本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊及其提取工藝，涉及在針對在電解鋁制備過程中，產(chǎn)生的碳渣進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化提取出電解質(zhì)塊的電解質(zhì)提取工藝，屬于材料工程領(lǐng)域。特別涉及一種針對碳渣進(jìn)行細(xì)化，并結(jié)合粉末噴射熔煉，對碳渣進(jìn)行短時間的熔融，縮短碳渣在熔煉爐內(nèi)的時間，減低燒損的電解質(zhì)塊提取工藝。

背景技術(shù)：

目前，在電解鋁生產(chǎn)過程中，由于投放了大量的電解質(zhì)，因此在電機反應(yīng)過程中，會產(chǎn)生大量的含有電解質(zhì)的碳渣，在電解鋁過程中，每生產(chǎn)1噸原鋁會產(chǎn)生10kg-15kg的碳渣，經(jīng)過對碳渣的成分析發(fā)現(xiàn)，碳渣的成分中，電解質(zhì)占比約50-60%，碳占比40-50%，因此還有很高的回收利用價值，且國家危廢名錄2016年6月1日明確將電解碳渣列為危險廢物，較多的碳渣會對鋁電解生產(chǎn)帶來一系列不利影響，譬如造成電解質(zhì)電壓升高、電耗增大、導(dǎo)致熱槽的產(chǎn)生等，目前國內(nèi)電解鋁生產(chǎn)廠大多無法對碳渣進(jìn)行有效處置，假定在1000噸碳渣中含有電解質(zhì)550噸，碳450噸。7000噸碳渣經(jīng)熔煉處理后提取電解質(zhì)約3850噸，熔煉提取的電解質(zhì)可返回到電解生產(chǎn)中循環(huán)使用。約2205噸碳返回?zé)o害化處理中心再進(jìn)行無害化處理后外銷，也可用作陽極鋼爪保護(hù)環(huán)原料循環(huán)使用。

現(xiàn)有的一些提取方法在提取過程中，會產(chǎn)生大量的廢水、廢氣以及固體廢棄物，對環(huán)境污染較大，提取的電解質(zhì)純度第，含碳量高于10%，而對電解質(zhì)的回收率僅僅只有9%，設(shè)備投入大，能耗高，且在提取工藝過程中，各個環(huán)節(jié)均存在安全風(fēng)險，效率低下，成本巨大。

公告號cn105463506b公開了一種分離回收鋁電解質(zhì)陽極碳渣中電解質(zhì)和碳的方法，所述方法先將鋁電解質(zhì)陽極碳渣置于熔煉爐內(nèi)，在氮氣或惰性氣體的氣氛下，加熱熔化得到鋁電解質(zhì)陽極碳渣熔體，再采用對熔體進(jìn)行吹氣的方式，達(dá)到分離鋁電解質(zhì)陽極碳渣中電解質(zhì)和碳的目的，獲得高品質(zhì)的電解質(zhì)和碳產(chǎn)品，該制備工藝中，通過保護(hù)氣氛進(jìn)行防護(hù)，不能夠?qū)⒋罅康奶加糜跓崃刻峁┲校瑢?dǎo)致熔煉爐能耗增加，產(chǎn)生大量的碳進(jìn)行后續(xù)處理，增加后續(xù)處理負(fù)擔(dān)。

公開號cn203144535u公開了一種鋁電解碳渣的加熱法電解質(zhì)回收系統(tǒng)，包括碳渣處理輸送裝置、加熱爐、物料回收裝置、余熱回收機構(gòu)、尾氣輸送機構(gòu)，加熱爐由上至下依次設(shè)置有高溫?zé)煹馈t膛、燃燒器、進(jìn)料口、低溫風(fēng)進(jìn)口；物料回收裝置包括低溫?zé)煹?、旋風(fēng)收料器、成品倉；余熱回收機構(gòu)包括包裹在高溫?zé)煹劳庵艿囊患墴峤粨Q器和一次鼓風(fēng)機、設(shè)于低溫?zé)煹乐械亩墴峤粨Q器、二次鼓風(fēng)機，一級熱交換器出風(fēng)端經(jīng)連至燃燒器的助燃?xì)膺M(jìn)口，其進(jìn)風(fēng)端連至一次鼓風(fēng)機，二級熱交換器的出風(fēng)端連至低溫風(fēng)進(jìn)口，其進(jìn)風(fēng)端連至二次鼓風(fēng)機，該裝置采用設(shè)備復(fù)雜，能耗好，電解質(zhì)提取率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了改善上述情況，本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊及其提取工藝涉及一種針對碳渣進(jìn)行細(xì)化，并結(jié)合粉末噴射熔煉，對碳渣進(jìn)行短時間的熔融，縮短碳渣在熔煉爐內(nèi)的時間，減低燒損的電解質(zhì)塊提取工藝。

本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊,其特征在于包括：

f：48%-54%、al：13%-14.5%、na：24%-25.5%、p2o5：0.045%-0.065%、caf2:5.0%-5.5%、mgf2:1.6%-1.8%、kf：2.28%-2.55%、sio2:0.2%-0.3%、fe2o3：0.06%-0.08%、al2o3:5.96%-6.25%、lif:5.5%-5.8%,上述組分為質(zhì)量比；

本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊的提取工藝步驟如下：

1、將熔煉過程產(chǎn)生的碳渣從電解槽內(nèi)打撈聚集后，進(jìn)行冷卻；

2、對冷卻后的碳渣進(jìn)行研磨，將碳渣通過皮帶運輸至鄂式破碎機組進(jìn)行粉碎細(xì)化，同步噴灑水霧，使得碳渣濕度為50%-55%；

3、將細(xì)化后的碳渣拋射至熔煉爐內(nèi)，熔煉爐內(nèi)通過天然氣燃燒噴燒至960℃，然后保溫0.5-0.6小時，進(jìn)一步升溫至1150℃-1300℃，碳渣內(nèi)殘留電解質(zhì)完全融化成液態(tài)；

4、融化后的電解液在熔煉爐內(nèi)沉淀1-1.5小時、耙取表面浮渣；

5、在燃燒過程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行除塵采集，部分殘留的碳在熔煉爐內(nèi)參與燃燒，燃燒產(chǎn)生的廢氣通過除塵系統(tǒng)收取后，進(jìn)行凈化排出；

6、將熔煉爐內(nèi)的融入電解質(zhì)導(dǎo)出填充至模具內(nèi)，電解質(zhì)在模具內(nèi)冷卻成型，冷卻后獲得電解質(zhì)塊；

7、熔煉爐內(nèi)殘留的碳進(jìn)行處理利用。

所述熔煉爐內(nèi)的天然氣燃燒噴燒噴嘴為斜向布置，傾斜設(shè)計的噴嘴將天然氣在熱風(fēng)的作用下，中心火焰直接掃過碳渣表面，實際碳渣表面受到的溫度達(dá)到1400℃左右，在1-2小時后，碳渣表面的電解質(zhì)熔融流淌，將碳渣中的電解質(zhì)全部熔融，碳漂浮在電解質(zhì)的表面，整體爐膛溫度達(dá)到1200℃左右。

有益效果。

一、能夠?qū)椅U名錄中將碳渣列為有毒性（t）危險廢物，廢物代碼為：321-025-48（電解鋁過程中產(chǎn)生的鹽渣、浮渣），進(jìn)行處理，減低排放標(biāo)準(zhǔn)。

二、利用熔煉爐將碳渣中的電解質(zhì)熔融，將漂浮的碳扒出，分離率高。

三、碳渣中的碳一部分參與燃燒，剩余部分扒出后再經(jīng)過無害化處理，制成炭精粉或用作制作陽極鋼爪保護(hù)環(huán)的原料使用。

四、幫助企業(yè)對碳渣危廢的進(jìn)行更好的處理，使企業(yè)形成環(huán)保經(jīng)濟(jì)型的生產(chǎn)模式。

五、電解鋁企業(yè)能夠內(nèi)部自行循環(huán)處理，減少外圍處置量，減低處理成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊及其提取工藝的工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊的實物圖。

具體實施方式。

實施例1

本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊的提取工藝步驟如下：

1、將熔煉過程產(chǎn)生的碳渣從電解槽內(nèi)打撈聚集后，進(jìn)行快速冷卻；

所述快速冷卻為5分鐘內(nèi)冷卻至室溫，采用風(fēng)冷進(jìn)行冷卻；

2、對冷卻后的碳渣進(jìn)行研磨，將碳渣通過皮帶運輸至鄂式破碎機組進(jìn)行粉碎細(xì)化，同步噴灑水霧，使得碳渣濕度為50%；

破碎后所述碳渣目數(shù)為8-10目；

3、將細(xì)化后的碳渣拋射至熔煉爐內(nèi)，熔煉爐內(nèi)通過天然氣燃燒噴燒至960℃，然后保溫0.6小時，進(jìn)一步升溫至1300℃，碳渣內(nèi)殘留電解質(zhì)完全融化成液態(tài)；

4、融化后的電解液在熔煉爐內(nèi)沉淀1.5小時；

5、在燃燒過程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行除塵采集，部分殘留的碳在熔煉爐內(nèi)參與燃燒，燃燒產(chǎn)生的廢氣通過除塵系統(tǒng)收取后，進(jìn)行凈化排出；

6、將熔煉爐內(nèi)的融入電解質(zhì)導(dǎo)出填充至模具內(nèi)，電解質(zhì)在模具內(nèi)冷卻成型，冷卻后獲得電解質(zhì)塊；

7、熔煉爐內(nèi)殘留的碳進(jìn)行處理利用。

實施例2

本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊的提取工藝步驟如下：

1、將熔煉過程產(chǎn)生的碳渣從電解槽內(nèi)打撈聚集后，進(jìn)行水冷冷卻；

2、對冷卻后的碳渣進(jìn)行研磨，將碳渣通過皮帶運輸至鄂式破碎機組進(jìn)行粉碎細(xì)化，細(xì)化后碳渣碳渣濕度為55%；

3、將細(xì)化后的碳渣拋射至熔煉爐內(nèi)，熔煉爐內(nèi)通過天然氣燃燒噴燒至960℃，然后保溫0.5小時，進(jìn)一步升溫至1150℃，碳渣內(nèi)殘留電解質(zhì)完全融化成液態(tài)；

4、融化后的電解液在熔煉爐內(nèi)沉淀1小時；

5、在燃燒過程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行除塵采集，部分殘留的碳在熔煉爐內(nèi)參與燃燒，燃燒產(chǎn)生的廢氣通過除塵系統(tǒng)收取后，進(jìn)行凈化排出；

6、將熔煉爐內(nèi)的融入電解質(zhì)導(dǎo)出填充至模具內(nèi)，電解質(zhì)在模具內(nèi)冷卻成型，冷卻后獲得電解質(zhì)塊；

7、熔煉爐內(nèi)殘留的碳進(jìn)行處理利用。

實施例3

本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊的提取工藝步驟如下：

1、將熔煉過程產(chǎn)生的碳渣從電解槽內(nèi)打撈聚集后，進(jìn)行冷卻；

2、對冷卻后的碳渣進(jìn)行研磨，將碳渣通過皮帶運輸至鄂式破碎機組進(jìn)行粉碎細(xì)化，同步噴灑水霧，使得碳渣濕度為52%；

3、將細(xì)化后的碳渣拋射至熔煉爐內(nèi)，熔煉爐內(nèi)通過天然氣燃燒噴燒至960℃，然后保溫0.55小時，進(jìn)一步升溫至1200℃，碳渣內(nèi)殘留電解質(zhì)完全融化成液態(tài)；

4、融化后的電解液在熔煉爐內(nèi)沉淀1.2小時；

5、在燃燒過程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行除塵采集，部分殘留的碳在熔煉爐內(nèi)參與燃燒，燃燒產(chǎn)生的廢氣通過除塵系統(tǒng)收取后，進(jìn)行凈化排出；

6、將熔煉爐內(nèi)的融入電解質(zhì)導(dǎo)出填充至模具內(nèi)，電解質(zhì)在模具內(nèi)冷卻成型，冷卻后獲得電解質(zhì)塊；

7、熔煉爐內(nèi)殘留的碳進(jìn)行處理利用。

上述三組提取工藝設(shè)備參數(shù)如下：

熔煉爐：每天處理量：40t/d，總用電量為130kw，實際熔煉爐用電量為95kw,每天工作24小時，總用電量為95*24=2280kw.h，即2280度電，每噸電解質(zhì)耗電為2280/14=162度；

每爐有效處理量：每4小時熔煉1爐，每爐產(chǎn)量約1.2噸（電解質(zhì)）；

作業(yè)時間：每天三班連續(xù)生產(chǎn)，每班8小時需要的臺數(shù)：20/24=0.833噸/小時，每4小時的產(chǎn)量單臺為1.2噸，需要的臺數(shù)為：1.2/4=0.3噸/小時，0.833/0.3=2.78臺；

按照計算用3臺5噸的熔煉爐即可滿足生產(chǎn)需要；

天然氣：每產(chǎn)出1噸電解質(zhì)，耗費天然氣為280-360nm3（平均按320nm3/噸電解質(zhì)計算，門站的壓大約0.25mpa，熔煉爐的正常使用壓力為100-170kpa，在天然氣管道進(jìn)入熔煉爐的總管上將天然氣壓力降低到100-170kpa的使用壓力；單臺爐總煙氣量為22000m3/h，爐內(nèi)壓力為240pa，2臺爐運行，總煙氣量為44000m3/h，200ka電解槽的單臺煙氣排煙量約為24000nm3/h，4臺熔煉爐產(chǎn)生的總煙氣量相當(dāng)于44000/24000=1.83臺電解槽的煙氣量。

經(jīng)過對碳渣熔煉過程的溫度監(jiān)測，當(dāng)表面溫度達(dá)到1400℃時，碳渣離表面100mm下的碳渣溫度只有560℃左右。由此得出，碳渣在溫度達(dá)到1200℃時，若沒有火焰高溫的作用，電解質(zhì)是無法熔融的，因此對碳渣的細(xì)化能夠加速電解質(zhì)的融化。

對上述產(chǎn)生的電解質(zhì)塊進(jìn)行成分分析如下：



根據(jù)上述分析數(shù)據(jù)各成分整體回收電解質(zhì)的有效成分含量較高，殘渣殘留量少，且由于細(xì)化后，能夠加速電解質(zhì)的熔融，減少了在熔煉爐內(nèi)是加熱時間，燒失量小，同時能耗和電解質(zhì)提取率均由于現(xiàn)有的制備工藝。

上述實施例為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明實施的范圍。任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的發(fā)明范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的改進(jìn)，即凡是依照本發(fā)明所做的同等改進(jìn)，應(yīng)為本發(fā)明的范圍所涵蓋。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊及其提取工藝公開了一種針對碳渣進(jìn)行細(xì)化，并結(jié)合粉末噴射熔煉，對碳渣進(jìn)行短時間的熔融，縮短碳渣在熔煉爐內(nèi)的時間，減低燒損的電解質(zhì)塊提取工藝，其特征在于所述一種基于碳渣提取的電解質(zhì)塊包括：F：48%?54%、Al：13%?14.5%、Na：24%?25.5%、P2O5：0.045%?0.065%、CaF2:5.0%?5.5%、MgF2:1.6%?1.8%、KF：2.28%?2.55%、SiO2:0.2%?0.3%、Fe2O3：0.06%?0.08%、Al2O3:5.96%?6.25%、LiF:5.5%?5.8%,上述組分為質(zhì)量比。

技術(shù)研發(fā)人員：薛淼

受保護(hù)的技術(shù)使用者：薛淼

技術(shù)研發(fā)日：2019.06.12

技術(shù)公布日：2019.07.30

聲明：

“基于碳渣提取的電解質(zhì)塊及其提取工藝的制作方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。

我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)