1.本發(fā)明屬于電解鋁工業(yè)危險(xiǎn)固體廢棄物綜合治理領(lǐng)域，具體涉及一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法。

技術(shù)背景

2.碳渣作為電解鋁工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)固體廢棄物，其主要成份為碳和電解質(zhì)。其中碳的來源分為兩部分：一是電解槽碳陽極參與電化學(xué)反應(yīng)過程中脫落或不完全反應(yīng)產(chǎn)生的碳；二是電解槽陰極碳?jí)K長(zhǎng)時(shí)間受電解質(zhì)侵蝕、沖刷剝落的碳。由于碳密度相對(duì)電解質(zhì)較輕，通常漂浮在電解槽表面，其對(duì)電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行有很大影響，因此生產(chǎn)過程中，通常人工將其打撈出來。打撈過程中不可避免會(huì)將部分電解質(zhì)夾帶，從而形成碳和電解質(zhì)混合存在的碳渣廢棄物。碳渣中含有約50~60%的電解質(zhì)，屬于有價(jià)值資源，若采取一定的措施將其回收利用，不僅可以為電解鋁工業(yè)節(jié)省部分原料開支，更是符合國家環(huán)保政策，促進(jìn)行業(yè)綠色發(fā)展的新途徑。

3.目前有報(bào)道的碳渣處理技術(shù)主要分為浮選法和熱處理法。浮選法是將碳渣破碎粉磨后，采用浮選藥劑使碳渣漂浮于上層，再采用捕捉劑收集上層碳粉，實(shí)現(xiàn)鋁電解質(zhì)和碳的分別回收。該方法回收的電解質(zhì)中含碳量偏高（約5%），分子比偏低；回收的碳中電解質(zhì)含量偏高（約9%）；回收的電解質(zhì)和碳均無法直接使用。由于存在諸多缺點(diǎn)，該工藝技術(shù)在行業(yè)內(nèi)并未得到大量推廣。

4.碳渣處理熱法主要采用高溫火焰、蓄熱式加熱、電加熱等方法，將碳渣中的碳全部或部分氧化、分離，從而得到電解質(zhì)。在中國專利cn1078604383a 一種熔煉法提取碳渣中電解質(zhì)的方法，其采用蓄熱式加熱技術(shù)，將碳渣中的電解質(zhì)熔化成液態(tài)，碳漂浮于表面后，人工扒出。該技術(shù)有較多缺點(diǎn)：間歇式生產(chǎn)，效率低下；人工扒渣過程中不可避免的產(chǎn)生大量有毒有害煙氣對(duì)人體健康造成傷害；打撈出來的碳中仍含有相當(dāng)量的電解質(zhì)，直接使用性能有待考察。在中國專利cn102011148a一種鋁電解陽極碳渣無害化處理及電解質(zhì)回收的方法，其采用節(jié)電保溫爐對(duì)碳渣進(jìn)行加熱，碳高溫充分燃燒后，得到電解質(zhì)熔塊。該技術(shù)缺點(diǎn)較為明顯，間歇式生產(chǎn)，效率低；電加熱，能耗大。等等。碳渣的熱法處理技術(shù)仍需不斷改進(jìn)和完善，連續(xù)、無害、規(guī)?；?、高效率的生產(chǎn)技術(shù)仍需研究人員進(jìn)一步開發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有碳渣處理技術(shù)的不足，提供一種連續(xù)化程度高、處理量大、效率高、能耗低、產(chǎn)品純度高的一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法本發(fā)明為達(dá)到上述目的，是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：首先，將碳渣廢料破碎至20~30mm的顆粒，由斗式提升機(jī)提升至顆粒料倉，料倉中的顆粒料經(jīng)倉底振動(dòng)給料機(jī)輸送至雷蒙磨中粉磨至180~325目，碳渣細(xì)粉經(jīng)斗式提升機(jī)提升至儲(chǔ)備料倉待用；啟動(dòng)轉(zhuǎn)窯配套系統(tǒng)，點(diǎn)火升溫，保持燃?xì)庠诟谎鯒l件下燃燒，待爐溫上升至1200~1350℃時(shí)，噴射碳渣細(xì)粉；碳渣細(xì)粉噴射采用氣力輸送方式，經(jīng)燃?xì)鉄煜路巾?br />
向噴射至火焰中，噴射量1~5 t/h；碳渣中的碳在富氧氛圍快速燃燒消耗，剩余的電解質(zhì)沉積在轉(zhuǎn)窯內(nèi)，經(jīng)窯內(nèi)高溫帶、過渡帶、冷卻帶后，以固體顆粒或塊排出，收集后可重新返回電解槽使用；窯爐尾氣通往電解鋁車間尾氣處理系統(tǒng)集中處理。轉(zhuǎn)窯為圓筒型，水平傾角3~5°，窯體兩端由封頭遮擋，尾部封頭帶有排煙管道，窯頭封頭帶有燒嘴管道、碳渣噴射管道和出料口，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，碳渣噴射加料方向和燃?xì)饣鹧鎳娚浞较蛲?，碳渣中的碳?jīng)快速充分燃燒剩下的電解質(zhì)從窯頭底部排出。

6.有益效果本發(fā)明的有益效果是：連續(xù)化生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高、廢棄物處理量大，生產(chǎn)過程中無需定期停爐排料；過程中碳燃燒完全，無需人工扒渣，減少窯爐氣體對(duì)人體危害；能量消耗小，碳渣富氧燃燒后，提供大量熱量，燃?xì)庀慕档停瑥U棄物處理成本低。

附圖說明

7.附圖1碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)工藝流程；附圖2轉(zhuǎn)窯設(shè)備及物料流向示意圖。

具體實(shí)施例

8.實(shí)施例1首先，將碳渣廢料破碎至20mm的顆粒，由斗式提升機(jī)提升至顆粒料倉，料倉中的顆粒料經(jīng)倉底振動(dòng)給料機(jī)輸送至雷蒙磨中粉磨至180目，碳渣細(xì)粉經(jīng)斗式提升機(jī)提升至儲(chǔ)備料倉待用；啟動(dòng)轉(zhuǎn)窯配套系統(tǒng)，點(diǎn)火升溫，保持燃?xì)庠诟谎鯒l件下燃燒，待爐溫上升至1200℃時(shí)，噴射碳渣細(xì)粉；碳渣細(xì)粉噴射采用氣力輸送方式，經(jīng)燃?xì)鉄煜路巾樝驀娚渲粱鹧嬷?，噴射? t/h；碳渣中的碳在富氧氛圍快速燃燒消耗，富氧空氣氧含量25%，剩余的電解質(zhì)沉積在轉(zhuǎn)窯內(nèi)，經(jīng)窯內(nèi)高溫帶、過渡帶、冷卻帶后，以固體顆?；驂K排出，收集后可重新返回電解槽使用；窯爐尾氣通往電解鋁車間尾氣處理系統(tǒng)集中處理。經(jīng)檢測(cè)，電解質(zhì)純度為98%，碳含量為0.35%，可直接返回電解槽使用。

9.實(shí)施例2首先，將碳渣廢料破碎至25mm的顆粒，由斗式提升機(jī)提升至顆粒料倉，料倉中的顆粒料經(jīng)倉底振動(dòng)給料機(jī)輸送至雷蒙磨中粉磨至200目，碳渣細(xì)粉經(jīng)斗式提升機(jī)提升至儲(chǔ)備料倉待用；啟動(dòng)轉(zhuǎn)窯配套系統(tǒng)，點(diǎn)火升溫，保持燃?xì)庠诟谎鯒l件下燃燒，待爐溫上升至1300℃時(shí)，噴射碳渣細(xì)粉；碳渣細(xì)粉噴射采用氣力輸送方式，經(jīng)燃?xì)鉄煜路巾樝驀娚渲粱鹧嬷?，噴射?t/h；碳渣中的碳在富氧氛圍快速燃燒消耗，富氧空氣氧含量30%，剩余的電解質(zhì)沉積在轉(zhuǎn)窯內(nèi)，經(jīng)窯內(nèi)高溫帶、過渡帶、冷卻帶后，以固體顆?；驂K排出，收集后可重新返回電解槽使用；窯爐尾氣通往電解鋁車間尾氣處理系統(tǒng)集中處理。經(jīng)檢測(cè)，電解質(zhì)純度為98.5%，碳含量為0.2%，可直接返回電解槽使用。

10.實(shí)施例3首先，將碳渣廢料破碎至30mm的顆粒，由斗式提升機(jī)提升至顆粒料倉，料倉中的顆粒料經(jīng)倉底振動(dòng)給料機(jī)輸送至雷蒙磨中粉磨至325目，碳渣細(xì)粉經(jīng)斗式提升機(jī)提升至儲(chǔ)備料倉待用；啟動(dòng)轉(zhuǎn)窯配套系統(tǒng)，點(diǎn)火升溫，保持燃?xì)庠诟谎鯒l件下燃燒，待爐溫上升至1350℃時(shí)，噴射碳渣細(xì)粉；碳渣細(xì)粉噴射采用氣力輸送方式，經(jīng)燃?xì)鉄煜路巾樝驀娚渲粱鹧嬷校瑖娚淞?t/h；碳渣中的碳在富氧氛圍快速燃燒消耗，富氧空氣氧含量40%，剩余的電解質(zhì)沉積在轉(zhuǎn)窯內(nèi)，經(jīng)窯內(nèi)高溫帶、過渡帶、冷卻帶后，以固體顆?；驂K排出，收集后可重新返回電解槽使用；窯爐尾氣通往電解鋁車間尾氣處理系統(tǒng)集中處理。經(jīng)檢測(cè)，電解質(zhì)純度為99.2%，碳含量為0.11%，可直接返回電解槽使用。

技術(shù)特征：

1.一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法，其特征包括以下步驟：(1)破碎：將碳渣廢料破碎至20~30mm顆粒，儲(chǔ)備待用；(2)粉磨：將破碎后的碳渣顆粒經(jīng)雷蒙磨粉磨成180~325目的細(xì)粉，儲(chǔ)備待用；(3)窯爐升溫：?jiǎn)?dòng)窯爐配套系統(tǒng)，點(diǎn)火升溫，保持燃?xì)饣鹧嬖诟谎鯒l件下燃燒，富氧空氣氧含量25~40%，將爐內(nèi)溫度逐步上升至1200~1350℃；(4)噴射加料：?jiǎn)?dòng)氣力輸送裝置，將碳渣細(xì)粉經(jīng)燃?xì)鉄煜路焦苈穱娚渲粱鹧嬷?，噴射?~5t/h(5)排料出料：碳渣在富氧火焰中快速燃燒，剩余的電解質(zhì)經(jīng)窯爐內(nèi)高溫帶、過渡帶、冷卻帶后，以固體顆?；驂K狀形式排出(6)尾氣治理：尾氣經(jīng)管道輸送至電解鋁車間尾氣治理系統(tǒng)集中處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法，其特征在于，碳渣破碎后粒度20~30mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法，其特征在于，破碎后的碳渣顆粒需進(jìn)一步粉磨，粉磨后細(xì)度為180~325目。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法，其特征在于，碳渣加料前，需先將窯爐內(nèi)部溫度上升至1200~1350℃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法，其特征在于，窯爐升溫采用富氧火焰燃燒法，燒嘴空氣中氧含量25~40%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法，其特征在于，碳渣細(xì)粉采用氣力輸送方式，經(jīng)燒嘴下方管道，直接噴射至富氧燃燒火焰中，噴射量1~5 t/h，噴射方向同燒嘴火焰噴射同向。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法，其特征在于，碳渣中的碳在富氧火焰中快速燃燒，剩余電解質(zhì)經(jīng)窯內(nèi)高溫帶、過渡帶、冷卻帶，然后從窯頭以顆粒或塊狀形式排出。

技術(shù)總結(jié)

一種碳渣廢料快速燃燒脫碳提取電解質(zhì)的方法：首先，將碳渣廢料破碎至20~30mm的顆粒，由斗式提升機(jī)提升至顆粒料倉，料倉中的顆粒料經(jīng)倉底振動(dòng)給料機(jī)輸送至雷蒙磨中粉磨至180~325目，碳渣細(xì)粉經(jīng)斗式提升機(jī)提升至儲(chǔ)備料倉待用；啟動(dòng)轉(zhuǎn)窯配套系統(tǒng)，點(diǎn)火升溫，保持燃?xì)庠诟谎鯒l件下燃燒，待爐溫上升至1200~1350℃時(shí)，噴射碳渣細(xì)粉；碳渣細(xì)粉噴射采用氣力輸送方式，經(jīng)燃?xì)鉄煜路巾樝驀娚渲粱鹧嬷校瑖娚淞?~5 t/h；碳渣中的碳在富氧氛圍快速燃燒消耗，剩余的電解質(zhì)沉積在轉(zhuǎn)窯內(nèi)，經(jīng)窯內(nèi)高溫帶、過渡帶、冷卻帶后，以固體顆粒或塊排出，收集后可重新返回電解槽使用；窯爐尾氣通往電解鋁車間尾氣處理系統(tǒng)集中處理。本發(fā)明采用順向富氧燃燒法，連續(xù)化生產(chǎn)，處理量大，可快速將碳渣中的碳燃燒，得到電解質(zhì)產(chǎn)品；過程中無需停爐人工扒渣，縮減處理時(shí)間，減少煙氣對(duì)人體危害；充分利用碳燃燒產(chǎn)生的熱量，能量消耗低。能量消耗低。能量消耗低。

技術(shù)研發(fā)人員：溫連柬 詹永奎 劉躍密 郭祥勇 蘇強(qiáng) 溫志星

受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南云鋁海鑫鋁業(yè)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.29

技術(shù)公布日：2022/3/25