[发明专利]一种铝电解碳渣处理工艺

说明书

本发明公开了一种铝电解碳渣处理工艺，具体为：在反应炉中放置倾斜的焚烧床，焚烧床底部设置电解质收集槽；先将铝电解碳渣粉碎，与助燃剂混合并称量后，均匀散布在焚烧床上；然后从焚烧床上方向反应炉中持续通入高温空气，使铝电解碳渣中的单质碳和助燃剂与空气中的O₂充分反应；将反应过程中产生的高温烟气通入热交换器中，与通入热交换器中的常温空气热交换后，进入铝电解烟气净化系统进行处理，达标后排放；反应过程中产生的液态电解质从倾斜的焚烧床上流入电解质收集槽中，达到预定液位后从电解质收集槽中放出，并注入凝固用模具中。本发明工艺能耗低，达到了环保生产的要求。

技术领域

本发明属于金属电解二次资源回收技术领域，具体是一种铝电解碳渣处理工艺。

背景技术

在铝电解生产过程中，每生产一吨原铝约产出10~15kg阳极碳渣，该碳渣常被当做废弃物处理。然而，由于长时间受电解质的浸泡和渗透，碳渣中氟化盐含量约占碳渣总重的60~70%。因此，铝电解碳渣是高附加值的二次资源，每产出一吨阳极碳渣，相当于丢弃600~700 kg电解质、300~400 kg碳粉和30kg氧化铝。随着电解铝成本压力越来越大，碳渣的回收利用显得尤为重要。

传统的铝电解碳渣处理方式主要有两种，分别为湿法和火法。将待处理碳渣球磨至粒径为0.001mm以下，加入药剂进行浮选，浮选得到的碳粉颗粒作为燃料进行利用，得到的电解质颗粒经干燥后被加热到950℃熔融，注入模具中冷却至室温后堆放备用，此为湿法处理工艺。由于需要进行浮选，同时生产出的电解质颗粒物需要重新加热熔融，湿法处理方式存在占地面积大、投资大、水耗能耗高等缺陷，同时浮选后的水中含有大量氟化物，极易对环境造成二次污染。传统火法处理工艺为利用燃气或煤炭等燃料燃烧产生的热量，通过热辐射的方式将碳渣加热到900~1000℃，使碳渣中的单质碳与空气中的O₂反应产生CO₂，碳渣中的电解质融化后流入模具中回收利用。该处理工艺使用燃气或煤炭燃烧为碳渣提供热量，需要消耗大量燃料，增加了生产成本，同时使碳排放急剧增加；且由于采用非封闭空间，高温状态下碳渣中的HF等有毒气体难以回收利用，一方面造成大气污染，另一方面造成了氟元素等有用成分的损失。

发明内容

本发明的目的是为了克服铝电解碳渣湿法处理工艺和火法处理工艺存在的上述缺陷，提供一种能耗低、环保的铝电解碳渣处理工艺。

本发明一种铝电解碳渣处理工艺，采用高温空气与碳渣直接反应的处理方式，具体包括以下步骤：

步骤一：在反应炉中放置倾斜的焚烧床，焚烧床底部设置电解质收集槽；

步骤二：将铝电解碳渣粉碎，与助燃剂混合并称量后，均匀散布在焚烧床上；

步骤三：从焚烧床上方向反应炉中持续通入高温空气，使铝电解碳渣中的单质碳和助燃剂与空气中的O₂充分反应；

步骤四：将反应过程中产生的高温烟气通入热交换器中，与通入热交换器中的常温空气热交换后，进入铝电解烟气净化系统进行处理，达标后排放；

步骤五：反应过程中产生的液态电解质从倾斜的焚烧床上流入电解质收集槽中，当液位达到电解质收集槽容积的3/4以上时从电解质收集槽中放出，并注入凝固用模具中。

作为本发明技术方案的优选，上述步骤二中，铝电解碳渣粉碎后粒径≤10mm。

步骤三中，高温空气温度≥750℃。

步骤四中，高温烟气温度≥1100℃，热交换后温度≤350℃；常温空气热交换后温度≥750℃，作为高温空气通入反应炉中循环使用。

本发明的有益效果在于：