[发明专利]一种适用于水泥窑协同处置电解铝大修渣的预处理系统及方法

说明书

本发明涉及一种适用于水泥窑协同处置电解铝大修渣的预处理系统，包括卸料单元、两级破碎单元、粉磨单元、废气收集处理单元和计量喂料单元，卸料单元包括卸料仓，两级破碎单元包括粗破碎装置和细破碎装置，粉磨单元包括粉磨装置，卸料仓、粗破碎装置、细破碎装置、粉磨装置、计量喂料单元依次密闭相连，计量喂料单元出料口与分解炉或水泥窑窑头密闭相连，废气收集处理单元包括收尘器，卸料仓、粗破碎装置、细破碎装置、粉磨装置及计量喂料单元各自出尘口分别连接至收尘器，收尘器出气口与窑头篦冷机冷却风机进风口相连。本发明可完整地将物料从初始状态预处理至适于水泥窑协同处置的理想状态，彻底利用废渣的有价值部分，有害部分也得到充分解毒处置。

技术领域

本发明属于固废处置技术领域，特别是涉及一种适用于水泥窑协同处置电解铝大修渣的预处理系统及方法。

背景技术

进入21世纪以来，我国电解铝工业得到迅猛发展，2017年我国电解铝产量达到3227万吨，产能已突破4000万吨，连续多年位居世界第一，产量占世界总产量的57％。与此同时，电解铝工业发展产生的环境污染问题也受到国家、行业和社会的高度关注。

电解铝生产过程中会产生有害固体废弃物——大修渣，平均每生产一吨电解铝，会产生20～30千克的大修渣。大修渣含有毒性较高的可溶氟化物和氰化物，如果处置不当，会随雨水混入江河、渗入地下，进而污染地表水、地下水和土壤，对周围生态环境、公众健康及动植物生长造成巨大危害。

2016年版《国家危险废物名录》已明确规定，铝电解槽大修渣属于T类工业危险废物。大修渣无害化资源化处理，已成为电解铝行业亟待解决的重大难题之一。

目前，大修渣处理方法主要有填埋法、火法处理、酸法处理、湿法处理四种。

第一种，填埋法。我国对电解槽大修渣的处理方法目前主要采用填埋法。填埋法处理大修渣的主要工作包括废渣运输、渣场场址选择、渣场设计布置、废渣填埋前的预处理、渗滤液的处理等。但填埋法处理大修渣也面临两大弊端：一是占用大量土地；二是无法从根本上处理有毒有害物质。填埋法不能彻底解决大修渣有害物质，且对电解槽大修渣无论是贮存或填埋，都有极其严格的要求，不仅要投入巨额费用用于渣场建设和日常运行管理，而且还存在长期的潜在污染隐患，因此填埋法从长远来看是不可行的。

第二种，火法处理。根据文献资料报道，燃烧是去除氰化物的有效方法。当加热到300℃时，废槽内衬中约99.5％的氰化物消失；当加热到400℃时，约99.8％的氰化物消失；当加热到700℃以上时，氰化物完全消失。火法处理电解槽大修渣能有效破坏氰化物，使氟化物以HF形式逸出或转化为相对不溶的氟化物，耐火材料分解为满足环保要求的惰性渣，处理后的物料可以填埋或作为原料出售，其缺点是对设备气密性要求很严，投资巨大，且消耗大量能源，还会造成二次污染。

第三种，酸法处理。国内对大修渣处理的研究起步较晚，研究技术主要是酸法处理和直接利用，尚处于小试阶段，没有批量推广应用。硫酸酸法处理废槽内衬，即将废槽内衬粉碎后投入注有水和浓硫酸的酸解罐中进行酸解，产生的气体用水反复淋洗，回收氢氟酸；酸解后产生的滤渣和滤液可进一步处理，滤渣制成石墨粉和工业氢氧化铝、氧化铝，滤液可生产氟化盐、硫酸盐产品。

第四种，湿法处理。含氟、含氰化物的电解槽大修渣与水溶性的钙、镁、铝离子化合物在水中可形成次氯酸的钙、镁、钠盐，混合加水球磨制浆，待浆料中浸出的氰化物被次氯酸还原分解，氟化物与浆料中的钙、镁、铝离子反应生成不溶于水的无毒的氟化钙(CaF₂)、氟化镁(MgF₂)、氟化铝(AlF₃)沉淀后，采用离心固液分离或过滤沉降池固液分离，分离后的水可重复用于前段处理工艺，沉淀后的固体物可用于耐火材料生产的添加剂或建筑材料。缺点是投资、占地较大，沉淀后产物回收利用受上游产品市场影响较大。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)占地面积大；

(2)处置不彻底；