本發(fā)明屬于電解鋁工業(yè)廢渣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法及裝置。

背景技術(shù)：

鋁灰渣是電解鋁等鋁行業(yè)在生產(chǎn)、使用和回收等過程中產(chǎn)生的主要成分為金屬鋁和al2o3的固體物質(zhì)，因其含有的有毒元素硒、砷、鎘、鉻、鉛等會污染土壤和水體，及與水體接觸反應(yīng)生成具有易燃性、毒害性的氣體，被列為工業(yè)固體危險廢棄物，需要進(jìn)行無害化處理。傳統(tǒng)的填埋處理鋁灰渣的方法無法做到無害化，而近年來研究較多的化學(xué)藥劑處理、熱處理等方法存在產(chǎn)品不純、二次污染嚴(yán)重且成本過高等一系列問題，無法從完全無害化和資源化角度解決處理處置問題。

鋁電解槽一般在使用4～5年后需進(jìn)行大修，鋁電解槽大修渣主要包含陰極碳塊(占比約46.9％)、耐火磚(占比約5.5％)、扎糊(占比約6.9％)、保溫磚(占比約4.2％)、耐火顆粒(占比約3.6％)等。由于長期高溫條件下受到電解質(zhì)液的侵蝕，停槽后的大修渣中含有可溶性氟化物及氰化物，其中可溶性氟化物具有強(qiáng)烈的腐蝕性，屬于有害物質(zhì)，氰化物為劇毒物質(zhì)。目前，國內(nèi)電解鋁企業(yè)對電解槽大修渣除部分耐火材料回收利用外，其余排放途徑以填埋、露天堆放為主，這些大修廢渣受雨水沖刷和浸泡，其中的可溶性氟浸出后進(jìn)入水中，滲入地下，有可能污染土壤和地下水；另外廢渣長期露天堆放，渣表面風(fēng)化，形成粉塵，可產(chǎn)生二次揚塵，污染大氣。

現(xiàn)有的電解鋁企業(yè)沒有成熟的鋁灰渣和大修渣的無害化、資源化處理技術(shù)，缺少既能完全去除有害物質(zhì)又能降低成本的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法及裝置，能夠同時實現(xiàn)鋁灰渣和大修渣的無害化處理、資源化利用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法，包括以下步驟：

(1)分別將鋁灰渣、大修渣陰極碳塊和石灰石加工成鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料；

(2)將鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料按照鋁灰渣粉料35％-45％、陰極粉料10％-20％、石灰石粉料40％-50％的重量比混合，然后對混合料進(jìn)行煅燒，煅燒得到的精煉渣冷卻后破碎。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(1)中，分別將鋁灰渣、大修渣陰極碳塊和石灰石通過破碎或/和球磨的方法加工成鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(1)中，鋁灰渣粉料的粒徑為80目以上，陰極粉料的粒徑為80目以上，石灰石粉料的粒徑為5-30cm。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(2)中，將鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料混合后研磨成100目以上的混合料。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(2)中，煅燒時混合料依次經(jīng)過600-800℃的預(yù)熱帶、1300-1800℃的煅燒帶和600-800℃的冷卻帶，總過程持續(xù)2-4個小時。

本發(fā)明公開了一種鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用裝置，包括鋁灰渣前處理系統(tǒng)、大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)、石灰石前處理系統(tǒng)、鋁灰渣粉料倉、陰極粉料倉、石灰石粉料倉、配料混料系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和破碎篩分系統(tǒng)；所述鋁灰渣前處理系統(tǒng)用于加工鋁灰渣粉料，所述鋁灰渣前處理系統(tǒng)與鋁灰渣粉料倉連接，所述大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)用于加工陰極粉料，所述大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)與陰極粉料倉連接，所述石灰石前處理系統(tǒng)用于加工石灰石粉料，所述石灰石前處理系統(tǒng)與石灰石粉料倉連接；所述鋁灰渣粉料倉、陰極粉料倉和石灰石粉料倉分別與配料混料系統(tǒng)連接，所述配料混料系統(tǒng)與煅燒系統(tǒng)連接，所述煅燒系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)連接，所述冷卻系統(tǒng)與破碎篩分系統(tǒng)連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述配料混料系統(tǒng)包括螺旋輸送電子配料秤、球磨機(jī)和混合料料罐，所述螺旋輸送電子配料秤分別與鋁灰渣粉料倉、陰極粉料倉和石灰石粉料倉連接，所述球磨機(jī)與螺旋輸送電子配料秤連接，所述混合料料罐與球磨機(jī)連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述煅燒系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)窯，所述回轉(zhuǎn)窯從窯尾進(jìn)料至窯頭出料分為預(yù)熱帶、煅燒帶和冷卻帶。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明將鋁灰渣、大修渣陰極碳塊和石灰石加工成粉料后共同煅燒，回收了鋁灰渣中大部分鋁，生成的主產(chǎn)品鋁酸鈣(精煉渣的主要成分)可用于凈水工藝或其他鋁材料產(chǎn)業(yè)，同時大修渣陰極碳作為燃料進(jìn)行加熱，有效利用了陰極碳塊的高熱值，大修渣陰極碳塊中有害的氰化物在高溫條件下分解，鋁灰渣和陰極碳塊中的氟元素與ca元素反應(yīng)被固化為無害的caf2，因此同時實現(xiàn)了鋁灰渣和大修渣的無害化處理、資源化利用。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。

如圖1所示一種鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用裝置，包括鋁灰渣前處理系統(tǒng)、大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)、石灰石前處理系統(tǒng)、鋁灰渣粉料倉、陰極粉料倉、石灰石粉料倉、配料混料系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和破碎篩分系統(tǒng)。

所述鋁灰渣前處理系統(tǒng)用于加工鋁灰渣粉料，所述鋁灰渣前處理系統(tǒng)與鋁灰渣粉料倉連接，所述大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)用于加工陰極粉料，所述大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)與陰極粉料倉連接，所述石灰石前處理系統(tǒng)用于加工石灰石粉料，所述石灰石前處理系統(tǒng)與石灰石粉料倉連接。

所述配料混料系統(tǒng)包括螺旋輸送電子配料秤、球磨機(jī)和混合料料罐，所述螺旋輸送電子配料秤分別與鋁灰渣粉料倉、陰極粉料倉和石灰石粉料倉連接，所述球磨機(jī)與螺旋輸送電子配料秤連接，所述混合料料罐與球磨機(jī)連接。

所述配料混料系統(tǒng)與煅燒系統(tǒng)連接，所述煅燒系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)窯，所述回轉(zhuǎn)窯從窯尾進(jìn)料至窯頭出料分為預(yù)熱帶、煅燒帶和冷卻帶；所述煅燒系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)連接，所述冷卻系統(tǒng)與破碎篩分系統(tǒng)連接。

由于鑄造和精煉工藝不同，不同企業(yè)產(chǎn)生的鋁灰渣和大修渣陰極碳塊組成和含量存在差別。

某企業(yè)產(chǎn)生的鋁灰渣al2o3含量≥41.2％，f含量為0.95-1.05％；大修渣成分主要為陰極碳塊，陰極碳塊主要成分是石油焦和瀝青，固定碳含量≥63.2％，氰化物含量為7.75-13.00mg/l，f含量為9.3-12.55％；石灰石cao含量約為51.47％。

一種鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法，包括以下步驟：

1、鋁灰渣經(jīng)鋁灰渣前處理系統(tǒng)球磨加工成為80目以上的鋁灰渣粉料，大修渣陰極碳塊經(jīng)大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)破碎、球磨加工成為80目以上的陰極粉料，石灰石經(jīng)石灰石前處理系統(tǒng)破碎、球磨加工成為粒徑5-30cm的石灰石粉料。

2、將鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料通過電子稱按照鋁灰渣粉料35％-45％、陰極粉料10％-20％、石灰石粉料40％-50％的重量比混合，然后球磨成100目以上的混合料。

3、將混合料用螺桿風(fēng)機(jī)打入窯尾高位罐，再通過螺桿風(fēng)機(jī)把混合料從回轉(zhuǎn)窯窯尾放入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行2小時至4小時的煅燒燒結(jié)；回轉(zhuǎn)窯焙燒從窯尾進(jìn)料至窯頭出料分為預(yù)熱帶(溫度由常溫升至600℃，再逐漸升溫至1300℃左右)、煅燒帶(煅燒溫度控制在1500℃左右)、冷卻帶(溫度冷卻至800℃)。

4、回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)好的精煉渣(塊狀)從回轉(zhuǎn)窯窯頭進(jìn)入冷卻系統(tǒng)中進(jìn)行冷卻，精煉渣經(jīng)過冷卻系統(tǒng)冷卻后出料，出料溫度在70℃左右，然后將精煉渣(塊狀)進(jìn)行破碎、篩分后制成成品。

石灰石(caco3)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)高溫分解成氧化鈣，與鋁灰渣中的氧化鋁進(jìn)一步反應(yīng)生成主產(chǎn)物二鋁酸鈣(cao·2al2o3)和一鋁酸鈣(cao·al2o3)。大修渣陰極碳作為燃料進(jìn)行加熱，大修渣陰極碳中有害物氰化物在高溫下分解，其中有害物氰化物在窯溫升到600℃時反應(yīng)，cn﹣氰離子被氧化，nacn、kcn等氰化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)完成之后，cno﹣又迅速被進(jìn)一步氧化，窯溫加熱到700℃以上時，氰化物完全消失。鋁灰渣、大修渣陰極碳中大部分氟元素與ca元素反應(yīng)被固化為無害的caf2，部分氟化物隨煙氣進(jìn)入凈化系統(tǒng)。

以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

1.一種鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)分別將鋁灰渣、大修渣陰極碳塊和石灰石加工成鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料；

(2)將鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料按照鋁灰渣粉料35％-45％、陰極粉料10％-20％、石灰石粉料40％-50％的重量比混合，然后對混合料進(jìn)行煅燒，煅燒得到的精煉渣冷卻后破碎。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法，其特征在于：所述步驟(1)中，分別將鋁灰渣、大修渣陰極碳塊和石灰石通過破碎或/和球磨的方法加工成鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法，其特征在于：所述步驟(1)中，鋁灰渣粉料的粒徑為80目以上，陰極粉料的粒徑為80目以上，石灰石粉料的粒徑為5-30cm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法，其特征在于：所述步驟(2)中，將鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料混合后研磨成100目以上的混合料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法，其特征在于：所述步驟(2)中，煅燒時混合料依次經(jīng)過600-800℃的預(yù)熱帶、1300-1800℃的煅燒帶和600-800℃的冷卻帶，總過程持續(xù)2-4個小時。

6.一種鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用裝置，其特征在于：包括鋁灰渣前處理系統(tǒng)、大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)、石灰石前處理系統(tǒng)、鋁灰渣粉料倉、陰極粉料倉、石灰石粉料倉、配料混料系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和破碎篩分系統(tǒng)；

所述鋁灰渣前處理系統(tǒng)用于加工鋁灰渣粉料，所述鋁灰渣前處理系統(tǒng)與鋁灰渣粉料倉連接，所述大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)用于加工陰極粉料，所述大修渣陰極碳塊前處理系統(tǒng)與陰極粉料倉連接，所述石灰石前處理系統(tǒng)用于加工石灰石粉料，所述石灰石前處理系統(tǒng)與石灰石粉料倉連接；

所述鋁灰渣粉料倉、陰極粉料倉和石灰石粉料倉分別與配料混料系統(tǒng)連接，所述配料混料系統(tǒng)與煅燒系統(tǒng)連接，所述煅燒系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)連接，所述冷卻系統(tǒng)與破碎篩分系統(tǒng)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用裝置，其特征在于：所述配料混料系統(tǒng)包括螺旋輸送電子配料秤、球磨機(jī)和混合料料罐，所述螺旋輸送電子配料秤分別與鋁灰渣粉料倉、陰極粉料倉和石灰石粉料倉連接，所述球磨機(jī)與螺旋輸送電子配料秤連接，所述混合料料罐與球磨機(jī)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用裝置，其特征在于：所述煅燒系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)窯，所述回轉(zhuǎn)窯從窯尾進(jìn)料至窯頭出料分為預(yù)熱帶、煅燒帶和冷卻帶。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種鋁灰渣與大修渣協(xié)同處理利用方法及裝置；分別將鋁灰渣、大修渣陰極碳塊和石灰石加工成鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料，再將鋁灰渣粉料、陰極粉料和石灰石粉料混合料進(jìn)行煅燒，煅燒得到的精煉渣冷卻后破碎。本發(fā)明將鋁灰渣、大修渣陰極碳塊和石灰石加工成粉料后共同煅燒，回收了鋁灰渣中大部分鋁，生成的主產(chǎn)品鋁酸鈣(精煉渣)可用于凈水工藝或其他鋁材料產(chǎn)業(yè)，同時大修渣陰極碳作為燃料進(jìn)行加熱，有效利用了陰極碳塊的高熱值，大修渣陰極碳塊中有害的氰化物在高溫條件下分解，鋁灰渣和陰極碳塊中的氟元素與Ca元素反應(yīng)被固化為無害的CaF2，因此同時實現(xiàn)了鋁灰渣和大修渣的無害化處理、資源化利用。

技術(shù)研發(fā)人員：曾紅

受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶坤垠環(huán)?？萍紝崢I(yè)發(fā)展有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.01.29

技術(shù)公布日：2021.06.15