一种铝业废阴极炭块无害化、资源化处置的系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种铝业废阴极炭块无害化、资源化处置的系统，用于处理废阴极炭块，涉及铝业废阴极炭块的无害化、资源化处置技术领域，本系统包括破碎筛分单元、混合制球单元、加料单元、炼钢单元、第一废气处理单元和第二废气处理单元；通过将废阴极炭块破碎筛分，将小粒度范围的废阴极炭粉压块造球，用压块造的球或者大粒度范围的废阴极炭块代替炼钢辅料中的萤石、氧化铁球、铁矿石及烟煤进行转炉炼钢生产，并将产生的烟气进行处理；本实用新型专利技术结合钢铁冶金工艺特点与废阴极炭块固有的特性，实现了废阴极炭块安全、环保、经济、高效的综合利用，消除了电解铝行业亟待解决的难题，促进了国内外钢铁和铝业两大板块共赢、协同的高质量发展。量发展。量发展。

【技术实现步骤摘要】
一种铝业废阴极炭块无害化、资源化处置的系统


[0001]本技术涉及铝业废阴极炭块的无害化、资源化处置领域，具体涉及一种铝业废阴极炭块无害化、资源化处置的系统。

技术介绍

[0002]电解铝阴极炭块的主要原料是煅烧煤、沥青、石油焦和石墨碎料，以上物料通过混捏、造块、焙烧等加工过程制成阴极炭块，根据石墨化处理温度和所含石墨的多少，有半石墨质和全石墨质炭块，在铝电解阶段，经过热力学、结晶学等过程，阴极炭块的石墨化度进一步提高，碳的晶体结构基本全部是结晶粒度在纳米到微米级的微晶石墨。
[0003]电解铝废阴极炭块是工业铝电解槽中拆除的废旧阴极导电材料。工业铝电解槽阴极炭块与高温熔融的冰晶石
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氧化铝
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氟化盐混合物电解质直接接触，在电解的过程中电解质与阴极炭块发生热作用、机械冲蚀作用、电解质渗透引起的熔盐反应以及电化学反应等渗入或生成诸如NaF、Na3AlF6、KF、LiF等物质，同时阴极炭块导电性能劣化、本体破损，甚至出现电解槽内铝液从裂缝口中漏出问题，出现以上问题电解槽就被迫停槽大修，更新阴极炭块。一般铝工业电解槽阴极炭块在使用3～5年后就要更换。
[0004]在2016版《国家危险废物名录》中，废阴极炭块被收录为HW48
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321系列T类有毒危险废物。国家最新标准GB5058.3
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2007《危险废物鉴别标准
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浸出毒性鉴别》标准要求氟化物(以F
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计)<100mg/L、氰化物(以CN
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计)<5mg/L。通常废阴极炭块浸出液F
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浓度可达3000～6000mg/L，超出国标限值；《危险废物贮存污染控制标准》规定，固体危险废弃物堆放时间不得超过一年。各企业因工艺不同，CN
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监测值差异较大。废旧阴极炭块堆存、处置不当，会对环境、生态系统和生物造成以下危害：
[0005]1.对地下水的影响：废阴极炭块在堆存过程中受雨淋或潮湿环境影响，其赋存的可溶性氟化物会发生迁移，造成地下水污染。
[0006]2.对大气的影响：露天存放的废阴极炭块在风吹日晒环境下，表面粉化，加上本来含有的粉末，易引起扬尘，污染大气。
[0007]3.对土壤的影响：废阴极炭块若堆存不当，不仅占用大量土地，而且其所含可溶性盐会缓慢积聚在土壤中造成土壤盐碱化。
[0008]4.对生态系统和生物的不利影响：废阴极炭块中所含的可溶性氟化盐，扰乱植物正常生理活动。超过一定剂量会导致植物发生变异或者大量死亡，人和动物一旦过量吸收就会导致骨骼中的钙质减少，骨质硬化和疏松。
[0009]我国自2001年以来我国电解铝产量已经连续19年保持世界第一，目前已达到年产3000万吨以上的规模，每年大约产生72～120万吨的废阴极炭块，电解铝工业迅猛发展的同时，其产生的环境污染问题也受到国家、行业和社会的高度关注，铝业危险废物无害化资源化处理，已成为电解铝行业亟待解决的重大难题之一。
[0010]业内对废阴极炭块的处置主要开展两方面工作，第一是可溶性氟化物向不溶性氟化物的转化，实现无害化；第二是分离提取高质量炭素和氟化盐等有价物质加以利用，实现
资源化。技术现状主要如下：
[0011]1、浮选法。这是一种湿法处理废阴极炭块，实现无害化、资源化的途径。这种方法是将废废阴极炭块磨成粉料，把它与水和浮选剂混合均匀一起加入到浮选槽，反复浮选，得到炭质材料和电解质。具体步骤如下：先把废旧阴极炭块破碎、磨细，然后对物料进行分级，分级所得到的粉末料加入有捕收剂的溶液，使碳质材料和电解质实现最大分离，然后进行过滤得到滤液和固相，固相进一步分离得到了以碳质材料为主和以电解质为主的两种产品。其中碳质材料既可以用来制造新的阴极，也可以用来制造炭素电极，电解质产品能够作为铝电解槽的电解质继续使用。但是该方法中会产生大量的含氟废水，造成二次污染，且废旧阴极炭块中电解质的腐蚀性会对设备造成腐蚀，回收的电解质中SiO2偏高影响循环使用的效果。
[0012]2、硫酸酸解法。这是另一种湿法处理废阴极炭块，实现无害化、资源化的途径，这种方法是将废阴极炭块经过粉碎处理后，投入到己经注入了水和浓硫酸的装置中进行酸解，过程中所产生的气体经过蒸馏水反复淋洗，从而达到回收氢氟酸目的，方法中产生的滤渣可用来生产石墨粉和工业氧化铝。
[0013]3、用废阴极炭块生产阳极保护环。把废阴极炭块经过破碎后作为原料，用改性淀粉为粘结剂，混合均匀后形成保护材料，再把保护料通过模具直接捣固安装在阳极钢爪上，最后利用自燃烧就能够形成相当牢固的保护环。
[0014]4、火法无害化工艺，该工艺采用石墨化炉将废阴极炭块直接装炉，在低于石墨化温度但高于盐类沸点的温度下焙烧以对石墨进行除杂，盐类进入炉尘后用石灰水等含钙液体吸收和沉淀，除杂后的石墨可作为炭素企业的配料，沉淀的氟化盐可作为含氟产品企业的原料或冶金熔剂。该法仍产生一些含盐废水，但数量比湿法处理明显减少。
[0015]国内外相关专家经过多年的试验研究和充分的实践探索，废阴极炭块的处理技术得到很大进步，行业内处理、利用铝业固废的做法，大多在无害化的同时实现资源化，仍存在问题还有：不论火法还是湿法处理废阴极炭块，需要专门的、有资质的固废处理厂家，需要铝业单位支付高昂的处理费(800
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1000元/吨)，许多企业不能承受。

技术实现思路

[0016]本技术的目的在于：提供一种铝业废阴极炭块无害化、资源化处置的系统，本技术结合钢铁冶金工艺特点与废阴极炭块固有的特性，实现了废阴极炭块安全、环保、经济、高效的综合利用，消除了电解铝行业亟待解决的难题，促进了国内外钢铁和铝业两大板块共赢、协同的高质量发展。
[0017]为解决其技术问题，本技术采用的技术方案如下：
[0018]一种铝业废阴极炭块无害化、资源化处置的系统，包括破碎筛分单元、混合制球单元、加料单元、炼钢单元、第一废气处理单元和第二废气处理单元；
[0019]破碎筛分单元包括破碎机和设置在破碎机出料口的双层振筛机；
[0020]混合制球单元包括混料机、压球机和烘干机，混料机的入料口和双层振筛机的下侧出料口对应设置，混料机的出料口和压球机的入料口对应设置，压球机的出料口和烘干机的入料口对应设置；
[0021]加料单元包括加料仓，加料仓的入料口对应于双层振筛机的上侧出料口和烘干机
的出料口位置处；
[0022]炼钢单元包括炼钢转炉，炼钢转炉的入料口和加料仓的出料口对应设置。
[0023]通过加料单元将粒度范围为3mm
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65mm的碳块或压块造的球投入到炼钢转炉中，在炼钢转炉中1500℃以上温度的高温、强氧化气氛的作用下，粒度范围为3mm
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65mm的碳块或压块造的球中的碳素充分燃烧，释放热量，发挥温度补偿作用，可作为发热温度补偿剂代替本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝业废阴极炭块无害化、资源化处置的系统，其特征在于，包括破碎筛分单元(200)、混合制球单元(300)、加料单元(400)、炼钢单元(500)、第一废气处理单元(600)和第二废气处理单元(700)；所述破碎筛分单元(200)包括破碎机(201)和设置在破碎机(201)出料口的双层振筛机(202)；所述混合制球单元(300)包括混料机(301)、压球机(302)和烘干机(303)，混料机(301)的入料口和双层振筛机(202)的下侧出料口对应设置，混料机(301)的出料口和压球机(302)的入料口对应设置，压球机(302)的出料口和烘干机(303)的入料口对应设置；所述加料单元(400)包括加料仓(401)，加料仓(401)的入料口对应于双层振筛机(202)的上侧出料口和烘干机(303)的出料口位置处；所述炼钢单元(500)包括炼钢转炉(501)，炼钢转炉(501)的入料口和加料仓(401)的出料口对应设置。2.根据权利要求1所述的一种铝业废阴极炭块无害化、资源化处置的系统，其特征在于，所述第一废气处理单元(600)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永刚，陈亚团，茹作栋，魏国立，朱青德，郭忆，杨鑫，吴有文，富志生，张志荣，张丽丽，李永胜，董利民，段中波，李宪龙，刘海锋，唐学源，孙璐，李晓洁，
申请(专利权)人：甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司，
类型：新型
国别省市：