将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝和能量的等离子体方法技术

用于将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝和能量的装置包括等离子电弧炉，使得在其中发生SPL的破坏。炉在废物内产生电弧，电弧从阳极向阴极行进并由于电弧的极端温度而破坏废物，从而将SPL的矿物质部分转化为位于炉的坩埚内的玻璃化惰性渣。炉使SPL的碳内容物气化并产生良好平衡的合成气。气化的发生是由于空气和蒸汽受控进入炉中。气化反应释放大量能量。蒸汽捕获该过量的能量，以提供气化所需的部分氧并且有助于提高合成气H2含量。蒸汽还有助于将一些SPL氟化物(NaF和Al2F3)转化为氟化氢。等离子SPL处理系统是紧凑的(比一些竞争性的SPL处理方法占用更少的面积)，可以紧邻铝工厂安装(使SPL和AlF3的运输最小化)，并且仅需要电作为其能源，并因此不需要化石燃料。并因此不需要化石燃料。并因此不需要化石燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝和能量的等离子体方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年3月22日提交的目前未决的美国临时申请第62/993,043号的优先权，其通过引用并入本文。


[0003]本主题涉及惰性渣、氟化铝(AlF3)和能量的生产，更特别地，涉及通过转化废槽衬(Spent Pot Lining，SPL)进行的惰性渣、氟化铝(AlF3)和能量的生产。

技术介绍

[0004]问题陈述
[0005]在铝制造的核心工艺(core aluminum manufacturing process)中，高温电解池将氧化铝转化为铝金属。所述池(俗称槽)衬有碳(阴极)并且衬有多层耐火砖(图1)。池内的电解质随时间缓慢溶解到池壁中。这种电解质溶解导致池在使用5至8年之后出现故障1。没有办法将受污染的池壁(称为废槽衬或SPL)修复或再循环回到冶炼厂。因此，受污染的池壁成为来自任何铝冶炼厂的最大固体废物流2。
[0006]一家铝冶炼厂每年产生多达25,000吨的SPL3。全世界全部270家本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于转化废槽衬(SPL)的方法，包括等离子电弧炉、干合成气清洗机组和氟化铝(AlF3)反应器，a.所述等离子电弧炉包括阳极和阴极，其中：i.所述等离子电弧炉适于使碳气化成合成气；ii所述等离子电弧炉适于将矿物质部分转化为玻璃化渣；iii.使用蒸汽用以捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量；b.所述等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒；c.所述反应器适于将所述合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3；d.适于使所述合成气冷却并且适于可能用于能量回收的废热锅炉；e.袋滤室适于回收至少部分未被所述旋风分离器回收的粉尘颗粒，其中所述干合成气典型地具有非常低的露点，从而避免冷凝。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂例如氧化钙的情况下进行。4.根据权利要求1所述的方法，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下进行。5.根据权利要求1所述的方法，其中用于生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法中的中间氢氧化铝。6.根据权利要求4所述的方法，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX
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0411)中产生更多蒸汽。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子电弧炉中的SPL的气化所产生的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。8.根据权利要求5所述的方法，其中从在废热回收锅炉(HX
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0411)中流动的冷凝物
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蒸汽回路中排出水。9.根据权利要求1所述的方法，其中氧化介质包括空气和水的混合物。10.根据权利要求1所述的方法，其中从所述SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述渣能够作为混凝土添加剂而增值。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保所述等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许所述SPL的干燥、热解和部分燃烧。13.根据权利要求1所述的方法，其中等离子SPL处理系统仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。14.一种用于将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝(AlF3)和呈蒸汽和合成气的形式的能量的方法。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述惰性渣能够作为混凝土添加剂而增值。16.一种用于转化废槽衬(SPL)的方法，包括等离子电弧炉、干合成气清洗机组和氟化铝(AlF3)反应器，a.所述等离子电弧炉包括阳极和阴极，其中：i.所述等离子电弧炉适于使碳气化成合成气；
ii所述等离子电弧炉适于将矿物质部分转化为玻璃化渣；iii.使用蒸汽用以捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量；b.所述等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒；c.所述反应器适于将所述合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3；d.废热锅炉适于使所述合成气冷却；以及e.袋滤室适于回收至少部分未被所述旋风分离器回收的粉尘颗粒。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。18.根据权利要求16至17中任一项所述的方法，其中所述SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂例如氧化钙的情况下进行。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下进行。20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中用于生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法中的中间氢氧化铝。21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX
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0411)中产生更多蒸汽。22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，其中所述等离子电弧炉中的SPL的气化所产生的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。23.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，其中从在废热回收锅炉(HX
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0411)中流动的冷凝物
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蒸汽回路中排出水。24.根据权利要求16至23中任一项所述的方法，其中氧化介质包括空气和水的混合物。25.根据权利要求16至24中任一项所述的方法，其中从所述SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。26.根据权利要求16至25中任一项所述的方法，其中所述渣能够作为混凝土添加剂而增值。27.根据权利要求16至26中任一项所述的方法，其中所述等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保所述等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许所述SPL的干燥、热解和部分燃烧。28.根据权利要求16至27中任一项所述的方法，其中所述方法仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。29.一种用于转化废槽衬(SPL)的方法，包括等离子电弧炉，所述等离子电弧炉包括阳极和阴极，所述等离子电弧炉适于使碳气化成合成气并且适于将矿物质部分转化为玻璃化渣，蒸汽被提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：让勒内，
申请(专利权)人：加拿大派罗杰尼斯有限公司，
类型：发明
国别省市：