[发明专利]废阴极超高温煅烧窑炉、煅烧装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解铝固体废弃物处理设备领域，特别是一种电解铝所用废阴极超高温煅烧窑炉、煅烧装置及方法。

背景技术

废阴极炭块一般含有C、NaF、AlF₃、Al₂O₃、Na₂CO₃、NaCN 等物质，其浸出液中的氟含量和氰含量大大高于国家相关的排放标准，属于危险固体废弃物，必须对其进行无害化处理。废阴极炭块中的碳含量通常在60wt%～70wt%，石墨化度约为70%；其它物质主要为电解质，含量通常在30wt%～40wt%，均为高附加值物质，若能实现回收利用，将创造巨大的经济效益。对废阴极炭块进行高温煅烧，并回收利用各物质成分，是一种重要的处理途径。

但受限于废阴极中含有大量氟化物的因素，当前国内外尚没有完全适合于废阴极处理的高温煅烧炉及方法。因此，开发一种用于废阴极煅烧处理的的炉窑，既可实现高温煅烧，又可实现碳和电解质较为完好的分离和回收，同时能实现对含氟废气的环保处理，就显得十分有必要。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中缺少适合废阴极处理的高温煅烧炉的问题，设计了一种高温煅烧窑炉、装置及方法。

为解决上述问题，本发明的具体方案是：

发明人在长期对废阴极的分离提纯研究和大量实验研究中发现将废阴极煅烧的煅烧温度控制在2300～3200℃的范围内，就能够实现废阴极中的碳和电解质十分完好的分离，碳的提纯度也达到极高的水平，并且能够显著提高碳的石墨化度，达到人造石墨的水平，进而使再生产品的经济附加值大大提高。现有传统的煅烧炉因为所煅烧物料的要求，通常不需要达到这么高的温度条件。目前国内外煅烧温度需求接近这一温度的为石墨化炉和生产增碳剂的炉窑。但其并不适用于废阴极的煅烧处理；所以，要想实现对废阴极的超高温处理，必须进行超高温煅烧炉窑的开发，其为废阴极超高温处理方法的核心。

为此，设计一种废阴极超高温煅烧窑炉，包括炉体、设置于炉体内的电弧加热机构、和对炉体进行降温的水冷系统，在所述炉体的入料口处安装有对应的上料系统，在其出料口处安装有对应的出料系统，所述炉体上还安装有1～9个石墨制成的排烟管道；所述炉体自内向外依次包括炉膛、碳素内衬层、耐火保温层、耐火纤维毡和钢壳；所述水冷系统包括盘绕于炉体外侧底部的换热盘管和连接所述换热盘管的循环管路。

优选的，耐火保温层由耐火砖和保温砖制成。

优选的，所述出料系统包括圆盘出料机。

优选的，所述循环管路包括循环水池、循环水泵，所述循环水池还连通有对应的补水机构。

优选的，所述入料口处于炉体上方，上料系统包括提升机构、料仓和给料机构。

优选的，所述排烟管道由石墨管制成，安装于炉窑正常工作状态下的炉膛内的1400～2000℃温度区。

本发明还设计一种包括上述废阴极超高温煅烧窑炉的废阴极超高温煅烧装置，自所述煅烧窑烟气出口沿烟气流动方向还依次包括烟气回收系统、电解质回收系统、废气综合治理系统。

电解质回收系统包括烟气冷却室和与所述烟气冷却室出口处相连接的激振机构和袋式收尘器，在所述烟气冷却室内配套安装换热机构，所述激振机构包括管道式激振器。

废气综合治理系统的入口连接电解质回收系统的烟气出口，依次包括高效雾化喷淋装置、初级填料吸收塔、次级填料吸收塔、风机、烟囱，所述初级填料吸收塔、次级填料吸收塔各并联有循环泵和循环槽构成的降温元件，所述高效雾化喷淋装置上设有除雾器。

设计一种使用上述的废阴极超高温煅烧装置的处理废阴极的方法，包括如下步骤：

（1）加热煅烧：将待处理废阴极原料粉碎成粒度范围为5～50mm的颗粒料，并引入高温煅烧窑炉煅烧2～8h，且煅烧窑炉内的超高温区温度控制在2300～3200℃，形成固体料和1400～2000℃的高温烟气A，所述固体料自出料口引出；

（2）电解质回收：将步骤（1）中产生的高温烟气A经由保温管道引入所述电解质回收系统的冷却室后，温度降至300～800℃形成烟气B及液态电解质；

（3）废弃综合治理：将步骤（2）中产生的烟气B进行填料、除雾和分离，形成电解质和无害气体C分别排出。

本发明的有益技术效果在于：