[发明专利]处理电解熔融铝得到的废电解槽系列物的方法和废物管理设施

说明书

本发明涉及一种处理和处置在熔融冰晶石中电解熔化氧化铝应用中产生的废电解槽系列物的方法和废物管理设施，即通过燃烧和气化使废电解槽系列残余物适用于重新使用或作为掩埋用无毒废物。

当前，金属铝是通过在熔融冰晶石浴中电解还原氧化铝生产的。工业规模的电解铝熔池是巨大的钢质管状容器。各电解池内是阴极隔室或空腔，衬有碳质预烘干的阴极隔室块材。在高温电解还原熔融工艺中，由于碳质材料随时间的延长而逐渐老化和劣化，它被浴料饱和。此时必须以绝热衬里一起除掉这种碳质衬里。这种除掉的材料称作“废电解槽系列物(spent potlining)。

废电解槽系列物不能立即掩埋，因为其氰化物含量高达约1000-2000ppm的水平。废电解槽系列物还具有高的可浸出的氟化物含量，例如约3000-8000mg/l。废电解槽系列物中的总氟化物含量典型的为约14％-18％(重量)。

为了从废电解槽系列物中回收氟化物盐的化学有用成分和所含的氧化铝，已试图开发几种方法。

美国专利4,889,695，4,113,832和4,444,740中公开了用苛性溶液浸出来处理废电解槽系列物的方法。

目前可利用的从废电解槽系列物除去和回收氟化物的化学有用成分或热水解氟化物的方法不能有效地处理工业量的含氟化物和氰化物的废电解槽系列物。

美国专利5,143,001公开了处理由铝电解池产生的废电解槽系列物或通过在气旋炉中与加入的二氧化硅、水和氧一起以细磨形式加热转移浸出的物质。美国专利4,993,323公开了在竖直流化床中使用特殊添加剂处理废电解槽系列物和控制灰化学成分。

美国专利4,956,158和5,024,822(授权给Nguyen和Hittner)公开一种在两窑或两加热区中处理和玻璃化废电解槽系列物的方法。

美国专利5,081,937和45,020,455公开了以熔融态处理废物。美国专利5,081,937和5,020,455不是针对废电解槽系列物，而是在回转窑中处理粉碎的碳质材料。这些专利在燃烧炉中采用多区加热或燃烧作为第一步，以得到不燃的废物，然后将其制成熔渣。

美国专利5,100,314公开一种用于往回转窑的第二(还原)区中注入还原剂的装置。美国专利4,763,585公开了通过研磨来处理由生产金属铝得到的废电解槽系列物，然后与用于包覆研磨的电解槽系列物的添加剂一起燃烧以防止其在燃烧区附聚。美国3,878,287公开了一种回转窑，包括利用往窑中喷射气体来加入颗粒物。

美国专利3,182,980公开了一种回转窑，其中窑的预加热区和还原区不是物理上分离的。燃烧器38施加到窑的出料端。美国专利4,312,637公开了用于从气化发生器中除渣的设备。美国专利5,086,716公开了一种用于燃烧固体废物的回转窑，包括在出料端上的燃烧器连同逆流气流。美国专利4,519,814公开了针对出料如玻璃的燃烧器46，以使材料维持在熔融条件。美国专利3,508,742公开了一种在出料端上的回转窑燃烧器10。美国专利2,878,004公开了一种回转窑和指向窑出料端的燃烧器。

美国专利4,303,908，4,303,909和4,209,292是众多涉及回转窑机械构型和用于将燃烧气加到回转窑移动部位内的气体喷嘴的构件的专利的例子。

本发明的一个目的是提供：

1.一种处理电解熔融铝得到的废电解槽系列物的方法，包括：

(a)通过在盐浴温度1100℃-1300℃的回转窑容器中掺入熔盐浴来加热废电解槽系列物，同时在所述回转窑容器的整个长度上维持含所述废电解槽系列物的熔盐浴池；

(b)通过加入一种氧化化合物于所述熔盐浴和废电解槽系列物的池中来降低所述浴的碳含量；

(c)使硅质物料加到所述电解槽系列物中；以及

(d)冷却以形成适用于掩埋的玻璃渣。

2.如上款1所述的方法，进一步包括将所述固体氧化化合物加入所述浴池中以燃烧所述碳形成一氧化碳。

3.如上款2所述的方法，其中所述盐浴温度包括1150℃以上的温度。

4.如上款3所述的方法，其中所述盐浴温度包括1150℃-1250℃。

5.如上款4所述的方法，其中所述氧化化合物包括碳酸钙。

6.如上款5所述的方法，其中所述在熔融条件下加热和混合所述废电解槽系列物、硅质物料和氧化化合物以形成均匀混合物包括在回转窑中加热和混合。