CN112010473A - 含盐液相分离系统及铝电解槽大修渣处理系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金生产环保设备领域，特别涉及一种含盐液相分离系统及铝电解槽大修渣处理系统、方法，用于铝电解槽大修渣处理系统的含盐液相处理，包含：与铝电解槽大修渣处理系统用于固液分离的压滤机连接的澄清槽，该澄清槽用于将压滤机排出的含盐液相进行澄清处理；及与澄清槽连接用于对含盐液相电渗析处理的电渗析器，电渗析器出口管路包含浓盐水管路和淡盐水管路；所述浓盐水管路与浓盐水储槽连接，对流入的浓盐水进行存储；所述淡盐水管路与反渗透装置连接，将流入的淡盐水进行反渗透并送入储存铝电解槽大修渣处理系统固液分离所需新水的脱盐水槽。本发明设备结构简单，设计新颖、合理，节能减排，达到资源化利用目的，具有较强推广应用价值。

Description

含盐液相分离系统及铝电解槽大修渣处理系统、方法

技术领域

本发明涉及冶金生产环保设备领域，特别涉及一种含盐液相分离系统及铝电解槽大修渣处理系统。

背景技术

铝电解槽大修渣是电解槽破损后拆除的内衬，其中因含有氟/氰而被列入危险废物名录。现有的大修渣处理工艺分为火法和湿法，其中火法由于能耗高未能推广应用，湿法处理是目前大修渣处理的主流技术。湿法处理是在大修渣中加入氧化剂将氰离子分解脱毒，加入Ca2+/Mg2+/Al3+形成相应的氟化盐沉淀脱毒。这种方法效率高、脱毒效果稳定，得到了行业认同。在湿法处理过程中，在将F离子沉淀除去的同时生成了可溶性钠盐，通常是氯化钠。随着脱毒反应的反复进行，氯化钠的浓度会在循环水中越来越高，固液分离后存在于尾渣中的附液也给尾渣中带入了较多的可溶性盐。可溶性盐的含量高给尾渣的再利用带来了很大的困难。单纯采用水洗的方法会生成大量的盐水，不但造成水资源的浪费，而且排放也会成为一个新的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种含盐液相分离系统及铝电解槽大修渣处理系统，结构简单，设计新颖、合理，节能减排，达到资源化利用的目的。

按照本发明所提供的设计方案， 一种含盐液相分离系统，用于铝电解槽大修渣处理系统的含盐液相处理，包含：与铝电解槽大修渣处理系统用于固液分离的压滤机连接的澄清槽，该澄清槽用于将压滤机排出的含盐液相进行澄清处理；及与澄清槽连接用于对含盐液相电渗析处理的电渗析器，电渗析器出口管路包含浓盐水管路和淡盐水管路；所述浓盐水管路与浓盐水储槽连接，对流入的浓盐水进行存储；所述淡盐水管路与反渗透装置连接，将流入的淡盐水进行反渗透并送入储存铝电解槽大修渣处理系统固液分离所需新水的脱盐水槽。

作为本发明含盐液相分离系统，进一步地，澄清槽和电渗析器之间还设置有滤液槽；澄清槽上设置有溢流口，澄清处理后的清液从溢流口流出进入滤液槽，滤液槽中液体泵送至电渗析器进行电渗析处理。

作为本发明含盐液相分离系统，进一步地，所述浓盐水储槽还连接有用于盐回收的蒸发器，蒸发器冷凝水出口端通过管路接入用于储存铝电解槽大修渣处理系统固液分离所需新水的脱盐水槽。

作为本发明含盐液相分离系统，进一步地，所述脱盐水槽还连接有用于储存铝电解槽大修渣处理系统溶化药剂和/或浸出反应所需新水的循环液槽。

进一步地，本发明还提供一种铝电解槽大修渣处理系统，用于铝电解槽大修渣资源化利用处理，包含：用于对大修渣进行破碎处理的制粉设备；与制粉设备连接用于制粉设备输出的粉料进行无害处理的反应仓，所述反应仓包含用于除氰反应的反应仓一和用于除氟反应的反应仓二；与反应仓一或反应仓二连接用于缓冲处理的反应仓三，反应仓三连接有用于固液分离的压滤机；及上述的含盐液相分离系统，该含盐液相分离系统与压滤机连接用于对含盐液相进行分离处理，以获取大修渣资源化利用系统的循环用水。

作为本发明铝电解槽大修渣处理系统，进一步地，所述制粉设备包含与给矿料仓连接的箱式破碎机，与箱式破碎机连接的块料仓，与块料仓连接的球磨机，及与球磨机连接的粉料仓。

作为本发明铝电解槽大修渣处理系统，进一步地，粉料仓和反应仓之间还设置有粉料计量仓。

进一步地，本发明还提供一种铝电解槽大修渣处理方法，包括如下内容：

a、首先将铝电解槽大修渣进行破碎制粉；

b、将所得大修渣粉料按照次序依次输送至反应仓一和反应仓二，进行除氰反应和除氟反应，得到无害处理后的大修渣物料；

c、将得到的无害处理后大修渣物料送入反应仓三进行缓冲；

d、缓冲后的大修渣物料送至压滤机进行固液分离，分离后所得滤饼采用无盐水洗涤，得到不含盐固相和含盐液相；

e、所得不含盐固相用于建材；所得含盐液相采用权利要求1所述的含盐液相分离系统进行盐分回收，获取无盐水，将该无盐水作为新水输送至除氰、除氟和浸出反应工段进行循环利用。

作为本发明铝电解槽大修渣处理方法，进一步地，铝电解槽大修渣矿料通过粉碎后制成100-200μm的大修渣粉料。

作为本发明铝电解槽大修渣处理方法，进一步地，盐分回收过程中，通过对输送中的含盐水进行电渗析，得到浓度为150~250g/L的浓盐水和浓度为10-12g/L的淡盐水；针对浓盐水，利用蒸发器对其进行盐分回收，回收过程中产生的冷凝水输送至用于水洗工段新水存储的脱盐水槽；针对淡盐水，利用反渗透装置获取脱盐水，并将脱盐水输送至脱盐水槽。

本发明的有益效果：

本发明设计新颖、合理，湿法处理获取到的大修渣进行水洗后，洗去可溶性盐后的固相（大修渣尾渣）可以广泛用作建筑材料，液相可利用本发明中使用含盐液相分离系统通过电渗析进行增浓，分别得到浓盐水和淡盐水，浓盐水进入蒸发器蒸发得到氯化钠，冷凝水可以重新进入系统使用；淡盐水经过反渗透进一步脱盐得到脱盐水返回到水洗工段洗涤湿法处理后的大修渣，循环使用，节能减排，达到资源化利用的目的，具有较强的推广应用价值。

附图说明：

图1为实施例中含盐液相分离系统结构示意图；

图2为实施例中铝电解槽大修渣处理系统结构示意图。

图中标号，标号100代表滤液槽，标号101代表电渗析器和反渗透装置，标号102代表脱盐水槽，标号103代表循环液槽，标号104代表浓盐水槽，标号105代表盐分离器，标号106代表沉盐器，标号107代表分离器；标号200代表给矿料仓，标号201代表密封给料机，标号202代表箱式破碎机，标号203代表除铁器，标号204代表皮带输送机，标号2051、2052、2053代表斗式提升机，标号206代表块料仓，标号207代表振动给料机，标号208代表球磨机，标号209代表粉料仓，标号2101、2102代表螺旋输送机，标号211代表粉料计量仓，标号2121代表反应仓一，标号2122代表反应仓二，标号2123代表反应仓三，标号2131代表药剂仓A，标号2132代表药剂仓B，标号214代表澄清槽。

具体实施方式：

下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。

铝电解槽大修渣中含有阴极碳块、耐火砖、扎糊、保温砖、耐火粉、耐火灰浆、绝热板、渗透的金属和电解质以及少量的氮化铝和氰化物盐类。在铝电解槽大修渣湿法处理过程中，在将F离子沉淀除去的同时生成可溶性钠盐，通常是氯化钠。随着脱毒反应的反复进行，氯化钠的浓度会在循环水中越来越高。为此，本发明实施例，在对铝电解槽大修渣进行无害化、资源化处理过程中，参见图1和2所示，提供一种铝电解槽大修渣处理系统，用于铝电解槽大修渣资源化利用处理，包含：用于对大修渣进行破碎处理的制粉设备；与制粉设备连接用于制粉设备输出的粉料进行无害处理的反应仓，所述反应仓包含用于除氰反应的反应仓一2121和用于除氟反应的反应仓一2122；与反应仓一2121或反应仓二2122连接用于缓冲处理的反应仓三2123，反应仓三2123连接有用于固液分离的压滤机；及含盐液相分离系统，该含盐液相分离系统与压滤机连接用于对含盐液相进行分离处理，以获取大修渣资源化利用系统的循环用水。

其中，含盐液相分离系统，参见图1所示，包含：用于对大修渣进行破碎处理的制粉设备；与制粉设备连接用于制粉设备输出的粉料进行无害处理的反应仓，所述反应仓包含用于除氰反应的反应仓一2121和用于除氟反应的反应仓二2122；与反应仓一2121或反应仓二2122连接用于缓冲处理的反应仓三2123，反应仓三2123连接有用于固液分离的压滤机；及上述的含盐液相分离系统，该含盐液相分离系统与压滤机连接用于对含盐液相进行分离处理，以获取大修渣资源化利用系统的循环用水。药剂仓A和药剂仓B中可分别用来存储除氰剂和除氟剂或者除氟剂和除氰剂，以通过添加相应药剂至反应仓一2121和反应仓二2122进行相应反应。湿法处理获取到的大修渣进行水洗后，洗去可溶性盐后的固相（大修渣尾渣）可以广泛用作建筑材料，液相可利用本发明中使用含盐液相分离系统通过电渗析进行增浓，分别得到浓盐水和淡盐水，浓盐水进入蒸发器蒸发得到氯化钠，冷凝水可以重新进入系统使用；淡盐水经过反渗透进一步脱盐得到脱盐水返回到水洗工段洗涤湿法处理后的大修渣，循环使用，节能减排，达到资源化利用的目的，具有较强的推广应用价值。

作为本发明实施例中的含盐液相分离系统，进一步地，澄清槽214和电渗析器之间还设置有滤液槽100；澄清槽214上设置有溢流口，澄清处理后的清液从溢流口流出进入滤液槽100，滤液槽100中液体泵送至电渗析器进行电渗析处理。图2所示，澄清槽214清液从溢流口连续流出进入滤液槽100；底部浊液可定期/不定期返回反应仓三2123。滤液槽100液体经过电渗析后可得到浓度为200g/L的浓盐水和浓度为10-12g/L的淡盐水。

作为本发明实施例中的含盐液相分离系统，进一步地，所述浓盐水储槽还连接有用于盐回收的蒸发器，蒸发器冷凝水出口端通过管路接入用于储存铝电解槽大修渣处理系统固液分离所需新水的脱盐水槽102。

作为本发明实施例中的含盐液相分离系统，进一步地，所述脱盐水槽102还连接有用于储存铝电解槽大修渣处理系统溶化药剂和/或浸出反应所需新水的循环液槽103。循环液槽103中存储液体也可泵送至用于冲洗滤饼中的水洗段。进一步地，参见图1所示，蒸发器还可连接有用于进行二次蒸发分离的分离器107；分离器107冷凝水出口通过管路与脱盐水槽102连接，其浓缩液出口通过管路接入沉盐器106；沉盐器106连接有用于盐水分离的盐分离器105，盐分离器液体出口端接入循环液槽103。

作为本发明实施例中的铝电解槽大修渣处理系统，进一步地，所述制粉设备包含与给矿料仓200连接的箱式破碎机202，与箱式破碎机202连接的块料仓206，与块料仓206连接的球磨机208，及与球磨机208连接的粉料仓209。通过对铝电解槽大修渣进行破碎制粉，可得到100-200μm的粉料，以便于后期浸入反应，提升无害处理效果。

作为本发明实施例中的铝电解槽大修渣处理系统，进一步地，粉料仓209和反应仓之间还设置有粉料计量仓211，便于按药剂配比进行浸入反应处理，提升反应效果。

参见图1所示，反应仓一2121、反应仓二2122和反应仓三2123可通过设置搅拌装置，能够对反应仓中物料进行搅拌，提高制浆、浸出或者反应效果。在各管路连接中可通过设置渣浆泵、水泵或其他泵送和/或抽水装置，以提升输送或者注水或者浆料转移效率。原料送至给矿料仓200，经密封给料机201输送至箱式破碎机202中，并进一步通过除铁器203除去原料中的铁块，然后通过皮带输送机204和斗式提升机送至块料仓206中；块料仓206下部设置有振动给料机207，便于将块料仓206中的块料送至球磨机208进行制粉作业，制粉作业中再经过筛分将粗粒料筛分出来，细料可进一步通过斗式提升机送至粉料仓209，粉料仓209中粉料可进一步通过螺旋输送机和斗式提升机送至粉料计量仓211中，以此形成制粉设备及其输送线路，将待浸出反应物料送至反应仓。

本发明中，参见图1所示，大修渣经过破碎制粉，制成100-200μm的粉料；大修渣粉料次序进入反应仓和除氰剂、除氟剂反应，得到无害处理后的大修渣进入另一反应仓缓冲；循环液槽103提供熔化药剂的水和浸出反应用水。反应后的物料从3#反应仓进入压滤机固液分离。对初步固液分离的滤饼在压滤机上用无盐水洗涤，得到不含盐的固相和含盐的液相；固相可以用于建材；液相为含盐水，进入澄清槽214进一步澄清处理。清液从溢流口连续流出进入滤液储槽；底部浊液定期/不定期返回另一反应仓。滤液槽100液体经过电渗析可得到浓度为200g/L的浓盐水和浓度为10-12g/L的淡盐水。浓盐水进入浓盐水储槽，经泵泵入蒸发器，得到盐和冷凝水，冷凝水进入脱盐水槽102。淡盐水经过反渗透得到脱盐水，进入脱盐水槽102。脱盐水可以作为新水为循环液槽103补水或冲洗滤饼中的盐。本发明中，可实现盐水经过“电渗析+反渗透”的盐水分离，得到无盐水可以反复循环使用，大大减少洗盐用水消耗，达到水循环再利用， 大大减少洗盐用水消耗，节能减排，提升企业形象和经济效益。

进一步地，本发明实施例还提供一种铝电解槽大修渣处理方法，包括如下内容：将粉碎后的大修渣粉料输送至反应仓，通过在反应仓中添加溶化药剂水和浸出反应水对大修渣粉料进行除氰、除氟和浸出反应，得到无害处理后的大修渣物料；将处理后的物料送至压滤机进行固液分离和无盐水洗涤，得到不含盐固相和含盐液相，对含盐液相通过利用上述的含盐液相分离系统进行盐分回收，获取无盐水，将该无盐水作为新水输送至除氰、除氟和浸出反应工段进行循环利用。

大修渣湿法处理中，将大修渣磨细后，在水洗过程中，依次通过水浸和碱浸等，将其中的氟化物和氰化物全部浸出到溶液中，过滤等。本发明实施例中，除氰、除氟和浸出反应，可将大修渣粉料与水按照一定质量比进行搅拌，得到浸出浆料，将可溶性氟化物和氰化物充分溶出；并在两个反应仓其中一个反应仓中通过添加除氰剂，搅拌反应一段时间后，除去其中的氰化物，同样的在另一个反应仓中通过添加除氟剂，搅拌反应一段时间后，除去其中的氟化物。除氟剂、除氰剂的加入量参考反应后浆料中氰化物和氟化物的含量。反应后的浆料送入压滤机进行固液分离，对初步固液分离的滤饼在压滤机上用无盐水洗涤，得到不含盐的可以用作建筑材料使用的固相和含盐液相。针对含盐液相，通过利用上述实施例中的含盐液相分离系统进行盐分回收，得到的无盐水作为新水输送至水洗工段循环利用，环保节能，符合达标要求。

铝电解槽大修渣矿料通过粉碎后可制成100-200μm的大修渣粉料，以便于更好地进行浸出和药溶剂反应。药溶剂中除氰剂可为氯酸钠、漂白粉、双氧水、漂粉精、二氧化氯中的一种或者几种；除氟剂可为氯化钙、氯化铝、氯化镁、氢氧化钙、氧化钙中的一种或者几种。

进一步地，盐分回收过程中，通过对输送中的含盐水进行电渗析，得到浓度为150~250g/L的浓盐水和浓度为10-12g/L的淡盐水；针对浓盐水，利用蒸发器对其进行盐分回收，回收过程中产生的冷凝水输送至用于水洗工段新水存储的脱盐水槽；针对淡盐水，利用反渗透装置获取脱盐水，并将脱盐水输送至脱盐水槽，实现水能源的循环使用，节能减排，达到资源化利用的目的，具有较强的推广应用价值。

本发明不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种含盐液相分离系统，用于铝电解槽大修渣处理系统的含盐液相处理，其特征在于，包含：

与铝电解槽大修渣处理系统用于固液分离的压滤机连接的澄清槽，该澄清槽用于将压滤机排出的含盐液相进行澄清处理；

及与澄清槽连接用于对含盐液相电渗析处理的电渗析器，电渗析器出口管路包含浓盐水管路和淡盐水管路；

所述浓盐水管路与浓盐水储槽连接，对流入的浓盐水进行存储；所述淡盐水管路与反渗透装置连接，将流入的淡盐水进行反渗透并送入储存铝电解槽大修渣处理系统固液分离所需新水的脱盐水槽。

2.根据权利要求1所述的含盐液相分离系统，其特征在于，澄清槽和电渗析器之间还设置有滤液槽；澄清槽上设置有溢流口，澄清处理后的清液从溢流口流出进入滤液槽，滤液槽中液体泵送至电渗析器进行电渗析处理。

3.根据权利要求1所述的含盐液相分离系统，其特征在于，所述浓盐水储槽还连接有用于盐回收的蒸发器，蒸发器冷凝水出口端通过管路接入用于储存铝电解槽大修渣处理系统固液分离所需新水的脱盐水槽。

4.根据权利要求3所述的含盐液相分离系统，其特征在于，所述脱盐水槽还连接有用于储存铝电解槽大修渣处理系统溶化药剂和/或浸出反应所需新水的循环液槽。

5.一种铝电解槽大修渣处理系统，用于铝电解槽大修渣资源化利用处理，其特征在于，包含：

用于对大修渣进行破碎处理的制粉设备；

与制粉设备连接用于制粉设备输出的粉料进行无害处理的反应仓，所述反应仓包含用于除氰反应的反应仓一和用于除氟反应的反应仓二；

与反应仓一或反应仓二连接用于缓冲处理的反应仓三，反应仓三连接有用于固液分离的压滤机；

及权利要求1所述的含盐液相分离系统，该含盐液相分离系统与压滤机连接用于对含盐液相进行分离处理，以获取大修渣资源化利用系统的循环用水。

6.根据权利要求5所述的铝电解槽大修渣处理系统，其特征在于，所述制粉设备包含与给矿料仓连接的箱式破碎机，与箱式破碎机连接的块料仓，与块料仓连接的球磨机，及与球磨机连接的粉料仓。

7.根据权利要求6所述的铝电解槽大修渣处理系统，其特征在于，粉料仓和反应仓之间还设置有粉料计量仓。

8.一种铝电解槽大修渣处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、首先将铝电解槽大修渣进行破碎制粉；

b、将所得大修渣粉料按照次序依次输送至反应仓一和反应仓二，进行除氰反应和除氟反应，得到无害处理后的大修渣物料；

c、将得到的无害处理后大修渣物料送入反应仓三进行缓冲；

d、缓冲后的大修渣物料送至压滤机进行固液分离，分离后所得滤饼采用无盐水洗涤，得到不含盐固相和含盐液相；

e、所得不含盐固相用于建材；所得含盐液相采用权利要求1所述的含盐液相分离系统进行盐分回收，获取无盐水，将该无盐水作为新水输送至除氰、除氟和浸出反应工段进行循环利用。

9.根据权利要求8所述的铝电解槽大修渣处理方法，其特征在于，步骤a中所得粉料的粒度为100～200μm。

10.根据权利要求8所述的铝电解槽大修渣处理方法，其特征在于，步骤e所述盐分回收过程中，通过对输送中的含盐水进行电渗析，得到浓度为150~250g/L的浓盐水和浓度为10-12g/L的淡盐水；将得到的浓盐水利用蒸发器对其进行盐分回收，得到盐和冷凝水，所得冷凝水输送至用于水洗工段新水存储的脱盐水槽；所得淡盐水利用反渗透装置获取脱盐水，并将脱盐水输送至脱盐水槽。

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