CN115591890A - 一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法 - Google Patents

Abstract

一种铝电解槽碳质危废无害化处理的方法，主要应用于铝电解槽生产，以及含氟危废大修渣的处理工艺。其特征是：将含有氟化物的碳质大修渣，可经过筛选，破碎造粒，添加到排气烟道与铝电解槽生产系统烟气净化装置管道相连的大修渣热处理炉窑系统装置中去，通过高温煅烧的方式，将碳质材料大修渣中的氟化物分解离析出来，生产氟化氢气体，并通过铝电解槽排烟除尘管道，输送到铝电解槽生产系统的烟气净化装置中去，使其与电解铝的生产原料氧化铝发生反应，生成载氟氧化铝，使得有毒的氟化物能够作为电解铝的生产原料，直接参与电解铝生产，进行资源化利用。

Description

一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法

技术领域：一种铝电解槽碳质危废无害化处理的方法，主要应用于铝电解槽生产，以及含氟危废大修渣的处理工艺。

背景技术：现有通用的铝电解槽阴极炉膛熔池结构，主要由侧部炉墙砌筑块，阴极炭块钢棒组(2)、干式防渗漏料，以及保温隔热砌筑材料，在铝电解槽钢壳体内部砌筑构造而成.上述构造铝电解槽熔池结构的材料，从材质上讲可分为三大类：一类是碳素材料，包括阴极炭块和侧部炭块和碳素捣固糊料；一类是金属材料，如阴极钢棒。一类是无机非金属矿物质保温耐火材料，如氧化铝、氧化硅、硅酸钙等。

砌筑构造在铝电解槽槽壳体内的阴极炭钢棒组导电层，以及保温隔热层结构，在长期的生产运行过程中，由于受到热应力的冲击，和来自电解槽熔池内的氟化物，以及金属物质的气相和液相侵蚀，不仅会使得阴极导电层和保温隔热层的物理结构性能受到破坏，而且还会使其化学侵蚀受到污染，导致铝电解槽阴极炭块钢棒组(2)的导电性能、以及侧部炉墙和保温隔热层的保温性能逐步失效、而不能在满足电解铝生产工艺的需求。

因此，当铝电解槽使用到一定时间段后，就要对电解槽阴极炉膛进行整体的、进行破坏性拆除。而后再在铝电解槽槽壳体内进行整体的重新砌筑构造，以便形成新的、能够满足电解铝生产的阴极熔池导电和保温隔热层结构。

在铝电解槽槽大修过程中，从铝电解槽内破坏性拆除清理出来的、含有氟化铝、氟化钠、铁金属等杂质物料，又与构造铝电解槽的碳质材料，以及氧化硅、氧化铝、硅酸钙等无机非金属材料混合在一起，形成铝电解槽的大修固废渣。由于这些大修固废渣的材料的化学成分和物理结构性能十分复杂。且由于含有硅、铁、钙等污染电解质的物质，因此，不能直接像阳极上部的覆盖料一样，应用于电解铝生产，只能当做生产过程中的垃圾废料，在铝电解生产工艺体系外，进行处理。

由于铝电解槽阴极大修渣内是混合破碎物料，其中又含有大量有毒的氟化物，这些氟化物会对地表环境和空气环境产生严重的污染，因此，已被国家列为禁止直接排放的危险固废物，必须经过无害化处理才能进行填埋处理。

现有的铝电解槽危废大修渣处理工艺流程，有两个基本特正，

一是在电解铝生产工艺体系外进行无害化处理，其核心目的就是排毒，既将有毒的氟化物从这些电解槽大修渣混合物质中分离出来。进行无害化处理；

二是将无害化处理后的大修渣进行填埋处理的发生主要由两种，一个是将含有无机矿物质的耐火材料部分大修渣进行填埋处理，一个是将碳质的碳质材料大修渣当做燃料使用。

自从这些由槽大修所产生的保温耐火材料大修渣，被列为危废固料后，现在的电解铝生产企业，都需投入大量的资金和技术进行无害化处理。

目前，国内外的对铝电解槽大修渣危废无害化处理的方式，基本上有两种，一种是税法，既浮选浸法法，一种是火法。

其浮选浸法技术特征是：在铝电解槽生产工艺体系外，将铝电解槽危废大修渣，经过粉磨→浮选→酸浸→蒸发工序并加入石灰水，将氟化物生成氟化钙，经过滤蒸发最终变成没有害的钙渣，在进行填埋处理；而所产生的氟化氢气体进行回收利用。

其火法的技术特征是，在铝电解槽生产工艺体系外，用含氧化钙作为反应剂，用烟煤作为燃料，用二氧化硅当做添加剂，在煅烧炉内进行煅烧高温热处理。而后在用石灰水对其进行淋洗，将可溶性氟化物含量进行降低，以达到大修渣和烟气能满足排放标准的目的。

其现有的铝电解槽危废大修渣无害化处理工艺的主要缺陷：

一是：在铝电解槽生产工艺体系外进行处理，无法在电解生产过程中直接将这些大修渣进行资源化利用。不仅增加了企业的危废处理成本，而且浪费了其原料购置成本。

二是：在铝电解生产工艺体系外，对危废大修渣进行无害化处理，不仅需要企业投入较大的资金进行基础设，而且其处理工艺过程中，为增加大量的物料配置，进行理化反应。这不仅会造成固废物产出总量增加，而且会使得无害化处理工艺成本加大。

三是：现有的铝电解危废大修渣处理工艺的目标主要是无害化处理，而对无害化处理后的固废，依然是采用填埋的方式进行，很少有直接应用于电解铝生产的技术，且填埋处理会占用宝贵的土地资源。

四是：铝电解槽危废大修渣，本源于无机矿产资源，由于不能全部进行资源化利用，应用于电解铝生产，着不仅是电解铝企业的损失，而且浪费了国家宝贵的矿产资源。

因此，到至今为止，国内外一直没有一套成熟可靠完美的、能够在电解铝生产工艺体系内、满足电解铝企业的生产需要，和环保政策所规定的标准要求的，铝电解槽危废大修渣的处理工艺。

该问题已成为制约我国电解铝产业发展的痛点和短板问题。如果不彻底解决，势必将影响我国电解铝行业的可持续发展。

发明内容：为了解决现有的铝电解槽槽壳体内阴极熔阴极炭块以及保温隔热层构筑材料，在大修时所产生的大修渣危废污染环境的问题，减少电解铝企业电解槽大修危险固废的产生量和无害化处理的成本费用，实现电解铝危险固废趋于零排放，并使其得到资源化利用。本发明提出了一种铝电解槽大修渣固废无害化处理和资源化利用的计术方案。

本发明总体技术方案的技术创新路线的有两个。一是在电解铝生产工艺系统中不产生大修渣危废或尽量的减少大修渣危废。二是如何让所产生的碳质大修渣能够在铝电解槽生产过程中进行资源化利用。其具体技术方案是：

1、用不污染铝电解槽电解铝熔池内电解质液及铝液化学成分体系的材料，作为构建铝电解槽阴极炉衬，以及保温隔热层的材料。即在选用原材料的上，能够在材料的化学成分上，保证在进行铝电解槽在槽大修时，所产生的固废大修渣，能够资源化应用到电解铝生产工艺过程中去。

即，用能够直接参与电解铝生产的原料，如氧化铝、电解质冰晶石；碳质材料如石墨、碳素材料，构建铝电解槽阴极炉膛熔池的保温结构和导电结构，既在选择构建材料时，剔除或尽量减少污染电解质化学成分的硅、钙、铁等杂质元素的含量。以便使得这些含有氟化物的危废大修渣，能够像阳极炭块覆盖料一样，只经过破损处理，不经过无害化处理，就能够作为电解铝的生产原料，参与应用的电解铝生产工艺过程中去。并将其中的氟化物，在铝电解槽中进行进行熔融分解，使之转换为氟化氢气体，并经过铝电解槽烟气净化系统，进行无害化处理，既与氧化铝发生反应，生成载氟氧化铝，并变废为宝资源化的直接应用于电解铝生产。

2、对于不能直接应用于电解铝生产的，含有氟化物的碳质大修渣，可经过筛选，破碎造粒，添加到排气烟道与铝电解槽生产系统烟气净化装置管道相连的大修渣热处理炉窑系统装置中去，通过高温加热方式，将碳质材料大修渣中的氟化物分解离析出来，生产氟化氢气体，并通过铝电解槽排烟除尘管道，输送到铝电解槽生产系统的烟气净化系统装置中去，使其与电解铝的生产原料氧化铝发生反应，生成载氟氧化铝，使得有毒的氟化物，能够作为电解铝的生产原料，而应用到电解铝生产过程中去。而经过脱氟无害化处理的碳素材料，也可用于制作铝电解槽生产用碳素制品的原料进行使用，并应用于电解铝生产。

3、依据上述技术方案，对于含有硅、铁、钙等金属元素非金属矿物质杂质较多的碳质危废大修渣混合料，在经过分类筛选，破碎造粒，添加到大修渣热处理炉窑系统装置的加热炉窑中，经过高温加热、在对氟化物进行无害化处理的同时，并可利用加热炉窑所产生的高温热量，对大修渣中的对于含有硅、铁、钙等金属元素非金属矿物质杂质，在冶金高温环境中，利用液态容重比的不同，从碳质材料中分离出来。以便进再利用。

4、依据上述技术方案：本发明所述的燃烧加热炉窑的排气烟道，与铝电解槽的烟气净化装置相连接，在进行铝电解槽大修渣无害化处理时，可使的炉内产生的CO、CO₂烟气以及氟化氢气体，能够进入到铝电解槽的烟气净化装置，与氧去化铝产生聚合反应，形成载氟氧化铝，从达到利用其铝电解槽的生产工艺系统装备，实现电解槽大修渣中的氟化物进行无害化处理和资源化利用的目的。

5、依据上述技术方案，其大修渣热处理炉窑系统装置的加热炉窑，可采用碳质材料大修渣作为燃料配置。

6、依据上述技术方案，其大修渣热处理炉窑系统装置，可分为两大装置机构进行构造，其中一个为加热炉窑装置，一个装置为余热利用装置；其加热炉窑装置的主要功能是，对碳质材料大修渣进行加热煅烧，利用产生高温，使得氟化物转换为氟化氢气体。另一个余热利用装置，主要功能是利用大修渣碳在燃烧过程中所产生的热量，进行余热利用，加热阳极炭块，或焙烧其它物体等。

7、依据上述技术方案，在含氟碳质大修渣热处理炉窑系统装置上，配置有烟气冷却装置，其烟气冷却装置的主要功能是使得加热炉窑装置，在煅烧过程中所产生的高温燃气以氟化氢气体，能够满足烟气排放和烟气净化装置的温度要求。其烟气冷却装置可采用水冷或空气作为冷却介质。

8、依据上述技术方案，其大修渣热处理炉窑系统装置的余热利用装置，不仅可利用加热炉窑内碳质材料，在加热煅烧过程中，所产生的热量，对阳极炭块进行加热，也可利用其所产生的热量，对焙烧电解槽生产用耐火产品，如阳极炭块上部用的定型保温砖、耐火隔热材料产品。也可用于出铝抬包的烘焙。

9、依据上述技术方案，大修渣热处理炉窑系统装置为一个电阻加热炉窑装置。既用铝电解槽的阳极导电装置(26)，作为正极导电体，用铝电解槽的阴极炭块钢棒组(27)作为负极导电体；利用铝电解槽的熔池结构，作为加热炉窑(8)。在对含氟大修渣(7)进行无害化处理时，将碳质的含氟大修渣颗粒，填充铺设在铝电解槽熔池底部阴极炭块负极导电体(29) 和正极导电体(28)既阳极炭块(20)之间，通过导入的电流和碳质大修渣颗粒与正极导电体(28)和负极导电体(29)之间的电阻值差所产生的电阻热，对含氟碳质大修渣(7)进行脱氟无害化处理。

10、依据上述技术方案，其大修渣热处理炉窑系统装置的排烟除尘管道，与铝电解槽上的负压排烟除尘管道相连接，为了保证其加热炉窑内的碳质材料大修渣的燃烧和高温分解，可在加热炉窑上设置鼓风吹氧、或负压风吸氧助燃装置。

本发明技术方案与现有技术相比具有以下优点：

1、由于采用对铝电解槽熔池内电解质铝液(5)化学成分体系无污染的，电解铝生产用的氧化铝、电解质、碳素材料，作为构建铝电解槽炉膛侧部炉墙和底部保温隔热层的主体材料。在长期的电解铝生产过程中，这些构造材料只是吸纳了一些氟化物，和来自铝电解槽阴极炭块上部的氟化铝、氟化钠、金属铝液、和微量铁元素等材料的侵蚀。由于在电解槽大修时所产生固废大修渣中不含有氧化硅、氧化钙等影响污染电解质铝液化学成分体系的物质，因此，其用于构造铝电解槽保温隔热层的氧化铝构建材料大修渣，从电解槽内取出，经过分拣后，将这些含有氟化物的氧化铝质构建材料大修渣，可不需经过所谓的无害化处理工艺，就可像阳极炭块的上部的电解质氧化铝混合材料构造成的覆盖料结壳一样，经过破碎造粒，可直接混合在覆盖料中，作为铝电解槽生产的原料，直接应用于电解铝生产.

2、对于在大修过程中，来源于铝电解槽熔池侧部炭块和阴极炭块所产生的含有氟化物质的碳质材料大修渣危废料而言，由于其中部含有难熔的氧化硅、氧化钙等非金属矿物质材料元素，因此，在进行单质的脱氟无害化处理后，可以直接用作制备电解铝砌筑构筑件原料，用于电解铝的生产。

3、由于来源于构造铝电解槽底部的、保温隔热层含氟物质氧化铝大修渣，可直接应用于电解铝生产，因此可减少铝电解槽危废大修渣的产出量 50％左右。这样不仅可以降危废处置的总量，而且可以降低购置保温隔热层耐火保温材料的成本，减少制作耐火保温材料的矿山开采资源、保护青山绿水。

4、利用铝电解槽原有的烟气净化装置，将含有氟化物的碳素石墨材料危废大修渣热处理炉窑的排烟除尘管道，直接接入到铝电解槽的排烟除尘管道上，不仅可以利用铝电解槽生产工艺系统的工艺装备，既烟气净化系统装置设备，进行无害化的脱氟工艺作业，减少对空排放；而且可以将大修渣中的氟化物转换成载氟氧化铝的原料，变废为宝进行资源化利用，降低电解生产的氟化盐购置成本。

6、在大修渣热处理炉窑系统装置的加热炉窑，处理源自铝电解槽侧部炉墙和阴极导电体的含有氟化物的碳素大修渣的过程中，采用碳素石墨材料作为加热燃料，不仅可以节约燃料成本，而且可以获取较高的热值的温度，有利于氟化物的分解析出。而且还可以利用其余热，加热阳极炭块，降低电解铝的生产能耗。

7、利用铝电解槽的生产工艺系统技术装备，构造加热炉窑，对碳素石墨材料大修渣，进行无害化处理，不仅可以简化其处理流程，而且可以减少其设备投资成本。

附图说明：本发明所述的一种铝电解槽碳质大修渣危废无害化处理的方法和特征，通过说明书附图和具体实施例的表述则更加清晰。

图1：本发明铝电解槽阴极炉膛结构的示意图

图2：为实施例1碳质大修渣热处理炉窑的示意图。

图3：为实施例2热处理炉窑和余热利用炉窑装置的配置示意图。

图4：为实施例3热处理炉窑、余热利用炉窑和冷却装置的配置示意图

图5：为实施例4热处理炉窑和冷却装置配置的示意图

图6：为实施例5可移动是热处理炉窑结构与铝电解槽的配置示意图

图7：为实施例6电阻加热式碳质大修渣热处理炉窑的示意图1。

图8：为实施例6电阻加热式碳质大修渣热处理炉窑的示意图2.

图9：为实施例6电阻加热式碳质大修渣热处理炉窑熔池内底部表面的结构平面示意图。

其图中所示：1槽壳体、2阴极炭块钢棒组、3侧部炭块、4电解质液、 5铝液、6氧化铝质保温隔热材料层、7含氟碳质大修渣、8加热炉窑、9排烟除尘管道、10排烟除尘负压管道，11烟气净化装置、12余热利用炉窑、 13烟气冷却装置、14上部加料口、15、加料仓、16出料口、17净化料仓、 18助燃装供风装置、19余热烟气管道、20阳极炭块、21余热利用管道、 22热风管道。23铝电解槽基础结构、24助燃供风管道、25烟道支撑炉墙、 26阳极导母线，27阴极母线、28正极导电体、29负极导电体、30液相沉积物。31导流槽32沉降槽、33保温盖板、34侧部炉墙、35冷却管道。

具体实施方式：为了实现铝电解槽的大修渣无危废排放，铝电解槽阴极炉膛熔池结构，应采用不污染铝电解槽电解质化学成分体系，能够满足产成铝液(5)化学成分标准的氧化铝、碳素石墨材料进行配置构造。如图 1所示。

铝电解槽槽壳体(1)的侧部炉墙应采用侧部炭块(3)进构造；电解槽阴极导电体槽底，应采用阴极炭块和钢棒组(2)进行构造；铝电解槽阴极底部的保温隔热层(6)应采用氧化铝质的耐火材料进行构造。

电解槽阴极炉膛熔池之所以用碳质的石墨或碳素材料、氧化铝、阴极钢棒这三种材料进行配置，其目的就是剔除或减少现有保温隔热层构造材料，在进行槽大修时，其中含有硅、钙等杂质元素，对铝电解槽电解质液 (4)及铝液(5)化学成分体系污染和影响，

按照上述创新技术方案构造的铝电解槽，在进行槽大修时，将阴极炭块钢棒组(2)的钢棒进行分解拆除后，其含氟物质大修渣主要由两种材料物质所构成，一种是碳质(包括石墨、碳素)材料大修渣，一种就是氧化铝质材料大修渣。

由于构造铝电解槽的氧化铝质保温隔热层(6)的含有氟化物危废大修渣中，不含有(或可含有微量)污染铝电解槽电解质化学成分体系的，但又能够满足产成铝液(5)化学成分标准要求的，金属或非金属矿物质材料元素；因此可将这些含有氟化物的氧化铝质保温隔热层(6)的大修渣，经过分拣破碎后，可像铝阳极炭块上部的覆盖料一样，直接用于铝电解槽生产，当作生产原料使用。

这样不仅可以降低铝电解铝生产原料氧化铝的购置生产成本，而且在电解铝生产过程中，可利用铝电解槽熔池内的高温热电化学反应，将其中的氟化物转换成氟化氢气体，并可经过电解槽的烟气净化系统装置，将氢气体转换成载氟氧化铝、将有毒的氟化氢气体，变废为宝进行资源化利用。

注：其中构造铝电解槽保温隔热层的氧化铝质的砌筑原料，包括防渗漏层、氧化铝质耐火砖，和氧化铝质保温砖、以及氧化铝颗粒粉料和氧化铝质空心球等材料，即通常所说的AI₂O₃大于94.5％的耐火保温原料。

在实际操作中，其杂质可放宽到8％左右。其大修渣在进行回槽利用时，可分批次分量掺入掺杂在阳极炭块上部覆盖料中使用，以不影响污染铝电解槽的电解质化学成分、满足产成铝液(5)的化学成分标准为原则。

这样就可以减少铝电解槽危废大修渣的产出总量的大约50％左右。

而对于其余的大约50％左右的铝电解槽含有氟化物的碳质材料(即石墨、碳素材料)大修渣的无害化处理，和合资源利用的技术方案，可按以下具体实施例确定的技术路线进行实施。

实施例1：如图2所示，在铝电解槽的生产工艺装备配置系统内，设计配置上一个含有氟化物的碳质大修渣热(7)处理炉窑系统装置，该装置所属燃烧加热炉窑(8)排烟除尘管道(9)的出口，与铝电解槽的排烟除尘负压管道(10)相连接。在对含有氟化物的碳质材料大修渣(7)进行无害化处理时，首先将经过分类筛选的，含氟碳质材料大修渣(7)，进行破碎造粒，而后，分批定量的添加燃烧加热炉窑(8)中，进行高温煅烧，将碳质材料危废大修渣(7)中的氟化物分解离析出来，转换为氟化氢气体；并将煅烧加热过程中所产生的CO、CO₂、以及分解释放出来的(HF)氟化氢气体，以及颗粒粉尘，通过铝电解槽的排烟除负压尘管道(10)，传输到铝电解生产系统的烟气净化装置(11)中去；使得氟化氢气体，能够和烟气净化装置(11)中氧化铝发生聚合反应，生成载氟氧化铝。而后再将载氟氧化铝，传输到铝电解槽中，参与电解铝生产的热电化学反应。从而完成对碳质下材料危废大修渣(7)氟化物的无害化处理工作，和再生资源化利用工作。

在此过程中，从燃烧加热炉窑(8)上部加料口(14)中，加入到加热炉窑(8)中的含有氟化物的碳质材料大修渣(7)，其中一部分作为燃料消耗，生成CO和CO₂，另一部分经过高温煅烧后，既将其中的氟化物离析出来后，成为不含有氟化物的碳质材料。

在完成高温煅烧脱氟后，可将这部分不含有氟化物的碳质材料，从燃烧加热炉窑(8)下部的初料口(16)中清理出来。进入到净化储料仓(17) 中去。

其净化后的碳质材料可用于制造碳素、或石墨产品的原料，返回电解铝生产工艺系统，应用于电解铝生产。

为了提高煅烧温度，在燃烧加热炉窑(8)的底部，设置有鼓风机助燃供风装置(18)。

为了减少净化储料仓(17)中的余热对环境污染，在净化储料仓(17) 的上部设置有余热烟气管道(19)。其余热烟气管道(19)，与铝电解槽的排烟除尘负压风管道(10)相连接。

经过上述工艺处理、以及铝电解槽保温隔热层结构材料的改进创新，可实现铝电解槽生产大修过程中无危废大修渣排放和资源化利用的目的。

实施例2；如图3所示，本实施例所述的大修渣热处理炉窑系统装置，由燃烧加热炉窑(8)和余热利用炉窑(12)两大装置组合装配而成。

其燃烧加热炉窑(8)的主要功能是，用碳质大修渣(7)作为主要燃料，在燃烧加热炉窑内，对含氟碳质材料大修渣进行高温煅烧，使得含有氟化物的碳质材料大修渣(7)中的氟化物，在高温煅烧过程中，从碳质大修渣(7)总分解离析出来，生成HF气体。并使得HF气体和碳燃烧所产生的CO、CO2高温混合气体，经过余热利用管道(21)输入到余热利用炉窑(12)中去。

在余热利用炉窑(12)中，使得高温混合气体中的CO继续充分燃烧，并和燃烧加热炉窑中所产生高温热能一起，对阳极炭块(20)等物料实施加热。并在其过程中使得高温混合气体的温度有所降降低，而后再将降温后的CO2和氟化氢气体，通过铝电解槽的排烟除尘管道(10)，输送到烟气净化装置(11)中去。

而后，在烟气净化装置(11)中，将氟化氢气体转换成载氟氧化铝，并将CO2进行脱碳后净化排放。

在此过程中，为使得高温气体得到充分的利用，可将较高温度的余热尾气，通过引风机管道，再次输入的燃烧加热炉(8)中去。进行助燃利用。

实施例3；如图4所示本实施例危废大修渣处理加热炉窑系统装置，由燃烧加热炉窑(8)，余热利用炉窑(12)，以及烟气冷却装置(13)组合装配构造而成。

其燃烧加热炉窑(8)的主要功能是用燃料产生热量，对含氟危废大修渣进行煅烧，使得含氟碳素大修渣中的氟化物在高温煅烧过程分解离席出来生成HF气体，和燃烧碳物质所产生的所产生的CO、CO2高温气体混合后，一同经过余热理用管道(21)，输入到余热利用炉窑(12)中去。

在余热利用炉窑(12)装置中，使得高温混合燃气中的CO继续燃烧，并和燃烧加热炉窑(8)中产生高温热流一起，对阳极炭块(20)等电解铝生产物料实施加热。

而后，再将温度较高，不能满足排放温度要求CO2和HF混合气体，通管道输送到烟气冷却装置(13)中去，使得CO2和HF混合气体及烟尘，经过烟气冷却装置(13)的处理，满足烟气排放温度要求后，再通过铝电解槽的排烟除尘负压管道(10)，将CO2和HF混合气体和粉尘颗粒，输送到烟气净化装置(11)中，使得氟化氢气体与氧化铝进反应，生成载氟氧化铝，并当做电解铝的生产原料进行电解铝生产。

其烟气冷却装置可设计成水冷式或风冷式的装置。

其风冷式装置的产生的热风空气，可通过助燃供风管道(24)，输送到其燃烧加热炉窑(8)中去，作为煅烧燃料的助燃气体使用。

其水冷式装置的产生的热水或蒸气可作为热源进行利用。

实施例4；如图5所示，在设计构造使用大修渣热处理炉窑系统装置时，也可以将根据实际需要，将大修渣热处理炉窑系统装置设置为加热炉窑(8) 装置和烟气冷却装置(13)。而省略取消余热利用炉窑(12)的配置。其特征是将加热炉窑(8)中所产生的热烟气，直接输送到烟气冷却装置(13) 中去进行冷却。在满足烟气排放温度要求后，再通过铝电解槽的排烟除尘负压管道(10)，将CO2和HF混合气体和粉尘颗粒，输送到烟气净化装置 (11)中，使得氟化氢气体与氧化铝进反应，生成载氟氧化铝，并当做电解铝的生产原料进行电解铝生产。

实施例5；如图6所示，本实施例含氟碳质大修渣热处理炉窑系统装置，由一个可移动安装的燃烧加热炉窑(8)，以及一个可移动安装的余热利用炉窑(12)两大装置所构成，其技术特征是：

使用时，可用铝电解槽厂房内的多功能天车，将可移动的加热炉窑 (8)、以及余热利用炉窑(12)，吊装到铝电解槽的槽壳体(1)内，或坐落在铝电解槽基础结构(23)之上，进行固定安装；而后连通排烟除尘气管道系统和助燃供风管道(24)的系统。形成一个安装在铝电解槽槽壳体内的，可移动的碳质含氟危废大修渣(7)处理加热炉窑系统装置。

其可移动的大修渣热处理炉窑系统装置的助燃供风管道系统，可设置在电解槽槽壳体外(1)的底部地面上。

其所要处理的含氟危废大修渣颗粒，可用天车将破其装入到加热炉窑上部的加料仓(15)中。

其所处理后的无氟碳质材料，可通过设置在槽壳体(1)底部的出口进行排放输送移出。

其排烟除尘管道(9)，可直接与对应设置在电解槽上方的排烟除负压尘管道(10)进行连接。其所加热后的阳极炭块(20)可就近装入到在生产的铝电解槽中。

将含氟危废大修渣(7)热处理炉窑系统装置的加热炉窑(8)，和余热利用炉窑(12)设置成可移动是的优点是，可根据车间现场大修槽的需要，安装在不同位置的铝电解槽的槽壳体(1)上。以便可以快速机动处理被大修的铝电解槽所产生的碳质危废大修渣(7)，同时可以缩短被加热后阳极炭块(20)的运输距离，减少其热散失。

实施例6；如图7、图8、图9所示，本实施例含氟危废大修渣热处理炉窑系统装置，的加热炉窑(8)为一个电阻加热装置。

实施中，可将铝电解槽的电解熔池结构，改造成铝电解槽对碳质大修渣进行无害化处理的电阻加热炉窑装置。

既用铝电解槽的阳极导电装置(26)，作为正极导电体，用铝电解槽的阴极炭块钢棒组(27)作为负极导电体。利用铝电解槽的熔池结构，作为加热炉窑(8)

在对含氟大修渣(7)进行无害化处理时，将碳质的含氟大修渣颗粒，填充铺设在铝电解槽熔池底部阴极炭块负极导电体(29)和正极导电体(28) 既阳极炭块(20)之间，通过导入的电流和碳质大修渣颗粒与正极导电体 (28)和负极导电体(29)之间的电阻值差所产生的电阻热，对含氟碳质大修渣(7)进行脱氟无害化处理。

在此过程中：其产生的HF氟化氢气体，可经过铝电解槽原设置的排烟除尘管道(10)，输送到铝电解槽的烟气净化装置(11)中去。

在此过程中：可利用其电阻热，对阳极炭块进行预加热。以减少阳极炭块(20)在加入的电解槽中的预热电耗，提高铝电解槽阳极炭块(20) 的导电性能。

在此过程中其混合在大修渣中的氟化物金属杂质以及冰晶石电解质，可在不同高度的位置，形成不同形态的液相沉积层(30)。

为了优化用铝电解槽改造的大修渣热处理炉窑的功能效果和提升处理效率，在将一台铝电解槽式危废处理炉窑，分为几个不同的工艺处理区域，以便实现不同的区域功能。

为了优化用铝电解槽改造的大修渣热处理炉窑的功能效果，和提升处理效率，可将一台铝电解槽的阳极进电系统，分为几个不同的电压等级区段，向不同的区域输送不同的电能，满足不同区域的功能需求。如图7所示。

为了优化用铝电解槽改造的大修渣危废热处理炉窑处理的功能效果和提升处理效率，可将一台铝电解槽的阴极上表面构造，成为几个不同的梯度构造区域，既将可铝电解槽熔池分为成预热区域，煅烧区域，液固相物料净化区域。如图7图9所示。

为了满足不同功能区域的电能供给以及工艺条件的需求，其正极导电体(28)和负极导电体(29)，可采用不同的材质、不同电阻值的材料进行构造。既可以采用碳素石墨材料，还可以采用金属材料进行构造。

为了优化用铝电解槽式大修渣危废热处理炉窑的的功能效果，降低能耗，可在电解槽式大修渣热处理炉窑装置上配置构造上，助燃供风管道(24) 系统装置，对电解炉膛内的碳质大修渣(7)进行助燃加热。

其具体的无害化热处理工艺，可参照铝电解槽启动焙烧工艺进行。为了使得沉淀在铝电解槽大修渣热处理炉窑底部的电解质液和金属液体能够进行集中处理，可在铝电解槽熔池的底部设置液态物质导流槽(31)和液相沉积物聚集槽(32)如图9所示。

Claims (10)

1.一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：将含有氟化物的碳质大修渣，经过筛选，破碎造粒后，添加到排气烟道与铝电解槽生产系统烟气净化装置管道相连的大修渣热处理炉窑系统装置中的燃烧加热炉窑中去，通过高温煅烧方式，将碳质材料大修渣中的氟化物分解离析出来，生成氟化氢气体，并通过铝电解槽排烟除尘管道，输送到铝电解槽生产系统的烟气净化装置中去，使其与电解铝的生产原料氧化铝发生反应，生成载氟氧化铝，使得有毒的氟化物，能够作为电解铝的生产原料，应用到电解铝生产过程中，进行资源化利用。

2.依据权利要求1所述的一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：对于含有硅、铁、钙等金属元素或非金属矿物质杂质较多的含氟碳质大修渣混合料，在经过分类筛选，破碎造粒，添加到大修渣热处理炉窑系统装置的燃烧加热炉窑中，经过高温煅烧加热、在对氟化物进行无害化处理的同时，并可利用加热炉窑所产生的高温热量，对大修渣中的硅、铁、钙元素杂质，在冶金高温环境中，利用液态容重比的不同，从碳质材料中沉降分离出来。

3.依据权利要求1所述的一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：大修渣热处理炉窑系统装置的燃烧加热炉窑的排气烟道，与铝电解槽的烟气净化装置相连接，在进行铝电解槽大修渣无害化处理时，可使的炉内产生的CO、CO2烟气以及氟化氢气体，能够进入到铝电解槽的烟气净化装置，与氧去化铝产生聚合反应，形成载氟氧化铝，从达到利用其铝电解槽的生产工艺系统装备，实现电解槽大修渣中的氟化物进行无害化处理和资源化利用的目的。

4.依据权利要求1所述的一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：大修渣热处理炉窑系统装置的燃烧加热炉窑，采用碳质材料大修渣作为燃料配置。

5.依据权利要求1所述的一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：大修渣热处理炉窑系统装置，由加热炉窑装置，和余热利用炉窑两大装置；其燃烧加热炉窑装置的主要功能是，对碳质材料大修渣进行加热煅烧，利用产生高温，使得氟化物转换为氟化氢气体；其余热利用炉窑装置，主要功能是利用大修渣碳在燃烧过程中所产生的热量，进行余热利用。

6.依据权利要求1所述的一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：其大修渣热处理炉窑系统装置上，配置有烟气冷却装置；其烟气冷却装置的主要功能是使得加热炉窑装置，在煅烧过程中所产生的高温燃气以氟化氢气体，能够满足烟气排放和烟气净化装置的温度要求；其烟气冷却装置可采用水冷或空气作为冷却介质。

7.依据权利要求1所述的一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：大修渣热处理炉窑系统装置为一个电阻加热炉窑装置；既可用铝电解槽的阳极导电装置(26)，作为正极导电体，用铝电解槽的阴极炭块钢棒组(27)作为负极导电体；利用铝电解槽的熔池结构，作为加热炉窑(8)。

8.依据权利要求1所述的一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：在对含氟碳质大修渣(7)进行无害化处理时，将碳质的含氟大修渣颗粒，填充铺设在大修渣热处理炉窑系统装置的电阻加热炉窑，既铝电解槽熔池底部阴极炭块负极导电体(29)和正极导电体(28)既阳极炭块(20)之间，通过导入的电流和碳质大修渣颗粒与正极导电体(28)和负极导电体(29)之间的电阻值差所产生的电阻热，对含氟碳质大修渣(7)进行脱氟无害化处理。

9.依据权利要求1所述的一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：其大修渣热处理炉窑系统装置的排烟除尘管道，与铝电解槽上的负压排烟除尘管道相连接，为了保证其加热炉窑内的碳质材料大修渣的燃烧和高温分解，可在加热炉窑上设置有助燃供风装置。

10.依据权利要求1所述的一种铝电解槽碳质危废无害化处理方法，其特征是：其大修渣热处理炉窑系统装置的烧加热炉窑(8)下部设置有出料口(16)，其上部设置有加料仓。

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