本實用新型涉及一種鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)，屬于電解鋁廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁電解槽大修渣中含有陰極碳塊、耐火磚、扎糊、保溫磚、耐火粉、耐火灰漿、絕熱板、滲透的金屬和電解質(zhì)以及少量的氮化鋁和氰化物鹽類，其成分按重量百分比計包括33%碳質(zhì)材料、30%含氟物質(zhì)、34%耐火保溫材料和少量其他物質(zhì)，因其含有可溶性的氟化物和少量的氰化物，被列為危險廢物。鋁電解槽大修渣的產(chǎn)生量隨著電解鋁的產(chǎn)量增加而增加，因此，必須進行無害化處理。
傳統(tǒng)的處理方式中，填埋處理是應(yīng)用較多的方式，但是這種方法對環(huán)境污染嚴重。為了避免環(huán)境污染，國內(nèi)鋁廠多采用修建無滲漏堆放場進行集中堆放，據(jù)了解，目前我國有超過200萬噸的電解鋁廢棄物堆積，這些堆積物不僅造成由于修建和維護堆放場地的成本增加。
授權(quán)公告號為CN103239828B的中國實用新型專利（授權(quán)公告日為2015年6月10日）公開了一種程控、手控電解鋁大修渣無害化生產(chǎn)工藝，該工藝采用加入除氰劑、除氟劑的方式對電解鋁大修渣進行無害化處理，具體的采用向兩個試劑倉中分別加入除氰劑和除氟劑，將經(jīng)過破碎和除鐵的大修渣制成粉料，加入反應(yīng)倉中，對反應(yīng)倉中的粉料進行預(yù)檢，檢測其氰化物含量、氟化物含量、pH值，然后根據(jù)氰化物的含量加入適量的除氰劑反應(yīng)除氰，檢測氰化物濃度小于0.5mg/L合格，再根據(jù)氟化物的含量加入適量的除氟劑和酸，進行反應(yīng)除氟，至氟化物濃度小于10mg/L，pH值在6-7 時合格，將反應(yīng)倉內(nèi)的漿料打入緩沖池，將緩沖池中的漿料打入壓濾機，壓濾機分離出來的水導(dǎo)入過濾槽過濾后回流至蓄水池中再次使用，壓濾機過濾出來的干泥料即為無害化處理后的大修渣。
該方法使用的裝置包括A試劑倉、B試劑倉、調(diào)酸罐、反應(yīng)倉，其中A試劑倉和B試劑倉均通過螺旋輸送機與反應(yīng)倉相連，調(diào)酸罐也與反應(yīng)倉相連。其制備漿料、漿料浸出及除氰和除氟過程只能在同一個反應(yīng)倉中進行，不利于進行連續(xù)處理，為了提高處理效率只能增大反應(yīng)倉的容量，而單個反應(yīng)倉中處理漿料過多，則可能導(dǎo)致其除氰除氟反應(yīng)不均勻，反應(yīng)速率下降，進而又導(dǎo)致處理效率下降，因此該處理裝置對電解鋁大修渣無害化處理效率較低。同樣的，其無害化工藝在運行時，其大修渣原料、除氰劑同時加入混合，制備漿料、浸出漿料與除氰過程無法分開，原料、各反應(yīng)物與產(chǎn)物均混合在一起，影響其反應(yīng)效率，也導(dǎo)致其反應(yīng)不夠徹底，降低了處理效果。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種處理效率非常高的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)的技術(shù)方案如下：
一種鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)，包括用來對大修渣浸出的浸出倉以及與所述浸出倉相連并用來進行除氰除氟處理的反應(yīng)倉單元。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)包括進出倉和反應(yīng)倉單元，可以將制漿、漿料浸出過程在浸出倉中進行，除氰和除氟反應(yīng)在反應(yīng)倉單元中進行，將上述過程分開進行，則每一個過程處理的同時，另外的處理過程不受影響，能夠同時進行，有利于實現(xiàn)處理過程的連續(xù)化進行，提高處理效率。
所述反應(yīng)倉單元上連接有用來向反應(yīng)倉單元中分步加入除氰劑和除氟劑或者分步加入除氟劑和除氰劑的加藥裝置。該加藥裝置可以是一個加藥機構(gòu)，既能向反應(yīng)倉單元中加入除氰劑又能向反應(yīng)倉中加入除氟劑，也可以是兩個加藥機構(gòu)，分別用來向反應(yīng)倉單元中加入除氰劑和除氟劑。
所述反應(yīng)倉單元包括依次相連的第一反應(yīng)倉、第二反應(yīng)倉，所述第一反應(yīng)倉和第二反應(yīng)倉分別用來進行除氰反應(yīng)和除氟反應(yīng)或者除氟反應(yīng)和除氰反應(yīng)。該設(shè)置可以將除氰反應(yīng)和除氟反應(yīng)分開進行，與浸出倉配合起來，則三個倉中可以同時處理三個不同的過程，大大提高了處理效率，而且其中一個處理過程出現(xiàn)問題，則只需將該倉中的物料進行處理即可，其他倉中的物料不受影響。此時，所述加藥裝置能夠分步向第一反應(yīng)倉和第二反應(yīng)倉中分別加入除氰劑和除氟劑或者除氟劑和除氰劑。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)還包括固液分離裝置，第二反應(yīng)倉的出料口與固液分離裝置的加料口相連。該固液分離裝置可以對最終處理后的無害化漿料進行脫水，將分離渣集中處理，便于運輸。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)還包括循環(huán)水池，循環(huán)水池的入水口與固液分離裝置的液體出口相連。無害化漿料經(jīng)過固液分離裝置分離后的濾液可以在循環(huán)水池中收集，便于繼續(xù)使用。為了便于操作，所述循環(huán)水池的出水口與浸出倉的加料口相連。循環(huán)水池中收集到的分離液可以直接通過水泵等加入第一反應(yīng)倉以進行后續(xù)的制漿。
所述加藥裝置包括與反應(yīng)倉單元相連的拆包機。拆包機均通過螺旋輸送機與反應(yīng)倉相連，便于實現(xiàn)袋裝試劑的自動化加料。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)還包括與第一反應(yīng)倉相連的輸料裝置，輸料裝置包括破碎機、塊料倉、給料機、球磨機、粉料倉。
破碎機上連接有振動輸送機，振動輸送機上連接有原料輸送帶，原料經(jīng)原料輸送帶送至振動輸送機，由振動輸送機送入破碎機。振動輸送機上設(shè)置有除鐵裝置，用來除去原料中的鐵塊。破碎機下部設(shè)置有皮帶輸送機和滾動篩選機。
塊料倉下部設(shè)置有給料機，給料機的出料端與球磨機的進料口相連，用以將塊料倉中的小塊塊料輸送至球磨機進行制粉。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)還包括除塵裝置，除塵裝置能夠?qū)⑹占降姆蹓m送入輸料裝置。
浸出倉、第一反應(yīng)倉、第二反應(yīng)倉中均設(shè)置有攪拌器。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)還包括監(jiān)測控制系統(tǒng)。塊料倉和粉料倉頂部均設(shè)置有漫反射測距儀。漫反射測距儀用以檢測倉內(nèi)的物料高度，并通過監(jiān)測控制系統(tǒng)換算為倉內(nèi)的物料質(zhì)量。浸出倉、第一反應(yīng)倉、第二反應(yīng)倉、循環(huán)水池、破碎機、塊料倉、球磨機、拆包機、壓濾機、原料輸送帶、振動輸送機、皮帶輸送機、混動篩選機、螺旋輸送機、除塵裝置、給料機的進出口及其之間的連接管道上均設(shè)置有電動閥，電動閥與監(jiān)測控制系統(tǒng)相連，用以控制各個電動閥的開啟和關(guān)閉。
浸出倉、第一反應(yīng)倉、第二反應(yīng)倉的側(cè)壁上以及粉料倉的底部均設(shè)置有取樣口。用以取樣檢測物料中氰化物、氟化物含量或者其pH，以便于控制反應(yīng)倉中的加料的量。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理方法包括：
將大修渣粉料與水混合，浸出，得浸出漿料，將浸出漿料轉(zhuǎn)移至反應(yīng)容器中；加入除氰劑反應(yīng)后再加入除氟劑反應(yīng)，或者加入除氟劑反應(yīng)后再加入除氰劑反應(yīng)；固液分離，即得。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理方法將制漿、漿料浸出、除氰過程和除氟過程分開進行，便于連續(xù)化處理，也有利于對每一個過程單獨控制，處理效率較高。另外，本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理方法中不使用酸，既避免了對設(shè)備的腐蝕以及可能產(chǎn)生的酸霧對工人健康的損害，且處理后的漿料接近中性，滿足排放要求。
所述反應(yīng)容器為反應(yīng)倉單元。
所用除氰劑為氯酸鈉、漂白粉、雙氧水、漂粉精、二氧化氯中的一種或者幾種。這些除氰劑均為具有氧化性、能夠?qū)N-轉(zhuǎn)化成N2的物質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)氰化物的的去除與料漿的無害化。
所述除氟劑為氯化鈣、氯化鋁、氯化鎂、氫氧化鈣、氧化鈣中的一種或者幾種。這些除氟劑能夠?qū)Ⅲw系中水溶性的氟離子轉(zhuǎn)化為難溶的氟化物（如氟化鈣、氟化鋁等）沉淀，進而除去氟化物。
與大修渣粉料混合的水的量為大修渣粉料質(zhì)量的3倍以上。為了提高浸出效率，加入水的量控制為大修渣粉料質(zhì)量的3-5倍。
所述浸出的時間一般在10min以上，以能夠保證大修渣粉料中的氟化物充分溶出。浸出時間進一步優(yōu)化為10-30min。浸出的同時進行攪拌，以提高混合均勻程度。
除氰劑和除氟劑加入的量可以根據(jù)對待除氰除氟處理的漿料中的氰化物、氟化物含量的檢測結(jié)果來確定。一般的，除氟劑的加入量以反應(yīng)后氟離子含量小于10mg/L為準。除氰劑的加入量以反應(yīng)后氰化物含量小于0.5mg/L為準。
加入除氰劑或者除氟劑后的反應(yīng)時間視料渣中的氟化物和氰化物的濃度來確定，一般的，反應(yīng)的時間一般在10min以上，以保證反應(yīng)充分。反應(yīng)時間進一步優(yōu)化為10-30min，以提高反應(yīng)效率。
所述固液分離后的分離液返回制備浸出漿料。具體的，對除氰除氟最終反應(yīng)后得到的混合物進行固液分離，分離液與大修渣粉料混合進行重復(fù)利用。所述固液分離為采用壓濾機進行壓濾。
附圖說明
圖1為本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型的技術(shù)方案進行進一步的說明。
本實用新型的大修渣為主要包括耐火磚、扎糊、保溫磚、耐火粉、耐火灰漿、絕熱板、滲透的金屬和電解質(zhì)以及少量的氮化鋁和氰化物鹽類。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)的實施例：
如圖1所示，本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)，包括依次相連的輸料裝置、浸出倉101、反應(yīng)倉單元，還包括固液分離裝置，反應(yīng)倉單元包括第一反應(yīng)倉102、第二反應(yīng)倉103，浸出倉101的出料口與第一反應(yīng)倉102的加料口通過管道相連，第一反應(yīng)倉102的出料口與第二反應(yīng)倉103的加料口通過管道相連，固液分離裝置為壓濾機或者離心分離機，本實施例中為板式壓濾機201，第二反應(yīng)倉103的出料口通過管道與板式壓濾機的加料口相連，第一反應(yīng)倉102上設(shè)置有除氰劑加入口，第二反應(yīng)倉103上設(shè)置有除氟劑加入口，除氰劑加入口上通過螺旋輸送機連接有除氰劑拆包機1021，除氟劑加入口上通過螺旋輸送機連接有除氟劑拆包機1031。將袋裝的除氰劑和除氟劑放上對應(yīng)的拆包機，即可實現(xiàn)自動拆包并向反應(yīng)倉中加入除氰劑或者除氟劑。
浸出倉101、第一反應(yīng)倉102、第二反應(yīng)倉103上均設(shè)置有攪拌裝置，能夠反應(yīng)倉中的物料進行攪拌，提高制漿、浸出或者反應(yīng)的效率。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)還包括循環(huán)水池4，循環(huán)水池的入口與板式壓濾機的液體出口通過管道相連，以收集通過壓濾機分離后的水，循環(huán)水池的出口與浸出倉101的加料口相連，當(dāng)然，也可以在浸出倉101上設(shè)置專用的加水口，并與循環(huán)水池的出口相連，循環(huán)水池的出口可以通過水泵或者其他抽水裝置相連，以提高注水效率。
浸出倉101、第一反應(yīng)倉102、第二反應(yīng)倉103及反應(yīng)倉與壓濾機相連的管道上均設(shè)置有渣漿泵104，用以提高漿料的轉(zhuǎn)移效率。
輸料裝置包括破碎機304、塊料倉308、給料機309、球磨機306、粉料倉307，破碎機上連接有振動輸送機302，振動輸送機上連接有原料輸送帶301，原料經(jīng)原料輸送帶送至振動輸送機，由振動輸送機送入破碎機，振動輸送機上設(shè)置有除鐵裝置303，用來除去原料中的鐵塊，破碎機為箱式破碎機，破碎機下部設(shè)置有皮帶輸送機305和滾動篩選機306，滾動篩選機用于輸送和篩分破碎后的塊料并能夠?qū)㈦s物除去，對塊料的篩分是將混雜在原料中的其他廢物如編織袋、玻璃瓶等從塊料中篩分分離開來，滾動篩選機上通過第一提升機307與塊料倉相連，用以將滾動篩選機篩分后的塊料輸送至塊料倉，塊料倉下部設(shè)置有給料機309，給料機的出料端與球磨機的進料口相連，用以將塊料倉中的塊料輸送至球磨機進行制粉，本實施例中的給料機為電磁給料機；球磨機上設(shè)置有磨頭篩，球磨機上連接有第三螺旋輸送機，第三螺旋輸送機上連接有第二提升機310，第二提升機與粉料倉相連，粉料倉通過第三提升機311與浸出倉101相連。原料輸送帶、振動輸送機、破碎機、塊料倉、給料機、球磨機、粉料倉構(gòu)成了輸料線路。
第一提升機上連接有第一螺旋輸送機，第一螺旋輸送機上連接有第一除塵器312，第一除塵器收集的粉塵經(jīng)螺旋輸送機送入第一提升機；第三螺旋輸送機上連接有第二螺旋輸送機，第二螺旋輸送機上連接有第二除塵器313，第二除塵器收集的粉塵經(jīng)第二螺旋輸送機送入第三螺旋輸送機。本實施例的鋁電解槽廢碳渣回收冰晶石系統(tǒng)還包括除塵管道，振動輸送機、破碎機、皮帶輸送機、電磁給料機、球磨機、浸出倉101、反應(yīng)倉102均與除塵管道相連，第一除塵器、第二除塵器也與除塵管道314相連，經(jīng)過除塵器處理后的無塵空氣經(jīng)風(fēng)機315送入煙囪排放至大氣。
第一提升機、第二提升機、第三提升機均可以為現(xiàn)有技術(shù)中的提升機，本實施例中均為斗式提升機。第一除塵器、第二除塵器均可以為現(xiàn)有技術(shù)中的除塵器，本實施例中均為脈沖除塵器。
塊料倉和粉料倉頂部均設(shè)置有漫反射測距儀，用以檢測倉內(nèi)的物料高度，并通過監(jiān)測控制系統(tǒng)換算為倉內(nèi)的物料質(zhì)量。浸出倉101、第一反應(yīng)倉102、第二反應(yīng)倉103、循環(huán)水池、破碎機、塊料倉、球磨機、拆包機、壓濾機、皮帶輸送機、滾動篩選機、螺旋輸送機、除塵器、提升機、給料機的進出口及其之間的連接管道上均設(shè)置有電動閥，電動閥與監(jiān)測控制系統(tǒng)相連，用以控制各個電動閥的開啟和關(guān)閉。
浸出倉101、第一反應(yīng)倉102、第二反應(yīng)倉103的側(cè)壁上以及粉料倉的底部均設(shè)置有取樣口，用以取樣檢測，主要檢測氰化物、氟化物含量以及料漿的pH值。
本實施例的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)還包括溫度控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)包括分別設(shè)置在浸出倉101、第一反應(yīng)倉102、第二反應(yīng)倉103中的溫度探桿和加熱裝置以及與其相連的溫度控制器。
本實施例的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)在使用時，鋁電解槽大修渣經(jīng)過破碎機破碎、篩選后進入塊料倉，經(jīng)給料機送入球磨機球磨制粉，并由提升機送入粉料倉。第一除塵器、第二除塵器中收集的粉塵分別送入對應(yīng)的提升機和螺旋輸送機。大修渣粉料進入浸出倉，制漿，浸出，漿料進入第一反應(yīng)倉，通過拆包機向第一反應(yīng)倉中加入除氰劑，攪拌反應(yīng)，進行除氰處理，然后將反應(yīng)后的漿料送入第二反應(yīng)倉，通過拆包機向第二反應(yīng)倉中加入除氟劑，攪拌反應(yīng)，進行除氟處理，將反應(yīng)后的漿料通入板式壓濾機進行脫水，濾渣即為無害化了的大修渣，濾液送入循環(huán)水池重復(fù)利用。
在本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)的其他實施例中，第一反應(yīng)倉上設(shè)置除氟劑加入口，第二反應(yīng)倉上設(shè)置有除氰劑加入口，即先進行除氟處理再進行除氰處理。
在其他實施例中，循環(huán)水池的出水口不與浸出倉101的加料口相連，最終過濾得到的濾液收集后進行其他方式處理，浸出倉101中需要的水通過其他方式加入。在其他實施例中，第二反應(yīng)倉的出料口上不連接固液分離裝置，直接將無害化處理后的料漿運走處理即可，此時也不需要設(shè)置循環(huán)水池。
在其他實施例中，除氰劑加入口和除氟劑加入口上不連接拆包機，而是通過皮帶輸送機向相應(yīng)的反應(yīng)倉中加入除氰劑或者除氟劑。在其他實施例中，在相應(yīng)的反應(yīng)倉上方設(shè)置試劑倉，除氟劑和除氰劑通過相應(yīng)的除氟劑試劑倉和除氰劑試劑倉向反應(yīng)倉中加料，不使用拆包機進行拆包加料。
在其他實施例中，視大修渣原料的顆粒情況，輸料裝置可以不包括破碎機或者球磨機中的一個。在其他實施例中，鋁電解槽大修渣無害化處理系統(tǒng)可以不包括除塵器、除塵管道、除鐵裝置。
本實用新型的鋁電解槽大修渣無害化處理方法包括如下步驟：
1）將大修渣原料經(jīng)原料輸送帶輸送至振動輸送機，經(jīng)過振動輸送機上的除鐵裝置除去原料中的鐵塊，由振動輸送機送入破碎機進行破碎，將破碎后的原料塊進行篩選，直徑不大于20mm的小塊原料經(jīng)提升機送入塊料倉，直徑大于20mm的大塊原料送回破碎機繼續(xù)破碎；塊料倉中的小塊原料經(jīng)電磁振動給料機送入球磨機進行球磨制成原料細粉，篩分，篩出鋁塊、鐵塊等雜質(zhì)后的原料細粉經(jīng)第一螺旋輸送機輸送至第一提升機，由第一提升機提升送入粉料倉；
2）在浸出倉中加入水，將粉料倉中的原料細粉送入浸出倉中，原料細粉與水的質(zhì)量比為1:3，攪拌浸出30min得浸出漿料，使其中的可溶性氟化物和氰化物充分溶出；
3）步驟2）中的浸出漿料送入第一反應(yīng)倉中，然后向第一反應(yīng)倉中加入除氰劑氯酸鈉，攪拌反應(yīng)10min，除去其中的氰化物；除氰劑的加入量以反應(yīng)后漿料中氰化物含量小于0.5mg/L為準；
4）將步驟3）中除去氰化物后的漿料送入第二反應(yīng)倉中，向第二反應(yīng)倉中加入除氟劑氯化鈣，攪拌反應(yīng)10min，除去其中的氟化物；除氟劑的加入量以反應(yīng)后漿料中氟化物含量小于10mg/L為準；
5）將步驟4）中除去氟化物后的漿料送入板式壓濾機進行脫水，脫水后的濾渣即為無害化后的大修渣，濾液送入循環(huán)水池收集，并通入浸出倉中進行循環(huán)利用。
對無害化后的大修渣進行檢測，其氰化物含量低于0.05mg/L，氟化物含量為8.33mg/L。