1.本发明属于
电解铝工业危险固体废弃物综合治理领域，具体涉及一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法。
技术背景
2.碳渣作为电解
铝工业生产过程中产生的危险固体废弃物，其主要成份为碳和电解质。其中碳的来源分为两部分：一是电解槽碳阳极参与
电化学反应过程中脱落或不完全反应产生的碳；二是电解槽阴极碳块长时间受电解质侵蚀、冲刷剥落的碳。由于碳密度相对电解质较轻，通常漂浮在电解槽表面，其对电解槽的稳定运行有很大影响，因此生产过程中，通常人工将其打捞出来。打捞过程中不可避免会将部分电解质夹带，从而形成碳和电解质混合存在的碳渣废弃物。碳渣中含有约50~60%的电解质，属于有价值资源，若采取一定的措施将其回收利用，不仅可以为电解铝工业节省部分原料开支，更是符合国家环保政策，促进行业绿色发展的新途径。
3.目前有报道的碳渣处理技术主要分为
浮选法和热处理法。浮选法是将碳渣破碎粉磨后，采用
浮选药剂使碳渣漂浮于上层，再采用捕捉剂收集上层碳粉，实现铝电解质和碳的分别回收。该方法回收的电解质中含碳量偏高（约5%），分子比偏低；回收的碳中电解质含量偏高（约9%）；回收的电解质和碳均无法直接使用。由于存在诸多缺点，该工艺技术在行业内并未得到大量推广。
4.碳渣处理热法主要采用高温火焰、蓄热式加热、电加热等方法，将碳渣中的碳全部或部分氧化、分离，从而得到电解质。在中国专利cn1078604383a 一种熔炼法提取碳渣中电解质的方法，其采用蓄热式加热技术，将碳渣中的电解质熔化成液态，碳漂浮于表面后，人工扒出。该技术有较多缺点：间歇式生产，效率低下；人工扒渣过程中不可避免的产生大量有毒有害烟气对人体健康造成伤害；打捞出来的碳中仍含有相当量的电解质，直接使用性能有待考察。在中国专利cn102011148a一种铝电解阳极碳渣无害化处理及电解质回收的方法，其采用节电保温炉对碳渣进行加热，碳高温充分燃烧后，得到电解质熔块。该技术缺点较为明显，间歇式生产，效率低；电加热，能耗大。等等。碳渣的热法处理技术仍需不断改进和完善，连续、无害、规模化、高效率的生产技术仍需研究人员进一步开发。
技术实现要素：
5.本发明目的是针对现有碳渣处理技术的不足，提供一种连续化程度高、处理量大、效率高、能耗低、产品纯度高的一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法本发明为达到上述目的，是采用以下技术方案实现的：首先，将碳渣废料破碎至20~30mm的颗粒，由斗式提升机提升至颗粒料仓，料仓中的颗粒料经仓底振动
给料机输送至雷蒙磨中粉磨至180~325目，碳渣细粉经斗式提升机提升至储备料仓待用；启动转窑配套系统，点火升温，保持燃气在富氧条件下燃烧，待炉温上升至1200~1350℃时，喷射碳渣细粉；碳渣细粉喷射采用气力输送方式，经燃气烧嘴下方顺
向喷射至火焰中，喷射量1~5 t/h；碳渣中的碳在富氧氛围快速燃烧消耗，剩余的电解质沉积在转窑内，经窑内高温带、过渡带、冷却带后，以固体颗粒或块排出，收集后可重新返回电解槽使用；窑炉尾气通往电解铝车间尾气处理系统集中处理。转窑为圆筒型，水平倾角3~5°，窑体两端由封头遮挡，尾部封头带有排烟管道，窑头封头带有烧嘴管道、碳渣喷射管道和出料口，实际生产时，碳渣喷射加料方向和燃气火焰喷射方向同向，碳渣中的碳经快速充分燃烧剩下的电解质从窑头底部排出。
6.有益效果本发明的有益效果是：连续化生产、生产效率高、废弃物处理量大，生产过程中无需定期停炉排料；过程中碳燃烧完全，无需人工扒渣，减少窑炉气体对人体危害；能量消耗小，碳渣富氧燃烧后，提供大量热量，燃气消耗降低，废弃物处理成本低。
附图说明
7.附图1碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质工艺流程；附图2转窑设备及物料流向示意图。
具体实施例
8.实施例1首先，将碳渣废料破碎至20mm的颗粒，由斗式提升机提升至颗粒料仓，料仓中的颗粒料经仓底振动给料机输送至雷蒙磨中粉磨至180目，碳渣细粉经斗式提升机提升至储备料仓待用；启动转窑配套系统，点火升温，保持燃气在富氧条件下燃烧，待炉温上升至1200℃时，喷射碳渣细粉；碳渣细粉喷射采用气力输送方式，经燃气烧嘴下方顺向喷射至火焰中，喷射量1 t/h；碳渣中的碳在富氧氛围快速燃烧消耗，富氧空气氧含量25%，剩余的电解质沉积在转窑内，经窑内高温带、过渡带、冷却带后，以固体颗粒或块排出，收集后可重新返回电解槽使用；窑炉尾气通往电解铝车间尾气处理系统集中处理。经检测，电解质纯度为98%，碳含量为0.35%，可直接返回电解槽使用。
9.实施例2首先，将碳渣废料破碎至25mm的颗粒，由斗式提升机提升至颗粒料仓，料仓中的颗粒料经仓底振动给料机输送至雷蒙磨中粉磨至200目，碳渣细粉经斗式提升机提升至储备料仓待用；启动转窑配套系统，点火升温，保持燃气在富氧条件下燃烧，待炉温上升至1300℃时，喷射碳渣细粉；碳渣细粉喷射采用气力输送方式，经燃气烧嘴下方顺向喷射至火焰中，喷射量3t/h；碳渣中的碳在富氧氛围快速燃烧消耗，富氧空气氧含量30%，剩余的电解质沉积在转窑内，经窑内高温带、过渡带、冷却带后，以固体颗粒或块排出，收集后可重新返回电解槽使用；窑炉尾气通往电解铝车间尾气处理系统集中处理。经检测，电解质纯度为98.5%，碳含量为0.2%，可直接返回电解槽使用。
10.实施例3首先，将碳渣废料破碎至30mm的颗粒，由斗式提升机提升至颗粒料仓，料仓中的颗粒料经仓底振动给料机输送至雷蒙磨中粉磨至325目，碳渣细粉经斗式提升机提升至储备料仓待用；启动转窑配套系统，点火升温，保持燃气在富氧条件下燃烧，待炉温上升至1350℃时，喷射碳渣细粉；碳渣细粉喷射采用气力输送方式，经燃气烧嘴下方顺向喷射至火焰中，喷射量5t/h；碳渣中的碳在富氧氛围快速燃烧消耗，富氧空气氧含量40%，剩余的电解质沉积在转窑内，经窑内高温带、过渡带、冷却带后，以固体颗粒或块排出，收集后可重新返回电解槽使用；窑炉尾气通往电解铝车间尾气处理系统集中处理。经检测，电解质纯度为99.2%，碳含量为0.11%，可直接返回电解槽使用。
技术特征：
1.一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法，其特征包括以下步骤：(1)破碎：将碳渣废料破碎至20~30mm颗粒，储备待用；(2)粉磨：将破碎后的碳渣颗粒经雷蒙磨粉磨成180~325目的细粉，储备待用；(3)窑炉升温：启动窑炉配套系统，点火升温，保持燃气火焰在富氧条件下燃烧，富氧空气氧含量25~40%，将炉内温度逐步上升至1200~1350℃；(4)喷射加料：启动气力输送装置，将碳渣细粉经燃气烧嘴下方管路喷射至火焰中，喷射量1~5t/h(5)排料出料：碳渣在富氧火焰中快速燃烧，剩余的电解质经窑炉内高温带、过渡带、冷却带后，以固体颗粒或块状形式排出(6)尾气治理：尾气经管道输送至电解铝车间尾气治理系统集中处理。2.根据权利要求1所述的一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法，其特征在于，碳渣破碎后粒度20~30mm。3.根据权利要求1所述的一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法，其特征在于，破碎后的碳渣颗粒需进一步粉磨，粉磨后细度为180~325目。4.根据权利要求1所述的一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法，其特征在于，碳渣加料前，需先将窑炉内部温度上升至1200~1350℃。5.根据权利要求1所述的一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法，其特征在于，窑炉升温采用富氧火焰燃烧法，烧嘴空气中氧含量25~40%。6.根据权利要求1所述的一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法，其特征在于，碳渣细粉采用气力输送方式，经烧嘴下方管道，直接喷射至富氧燃烧火焰中，喷射量1~5 t/h，喷射方向同烧嘴火焰喷射同向。7.根据权利要求1所述的一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法，其特征在于，碳渣中的碳在富氧火焰中快速燃烧，剩余电解质经窑内高温带、过渡带、冷却带，然后从窑头以颗粒或块状形式排出。
技术总结
一种碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法：首先，将碳渣废料破碎至20~30mm的颗粒，由斗式提升机提升至颗粒料仓，料仓中的颗粒料经仓底振动给料机输送至雷蒙磨中粉磨至180~325目，碳渣细粉经斗式提升机提升至储备料仓待用；启动转窑配套系统，点火升温，保持燃气在富氧条件下燃烧，待炉温上升至1200~1350℃时，喷射碳渣细粉；碳渣细粉喷射采用气力输送方式，经燃气烧嘴下方顺向喷射至火焰中，喷射量1~5 t/h；碳渣中的碳在富氧氛围快速燃烧消耗，剩余的电解质沉积在转窑内，经窑内高温带、过渡带、冷却带后，以固体颗粒或块排出，收集后可重新返回电解槽使用；窑炉尾气通往电解铝车间尾气处理系统集中处理。本发明采用顺向富氧燃烧法，连续化生产，处理量大，可快速将碳渣中的碳燃烧，得到电解质产品；过程中无需停炉人工扒渣，缩减处理时间，减少烟气对人体危害；充分利用碳燃烧产生的热量，能量消耗低。能量消耗低。能量消耗低。
技术研发人员：温连柬 詹永奎 刘跃密 郭祥勇 苏强 温志星
受保护的技术使用者：云南云铝海鑫铝业有限公司
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2022/3/25
声明：
“碳渣废料快速燃烧脱碳提取电解质的方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：云南云铝海鑫铝业有限公司
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