專利名稱：電解鋁廢料加工焦炭的方法及專用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解鋁廢料加工焦炭的方法及專用裝置，屬于電解鋁廢料回收利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于我國(guó)中部、東部的工業(yè)平均用電價(jià)格逐年攀升，而西部水、煤資源豐富，工業(yè)用電價(jià)格相對(duì)平穩(wěn)，因此在“十二五”中國(guó)電解鋁產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步向西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，預(yù)計(jì)到“十二五”末中國(guó)電解鋁產(chǎn)量將達(dá)到在3000萬(wàn)噸，其中新疆、青海、寧夏、內(nèi)蒙古、貴州和云南六省區(qū)的電解鋁產(chǎn)能將占全國(guó)總產(chǎn)量的60%以上，即達(dá)到1800萬(wàn)噸，保守估計(jì)電解鋁廢渣產(chǎn)量在125萬(wàn)噸/年，以現(xiàn)有廢渣處理技術(shù)不僅會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染，而且也是對(duì)資源的巨大浪費(fèi)。申請(qǐng)人在2010年分別申請(qǐng)了電解鋁廢料分離提純方法(專利號(hào)201010168303. 6)以及電解鋁廢料磁選方法(專利號(hào)201010168403. 9)，對(duì)電解鋁廢料的回收再利用進(jìn)行了初步的試驗(yàn)和探索，并在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究電解鋁廢料所得碳素材料(碳粉)的二次加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種電解鋁廢料加工焦炭的方法及專用裝置。將電解鋁廢料——火眼碳渣和高含碳大修廢渣，進(jìn)行分離提純后，提高其含碳量，制備成能夠替代二級(jí)冶金焦炭的燃料。本發(fā)明的技術(shù)方案。電解鋁廢料加工焦炭的方法，將電解鋁廢料經(jīng)過(guò)磁選、浮選工藝后，得到碳素材料，碳素材料干燥、預(yù)熱至100-120°C，加入浙青和焦油，通過(guò)捏合設(shè)備混合后進(jìn)入液壓成型設(shè)備壓制成型，成型的原料再進(jìn)入電熱干餾裝置固化，干餾后的焦炭產(chǎn)品通過(guò)余熱利用裝置對(duì)碳素材料進(jìn)行干燥、預(yù)熱。上述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，所述原料在電熱干餾裝置中固化過(guò)程如下，第一階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度提高至180-200°C，保持0. 5-1小時(shí)，促使粘結(jié)劑
進(jìn)一步浸潤(rùn)骨料；第二階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從180-200°C逐步提高到430_470°C，然后保持0. 8-1. 5 小時(shí)；第三階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從430_470°C提高到580_620°C，保持1_2小時(shí)；第四階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從580_620°C提高到700-740°C，保持1_2小時(shí)，形成焦炭。上述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，電熱干餾裝置中固化過(guò)程如下，第一階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度在190°c，保持0. 8小時(shí)，促使粘結(jié)劑進(jìn)一步浸潤(rùn)骨料；第二階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從190°C逐步提高到450°C，然后保持1. 1小時(shí)；第三階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從450°C提高到600°C，保持1. 5小時(shí)；
第四階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從600°C提高到720°C，保持1. 5小時(shí)，形成焦炭。上述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，所述電熱干餾裝置干餾過(guò)程的產(chǎn)生的揮發(fā)份和煙氣通過(guò)淋洗系統(tǒng)回收。上述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，按重量計(jì)，所述原料的配比為碳素材料91-94份、浙青3-5份和焦油3-4份。電熱干餾裝置，構(gòu)造包括底座，在底座上設(shè)有保溫罩體，在底座內(nèi)設(shè)有加熱用的電熱絲以及測(cè)溫用的熱電偶，在保溫罩體頂部設(shè)有連接淋洗系統(tǒng)的管道。余熱利用裝置，構(gòu)造包括放置干餾后高溫焦炭產(chǎn)品的底板，在底板上設(shè)有容器，容器中間為容納焦炭產(chǎn)品的內(nèi)腔，在內(nèi)腔上方以及側(cè)面均設(shè)有放置碳素材料的空槽。針對(duì)電解鋁廢料中分離提純的碳粉，本發(fā)明提供了一套將其深加工為焦炭的方案，同時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝，盡量利用生產(chǎn)過(guò)程的熱量，降低運(yùn)行成本。經(jīng)檢驗(yàn)，本發(fā)明得到的焦炭，灰分< 13. 5 %，固定碳> 85 %，硫< 3 %，揮發(fā)< 1. 5 %，抗碎強(qiáng)度Mm > 89. 0 %，除硫超標(biāo)以外，其他全部達(dá)到并部分超過(guò)二級(jí)冶金焦的標(biāo)準(zhǔn)。由于本項(xiàng)目產(chǎn)品面向與Cu、Ni等有色冶煉，我國(guó)選冶銅礦物原料主要是黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、孔雀石等，大部分是以銅的硫化物形態(tài)存在；我國(guó)鎳礦類型主要為硫化銅鎳礦和紅土鎳礦(為硫化鎳礦巖體風(fēng)化-淋濾-沉積形成)，因此項(xiàng)目產(chǎn)品中的硫并不會(huì)對(duì)冶煉造成影響。而且，現(xiàn)有的焦炭生產(chǎn)工藝中，原料碳粉、浙青、焦油需要在捏合設(shè)備中加熱至100°左右，才進(jìn)行捏合，加熱會(huì)提高成本，還需要延長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間。本發(fā)明還利用焦炭干餾后高達(dá)700多度的溫度對(duì)捏合原料進(jìn)行干燥和余熱，合理的回收了熱能，降低了能源的消耗和生產(chǎn)成本，更加環(huán)保。經(jīng)申請(qǐng)人試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本技術(shù)方案采用的原材料(碳粉、浙青和焦油)，其浙青的用量?jī)H在5%以下，遠(yuǎn)低于現(xiàn)有制作焦炭需要加入10%左右浙青的用量，進(jìn)一步降低了成本。這是由于本發(fā)明采用的碳素材料由電解鋁廢料分離得到，碳含量高，而且還含有氟化鹽(溶出反應(yīng)無(wú)法完全去除)，在制備焦炭過(guò)程中氟化鹽能夠填充碳粉之間的間隙，降低了粘結(jié)劑浙青的使用量。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)了一套資源化利用電解鋁含氟高含碳固體廢棄物的新工藝和新技術(shù)，將電解鋁廢料得到的碳素材料進(jìn)行深加工，進(jìn)一步提高其附加值，具有適用面廣，處理處置量大，技術(shù)先進(jìn)，處理成本低，利于產(chǎn)業(yè)化實(shí)施的特點(diǎn)。同時(shí)，本項(xiàng)目針對(duì)的目標(biāo)市場(chǎng)明確，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。


附圖1為本發(fā)明電熱干餾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明余熱利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例1。如圖1所示，電熱干餾裝置，制作底座1，在底座1上設(shè)置保溫罩體2，保溫罩體2應(yīng)該密封，在底座1內(nèi)安裝加熱用的電熱絲3以及測(cè)溫用的熱電偶4，實(shí)現(xiàn)加熱溫度的控制，在保溫罩體2頂部安裝連接淋洗系統(tǒng)的管道5。如圖2所示，余熱利用裝置，制作底板6，放置干餾后高溫焦炭產(chǎn)品，在底板6上放置容器7，容器7中間為容納焦炭產(chǎn)品的內(nèi)腔8，在內(nèi)腔8上方以及側(cè)面均制作出放置碳素材料的空槽9，本實(shí)施例中容器7的截面形狀如倒置的凹形，能夠盡量的覆蓋住干餾后的焦炭產(chǎn)品，利用其余熱。本發(fā)明的電解鋁廢料加工焦炭的方法如下，采用電解鋁廢料磁選方法的工藝，將電解鋁廢料經(jīng)過(guò)磁選、浮選工藝后，得到碳素材料，然后將碳素材料干燥、預(yù)熱至100-120°C，加入浙青和焦油，通過(guò)捏合設(shè)備混合后進(jìn)入液壓成型設(shè)備壓制成型，成型的原料再進(jìn)入電熱干餾裝置固化。其中，干餾后的焦炭產(chǎn)品通過(guò)余熱利用裝置對(duì)碳素材料進(jìn)行干燥、預(yù)熱。在本工藝中，捏合設(shè)備、液壓成型設(shè)備均采用現(xiàn)有市場(chǎng)的成品。磁選方法如下將電解鋁廢料通過(guò)濕式破碎，通過(guò)浮選系統(tǒng)后，在磁選設(shè)備中，第一次除去鐵和硅，分離得到碳粉和其余原料，第一次浮選后的碳粉進(jìn)行堿式溶出，利用二氧化碳碳化析出冰晶石，由于氟化物載體被破壞，析出后的碳粉重復(fù)浮選步驟，能夠再次消除碳粉中的鐵和硅，得到高純碳粉，即本發(fā)明中的碳素材料。按重量計(jì)，所述碳素材料、浙青和焦油的混合比例為碳素材料91-94份、浙青3-5份和焦油3-4份，其中，浙青作為粘結(jié)劑，焦油作為浸潤(rùn)劑。由于本發(fā)明采用的碳素材料由電解鋁廢料分離得到，碳含量高，而且還含有氟化鹽，氟化鹽在制備焦炭過(guò)程中能夠填充碳粉之間的間隙，降低了粘結(jié)劑浙青的使用量，浙青的用量?jī)H有5%左右，遠(yuǎn)低于現(xiàn)有碳粉制作焦炭需要加入10%左右浙青的用量，進(jìn)一步降低了成本。為了提高焦炭產(chǎn)品的品質(zhì)，并兼顧節(jié)能、提高燃值需要，在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，申請(qǐng)人總結(jié)出了一套分階段控溫的工藝方案，原料在電熱干餾裝置中固化過(guò)程如下，第一階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度提高至180-200°C，保持0. 5-1小時(shí)，促使粘結(jié)劑進(jìn)一步浸潤(rùn)骨料；第二階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從180-200°C逐步提高到430_470°C，然后保持0. 8-1. 5 小時(shí)；第三階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從430_470°C提高到580_620°C，保持1_2小時(shí)；第四階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從580_620°C提高到700-740°C，保持1-2小時(shí)，形成焦炭。電熱干餾裝置干餾過(guò)程的產(chǎn)生的揮發(fā)份和煙氣由管道送至淋洗系統(tǒng)，通過(guò)淋洗系統(tǒng)回收。淋洗系統(tǒng)采用現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的實(shí)施例2。電熱干餾裝置和余熱利用裝置如實(shí)施例1。電解鋁廢料加工焦炭的方法，將電解鋁廢料經(jīng)過(guò)磁選、浮選工藝后，得到碳素材料，將碳素材料干燥、預(yù)熱至110°C，按重量計(jì)，將碳素材料93份、浙青4份和焦油3份投入捏合設(shè)備中，通過(guò)捏合設(shè)備混合后進(jìn)入液壓成型設(shè)備壓制成型，成型的原料再進(jìn)入電熱干餾裝置固化，干餾后的焦炭產(chǎn)品通過(guò)余熱利用裝置對(duì)碳素材料進(jìn)行干燥、預(yù)熱。原料在電熱干餾裝置中最佳固化過(guò)程如下，第一階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度在190°C，保持0. 8小時(shí)，促使粘結(jié)劑進(jìn)一步浸潤(rùn)骨料；第二階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從190°C逐步提高到450°C，然后保持1. 1小時(shí)；第三階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從450°C提高到600°C，保持1. 5小時(shí)；第四階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從600°C提高到720°C，保持1. 5小時(shí)，形成焦炭。
權(quán)利要求
1.一種電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特征在于，將電解鋁廢料經(jīng)過(guò)磁選、浮選工藝后，得到碳素材料，碳素材料干燥、預(yù)熱至100-120°c，加入浙青和焦油，通過(guò)捏合設(shè)備混合后進(jìn)入液壓成型設(shè)備壓制成型，成型的原料再進(jìn)入電熱干餾裝置固化，干餾后的焦炭產(chǎn)品通過(guò)余熱利用裝置對(duì)碳素材料進(jìn)行干燥、預(yù)熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特征在于所述原料在電熱干餾裝置中固化過(guò)程如下，第一階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度提高至180-200°C，保持0. 5-1小時(shí)，促使粘結(jié)劑進(jìn)一步浸潤(rùn)骨料；第二階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從180-200°C逐步提高到430-470°C，然后保持0. 8-1. 5 小時(shí)；第三階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從430-470°C提高到580-620°C，保持1_2小時(shí)；第四階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從580-620°C提高到700-740°C，保持1_2小時(shí)，形成焦炭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特征在于電熱干餾裝置中固化過(guò)程如下，第一階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度在190°C，保持0. 8小時(shí)，促使粘結(jié)劑進(jìn)一步浸潤(rùn)骨料；第二階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從190°C逐步提高到450°C，然后保持1. 1小時(shí)；第三階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從450°C提高到600°C，保持1. 5小時(shí)；第四階段，電熱干餾裝置內(nèi)溫度從600°C提高到720°C，保持1. 5小時(shí)，形成焦炭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特征在于所述電熱干餾裝置干餾過(guò)程的產(chǎn)生的揮發(fā)份和煙氣通過(guò)淋洗系統(tǒng)回收。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特征在于按重量計(jì)，所述原料的配比為碳素材料91-94份、浙青3-5份和焦油3-4份。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述方法采用的電熱干餾裝置，其特征在于構(gòu)造包括底座(1)，在底座⑴上設(shè)有保溫罩體0)，在底座⑴內(nèi)設(shè)有加熱用的電熱絲⑶以及測(cè)溫用的熱電偶G)，在保溫罩體(2)頂部設(shè)有連接淋洗系統(tǒng)的管道(5)。
7.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述方法采用的余熱利用裝置，其特征在于構(gòu)造包括放置干餾后高溫焦炭產(chǎn)品的底板(6)，在底板(6)上設(shè)有容器(7)，容器(7)中間為容納焦炭產(chǎn)品的內(nèi)腔(8)，在內(nèi)腔(8)上方以及側(cè)面均設(shè)有放置碳素材料的空槽(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電解鋁廢料加工焦炭的方法及專用裝置，其特征在于，將電解鋁廢料經(jīng)過(guò)磁選、浮選工藝后，得到碳素材料，碳素材料干燥、預(yù)熱至100-120℃，加入瀝青和焦油，通過(guò)捏合設(shè)備混合后進(jìn)入液壓成型設(shè)備壓制成型，成型的原料再進(jìn)入電熱干餾裝置固化，干餾后的焦炭產(chǎn)品通過(guò)余熱利用裝置對(duì)碳素材料進(jìn)行干燥、預(yù)熱。本發(fā)明公開(kāi)了一套資源化利用電解鋁含氟高含碳固體廢棄物的新工藝和新技術(shù)，將電解鋁廢料得到的碳素材料進(jìn)行深加工，進(jìn)一步提高其附加值，同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有適用面廣，處理處置量大，技術(shù)先進(jìn)，處理成本低，利于產(chǎn)業(yè)化實(shí)施的特點(diǎn)。同時(shí)，本項(xiàng)目針對(duì)的目標(biāo)市場(chǎng)明確，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。
文檔編號(hào)C01B31/02GK102559225SQ20111039702
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者鄒建明, 阮正林 申請(qǐng)人:鄒建明, 阮正林