用電解鋁廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁電解廢棄物再利用技術(shù)領域，具體涉及一種用電解鋁廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陰極碳塊的原始組成為無煙煤和瀝青粘結(jié)劑，在電解過程中，由于受到熱作用、化學作用、機械沖蝕作用、電作用、鈉和電解質(zhì)的滲透等引起的熔鹽反應、化學反應，鋁電解槽中的陰極碳塊使用一定時間后會破損。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)和鑄造一噸鋁，大約產(chǎn)生20_30kg廢陰極，2013年，我國原鋁產(chǎn)量達2300萬噸，約占全球總產(chǎn)量的45%，廢舊碳陰極排放量達40萬噸。
[0003]廢陰極炭塊中一般含有C、NaF, Na3AlF6, AlF3, CaF2, Al2O3等成分，其中含C約為50%?70%，電解質(zhì)氟化物約為50%?30%，氰化物約為0.2%。該類物質(zhì)排放后，其中氟化物和氰化物會對周邊的生態(tài)環(huán)境、地下水造成嚴重的污染，危害人身健康，因此，世界各國對該類物質(zhì)的堆存和排放都有嚴格的標準。
[0004]長期以來，世界各國對廢陰極碳塊的處理方法做了許多研究，其中包括有焙燒法、浮選法和硫酸分解法等等，但主要立足點僅在于對該類物質(zhì)的無害化處理上，處理成本相對較高，產(chǎn)生的產(chǎn)品經(jīng)濟附加值相對較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種回收利用率高、經(jīng)濟附加值大、安全環(huán)保的采用電解鋁廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品的系統(tǒng)及方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
設計一種用電解鋁廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品的系統(tǒng)，包括破碎單元、稱重上料單元、煅燒單元、冷卻單元、包裝單元、廢氣處理單元和收塵單元；
所述破碎單元包括原料倉、設置于所述原料倉下部出料口處的顎式破碎機、設置于所述顎式破碎機出料口處的細碎機；
所述稱重上料單元包括I號斗式提升機、中間料倉、皮帶秤、2號斗式提升機和鏈式輸送機，所述I號斗式提升機的進料口與所述細碎機的出料口對應設置，所述I號斗式提升機的出料口對應于所述中間料倉的進料口設置，所述皮帶秤的一端設置于所述中間料倉的出料口下方、另一端對應于所述2號斗式提升機的進料口，所述2號斗式提升機的出料口對應于所述鏈式輸送機的進料口處；
所述煅燒單元包括高溫爐，所述冷卻單元包括冷卻機，所述高溫爐的進料口與所述鏈式輸送機的出料口對應連接，所述高溫爐的出料口與所述冷卻機的進料口對應連接。
[0007]優(yōu)選的，所述包裝單元包括3號斗式提升機、成品料倉、槽式給料機和包裝機，所述3號斗式提升機的進料口對應于所述冷卻機的出料口，所述3號斗式提升機的出料口對應于所述成品料倉的進料口，所述槽式給料機一端設置于所述成品料倉的出料口下方、另一端對應于所述包裝機的進料口。
[0008]優(yōu)選的，所述包裝機為自動稱重給料包裝機。
[0009]優(yōu)選的，所述廢氣處理單元包括霧化噴淋裝置和循環(huán)水池，所述高溫爐的廢氣出口與所述霧化噴淋裝置相連通，所述霧化噴淋裝置的霧態(tài)水出口與所述循環(huán)水池相連通。
[0010]優(yōu)選的，所述收塵單元包括脈沖袋式收塵器、以及設置于系統(tǒng)中各個揚塵點的收塵罩。
[0011]優(yōu)選的，在所述皮帶秤的上部設有除鐵器。
[0012]優(yōu)選的，所述冷卻機為滾筒式循環(huán)水冷卻機。
[0013]優(yōu)選的，所述冷卻系統(tǒng)還包括與所述冷卻機料筒相連通的氮氣發(fā)生器。
[0014]本發(fā)明還提供了一種用電解鋁廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品的方法，包括下列步驟:
(1)將電解鋁廢陰極碳塊送至上述系統(tǒng)的破碎單元進行鄂破、細碎后得到粒度<15_的粉體物料；
(2)將步驟(I)所得的粉體物料經(jīng)所述稱重上料單元送至所述煅燒單元的高溫爐內(nèi)密閉后進行高溫煅燒，高溫爐爐膛氣壓控制為-10?10Pa，溫度控制為1200?3200°C，溫度控制精度為±5°C ;
(3 )將步驟(2 )中經(jīng)高溫煅燒后的物料送至所述冷卻單元的冷卻機中進行冷卻，在冷卻過程中向冷卻機料筒內(nèi)通入氮氣，冷卻后的物料即為全石墨化碳素制品；所得的全石墨化碳素制品的石墨化程度彡99%，其中C含量彡98%、S含量< 0.5%、H2O含量< 1% ；
(4)將步驟(2)中高溫爐煅燒所產(chǎn)生的廢氣引至廢氣處理單元除氟達標后排空。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
目前國內(nèi)外沒有相關利用廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品方面的研究，而本發(fā)明首次利用廢陰極碳塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品，采用高溫爐在優(yōu)選的溫度條件下對廢料進行高溫煅燒，能使廢料中的氰化物得以分解揮發(fā)，氟化物以蒸氣形態(tài)進入尾氣，有效的降低了廢陰極炭塊中的灰分，提高其石墨化程度(石墨化程度能達到99%以上)，可直接作為全石墨化碳素制品銷售；同時采用噴淋裝置對高溫爐燃燒產(chǎn)生的廢氣進行綜合處理，不僅達到尾氣環(huán)保排放的標準，還能形成氫氟酸等副產(chǎn)品，系統(tǒng)中所產(chǎn)生的廢水含有較高濃度的氟化物，可直接用于生產(chǎn)含氟產(chǎn)品，能夠提高企業(yè)的附加經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)自動化程度高、易于操作、安全環(huán)保，能夠有效提高廢陰極碳塊的處理效率和資源回收利用率。
[0016]該方法工藝簡單、控制嚴格、節(jié)能環(huán)保，能夠?qū)崿F(xiàn)利用廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品的目的，對于減少我國危險固體廢棄物排放、實現(xiàn)廢物再利用具有較大的現(xiàn)實意義，同時該生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)處理工藝相比，經(jīng)濟附加值相對較高，有利于降低企業(yè)運行成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明用電解鋁廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]其中I為原料倉；2為顎式破碎機；3為細碎機；4為I號斗式提升機；5為中間料倉；6為皮帶秤；7為除鐵器；8為2號斗式提升機；9為鏈式輸送機；10為高溫爐；11為冷卻機；12為3號斗式提升機；13為成品料倉；14為槽式給料機；15為包裝機；16為霧化噴淋裝置；17為循環(huán)水池；18為脈沖袋式收塵器。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例來說明本發(fā)明的【具體實施方式】，但以下實施例只是用來詳細說明本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0020]實施例1:一種用電解鋁廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品的系統(tǒng)，包括破碎單元、稱重上料單元、煅燒單元、冷卻單元、包裝單元、廢氣處理單元和收塵單元；破碎單元包括原料倉1、設置于原料倉I下部出料口處的顎式破碎機2、設置于顎式破碎機2出料口處的細碎機3。
[0021]稱重上料單元包括I號斗式提升機4、中間料倉5、皮帶秤6、2號斗式提升機8和鏈式輸送機9，I號斗式提升機4的進料口與細碎機3的出料口對應設置，I號斗式提升機4的出料口對應于中間料倉5的進料口設置，皮帶秤6的一端設置于中間料倉5的出料口下方、另一端對應于2號斗式提升機8的進料口，在皮帶秤6的上部設有除鐵器7，2號斗式提升機8的出料口對應于鏈式輸送機9的進料口處。煅燒單元包括高溫爐10，冷卻單元包括冷卻機11，高溫爐10的進料口與鏈式輸送機9的出料口對應連接，高溫爐10的出料口與冷卻機11的進料口對應連接，冷卻機11為滾筒式循環(huán)水冷卻機；冷卻系統(tǒng)還包括與冷卻機11料筒相連通的氮氣發(fā)生器。
[0022]包裝單元包括3號斗式提升機12、成品料倉13、槽式給料機14和包裝機15，3號斗式提升機12的進料口對應于冷卻機11的出料口，3號斗式提升機12的出料口對應于成品料倉13的進料口，槽式給料機14 一端設置于成品料