本发明涉及一种利用高温真空炉连续分离电解铝废渣中冰晶石和碳的方法及设备，属于金属冶炼
技术领域：
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背景技术：
：金属铝是用氟盐-氧化铝电解法生产的其阳极是由以不同颗粒的煅后焦和煤沥青为结合剂进行混合、震动加压成型，再经炭化焙烧而得。实际上每生产一吨铝要消耗阳极炭块470kg左右。而理论消耗只有334kg。这比理论要多出140kg。主要是因为电解槽里的空气和co2氧化阳极的损失和从阳极掉下的碳粒形成的废渣。每生产一吨铝要产生废渣为3~5kg。它严重影响了导电率，电解质的粘度，这也需要工人从电解槽内扒出来，显著影响了大生产效率。冰晶石-氧化铝熔盐电解槽的阴极和槽边内衬使用碳质材料，一般都是以煅后焦、煅后无烟煤或人造石墨为主要原料，加入沥青结合剂，经过混捏成型后经过1000~1300℃焙烧而成。并且阴极之间以及阴极与侧墙之间用炭电极糊捣固，以防止铝液和电解质从电解槽内渗出。在铝电解槽生产过程中，少部分氟化钠也会被电化学还原为金属钠，在电解槽整个周期内，电解质和金属钠会一直向阴极和槽边部内衬的碳质材料中渗透。铝电解槽阴极和槽边部内衬的使用寿命一般4~6年。电解槽破坏后，渗透了电解质的阴极和槽边部内衬，从电解槽中刨出，并堆积到特定地方。目前，尚无一个技术上和经济上都可行的方法将阳极、阴极以及槽边部内衬中的碳和电解质组分进行有效分离回收的方法。目前处理含有氟盐电解质含碳固体废料的方法主要有以下几种：1）浮选法如cn201521012259.4和cn01138204.x是把炭渣、残阳极和用后阴极炭块一起进行球磨、浮选，综合利用。浮选一方面产品纯度不够，不能得到有效利用。另一方面有污水和空气污染问题。2）氧化焙烧法如发明专利cn201610362643.x和200410069389.1。是回收炭渣和阴极炭块中氟化盐的方法。向炭渣内配一定量的氧化铝，经过550~930℃烧掉炭，留下氧化铝和氟化盐。可返回电解铝使用。这样收得率较低。对于全部回收产生不利的影响。而用碱液溶解，又产生污水。这对环境产生问题。3）高温蒸发法如专利201210512011.9是将炭渣经过分选后，经过1700℃烧成。使之达到冰晶石等氟盐熔点以上，而导致氟盐气化蒸发出来。这种方法好处是能把炭和电解质彻底分离出来，就是温度太高，导致成本太高，效率也太低。4）专利201510269179.5是一种从铝熔盐电解含炭固体废料中分离回收炭和电解质组分的方法。该方法中介绍的含炭固体废料包括铝电解槽内的炭渣、阴极炭块和侧墙炭砖。这些用后炭产品内含有冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化钙等。把这些用后产品破碎成5~60mm，小于5mm部分经过加结合剂混料成型成尺寸为20~60mm颗粒。把这些颗粒料装入真空罐里，真空加热到1000~1400℃，使之氟化物变成气体蒸发出来。从而达到了把炭粒和氟化物分离的目标。真空条件下，氟盐蒸发温度低，容易实现炭和氟盐分离。因此成本也较低，是一个好方法。但是，它的颗粒尺寸限制很严，对于炭渣、阴极炭块和侧墙炭块要破碎加工和对于细的要混料成型加工，这对粉尘和环境污染产生不利的影响，且每炉分离完成后需要将温度降低后取出分离的碳才可以进行下一炉的生产，生产的间断性无法提高生产效率，使大量能源白白浪费，不利于节能环保。而且，该发明处理能力有限，有待提高。综上所述，至今为止就本发明所知，尚未有“利用高温真空炉连续分离电解铝废渣中冰晶石和碳的方法及设备”的报道，从而引导出本发明的目的。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种利用高温真空炉连续分离电解铝废渣中冰晶石和碳的方法，能够简单高效连续分离电解铝废渣中冰晶石和碳，且回收的冰晶石和碳纯度较高。一种利用高温真空炉连续分离电解铝废渣中冰晶石的方法，其步骤为：高温真空炉调试正常，打开加料控制阀，将加料仓中部分废渣加入高温真空炉中，将真空炉密封好，开启抽真空装置，该高温真空炉用抽真空装置抽至20000帕以下，抽真空装置正常运转，并开启加热系统，待炉内温度达到1000℃以上，废渣中的冰晶石开始升华被抽出，抽出的冰晶石气体由于温度降低凝固成颗粒进行回收，完成分离。加料装置与抽真空装置相连，外部加料后，将加料装置内将气体抽掉，然后将废渣料分次加入炉中，每次分离完成后可通过加料装置继续加料，无需将炉内温度降低，这样可实现加料的连续性。优选地，电解铝废渣通过加料装置进行加料。优选地，分离完成后，剩余的碳通过出料装置从高温真空炉中取出。连续加入的废渣经高温分离出冰晶石后碳会沉积在高温真空炉的下部，出料装置将炉内一部分碳取出，出料装置周围布置有冷却系统，温度降低到400℃以下后就可以取出至空气中，实现了碳的连续出料。其中，上述设备及方法中所述高温真空炉的加热方式为加热棒加热、感应线圈加热。其中，上述设备及方法中所述出料装置的降温采用水冷、气冷或自然冷却。一种利用高温真空炉连续分离电解铝废渣中冰晶石的设备，包括真空高温炉，该高温真空炉通过感应线圈或加热棒加热，并且连接有抽真空装置以及冰晶石收集器。所述高温真空炉上方设有加料装置，其下方设有出料装置，所述加料装置包括加料仓和加料控制阀，出料装置包括出料仓、出料控制阀以及降温系统。其中，加料装置的加料仓一端与高温真空炉内部相连，并且通过加料控制阀密封连接，加料仓另一端可进行外部加料。其中，加料装置与抽真空装置连接。其中，出料装置的出料仓一端与高温真空炉底部相连，并且通过出料控制阀密封连接，所述降温系统设置于出料仓中，该出料仓还设有取料口。其中，降温系统中设有温度测量及显示的热电偶。本方法分离电解铝废渣中的冰晶石和碳有发生温度低，反应迅速，得到的冰晶石的纯度高，生产过程连续，生产效率高，且成本低等优点。对电解铝废渣中冰晶石和碳进行分离，可继续使用，降低废渣对周围环境的污染，且保护了现有冰晶石资源，对可持续发展有极大的促进作用。较低的生产成本，可有效降低电解铝行业对冰晶石及碳的利用成本，具有较大的推广意义。本发明采用高温真空炉对冰晶石进行分离，并且本发明中加料装置与出料装置在系统中的加入实现加料及出料的连续性，无需冷却，大大缩短了每次加料中间冷却及再次升温的时长，提高了工作效率，减少了能耗。根据每次加料的不同，可控制分离温度下的保温时间不同，使得废渣充分得到分离。利用高温真空炉连续分离，可连续处理废渣量大，且电解铝废渣无需破粉碎，降低了对废渣料的要求，提高了工作效率，减少了环境污染。分离完成后加料装置可继续加废料，出料装置可将高温真空炉中的碳取出，防止碳的氧化。炉内分离速度的快慢与温度高低、真空度有直接的关系。温度越高，气压越低，分离速度越快。对分离出的冰晶石和碳进行检测，所分离的冰晶石纯度大于97%，碳纯度大于98%。从而可以看出，采用本发明的分离方法所得产物纯度远高于其他方法的分离效果。对分离出的物质进行检测。具体含量对照表参照如下。alf3nafal2o3c收集的碳//0.598.6分离的冰晶石48.858.90.2附图说明图1为本发明提供的连续分离电解铝废渣中冰晶石和碳所用的设备。具体实施方式本发明将结合以下实施例进行进一步的阐述。参照图1，一种利用高温真空炉连续分离电解铝废渣中冰晶石的设备，包括真空高温炉1，该高温真空炉1通过感应线圈6，并且连接有抽真空装置5以及冰晶石收集器4，即冷凝器。高温真空炉1上方设有加料装置2，其下方设有出料装置3，加料装置2包括加料仓和加料控制阀，加料装置2的加料仓一端与高温真空炉1内部相连，并且通过加料控制阀密封连接，加料仓另一端可进行外部加料。加料装置2与抽真空装置5连接。出料装置3包括出料仓、出料控制阀以及降温系统。降温系统中设有温度测量及显示的热电偶。出料仓一端与高温真空炉1底部相连，并且通过出料控制阀密封连接，所述降温系统设置于出料仓中，该出料仓还设有取料口。实施例11、将电解铝废渣加入加料仓，一次加入100公斤。2、高温真空炉调试正常，打开加料控制阀将加料仓中的废渣加入高温真空炉中，开启抽真空装置，气压达到20000帕，开始进行感应加热，温度升至1150℃，冰晶石汽化由抽真空装置抽出，经过冰晶石收集器冷却固化成颗粒进行回收，即为冰晶石。3、1150℃保温，分离结束，由出料仓将碳从高温真空炉中取出，然后由加料仓继续加入废渣。在出料装置中设置有水冷系统，用水冷将碳冷却，待热电偶显示温度至400℃以下时，由出料仓的取料口排出。4、经对冰晶石化学分析其纯度可达97.3%，碳纯度98.3%，可有效重复利用在电解铝中。实施例21、将电解铝废渣加入加料仓，一次加入150公斤。2、高温真空炉调试正常，打开控制阀将加料仓中的废渣加入高温真空炉中，开启抽真空装置，气压达到10000帕，开始进行感应加热，温度升至1000℃，冰晶石汽化由抽真空装置抽出，经过冰晶石收集器冷却固化成颗粒进行回收，即为冰晶石。3、1000℃保温至分离结束，由出料仓将碳从高温真空炉中取出，然后由加料仓继续加入废渣。在出料装置中设置有水冷系统，用水冷的方式将碳冷却，待热电偶显示温度至400℃以下时，由出料仓的取料口排出。4、经对冰晶石化学分析其纯度可达97.1%，碳纯度98.6%，可有效重复利用在电解铝中。上述描述已经详细阐述了发明的说明和描述。它不是为了将本发明限制为所披露的形式和方式。按照以上的方式，可以进行相应的修改或更改。讨论实例是为了更好地说明本发明的原理及其实用性,从而利用本发明进行各种修改并满足其它特定的需求。所有这些修改和变化当依照公平和合法的权利解读，并且根据附加权利要求，这些修改和变化都属于本发明的范围内。当前第1页12