一种回收铝电解废阴极高温烟气的装置及工艺的制作方法

本申请涉及废气的回收处理，尤其涉及一种回收铝电解废阴极高温烟气的装置及工艺。

背景技术：

1、铝业在快速发展的同时，也产生了大量的危险废弃物，如电解铝的废大修槽(大修渣)、阳极炭渣、二次铝灰及铝加工的二次铝灰等。

2、在铝电解过程中，当阴极产生较大裂隙时，其导电性发生较大变化，可能造成电解槽损坏，这就需要拆除电解装置，产生废阴极。这些废阴极炭块主要由炭素和氟化物构成，并有少量氰化物，其中碳含量约为65％，氟化物含量约为35％，氰化物含量约为100ppm。目前绝大部分企业采用填埋或储存的方式处置废阴极，该方式会导致氟化物、氰化物等污染物随雨水渗入土壤中，造成严重污染；也有部分企业采用燃烧的方式处理废阴极，挥发出的氟化物造成的二次污染难以满足环境保护的要求。在目前环保形势下，电解铝企业急需适用的废阴极无害化处置及资源化利用技术。

3、近年来针对废阴极的无害化处置及资源化利用技术研究较多，但产业化率很低。其中的湿法无害化处理虽然将氟化物溶出，但酸碱用量大，且产生大量废液，不能实现对炭素的资源化利用；浮选-硫酸联合处理采用浮选预富集炭素组分，再进一步硫酸等提纯，该技术废水处置量大，并产生部分危险废渣，无法实现炭素组分的高值化利用；回转窑火法工艺通过添加不同的辅助材料实现废阴极炭块中炭素组分的燃烧去除和部分氟化物的挥发，焙烧渣依据添加剂的不同进行无害化填埋或者用于水泥等建材行业，氟化物返回电解铝系统等，该工艺技术的碳排放高，无法实现对炭素的资源化利用，且氟化物挥发率不高，导致焙烧渣中氟、钠含量高；高温挥发-石墨化工艺采用高温一步分离的方式，获得高碳含量、高石墨化度的炭素产品及氟化盐类产品，是目前国内外研发的热点。

4、然而，高温挥发-石墨化工艺的主要难题是氟化盐挥发产生的烟气导致的二次污染，因此开发一种高效回收铝电解废阴极高温烟气的装置，对于废阴极的无害化处置及资源化利用具有重要意义。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种回收铝电解废阴极高温烟气的装置及工艺。该装置根据烟气的温度高、可燃性物质多、颗粒微细、易吸潮、腐蚀性强等特点，实现了对高温烟气的收集，尤其对氟化盐烟气的回收率高，最终排入空气中的烟气符合标准要求。

2、为实现以上目的，本申请的技术方案如下：

3、本申请提供一种回收铝电解废阴极高温烟气的装置，包括：将耐火吸尘罩、二燃室、酸雾吸收塔、高温沉降室、布袋除尘器和高压风机按顺序依次进行连接；

4、所述耐火吸尘罩通过耐高温烟管与所述二燃室相连。

5、在一些优选的实施方式中，所述二燃室包括第一燃室和第二燃室；

6、所述二燃室的烟气进口位于所述第一燃室的顶部，所述二燃室的烟气出口位于所述第二燃室的顶部，所述第一燃室的顶部还设有空气进口；

7、所述第一燃室和所述第二燃室的内部分别设有水平挡火墙，所述第一燃室和所述第二燃室之间呈h形连通。

8、进一步优选地，所述第一燃室和所述第二燃室的底部还分别设有二燃室积灰斗；

9、所述二燃室积灰斗的底部还设有下料阀，用于排出所述二燃室积灰斗中的固体物质。

10、在一些优选的实施方式中，所述二燃室还满足以下条件中的至少一个：

11、a.所述空气进口处的气流量为所述烟气进口处的气流量的30％-50％；

12、b.所述二燃室的内壁和所述水平挡火墙的材质为镁铝质耐火材料；

13、c.所述镁铝质耐火材料中的氧化镁与氧化铝的摩尔比为(1-1.2)：1。

14、在一些优选的实施方式中，所述酸雾吸收塔满足以下条件中的至少一个：

15、d.所述酸雾吸收塔内设有碱性吸收物质，用于吸收烟气中的酸性物质；

16、e.所述碱性吸收物质包括碳酸钠颗粒；

17、f.所述酸雾吸收塔的设计温度保持在300℃-350℃，用于将二氧化碳气体排出。

18、在一些优选的实施方式中，所述高温沉降室为水平流沉降室，包括室体、挡板、进风口、出风口、沉降室积灰斗、输送机和电磁振打器。

19、优选地，所述高温沉降室满足以下条件中的至少一个：

20、g.所述进风口处的气体流速为0.1m/s-0.3m/s；

21、h.所述挡板位于所述室体内部，分为多个与所述室体顶部相连、底部不连的上挡板以及与所述室体底部相连、顶部不连的下挡板，所述上挡板与所述下挡板从所述进风口的一侧交替排列至所述出风口的一侧；

22、i.所述挡板的迎风面上设置有石墨毡，用于吸收高温烟气内的微粒，与所述迎风面相反的背面上设置有所述电磁振打器，用于将所述石墨毡上的微粒振动至所述室体的底部；

23、j.所述室体的底部为多孔结构，与所述沉降室积灰斗连通，所述沉降室积灰斗的侧壁上设有所述电磁振打器，所述沉降室积灰斗的底部与所述输送机相连，用于收集及输送所述微粒。

24、进一步优选地，所述高温沉降室还满足以下条件中的至少一个：

25、k.所述室体的外表面设有保温材料；

26、l.所述石墨毡的厚度为1cm-2cm；

27、m.所述石墨毡的密度为0.5g/cm3-1.0g/cm3。

28、在一些优选的实施方式中，还满足以下条件中的至少一个：

29、n.所述耐火吸尘罩和所述耐高温烟管的材质为镁铝质不定型耐火材料；

30、o.所述镁铝质不定型耐火材料中的氧化镁与氧化铝的摩尔比为(1-1.2)：1；

31、p.所述布袋除尘器中的过滤滤袋的材质包括氟美斯和ptfe材质中的至少一种；

32、q.所述高压风机出口处的烟气浓度为5mg/nm3-15mg/nm3。

33、本申请还提供一种回收铝电解废阴极高温烟气的工艺，使用上述回收铝电解废阴极高温烟气的装置来回收所述高温烟气。

34、本申请的有益效果：

35、本申请提供的回收铝电解废阴极高温烟气的装置，适用于铝电解废阴极的高温挥发-石墨化火法处理工艺，根据火法处理工艺产生的烟气温度高、可燃性物质多、颗粒微细、易吸潮、腐蚀性强等特点，设置了多个不同的除尘结构，经过多级除尘，实现了对氟化盐烟气的收集，最终排入空气的烟气各项指标均符合要求。

36、本申请提供的回收铝电解废阴极高温烟气的工艺，实现了对火法处理工艺产生的高温烟气的无害化处置及资源化利用，对氟化盐的回收率可达99％。

技术特征：

1.一种回收铝电解废阴极高温烟气的装置，其特征在于，包括：将耐火吸尘罩、二燃室、酸雾吸收塔、高温沉降室、布袋除尘器和高压风机按顺序依次进行连接；

2.如权利要求1所述的回收铝电解废阴极高温烟气的装置，其特征在于，所述二燃室包括第一燃室和第二燃室；

3.如权利要求2所述的回收铝电解废阴极高温烟气的装置，其特征在于，所述第一燃室和所述第二燃室的底部还分别设有二燃室积灰斗；

4.如权利要求2所述的回收铝电解废阴极高温烟气的装置，其特征在于，所述二燃室满足以下条件中的至少一个：

5.如权利要求1所述的回收铝电解废阴极高温烟气的装置，其特征在于，所述酸雾吸收塔满足以下条件中的至少一个：

6.如权利要求1所述的回收铝电解废阴极高温烟气的装置，其特征在于，所述高温沉降室为水平流沉降室，包括室体、挡板、进风口、出风口、沉降室积灰斗、输送机和电磁振打器。

7.如权利要求6所述的回收铝电解废阴极高温烟气的装置，其特征在于，所述高温沉降室满足以下条件中的至少一个：

8.如权利要求7所述的回收铝电解废阴极高温烟气的装置，其特征在于，所述高温沉降室还满足以下条件中的至少一个：

9.如权利要求1-8任一项所述的回收铝电解废阴极高温烟气的装置，其特征在于，还满足以下条件中的至少一个：

10.一种回收铝电解废阴极高温烟气的工艺，其特征在于，使用权利要求1-9任一项所述的装置来回收所述高温烟气。

技术总结
本申请提供一种回收铝电解废阴极高温烟气的装置及工艺，涉及废气的回收处理技术领域。该回收铝电解废阴极高温烟气的装置包括：将耐火吸尘罩、二燃室、酸雾吸收塔、高温沉降室、布袋除尘器和高压风机按顺序依次进行连接；所述耐火吸尘罩通过耐高温烟管与所述二燃室相连。该回收铝电解废阴极高温烟气的工艺，包括：使用上述装置回收所述高温烟气。本申请根据烟气温度高、可燃性物质多、颗粒微细、易吸潮、腐蚀性强等特点，发明了一种非常规的烟气收集工艺以及装置，对氟化盐烟气的回收率高，最终排入空气中的烟气符合要求。

技术研发人员：申士富,刘海营,刘朋,朱阳戈,陈永健,王凯,柴晓,王金玲
受保护的技术使用者：矿冶科技集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12