電解鋁廢料加工焦炭的方法及專用裝置的製作方法

2023-05-06 11:34:56 1

專利名稱：電解鋁廢料加工焦炭的方法及專用裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電解鋁廢料加工焦炭的方法及專用裝置，屬於電解鋁廢料回收利用技術領域。
背景技術：
近年來，由於我國中部、東部的工業平均用電價格逐年攀升，而西部水、煤資源豐富，工業用電價格相對平穩，因此在「十二五」中國電解鋁產業將進一步向西部地區轉移，預計到「十二五」末中國電解鋁產量將達到在3000萬噸，其中新疆、青海、寧夏、內蒙古、貴州和雲南六省區的電解鋁產能將佔全國總產量的60%以上，即達到1800萬噸，保守估計電解鋁廢渣產量在125萬噸/年，以現有廢渣處理技術不僅會造成嚴重的二次汙染，而且也是對資源的巨大浪費。申請人在2010年分別申請了電解鋁廢料分離提純方法(專利號201010168303. 6)以及電解鋁廢料磁選方法(專利號201010168403. 9)，對電解鋁廢料的回收再利用進行了初步的試驗和探索，並在現有技術的基礎上，繼續研究電解鋁廢料所得碳素材料(碳粉)的二次加工。

發明內容
本發明的目的在於，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，進行分離提純後，提高其含碳量，製備成能夠替代二級冶金焦炭的燃料。本發明的技術方案。電解鋁廢料加工焦炭的方法，將電解鋁廢料經過磁選、浮選工藝後，得到碳素材料，碳素材料乾燥、預熱至100-120°C，加入浙青和焦油，通過捏合設備混合後進入液壓成型設備壓製成型，成型的原料再進入電熱乾餾裝置固化，乾餾後的焦炭產品通過餘熱利用裝置對碳素材料進行乾燥、預熱。上述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，所述原料在電熱乾餾裝置中固化過程如下，第一階段，電熱乾餾裝置內溫度提高至180-200°C，保持0. 5-1小時，促使粘結劑
進一步浸潤骨料；第二階段，電熱乾餾裝置內溫度從180-200°C逐步提高到430_470°C，然後保持0. 8-1. 5 小時；第三階段，電熱乾餾裝置內溫度從430_470°C提高到580_620°C，保持1_2小時；第四階段，電熱乾餾裝置內溫度從580_620°C提高到700-740°C，保持1_2小時，形成焦炭。上述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，電熱乾餾裝置中固化過程如下，第一階段，電熱乾餾裝置內溫度在190°c，保持0. 8小時，促使粘結劑進一步浸潤骨料；第二階段，電熱乾餾裝置內溫度從190°C逐步提高到450°C，然後保持1. 1小時；第三階段，電熱乾餾裝置內溫度從450°C提高到600°C，保持1. 5小時；
第四階段，電熱乾餾裝置內溫度從600°C提高到720°C，保持1. 5小時，形成焦炭。上述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，所述電熱乾餾裝置乾餾過程的產生的揮發份和煙氣通過淋洗系統回收。上述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，按重量計，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。電熱乾餾裝置，構造包括底座，在底座上設有保溫罩體，在底座內設有加熱用的電熱絲以及測溫用的熱電偶，在保溫罩體頂部設有連接淋洗系統的管道。餘熱利用裝置，構造包括放置乾餾後高溫焦炭產品的底板，在底板上設有容器，容器中間為容納焦炭產品的內腔，在內腔上方以及側面均設有放置碳素材料的空槽。針對電解鋁廢料中分離提純的碳粉，本發明提供了一套將其深加工為焦炭的方案，同時，優化設計生產工藝，儘量利用生產過程的熱量，降低運行成本。經檢驗，本發明得到的焦炭，灰分 85 %，硫< 3 %，揮發 89. 0 %，除硫超標以外，其他全部達到並部分超過二級冶金焦的標準。由於本項目產品面向與Cu、Ni等有色冶煉，我國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存在；我國鎳礦類型主要為硫化銅鎳礦和紅土鎳礦(為硫化鎳礦巖體風化-淋濾-沉積形成)，因此項目產品中的硫並不會對冶煉造成影響。而且，現有的焦炭生產工藝中，原料碳粉、浙青、焦油需要在捏合設備中加熱至100°左右，才進行捏合，加熱會提高成本，還需要延長生產時間。本發明還利用焦炭乾餾後高達700多度的溫度對捏合原料進行乾燥和餘熱，合理的回收了熱能，降低了能源的消耗和生產成本，更加環保。經申請人試驗發現，本技術方案採用的原材料(碳粉、浙青和焦油)，其浙青的用量僅在5%以下，遠低於現有製作焦炭需要加入10%左右浙青的用量，進一步降低了成本。這是由於本發明採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(溶出反應無法完全去除)，在製備焦炭過程中氟化鹽能夠填充碳粉之間的間隙，降低了粘結劑浙青的使用量。同現有技術相比，本發明公開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，將電解鋁廢料得到的碳素材料進行深加工，進一步提高其附加值，具有適用面廣，處理處置量大，技術先進，處理成本低，利於產業化實施的特點。同時，本項目針對的目標市場明確，市場競爭優勢明顯。


附圖1為本發明電熱乾餾裝置的結構示意圖；附圖2為本發明餘熱利用裝置的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的實施例1。如圖1所示，電熱乾餾裝置，製作底座1，在底座1上設置保溫罩體2，保溫罩體2應該密封，在底座1內安裝加熱用的電熱絲3以及測溫用的熱電偶4，實現加熱溫度的控制，在保溫罩體2頂部安裝連接淋洗系統的管道5。如圖2所示，餘熱利用裝置，製作底板6，放置乾餾後高溫焦炭產品，在底板6上放置容器7，容器7中間為容納焦炭產品的內腔8，在內腔8上方以及側面均製作出放置碳素材料的空槽9，本實施例中容器7的截面形狀如倒置的凹形，能夠儘量的覆蓋住乾餾後的焦炭產品，利用其餘熱。本發明的電解鋁廢料加工焦炭的方法如下，採用電解鋁廢料磁選方法的工藝，將電解鋁廢料經過磁選、浮選工藝後，得到碳素材料，然後將碳素材料乾燥、預熱至100-120°C，加入浙青和焦油，通過捏合設備混合後進入液壓成型設備壓製成型，成型的原料再進入電熱乾餾裝置固化。其中，乾餾後的焦炭產品通過餘熱利用裝置對碳素材料進行乾燥、預熱。在本工藝中，捏合設備、液壓成型設備均採用現有市場的成品。磁選方法如下將電解鋁廢料通過溼式破碎，通過浮選系統後，在磁選設備中，第一次除去鐵和矽，分離得到碳粉和其餘原料，第一次浮選後的碳粉進行鹼式溶出，利用二氧化碳碳化析出冰晶石，由於氟化物載體被破壞，析出後的碳粉重複浮選步驟，能夠再次消除碳粉中的鐵和矽，得到高純碳粉，即本發明中的碳素材料。按重量計，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，浙青作為粘結劑，焦油作為浸潤劑。由於本發明採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，氟化鹽在製備焦炭過程中能夠填充碳粉之間的間隙，降低了粘結劑浙青的使用量，浙青的用量僅有5%左右，遠低於現有碳粉製作焦炭需要加入10%左右浙青的用量，進一步降低了成本。為了提高焦炭產品的品質，併兼顧節能、提高燃值需要，在大量試驗的基礎上，申請人總結出了一套分階段控溫的工藝方案，原料在電熱乾餾裝置中固化過程如下，第一階段，電熱乾餾裝置內溫度提高至180-200°C，保持0. 5-1小時，促使粘結劑進一步浸潤骨料；第二階段，電熱乾餾裝置內溫度從180-200°C逐步提高到430_470°C，然後保持0. 8-1. 5 小時；第三階段，電熱乾餾裝置內溫度從430_470°C提高到580_620°C，保持1_2小時；第四階段，電熱乾餾裝置內溫度從580_620°C提高到700-740°C，保持1-2小時，形成焦炭。電熱乾餾裝置乾餾過程的產生的揮發份和煙氣由管道送至淋洗系統，通過淋洗系統回收。淋洗系統採用現有技術。本發明的實施例2。電熱乾餾裝置和餘熱利用裝置如實施例1。電解鋁廢料加工焦炭的方法，將電解鋁廢料經過磁選、浮選工藝後，得到碳素材料，將碳素材料乾燥、預熱至110°C，按重量計，將碳素材料93份、浙青4份和焦油3份投入捏合設備中，通過捏合設備混合後進入液壓成型設備壓製成型，成型的原料再進入電熱乾餾裝置固化，乾餾後的焦炭產品通過餘熱利用裝置對碳素材料進行乾燥、預熱。原料在電熱乾餾裝置中最佳固化過程如下，第一階段，電熱乾餾裝置內溫度在190°C，保持0. 8小時，促使粘結劑進一步浸潤骨料；第二階段，電熱乾餾裝置內溫度從190°C逐步提高到450°C，然後保持1. 1小時；第三階段，電熱乾餾裝置內溫度從450°C提高到600°C，保持1. 5小時；第四階段，電熱乾餾裝置內溫度從600°C提高到720°C，保持1. 5小時，形成焦炭。
權利要求
1.一種電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特徵在於，將電解鋁廢料經過磁選、浮選工藝後，得到碳素材料，碳素材料乾燥、預熱至100-120°c，加入浙青和焦油，通過捏合設備混合後進入液壓成型設備壓製成型，成型的原料再進入電熱乾餾裝置固化，乾餾後的焦炭產品通過餘熱利用裝置對碳素材料進行乾燥、預熱。
2.根據權利要求1所述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特徵在於所述原料在電熱乾餾裝置中固化過程如下，第一階段，電熱乾餾裝置內溫度提高至180-200°C，保持0. 5-1小時，促使粘結劑進一步浸潤骨料；第二階段，電熱乾餾裝置內溫度從180-200°C逐步提高到430-470°C，然後保持0. 8-1. 5 小時；第三階段，電熱乾餾裝置內溫度從430-470°C提高到580-620°C，保持1_2小時；第四階段，電熱乾餾裝置內溫度從580-620°C提高到700-740°C，保持1_2小時，形成焦炭。
3.根據權利要求2所述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特徵在於電熱乾餾裝置中固化過程如下，第一階段，電熱乾餾裝置內溫度在190°C，保持0. 8小時，促使粘結劑進一步浸潤骨料；第二階段，電熱乾餾裝置內溫度從190°C逐步提高到450°C，然後保持1. 1小時；第三階段，電熱乾餾裝置內溫度從450°C提高到600°C，保持1. 5小時；第四階段，電熱乾餾裝置內溫度從600°C提高到720°C，保持1. 5小時，形成焦炭。
4.根據權利要求1所述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特徵在於所述電熱乾餾裝置乾餾過程的產生的揮發份和煙氣通過淋洗系統回收。
5.根據權利要求1所述的電解鋁廢料加工焦炭的方法，其特徵在於按重量計，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.如權利要求1-5任一項所述方法採用的電熱乾餾裝置，其特徵在於構造包括底座(1)，在底座⑴上設有保溫罩體0)，在底座⑴內設有加熱用的電熱絲⑶以及測溫用的熱電偶G)，在保溫罩體(2)頂部設有連接淋洗系統的管道(5)。
7.如權利要求1-5任一項所述方法採用的餘熱利用裝置，其特徵在於構造包括放置乾餾後高溫焦炭產品的底板(6)，在底板(6)上設有容器(7)，容器(7)中間為容納焦炭產品的內腔(8)，在內腔(8)上方以及側面均設有放置碳素材料的空槽(9)。
全文摘要
本發明公開了一種電解鋁廢料加工焦炭的方法及專用裝置，其特徵在於，將電解鋁廢料經過磁選、浮選工藝後，得到碳素材料，碳素材料乾燥、預熱至100-120℃，加入瀝青和焦油，通過捏合設備混合後進入液壓成型設備壓製成型，成型的原料再進入電熱乾餾裝置固化，乾餾後的焦炭產品通過餘熱利用裝置對碳素材料進行乾燥、預熱。本發明公開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，將電解鋁廢料得到的碳素材料進行深加工，進一步提高其附加值，同現有技術相比，具有適用面廣，處理處置量大，技術先進，處理成本低，利於產業化實施的特點。同時，本項目針對的目標市場明確，市場競爭優勢明顯。
文檔編號C01B31/02GK102559225SQ20111039702
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者鄒建明, 阮正林 申請人:鄒建明, 阮正林