鋁灰資源化處理系統(tǒng)及處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁灰資源化處理系統(tǒng)及處理方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中鋁灰回收率低、工藝復(fù)雜、易污染環(huán)境的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括鋁灰分離單元、配料單元、成型單元和烘焙單元。該方法包括下列步驟：將熱鋁灰加入到熱鋁灰分離機中，分離出金屬鋁和低鋁鋁灰；將所得的低鋁鋁灰與粘結(jié)劑按10:1～10:2的質(zhì)量比混合攪拌均勻；將該混合物料壓制成陽極鋼爪保護環(huán)坯料并脫模；所得的陽極鋼爪保護環(huán)坯料輸燒結(jié)定型后得到成品陽極鋼爪保護環(huán)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)鋁灰的一體化處理，簡化鋁灰的處理過程，操作簡便、節(jié)能環(huán)保；能大幅減少廢棄物排放，充分實現(xiàn)資源再生、循環(huán)利用，解決了鋁灰的無害化處理難題。
【專利說明】鋁灰資源化處理系統(tǒng)及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電解鋁生產(chǎn)過程中的固廢處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋁灰資源化處理系統(tǒng)及處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電解鋁屬于重要的輕有色金屬工業(yè),鋁作為重要的基礎(chǔ)工業(yè)原材料,在國民經(jīng)濟中占據(jù)非常重要的地位。鋁是通過霍爾-埃魯冰晶石-氧化鋁融鹽電解方法得到的，即以冰晶石為主的氟化鹽作為燈逝，氧化鋁為熔質(zhì)組成多相電解質(zhì)皿，以碳素體作為陽極，鋁液作為陰極，通入強大的直流電后，在950°C~970°C下，在電解槽內(nèi)的兩極上進行電化學反應(yīng)。鋁液在熔鑄爐熔煉的時候會生成一種浮渣，主要來源于熔煉過程中漂浮于鋁熔體表面的不熔夾雜物、添加劑以及與添加劑進行物理、化學反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)，呈松散的灰渣狀，被稱為鋁灰。這一過程中產(chǎn)生的鋁灰通常含有50%以上的金屬鋁，被稱為高鋁鋁灰；高鋁鋁灰中不適合回收的部分以及回收過程中所產(chǎn)生鋁渣稱為低鋁鋁灰，低鋁鋁灰中金屬鋁的含量約占12%~20%。鋁灰雖然是一種浮渣，卻對熔煉過程有著重要的作用，主要是吸附來自電解鋁液中的氧化鋁、氟化鹽等雜質(zhì)，同時鋁灰還能起到保護鋁熔體，防止鋁氧化等作用。但過厚的鋁灰會阻礙熱的傳導，不利于熔煉，所以，熔煉時鋁灰要從熔爐定時地扒出。
[0003]每生產(chǎn)和鑄造一噸鋁，大約產(chǎn)生20~30kg的鋁灰，2013年我國原鋁產(chǎn)量達2000萬噸，約占全球總產(chǎn)量的45%，產(chǎn)生鋁灰排放量約20萬噸。將金屬鋁從鋁灰中提取出來，能夠?qū)崿F(xiàn)鋁灰的資源化回收利用，減少環(huán)境污染。目前常用的從鋁灰中提取金屬鋁的方法主要有壓榨法、回轉(zhuǎn)爐法、冷灰粉碎分離法、人工炒灰等，這些方法能夠?qū)X灰中一部分金屬鋁回收，但是回收率較低、金屬鋁浪費大，且其剩余的鋁灰還要經(jīng)過其他方法進行處理，整個處理過程時間長、工藝復(fù)雜，需要大量人工，對環(huán)境也有一定的破壞性影響。因此，研究一種高效、節(jié)能、環(huán)保的鋁灰資源化處理工藝是極有必要的。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種回收利用率高、操作簡便且節(jié)能環(huán)保的鋁灰資源化處理系統(tǒng)及處理方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明鋁灰資源化處理系統(tǒng)包括鋁灰分離單元、配料單元、成型單元和烘焙單元，所述配料單元包括低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉和攪拌料倉，在所述低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉和攪拌料倉上均設(shè)置有稱重裝置和放料閥，所述低鋁鋁灰料倉和粘結(jié)劑料倉的出料口分別與所述攪拌料倉的進料口對應(yīng)連通，在所述攪拌料倉內(nèi)設(shè)置有攪拌裝置；
所述鋁灰分離單元包括熱鋁灰分離機和送料機構(gòu)，所述熱鋁灰分離機的排灰口通過所述送料機構(gòu)與所述低鋁鋁灰料倉連通；
所述成型單元包括上料機構(gòu)、壓制脫模機構(gòu)和輸送機構(gòu)，所述上料機構(gòu)的進料端與所述攪拌料倉的出料口對應(yīng)連通、出料端與所述壓制脫模機構(gòu)的進料口對應(yīng)連通，所述壓制脫模機構(gòu)通過所述輸送機構(gòu)與所述烘焙單元對應(yīng)相連。
[0006]優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括除塵單元，所述除塵單元包括除塵器、引風機和放料螺旋，在所述熱鋁灰分離機、低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉、攪拌料倉和壓制脫模機構(gòu)的上方分別設(shè)有吸塵罩，所述除塵器的吸塵管路分別與所述吸塵罩相連接，所述引風機設(shè)置于所述除塵器的凈氣出口處，所述放料螺旋設(shè)置于所述除塵器的粉塵排放口。
[0007]優(yōu)選的，所述除塵器為低壓脈沖長袋除塵器。
[0008]優(yōu)選的，所述烘焙單元為烘焙爐。
[0009]優(yōu)選的，所述鋁灰資源化處理系統(tǒng)還包括PLC控制器，所述PLC控制器的輸入端分別與所述低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉和攪拌料倉上的稱重裝置相連接，其輸出端分別與所述低招招灰料倉、粘結(jié)劑料倉和攪拌料倉的放料閥相連接。
[0010]采用上述鋁灰資源化處理系統(tǒng)的有益效果在于，能夠?qū)崿F(xiàn)鋁灰的一體化處理，簡化鋁灰的處理過程，操作簡便、節(jié)能環(huán)保；生產(chǎn)過程清潔，不產(chǎn)生廢水、廢氣、廢渣等二次污染物，解決了鋁灰的無害化處理難題；由低鋁鋁灰制造的陽極鋼爪保護環(huán)返回電解槽使用時，不僅有利于延長陽極鋼爪的更換周期，同時可以減少電解槽的氧化鋁用量；能夠?qū)崿F(xiàn)資源的循環(huán)利用，讓低鋁鋁灰“變廢為寶”，進一步降低電解鋁產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)成本。
[0011]本發(fā)明鋁灰資源化處理方法，包括下列步驟:
(1)將從熔鑄爐中清理出的熱鋁灰加入到所述鋁灰資源化處理系統(tǒng)中的熱鋁灰分離機中，得到分離出的金屬鋁和低鋁鋁灰，所得的低鋁鋁灰輸送至所述低鋁鋁灰料倉；
(2)開啟所述低鋁鋁灰料倉與所述粘結(jié)劑料倉的放料閥，將低鋁鋁灰與粘結(jié)劑按10:1~10:2的質(zhì)量比加入到所述攪拌料倉內(nèi)，混合攪拌均勻； (3)啟動所述上料機構(gòu)，將步驟(2)所得的混合物料輸送至所述成型單元的壓制脫模機構(gòu)中，壓制成陽極鋼爪保護環(huán)坯料并脫模；
(4)將步驟(3)所得的陽極鋼爪保護環(huán)坯料輸送至烘焙單元燒結(jié)定型，得到成品陽極鋼爪保護環(huán)，其中烘焙單元的升溫過程如下:20°C~100°C的升溫速率為3.2V /h ;100°C~200°C的升溫速率為4°C /h ;200°C~350°C的升溫速率為7.5°C /h ;350°C~550°C的升溫速率為13.30C /h ;550°C~850°C的升溫速率為20°C /h。
[0012]步驟(2)所述粘結(jié)劑由硬脂酸鋁、高錳水泥和生石灰組成，其中各組分所占質(zhì)量百分比為:硬脂酸鋁35%~45%、高錳水泥35%~45%、生石灰18%~25%。
[0013]采用上述方法的有益效果在于，能夠?qū)X灰中大部分金屬鋁提取出來，充分實現(xiàn)資源再生，循環(huán)利用，給企業(yè)帶來現(xiàn)實、可觀的經(jīng)濟效益；用剩余的低鋁鋁灰制作陽極鋼爪保護環(huán)，可以達到降低固體廢物排放、變廢為寶的目的；由低鋁鋁灰制造的陽極鋼爪保護環(huán)返回電解槽使用時，不僅有利于延長陽極鋼爪的更換周期，同時可以減少電解槽的氧化鋁用量，進一步降低生產(chǎn)成本；整個鋁灰處理過程實行清潔生產(chǎn)，節(jié)能環(huán)保，能大幅減少廢棄物排放，達到鋁灰的“零排放”，避免污染環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明鋁灰資源化處理系統(tǒng)的示意圖。
[0015]其中，I為低鋁鋁灰料倉；2為粘結(jié)劑料倉；3為攪拌料倉；4為熱鋁灰分離機；5為上料機構(gòu)；6為壓制脫模機構(gòu)；7為輸送機構(gòu)；8為除塵器；9為引風機；10為放料螺旋；11為烘焙爐。
【具體實施方式】
[0016]下面的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。
[0017]實施例1:一種鋁灰資源化處理系統(tǒng)，如圖1所示，包括鋁灰分離單元、配料單元、成型單元和烘焙單元，所述配料單元包括低鋁鋁灰料倉1、粘結(jié)劑料倉2和攪拌料倉3，所述低鋁鋁灰料倉1、粘結(jié)劑料倉2和攪拌料倉3上均設(shè)置有稱重裝置和放料閥，所述低鋁鋁灰料倉I和粘結(jié)劑料倉2的出料口分別與所述攪拌料倉3的進料口對應(yīng)連通，在所述攪拌料倉3內(nèi)設(shè)置有攪拌裝置；所述鋁灰分離單元包括熱鋁灰分離機4和送料機構(gòu)，所述熱鋁灰分離機4的排灰口通過所述送料機構(gòu)與所述低鋁鋁灰料倉I相連通；所述成型單元包括上料機構(gòu)5、壓制脫模機構(gòu)6和輸送機構(gòu)7,所述上料機構(gòu)5的進料端與所述攪拌料倉3的出料口對應(yīng)連通、出料端與所述壓制脫模機構(gòu)6的進料口對應(yīng)連通，所述壓制脫模機構(gòu)6通過所述輸送機構(gòu)7與所述烘焙單元對應(yīng)相連。
[0018]該系統(tǒng)還包括除塵單元，所述除塵單元包括除塵器8、引風機9和放料螺旋10，在所述熱鋁灰分離機4、低鋁鋁灰料倉1、粘結(jié)劑料倉2、攪拌料倉3和壓制脫模機構(gòu)6的上方分別設(shè)有吸塵罩，所述除塵器8的吸塵管路分別與所述吸塵罩相連接，所述引風機9設(shè)置于所述除塵器8的凈氣出口處，所述放料螺旋10設(shè)置于所述除塵器8的粉塵排放口。所述除塵器8為低壓脈沖長袋除塵器，所述烘焙單元為烘焙爐11。
[0019]所述鋁灰資源化處理系統(tǒng)還包括PLC控制器，所述PLC控制器的輸入端分別與所述低鋁鋁灰料倉1、粘結(jié)劑料倉2和攪拌料倉3上的稱重裝置相連接，該稱重裝置為電子計量衡器；所述PLC控制器的輸出端分別與所述低鋁鋁灰料倉1、粘結(jié)劑料倉2和攪拌料倉3的放料閥相連接。采用該PLC控制器可以實現(xiàn)低鋁鋁灰和粘結(jié)劑的自動配比、自動放料和攪拌，有利于簡化操作過`程、減少勞動強度。
[0020]本發(fā)明鋁灰資源化處理系統(tǒng)的工作方式如下:從熔鑄爐中清理出的熱鋁灰首先送入熱鋁灰分離機4中，熱鋁灰分離機內(nèi)有可調(diào)節(jié)高度的攪拌裝置，經(jīng)攪拌夾雜的金屬鋁逐漸沉向容器底部形成熔池，低鋁鋁灰則留在熔池上部，在攪拌的作用下，低鋁鋁灰從容器上部的出灰孔排出，鋁液從容器底部的放料孔排出直接澆鑄成鋁錠。排出的低鋁鋁灰通過送料機構(gòu)進入低鋁鋁灰料倉I，低鋁鋁灰與粘結(jié)劑按一定比例放料，進入攪拌料倉3進行混合攪拌，混合后的物料通過上料機構(gòu)5輸送至壓制脫模機構(gòu)6中，按相應(yīng)的陽極鋼爪保護環(huán)的規(guī)格要求將該物料進行壓制，并自動脫模，得到壓制成型的陽極鋼爪保護環(huán)坯料，該坯料經(jīng)由輸送機構(gòu)7輸送至烘焙單元的烘焙爐11內(nèi)進行烘干，最終得到成品陽極鋼爪保護環(huán)。
[0021]在系統(tǒng)工作過程中開啟除塵器，通過設(shè)置在所述鋁灰資源化處理系統(tǒng)中的熱鋁灰分離機、低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉和攪拌料倉上方的吸塵罩，能夠及時的將系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的灰塵收集到除塵器中，除塵器將凈化后的氣體排放出去，收集的粉塵被回收利用，避免產(chǎn)生廢氣和粉塵污染，也能保持清潔的生產(chǎn)環(huán)境。
[0022]實施例2:—種采用該鋁灰資源化處理系統(tǒng)的鋁灰資源化處理方法，包括下列步驟:
(I)將從熔鑄爐中清理出的熱鋁灰加入到所述熱鋁灰分離機中，得到分離出的金屬鋁和低鋁鋁灰，所得的低鋁鋁灰輸送至所述低鋁鋁灰料倉；(2)開啟所述低鋁鋁灰料倉與所述粘結(jié)劑料倉的放料閥，將低鋁鋁灰與粘結(jié)劑按10:1的質(zhì)量比加入到所述攪拌料倉內(nèi)，混合攪拌均勻；所述粘結(jié)劑由硬脂酸鋁、高錳水泥和生石灰組成，其中各組分所占質(zhì)量百分比為:硬脂酸鋁40%、高錳水泥40%、生石灰20% ；
(3)啟動所述上料機構(gòu)，將步驟(2)所得的混合物料輸送至所述成型單元的壓制脫模機構(gòu)中，壓制成陽極鋼爪保護環(huán)坯料并脫模；
(4)將步驟(3)所得的陽極鋼爪保護環(huán)坯料輸送至烘焙單元燒結(jié)定型，得到成品陽極鋼爪保護環(huán)，其中烘焙單元的升溫過程如下表1所示。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁灰資源化處理系統(tǒng)，其特征在于，包括鋁灰分離單元、配料單元、成型單元和烘焙單元， 所述配料單元包括低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉和攪拌料倉，在所述低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉和攪拌料倉上均設(shè)置有稱重裝置和放料閥，所述低鋁鋁灰料倉和粘結(jié)劑料倉的出料口分別與所述攪拌料倉的進料口對應(yīng)連通，在所述攪拌料倉內(nèi)設(shè)置有攪拌裝置； 所述鋁灰分離單元包括熱鋁灰分離機和送料機構(gòu)，所述熱鋁灰分離機的排灰口通過所述送料機構(gòu)與所述低鋁鋁灰料倉連通； 所述成型單元包括上料機構(gòu)、壓制脫模機構(gòu)和輸送機構(gòu)，所述上料機構(gòu)的進料端與所述攪拌料倉的出料口對應(yīng)連通、出料端與所述壓制脫模機構(gòu)的進料口對應(yīng)連通，所述壓制脫模機構(gòu)通過所述輸送機構(gòu)與所述烘焙單元對應(yīng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰資源化處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括除塵單元，所述除塵單元包括除塵器、引風機和放料螺旋，在所述熱鋁灰分離機、低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉、攪拌料倉和壓制脫模機構(gòu)的上方分別設(shè)有吸塵罩，所述除塵器的吸塵管路分別與所述吸塵罩相連接，所述引風機設(shè)置于所述除塵器的凈氣出口處，所述放料螺旋設(shè)置于所述除塵器的粉塵排放口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁灰資源化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述除塵器為低壓脈沖長袋除塵器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰資源化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述烘焙單元為烘焙爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰資源化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述鋁灰資源化處理系統(tǒng)還包括PLC控制器，所述PLC控制器的輸入端分別與所述低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉和攪拌料倉上的稱重裝置相連接，其輸出端分別與所述低鋁鋁灰料倉、粘結(jié)劑料倉和攪拌料倉的放料閥相連接。
6.一種鋁灰資源化處理方法，其特`征在于，包括下列步驟: (1)將從熔鑄爐中清理出的熱鋁灰加入到權(quán)利要求1所述的鋁灰資源化處理系統(tǒng)中的熱鋁灰分離機中，得到分離出的金屬鋁和低鋁鋁灰，所得的低鋁鋁灰輸送至所述低鋁鋁灰料倉； (2)開啟所述低鋁鋁灰料倉與所述粘結(jié)劑料倉的放料閥，將低鋁鋁灰與粘結(jié)劑按10:1~10:2的質(zhì)量比加入到所述攪拌料倉內(nèi)，混合攪拌均勻； (3)啟動所述上料機構(gòu)，將步驟(2)所得的混合物料輸送至所述成型單元的壓制脫模機構(gòu)中，壓制成陽極鋼爪保護環(huán)坯料并脫模； (4)將步驟(3)所得的陽極鋼爪保護環(huán)坯料輸送至烘焙單元燒結(jié)定型，得到成品陽極鋼爪保護環(huán)，其中烘焙單元的升溫過程如下:20°C~100°C的升溫速率為3.2V /h ;100°C~200°C的升溫速率為4°C/h ;200°C~350°C的升溫速率為7.5°C/h ;350°C~550°C的升溫速率為13.30C /h ;550°C~850°C的升溫速率為20°C /h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁灰資源化處理方法，其特征在于，步驟(2)所述粘結(jié)劑由硬脂酸鋁、高錳水泥和生石灰組成，其中各組分所占質(zhì)量百分比為:硬脂酸鋁35%~45%、高錳水泥35%~45%、生石灰18%~25%。
【文檔編號】C25C3/12GK103849894SQ201410089405
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】王旭東, 曹國法, 朱振國, 袁志強, 和清霖, 馮曉強, 曹志偉, 劉威 申請人:鄭州經(jīng)緯科技實業(yè)有限公司