[發(fā)明專利]一種分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010438928.3
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111646454B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李昌林;方斌;包生重;汪艷芳;焦慶國;王俊青;王韜略;侯光輝;柴登鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C25C3/18
• 代理公司: 中國有色金屬工業(yè)專利中心 11028
• 代理人: 劉佳音

1.一種分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于，包括炭渣加熱揮發(fā)系統(tǒng)、高溫?zé)煔馔ǖ馈鈶B(tài)電解質(zhì)捕收系統(tǒng)；所述炭渣加熱揮發(fā)系統(tǒng)包括由上而下設(shè)置的揮發(fā)倉(1)和低氟炭渣倉(2)，揮發(fā)倉(1)和低氟炭渣倉(2)之間設(shè)置網(wǎng)格狀碳電極(3)，揮發(fā)倉(1)頂部設(shè)有炭渣進料口(4)，揮發(fā)倉(1)側(cè)上部具有煙氣出口(5)，其與高溫?zé)煔馔ǖ?6)連通；低氟炭渣倉(2)側(cè)部具有惰性氣體入口(13)，側(cè)下部具有低氟炭渣排料口(7)；氣態(tài)電解質(zhì)捕收系統(tǒng)包括由上而下設(shè)置的捕收倉(8)和鋁電解用物料料倉(9)，捕收倉(8)頂部設(shè)有鋁電解用物料入口(10)，側(cè)部設(shè)有煙氣進口(11)，高溫?zé)煔馔ǖ?6)的另一端與該煙氣進口(11)連通；鋁電解用物料料倉(9)側(cè)下部設(shè)有鋁電解用物料排出口(12)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于，炭渣加熱揮發(fā)系統(tǒng)、高溫?zé)煔馔ǖ馈鈶B(tài)電解質(zhì)捕收系統(tǒng)從內(nèi)向外包括：耐蝕層、耐火材料層、保溫材料層和鋼板。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于，耐蝕層是炭素材料，厚度30mm-120mm；耐火材料層所用耐火材料耐熱度不低于1600℃，厚度30-300mm；保溫材料層所用保溫材料25℃導(dǎo)熱系數(shù)小于0.5W/(m·K)，厚度30-300mm；鋼板厚度3-20mm。

4.一種采用如權(quán)利要求1-3任一所述的分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的系統(tǒng)的分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的工藝方法，其特征在于，炭渣在加熱揮發(fā)系統(tǒng)中分離為氣態(tài)電解質(zhì)和低氟炭渣，處理后的低氟炭渣從排渣口排出，氣態(tài)電解質(zhì)通過高溫?zé)煔馔ǖ肋M入氣態(tài)電解質(zhì)捕收系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中高溫?zé)煔庥龅降蜏劁X電解用物料，低溫鋁電解用物料將氣態(tài)電解質(zhì)捕收并落入鋁電解用物料料倉，料倉中鋁電解用物料冷卻后粒度適宜的部分能夠用于氣態(tài)電解質(zhì)的捕收；炭渣加熱揮發(fā)系統(tǒng)采用碳電極加熱，基于控制通過碳電極的電流控制爐內(nèi)高溫揮發(fā)帶溫度，炭渣加熱揮發(fā)系統(tǒng)內(nèi)高溫揮發(fā)帶溫度處于炭渣中電解質(zhì)熔點之上250-450℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的工藝方法，其特征在于，炭渣入加熱揮發(fā)系統(tǒng)前為塊狀，粒徑1cm-20cm；炭渣在加熱揮發(fā)系統(tǒng)的高溫揮發(fā)帶停留3-10h；處理后的低氟炭渣冷卻至400℃以下后從排料口排出。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的工藝方法，其特征在于，炭渣加熱揮發(fā)系統(tǒng)頂部氣壓為正壓100-200kPa。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的工藝方法，其特征在于，炭渣加熱揮發(fā)系統(tǒng)與氣態(tài)電解質(zhì)捕收系統(tǒng)的溫度差在100℃以內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的工藝方法，其特征在于，用于捕收氣態(tài)電解質(zhì)的鋁電解用物料為電解質(zhì)、氟化鋁、氧化鋁三者中的一種或多種，粒徑小于等于20mm，粒徑小于0.045mm部分質(zhì)量分數(shù)小于等于50％；用于捕收氣態(tài)電解質(zhì)的鋁電解用物料進入系統(tǒng)前溫度小于等于100℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離鋁電解炭渣中碳和電解質(zhì)的工藝方法，其特征在于固態(tài)鋁電解用物料和高溫氣態(tài)電解質(zhì)進入電解質(zhì)捕收系統(tǒng)的速度比大于等于1；速度比指固態(tài)鋁電解用物料和高溫氣態(tài)電解質(zhì)兩種物料單位時間內(nèi)進入電解質(zhì)捕收系統(tǒng)的質(zhì)量比例。