[發(fā)明專利]一種利用電解槽熱量回收炭渣中電解質(zhì)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111333592.5
• 申請(qǐng)日: 2021-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113957487B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姬利紅;徐正偉;衡曉帆;王卓瑤;姬亞灃;馬帥;董華繪;王行展;柳亞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南婁科本環(huán)境科技有限公司
• 主分類號(hào): C25C3/12
• 分類號(hào): C25C3/12;C25C3/18;C25C7/06
• 代理公司: 鄭州匯誠(chéng)眾遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41211
• 代理人: 栗星

本發(fā)明涉及一種利用電解槽熱量回收炭渣中電解質(zhì)的方法，是先破碎炭渣混料，并制成三個(gè)維度中，至少一個(gè)維度大于5毫米，另外兩個(gè)維度均大于1毫米，且三個(gè)維度不同時(shí)大于L毫米的炭渣塊體，L與炭渣塊體中碳含量a％的關(guān)系為：L＝?1.2a+80；在新陽(yáng)極添加覆蓋料時(shí)，加入炭渣塊體，形成炭渣塊體料層，炭渣塊體料層的厚度不大于覆蓋料厚度的50％。通過(guò)將炭渣塊體加入到覆蓋料，在進(jìn)入到電解槽內(nèi)，與高溫陽(yáng)極氣體反應(yīng)，不斷消耗碳元素，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)的回收，通過(guò)對(duì)炭渣塊體料層厚度的控制，不僅能保證炭渣塊體中碳的充分氧化，還能提高炭渣的處理效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁電解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用電解槽能量回收炭渣中電解質(zhì)的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的鋁電解技術(shù)以氧化鋁為原料，熔融冰晶石為溶劑，炭素體為陽(yáng)極，在電解槽內(nèi)進(jìn)行電解得到金屬鋁液。在鋁電解過(guò)程中，由于碳素陽(yáng)極的不均勻燃燒、選擇性氧化、鋁液和電解質(zhì)的侵蝕、沖刷等原因的影響，使部分碳顆粒從陽(yáng)極脫落進(jìn)入熔鹽電解質(zhì)中，形成炭渣。該炭渣不僅會(huì)提高鋁電解運(yùn)行電壓，降低電流效率，提高鋁電解生產(chǎn)能耗，增加碳排放；而且炭渣需要定期打撈，會(huì)帶走一部分電解質(zhì)，增加物料的消耗。

炭渣2016年被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(代碼：321-025-48，危險(xiǎn)特性：T)需要無(wú)害化處置。根據(jù)國(guó)家相關(guān)政策，炭渣禁止棄置或露天堆存，要求在電解鋁企業(yè)廠內(nèi)進(jìn)行無(wú)害化處理或者委托具有危險(xiǎn)廢物處理資質(zhì)的單位處理。對(duì)于工業(yè)危險(xiǎn)廢物的處置，各地區(qū)處置收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不同，一般在1500-5000元/噸。此外，《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)稅法》中規(guī)定，每噸危險(xiǎn)廢物環(huán)境保護(hù)稅稅額為1000元。電解鋁企業(yè)面臨著高昂的危險(xiǎn)廢物處理費(fèi)用和危險(xiǎn)廢棄物環(huán)境保護(hù)稅的壓力，因此，炭渣的無(wú)害化處理及資源化綜合利用是電解鋁行業(yè)急需解決的難題。

現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用的方法主要有浮選法，浮選法利用炭渣中碳、電解質(zhì)與水的潤(rùn)濕性不同，將炭渣中碳粉與電解質(zhì)分離。其優(yōu)點(diǎn)是：處理成本低；勞動(dòng)用工少；工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)環(huán)境好。缺點(diǎn)是：電解質(zhì)回收率低；回收電解質(zhì)含碳量高(約5％)，不利于返回鋁電解生產(chǎn)用；浮選廢水中含有氟離子，需進(jìn)行廢水處理。相關(guān)的學(xué)者專家也開(kāi)發(fā)了高溫燃燒后，回收炭渣中電解質(zhì)的技術(shù)，該技術(shù)的基本原理是：在一定溫度下使炭渣中的碳、氫等可燃物充分燃燒，所得產(chǎn)物即為電解質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)炭渣中電解質(zhì)的回收。這種方法的優(yōu)點(diǎn)：回收電解質(zhì)純度高，可直接返回電解槽循環(huán)利用；缺點(diǎn)是：需要建造高溫爐及附屬系統(tǒng)，投資大。

某些企業(yè)為了節(jié)省投資，利用電解槽自身熱量，進(jìn)行了炭渣中電解質(zhì)的回收。即在添加陽(yáng)極覆蓋料過(guò)程中，在覆蓋料之間加薄薄一層炭渣料層，在陽(yáng)極下移的過(guò)程中，炭渣料層中碳逐漸氧化除去，從而使得電解質(zhì)得到回收。有研究表明，在400℃以上的氧化氣氛中，炭渣料層中碳就可以氧化，在電解質(zhì)產(chǎn)生液相前，升高溫度，氧化速度提高。在固定床反應(yīng)模式中，由于氧化性氣體需要擴(kuò)散，并通過(guò)炭渣料層進(jìn)一步與未反應(yīng)的碳進(jìn)行氧化反應(yīng)，因此為了使炭渣料層中碳完全氧化，炭渣料層的厚度需要合理控制。并且研究還發(fā)現(xiàn)，炭渣料層的最大反應(yīng)厚度與炭渣料層中碳的含量有一定關(guān)系，即碳含量高，最大反應(yīng)厚度小。

目前企業(yè)在利用電解槽自身熱量回收炭渣中電解質(zhì)時(shí)，炭渣料層的厚度對(duì)炭渣氧化效果影響較大，炭渣料層過(guò)厚，會(huì)造成炭渣中碳氧化不完全，未氧化的碳進(jìn)入了電解系統(tǒng)，影響了電解的指標(biāo)。炭渣料層太薄，則會(huì)造成單次處理量小，影響處理效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用電解槽熱量回收炭渣中電解質(zhì)的方法，以解決的現(xiàn)有技術(shù)中利用電解槽自身熱量回收炭渣中的電解質(zhì)時(shí)，炭渣中碳氧化不完全、處理效率低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種利用電解槽熱量回收炭渣中電解質(zhì)的方法，破碎炭渣混料，并制成三個(gè)維度中，至少一個(gè)維度大于5毫米，另外兩個(gè)維度均大于1毫米，且三個(gè)維度不同時(shí)大于L毫米的炭渣塊體，L與炭渣塊體中碳含量a％的關(guān)系為：L＝-1.2a+80，a％為質(zhì)量分?jǐn)?shù)；在新陽(yáng)極添加覆蓋料時(shí)，加入炭渣塊體，形成炭渣塊體料層，炭渣塊體料層的厚度不大于覆蓋料厚度的50％。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述炭渣塊體為筒狀結(jié)構(gòu)。