一种无害化处理二次铝灰的装置的制作方法

1.本实用新型涉及工业危废处理技术领域，具体是一种无害化处理二次铝灰的装置。


背景技术：

2.二次铝灰：为一次铝灰提取金属铝后的废弃物，主要成分为氧化铝(30％～70％)、氮化铝(5％～30％)、金属铝(1％～10％)、盐类(5％～25％)以及其它组分。二次铝灰中含氟、氮等有毒有害物质，这是铝灰被列入《国家危险废弃物名录》的原因所在。
3.近年来，我国铝工业发展取得了长足的进步，与此同时铝灰产量逐年增长，据统计我国每年产生的二次铝灰量约100万吨。随着环保税的征收，企业迫切需要大规模消纳二次铝灰的新技术；当前，二次铝灰已成为铝工业绿色健康发展的大好前景。
4.铝灰渣为熔炼时的必然产物，它是由氧化铝，氮化铝，其他氧化物，氯化物及铝构成的。灰渣处理的好坏对再生铝行业的经济效益影响颇大；刚从熔炉内取出的铝灰渣中含铝量为45％～75％，因为铝灰渣量为炉内熔化量的15％左右，所以如何从铝灰渣中增加铝的回收量，是再生铝行业的重要课题；铝灰渣中的铝回收率与再生铝产品成本密切相关，以月熔炼量3000t的工厂为例，铝灰渣的产量可达450t，含铝量为202.5～337.5t；以铝回收率为45％回收铝为90～152t；若回收率为70％，回收铝可达142～236t，相差52～84t，这个差额相当于毛利率2％～3％；但是，从铝灰渣中回收铝，回收率越高难度越大，即或能回收到70％，剩下的残渣又难以处理；含铝30％以上的铝灰渣可作为炼钢的脱氧剂，因此，现在大部分再生铝企业都避免从铝灰渣中过分地回收，而是将铝渣卖给了铝渣处理厂或者炼钢脱氧剂厂。
5.二次铝灰的成分非常复杂，其中的金属铝(3～9wt.％)是经过炒灰处理后夹杂在灰渣中微小铝颗粒，在考虑回收成本的前提下，很难通过化学方法或者物理方法实现进一步资源化回收。经测定：工业二次铝灰中含有3～9wt.％金属铝颗粒，40～70wt.％氧化铝，10～20wt.％的nacl、kcl等可溶性盐，5～10wt.％的sio2、mgo等氧化物，3～6wt.％的na3alf6、naf、caf2等氟化物，以及一定量的aln、al4c3等，还可能含有少量的重金属、硫化物等。其中，金属铝颗粒、aln、al4c3等物质活性较大，遇水或在潮湿空气中会产生易燃有毒的气体，具有高度环境危害性；含氟化合物和少量重金属具有可浸出毒性，对水体及空气造成严重污染；可溶性盐类也极易进入河流中造成环境污染；因此铝灰难以通过传统的填埋手段进行处理。
6.综上所述，本实用新型提供了一种无害化处理二次铝灰的装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无害化处理二次铝灰的装置，可以有效解决上述背景技术中提出的问题。
8.为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种无害化处理二次铝灰的
装置，包括高温反应炉、旋风分离塔、电极除尘器、碳酸钙吸收塔、布袋式除尘器、收集箱，其特征在于，所述高温反应炉安装有热回风管、排烟管，且高温反应炉分别与热回风管、排烟管管道连接；所述热回风管与排烟管贯通连接；所述旋风分离塔通过排烟管与高温反应炉管道连接；所述旋风分离塔与电极除尘器之间设有抽风连接管；所述旋风分离塔通过抽风连接管与电极除尘器管道连接；所述电极除尘器通过抽风连接管与碳酸钙吸收塔管道连接；所述碳酸钙吸收塔通过抽风连接管与布袋式除尘器管道连接；所述旋风分离塔、电极除尘器、碳酸钙吸收塔以及布袋式除尘器下方均安装有收集箱。
9.作为本实用新型的进一步优选方案，所述高温反应炉由耐火砖、保温砖、保温棉及钢结构支撑架组成；所述耐火砖设最内层；所述保温砖设于第二层；所述保温棉设于第三层；所述钢结构支撑架设于最外层。
10.作为本实用新型的进一步优选方案，所述高温反应炉安装有燃烧机，且燃烧机的枪头伸入高温反应炉内；所述燃烧机安装有燃烧机活动支架；所述燃烧机的助燃剂为天然气源；所述天然气源通过连接软管与燃烧机连接。
11.作为本实用新型的进一步优选方案，所述高温反应炉还安装有自动喷气式送料机；所述自动喷气式送料机通过送料管与高温反应炉贯通连接；所述高温反应炉设有多个氧气输送口。
12.作为本实用新型的进一步优选方案，所述高温反应炉的热回风管、排烟管外表面包裹有保温材料，且热回风管、排烟管均安装有高温温度计；所述高温温度计分别与热回风管、排烟管固定连接。
13.作为本实用新型的进一步优选方案，所述旋风分离塔与电极除尘器之间安装有风风式热交换器；所述风风式热交换器一端通过抽风连接管与旋风分离塔连接；所述风风式热交换器另一端通过抽风连接管与电极除尘器连接；所述风风式热交换器还安装有鼓风机；所述风风式热交换器两端的抽风连接管均安装有高温温度计，且高温温度计与抽风连接管固定连接。
14.作为本实用新型的进一步优选方案，所述布袋式除尘器与碳酸钙吸收塔之间的抽风连接管安装有高温温度计，且高温温度计与抽风连接管固定连接；所述布袋式除尘器安装有引风机，且引风机通过抽风连接管与布袋式除尘器连接；所述布袋式除尘器还安装有排风管。
15.与现有技术相比，本实用新型提供了一种无害化处理二次铝灰的装置，具备以下有益效果：
16.1.处理系统流程简单、操作方便、处理成本低、且有效地处理了危废品二次铝灰；
17.2.通过燃烧热量的循环能减少系统中天然气源的使用，从而降低整个处理流程的成本；
18.3.可分级回收二次铝灰中所含有的有用物质；
19.4.多层处理使二次铝灰达到无害化且环保的排放，降低对环境的污染。
附图说明
20.图1为本实用新型整体结构示意图；
21.图2为本实用新型处理二次铝灰流程图；
22.其中：1、高温反应炉，101、热回风管，102、排烟管，103、氧气输送口，104、保温材料，2、旋风分离塔，201、抽风连接管，3、电极除尘器，4、碳酸钙吸收塔，5、布袋式除尘器，501、引风机，502、排风管，6、收集箱，7、风风式热交换器，701、鼓风机，8、燃烧机，801、燃烧机活动架，802、天然气源，803、连接软管，9、自动喷气式送料机，901、送料管，10、高温温度计。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.参照图1-2，本实用新型提供一种无害化处理二次铝灰的装置，包括高温反应炉1、旋风分离塔2、电极除尘器3、碳酸钙吸收塔4、布袋式除尘器5、收集箱6，其特征在于，所述高温反应炉1安装有热回风管101、排烟管102，且高温反应炉1分别与热回风管101、排烟管102管道连接；所述热回风管101与排烟管102贯通连接；所述旋风分离塔2通过排烟管102与高温反应炉1管道连接；所述旋风分离塔2与电极除尘器3之间设有抽风连接管201；所述旋风分离塔2通过抽风连接管201与电极除尘器3管道连接；所述电极除尘器3通过抽风连接管201与碳酸钙吸收塔4管道连接；所述碳酸钙吸收塔4通过抽风连接管201与布袋式除尘器5管道连接；所述旋风分离塔2、电极除尘器3、碳酸钙吸收塔4以及布袋式除尘器5下方均安装有收集箱6，便于收集每个阶段处理后所产生的有用物质；所述旋风分离塔2、电极除尘器3、碳酸钙吸收塔4及布袋式除尘器5的内部，均设有各自的沉淀室。作为本实用新型的进一步优选方案，所述高温反应炉1由耐火砖、保温砖、保温棉及钢结构支撑架组成，并预设有多个通孔，便于热回风管101、排烟管102与送料管901的安装，以及形成多个氧气输送口103；所述耐火砖设最内层；所述保温砖设于第二层；所述保温棉设于第三层；所述钢结构支撑架设于最外层。
25.作为本实用新型的进一步优选方案，所述高温反应炉1安装有燃烧机8，且燃烧机8的枪头伸入高温反应炉1内；所述燃烧机8安装有燃烧机活动架801；所述燃烧机8的助燃剂为天然气源802；所述天然气源802通过连接软管803与燃烧机8连接；所述燃烧机8配有控制面板以及温度检测集成箱。
26.所述热回风管101通过鼓风机701送常温的风，常温的风可以在管道内与抽风连接管201、旋风分离塔2及排烟管102进行热交换，通过热回风管101把中段大量的热量带回前段的高温反应炉1内进行循环，把热量最大化利用。
27.作为本实用新型的进一步优选方案，所述高温反应炉1还安装有自动喷气式送料机9；所述自动喷气式送料机9通过送料管901与高温反应炉1贯通连接；所述高温反应炉1设有多个氧气输送口103；所述氧气输送口103也可改为温度检测口。
28.所述自动喷气式送料机9的控制送料变频器为30hz，使输送二次铝灰时的输送量为66kg/min；在燃烧时通过氧气输送口103辅助加纯氧，纯氧约为93.00％，几乎不含氮；在高温下，氧气能使二次铝灰中的部分物质充分燃烧反应，且二次铝灰的燃烧会释放出一定量的热量；在不断输送二次铝灰去高温燃烧反应时，二次铝灰自燃烧释放的热值能补充系统中不可避免的一些热损失，通过热量的循环能减少系统中天然气源的使用，从而降低整
个处理流程的成本。
29.二次铝灰主要成分为氧化铝：30％～70％、氮化铝：5％～30％、金属铝：1％～10％、盐类：5％～25％以及其他成分；二次铝灰中还含有氟、氮等有害物质；以下是二次铝灰在高温燃烧中涉及到的部分化学反应：
[0030][0031]
2aln 3o2＝al2o3 n2(1370℃以上，1650℃以下)
[0032]
4al 6co2→
al4c3 3co
[0033]
mg al o2→
mgalo2(尖晶石相)
[0034]
γ-al2o3→
α-al2o3(刚玉相)
[0035]
而在高温状态下，二次铝灰中的盐类物质会融化为气体，如：nacl、kcl、na2so4、mgcl等。
[0036]
作为本实用新型的进一步优选方案，所述高温反应炉1的热回风管101、排烟管102外表面均包裹有保温材料104，且热回风管101、排烟管102均安装有高温温度计10；所述高温温度计10分别与热回风管101、排烟管102固定连接；所述高温温度计10用于检测整个过程的温度数值。
[0037]
作为本实用新型的进一步优选方案，所述旋风分离塔2与电极除尘器3之间安装有风风式热交换器7；所述风风式热交换器7一端通过抽风连接管201与旋风分离塔2连接，且此段抽风连接管201外表面包裹有保温材料104以及安装有高温温度计10；所述风风式热交换器7另一端通过抽风连接管201与电极除尘器3连接；所述风风式热交换器7还安装有鼓风机701，用于热回风的助力风源；所述风风式热交换器7两端的抽风连接管201均安装有高温温度计10，且高温温度计10与抽风连接管201固定连接。
[0038]
作为本实用新型的进一步优选方案，所述布袋式除尘器5与碳酸钙吸收塔4之间的抽风连接管201安装有高温温度计10，且高温温度计10与抽风连接管201固定连接；所述布袋式除尘器5安装有引风机501，且引风机501通过抽风连接管201与布袋式除尘器5连接；所述布袋式除尘器5还安装有排风管502，用于二次铝灰无害化处理尾气的排放。
[0039]
作为本实用新型的进一步优选方案，所述引风机501用于带动整个处理系统的传送，是作用于整个处理系统从输入至排出的助力风源。
[0040]
作为本实用新型的进一步优选方案，还涉及一种无害化处理二次铝灰的方法，使用上述的一种无害化处理二次铝灰的装置，包括如下步骤：
[0041]
s1、燃烧加热高温反应炉1：通入天然气体进入燃烧机8内进行燃烧，再通过燃烧机8枪头来加热高温反应炉1，使炉内温度到达1400℃，持续燃烧使其保持温度；
[0042]
s2、持续投入定量二次铝灰进行反应：启动自动喷气式送料机9，加入二次铝灰原料，通过送料管901来输送二次铝灰原料至高温反应炉1内进行充分燃烧反应；
[0043]
s3、旋风分离塔2除尘：通过排烟管102将炉内充分燃烧反应后的物质输送至旋风分离塔2内，物质在旋风分离塔2内进行高速旋转，把重量不同的物质分离，比值较重的沉淀于炉底，此时会筛选出一部分处理后又用的物质，如：al2o3、fe2o3、fe3o4、mgo等，然后通过收集箱6来进行收集，比值较轻的通过抽风连接管201输送至下一环节，如盐类物质；
[0044]
s4、电极除尘器3除尘：将旋风分离塔2处理后的二次铝灰中的含尘气体经过电极
除尘器3内的高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积到底部，通过收集箱6来进行收集，其余的通过抽风连接管201输送至下一环节；
[0045]
s5、碳酸钙吸收塔4处理：吸收塔内主要用料是碳酸钙，它能与大部分盐类含cl气体进行反应，生成ca(clo)2、cacl2等；将经过电极除尘器3处理后的二次铝灰的部分盐类气体与吸收塔里面的碳酸钙反应，所涉及到的化学反应如下：
[0046]
caco3 2hclo＝ca(clo)2 co2↑
h2o
[0047]
caco3 2hcl
→
cacl2 co2↑
h2o
[0048]
s6、布袋式除尘器5处理：将经过碳酸钙吸收塔4处理后其余的二次铝灰中细微的粉尘进行过滤，使其达到排放的标准，通过排风管502进行排放至外界；
[0049]
s7、收集各步骤反应后的物质：通过负压式抽料将步骤s3-s6中反应后所收集物质分别抽送至各自的存储仓，进行分类。
[0050]
作为本实用新型的一个具体实施例:
[0051]
将天然气源802通过连接软管803进入燃烧机8内，燃烧机8燃烧天然气来加热高温反应炉1，使高温反应炉1内部温度达到1400℃，然后持续燃烧，使炉内温度保持这个温度；启动自动喷气式送料机9，然后添加二次铝灰原料至送料机内，通过送料管901来输送二次铝灰原料至高温反应炉1内，进行充分燃烧；自动喷气式送料机9的控制送料变频器为30hz，使输送二次铝灰原料时的输送量为66kg/min。
[0052]
在高温反应炉1充分燃烧二次铝灰时，可通过氧气输送口103辅助加入纯氧，在高温下，氧气能使二次铝灰中的部分物质充分燃烧反应，且二次铝灰的燃烧会释放出一定量的热量；在不断输送二次铝灰去高温燃烧反应时，二次铝灰自燃烧释放的热值能补充系统中不可避免的一些热损失，通过热量的循环能减少系统中天然气源的使用，从而降低整个处理流程的成本；在二次铝灰高温燃烧反应中，会涉及到的部分化学反应：
[0053][0054]
2aln 3o2＝al2o3 n2(1370℃以上，1650℃以下)
[0055]
4al 6co2→
al4c3 3co
[0056]
mg al o2→
mgalo2(尖晶石相)
[0057]
γ-al2o3→
α-al2o3(刚玉相)
[0058]
而在高温状态下，二次铝灰中的盐类物质会融化为气体，如：nacl、kcl、na2so4、mgcl等。
[0059]
在二次铝灰原料经过高温反应炉1充分燃烧反应之后，通过排烟管102来将充分燃烧反应后的物质输送至旋风分离塔2内，物质在旋风分离塔2内进行高速旋转，把重量不同的物质分离，比值较重的沉淀于炉底，此时会筛选出一部分处理后又用的物质，如：al2o3、fe2o3、feo3o4、mgo等，然后通过收集箱6来进行收集；比值较轻的，如盐类物质，通过抽风连接管201输送至电极除尘器3内；电极除尘器3将二次铝灰中的含尘气体经过高压静电场被电分离，使尘粒与负离子结合带上负电，趋向阳极表面放电而沉积到电极除尘器3底部，然后通过收集箱6来进行收集；其余的经处理后的二次铝灰通过抽风连接管201输送至碳酸钙吸收塔4内，与碳酸钙进行反应，其中部分盐类气体与碳酸钙反应，所涉及到化学反应如下：
[0060]
caco3 2hclo＝ca(clo)2 co2↑
h2o
[0061]
caco3 2hcl
→
cacl2 co2↑
h2o
[0062]
将经碳酸钙吸收塔4处理后其余的二次铝灰中细微的粉尘输送至布袋式除尘器5内进行过滤，使其达到排放的标准，最后通过排风管502进行排放至外界。
[0063]
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。