鋁電解廢槽襯火法處理工藝研究與熱工分析.pdf

1、鋁電解生產(chǎn)排出的廢槽襯是極其有害的固體廢物，其可溶氟化物和氰化物含量嚴(yán)重超標(biāo)。受風(fēng)吹、日曬、雨淋的作用，其毒害物質(zhì)將轉(zhuǎn)移，進(jìn)入大氣，滲入土壤和地下水，將破壞生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重影響人類健康和動植物生長。
　　 廢槽襯的處理方法，分為濕法和火法兩大類，相關(guān)的專利有100多件?；鸱ㄌ幚砑夹g(shù)因其工藝流程短、容易操作、回收利用氟化物、投資少而逐漸發(fā)展為處理廢槽襯的主導(dǎo)技術(shù)。
　　 本文重點(diǎn)研究了廢槽襯的火法處理技術(shù)，從理論和實(shí)踐方面深

2、入分析研究了廢槽襯的火法處理過程，為中國鋁業(yè)公司開發(fā)的廢槽襯火法處理技術(shù)的完善及推廣應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)，得到了以下主要結(jié)論：
　　 1、廢槽襯中氟化物主要以NaF、Na3AlF6形式存在，氟化物的分散度大，SEM和EDX分析均證明了這一點(diǎn)。廢槽襯含有較高濃度的F-和CN-，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家允許的排放限值。廢槽襯遇水時，F(xiàn)-和CN-容易浸出，并能與水反應(yīng)生成HF、HCN，毒害性極大，外排的廢槽襯是潛在的危險源。
　　

3、 2、采用自由焓函數(shù)法分析研究了廢槽襯的火法處理過程，計(jì)算了各反應(yīng)的ΔGT0值和1200～1300K的平衡常數(shù)，氰化物的氧化分解反應(yīng)平衡常數(shù)最大，氟化鈉轉(zhuǎn)化為氟化鈣的反應(yīng)平衡常數(shù)最小。各反應(yīng)平衡常數(shù)從大到小的順序是：氰化物的氧化分解反應(yīng)>氟化鋁的轉(zhuǎn)化反應(yīng)>碳的燃燒反應(yīng)>氟化鈉的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。在石灰石、二氧化硅、空氣與廢槽襯同時存在的條件下，廢槽襯的火法處理在熱力學(xué)上是完全可行的。
　　 3、通過模擬工業(yè)條件實(shí)驗(yàn)，在暴露于空氣中單獨(dú)焙

4、燒、與石灰石混合焙燒兩種情況下研究了廢槽襯中氟化物的化學(xué)穩(wěn)定性，氟化鈉具有好的化學(xué)穩(wěn)定性，氟化鋁的化學(xué)穩(wěn)定性最差，按穩(wěn)定性高低排序是：氟化鈉>冰晶石>氟化鋁。研究結(jié)果與熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果相吻合。表明在廢槽襯火法處理過程中，氟化鋁最容易轉(zhuǎn)化，氟化鈉最難轉(zhuǎn)化，冰晶石的化學(xué)穩(wěn)定性介于兩者之間。
　　 4、以工業(yè)試驗(yàn)回轉(zhuǎn)窯為熱工對象，研究了廢槽襯火法處理的傳熱過程。對工業(yè)試驗(yàn)回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行了熱平衡分析，驗(yàn)證了廢槽襯火法處理工業(yè)試驗(yàn)方案的合理性。

5、推導(dǎo)了物料自然堆角的計(jì)算公式，給出了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煤粉燃燒的釋熱模型，導(dǎo)出了物料與被覆蓋窯壁間熱傳導(dǎo)的物理數(shù)學(xué)模型，給出了顆粒與受熱面接觸過程中通過氣膜導(dǎo)熱的計(jì)算公式，求出了物料與被覆蓋窯壁間的熱傳導(dǎo)綜合傳熱系數(shù)。建立了回轉(zhuǎn)窯一維軸線溫度分布數(shù)學(xué)模型，基于熱工測試和窯內(nèi)傳熱原理，編制了回轉(zhuǎn)窯軸線溫度計(jì)算程序。討論了工藝參數(shù)對回轉(zhuǎn)窯溫度分布的影響，給出了優(yōu)化的運(yùn)行參數(shù)值。
　　 5、工業(yè)試驗(yàn)研究表明，在廢槽襯中添加石灰石、工業(yè)廢料PCA

6、處理廢槽襯是可行的，在進(jìn)料量500 kg/h的工業(yè)規(guī)模下取得了較好的處理效果，實(shí)現(xiàn)了廢槽襯的無害化處理，氟化物的轉(zhuǎn)化率達(dá)98％以上，氰化物的氧化分解率達(dá)99.5％以上?；厥盏墓腆w殘?jiān)衅骄鵉-含量39.7 mg/L，CN-含量0.053 mg/L，低于國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)允許限值。煙氣中的HF濃度約1.4g/m3，可通過干法凈化系統(tǒng)回收、生成氟化鋁作為電解原料。固體殘?jiān)}約20％，可替代熒石作為水泥燒成的催化劑。本研究開發(fā)的廢槽襯火法處理