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重超標。受風吹、日曬、雨淋的作用，其毒害物質將轉移，進入大氣，滲入土壤和地下水，將破壞生態(tài)環(huán)境，嚴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，相關的專利有100多件?；鸱ㄌ幚砑夹g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技術。
　　 本文重點研究了廢槽襯的火法處理技術，從理論和實踐方面深

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的完善及推廣應用提供了理論依據(jù)和技術基礎，得到了以下主要結論：
　　 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。廢槽襯含有較高濃度的F-和CN-，遠遠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，計算了各反應的ΔGT0值和1200～1300K的平衡常數(shù)，氰化物的氧化分解反應平衡常數(shù)最大，氟化鈉轉化為氟化鈣的反應平衡常數(shù)最小。各反應平衡常數(shù)從大到小的順序是：氰化物的氧化分解反應>氟化鋁的轉化反應>碳的燃燒反應>氟化鈉的轉化反應。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上是完全可行的。
　　 3、通過模擬工業(yè)條件實驗，在暴露于空氣中單獨焙

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穩(wěn)定性，氟化鈉具有好的化學穩(wěn)定性，氟化鋁的化學穩(wěn)定性最差，按穩(wěn)定性高低排序是：氟化鈉>冰晶石>氟化鋁。研究結果與熱力學計算結果相吻合。表明在廢槽襯火法處理過程中，氟化鋁最容易轉化，氟化鈉最難轉化，冰晶石的化學穩(wěn)定性介于兩者之間。
　　 4、以工業(yè)試驗回轉窯為熱工對象，研究了廢槽襯火法處理的傳熱過程。對工業(yè)試驗回轉窯進行了熱平衡分析，驗證了廢槽襯火法處理工業(yè)試驗方案的合理性。

5、推導了物料自然堆角的計算公式，給出了回轉窯內煤粉燃燒的釋熱模型，導出了物料與被覆蓋窯壁間熱傳導的物理數(shù)學模型，給出了顆粒與受熱面接觸過程中通過氣膜導熱的計算公式，求出了物料與被覆蓋窯壁間的熱傳導綜合傳熱系數(shù)。建立了回轉窯一維軸線溫度分布數(shù)學模型，基于熱工測試和窯內傳熱原理，編制了回轉窯軸線溫度計算程序。討論了工藝參數(shù)對回轉窯溫度分布的影響，給出了優(yōu)化的運行參數(shù)值。
　　 5、工業(yè)試驗研究表明，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，在進料量500 kg/h的工業(yè)規(guī)模下取得了較好的處理效果，實現(xiàn)了廢槽襯的無害化處理，氟化物的轉化率達98％以上，氰化物的氧化分解率達99.5％以上?；厥盏墓腆w殘渣中平均F-含量39.7 mg/L，CN-含量0.053 mg/L，低于國家環(huán)保標準允許限值。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。固體殘渣含氟化鈣約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