RU2824154C1 - Method of processing aluminium production wastes - Google Patents
Method of processing aluminium production wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2824154C1 RU2824154C1 RU2024104084A RU2024104084A RU2824154C1 RU 2824154 C1 RU2824154 C1 RU 2824154C1 RU 2024104084 A RU2024104084 A RU 2024104084A RU 2024104084 A RU2024104084 A RU 2024104084A RU 2824154 C1 RU2824154 C1 RU 2824154C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- wastes
- item
- fed
- combustion chamber
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 10
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 9
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 7
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000036541 health Effects 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 3
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910016384 Al4C3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[C] Chemical group [AlH3].[C] RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 231100000206 health hazard Toxicity 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Способ переработки отходов алюминиевого производства относится к цветной металлургии, и, в частности, к способам очистки отходов алюминиевого производства [B01D53/02, C22B7/00, C22B21/00, C22B21/06, F27B7/00].The method for processing aluminum production waste relates to non-ferrous metallurgy, and in particular to methods for cleaning aluminum production waste [B01D53/02, C22B7/00, C22B21/00, C22B21/06, F27B7/00].
Из уровня техники известен СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ [RU 2462418-2011-06-07], который относится к химии. Фторсодержащий материал электролитического производства алюминия обрабатывают сульфатом алюминия в количестве не менее стехиометрически необходимого для связывания натрия в сульфат натрия и затем обрабатывают при температуре 400-700°С. Полученный агломерат выщелачивают водой. Продукты разделяют с получением фторида алюминия и раствора, содержащего сульфат натрия. Технический результат: изобретение позволяет перерабатывать промышленные фторсодержащие материалы, маловостребованные при электролитическом производстве алюминия, во фторид алюминия. Недостатком данного способа являются токсичные выделения, сопровождающие технологический процесс.A METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM FLUORIDE [RU 2462418-2011-06-07] is known from the prior art, which pertains to chemistry. Fluorine-containing material from the electrolytic production of aluminum is treated with aluminum sulfate in an amount no less than the stoichiometrically required amount for binding sodium into sodium sulfate and then treated at a temperature of 400-700°C. The resulting agglomerate is leached with water. The products are separated to obtain aluminum fluoride and a solution containing sodium sulfate. Technical result: the invention allows processing industrial fluorine-containing materials, which are of little demand in the electrolytic production of aluminum, into aluminum fluoride. A disadvantage of this method is the toxic emissions accompanying the technological process.
Также из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ УГЛЕРОДИСТЫХ ОСТАТКОВ АЛЮМИНИЯ [CN 216245494 (U) - 2022-04-08] предназначенное для электролитической обработки углеродистого остатка алюминия, которое включает в себя технологический узел, плавильную часть, формовочную машину, расположенную на одной стороне плавильной детали, дробящую часть, расположенную на одной стороне формовочной машины, конвейерную часть, расположенную на одной стороне плавильной детали. Одну сторону плавильной части и элемент подачи дыма, расположенный наверху плавильной части. А очистительный узел расположен на одной стороне плавильной части и содержит распылительную абсорбционную башню, пылесборник мешочного типа, расположенный на одной стороне распылительной абсорбционной башни, и дымоотводную трубу, расположенную на одном конце пылесборника мешочного, типа коллектор. В соответствии с устройством, раскрытым в полезной модели, остатки углерода могут быть переработаны и преобразованы с помощью узла обработки, а вредные газы во время рециркуляции и преобразования могут быть очищены с помощью узла очистки, так что цель обработки углеродных остатков достигается, углеродные остатки могут быть переработаны, потери ресурсов сокращаются, а себестоимость продукции снижается. Недостатком данного технического решения является необходимость частого обслуживания очистительного узла с удалением из него продуктов фильтрации.Also known from the prior art is a DEVICE FOR ELECTROLYTIC TREATMENT OF CARBONIC ALUMINUM RESIDUES [CN 216245494 (U) - 2022-04-08] intended for electrolytic treatment of aluminum carbon residue, which includes a process unit, a smelting part, a molding machine located on one side of the smelting part, a crushing part located on one side of the molding machine, a conveyor part located on one side of the smelting part. One side of the smelting part and a smoke supply element located at the top of the smelting part. And the cleaning unit is located on one side of the smelting part and contains a spray absorption tower, a bag-type dust collector located on one side of the spray absorption tower, and a smoke exhaust pipe located at one end of the bag-type dust collector, a collector type. According to the device disclosed in the utility model, carbon residues can be processed and converted by the processing unit, and harmful gases during recycling and conversion can be purified by the purification unit, so that the purpose of processing carbon residues is achieved, carbon residues can be processed, resource losses are reduced, and the cost price of the products is reduced. The disadvantage of this technical solution is the need for frequent maintenance of the purification unit with the removal of filtration products from it.
Наиболее близкой по технической сущности является ОБРАБОТКА ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЛАВКИ [US 2006053973 (A1) - 2006-03-16], при которой отработанная футеровка после использования в процессе выплавки алюминия, включающий измельчение и классификацию отработанной футеровки, помещение отсортированной и измельченной отработанной футеровки в печь при температуре выше 450°C, нагрев отработанной футеровки до температура выше 450°С, смешивание нагретой отработанной футеровки с водой для получения реакционных газов и остатка, сжигание реакционных газов, смешивание остатка с водой в хорошо вентилируемом помещении в течение нескольких недель для отверждения остатка. Этот метод также включает смешивание отвержденного остатка с другими химикатами и минералами для получения конкретных минеральных продуктов. Недостатками данной обработки являются: The closest in technical essence is the PROCESSING OF SMELTING BY-PRODUCTS [US 2006053973 (A1) - 2006-03-16], in which the spent refractory after use in the aluminum smelting process includes crushing and classifying the spent refractory, placing the sorted and crushed spent refractory in a furnace at a temperature above 450 °C, heating the spent refractory to a temperature above 450 °C, mixing the heated spent refractory with water to obtain reaction gases and a residue, burning the reaction gases, mixing the residue with water in a well-ventilated room for several weeks to solidify the residue. This method also includes mixing the solidified residue with other chemicals and minerals to obtain specific mineral products. The disadvantages of this treatment are:
1. Высокая токсичность, поскольку происходит высокий унос мелкозернистой измельченной отработанной футеровки (до 30 %) из-за применения для нагрева вращающейся печи с горелкой, это влечет за собой установку дополнительных специальных фильтров (высокая температура улавливаемого материала) и повторного возврата токсичного материала в цикл переработки. Это также снижает производительность и эффективность нагрева материала.1. High toxicity, since there is a high carryover of fine-grained crushed waste lining (up to 30%) due to the use of a rotary kiln with a burner for heating, this entails the installation of additional special filters (high temperature of the captured material) and the repeated return of toxic material to the recycling cycle. This also reduces the productivity and efficiency of heating the material.
2. Большое количество уходящих газов из-за применения для нагрева горелки, что требует более мощной системы очистки дымовых газов.2. Large amount of exhaust gases due to the use of a burner for heating, which requires a more powerful flue gas cleaning system.
Отработанная футеровка после использования в процессе выплавки алюминия, классифицируется как опасные отходы, содержит металлический алюминий, металлический натрий, карбиды, нитриды и цианиды. Он легко поглощает атмосферную воду (влажность), которая вступает в реакцию с рядом этих компонентов. Выделяют следующие типичные химические реакции металлов или химических соединений с водой:Spent lining after use in the aluminum smelting process is classified as hazardous waste, contains metallic aluminum, metallic sodium, carbides, nitrides and cyanides. It easily absorbs atmospheric water (humidity), which reacts with a number of these components. The following typical chemical reactions of metals or chemical compounds with water are distinguished:
- Металлический алюминий в водород 2Al + 3H2O → 3H2 + Al2O3- Metallic aluminum in hydrogen 2Al + 3H2O → 3H2 + Al2O3
- Металлический натрий в водород 2Na + 2H20 → H2 + 2NaOH- Metallic sodium to hydrogen 2Na + 2H20 → H2 + 2NaOH
- Карбид алюминия превращается в метан Al4C3 + 6H2O → 3CH4 + 2Al(OH)3- Aluminum carbide is converted into methane Al4C3 + 6H2O → 3CH4 + 2Al(OH)3
- Аммиак из нитрида алюминия 2AlN + 3H20 → 2NH3 + Al2O3.- Ammonia from aluminum nitride 2AlN + 3H20 → 2NH3 + Al2O3.
Отработанный барьерный слой особенно опасен из-за:The spent barrier layer is particularly dangerous due to:
- того что имеет склонность соединяться с водой и выделять взрывоопасные газы;- something that has a tendency to combine with water and release explosive gases;
- имеет выщелачиваемый цианида;- has leachable cyanide;
- имеет выщелачиваемые фториды.- contains leachable fluorides.
Технический результат заключается в снижении токсичности переработки отходов алюминиевого производства, а именно отработанной футеровки. The technical result consists in reducing the toxicity of processing aluminum production waste, namely spent lining.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ переработки отходов алюминиевого производства, характеризующийся тем, что отработанную футеровку, предварительно измельченную до фракции не более 5 мм. нагревают до температуры от 500°С до 750°С, и выдерживают при этой температуре от 10 до 40 минут, далее нагретые отходы орошают водой, снижая температуру материала до значений не более 150°С, полученные в ходе орошения реакционные газы подают в камеру сгорания, где осуществляют их сжигание, далее орошенный материал подают через охладитель в накопительный бункер.The claimed technical result is achieved due to the fact that the method of processing aluminum production waste is characterized by the fact that the spent lining, pre-crushed to a fraction of no more than 5 mm, is heated to a temperature of 500°C to 750°C, and maintained at this temperature for 10 to 40 minutes, then the heated waste is irrigated with water, reducing the temperature of the material to values not more than 150°C, the reaction gases obtained during the irrigation are fed into the combustion chamber, where they are burned, then the irrigated material is fed through a cooler into a storage bin.
В частности, нагрев осуществляют в шнеково-ретортной печи.In particular, heating is carried out in a screw-retort furnace.
В частности, нагрев осуществляют индукционными нагревателями.In particular, heating is carried out by induction heaters.
В частности, орошают при помощи форсунок на прогонном шнеке.In particular, irrigation is carried out using nozzles on a feed auger.
В частности, реакционные газы в камеру сгорания подают при помощи эжектора. In particular, reaction gases are fed into the combustion chamber using an ejector.
В частности, сжигание газов в камере сгорания осуществляют при помощи горелки.In particular, combustion of gases in the combustion chamber is carried out using a burner.
В частности, охлаждение осуществляют посредством шнека с гидрорубашкой.In particular, cooling is carried out by means of a screw with a hydraulic jacket.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1. Схематическое изображение установкиFig. 1. Schematic representation of the installation
На фигуре 1 обозначено: 1 – накопительный бункер, 2 – шнек, 3 – дозирующий бункер, 4 – шнеково-ретортная печь, 5 – прогонный шнек, 6 – гидрореактивная камера, 7 – форсунки, 8 – эжектор, 9 – камера сгорания, 10 – горелка, 11 – фильтр-дымосос, 12 – дымовая труба, 13 – шнек охлаждения с гидрорубашкой, 14 – накопительный бункер.Figure 1 shows: 1 – storage bin, 2 – auger, 3 – dosing bin, 4 – auger-retort furnace, 5 – feed auger, 6 – hydro-jet chamber, 7 – nozzles, 8 – ejector, 9 – combustion chamber, 10 – burner, 11 – filter-smoke exhauster, 12 – smoke stack, 13 – cooling auger with hydro-jacket, 14 – storage bin.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Линия по переработке отходов алюминиевого производства содержит накопительный бункер 1 соединенный через шнек 2 с дозирующим бункером 3, который соединен с секциями шнеково-ретортной печи 4, которая через прогонный шнек 5 соединена с гидрореактивной камерой 6, в которой выполнены форсунки 7. Гидрореактивная камера 6 и секции шнеково - ретортной печи 4 через эжектор 8 соединены с камерой сгорания 9 с горелкой 10. После камеры сгорания 9 смонтированы фильтр дымосос 11 и дымовая труба 12. При этом гидрореактивная камера 6 через шнек охлаждения с гидрорубашкой 13 соединена с накопительным бункером 14.The line for processing aluminum production waste contains a storage bin 1 connected via a screw 2 to a dosing bin 3, which is connected to sections of a screw-retort furnace 4, which is connected via a feed screw 5 to a hydro-retort chamber 6, in which nozzles 7 are made. The hydro-retort chamber 6 and sections of the screw-retort furnace 4 are connected via an ejector 8 to a combustion chamber 9 with a burner 10. After the combustion chamber 9, a smoke exhaust filter 11 and a smoke stack 12 are mounted. In this case, the hydro-retort chamber 6 is connected via a cooling screw with a hydro-jacket 13 to the storage bin 14.
Способ очистки отходов алюминиевого производства характеризуется тем, что отработанную футеровку нагревают в присутствии воздуха, чтобы разрушить присутствующий в футеровке цианид, и смешивают футеровку с водой, чтобы обеспечить нейтрализацию реактивных материалов.The method for cleaning aluminum production waste is characterized by heating the spent lining in the presence of air to destroy the cyanide present in the lining, and mixing the lining with water to ensure neutralization of reactive materials.
Он направлен на устранение (существенное снижение) опасных для здоровья и взрывоопасных факторов, отработанной футеровки. Процесс включает разрушение цианида и нейтрализацию реакционноспособных соединений, выделяющих ацетилен, аммиак, метан, водород и другие газы в процессе, описанном ниже, некоторые требования, такие как температура нагрева и время выдержки, могут различаться в зависимости от типа материала, входящих в состав отработанной футеровки.It is aimed at eliminating (significantly reducing) health hazards and explosive hazards of spent lining. The process includes the destruction of cyanide and the neutralization of reactive compounds that release acetylene, ammonia, methane, hydrogen and other gases in the process described below, some requirements such as heating temperature and holding time may vary depending on the type of material included in the spent lining.
В накопительный бункер 1 загружают отработанную футеровку, из которого она под действием собственного веса попадает на шнек 2. По шнеку 2 отработанная футеровка поступает в дозирующий бункер 3 и далее в трубно-шнековую печь 4 (состоит из 4-х секций) для нагрева и выдержки при заданной температуре, в печь подается дополнительный воздух для поддержки химического разложения цианида. Температура в печи тщательно контролируется с помощью термодатчиков, после чего по прогонному шнеку 5 в гидроактивную камеру 6, где происходит орошение водой из форсунок 7. Образующиеся в результате орошения реакционные газы, а так же газы из секций трубно-шнековой печи с помощью эжектора 8 проходят в камеру сгорания 9, где под воздействием горелки 10 сгорают. Газообразные продукты сгорания удаляют через фильтр-дымосос 11 и дымовую трубу 12. При этом из гидроактивной камеры 6 по шнеку охлаждения с гидрорубашкой 13 переработанный барьерный слой поступает в накопительный бункер 14.The spent lining is loaded into the storage bin 1, from which it falls under its own weight onto the screw 2. Through the screw 2, the spent lining enters the dosing bin 3 and then into the tube-screw furnace 4 (consists of 4 sections) for heating and holding at a given temperature, additional air is supplied to the furnace to support the chemical decomposition of the cyanide. The temperature in the furnace is carefully monitored using temperature sensors, after which it passes through the feed screw 5 into the hydroactive chamber 6, where it is irrigated with water from nozzles 7. The reaction gases formed as a result of the irrigating, as well as gases from the sections of the tube-screw furnace, pass into the combustion chamber 9 using the ejector 8, where they burn under the action of the burner 10. Gaseous combustion products are removed through a smoke exhaust filter 11 and a smoke stack 12. In this case, from the hydroactive chamber 6, the processed barrier layer enters the storage bin 14 via a cooling screw with a hydraulic jacket 13.
При реализации заявленного способа отработанная футеровка, в виде отходов электролитического производства алюминия, предварительно измельченная до фракции не более 5 мм - поступает в накопительный бункер 1, откуда шнеком 2 подается в дозирующий бункер 3, из которого отработанная футеровка поступает в трубно-шнековую печь 4. При этом толщина слоя и размеры лотков определяются экспериментально в зависимости от требуемой производительности. В трубно-шнековой печи 4 материал нагревается до температуры от 500°С до 750°С и выдерживается при данной температуре в течении 10-40 минут (зависит от исходного материала, за это время материал проходит все 4-е секции трубно-шнековой печи, скорость регулируется оборотами шнеков). Нагрев материала в трубно-шнековой печи производят индукционными или иными электрическими нагревателями. Возможно использование других типов нагревателей (например ТЭНы) или комбинированный нагрев с различными типами нагревателей. В печь подается дополнительный воздух для поддержки химического разложения цианида. Температура в печи тщательно контролируется с помощью термодатчиков, газы из секций трубно-шнековой печи с помощью эжектора отводятся в камеру сгорания 9. Далее прогонным шнеком 5 горячий материал подается в гидрореактивную камеру 6, внутри которой прогонный шнек 5 имеет открытую верхнюю часть, где с помощью форсунок 7 происходит орошение водой горячего материала до температуры не более 150°С Реакционные газы с помощью эжектора 8 подаются в камеру сгорания 9, где и сжигаются все вредные и взрывоопасные компоненты. В случае потребности газы дожигаются на выходе с подсветкой на стандартном топливе. Горение в камере сгорания 9 поддерживается с помощью горелки на стандартном виде топлива 10. Уходящие газы с помощью фильтра-дымососа 11 удаляются через дымовую трубу 12. Нейтрализованный материал поступает в накопительный бункер 14 через шнек охлаждения с гидрорубашкой 13, где на выходе нейтрализованный материал охлаждается до температуры окружающей среды.When implementing the claimed method, the spent lining, in the form of waste from the electrolytic production of aluminum, pre-crushed to a fraction of no more than 5 mm, enters the storage bin 1, from where it is fed by auger 2 to the dosing bin 3, from which the spent lining enters the tube-auger furnace 4. In this case, the layer thickness and the dimensions of the trays are determined experimentally depending on the required productivity. In the tube-auger furnace 4, the material is heated to a temperature of 500 ° C to 750 ° C and maintained at this temperature for 10-40 minutes (depending on the original material, during this time the material passes all 4 sections of the tube-auger furnace, the speed is regulated by the revolutions of the augers). The material is heated in the tube-auger furnace by induction or other electric heaters. It is possible to use other types of heaters (for example, heating elements) or combined heating with different types of heaters. Additional air is supplied to the furnace to support the chemical decomposition of cyanide. The temperature in the furnace is carefully controlled using temperature sensors, gases from the sections of the tube-auger furnace are discharged into the combustion chamber 9 using an ejector. Then, the hot material is fed by the feed screw 5 into the hydro-reactive chamber 6, inside which the feed screw 5 has an open upper part, where the hot material is irrigated with water to a temperature of no more than 150°C using nozzles 7. The reaction gases are fed into the combustion chamber 9 using an ejector 8, where all harmful and explosive components are burned. If necessary, the gases are burned at the outlet with illumination using standard fuel. Combustion in the combustion chamber 9 is maintained by a burner on standard fuel 10. The exhaust gases are removed through a smoke exhaust filter 11 via a smoke stack 12. The neutralized material enters the storage bin 14 via a cooling auger with a hydraulic jacket 13, where the neutralized material is cooled to ambient temperature at the outlet.
Технический результат - снижение токсичности переработки отходов алюминиевого производства, а именно отработанной футеровки, который достигается в том числе за счет исключения уноса токсичного материала достигается благодаря тому, что отработанная футеровка, предварительно измельченная до фракции не более 5 мм, поступает в трубно-шнековую печь 4, нагревается от 500°С до 750°С и выдерживается (проходит через 4-е секции печи) в течении 10-40 минут (время определяется в зависимости от минимально необходимого для снижения опасности материала при различных гранулометрических составах входящего сырья) при этом потенциально опасный цианид разрушается), в секции печи подается воздух, а образовавшиеся газы отводятся в камеру сгорания 9 с помощью эжектора 8, далее горячий материал подается в гидрореактивную камеру 6, где с помощью форсунок 7 происходит орошение водой горячего материала до температуры не более 150°С. Вода реагирует с горячим материалом из печи с выделением пара и реакционных газов, таких как ацетилен, аммиак, водород и метан. Термический удар, возникающий в результате контакта горячего твёрдого минерального материала с водой, которая имеет гораздо более низкую температуру, вызывает растрескивание поверхности материала. В результате растрескивания поверхности увеличивается площадь поверхности частиц, реагирующих с водой, в результате чего ускоряется процесс реакции), после чего реакционные газы с помощью эжектора 8 подаются в камеру сгорания 9, где и сжигаются все вредные и взрывоопасные компоненты (в том числе ацетилен, аммиак, метан, водород и другие газы). Таким образом нагрев и выдержка при указанной температуре с резким охлаждением позволяет устранить (существенно снизить) опасные для здоровья и взрывоопасные факторы, отработанной футеровки, что делает возможным ее дальнейшее использование как в различных отраслях промышленности, так и для целей рециклинга при производстве алюминия.The technical result is a reduction in the toxicity of processing aluminum production waste, namely spent lining, which is achieved, among other things, by eliminating the carryover of toxic material. This is achieved due to the fact that the spent lining, pre-crushed to a fraction of no more than 5 mm, enters the tube-screw furnace 4, is heated from 500 °C to 750 °C and is maintained (passes through 4 furnace sections) for 10-40 minutes (the time is determined depending on the minimum required to reduce the hazard of the material with different granulometric compositions of the incoming raw materials) while potentially hazardous cyanide is destroyed), air is supplied to the furnace sections, and the resulting gases are discharged into the combustion chamber 9 using an ejector 8, then the hot material is fed into the hydro-reactive chamber 6, where, using nozzles 7, the hot material is irrigated with water to a temperature of no more than 150 °C. Water reacts with the hot material from the furnace, releasing steam and reaction gases such as acetylene, ammonia, hydrogen and methane. Thermal shock, which occurs as a result of contact of hot solid mineral material with water, which has a much lower temperature, causes cracking of the surface of the material. As a result of surface cracking, the surface area of particles reacting with water increases, which accelerates the reaction process), after which the reaction gases are fed by ejector 8 into combustion chamber 9, where all harmful and explosive components (including acetylene, ammonia, methane, hydrogen and other gases) are burned. Thus, heating and holding at the specified temperature with rapid cooling allows to eliminate (significantly reduce) hazardous to health and explosive factors of the spent lining, which makes it possible to further use it both in various industries and for recycling purposes in the production of aluminum.
Использование печи ретортного типа, позволяет исключить вероятность проникновения газов в окружающую среду при нагреве материала, исключает унос опасного для здоровья человека материала (при использовании вращающейся печи унос мелкодисперсного материала достигает 30 %).The use of a retort-type furnace eliminates the possibility of gases penetrating into the environment when heating the material, and eliminates the removal of material hazardous to human health (when using a rotary furnace, the removal of finely dispersed material reaches 30%).
Использование индукционного нагрева, в варианте реализации, позволяет практически быстро вывести печь на необходимые температурные параметры и поддержание необходимой температуры в каждой зоне с высокой точностью.The use of induction heating, in the implementation version, allows for the furnace to be brought to the required temperature parameters almost quickly and the required temperature to be maintained in each zone with high precision.
Обоснование границ используемых, в заявленном способе, диапазонов.Justification of the boundaries of the ranges used in the declared method.
Измельчение до фракции не более 5 мм позволяет добиться заявленного технического результата, так как при использовании фракции более 5 мм не происходит полного термического разрушения и выделения всех экологически вредных газов их отходов при указанных в материалах заявки температурных режимах и значительно увеличивается время процесса детоксификации.Grinding to a fraction of no more than 5 mm allows achieving the stated technical result, since when using a fraction of more than 5 mm, there is no complete thermal destruction and release of all environmentally harmful gases from their waste at the temperature conditions specified in the application materials, and the time of the detoxification process is significantly increased.
Использование температуры для нагрева от 500°С до 750°С позволяет добиться заявленного технического результата, так как при использование меньшей температуры не происходит полного термического разрушения и выделения всех экологически вредных газов, использование температуры более 750°С не целесообразно т.к. важно, чтобы находящиеся в составе футеровки фториды не переходили в газообразную фазу. (Обычно такой переход происходит при температурах около 850°С.) Использование температуры после орошения более 150°С не позволит добиться заявленного технического результата, из-за того, что выход материала при температуре более 150°С может привести к понижению качества переработки отходов (не исключается вероятность остатков экологически вредных веществ и газов в отходах).Using a temperature for heating from 500°C to 750°C allows achieving the stated technical result, since using a lower temperature does not result in complete thermal destruction and release of all environmentally harmful gases, using a temperature higher than 750°C is not advisable since it is important that the fluorides in the lining do not pass into the gaseous phase. (Usually, such a transition occurs at temperatures of about 850°C.) Using a temperature after irrigation higher than 150°C will not allow achieving the stated technical result, due to the fact that the release of material at a temperature higher than 150°C can lead to a decrease in the quality of waste processing (the possibility of residues of environmentally harmful substances and gases in the waste is not excluded).
Использование времени выдержки менее 10 минут не гарантирует полного термического разрушения и выделения всех экологически вредных газов, более 40 минут не целесообразно из-за того, что увеличение значения не влияет на заявленный технический результат. Также время может выбираться в зависимости от размера фракции (меньшего размера фракция – меньше требуется времени, больше фракция – больше времени) а также от специфики состава отработанной футеровки. Значения были определены экспериментальным образом. Using a holding time of less than 10 minutes does not guarantee complete thermal destruction and release of all environmentally harmful gases, more than 40 minutes is not advisable due to the fact that increasing the value does not affect the declared technical result. Also, the time can be selected depending on the fraction size (smaller fraction size - less time is required, larger fraction - more time) as well as on the specific composition of the spent lining. The values were determined experimentally.
Пример реализацииExample of implementation
Пример 1Example 1
Отходы подавались в гидроактивную камеру измельченные до фракции 1-5 мм разогретые до температуры 700°С (нагрев осуществлялся индукционными нагревателями). Процесс выдержки - суммарное время прохождения через все 4-е секции печи составлял 40 минут. Процесс орошения до температуры 100°С. На выходе было выявлено, что содержание выделяющихся остаточных цианидов не превышает предельно допустимую дозу (не оказывает негативного воздействия на здоровье людей и окружающую среду), таким образом было переработано 89 % всех вредных и взрывоопасных компонент (а по цианидам снижение составляет до 500 раз) отходов электролитического производства алюминия. The waste was fed into the hydroactive chamber crushed to a fraction of 1-5 mm heated to a temperature of 700°C (heating was carried out by induction heaters). The holding process - the total time of passage through all 4 sections of the furnace was 40 minutes. The irrigation process to a temperature of 100°C. At the outlet, it was found that the content of released residual cyanides does not exceed the maximum permissible dose (does not have a negative impact on human health and the environment), thus 89% of all harmful and explosive components were processed (and for cyanides, the reduction is up to 500 times) of waste from the electrolytic production of aluminum.
Пример 2Example 2
Отходы подавались в гидроактивную камеру измельченные до фракции 1-5 мм разогретые до температуры 750°С (нагрев осуществлялся индукционными нагревателями). Процесс выдержки - суммарное время прохождения через все 4-е секции печи составлял 30 минут. Процесс орошения до температуры 100°С. На выходе было выявлено, что содержание выделяющихся остаточных цианидов не превышает предельно допустимую дозу (не оказывает негативного воздействия на здоровье людей и окружающую среду), таким образом было переработано 91 % всех вредных и взрывоопасных компонент (а по цианидам снижение составляет до 500 раз) отходов электролитического производства алюминия.The waste was fed into the hydroactive chamber crushed to a fraction of 1-5 mm heated to a temperature of 750°C (heating was carried out by induction heaters). The holding process - the total time of passage through all 4 sections of the furnace was 30 minutes. The irrigation process to a temperature of 100°C. At the outlet, it was found that the content of released residual cyanides does not exceed the maximum permissible dose (does not have a negative impact on human health and the environment), thus 91% of all harmful and explosive components were processed (and for cyanides, the reduction is up to 500 times) of waste from the electrolytic production of aluminum.
Пример 3Example 3
Отходы подавались в гидроактивную камеру измельченные до фракции 1-5 мм разогретые до температуры 750°С (нагрев осуществлялся индукционными нагревателями). Процесс выдержки - суммарное время прохождения через все 4-е секции печи составлял 40 минут. Процесс орошения до температуры 150°С. На выходе было выявлено, что содержание выделяющихся остаточных цианидов не превышает предельно допустимую дозу (не оказывает негативного воздействия на здоровье людей и окружающую среду), таким образом было переработано 93 % всех вредных и взрывоопасных компонент (а по цианидам снижение составляет до 500 раз) из отходов электролитического производства алюминия.The waste was fed into the hydroactive chamber crushed to a fraction of 1-5 mm heated to a temperature of 750°C (heating was carried out by induction heaters). The holding process - the total time of passage through all 4 sections of the furnace was 40 minutes. The irrigation process to a temperature of 150°C. At the outlet, it was found that the content of released residual cyanides does not exceed the maximum permissible dose (does not have a negative impact on human health and the environment), thus 93% of all harmful and explosive components were processed (and for cyanides, the reduction is up to 500 times) from the waste of electrolytic aluminum production.
Claims (7)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2824154C1 true RU2824154C1 (en) | 2024-08-06 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4973464A (en) * | 1989-02-21 | 1990-11-27 | Ogden Environmental Services | Method for the removal of cyanides from spent potlinings from aluminum manufacture |
RU2073069C1 (en) * | 1991-10-11 | 1997-02-10 | Рейнольдс Металз Компани | Method for removing cyanide and soluble aluminium fluoride from spent lining material of electrolytic bath |
CN105617596A (en) * | 2015-12-27 | 2016-06-01 | 河南中孚实业股份有限公司 | Wet-process harmless treatment method for electrolytic bath overhaul residue |
RU2609478C1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-02-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Method of processing spent lining of aluminium electrolytic cell |
WO2021189133A1 (en) * | 2020-03-22 | 2021-09-30 | Pyrogenesis Canada Inc. | Plasma process to convert spent pot lining (spl) to inert slag, aluminum fluoride and energy |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4973464A (en) * | 1989-02-21 | 1990-11-27 | Ogden Environmental Services | Method for the removal of cyanides from spent potlinings from aluminum manufacture |
RU2073069C1 (en) * | 1991-10-11 | 1997-02-10 | Рейнольдс Металз Компани | Method for removing cyanide and soluble aluminium fluoride from spent lining material of electrolytic bath |
RU2609478C1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-02-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Method of processing spent lining of aluminium electrolytic cell |
CN105617596A (en) * | 2015-12-27 | 2016-06-01 | 河南中孚实业股份有限公司 | Wet-process harmless treatment method for electrolytic bath overhaul residue |
WO2021189133A1 (en) * | 2020-03-22 | 2021-09-30 | Pyrogenesis Canada Inc. | Plasma process to convert spent pot lining (spl) to inert slag, aluminum fluoride and energy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL8600881A (en) | WASTE DESTRUCTION. | |
CN109402399A (en) | The method for handling hazardous waste | |
US4646661A (en) | Combustion furnace | |
KR101493965B1 (en) | Process for recovering iron and zinc from iron and zinc-bearing waste | |
CN111594856A (en) | Aluminum ash harmless treatment method | |
CN109652653A (en) | A kind of inorganic dangerous waste system process | |
KR101493968B1 (en) | Process for recovering valuable metals from wastes produced during the manufacture and the processing of stainless steel | |
CA2387694C (en) | Method of producing reduced metals and apparatus for reducing metal oxides | |
RU2824154C1 (en) | Method of processing aluminium production wastes | |
CN111618072A (en) | Method for performing harmless treatment on hazardous waste collected dust | |
CN112317517A (en) | Pretreatment system and method suitable for co-processing electrolytic aluminum overhaul residues in cement kiln | |
CN115006987A (en) | Novel energy-saving emission-reducing sintering process flow | |
US4326883A (en) | Process for deoiling and agglomerating oil-bearing mill scale | |
US5224984A (en) | Process for treatment and purification of waste gases from a secondary aluminum melting plant | |
CN111519033A (en) | Method for performing harmless treatment on hazardous waste raw material secondary aluminum ash | |
KR100648386B1 (en) | Recovering method of aluminium metal from Waste Aluminium Can | |
CN115650268A (en) | Waste aluminum ash fire treatment process | |
PL196101B1 (en) | A method and an apparatus for recovery of metals | |
JPH11190510A (en) | Incinerating method of waste in incinerator and treating method of slag generated by waste incineration | |
JP4236733B2 (en) | Method and apparatus for thermal decomposition of dioxin | |
CN212293697U (en) | Dust collecting system for steel plant disposed by chain plate type high-temperature reduction furnace | |
RU2240361C2 (en) | Method of removing zinc and reducing iron oxide waste (metallization) | |
CN217052335U (en) | Aluminum ash innocent treatment and equipment system of recycling | |
JP3764670B2 (en) | Waste pyrolysis method | |
TWM600322U (en) | Fireproof material production structure |