用熔鹽消毀鋁熔煉電極制造技術

一種消毀鋁熔煉廢碳陽極和碳塊陰極的工藝，該碳極已被冰晶石Ｎａ↓［３］ＡｌＦ↓［６］所污染，工藝包括將這種廢碳電極引入熔鹽浴如熔化碳酸鈉浴，在升高的溫度如大約９００℃與空氣或氧一起，在熔鹽浴內催化氧化并消毀廢碳極，回收主要含ＣＯ↓［２］的排出氣體并將包括氟化鈉和鋁酸鈉的廢鹽殘留在熔鹽浴中。熔鹽浴也消毀任何存在于冰晶石污染物中的少量ＮａＣＮ，將這種ＮａＣＮ轉化成氮和ＣＯ↓［２］并在排出氣體中排放。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?用熔鹽消毀鋁熔煉電極本專利技術涉及鋁熔煉運行中廢舊碳電極的消毀，尤其涉及消毀廢碳陽極和碳塊陰極的一種熔鹽工藝，這些電極在熔煉鋁的電解工藝中被堿鹵化物鹽所沾污。在熔煉鋁的Hall/Heroult(電弧爐)工藝中，氧化鋁Al2O3溶解在冰晶石Na3AlF6中，并在含有浴化的冰晶石溶槽的爐中電解，電解浴槽底部有個碳塊陰極以及自上懸掛硬碳陽極并接觸熔化的冰晶石浴槽。熔融鋁沉降在碳塊陰極上，碳陽極因其磨損進入了熔化的冰晶石浴槽而要下降。廢碳陽極和碳塊陰極兩者被堿鹵化物鹽特別是冰晶石所沾污。冰晶石浸透了碳陽極和陰極，當它薄到一定程度失去尺寸的穩定性時便報廢了。碳電極變成被堿鹽主要是冰晶石中氟化物所污染。這種廢電極處理是昂貴的，將其深埋政治上不能接受。熔鹽氧化(MSO)已被證明是消毀危險的有機廢物的一種合適的技術。這種技術以諸如碳酸鈉的熔鹽在高溫下經催化氧化完成了這種消毀。-->US3708270公開了一種工藝，該工藝利用包括一種堿金屬碳酸鹽且大約從1％至25wt％的堿金屬硫化物的一種熔鹽來熱解如固體廢物的含碳材料。US3916617公開了一種工藝，它部分氧化并完全氣化一種諸如煤的含碳材料使之產生可燃氣體，該工藝利用的熔鹽包括一種堿金屬碳酸鹽和大約1-25wt％的堿金屬硫化物。現已發現，廢碳電極，包括源于鋁熔煉并用堿氟化物特別是冰晶石污染的碳陽極和碳塊陰極，可安全地消毀，其方法是在約900-1000℃高溫下，將這種??含有特別是冰晶石污染鹽的廢碳電極放入熔化的堿碳酸鹽如碳酸鈉浴槽。該碳電極可被催化氧化并消毀，形成一種含有CO2的排出氣體并在熔化的堿碳酸鹽浴槽中留有廢污染鹽如來自冰晶石污染物的氟化鈉和鋁酸鈉。少量的氯化鈉可加到堿碳酸鹽如碳酸鈉浴槽中，以便產生過量的氯離子與堿金屬如在冰晶石或Na3AlF6中的鈉起反應。再者，少量的堿土金屬氧化物尤其是氧化鈣亦可加到堿碳酸鹽或碳酸鈉熔鹽浴槽中優先與冰晶石中的氟生成氟化鈣。這些鹽加到堿碳酸鹽浴中可降低熔鹽浴槽的運行溫度。因此，本專利技術提供一種改良的簡便而安全的方法消毀鋁熔煉電極。優選提供一種有效的工藝，消毀被堿鹵化物鹽污染的廢碳陽極和碳塊陰極，在熔鹽浴槽中這種電極內基本上所有的碳可轉化成CO2，同時在該浴槽中留下污染的堿鹵化物鹽。-->本專利技術還提供上述類型的一種工藝，其中采用高溫熔化的碳酸鈉浴槽。唯一的附圖說明按照本專利技術消毀體系，其中將大塊的廢鋁熔煉碳電極饋入熔鹽浴槽。本專利技術的主要目的是從鋁熔煉碳電極中去除冰晶石，電極包括陽極和陰極，同時利用氧化將碳電極消毀并轉化成良性化合物。概括地講，該目的可按照本專利技術的工藝實現，該工藝包括將含有Na3AlF6污染鹽的廢碳電極，優選以所說電極塊狀形式饋入熔化堿碳酸鹽浴槽，將氧饋入該熔鹽浴槽，將所說這種電極的碳催化氧化并消毀，回收一種含CO2的排出氣體，并且在熔融堿碳酸鹽浴中留下主要是氟化鈉和鋁酸鈉形式的廢污染鹽。按照本專利技術消毀的材料，是從電解鋁熔煉操作中廢碳陽極和碳塊陰極，它們已被冰晶石Na3AlF6介質污染，該介質是鋁熔煉操作中所采用的。這種冰晶石污染物也會含有少量的氰化鈉。盡管這種氰化鈉存在量小于冰晶石鹽量的0.1％，但是與電極碳一起消毀這種有毒材料仍十分重要。碳陽極和碳塊陰極在饋入熔鹽浴槽之前一般要研磨成合適尺度的碎塊。熔鹽氧化要在空氣或氧存在下進行。采用充足的氧使鋁熔煉陽極和陰極的碳全部轉化成碳氧化物。優選采用過量的氧，以便將廢電極中所有碳基本轉化成CO2以及相當少的CO。如果采用至少過量20％的氧，則排出氣體中的產物主要含CO2并且基本上無CO存-->在。熔鹽浴槽基本包括堿金屬碳酸鹽，如碳酸鈉，碳酸鉀，碳酸鋰或其混合物。使用碳酸鈉作熔鹽時，反應溫度的范圍大約900-1000℃。然而使用混合物時，如以重量計50％的碳酸鈉和50％的碳酸鉀，熔鹽浴槽的溫度可降低。也可使用諸如碳酸鈉的堿金屬碳酸鹽和諸如氯化鈉、氯化鉀或氯化鈣的鹵化鹽之混合物，其中含有大約10-90％的鹵化物鹽，例如90％的碳酸鈉和10％的氯化鈉混合物。使用這種混合物可將熔鹽浴槽溫度范圍降至大約600-800℃。少量的堿土金屬氧化物，例如以熔鹽浴總量計大約2-20％的氧化鈣也可加到熔鹽中，以提供鈣離子使Na3AlF6污染鹽中的氟與之優先生成氟化鈣。鋁熔煉工藝的氟化鋁鈉電解介質中，由于通常存有少量氰化鈉，例如大約0.05-0.5％(以氟化鋁鈉重量計)，熔鹽氧化附有另外的將氰化鈉氧化成氮和CO2的功能，它們也存在于排出氣體中。熔鹽在反應中是用作催化劑而不參與反應。因此，熔鹽浴除了起催化反應介質消毀碳和氰化鈉的作用之外，也起著保留廢鹽和減少廢碳物量的作用。排出氣體CO2和氮氣是相當無害的。使用過量空氣或氧的操作可防止生成CO并可得到CO2。現在參看附圖，饋給系統10說明設計的一種體系，將鋁熔煉運行中廢碳陽極和碳塊陰極中的廢碳輸送到電爐14所含有的熔鹽浴槽12內。????-->為此目的，提供一饋給漏斗16來接收這種含有廢冰晶石沾污物和氰化鈉的碳陽極和陰極的碎塊。在優選方案中，以數字22表示的振動裝置提供在饋給漏斗16上以促進碳電極碎塊移動離開饋給漏斗并進入與饋給漏斗16底部相連的斜槽24。振動裝置22可以是任何熟知類型的振動器，如氣動或機電式振動器。利用一個控制閥26來控制從饋給漏斗16進入斜槽24逐漸增多的廢碳碎塊18的流通。斜槽24下斜至閉鎖漏斗28內其減緩端結止，閉鎖漏斗28安置一種雙重閉鎖閥，以數字30標明。斜槽24優選利用類似于振動器22的振動器32來振動，以便促進碳塊18向下通過斜槽24的輸送。使用閉鎖漏斗28可令由斜槽24導入的饋給碳塊18累增，經閥門30落入電爐14內的熔鹽浴槽12。由閉鎖漏斗28使廢碳碎塊18向其落入的熔鹽浴槽12，裝在電爐內爐套管36(例如Jnconel)設置的鋁管34內。熔鹽浴槽含有諸如碳酸鈉的堿金屬碳酸鹽，溫度為900-1000℃。饋給的廢碳碎塊18自閉鎖漏斗源至增多并通過氧化鋁下降管37下落進入管34內的熔鹽浴槽12使得饋給塊18的反應成分被熔鹽浸沒，饋給的廢塊分解或氧化，基本生成CO2和氮氣。在鹽浴12內以冰晶石污染的碳塊18和NaCN進行分解和氧化，此時在40處導入工程空氣向下通過管34內設置的細管42流通進入熔鹽浴槽12。反應生成的產物氣體是CO2和N2的混和體，它向下通過管34壁和下降管37之間的環狀-->空間44流向氣體排出口38。廢污染鹽殘留在碳酸鈉浴槽內。也可使用其他傳送空氣的裝置或螺旋傳送器將冰晶石污染的電極碎塊或碎汽饋送到熔化堿碳酸鹽浴的表面之下。下面是本專利技術的實施例。實施例1使用傳動空氣將鋁熔煉操作中的碳陽極殘極磨碎成每塊1/4″或更小的塊饋入1000℃碳酸鈉浴槽并在該浴的表面之下。加入20％過量的空氣，確保碳完全轉化成二氧化碳。陽極中殘留的冰晶石轉化成氟化鈉和鋁酸鈉。在饋送的陽極料中含有的氰化鈉轉化成二氧化碳和氮，它們與排出氣體一起排放。鈉以碳酸鈉或氟化鈉形式殘留在該浴槽中。實施例2鋁熔煉運行中尺度小于1/4″的用剩碳陽極殘極用螺旋傳送器饋入熔鹽浴表面之下，熔鹽浴具有碳酸鈉和10％的氧化鈣。將該浴槽保持在1000℃并在該浴槽底部加入20％過量空氣強力噴灑該浴。當氣體向上通過該浴時其流速大約每秒2英尺本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種消毀鋁熔煉中廢碳電極的工藝，包括將含有Ｎａ↓［３］ＡｌＦ↓［６］污染的所說廢碳電極引入熔化堿碳酸鹽浴槽，引入氧并催化氧化和消毀所說電極的碳，排放含ＣＯ↓［２］的排出氣體，和廢污染鹽殘留在熔化堿碳酸鹽浴中。

【技術特征摘要】
US 1994-6-6 2547321.一種消毀鋁熔煉中廢碳電極的工藝，包括將含有Na3AlF6污染的所說廢碳電極引入熔化堿碳酸鹽浴槽，引入氧并催化氧化和消毀所說電極的碳，排放含CO2的排出氣體，和廢污染鹽殘留在熔化堿碳酸鹽浴中。2.根據權利要求1的工藝，其中所說Na3AlF6污染物物也含有少量氰化鈉，工藝也包括所說氰化鈉氧化成氮和CO2含在所說排出氣體中。3.根據權利要求1的工藝，其中所說廢污染鹽包括氟化鈉和鋁酸鈉。4.根據權利要求1的工藝，其中所說熔化堿碳酸鹽浴基本是碳酸鈉。5.根據權利要求1的工藝，其中所說熔化堿碳酸鹽浴是碳酸鈉并包括氯化鈉。6.根據權利要求1的工藝，所說熔化堿碳酸鹽浴是碳酸鈉并包括少量氧化鈣。7.根據權利要求1的工藝，所說熔化堿金屬碳酸鹽是碳酸鈉并包括以總熔鹽浴重量計大約10-90％的氯化鈉。8.根據權利要求1的工藝，所說堿金屬碳酸鹽是碳酸鈉并包括以熔鹽浴總重計大約2-20％的氧化鈣，以便提供鈣離子與所說Na3AlF6污染物中的氟優先生成氟化鈣。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：GD施尼特格倫德，
申請(專利權)人：洛克威爾國際有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]