鋁電解質(zhì)塊破碎處理及循環(huán)利用

劉靜 馮冰 康自強 河南中孚實業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，河南 鞏義 451200

鋁電解質(zhì)塊破碎處理及循環(huán)利用

劉靜 馮冰 康自強 河南中孚實業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，河南 鞏義 451200

介紹了鋁電解質(zhì)塊在逐級破碎后，經(jīng)輸送系統(tǒng)返回電解槽循環(huán)利用的實踐過程，通過實施效果的分析及存在問題的整改措施，得出最優(yōu)的鋁電解質(zhì)塊破碎、輸送技術(shù)。

鋁電解槽；電解質(zhì)塊；循環(huán)利用

前言

隨著鋁電解槽的大型化和系列槽臺數(shù)的增加，一個電解鋁系列每日產(chǎn)生的電解質(zhì)塊可達50噸左右，該物料如不返回電解槽內(nèi)，勢必造成原材料的浪費，更重要的是物料中含的氟鹽不能返回電解流程造成氟鹽消耗增加，嚴重影響物料平衡，所以，電解質(zhì)塊必須得到循環(huán)利用。國外電解鋁企業(yè)采用了成套的電解質(zhì)塊處理系統(tǒng)，電解質(zhì)塊從破碎到最終形成細粉并加入自動下料的料倉，全部在系統(tǒng)中完成，自動化、機械化程度高，處理效果好。但由于投資巨大，不能為國內(nèi)鋁電解行業(yè)所接受。國內(nèi)各電解鋁廠普遍采用的方法是，換級時陽極剝離的電解質(zhì)塊在電解車間破碎，附著在殘極上的電解質(zhì)塊在陽極組裝車間處理，處理后的粉狀或小顆粒在換及時作為覆蓋料使用。這樣浪費大量人力且日處理量小，在破碎過程中還會產(chǎn)生大量粉塵，污染環(huán)境，并造成物料的飛揚損失，難以適應(yīng)大型鋁電解系列生產(chǎn)的需要。

近年來，國內(nèi)多家鋁電解企業(yè)根據(jù)各自電解槽的特點，研制并試驗了電解質(zhì)處理及循環(huán)利用系統(tǒng)。河南中孚實業(yè)股份有限公司也研制成功了一套自動化程度較高的處理系統(tǒng)，并在兩個系統(tǒng)上進行試驗應(yīng)用，經(jīng)過多次改進，技術(shù)成熟度不斷提高，滿足了在大型鋁電解系列上推廣應(yīng)用的條件。

1 工藝描述

鋁電解槽電解質(zhì)塊由氧化鋁及電解質(zhì)組成，為固態(tài)，尺寸在1～500mm之間，其物理化學性質(zhì)與槽內(nèi)液態(tài)電解質(zhì)不同，同時不同的電解質(zhì)體系其電解質(zhì)塊物理化學性質(zhì)也不同，在國內(nèi)外文獻中尚無固態(tài)電解質(zhì)塊物理化學性能的報道，經(jīng)試驗分析，該物料的流動性略低于氧化鋁粉，抗折強度為8～10 MPa，容重為1.2～1.4g/cm3。

根據(jù)電解質(zhì)塊的以上特點，設(shè)計的電解質(zhì)塊破碎處理及循環(huán)利用系統(tǒng)由破碎設(shè)備、輸送系統(tǒng)、儲備料倉及除塵設(shè)備組成。破碎分初級破碎、一級破碎和二級破碎，設(shè)備為顎式破碎機和高效振動磨；輸送系統(tǒng)分機械輸送和氣力輸送兩部分，設(shè)備分別為螺旋輸送機、波紋擋邊高傾角帶式輸送機、平帶式輸送機、氣力輸送射流泵、風動溜槽等；儲備料倉由高位料倉、加料平臺小料倉和天車料倉組成。

電解車間產(chǎn)出的電解質(zhì)塊經(jīng)人工初破后進入一級、二級破碎設(shè)備，將尺寸在1～500mm不等的料分級破碎成3mm以下細小顆粒，再由輸送系統(tǒng)經(jīng)高位料倉輸送至破碎系統(tǒng)的始端——加料平臺小料倉，待天車遙控器發(fā)出指令后通過天車料倉加入電解槽內(nèi)。工藝流程見圖1，系統(tǒng)流程平面見圖2。

圖1 電解質(zhì)塊破碎處理及循環(huán)利用系統(tǒng)工藝流程圖

圖2 電解質(zhì)塊破碎處理及循環(huán)利用系統(tǒng)流程平面圖

2 系統(tǒng)中主要設(shè)備配置及功能

電解質(zhì)塊破碎處理及循環(huán)利用系統(tǒng)主要設(shè)備及功能如下：

（1）顎式破碎機

顎式破碎機是電解質(zhì)塊經(jīng)人工初級破碎后進入系統(tǒng)的首道工序，是把人工初級破碎的≤200mm大小不等的電解質(zhì)塊進行一級破碎，達到能夠進行二級破碎所要求的粒度，出料粒度要求≤75mm。

（2）螺旋輸送機

螺旋輸送機安裝在顎式破碎機與高效振動磨、高效振動磨與波紋擋邊高傾角帶式輸送機之間，對一級、二級破碎后的物料進行輸送。

（3）高效振動磨

將顎式破碎機一級破碎后≤75mm的物料進行二級破碎，使其粒度≤3mm。

（4）波紋擋邊高傾角帶式輸送機

該帶式輸送機是將高效振動磨二次破碎的≤3mm細小顆粒運送至300mm寬平帶式輸送機。運送方式采用電動滾筒。皮帶寬400mm，擋邊高100mm，皮帶運行速度為0.8m/s，輸送量為9m3/h。

（5）平帶式輸送機

該設(shè)備是將波紋擋邊高傾角帶式輸送機運來的細小顆粒送至氣力輸送射流泵。運送方式采用電動滾筒，平行托輥，皮帶寬300mm，皮帶運行速度為0.8m/s，輸送量為9～12m3/h。

（6）氣力輸送射流泵

氣力輸送射流泵是把細小顆粒通過壓縮空氣打入高位料倉中。容積為4.0m3，輸送高度為35.3m，水平輸送距離為21m，輸送能力為9～12m3/h，輸送物料粒度為≤3mm。

（7）風動溜槽

風動溜槽是將高位料倉內(nèi)的細小顆粒采用壓縮空氣送入加料平臺料倉中。

3 試驗效果及存在問題

電解質(zhì)塊破碎處理及循環(huán)利用系統(tǒng)于2007年年初進入設(shè)計階段，經(jīng)過長達一年的設(shè)計、設(shè)備訂貨、設(shè)備安裝、調(diào)試進入試運行階段。通過試運，發(fā)現(xiàn)一些問題一直制約該系統(tǒng)正常投入使用。

具體如下：

（1）受現(xiàn)場強磁場的影響高效振動磨內(nèi)部錘頭發(fā)生偏移，造成高效振動磨運行噪音大，無法正常使用；

（2）平帶式輸送機皮帶寬度窄，輸送距離長，造成運行時跑偏、撒料；

（3）電解質(zhì)塊破碎后粒度較小，且粉狀料較多，加之破碎后其物料黏性大，利用風動溜槽輸送環(huán)節(jié)易造成堵管，送料效果不佳；

（4）電解質(zhì)塊破碎后粉狀料較多，利用敞開式帶式輸送機輸送，易造成粉塵飛揚，現(xiàn)場環(huán)境較惡劣。

以上問題發(fā)現(xiàn)后，經(jīng)過設(shè)計人員、設(shè)備廠家及安裝單位現(xiàn)場多次調(diào)整、試驗但都無法很好的解決。

4 改進措施

2008年6月，公司針對試運中發(fā)現(xiàn)的問題對該系統(tǒng)進行了技術(shù)改造。技術(shù)措施如下：

（1）噪音消除。經(jīng)市場破碎設(shè)備考察，發(fā)現(xiàn)復合破碎機不但能滿足電解質(zhì)塊破碎粒度≤3mm的要求，而且運行中設(shè)備噪音小，于是將將高效振動磨更換為復合破碎機，解決了現(xiàn)場噪音大的問題，見圖3；

（2）更換復合破碎機后標高問題的解決。原高效振動磨為水平安裝，而新增的復合破碎機為垂直安裝，安裝后，螺旋輸送機無法滿足高度輸送要求，改造時利用波紋擋邊高傾角帶式輸送機代替螺旋輸送機，解決了兩臺設(shè)備標高不等的問題，見圖4；

（3）皮帶的跑偏、撒料。為了不增加設(shè)備及資金投入，仍在原設(shè)備上進行改進，將皮帶下平型托輥更換為擋邊槽型托輥，使皮帶表面形成一個弧形凹槽，改造后雖偶爾仍出現(xiàn)撒料、跑偏問題，但其量極少，不影響其使用效果。見圖5，圖6；

（4）風動溜槽堵管問題。該系統(tǒng)中細小顆粒料在往高位料倉中送料時采用的是氣力輸送射流泵，設(shè)備應(yīng)用效果較好，對于風動溜槽輸送堵管的問題，仍利用氣力輸送射流泵輸送，將風動溜槽拆除后利用一臺小容量射流泵通過一根DN108鋼管物料很容便送到加料平臺小料倉，堵料情況再無發(fā)生，見圖7；

（5）雜質(zhì)的清除。由于電解質(zhì)塊中含有鋁塊，鋁塊韌性較好，在破碎過程中摩擦受熱后其柔性更好，無法將其破碎為3mm以下顆粒，為了避免損壞氣力輸送設(shè)備或堵管，在平帶式輸送機的終端增加振動篩，將無法破碎的鋁塊在進入氣力輸送前篩分出來，同時對于物料中的其他雜質(zhì)如編織袋條、破塑料袋等也能有效得到清除；

（6）生產(chǎn)環(huán)境的改善。為了改善現(xiàn)場環(huán)境，在顎式破碎機的下料口、波紋擋邊高傾角帶式輸送機下料口、復合破碎機的上料口及下料口等環(huán)節(jié)增加收塵罩，現(xiàn)場環(huán)境得到改善。

5 結(jié)論

大型鋁電解槽電解質(zhì)塊的處理和循環(huán)利用，涉及生產(chǎn)的物料平衡，成為大型鋁電解企業(yè)必須配置的設(shè)施；通過設(shè)置合理的工藝配置和設(shè)備配置，系統(tǒng)能對電解質(zhì)塊進行多級破碎，使其達到合適的粒度，保持適宜的流動性，并能夠采用氣力輸送的方式，方便地輸送到天車加料系統(tǒng)，從而實現(xiàn)電解質(zhì)塊的高效循環(huán)利用；系統(tǒng)機械化程度高，收塵效果好，運行成本低；系統(tǒng)的成功應(yīng)用為我國大型鋁電解企業(yè)的電解質(zhì)塊處理提供了借鑒；系統(tǒng)運行時間短，還存在較多的問題，以待進一步的完善。

[1]崔健,陳雷,等.186KA電解槽電解質(zhì)塊破碎后返回電解槽試驗.河南有色金屬.2005.2

[2]靳文軍,任必軍，等.電解鋁廠殘極自動清理技術(shù)的應(yīng)用.河南有色金屬.2008.2

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.089