电解炭渣处理方案的经济性研究报告.ppt
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1、电解炭渣处理方案的经济性研电解炭渣处理方案的经济性研究报告究报告1.目录目录前言前言当前炭渣的处理方法当前炭渣的处理方法处理方法的比较处理方法的比较结语结语2铝电解预焙阳极由骨料(石油焦)和粘结剂(沥青)制成,在电解铝生产过程中,碳素阳极被氧化,由于骨料和粘结剂的抗氧化能力不一致,导致部分石油焦颗粒从基体上脱落,进入熔盐电解质中形成炭渣。熔盐电解质中炭渣的存在会增加电解质的电阻率,在槽电压不变的情况下,必然导致极距减小,加剧电解质与铝液界面上铝的二次溶解,最终导致电流效率降低、阳极钢爪浸泡在熔盐电解质中等问题。因此,熔盐电解质中的炭渣必须定期打捞,在炭渣打捞过程中,部分熔盐电解质因机械夹带进入
2、炭渣中,因此炭渣中含有大量氟化物,属于有毒固体废弃物。当前,国内铝行业产生的炭渣主要采取露天堆存的方式进行处理,其中的可溶氟随雨水渗人地下,会对土壤及地下水造成污染。随着环保问题日趋严峻、石油焦等可用碳素资源日渐紧张,政府及铝生产商已就炭渣循环利用的紧迫性达成共识。据统计,每生产一吨原铝约外排5公斤15公斤炭渣,2014年我公司铝产量为45万吨,外排炭渣较高,约1万吨。由于受电解质的浸泡和渗透,炭渣中电解质含量很高、约占炭渣重量的30%40%,成分主要是冰晶石、亚冰晶石,少量氧化铝和氟化钙。目前我公司铝电解产生的炭渣一般是作为废物外销,价格约为600元/吨,经外部初步加工后,以3000元/吨的
3、价格出售,而我公司2014年外购电解质约2000余吨,直接成本约600万元,与炭渣外销收益基本相当。但由于炭渣浮选处理后产生电解质较外购电解质多,此外还可产生炭粉,此收益与炭渣直接处理费用相比的经济性,以及多余电解质、炭粉的外销价格及应用、产生电解质的质量等实际问题;处理方案的选择、收益的对比等经济性研究,就成为此项目的重中之重。前前 言言3目录目录前言前言当前炭渣的处理方法当前炭渣的处理方法处理方法的比较处理方法的比较结语结语一、焙烧法一、焙烧法二、浮选法二、浮选法41 1、火法原理、火法原理焙烧法又称高温冶金。利用高温从矿石中提取金属或金属化合物的冶金过程,是提取冶金的主要方法。此过程没有
4、水溶液参与反应,所以又称干法冶金。主要用于钢铁冶炼、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金生产等。火法冶金其主要反应是还原-氧化反应。炭渣焙烧主要通过高温焙烧,使炭渣中的炭氧化,所得焙烧残渣即为电解质。52 2、炭渣焙烧工艺流程、炭渣焙烧工艺流程炭渣焙烧处理过程中,有大量氟化氢排出,在当前环保压力下,必须进过烟气处理,方可实施生产,因此烟气处理纳入炭渣焙烧生产工艺流程。2.12.1、炭渣焙烧工艺流程:、炭渣焙烧工艺流程:2.22.2、炭渣烟气处理方案、炭渣烟气处理方案62.32.3、炭渣焙烧处理的注意事项、炭渣焙烧处理的注意事项1)、焙烧温度不能过高,以避免电解质的挥发,焙烧温度也不能过低,以保
5、证炭完全燃烧;2)、炭渣中的炭为焦炭,着火点高()且燃烧慢,为保证炭完全燃烧,需要加入助燃剂;3)、为避免电解质粘附在设备内衬或盛装容器内壁上,需要加入分散剂;4)、由于回收产品为电解质,要求助燃剂和分散剂杂质含量少、对电解工艺无负面影响;5)、焙烧过程发生的主要反应为碳的氧化反应,为使反应快速进行,焙烧时必须保证炉窑内有充足的氧气。2 2、炭渣焙烧工艺流程、炭渣焙烧工艺流程73 3、焙烧法处理炭渣质量、焙烧法处理炭渣质量MgF2CaF2KFfzbAlXAlF3NaF0.793.931.822.3416.23-1.0640.8547.79注:上表为焙烧炭渣采样平均值由上表可见,产品质量与电解槽
6、电解质成分一致,该类电解质经过生产实践检验,可以返回电解槽循环利用。84 4、处理成本、处理成本序号序号名称名称单位单位无税价无税价碳渣碳渣单耗单耗单价成本(元)单价成本(元)1 1药剂药剂42.91.1助燃剂kg/t0.1712020.41.2分散剂kg/t0.1515022.52 2辅助材料辅助材料102.1机物料元/t10/103 3燃料及动力燃料及动力903.1煤kg/t0.45200904 4人工工资人工工资1005 5直接处理成本直接处理成本242.9242.995 5、经济效益、经济效益电解质回收率约:50%,直接返回到电解槽利用,价格2800元/吨,每吨碳渣生产电解质约:0.5
7、*2800=1400.00元每吨碳渣的效益为:1400-210=1190元。106 6、投资预算、投资预算炭渣焙烧处理投资预算炭渣焙烧处理投资预算序号设备名称台数价格(万元)1反射炉1152不锈钢烟道30米1.53活性碳吸附器10.84陶瓷交换器125余热回收利用器11.56风机10.157沉淀池12.58成品料池119处理工具10.510厂房地面硬化、仓储、休息室30投资预算54.95上表为投资基本测算,在实际运行过程中,根据市场行情发生波动。117 7、缺点和不足、缺点和不足1、在焙烧过程中产生氟化气体烟道不易全部收集,部分气体有排入大气可能;2、劳动强度大,劳动环境恶劣,人工成本较高,个
8、体经营按200元/天雇佣员工;3、在焙烧过程中,有火焰喷出约2米左右,不利于安全生产;4、炭渣焙烧时间较长,不利于大批量处理炭渣;5、国家相关法律法规等相关规定不利于焙烧法处理炭渣;5.1、2011版铝行业规范条件中规定:“禁止利用直接燃煤反射炉和4吨以下其他反射炉生产再生铝”;5.2、中华人民共和国国家发展和改革委员会令第21号产业结构调整指导目录中明文规定:“第十二条:禁止再生有色金属生产中采用直接燃煤的反射炉项目;第十八条:禁止使用4吨以下反射炉再生铝生产工艺及设备”5.3、豫环文201275号文件规定:“按照国家环保相关法律和产业政策,对下述工艺和装备必须在规定的时间内予以淘汰:再生有
9、色金属生产中采用直接燃煤的反射炉项目。”12目录目录前言前言当前炭渣的处理方法当前炭渣的处理方法处理方法的比较处理方法的比较结语结语一、焙烧法一、焙烧法二、浮选法二、浮选法131 1、浮选原理、浮选原理“浮选(flotation)”一词,是漂浮选矿的简称。浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同,从矿石中分离有用矿物的技术方法。浮选也叫泡沫浮选,是根据各种物料表面物理化学性质的不同,来分选物料的方法。也就是利用物料的可浮性差异来分选物料。可浮性是指物料易浮或难浮的程度。浮选有正浮选和反浮选。正浮选是指浮选作业中浮起的物料是有用的物料,即泡沫产品为有用物。反之,浮起的物料是废弃物,则称之为反浮选
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