鋁電解質塊破碎處理及循環利用

劉靜 馮冰 康自強 河南中孚實業股份有限公司技術中心，河南 鞏義 451200

鋁電解質塊破碎處理及循環利用

劉靜 馮冰 康自強 河南中孚實業股份有限公司技術中心，河南 鞏義 451200

介紹了鋁電解質塊在逐級破碎后，經輸送系統返回電解槽循環利用的實踐過程，通過實施效果的分析及存在問題的整改措施，得出最優的鋁電解質塊破碎、輸送技術。

鋁電解槽；電解質塊；循環利用

前言

隨著鋁電解槽的大型化和系列槽臺數的增加，一個電解鋁系列每日產生的電解質塊可達50噸左右，該物料如不返回電解槽內，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，電解質塊必須得到循環利用。國外電解鋁企業采用了成套的電解質塊處理系統，電解質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，不能為國內鋁電解行業所接受。國內各電解鋁廠普遍采用的方法是，換級時陽極剝離的電解質塊在電解車間破碎，附著在殘極上的電解質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生大量粉塵，污染環境，并造成物料的飛揚損失，難以適應大型鋁電解系列生產的需要。

近年來，國內多家鋁電解企業根據各自電解槽的特點，研制并試驗了電解質處理及循環利用系統。河南中孚實業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，并在兩個系統上進行試驗應用，經過多次改進，技術成熟度不斷提高，滿足了在大型鋁電解系列上推廣應用的條件。

1 工藝描述

鋁電解槽電解質塊由氧化鋁及電解質組成，為固態，尺寸在1～500mm之間，其物理化學性質與槽內液態電解質不同，同時不同的電解質體系其電解質塊物理化學性質也不同，在國內外文獻中尚無固態電解質塊物理化學性能的報道，經試驗分析，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。

根據電解質塊的以上特點，設計的電解質塊破碎處理及循環利用系統由破碎設備、輸送系統、儲備料倉及除塵設備組成。破碎分初級破碎、一級破碎和二級破碎，設備為顎式破碎機和高效振動磨；輸送系統分機械輸送和氣力輸送兩部分，設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。

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

圖1 電解質塊破碎處理及循環利用系統工藝流程圖

圖2 電解質塊破碎處理及循環利用系統流程平面圖

2 系統中主要設備配置及功能

電解質塊破碎處理及循環利用系統主要設備及功能如下：

（1）顎式破碎機

顎式破碎機是電解質塊經人工初級破碎后進入系統的首道工序，是把人工初級破碎的≤200mm大小不等的電解質塊進行一級破碎，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

電解質塊破碎處理及循環利用系統于2007年年初進入設計階段，經過長達一年的設計、設備訂貨、設備安裝、調試進入試運行階段。通過試運，發現一些問題一直制約該系統正常投入使用。

具體如下：

（1）受現場強磁場的影響高效振動磨內部錘頭發生偏移，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節易造成堵管，送料效果不佳；

（4）電解質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，現場環境較惡劣。

以上問題發現后，經過設計人員、設備廠家及安裝單位現場多次調整、試驗但都無法很好的解決。

4 改進措施

2008年6月，公司針對試運中發現的問題對該系統進行了技術改造。技術措施如下：

（1）噪音消除。經市場破碎設備考察，發現復合破碎機不但能滿足電解質塊破碎粒度≤3mm的要求，而且運行中設備噪音小，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。為了不增加設備及資金投入，仍在原設備上進行改進，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，設備應用效果較好，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，堵料情況再無發生，見圖7；

（5）雜質的清除。由于電解質塊中含有鋁塊，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如編織袋條、破塑料袋等也能有效得到清除；

（6）生產環境的改善。為了改善現場環境，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節增加收塵罩，現場環境得到改善。

5 結論

大型鋁電解槽電解質塊的處理和循環利用，涉及生產的物料平衡，成為大型鋁電解企業必須配置的設施；通過設置合理的工藝配置和設備配置，系統能對電解質塊進行多級破碎，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，從而實現電解質塊的高效循環利用；系統機械化程度高，收塵效果好，運行成本低；系統的成功應用為我國大型鋁電解企業的電解質塊處理提供了借鑒；系統運行時間短，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的應用.河南有色金屬.2008.2

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.089