处理方法和处理装置的及与其相关的改进

申请号 CN201780072400.5 申请日 2017-11-27 公开(公告)号 CN110036124A 公开(公告)日 2019-07-19
申请人 阿尔泰克欧洲有限公司; 发明人 艾伦·皮尔; 安德鲁·吉布斯;
摘要 提供了用于处理材料的方法和装置,该材料是来自金属熔炼过程的上层,该材料包括一种或多种盐,该材料包括一种或多种金属。该方法包括将材料送入尺寸减小步骤;将材料从尺寸减小步骤送入基于 密度 的分离步骤;将材料从基于密度的分离步骤送入 浸出 步骤。尺寸减小阶段被优化来为黑色金属和有色金属的分离提供材料暴露。黑色金属分离优选地由 涡流 分离器提供。有色金属分离优选地由旋 风 分离器提供。
权利要求

1.一种处理材料的方法,所述材料是来自金属熔炼过程的上层,所述材料包括一种或多种盐,所述材料包括一种或多种金属,所述方法包括:
a)将所述材料送入尺寸减小步骤;
b)将所述材料从所述尺寸减小步骤送入基于密度的分离步骤;
c)将所述材料从所述基于密度的分离步骤送入浸出步骤。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述尺寸减小步骤包括多个尺寸减小步骤,所述尺寸减小步骤包括颚式破碎步骤。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中所述尺寸减小步骤包括轧制步骤。
4.如任一前述权利要求所述的方法,其中所述尺寸减小步骤提供作为材料平床的输出以暴露黑色金属用于分离。
5.如任一前述权利要求所述的方法,其中所述尺寸减小步骤提供作为材料平床的输出,所述材料平床能够易于悬浮在气流中。
6.如任一前述权利要求所述的方法,其中所述尺寸减小步骤包括一个或多个定径步骤以根据尺寸将所述材料分成一个或多个部分。
7.如任一前述权利要求所述的方法,其中所述尺寸减小步骤紧跟着黑色金属分离步骤,然后是有色金属分离步骤。
8.如权利要求7所述的方法,其中所述黑色金属分离步骤由涡流分离器提供。
9.如权利要求7或8所述的方法,其中所述黑色金属分离步骤由振动台和/或压缩空气分离器提供。
10.如权利要求7至9中任一所述的方法,其中通过所述尺寸分离中的一种或两种尺寸分离所提取的被返回熔炉中。
11.如任一前述权利要求所述的方法,其中所述尺寸减小步骤紧跟着基于密度的分离步骤,优选地是有色金属分离步骤。
12.如权利要求11所述的方法,其中所述基于密度的分离步骤使用旋分离器或基于空气的旋风分离器。
13.如权利要求11或12所述的方法,其中所述基于密度的分离步骤被用于从被送入所述浸出步骤的材料中移除一种或多种气体发生组分。
14.如权利要求11至13中任一所述的方法,其中所述基于密度的分离步骤使铝和/或含铝组分与其他成分,特别地与盐组分分离。
15.一种用于处理材料的装置,所述材料是来自金属熔炼过程的上层,所述材料包括一种或多种盐,所述材料包括一种或多种金属,所述装置包括:
a)为尺寸减小装置提供材料的进料器;
b)尺寸减小装置;
c)为基于密度的分离装置提供材料的进料器;
d)基于密度的分离装置;
e)为浸出装置提供材料的进料器;
浸出装置。
16.如权利要求15所述的装置,其中所述尺寸减小装置包括多个尺寸减小装置,所述尺寸减小装置包括颚式破碎机
17.如权利要求15或16所述的装置,其中所述尺寸减小装置包括轧制步骤。
18.如权利要求15至17中任一所述的装置,其中所述尺寸减小装置具有输出设备,所述输出设备是用于暴露黑色金属进行分离的材料平床。
19.如权利要求15至18中任一所述的装置,其中所述尺寸减小装置具有输出设备,所述输出设备是能够易于悬浮在气流中的材料平床。
20.如权利要求15至19中任一所述的装置,其中所述尺寸减小装置包括一个或多个定径步骤以根据尺寸将所述材料分成一个或多个部分。
21.如权利要求15至20中任一所述的装置,其中所述尺寸减小装置紧跟着黑色金属分离步骤和有色金属分离步骤。
22.如权利要求21所述的装置,其中所述黑色金属分离步骤由涡流分离器提供。
23.如权利要求20或21所述的装置,其中所述黑色金属分离步骤由振动台和/或压缩空气分离器提供。
24.如权利要求20至22中任一所述的装置,其中通过所述尺寸分离中的一种或两种所提取的铝被返回熔炉中。
25.如权利要求15至24中任一所述的装置,其中所述尺寸减小装置紧跟着基于密度的分离步骤,优选地作为所述有色金属分离步骤。
26.如权利要求25所述的装置,其中所述基于密度的分离步骤使用旋风分离器或基于空气的旋风分离器。
27.如权利要求25或26所述的装置,其中所述基于密度的分离步骤被用于从被送入所述浸出步骤的材料中移除一种或多种气体发生组分。
28.如权利要求25至27中任一所述的装置,其中所述基于密度的分离步骤使铝和/或含铝组分与其他成分,特别地与盐组分分离。
29.一种处理材料的方法,所述材料是来自金属熔炼过程的上层,所述材料包括一种或多种盐,所述材料包括一种或多种金属,所述方法包括:
a)将所述材料送入浸出步骤;
b)从所述浸出步骤获得材料;
c)将所述材料从所述浸出步骤送入固液分离器,例如过滤步骤;
d)将固体材料从所述过滤步骤送入干燥步骤。
30.如权利要求29所述的方法,其中未溶解的固体和溶解的固体被送入至所述固液分离器。
31.如权利要求29或30所述的方法,其中在被送入至所述固液分离器之前,未溶解的固体和溶解的固体被送入至混合器,例如螺条混合器。
32.如权利要求29至31中任一所述的方法,其中所述混合器使得所述未溶解的固体在被送入所述固液分离器之前被均匀地分布在所述溶解的固体中。
33.如权利要求29至32中任一所述的方法,其中所述固液分离器是过滤器,特别地是带式过滤器,更优选地是真空带式过滤器。
34.如权利要求29至33中任一所述的方法,其中所述溶解的固体流随着床和材料向前移动而被抽出通过所述床。
35.如权利要求29至34中任一所述的方法,其中另外的洗涤被加入到所述过滤器中的所述未溶解的固体中。
36.如权利要求29至35中任一所述的方法,其中滤过的固体被送入输送带和/或存储位置
37.如权利要求29至36中任一所述的方法,其中滤过的固体材料被送入干燥阶段,例如旋转干燥器。
38.如权利要求29至37中任一所述的方法,其中滤过的固体通过螺旋进料器被送入干燥阶段。
39.如权利要求29至38中任一所述的方法,其中所述浸出步骤被提供为具有过化氢。
40.如权利要求29至39中任一所述的方法,其中所述过氧化氢被用于增加氧化物含量和/或减少或除去氮化物含量和/或化物含量。
41.如权利要求29至40中任一所述的方法,其中所述浸出阶段中的停留时间少于10分钟,优选地少于8分钟,并且理想地少于5分钟或更少。
42.如权利要求29至41中任一所述的方法,其中停留时间被控制来控制由所述浸出步骤所产生的气体体积。
43.用于处理材料的装置,所述材料是来自金属熔炼过程的上层,所述材料包括一种或多种盐,所述材料包括一种或多种金属,所述装置包括:
a)为浸出装置提供材料的进料器;
b)浸出装置;
c)材料从所述浸出装置到过滤装置的出口;
d)过滤装置;
e)从所述过滤装置到干燥器的进料器;
f)干燥器。
44.如权利要求43所述的装置,其中未溶解的固体和溶解的固体被送入至所述固液分离器。
45.如权利要求43或44所述的装置,其中在被送入至所述固液分离器之前,未溶解的固体和溶解的固体被送入至混合器,例如螺条混合器。
46.如权利要求43至45中任一所述的装置,其中所述混合器使得所述未溶解的固体在被送入所述固液分离器之前被均匀地分布在所述溶解的固体中。
47.如权利要求43至46中任一所述的装置,其中所述固液分离器是过滤器,特别地是带式过滤器,更优选地是真空带式过滤器。
48.如权利要求43至47中任一所述的装置,其中所述溶解的固体流随着床和材料向前移动而被抽出通过所述床。
49.如权利要求43至48中任一所述的装置,其中另外的洗涤水被加入到所述过滤器中的所述溶解的固体中。
50.如权利要求43至49中任一所述的装置,其中滤过的固体被送入输送带和/或存储位置。
51.如权利要求43至50中任一所述的装置,其中滤过的固体材料被送入干燥阶段,例如旋转干燥器。
52.如权利要求43至51中任一所述的装置,其中滤过的固体通过螺旋进料器被送入干燥阶段。
53.如权利要求43至52中任一所述的装置,其中所述浸出步骤被提供为具有过氧化氢。
54.如权利要求43至53中任一所述的装置,其中所述过氧化氢被用于增加氧化物含量和/或减少或去除氮化物含量和/或钙化物含量。
55.如权利要求43至54中任一所述的装置,其中所述浸出阶段中的停留时间少于10分钟,优选地少于8分钟,并且理想地少于5分钟或更少。
56.如权利要求43至55中任一所述的方法,其中停留时间被控制来控制由所述浸出步骤所产生的气体体积。

说明书全文

处理方法和处理装置的及与其相关的改进

[0001] 本发明涉及处理方法和装置的及与其相关的改进,特别地是用于处理炉渣以回收其一种或多种有用组分的处理方法和装置。
[0002] 例如,处理熔融的熔炉(furnace)被提供为具有在熔融金属顶部的盐屏障,以减少化和/或促进从熔融金属中去除污染物。由于该过程,盐屏障有效地成为炉渣的一部分,之后它通常被称为盐渣。一旦从熔炉中被取出,这种材料的处理是有利的。优点包括回收和再利用一种或多种组分和/或减少炉渣所呈现的危害。
[0003] 现有方法倾向于使用集中处理工厂来获取冷渣再对其进行再处理。这会在成本和运输足迹方面造成运输问题,并且对后续加工和产物产生负面影响。
[0004] 本发明的可能目的之一在于促进炉渣的加工,经济地在其生产的同一地点进行。本发明的可能目的之一在于降低加工过程中涉及的成本。本发明的潜在目的之一在于提供可能在其价值和/或有用性方面改进的产品。
[0005] 根据第一方面,提供了一种处理材料的方法,该方法包括:a)将材料送入浸出步骤;
b)从浸出步骤获得渗滤液;
c)将渗滤液送入干燥步骤或喷雾干燥步骤;
d)将从干燥步骤或喷雾干燥步骤获得固体。
[0006] 该方法可以包括进一步的步骤将固体压缩和/或模制成球团。
[0007] 该方法可以包括1)在熔炉中的熔融金属的表面上提供材料,该熔炉在第一位置;2)将该材料从熔炉中取出;3)在第二位置处理被从熔炉中取出的材料,该第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且该处理包括步骤a)、b)、c)或d)中的一个或多个步骤。该方法可以包括在被从熔炉中取出的材料的温度已降低至100 °C以下,优选地350 °C以下,更优选地525°C以下,再更优选地760°C以下之前,在第二位置应用该工序中的一个或多个工序。
[0008] 根据第二方面,提供了一种用于处理材料的装置,该装置包括:a)浸出装置;
b)为浸出装置提供材料的进料器;
c)浸出装置的渗滤液的出口;
d)干燥器或喷雾干燥器;
e)所述出口被流体地连接至喷雾干燥器;
f)干燥器或喷雾干燥器的用于固体的出口。
[0009] 该装置可以包括用于生成球团的压缩和/或模制装置和/或用于为该压缩和/或模制装置提供从渗滤液中获得的固体的进料器。
[0010] 该装置可以包括:1)熔炉,该熔炉在第一位置;2)用于向熔炉中的熔融金属的表面引入材料的进料器;3)用于被从熔炉中取出的材料的一个或多个处理器,该一个或多个处理器被提供在第二位置,该第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且该一个或多个处理器包括含有特征a)、b)、c)、d)、e)或f)中的一个或多个特征的处理器中的一个或多个处理器。
[0011] 根据第三方面,提供了一种处理材料的方法,该方法包括:a)将材料送入浸出步骤;
b)从浸出步骤获得渗滤液;
c)从渗滤液中获得固体;
d)将固体压缩和/或模制成球团。
[0012] 该方法可以包括将渗滤液送入干燥步骤或喷雾干燥步骤,优选地以获得用于压缩和/或模制步骤的固体。
[0013] 该方法可以包括1)在熔炉中的熔融金属的表面上提供材料,该熔炉在第一位置;2)将该材料从熔炉中取出取出;3)在第二位置处理被从熔炉中取出取出的材料,该第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且该处理包括步骤a)、b)、c)或d)中的一个或多个步骤。
该方法可以包括在被从熔炉中取出取出的材料的温度已降低至100 °C以下,优选地350  °C以下,更优选地525°C以下,再更优选地760°C以下之前,在第二位置应用该工序中的一个或多个工序。
[0014] 根据第四方面,提供了一种用于处理材料的装置,该装置包括:a)浸出装置;
b)为浸出装置提供材料的进料器;
c)浸出装置的渗滤液的出口;
d)用于生成球团的固体压缩和/或模制装置;
e)用于为该压缩和/或模制装置提供从渗滤液获得的固体的进料器。
[0015] 该装置可以包括干燥器或喷雾干燥器,和/或所述出口被流体地连接至该干燥器或喷雾干燥器,和/或该干燥器或喷雾干燥器的用于固体的出口。
[0016] 该装置可以包括:1)熔炉,该熔炉在第一位置;2)用于向熔炉中的熔融金属的表面引入材料的进料器;3)用于被从熔炉中取出的材料的一个或多个处理器,该一个或多个处理器被提供在第二位置,该第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且该一个或多个处理器包括含有特征a)、b)、c)、d)或e)中的一个或多个特征的处理器中的一个或多个处理器。
[0017] 根据第五方面,提供了一种处理材料的方法,该方法包括:a)在熔炉中的熔融金属的表面上提供材料,该熔炉在第一位置;
b)将该材料从熔炉中取出;
c)在第二位置处理被从熔炉中取出的材料,该第二位置距离第一位置为5 km或更近并且该处理包括选自以下的一个或多个步骤:
1)缩减大量的该材料的尺寸;
2)浸出该材料以提供渗滤液;
3)干燥或喷雾干燥一种或多种组分,例如渗滤液,以提供固体;
4)压缩或模制固体,例如从渗滤液获得的固体,以提供球团。
[0018]  该方法可以包括在被从熔炉中取出的材料的温度已降低至100 °C以下,优选地350 °C以下,更优选地525 °C以下,再更优选地760 °C以下之前,在第二位置应用该工序中的一个或多个工序。
[0019] 该方法可以包括将渗滤液送入干燥步骤或喷雾干燥步骤,优选地以获得用于该压缩和/或模制步骤的固体。
[0020] 该方法可以包括另外的步骤将固体压缩和/或模制成球团。
[0021] 根据第六方面,提供了一种用于处理材料的装置,该装置包括:a)熔炉,该熔炉在第一位置;
b)用于向熔炉中的熔融金属的表面引入材料的进料器;
c)用于被从熔炉中取出的材料的一个或多个处理器,该一个或多个处理器被提供在第二位置,该第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且该一个或多个处理器包括选自以下项中的一个或多个处理器:
1)用于缩减大量的该材料的尺寸的破碎器;
2)浸出装置;
3)干燥或喷雾干燥步骤装置;
4)用于固体的压缩或模制装置,例如从来自浸出装置的渗滤液所获得的固体,以提供球团。
[0022] 根据第七方面,提供了一种处理材料的方法,该方法包括:a)将材料送入浸出步骤;
b)从浸出步骤获得材料;
c)将该材料从浸出步骤送入过滤步骤;
d)将固体材料从过滤步骤送入干燥步骤。
[0023] 该方法可以包括进一步的步骤将固体压缩和/或模制成球团。
[0024] 该方法可以包括1)在熔炉中的熔融金属的表面上提供材料,该熔炉在第一位置;2)将该材料从熔炉中取出;3)在第二位置处理被从熔炉中取出的材料,该第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且该处理包括步骤a)、b)、c)或d)中的一个或多个。该方法可以包括在被从熔炉中取出的材料的温度已降低至100 °C以下,优选地350 °C以下,更优选地525 °C以下,再更优选地760 °C以下之前,在第二位置应用该工序中的一个或多个工序。
[0025] 根据第八方面,提供了一种用于处理材料的装置,该装置包括:a)为浸出装置提供材料的进料器;
b)浸出装置;
c)材料从浸出装置到过滤装置的出口;
d)过滤装置;
e)从过滤装置到干燥器的进料器;
f)干燥器。
[0026] 该装置可以包括用于生成球团的压缩和/或模制装置,和/或用于为该压缩和/或模制装置提供从渗滤液获得的固体的进料器。
[0027] 该装置可以包括:1)熔炉,该熔炉在第一位置;2)用于向熔炉中的熔融金属的表面引入材料的进料器;3)用于被从熔炉中取出的材料的一个或多个处理器,该一个或多个处理器被提供在第二位置,该第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且该一个或多个处理器包括含有特征a)、b)、c)、d)、e)或f)中的一个或多个特征的处理器中的一个或多个处理器。
[0028] 根据第九方面,提供了一种处理材料的方法,该方法包括:a)将材料送入尺寸减小步骤;
b)将材料从尺寸减小步骤供给基于密度的分离步骤;
c)将材料从基于密度的分离步骤供给浸出步骤。
[0029] 该方法可以包括另外的步骤将固体压缩和/或模制成球团。
[0030] 该方法可以包括1)在熔炉中的熔融金属的表面上提供材料,该熔炉在第一位置;2)将该材料从熔炉中取出;3)在第二位置处理被从熔炉中取出的材料,该第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且该处理包括步骤a)、b)、c)或d)中的一个或多个步骤。该方法可以包括在被从熔炉中取出的材料的温度已降低至100 °C以下,优选地350 °C以下,更优选地525 °C以下,再更优选地760 °C以下之前,在第二位置应用该工序中的一个或多个工序。
[0031] 根据第十方面,提供了一种用于处理材料的装置,该装置包括:a)为尺寸减小装置提供材料的进料器;
b)尺寸减小装置;
c)为基于密度的分离装置提供材料的进料器;
d)基于密度的分离装置;
e)为浸出装置提供材料的进料器;
f)浸出装置。
[0032] 该装置可以包括用于生成球团的压缩和/或模制装置,和/或用于为该压缩和/或模制装置提供从渗滤液获得的固体的进料器。
[0033] 该装置可以包括:1)熔炉,该熔炉在第一位置;2)用于向熔炉中的熔融金属的表面引入材料的进料器;3)用于被从熔炉中取出的材料的一个或多个处理器,该一个或多个处理器被提供在第二位置,该第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且该一个或多个处理器包括含有特征a)、b)、c)、d)、e)或f)中的一个或多个特征的处理器中的一个或多个处理器。
[0034] 本发明的第一和/或第二和/或第三和/或第四和/或第五和/或第六和/或第七和/或第八和/或第九和/或第十方面可以包括本文中其他地方列出的任何特征、选项或可能性,包括下文中的特征、选项或可能性。
[0035] 该处理方法可以是将一种或多种盐从一种或多种金属分离出的处理。例如可以分离氯化钠和/或氯酸钠和/或氯化和/或氯酸钾,特别是从铝和/或黑色金属。
[0036] 该处理方法可以是将一种或多种盐从一种或多种非金属分离出的处理。例如可以分离氯化钠和/或氯酸钠和/或氯化钾和/或氯酸钾,特别是从氧化铝和/或其他不溶性非金属化合物。
[0037] 该方法可以提供用于一种或多种金属(例如铝)的回收。该方法可以提供用于一种或多种盐(例如氯化钠和/或氯化钾)的回收。
[0038] 该材料可以是炉渣。该材料可以是来自金属熔融工艺的上层。该材料可以是涉及回收铝的层。该材料可以包括一种或多种盐,例如氯化钠和/或氯酸钠和/或氯化钾和/或氯酸钾。该材料可以包括一种或多种金属,例如铝,和/或金属氧化物,例如氧化铝。该材料可以包括10-35%的氧化铝,25-60%的氯化钠,10-35%的氯化钾,2-10%的金属铝和杂质,组合总计为100%,例如15-30%的氧化铝,30-55%的氯化钠,15-30%的氯化钾,5-7%的金属铝和杂质,组合总计为100%。杂质可以包括化物、氮化物、硫化物和/或磷化物。
[0039] 在熔炉中的熔融金属的表面上提供材料的该方法可以包括将材料供给到熔融金属的表面上,优选地从熔融金属的上方。该材料可以分批地送入。该材料可以连续地送入。
[0040] 熔融金属优选地是铝。
[0041] 熔炉可以是旋转熔炉或其他熔炉类型。
[0042] 第一位置可以是提供熔炉的位置,和/或材料被从熔炉取出之后和/或被压缩之后所存储的位置。
[0043] 该材料可以是炉渣。该材料可以是通过压缩炉渣所产生的压缩渣。炉渣可以在压渣机中被压缩。炉渣可以被压缩以从炉渣中移除熔融铝。该材料可以包括一种或多种盐,例如氯化钠和/或氯酸钠和/或氯化钾和/或氯酸钾。该材料可以包括一种或多种金属,例如铝,和/或金属氧化物,例如氧化铝,理想地,其含量低于炉渣中的含量。
[0044] 压缩渣可以具有比炉渣低的温度。压缩渣在压缩后的温度可以低于500 °C。
[0045] 可以允许压缩渣冷却。优选地,不允许压缩渣冷却至低于100 °C,优选地低于350 °C,更优选地低于525 °C,再更优选地低于760 °C。
[0046] 可以允许在第一位置冷却压缩渣。
[0047] 第二位置可以每年处理少于20,000吨材料,可能每年少于15,000吨材料,甚至少于10,000吨材料。
[0048] 在第二位置提供的对从熔炉中所取出的材料的处理可以包括在从熔炉中取出材料之后的一个或多个步骤,并且更优选地包括在材料压缩之后,例如形成压缩渣之后。
[0049] 第二位置距离第一位置为5 km或更近,并且优选地距离第一位置小于2 km,更优选地距离第一位置小于1 km并且理想地距离第一位置小于500 m。第一位置和第二位置优选地由相同的法人实体拥有和/或运营。熔炉优选地被供应以回收铝。
[0050] 优选地,在一个或多个工艺步骤在第二位置进行之前,不允许压缩渣被冷却至低于100 °C,优选地低于350 °C,更优选地低于525 °C,再更优选地低于760 °C。
[0051] 该方法可以包括尺寸减小步骤。尺寸减小步骤可以减小材料的一个或多个尺寸和/或增加材料所存在的离散部分的数量。尺寸减小步骤可以包括多个尺寸减小步骤。尺寸减小步骤可以包括破碎步骤。尺寸减小步骤可以包括颚式破碎机。尺寸减小步骤可以包括研磨步骤。尺寸减小步骤可以包括轧制步骤。尺寸减小步骤可以包括一个或多个定径步骤,例如以根据尺寸将材料分成一个或多个部分。尺寸减小步骤可以生成材料平床,例如以分离或暴露黑色金属用于分离。尺寸减小步骤可以生成能够易于悬浮在气流中的材料平床,例如用于送入旋分离器。
[0052] 该方法可以包括黑色金属和有色金属分离步骤。该分离可以由涡流分离器来进行。该方法可以包括金属和非金属分离步骤。该分离可以由涡流分离器和/或振动台和/或压缩空气分离器来进行。通过这些分离中一种或两种所提取的铝可以被返回熔炉中。
[0053] 该方法可以包括基于密度的分离步骤。该基于密度的分离步骤可以使用旋风分离器,特别是基于空气的旋风分离器。该基于密度的分离步骤可以从被送入浸出步骤的材料中移除一种或多种气体发生组分。该密度分离步骤可以使铝和/或含铝组分与其他成分,特别地与盐组分分离。
[0054] 该方法可以包括通过将材料引入到浸出槽来将材料送入浸出步骤。浸出步骤可以被提供为具有一种或多种其他进料,例如。浸出步骤可以被提供为过氧化氢。过氧化氢可以被用于增加氧化物含量和/或减少或移除氮化物含量和/或化物(calcides)含量。
[0055] 该方法可以包括从一个或多个浸出步骤获得渗滤液。
[0056] 浸出步骤可以是多通路浸出过程,其提供穿过一个浸出槽的多个通路,和/或多阶段浸出过程,其提供穿过若干浸出槽的通路。
[0057] 浸出阶段中的停留时间可以少于10 min,优选地少于8 min,并且理想地少于5 min或更少。停留时间可以被控制来控制由浸出步骤所产生的气体体积。
[0058] 该方法可以包括通过从浸出槽中,优选地从其底部提取渗滤液来从一个或多个浸出步骤获得渗滤液。浸出步骤可以被提供为具有一个或多个其他出口流,例如废气流和/或未溶解的固体流。
[0059] 废气流可以例如通过燃烧被进一步处理,理想地燃烧所生成的热和/或动被用于该方法步骤中的一个或多个步骤中,理想地被用于干燥步骤或喷雾干燥步骤。
[0060] 未溶解的固体和溶解的固体可以被送入至固液分离器,例如过滤器。离开浸出步骤的所有材料,除了废气外,可以被送入至固液分离器。在被送入至固液分离器之前,未溶解的固体和溶解的固体可以被送入至混合器,例如螺条混合器。在被送入至固液分离器之前,所有离开浸出步骤的材料,除了废气外,可以被送入至混合器,例如螺条混合器。混合器可以使得未溶解的固体在被送入固液分离器之前可能与另外的水一起被均匀地分布在溶解的固体中。
[0061] 固液分离器可以是过滤器,特别地是带式过滤器,更优选地是真空带式过滤器。溶解的固体流可以随着床和材料向前移动而通过该床被抽出。可以将另外的洗涤水添加到过滤器中的未溶解的固体中。
[0062] 滤过的固体可以被送入输送带和/或存储位置。滤过的固体材料可以被送入干燥阶段。干燥阶段可以是旋转干燥器。滤过的固体可以通过螺旋进料器被送入干燥阶段。干燥的固体可以从干燥器被送入存储位置。
[0063] 分离的固体可以形成副产物,理想地其具有市场价值。分离的液体可以返回至浸出步骤和/或可以被送入喷雾干燥步骤。
[0064] 该方法可以包括将渗滤液送入干燥步骤或喷雾干燥步骤,例如经由一个或多个缓冲容器或存储容器。渗滤液可以被送至干燥步骤或喷雾干燥步骤,特别是其中的一个或多个喷嘴
[0065] 特别地关于喷雾干燥,一种或多种气体(例如空气)可以被泵送至干燥步骤,特别地被泵送至其中的喷嘴/多个喷嘴。喷嘴可以共同注射气体和渗滤液。喷嘴可以作为流体渗滤液的雾化器
[0066] 干燥步骤可以使用,和/或干燥器可以是降膜蒸发器。渗滤液可以在干燥器中所提供的一个或多个表面上向下流动,例如一根或多根管的表面上。渗滤液可以在表面上作为薄膜流动。可以加热一个或多个或所有的表面。可以加热一个或多个或所有的表面的整体或部分。气体,例如空气,可以经过渗滤液,优选地沿与渗滤液的运动方向不同的方向移动,例如相反的方向。
[0067] 该方法可以包括将热气体,优选地热空气送入干燥步骤或喷雾干燥步骤。可以在引入渗滤液的平行方向或逆流方向上提供热气体。
[0068] 气体可以是来自废气流处理的热气体和/或可以具有由废气流处理所产生的能量,特别是在其温度方面。
[0069] 可以将一种或多种另外的组分(例如水或蒸汽)添加到干燥步骤中,例如与气体共同注入。可以添加一种或多种另外的组分以控制进入干燥步骤的进料的压力和/或温度和/或化学组成。热气体可以通过加热步骤产生,例如通过电加热和/或热交换器系统产生。
[0070] 雾化的渗滤液优选地通过与热气体接触而干燥。雾化的渗滤液优选地通过热气体固化
[0071] 该方法可以包括从干燥步骤或喷雾干燥步骤获得固体,例如通过在干燥步骤或喷雾干燥步骤中分离固体和气体。可以在干燥步骤或喷雾干燥步骤的底部收集固体。可以分批地或连续地移除固体。可以为气体出口流提供一次或多次固体与气体的后续分离,例如使用袋式过滤器和/或旋流分离器来提供。优选地在固体分离之后,气体出口流可以被用于在一个或多个步骤中,特别是在干燥步骤或喷雾干燥步骤中进行搅拌和/或加热。
[0072] 该方法可以包括通过使用干燥步骤或喷雾干燥步骤来从渗滤液获得固体。
[0073] 该方法可以包括在一个或多个另外的步骤中将固体压缩和/或模制成球团。该一个或多个另外的步骤可以包括造球步骤。可以提供压缩和/或模制而不需要向固体中添加任何另外的组分。特别地,可以不添加粘结剂或水分。
[0074] 可以收集和/或存储压缩和/或模制固体,例如球团来例如用于以后的使用。可以将压缩和/或模制固体,例如球团送入熔炉,理想地该熔炉在第一位置。可以将压缩和/或模制固体,例如球团送入熔炉,理想地该熔炉在第一位置,以在熔炉中的熔融金属的表面上提供材料。
[0075] 可以将压缩和/或模制固体,例如球团生产为受控的尺寸。
[0076] 可以将压缩和/或模制固体,例如球团生产为受控的尺寸分布,例如使得按重量计,少于5%,更优选地少于2%的造球材料其直径小于149微米,例如被认为是最大线性维度。
[0077] 可以将压缩和/或模制固体,例如球团生产为可控的水分含量,例如小于0.5 wt%或优选地小于0.2 wt%。
[0078] 可以以可控的氯化钠与氯化钾的比例,例如以预定比例+/- 5%来生产压缩和/或模制固体,例如球团。该比例可以是4:1至1:1之间的氯化钠与氯化钾。
[0079] 具有第一组特征的一批或多批压缩和/或模制固体,例如球团,可以与具有一种或多种不同特性的一批或多批压缩和/或模制固体例如球团进行混合。
[0080] 现在将仅通过示例并且参考附图描述本发明的各种实施例,其中:图1是从铝回收过程中回收盐的方法的流程图,包括根据本发明的改进;
图2是根据本发明实施例的工艺的流程图;
图3是用于本发明的喷雾干燥器的示意图。
[0081] 大规模集中化工艺存在各种问题。这些包括:将压缩渣9送入合适的集中工厂进行处理的运输成本;
这种运输的重大监管问题(特别是如果跨越国界);
涉及这种运输的事故等的安全风险;
在盐生产商的控制之外,必须使用集中式工艺工厂;
能量需求增加,并且难以实现冷压缩渣的尺寸减小;
原料渣(feed slag)的可变性质,因为它含有不同的盐含量、不同的板条比例、不同的污染物等,因为它来自各种不同的铝回收器,给出了过程控制问题;
原料渣的可变性质影响所产生的干盐(在化学组成、水分含量和粒度分布方面),这意味着产品没有得到很好的控制或限定,因此损害了它作为熔炉的良好盐进料。
[0082] 在图1中,旋转炉1用于回收铝,例如被油漆、涂料等污染的废料。熔炉1产生铝制品流(未示出)和废气流3与炉渣流5。
[0083] 废气流3经过适当处理以恢复/利用或使其所含的气体安全。
[0084] 为了防止铝的氧化和提供其他的益处,将盐添加到熔炉1中的熔体的顶部以形成屏障。盐,与一些铝一起,形成炉渣并因此形成炉渣流5。盐主要是氯化钠,但也有氯化钾和其他材料。由二次制铝工业所生产的典型盐渣(又名铝盐饼)可以含有15-30%的氧化铝,30-55%的氯化钠,15-30%的氯化钾,5-7%的其他材料(例如,铝和包括碳化物、氮化物、硫化物和磷化物等的杂质)。
[0085] 在处理之后,铝从熔炉1中排出,并且炉渣是剩余的主要材料。炉渣主要由盐形成,同时还有除去的污染物和在熔化过程中获得的其它组分。
[0086] 当将炉渣流5从熔炉1中取出时,通常将其排空到箱(未示出)中,然后送入压渣机7,以允许铝从炉渣中机械地辅助附聚。铝通常在分离后被返回熔炉1。来自压渣机7的压缩材料被归类为压缩渣9。
[0087] 允许压缩渣9冷却。压缩渣9仍包含大量铝和大量盐。在许多国家,压缩渣在环境和其他法律方面被归类为危险材料,因此需要进一步考虑。
[0088] 一种选择是将压缩渣9运输到合适的工厂中以回收铝并进行处理以回收盐。这涉及将压缩渣9从产生压缩渣9的熔炉1的位置公路运输到远处的处理工厂。这涉及重大的运输成本、重大的监管问题(特别是如果跨越国界)和事故的安全风险等。
[0089] 典型的处理工厂是大型设施,其提供由各种铝熔化工厂所产生的压缩渣9的集中处理。
[0090] 压缩渣9在加工开始时是冷的,并且被送入盐破碎机11以减小压缩渣9的尺寸。压缩渣9的冷性质给尺寸减小步骤带来了困难和增加的能量需求。例如,可能需要气动破碎器以首先将压缩渣9分解成更小的。尺寸减小可以包括所示的盐破碎机11,以及基于尺寸的分离步骤,例如筛。
[0091] 然后将尺寸减小的盐流13送入涡流分离器15。这产生了回收的黑色金属(ferrous)流(未示出)、可以被收集和出售和/或可以返回到熔炉1的铝流17以及清洁过的盐流19。
[0092] 将清洁过的盐流19与水流一起送入浸出槽21。浸出过程溶解清洁过的盐流19的盐含量,使氯酸钠离子化,从而提供溶解的盐流23。剩余的固体,通常是氧化铝和非金属颗粒,形成悬浮固体流25。将浸出废气流27送入热能联供单元(combined heat and power unit)29,在那里其被燃烧以向整个过程,特别是蒸汽干燥器31提供动力和热量。典型气体包括氢气、甲烷和。也可能存在磷化氢和硫化氢
[0093] 将悬浮固体流25送入过滤器33以使固体与液体分离。固体是该过程中能够出售的有用产物。液体被送回(未示出)至浸出槽21。
[0094] 将溶解的盐流23传递给蒸发器35以产生蒸汽流37、气体流39(其也去往热能联供单元29)和湿盐流41。
[0095] 将蒸汽流37送入冷凝器43并且将所产生的水流送回至浸出槽21。
[0096] 将湿盐流41带到过热蒸汽干燥器31中。这产生返回到浸出槽21的蒸汽/水蒸汽流(未示出)和产物流,即干盐流43。干盐流43可以为熔炉1提供盐进料45。
[0097] 本发明试图通过处理方法和所做的改变来解决这些问题和/或提供对它们的改进。
[0098] 参考图2,提供了本发明实施例的整个过程。再次,旋转炉51用于回收铝,并且熔炉51产生铝制品流(未示出)和废气流53与炉渣流55。
[0099] 与图1的方法相同的特征不再重复,但仍适用于图2的实施例。例如,废气流53经过适当处理以恢复/利用或使其所含的气体安全。
[0100] 将炉渣流55从熔炉51中取出,然后将其送入压渣机57。来自压渣机57的压缩材料也是压缩渣59。
[0101] 在本发明的这个实施例中,压缩渣59在与其被生成的相同位置处进行处理。这是可能的,因为与现有方法相比,更低的资本成本和更低的单元尺寸对这个实施例中所选择的整个工艺是可行的。典型的本地工厂可以被配置为每小时处理1吨或更少的盐,而集中式工厂可以处理每小时5吨或更多的盐。
[0102] 由此产生的第一个好处是压缩渣59仅允许冷却到所需程度。该冷却仍有助于处理并且降低热铝进一步反应的风险,但不允许压缩渣59冷却到在随后的尺寸减小阶段中会产生负面影响的程度。
[0103] 将压缩渣59送入渣破碎机61以减小压缩渣59的尺寸。然而,由于压缩渣59不是冷和硬的,因此更容易实现尺寸减小,并且更容易控制所产生的尺寸分布。这提供了精细材料,例如1 mm以下的材料的更好的尺寸分布和/或缩减量。这对于改善从悬浮固体物流75中所回收的固体的可售性是重要的。
[0104] 在优化的形式中,尺寸减小阶段61提供颚式破碎机以影响尺寸的主要缩减。然而,然后将压缩渣59送入轧辊。轧辊被用于以适合于呈现给涡流分离器65的平坦形式生成更一致的产物。轧辊还确保压缩渣59的尺寸范围适于在随后的旋风分离中进行处理。
[0105] 在尺寸减小之后,然后将尺寸减小的炉渣流63送入涡流分离器65。这产生了被回收的黑色金属流(未示出)。
[0106] 在优化的形式中,剩余的材料,包括盐,从涡流分离器(current separator)65被送入另外的旋风分离器(cyclone separator)。旋风分离器涉及将剩余材料悬浮在空气中,然后由于旋风分离器的作用使其经受基于重力的分离。旋风分离器有效地移除组分,否则这些组分将不利地造成后期阶段的气体产生。由此产生返回熔炉1的铝流67和清洁过的盐流69。
[0107] 将清洁过的盐流69与水流73一起送入浸出槽71。提供了相同的通用浸出过程。
[0108] 然而,在优化的形式中,浸出阶段的停留时间减少,并且处理化学品也被送入浸出阶段。优选的停留是约5分钟。这是可能的,因为受控的尺寸分布被送入浸出槽。减少的停留时间和/或处理化学品有利于大大减少所产生的气体体积。处理化学品可以包括过氧化氢。过氧化氢有利于最大化氧化物形式和减少或去除氮化物和碳化物形式。
[0109] 由于铝回收工厂经营者和炉渣处理工厂经营者相同,炉渣59的已知性质意味着到浸出槽71的进料更为人所知并且更加一致。
[0110] 如前所述产生溶解的盐流73、悬浮的固体流75和浸出废气流77。然而,现在利用浸出废气流77来提高整个系统的能量效率。将浸出废气流77送入热能联供单元79,在那里其被燃烧以向整个过程提供动力和热量。特别地,能够在整个过程中产生动力以驱动一个或多个过程,并且能够在喷雾干燥器97中使用热能。存在的典型气体包括氢气、甲烷和氨。也可能存在磷化氢和硫化氢。
[0111] 在优化的形式中,溶解的盐流73和悬浮的固体流75在单个工艺流中从浸出槽71中抽出。将该单个流送入螺条混合器(ribbon mixer)。螺条混合器确保悬浮固体在被送入过滤器83之前,可能与另外的水,一起均匀地分布在溶解性盐中。
[0112] 将悬浮固体和溶解的盐混合物送入过滤器83以使固体与液体分离。如上所述,固体是该过程的可以出售的有用副产物,并且具有改进的性质和因此提升的价值。
[0113] 在优化的形式中,过滤器83是真空带式过滤器,当材料沿其移动时,溶解的盐流随着被吸引通过床,以留下悬浮的固体。添加另外的洗涤水以清洁过滤器上与溶解的盐流分离开的悬浮固体,同时与溶解的盐流一起收集洗涤水。
[0114] 然后使溶解的盐流73经受与之前不同的处理步骤,如下面进一步描述的。
[0115] 在优化的形式中,悬浮固体物流75经受改进的处理。固体流从真空带式过滤器排出到卸料传送带上,然后进入存储料斗。从储料斗中将固体通过螺旋进料器抽到旋转干燥器中。旋转干燥器用于将固体流干燥至所需水平。将干燥的固体排出至存储位置。
[0116] 将溶解的盐流73传递到喷雾干燥器97,下面将更详细地描述。喷雾干燥器受益于从熔炉51和/或来自热能联供单元59回收的热量。所产生的盐流91比图1形式中的蒸发器中所得的要干燥得多。
[0117] 在未示出的实施方案中,将溶解的盐流73传递给蒸发器以产生蒸汽流、气体烃流(其也去往热能联供单元79)和如上所述的被传递至喷雾干燥器97的湿盐流97。
[0118] 盐流91的问题在于颗粒尺寸相对较小。然而,申请人已经确定能够通过将盐流91送入造球机99来解决这个问题,下面更详细进行描述。此外,申请人已经确定盐流性质和尺寸理想地适合于造粒而无需进一步处理或添加剂,例如粘结剂。
[0119] 作为产物流,干盐流93现在被造球,这允许物理性质的优化,例如球团的尺寸,用于随后干盐流93作为熔炉51的盐进料95再次使用。
[0120] 此外,例如就存在的氯化钠与氯化钾的比率(其用于控制氯化钠熔化温度)而言,已知球团具有标准含量并且因此向熔炉51提供更多受控的进料。不同球团的混合也可能提供进入熔炉51的进料的其他变化。
[0121] 最后,例如与图1形式的干盐产品相比,球团也更适合于储存,而不吸收水分。
[0122] 如图3所示,喷雾干燥器97经由平衡罐200接收溶解的盐流73,通过202控制流入罐的流量以维持溶液水位。低开而高关的水平探针用于操作阀202。进水口204也被提供在平衡水箱200上。出口206将溶解的盐流73供应到蠕动泵,该泵将溶解的盐流73泵送到雾化器210。
[0123] 雾化器210还接收过滤空气。
[0124] 雾化器210利用提供并流模式的双流体喷嘴雾化器,但是也可能是喷泉模式的旋转雾化器和双流体雾化器。高速空气遇到低速流体以将其分解成液滴。
[0125] 雾化器210被放置在干燥室214的上部,干燥室214由圆柱形上部216和圆锥形下部218形成。圆锥形部分218的底部提供粉末出口220和湿空气侧出口222。
[0126] 雾化的流体直接遇到已经通过加热台212的热空气。加热台212包括电热源和挡板式空气分配器,以控制空气中的流动模式和热传递。
[0127] 在穿过雾化器210进入干燥室214时,溶解的盐流73与热空气紧密接触。这提供了热空气流中的干燥。远离雾化器210,干燥室214允许干燥粉末与热空气分离,两者都通过它们各自的出口。
[0128] 干燥粉末通过流化喷射器被传送走。然后能够提供粉末的冷却和包装
[0129] 分离的热空气进入通向大气的空气流,该空气流被提供有袋式过滤器以除去任何剩余的粉末,以旋风分离器提供另一种过滤形式。
[0130] 下表定义了合适的喷雾干燥器的一些典型操作特性。
[0131] 表1喷雾干燥产品具有严格控制的粒度分布、残余水分含量、堆积密度和形态。
[0132] 就所获得的结果而言,表2中详述了在不同条件下实现的水分含量的变化。
[0133] 表2当使用SEM成像测量时,所产生的颗粒直径普遍为约5至30微米,并且外观为块状晶体。
光学显微镜成像还证实,颗粒倾向于形成直径为120至2500微米的附聚物。
[0134] 造球机99对于将产物的尺寸增加到其不易于空气传输出熔炉的尺寸是重要的。
[0135] 使用基于辊的压实机来检查粉末对造球的适合性。粉末通过两个反向旋转轧辊使用重力来进料。材料和轧辊表面之间的摩擦使粉末进入轧辊之间的狭窄空间,并且存在的高负荷使粉末良好压实。粉末以压实形式保持在一起,而不需要存在任何粘结剂、水或其他添加剂。
[0136] 基于辊的造球机,其中辊具有凹进空间的相对两半,该凹进空间被用于成功地形成球团。
[0137] 该技术容易实现低于0.2wt%的水分含量并且允许少于2%的材料其直径低于149微米(因此减少存在的细粉量)。
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