專利名稱：廢料處理方法和設(shè)備以及廢料處理方法和設(shè)備的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理來自熔融金屬處理的產(chǎn)物或副產(chǎn)物并尤其由熔融金屬處理產(chǎn)生的廢料的方法和設(shè)備和所述方法和設(shè)備的改進。
背景技術(shù)：
在許多熔融金屬處理操作中，會產(chǎn)生在熔融金屬的表面上的副產(chǎn)物。這些通常被稱為爐渣或熔渣或芒硝。所述副產(chǎn)物通常在一個或多個操作中與熔融金屬分離。所述副產(chǎn)物內(nèi)經(jīng)常含有金屬，因此如有可能回收所述金屬是有用的。
具體地，在鋁處理的情況下，雖然已經(jīng)進行一些嘗試來回收金屬，但是回收不完全。最終的廢產(chǎn)物通常是被傾倒并讓其自身冷卻的熱廢料。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在其可能的益處中提供對廢產(chǎn)物的改進處理。本發(fā)明旨在其可能的益處中從廢產(chǎn)物回收更多的金屬。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種處理熔融金屬處理中的副產(chǎn)物的方法，所述方法包括以下步驟
提供容器單元；
將副產(chǎn)物設(shè)置在容器單元中；
提供設(shè)備，所述設(shè)備包括元件，所述元件具有在容器單元外的第一位置和元件的至少一部分在容器單元中的第二位置；
將容器單元設(shè)置在所述設(shè)備中；
將所述元件從第一位置移動到第二位置；
將來自容器單元的內(nèi)容物的熱量傳遞給所述元件；
壓縮容器單元的內(nèi)容物的至少一部分；
將所述元件從第二位置朝向第一位置移動；
從所述設(shè)備移除容器單元；以及
將容器單元定位在冷卻位置處。
熔融金屬尤其可以是鋁。
熔融金屬可以在一次冶煉操作中形成。熔融金屬可以由例如礬土的礦石和/或精煉礦石形成。
熔融金屬可以在精煉和/或合金操作中形成，尤其地在供料是鋁的操作中形成。
熔融金屬可以在二次冶煉操作中形成。熔融金屬可以由回收形式的金屬和/或先前冶煉操作的副產(chǎn)物形成。
副產(chǎn)物可以尤其是廢料產(chǎn)物。副產(chǎn)物可以是黑渣滓。副產(chǎn)物可以是芒硝。副產(chǎn)物可以是沉渣室灰塵(baghouse dust)。副產(chǎn)物可以是礦渣。副產(chǎn)物可以是多種副 產(chǎn)物的混合物。
副產(chǎn)物可以具有按重量計算小于25%，更優(yōu)選地小于20%，以及可能小于18%的金屬含量，尤其是鋁含量。副產(chǎn)物可以具有按重量計算在1%到25%之間，更優(yōu)選地在8% 與20%之間，理想地在12%與18%之間的金屬含量，尤其是鋁含量。副產(chǎn)物可以具有按重量計算在10%到75%之間，更優(yōu)選地在12%與50%之間，理想地在15%與45%之間的鹽含量，尤其是氯化和氟化鹽含量。副產(chǎn)物在設(shè)置在容器單元中的單位體積可被壓縮到小于在容器單元內(nèi)的初始單元體積的75%、可能小于65%并且甚至小于50%。副產(chǎn)物可以是黑渣滓。
副產(chǎn)物可以具有按重量計算小于25%，更優(yōu)選地小于22. 5 %，以及可能小于20% 的金屬含量，尤其是鋁含量。副產(chǎn)物可以具有按重量計算在O. 5%到25%之間，更優(yōu)選地在 1%與20%之間，理想地在2%與15%之間的金屬含量，尤其是鋁含量。副產(chǎn)物可以具有按重量計算在10%到85%之間，更優(yōu)選地在15%與80%之間，理想地在20%與75%之間的鹽含量，尤其是氯化和氟化鹽含量。副產(chǎn)物在設(shè)置在容器單元中的單位體積可被壓縮到小于在容器單元內(nèi)的初始單元體積的85%、可能小于75%并且甚至小于65%。副產(chǎn)物可以是芒硝。
副產(chǎn)物可以具有按重量計算小于25%，更優(yōu)選地小于20%，以及可能小于18%的金屬含量，尤其是鋁含量。副產(chǎn)物可以具有按重量計算在1%到25%之間，更優(yōu)選地在2% 與20%之間，理想地在5%與15%之間的金屬含量，尤其是鋁含量。副產(chǎn)物可以具有按重量計算在2 %到25%之間，更優(yōu)選地在5%與20%之間，理想地在8%與15%之間的鹽含量， 尤其是氯化和氟化鹽含量。副產(chǎn)物在設(shè)置在容器單元中的單位體積可被壓縮到小于在容器單元內(nèi)的初始單元體積的90 %、可能小于80 %并且甚至小于70 %。副產(chǎn)物可以是沉渣室灰塵。容器單元可以設(shè)有用于容器單元的支撐結(jié)構(gòu)。
支撐結(jié)構(gòu)可以包括用于支撐容器單元以防止變形和/或在從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)移期間的一個或多個元件。支撐結(jié)構(gòu)可以例如在將力施加到容器中和/或壓縮容器內(nèi)的副產(chǎn)物期間保持容器單元的輪廓。
支撐結(jié)構(gòu)可以包括用于支撐容器單元處于一定方位的一個或多個元件。支撐結(jié)構(gòu)可以相對于一表面和/或水平保持容器處于一方位上。支撐結(jié)構(gòu)可以提供在同一平面中的一個或多個支撐表面，且所述平面低于支撐結(jié)構(gòu)的其它部分。
支撐結(jié)構(gòu)可以包括用于在輸送和/或升降期間支撐容器單元的一個或多個元件。 支撐結(jié)構(gòu)可以包括例如通過可釋放地與升降裝置接合的提供升降位置的一個或多個元件。 一個或多個升降位置可以包括平坦表面。平坦表面可以是諸如管或套筒的中空部件的內(nèi)表面。
容器單元可以為盤形。容器單元在其中心可以具有最大深度。容器單元在平面圖中可以具有圓形輪廓。容器單元沿著中心線可以具有其最大深度。容器單元在平面圖中可以具有橢圓形輪廓。橢圓可以具有彎曲或平直側(cè)。
容器單元的內(nèi)表面可以是光滑的。容器單元的內(nèi)表面可以設(shè)有一個或多個突出部和/或凹部。突出部中的一個或多個突出部可以具有肋的形式。
接觸表面可以設(shè)置在容器單元上。接觸表面可以圍繞副產(chǎn)物的接收位置的整個周邊延伸。接觸表面可以設(shè)置在容器單元的邊緣處和/或可以 設(shè)置在接收位置的邊緣處和/ 或可以設(shè)置在容器單元的邊緣與接收位置的邊緣之間。接觸表面可以是平坦表面。接觸表面可以是水平+/-10°。接觸表面可以是傾斜的，且例如靠近接收位置的部分低于遠離接收位置的部分。接觸表面在平面圖中可以為環(huán)形。接觸表面在平面圖中可以是橢圓形，且所述橢圓形接觸表面具有平直側(cè)或彎曲側(cè)。
所述方法可以包括以下步驟使升降裝置與容器單元接合并具體地與容器單元的支撐結(jié)構(gòu)以及理想地與升降位置接合。升降裝置可以是鏟車。所述方法可以包括以下步驟 將容器單元移動到裝載位置。裝載位置可以在諸如煉爐或熔爐和例如旋轉(zhuǎn)爐的先前處理單元的出口處。所述方法可以包括容器單元直接從諸如旋轉(zhuǎn)爐的先前的處理單元或從中間存儲位置接收副產(chǎn)物。
所述設(shè)備可以包括用于施加力以使元件從第一位置移動到第二位置的一個或多個致動器。設(shè)備可以包括一個或多個側(cè)壁、頂壁、前壁或門，例如以形成處理外殼。
元件可以包括一個或多個副產(chǎn)物接觸面。所述元件可以設(shè)有下表面和上表面。下表面可以具有一個或多個向下延伸的突出部或表面，副產(chǎn)物接觸面。下表面可以相對于水平面具有隨著水平面的位置而改變的向下長度。向下長度的變化可以使得提供楔形下表面。所述變化可以使得提供錐狀或圓錐形下表面。副產(chǎn)物接觸面中的一個或多個可以是平坦表面和/或光滑表面。下表面可以是其頂角在30°與120°之間，優(yōu)選地在45°與100° 之間，更優(yōu)選的在60°與90°之間的楔。楔的端壁可以朝向垂直方向傾斜或可以是垂直的。
容器單元可以包括副產(chǎn)物的接收位置。
元件可以具有部分地或整體與接收位置的相對部分互補的下表面。元件的下表面的外表面，尤其是與接收位置相對的外表面可以是平滑的。
所述元件的一個或多個部分，尤其是下表面可以在使用中接觸副產(chǎn)物。具體地，所述一個或多個部分在使用中壓縮例如在所述一個或多個部分與容器的內(nèi)表面之間的副產(chǎn)物。
元件可以設(shè)有鄰接表面。鄰接表面可以適于容納和/或與一部件(諸如撞擊部件)協(xié)作和/或通過致動器移動。鄰接表面可以設(shè)置在元件的上表面上。
第二接觸表面可以設(shè)置在容器單元上。第二接觸表面可以圍繞元件的整個周邊延伸。第二接觸表面可以設(shè)置在元件的邊緣處和/或可以設(shè)置在閉合·元件的邊緣之間。第二接觸表面可以是平坦表面。第二接觸表面可以是水平+/-10°。第二接觸表面可以是傾斜的，且例如靠近接收位置的部分低于遠離接收位置的部分。第二接觸表面在平面圖中可以為環(huán)形。第二接觸表面在平面圖中可以是橢圓形，且所述橢圓形第二接觸表面具有平直側(cè)或彎曲側(cè)。
所述方法可以包括以下步驟例如使用升降裝置并優(yōu)選地使用相同類型的升降裝置將容器單元從裝載位置移動到設(shè)備。所述方法可以包括以下步驟將容器單元放置在設(shè)備中。容器單元可以放置在設(shè)備的底部上。升降裝置可以與容器單元分離。
所述方法可以包括以下步驟一旦所述設(shè)備設(shè)置在處理單元中，關(guān)閉提供在處理單元上的一個或多個門。
所述方法可以包括以下步驟移動一個或多個致動器。致動器(一個或多個)可以被移動成與閉合元件(一個或多個)接觸，并且具體地與設(shè)置在所述閉合元件上的鄰接表面接觸。
所述方法可以包括以下步驟將元件推入到副產(chǎn)物和/或接收位置中。所述方法可以包括以下步驟減小元件和接收位置的分離。
所述方法可以包括以下步驟從第一位置朝向第二位置的轉(zhuǎn)移迫使氧氣從副產(chǎn)物和/或接收位置出來。所述方法可以包括以下步驟從第一位置朝向第二位置的轉(zhuǎn)移減小副產(chǎn)物的一個或多個部分的滲透率。所述方法可以包括以下步驟從第一位置朝向第二位置的轉(zhuǎn)移減小副產(chǎn)物的一個或多個部分的溫度。所述方法可以包括以下步驟從第一位置朝向第二位置的轉(zhuǎn)移減小被所述副產(chǎn)物占據(jù)的體積。
所述方法可以包括以下步驟從第一位置到第二位置的轉(zhuǎn)移使容器單元中的副產(chǎn)物的金屬含量，尤其是鋁含量按重量計算減少小于10%，更加優(yōu)選按重量計算減少小于 5%，以及可能地減小小于2%。所述方法可以包括以下步驟從第一位置到第二位置的轉(zhuǎn)移直至從第二位置朝向第一位置的轉(zhuǎn)移使容器單元中的副產(chǎn)物的金屬含量，尤其是鋁含量按重量計算減少小于10%，更加優(yōu)選按重量計算減少小于5 %，以及可能地減小小于2 %。
所述方法可以包括以下步驟從第一位置到第二位置的轉(zhuǎn)移使作為元素鋁存在的副產(chǎn)物的金屬含量為開始轉(zhuǎn)換時的金屬含量的至少80%，更加優(yōu)選地至少85%，以及理想地至少90%。所述方法可以包括以下步驟從第一位置到第二位置的轉(zhuǎn)移直至從第二位置朝向第一位置的轉(zhuǎn)移使作為元素鋁存在的副產(chǎn)物的金屬含量為開始轉(zhuǎn)換時的金屬含量的至少80 %，更加優(yōu)選地至少85 %，以及理想地至少90 %。
所述方法可以包括以下步驟從第一位置到第二位置的轉(zhuǎn)移使副產(chǎn)物的滲透率減小。滲透率的減小可以達到小于開始轉(zhuǎn)移時副產(chǎn)物的滲透率的85%的水平，優(yōu)選地達到小于75%的水平，更優(yōu)選地達到小于65%的水平，以及理想地達到小于50%的水平?？梢韵鄬τ谠诟碑a(chǎn)物的頂部上的副產(chǎn)物的5cmX5cmX5cm立方體的值考慮滲透率的減小，所述副產(chǎn)物的立方體當在開始轉(zhuǎn)移之前考慮時定位在容器單元的縱向軸線上的中心線的中心點和/或容器單元的中心處和在朝向第一位置的轉(zhuǎn)移之后時的點處。
所述方法可以包括以下步驟從第一位置到第二位置的轉(zhuǎn)移使得在副產(chǎn)物的一個部分與另一個部分之間產(chǎn)生滲透率的差別變化。差別變化可以通過減小第一和第二位置處的副產(chǎn)物的滲透率但以不同的量被減小來提供。優(yōu)選地，在從第一位置轉(zhuǎn)移到第二位置之后，緊鄰副產(chǎn)物的上表面的第一位置的滲透率低于遠離副產(chǎn)物的上表面的第二位置的滲透率。近端部分可以是在副產(chǎn)物的深度的上10%內(nèi)的部分。遠端位置可以在副產(chǎn)物的深度的下30%中。
副產(chǎn)物的一個或多個部分可以使其滲透率減小到小于在開始轉(zhuǎn)移時在這些部分(一個或多個)處副產(chǎn)物的滲透率的50%的水平，優(yōu)選地減小到小于40%的水平， 更優(yōu)選地減小到小于30%的水平，以及理想地小于20%。可以相對于在所述部分處的 5cm X 5cm X 5cm立方體積的副產(chǎn)物的值考慮滲透率的減小。
所述方法可以包括以下步驟從第一位置到第二位置的轉(zhuǎn)移和/或來自容器單元的內(nèi)容物的熱量的傳遞使副產(chǎn)物的表層和/或相鄰元件的副產(chǎn)物并且具體地所述元件的冷卻表面(一個或多個)的滲透率變化。滲透率變化可以是差別變化，并且優(yōu)選地是在副產(chǎn)物內(nèi)的一個或多個其它位置的更大變化。所述方法可以包括以下步驟從第一位置到第二位置的轉(zhuǎn)移和/或來自容器單元的內(nèi)容物的熱量的傳遞使氧氣不可滲透層和/或氧氣流抑制層形成在副產(chǎn)物上。 所述方法可以包括以下步驟從第一位置到第二位置的轉(zhuǎn)移和/或來自容器單元的內(nèi)容物的熱量的傳遞使相對不可滲透副產(chǎn)物的表皮形成。
所述方法可以包括以下步驟朝向容器單元推動元件直到接觸表面和第二接觸表面相互接觸。
接觸表面和第二接觸表面可以具有互補的輪廓。接觸表面和第二接觸表面可以具有相應(yīng)的形狀和/或結(jié)構(gòu)和/或尺寸。
所述方法可以包括以下步驟在來自致動器的載荷下將所述元件保持在第二位置中持續(xù)一段時間。經(jīng)過一段時間以后，優(yōu)選地在預(yù)先確定的時間段之后，來自致動器的載荷可以減小和/或移除。
接觸表面和第二接觸表面可以提供對來自容器的環(huán)境的氣體流入到接收位置的約束。接觸表面和第二接觸表面可以密封氣體從容器單元的環(huán)境到接收位置中的流動。氣體可以是空氣。氣體可以包括氧氣。
接觸表面和第二接觸表面可以相互直接鄰接。接觸表面和第二接觸表面可以相互間接鄰接，例如一個或多個部件可以設(shè)置在接觸表面和/或第二接觸表面中，并且所述一個或多個部件可以鄰接彼此和/或鄰接相對的接觸表面。一種或多種試劑可以設(shè)置在接觸表面與第二接觸表面之間和/或緊鄰所述接觸表面和第二接觸表面設(shè)置。一種或多種試劑可以是來自接收位置中的金屬。
在第一位置，接收位置可以接近以將副產(chǎn)物引入到接收位置。副產(chǎn)物可以從上面被引入。
在第二位置，接觸可以提供對氣體從設(shè)備的環(huán)境到接收位置的流動的約束和/或可以相對于氣體從設(shè)備的環(huán)境到接收位置中的流動密封接收位置。
所述方法可以包括以下步驟打開設(shè)置在設(shè)備上的一個或多個門。所述方法可以包括以下步驟，使升降裝置與容器單元接合并具體地與容器單元的支撐結(jié)構(gòu)以及理想地與升降位置接合。升降裝置可以與所述方法的其它步驟中使用的升降裝置具有相同的類型。 所述方法可以包括以下步驟將容器單元從設(shè)備移動到存儲位置。接收位置和/或容器在到存儲位置的移動期間優(yōu)選地打開。所述方法可以包括以下步驟在存儲位置處分離升降裝置與容器單元。
所述方法可以包括以下步驟允許容器單元和副產(chǎn)物冷卻。所述方法可以包括以下步驟有源冷卻容器單元和/或副產(chǎn)物。所述冷卻可以在設(shè)備中和/或在存儲位置中和 /或在兩者之間的移動期間進行。
容器單元可以設(shè)有一個或多個熱交換部分。熱交換部分可以是連接到容器單元和 /或設(shè)置在容器單元的表面和/或連接到容器單元的元件的表面的元件。熱交換部分可以在容器單元的外部。熱交換部分例如可以作為容器單元中的一個或多個通道設(shè)置在容器單元內(nèi)部。
元件可以設(shè)有一個或多個熱交換部分。熱交換部分可以是連接到元件的部分和/ 或設(shè)置在元件上的表面和/或連接到元件的部分上的表面。熱交換部分可以在元件外部。 熱交換部分可以例如作為在元件中的一個或多個通道設(shè)置在元件內(nèi)部。元件可以例如通過空氣通過進入元件和從元件出來而被有源冷卻。一個或多個鼓風機可以被設(shè)置成產(chǎn)生穿過元件的氣流。
所述方法可以包括 以下步驟在從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變期間和/或在從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變之后從容器單元的底部排出熔融金屬。
容器單元的內(nèi)部可以設(shè)有一個或多個直通孔口。一個或多個直通孔口可以通向通道或室。所述通道或室可以設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)中和/或設(shè)置在容器下方。
所述方法可以包括以下步驟在存儲位置將一個或多個容器單元堆疊在另一個設(shè)備的頂部上。所述方法可以包括以下步驟在存儲位置將一個或多個容器單元設(shè)置在外殼內(nèi)部。外殼可以被無源冷卻。外殼可以例如通過在該外殼中提供的氣流被有源冷卻。所述方法可以包括以下步驟在存儲位置處一次設(shè)置多個設(shè)備。
所述方法可以包括以下步驟從接收位置和/或容器單元移除冷卻后的副產(chǎn)物。 所述方法可以包括以下步驟丟棄或再循環(huán)冷卻后的副產(chǎn)物。冷卻后的副產(chǎn)物可以被供給熔爐。
在副產(chǎn)物被移除之后可以清潔容器單元。容器單元的接觸表面可以被清潔。在從副產(chǎn)物移除之后元件可以被清潔。元件的第二接觸表面可以被清潔。
所述方法可以包括以下步驟一旦容器單元被從處理單元移除，將又一個容器單元引入到處理單元中。在容器單元正在被移動到存儲位置的同時，可以引入又一個容器單元。在容器單元已經(jīng)被移動到存儲位置之后，又一個容器單元可以被引入。所述方法可以包括以下步驟對又一個容器單元和一個或多個進一步的容器單元重復(fù)所提供的步驟中的一個或多個。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種金屬處理系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括
用于金屬處理系統(tǒng)的副產(chǎn)物的容器單元；
設(shè)備，所述設(shè)備具有
用于容器的支撐表面；
元件，所述元件具有在容器單元外的第一位置和所述元件的至少一部分在容器單元中的第二位置；
用于移動元件的致動器；以及
以下所述中的一個或多個
熔爐；
來自副產(chǎn)物分離器的金屬；
諸如旋轉(zhuǎn)爐的第二熔爐；
來自副產(chǎn)物分離器的第二金屬；
存儲系統(tǒng)。
根據(jù)第三方面， 本發(fā)明提供一種用于處理來自金屬處理系統(tǒng)的副產(chǎn)物的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括
用于容器的支撐表面；
元件，所述元件具有在容器單元外的第一位置和元件的至少一部分在容器單元中的第二位置；
用于移動元件的致動器。


第一和/或第二和/或第三方面可以包括這里所述的包括在所述說明和/或其它方面的特征、選擇或可能。
以下僅以示例的方式并參照附圖描述本發(fā)明的各種實施例，其中
圖1顯示典型的原鋁處理系統(tǒng)；
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的改進后的原鋁處理系統(tǒng)；
圖3顯示本發(fā)明中所使用的設(shè)備的實施例；
圖4顯示用于在本發(fā)明中使用的壓頭的實施例；
圖5顯示可以在本發(fā)明中使用的存儲陣列；
圖6示意性地顯示在擠壓情況下廢料滲透率的變化；
圖7示意性地顯示通過容器單元的寬度的橫截面和擠壓之后的廢料；以及
圖8示意性地顯示在擠壓情況下渣滓滲透率。
具體實施方式
圖1顯示金屬冶煉和回收過程。熔爐I被提供有含有鋁的進料3。在由熔爐I提供的冶煉操作期間，產(chǎn)生熔融招流5。這種冶煉操作可以是一次冶煉操作,在所述一次冶煉操作中，鋁由礬土產(chǎn)生和/或礬土被精煉和/或鋁是合金。在這種一次冶煉操作期間，熔融鋁與進料3中的雜質(zhì)分離以提供熔融鋁流5和渣滓流7。渣滓流7由聚積在熔化物的表面上的物質(zhì)形成。
與廢料成分一樣，渣滓流7還包括有意義的鋁內(nèi)容物。這種熔渣可以含有25%至 70% (按重量計算)的金屬鋁。所述熔渣通常被稱為白熔渣。在鋁含量較高的情況下，這種熔渣通常在形式上成團狀并且在該熔渣內(nèi)具有明顯的金屬塊。在低金屬含量的情況下， 白熔渣實際上變成粉末狀并且其金屬內(nèi)容物不是很明顯。
因為在渣滓中具有有意義的鋁內(nèi)容物，因此當鋁流5和渣滓流被熔爐I分離時，渣滓流7通常被供應(yīng)給渣滓擠壓機。
渣滓擠壓機9提供用于渣滓流7的容器和給渣滓施加力的壓頭。這種裝置所示在 GB 2314090中。施加到渣滓的機械力給來自渣滓的仍然是熔融的鋁施加力并迫使所述熔融鋁從容器單元出來，由此回收所述鋁直到鋁流。渣滓擠壓機9還產(chǎn)生仍然含有有用的鋁的又一渣滓流13。所述又一渣滓流13被供應(yīng)給旋轉(zhuǎn)爐15。熔爐15中的熱量使鋁從渣滓排出以產(chǎn)生又一鋁流17和廢料流19。
廢料流19通常作為廢產(chǎn)物被放置在制煉廠內(nèi)的一定位置處的露天堆21中。廢料流19極其熱并且作為在該廢料流中發(fā)生鋁熱劑或鋁熱反應(yīng)的結(jié)果而持續(xù)產(chǎn)生熱量。在反應(yīng)完成并且廢料冷卻時，會發(fā)出相當大量的熱量和煙霧。廢料然后作為垃圾被丟棄。
以這種方式從冶煉產(chǎn)生的廢料通常被稱為芒硝流。芒硝流的鋁含量可以在3%與 5% (按重量計算)的殘余鋁之間。
目前，幾乎 所有芒硝被經(jīng)常丟棄到拉圾填埋場。
相似情況的出現(xiàn)在二次冶煉操作中。二次冶煉操作涉及從熔融的廢鋁、回收的鋁或來自其它鋁冶煉操作的渣滓回收鋁。諸如沉渣室灰塵的其它廢料流也含有目前作為廢料被丟棄的鋁；通常1%至20% (按重量計算)的金屬。這些可以在二次冶煉操作中被處理。
與熔融鋁流一樣，這種二次冶煉操作也產(chǎn)生廢料流。這經(jīng)常被稱為黑渣滓。黑渣滓的鋁含量通常在12%至18%之間的范圍。然而，與白渣滓相比較，這些黑熔渣具有更高的鹽含量，通常高出40%。
目前，所產(chǎn)生的幾乎所有的黑渣滓也被丟棄。據(jù)估計全世界每年會產(chǎn)生多于百萬公噸的黑渣滓，并且大約95%的這種物質(zhì)被土地填埋。
基于被加到進一步的冶煉操作的添加劑，最終的廢料流可以是芒硝或黑渣滓。例如，圖1的旋轉(zhuǎn)爐在使用合理的熔融或低鹽添加劑的情況下可以形成黑渣滓。例如，在使用渣滓作為供料的第二冶煉操作中，高鹽添加方法將產(chǎn)生芒硝廢料。
白渣滓的鹽含量通常在8%至15%之間的范圍，且在沉渣室灰塵中具有類似的值，所述值通常在15%至45%之間的黑渣滓和20%至75%的芒硝的范圍內(nèi)。鹽主要是鈉和氯化鉀，但是具有包括乙酰氟的其它化合物。
因此，申請人已經(jīng)設(shè)計了一種旨在更加有效地處理當前被丟棄的改進的系統(tǒng)。這不管所述廢料流是黑渣滓、沉渣室灰塵或芒硝流。改進的系統(tǒng)能夠快速冷卻廢料流并自動密封廢料流以抵抗正在進行的氧化。
改進的系統(tǒng)提供許多優(yōu)點和益處。首先，廢料流的壓縮提供廢料流19與冷卻元件之間的熱接觸。這迅速地減少廢料流19內(nèi)的熱量水平。另外，熱接觸的產(chǎn)生導(dǎo)致廢料流19 的壓縮，并且這已經(jīng)具體地通過表皮在廢料流19上的形成而有益地影響廢料流19的滲透率。在使空氣與廢料流19分離之外，以下更詳細地描述表皮是有益的，因此鋁熱反應(yīng)結(jié)束得更早。這導(dǎo)致處理較少的煙霧和氣體放出并使廢蒸汽快速降低到可以進行到下一個步驟的溫度。與冷卻廢料流19內(nèi)可以被回收的有用的鋁量相比較，早早地消除鋁熱反應(yīng)也是有意義的。以前，完成鋁熱反應(yīng)表示該鋁被轉(zhuǎn)化成無用的氧化物形式并因此被廢棄。根據(jù)本發(fā)明的廢料流19的處理還提供更好的工廠管理和降低的安全/環(huán)境問題。
與通過其它方法需要24小時以上相比較，可實現(xiàn)4-6小時的冷卻時間。
在改進的處理中，如圖2所示,一次熔煉處理相對于圖1如上所述知道從旋轉(zhuǎn)爐15 產(chǎn)生更進一步的鋁流17和廢料流19。然而，代替只是傾倒廢料流19，廢料被放置在容器單元中并然后放置在擠壓機23中。在擠壓機23擠壓持續(xù)適當?shù)臅r間之后，容器單元被移除并被送到所提供的多個存儲位置25a、25b、25c、25d、25e中的一個存儲位置25a。在進一步冷卻之后，容器的內(nèi)容物形成可以被進一步處理的再循環(huán)流27，以便例如使用冶煉臺回收該再循環(huán)流中的鋁。再循環(huán)流27可以被供應(yīng)給旋轉(zhuǎn)爐5和/或熔爐I。
圖3中更詳細地顯示了本發(fā)明中使用的設(shè)備。圖3的擠壓機100包括側(cè)壁102a、 另一個墻壁102b、基部104和頂部106。后壁和前壁108使結(jié)構(gòu)完整。
在頂部106中是用于使空氣通過擠壓機100內(nèi)部的出口 110。出口 110通向未示出的灰塵和/或廢氣處理單元。灰塵處理單元可以提供沉渣室灰塵源，所述沉渣室灰塵源可以被回收以從所述沉渣室灰塵源獲取鋁。此外，在頂部106中是開口，致動器112通過該開口作用在設(shè)置在擠壓機100內(nèi)的壓頭上。
前壁108包括門114。門114在前壁108內(nèi)上下滑動，并如圖3所示處于升降位置。
在擠壓機100內(nèi)顯示容器單元150。容器單元150設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)152上。容器單元150在中間最深并且沿著其長軸線在其周邊處最淺。
支撐結(jié)構(gòu)152包括被構(gòu)造成容納未示出的叉式起重車的升降叉的一對凹部154a 和154b。可以使用其他形式的升降車輛和/或設(shè)備。在操作中，容器單元150被運送到裝載位置以從廢料流19接收一堆廢料。容器單元150然后被搬運并插入擠壓機100中，使得容器單元150如圖4所示定位在壓頭200下方。
使壓頭200下降以與容器單元150中的廢料202接觸。同時在該位置中，壓頭200 作用以壓縮廢料202。壓頭200通過穿過該壓頭200的空氣的有源冷卻還用于高速率地從廢料202移除熱量。與未示出的鼓風機一起設(shè)置空氣入口 210和出口 212。在有限的擠壓時間段之后，從礦渣202和容器單元150移除壓頭200。壓頭200的楔形或鑿形輪廓被設(shè)計成提供與廢料202的高的表面接觸。壓頭200的表面是平滑的以有助于在冷卻和擠壓之后與廢料202分離。壓頭200的表面可以設(shè)有處理物或涂層，例如氮化硼涂層，以停止或減少至壓頭200的粘貼。
容器單元150然后可以從渣滓擠壓機100移除并被帶到存儲位置25a、25b、25c坐寸ο
在一個實施例中，米用圖5的堆疊布置。在這種情況下,一系列堆疊容器單兀150 設(shè)置在外殼500內(nèi)。存儲位置25a、25b和25c可以作為多個位置中的一個設(shè)置在這種外殼 500內(nèi)。多個這種外殼500可以被設(shè)置為增加存儲位置25的數(shù)量以處理廢料處理量。一個或多個容器單元150放置在表面上和/或以堆疊布置設(shè)置。外殼500為容器單元150提供支撐件504并在其內(nèi)使用擋板或其它流量控制裝置將冷卻空氣朝向堆疊容器單元150周圍引導(dǎo)?？諝饪梢酝ㄟ^一個或多個風扇502被吹送到外殼中和/或吹送到外殼周圍。外殼 500的前部可以被打開以使用叉式起重車等裝載和攜載容器單元150。
以下具體地參照圖6和圖7更詳細地描述壓頭200的操作及其對廢料202的影響。
在容器單元150位于擠壓機100的適當位置的情況下，致動器112用于向下驅(qū)動壓頭200。因此，這推動壓頭200以與廢料202接觸。進一步的向下運動在容器單元150中移動和壓縮廢料202。壓縮用于迫使空氣和大量的氧氣從廢料202出來，并因此除去用于鋁熱反應(yīng)的氧化劑。
向下運動持續(xù)直到壓頭200到達其最低位置為止。在該最低位置，壓頭200并且具體地壓頭周邊部分204與容器單元150接觸，并具體地與容器單元150的容器單元周邊部分206接觸；在圖7中，容器單元周邊部分206和壓頭周邊部分204可以由在該位置彼此緊密鄰接的相對平坦表面形成。
到達該最低位置的廢·料202的壓縮迫使氧氣從廢料202出來。容器單元150與渣滓壓頭200之間形成的密封可以用于在擠壓期間減少或防止進入廢料202的進一步的氧氣。然而，一旦壓頭200縮回，則該密封被移除。
然而，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)壓頭200的引入也對廢料202本身具有重要和有益的影響。 廢料202是相對疏松可壓縮材料。壓頭200的引入對廢料202在容器單元150內(nèi)的深度的不同部分具有差別效應(yīng)。因此參照圖6，顯示了隨著壓頭200位置從關(guān)閉位置行進到完全打開位置滲透率的變化。顯示了兩個不同的曲線，一個曲線是關(guān)于礦渣202的深度的上5%的平均值，曲線601 ;而第二個是關(guān)于當擠壓開始時廢料202的高度的上25%與30%之間的礦渣層的平均值，曲線603。所述廢料202的深度在容器單元150的中心處和/或沿著容器單元150的長軸線在中心線的中點處。
在擠壓開始之前，廢料202的兩個部分都具有相等的值和相對較高的滲透率。
當擠壓持續(xù)時，廢料202的下部的滲透率由于在大部分廢料202中發(fā)生的壓縮的水平而降低。因此，在壓頭202的關(guān)閉位置與完全打開位置之間存在物質(zhì)滲透率減小。
在曲線601中對廢料202的上部的影響更加顯著。各種因子被認為導(dǎo)致這種影響。
首先，由于廢料202的該部分是被壓頭200直接接觸的部分并且沒有壓力被損耗， 因此由壓頭200施加在廢料202上的力在廢料202的該部分中最大。
其次，由于該部分最接近壓頭200并且壓頭提供冷卻，因此廢料202的冷卻作用在該部分最大。這導(dǎo)致廢料202在該部分中的快速冷卻。在冷卻時，該部分內(nèi)的熔融金屬內(nèi)容物凝固并在廢料202的該部分中形成表皮。所述表皮進一步實質(zhì)上減少廢料202在其深度的所述部分中的滲透率。廢料物質(zhì)之間的間隙通過壓縮被減小，并且間隙的較大部分在所述間隙可以移動到廢料202中的其它區(qū)域之前被固化金屬填充。因此，表皮被提供優(yōu)先地低的滲透率。
圖7中以通過容器單元150的橫截面示意性地顯示整體影響。因此，遠離壓頭200 的廢料700被壓縮，但是保持一定程度的滲透率。然而，鄰近于壓頭200的廢料702的部分被壓緊到更大程度并通過使熔融金屬固化在所述區(qū)域內(nèi)而使其滲透率也被降低。因此，表皮704或阻擋層形式在該區(qū)域內(nèi)。即使當壓頭200被移除時，該表皮702保持并因此用于整體上隔離廢料202與氧氣。渣滓壓頭200的光滑表面有助于在不損壞或破壞所述表皮704 的情況下分離渣滓壓頭200與表皮704。
作為隔離的結(jié)果，表皮704使得鋁熱反應(yīng)快速消耗廢料202中的剩余氧氣并且這些反應(yīng)然后迅速停止。由于沒有發(fā)生這些發(fā)熱反應(yīng)，因此沒有產(chǎn)生進一步的熱量，因此廢料 202可以開始快速冷卻。鋁熱反應(yīng)在早期階段的結(jié)束還意味著除了被氧化之外仍然在礦渣 202中的許多鋁作為金屬包留下。這使得它在隨后的操作中基于冶煉、粉碎、化學(xué)處理或其混合可被回收。
申請人進行的試驗已經(jīng)確定當壓頭200在廢料202中前進而不是遠離廢料202被推動時，壓縮使鋁冷卻并固化。因此，導(dǎo)致更高金屬含量的優(yōu)先增長以及較低的滲透率表皮 704。
可以在容器單元150中提供一個或多個孔口以在壓縮期間和/或壓縮之后允許鋁從容器單元150排出。熔融鋁可以被收集在設(shè)置在容器單元150下方的支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的模具中。
一旦不再需要壓頭200，致動器112則可以用于使壓頭200向上縮回。門114則可以打開。這為鏟車返回、與容器單元150重新接合、和從擠壓機100升降容器單元150提供空間。壓頭200被保持在擠壓機100中。新容器單元150可以在重復(fù)上述過程中被直接插入擠壓機100中。
一旦廢料202在容器單元150內(nèi)已經(jīng)被冷卻到所需的程度，廢料202可以被提取并被再處理。
容器單元150可以根據(jù)需要被清潔并返回到裝載位置以在重復(fù)處理中容納更多的廢料202。清潔可以在例如容器單元周邊部分206處通過確保不存在雜質(zhì)來確保正確的密封功能是有益的。分離劑可以施加到接收位置和/或接觸表面以有助于保持所述接收位置和/或接觸表面干凈或易于清潔所述接收位置和/或接觸 表面。
壓頭對正在處理的多種類型的廢料流的影響實質(zhì)上不同于對由當前渣滓擠壓機擠壓的渣滓、白渣滓的影響。圖8顯示通過壓頭引入的白渣滓的滲透率的變化。白渣滓如前所述具有高金屬含量。因此，與圖6中所示的黑渣滓等相比，白渣滓以較低的滲透率開始。渣滓中的高金屬含量和另一個物質(zhì)特性還意味著受限制的壓緊是可能的。以較少的空隙開始，幾乎沒有渣滓被迫從壓頭出來。因此，從壓頭關(guān)閉到壓頭完全打開的滲透率的變化較低。仍然存在滲透率的減小。此外，滲透率的變化對于整個渣滓是一致的。因此，圖7中所示的信號曲線表示在壓縮期間渣滓的上層、中間層和下層。再次，這被認為是金屬含量的函數(shù)，這是因為在整個被擠壓的渣滓中這能夠足夠高地填充空隙并對整個被擠壓的渣滓輸送壓縮力。真正地，白渣滓被擠壓的結(jié)果是由于其產(chǎn)生的低滲透率和結(jié)構(gòu)整體性而可以從容器單元升降出來并被橫過鏟車的叉搬運的一塊渣滓。真正地，被擠壓的白渣滓通常具有發(fā)光金屬錠的外觀和對于所述發(fā)光金屬錠的所有部分是一致的外觀·。
權(quán)利要求
1.一種處理熔融金屬處理中的副產(chǎn)物的方法，所述方法包括以下步驟提供容器單元；將所述副產(chǎn)物設(shè)置在所述容器單元中；提供設(shè)備，所述設(shè)備包括元件，所述元件具有在所述容器單元外的第一位置和所述元件的至少一部分在所述容器單元中的第二位置；將所述容器單元設(shè)置在所述設(shè)備中；將所述元件從所述第一位置移動到所述第二位置；將來自所述容器單元的內(nèi)容物的熱量傳遞給所述元件；壓縮所述容器單元的內(nèi)容物的至少一部分；將所述元件從所述第二位置朝向所述第一位置移動；從所述設(shè)備移除所述容器單元；以及將所述容器單元定位在冷卻位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從所述第一位置到所述第二位置的轉(zhuǎn)移和/或來自所述容器單元的內(nèi)容物的熱量的傳遞使氧氣不可滲透和/或氧氣流抑制層形成在所述副產(chǎn)物上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中從所述第一位置朝向所述第二位置的轉(zhuǎn)移提供以下所述中的一個或多個a)迫使氧氣從所述副產(chǎn)物和/或接收位置出來；b)減小所述副產(chǎn)物的一個或多個部分的滲透率；c)降低所述副產(chǎn)物的一個或多個部分的溫度；d)減小被所述副產(chǎn)物占據(jù)的體積。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，從所述第一位置到所述第二位置的轉(zhuǎn)移使得在所述副產(chǎn)物的一個部分與另一個部分之間產(chǎn)生滲透率的差別變化，所述差別變化為在所述第一位置和所述第二位置處的副產(chǎn)物的滲透率都降低，但是以不同的量降低。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在從所述第一位置轉(zhuǎn)移到所述第二位置之后，緊鄰所述副產(chǎn)物的上表面的第一位置的滲透率低于遠離所述副產(chǎn)物的上表面的第二位置的滲透率。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，從所述第一位置到所述第二位置的轉(zhuǎn)移和/或來自所述容器單元的內(nèi)容物的熱量的傳遞導(dǎo)致鄰近所述元件的副產(chǎn)物和/或所述副產(chǎn)物的表層的滲透率變化。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，接觸表面設(shè)置在所述容器單元上，所述接觸表面圍繞所述副產(chǎn)物的接收位置的整個周邊延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述接觸表面被傾斜，且靠近所述接收位置的部分低于遠離所述接收位置的部分。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，第二接觸表面設(shè)置在所述元件上，所述第二接觸表面圍繞所述元件的整個周邊延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第二接觸表面被傾斜，且靠近所述接收位置的部分低于遠離所述接收位置的部分。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟朝向所述容器單元推動所述元件直到所述容器單元上的接觸表面和所述元件上的第二接觸表面相互接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述接觸表面和所述第二接觸表面對氣體從所述容器單元的環(huán)境到接收位置的流動提供約束。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述方法包括以下所述中的一個或多個a)將所述容器單元從所述設(shè)備移動到存儲位置；b)在存儲位置處將一個或多個容器單元堆疊在另一個設(shè)備的頂部上；c)在存儲位置處將一個或多個容器單元設(shè)置在外殼內(nèi)部，所述外殼被無源冷卻或有源冷卻；d)有源冷卻所述容器單元和/或副產(chǎn)物。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述方法提供以下所述中的一個或多個a)從所述第一位置到所述第二位置的轉(zhuǎn)移使得所述容器單元中的副產(chǎn)物的金屬含量按重量計算減少小于10% ；b)從所述第一位置到所述第二位置的轉(zhuǎn)移使得作為元素鋁存在的副產(chǎn)物的金屬含量為開始轉(zhuǎn)移時的金屬含量的至少80% ；c)從所述第一位置到所述第二位置的轉(zhuǎn)移使得所述副產(chǎn)物的滲透率減少到小于開始轉(zhuǎn)移時所述副產(chǎn)物的滲透率的85%的水平。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述副產(chǎn)物是以下所述中的一個或多個1)來自旋轉(zhuǎn)爐的廢料流；2)黑渣滓；3)芒硝；4)沉渣室灰塵；5)礦渣。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述副產(chǎn)物是以下所述中的一個或多個1)具有按重量計算小于25%的金屬含量，尤其是鋁含量的副產(chǎn)物，優(yōu)選的是黑渣滓；2)具有按重量計算在8%與20%之間的金屬含量的副產(chǎn)物，優(yōu)選的是黑渣滓；3)具有按重量計算10%到75%的鹽含量，尤其是氯化和氟化鹽含量的副產(chǎn)物，優(yōu)選的是黑渣滓；4)具有按重量計算15%到45%的鹽含量，尤其是氯化和氟化鹽含量的副產(chǎn)物，優(yōu)選的是黑渣滓；5)具有按重量計算小于25%的金屬含量，尤其是鋁含量的副產(chǎn)物，優(yōu)選的是芒硝；6)具有按重量計算在2%與15%之間的金屬含量，尤其是鋁含量的副產(chǎn)物，優(yōu)選的是芒硝；7)具有按重量計算在10%與85%之間的鹽含量，尤其是氯化和氟化鹽含量的副產(chǎn)物， 優(yōu)選的是芒硝；8)具有按重量計算小于25%的金屬含量，尤其是鋁含量的副產(chǎn)物，優(yōu)選的是沉渣室灰/1、土 ;9)具有按重量計算在5%與15%之間的金屬含量，尤其是鋁含量的副產(chǎn)物，優(yōu)選的是沉渣室灰塵；10)具有8%到15%的鹽含量，尤其是氯化和氟化鹽含量的副產(chǎn)物，優(yōu)選的是沉渣室灰/1、土。
17.一種金屬處理系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括用于所述金屬處理系統(tǒng)的副產(chǎn)物的容器單元；設(shè)備，所述設(shè)備具有用于所述容器單元的支撐表面；元件，所述元件具有在所述容器單元外的第一位置和所述元件的至少一部分在所述容器單元中的第二位置；用于移動所述元件的致動器；和以下所述中的一個或多個熔爐；來自副產(chǎn)物分離器的金屬；第二熔爐，例如旋轉(zhuǎn)爐；來自副產(chǎn)物分離器的第二金屬；存儲系統(tǒng)。
18.一種用于處理來自金屬處理系統(tǒng)的副產(chǎn)物的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括用于容器的支撐表面；元件，所述元件具有在所述容器單元外的第一位置和所述元件的至少一部分位于所述容器單元中的第二位置；用于移動所述元件的致動器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理熔融金屬處理中的副產(chǎn)物的設(shè)備和方法，其中副產(chǎn)物放置在容器單元中并放在設(shè)備中，所述設(shè)備包括元件，所述元件具有在容器單元外的第一位置和所述元件的至少一部分在容器單元中以壓縮所述副產(chǎn)物和從所述副產(chǎn)物除去氧氣的第二位置。元件還用于將來自容器單元的內(nèi)容物的熱量傳遞到元件并因此提供冷卻。元件則可以返回到第一位置，容器單元被移除并放置在冷卻位置處以進行最終冷卻。
文檔編號C22B21/00GK103069024SQ201180030886
公開日2013年4月24日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者艾倫·皮爾, 安德魯·吉布斯 申請人:阿爾泰克歐洲有限公司