專利名稱：用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多用途的無(wú)機(jī)工業(yè)原料生產(chǎn)工藝，尤其涉及用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝。
背景技術(shù)：
硫酸鋁是一種多用途的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于造紙、凈水及紡織、醫(yī)藥等二十余個(gè)行業(yè)。我國(guó)生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁主要原料為鋁礬土，然而鋁礬土分布不均衡，儲(chǔ)量有限；近幾年，優(yōu)質(zhì)鋁礬土資源越來(lái)越奇缺，已嚴(yán)重影響到鋁鹽化工及煉鋁工業(yè)的發(fā)展。而我國(guó)煤系高嶺土資源分布廣，儲(chǔ)量大，累計(jì)堆存量約30億噸，不僅堆積如山，侵占土地，污染環(huán)境，并且已形成公害，煤系高嶺土的綜合開發(fā)和利用已刻不容緩。如化工部HG2225-91《工業(yè)硫酸鋁》；如1995年第3期《湖北化工》中關(guān)于高嶺土生產(chǎn)硫酸鋁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究；再如已公開了的中國(guó)專利CN1072657A和CN1174172A用煤矸石生產(chǎn)硫酸鋁的方法等；現(xiàn)有技術(shù)的不足是生產(chǎn)設(shè)備陳舊，防腐不易解決，存在的問題有①、生產(chǎn)中采用煤矸石生粉焙燒致使不易控制溫度，②生產(chǎn)中用粉狀礦粉送料易造成環(huán)境污染，且操作復(fù)雜，耗費(fèi)勞力，③煤矸石生粉和硫酸液混合不好，④在防腐技術(shù)上沒有采取相應(yīng)措施，致所得產(chǎn)品難以保證質(zhì)量，⑤溶出率低，生產(chǎn)成本過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種既有現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可克服現(xiàn)有技術(shù)不足的新型生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝。該工藝流程合理可靠，設(shè)備選型及防腐技術(shù)先進(jìn)、科學(xué)，生產(chǎn)中采用了以我國(guó)儲(chǔ)量極大，分布較廣的低鋁質(zhì)原料-煤系高嶺土資源為原料，生產(chǎn)出的硫酸鋁分散度好，混合度好，溶出率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均處于領(lǐng)先水平。
本發(fā)明工藝技術(shù)流程如下將煤系高嶺土破碎、磨粉、計(jì)量、加入水制成重量比為55-65％的漿液，進(jìn)行反應(yīng)，將礦漿與硫酸混合，每0.55kg礦漿加610kg硫酸，加溫升壓，溫度在140±2℃，壓力0.33±0.02Mpa下，反應(yīng)4-5小時(shí)后排空泄壓，并將反應(yīng)后的溶液加水稀釋后送沉降槽加水加膠進(jìn)行逆流增濃倒槽洗滌沉降分離，澄清液加酸每噸漿液中加入工業(yè)硫酸中和達(dá)到PH＝3-3.5的鹽基性后，再進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，輥筒結(jié)晶，破碎包裝即為產(chǎn)品。渣漿打入渣池，自然風(fēng)干可用于水泥活性混合材。
本發(fā)明由如下的工藝步驟實(shí)現(xiàn)1、原料工段將原礦(AI2O3含量≥34％，F(xiàn)e2O3含量≤2.0％)破碎至塊度≤2.0cm后磨粉，磨粉細(xì)度在150-200目進(jìn)料倉(cāng)；配漿時(shí)由電磁掛斗計(jì)量礦料，液位計(jì)計(jì)量水，在混漿罐配制重量比為55-65％濃度，由空壓機(jī)壓送入經(jīng)搪鉛用KPI膠泥襯砌石墨磚的反應(yīng)釜。
2、反應(yīng)工段將反應(yīng)釜內(nèi)的礦漿與一定的硫酸混合，每0.55kg礦漿加610kg硫酸，通入蒸汽預(yù)加熱，進(jìn)行活化處理；當(dāng)混合液溫度達(dá)到132±2℃，壓力在0.30±0.02Mpa時(shí)，切斷蒸汽并密閉反應(yīng)罐，使反應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，當(dāng)溫度在140±2℃，壓力0.33±0.02Mpa的條件下，反應(yīng)4-5小時(shí)后排空泄壓，加水稀釋后送至沉降槽加水、加膠進(jìn)行逆流增濃倒槽洗滌沉降分離，溶液送至中和槽加酸在每噸漿液中加入工業(yè)硫酸中和達(dá)到PH＝3-3.5的鹽基性后，打入溶液高位槽濃縮結(jié)晶。
3、結(jié)晶工段將高位槽的硫酸鋁溶液定時(shí)定量加入蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮，待比重為1.7g/cm3，溫度112℃時(shí)放入保溫壓力槽內(nèi)，靠液位差從壓力槽中慢慢壓入用夾套蒸汽保溫的溶液盤中，溶液被轉(zhuǎn)動(dòng)輥筒濕潤(rùn)表面所粘附，經(jīng)輥筒夾套中冷卻水冷卻結(jié)晶成片；在蒸發(fā)器內(nèi)壁采用了陽(yáng)極保護(hù)鈦管，緩解高溫下蒸發(fā)器的腐蝕。
所得產(chǎn)品硫酸鋁AI2O3≥17％，F(xiàn)e≤0.20％，水不溶物≤0.07％，PH＝3-3.5；產(chǎn)品質(zhì)量均優(yōu)于化工部HG2225-91，HG2227-91一級(jí)品的標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比其優(yōu)點(diǎn)是1、用煤系高嶺土生產(chǎn)硫酸鋁的生產(chǎn)裝置及先進(jìn)的設(shè)備以及材料選型，填補(bǔ)了國(guó)家空白。
2、用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝流程技術(shù)科學(xué)、先進(jìn)、合理可靠。
3、在礦粉輸送方面利用濕法送料，解決了礦粉輸送過(guò)程中環(huán)境污染的問題。
4、在礦粉與硫酸的反應(yīng)過(guò)程中采用生粉料漿預(yù)加熱進(jìn)行活化處理，不僅縮短了與硫酸的反應(yīng)時(shí)間，而且大大提高了礦粉中AI2O3的溶出率，使AI2O3的溶出率達(dá)到85％的較高水平，比傳統(tǒng)鋁礬土生產(chǎn)溶出率提高約5％。
5、固液分離過(guò)程中，采用逆流增濃、倒槽洗滌的先進(jìn)工藝，提高了成品的收率，提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用率，增強(qiáng)了生產(chǎn)能力。
6、在產(chǎn)品冷卻結(jié)晶工序，采用了生產(chǎn)能力較大操作穩(wěn)定的輥筒結(jié)晶機(jī)，一臺(tái)設(shè)備就可滿足2萬(wàn)噸/年的生產(chǎn)能力。
7、經(jīng)搪鉛用KPI膠泥襯砌石墨磚的反應(yīng)釜內(nèi)壁采用了新型粘結(jié)劑-KPI膠泥，縮短了固化時(shí)間，使粘結(jié)強(qiáng)度大大增強(qiáng)，解決了防腐難題。
8、蒸發(fā)設(shè)備中配備了陽(yáng)極保護(hù)鈦管裝置，提高了熱能利用率，延長(zhǎng)了鈦管使用壽命。


附圖為本發(fā)明工藝流程示意圖
具體實(shí)施例方式以下提供本發(fā)明的最佳實(shí)施例將符合質(zhì)量要求的原礦(AI2O3含量≥34％，F(xiàn)e2O3含量≤2.0％)送至鄂式破碎機(jī)破碎至塊度≤2.0cm后，由雷蒙機(jī)(4R3216磨粉機(jī))磨粉，磨粉細(xì)度在150-200目，礦粉磨好后利用濕法送料進(jìn)入料倉(cāng)。配漿時(shí)，礦料由電磁掛斗計(jì)量，水由液位計(jì)計(jì)量，二者在混漿罐配制重量比為55-65％濃度后，開啟空壓機(jī)壓送入經(jīng)搪鉛用KPI膠泥襯砌石墨磚的反應(yīng)釜內(nèi)。
將反應(yīng)釜內(nèi)的礦漿與一定的硫酸混合，每0.55kg礦漿加610kg硫酸，(硫酸質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)際工業(yè)一級(jí)品要求)，通入蒸汽預(yù)加熱，進(jìn)行活化處理；當(dāng)混合液溫度達(dá)到132±2℃，壓力在0.30±0.02Mpa時(shí)，切斷蒸汽并密閉反應(yīng)罐，使反應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，在溫度140±2℃，壓力0.33±0.02Mpa的條件下，反應(yīng)4-5小時(shí)后排空泄壓，加水稀釋后送至26m3沉降槽加水、加膠進(jìn)行逆流增濃倒槽洗滌沉降分離。溶液送至中和槽加酸在每噸漿液中加入工業(yè)硫酸鋁中和達(dá)到PH＝3-3.5的鹽基性后，打入結(jié)晶工段溶液高位槽供濃縮結(jié)晶，沉渣經(jīng)三次洗滌后打入渣池集中堆放。10m3襯鉛反應(yīng)釜采用了鋼板搪鉛再襯石墨的復(fù)合襯里，徹底解決了設(shè)備在高溫、稀酸溶液中的腐蝕，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。在襯砌過(guò)程中，采用了新型粘結(jié)劑-KPI膠泥，不僅縮短了固化時(shí)間，而且使粘結(jié)強(qiáng)度大大增強(qiáng)，抗?jié)B透性、耐熱性、耐水性明顯提高，同時(shí)KPI膠泥采用了非鹵素型無(wú)毒粘結(jié)固化劑，對(duì)施工操作人員所接觸的介質(zhì)無(wú)毒害，對(duì)所襯砌設(shè)備無(wú)腐蝕性。
將高位溶液槽的硫酸鋁溶液定時(shí)定量加入蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮，嚴(yán)格控制濃縮液比重及溫度，待比重為1.7g/cm3，溫度112℃時(shí)放入保溫壓力槽內(nèi)，溶液靠液位差從壓力槽中慢慢壓入用夾套蒸汽保溫的溶液盤中，溶液被轉(zhuǎn)動(dòng)輥筒濕潤(rùn)表面所粘附，經(jīng)輥筒夾套中冷卻水冷卻結(jié)晶成片；硫酸鋁薄片憑自身表面張力翹起并脫落于輥筒前面的帶式輸送機(jī)上(未能自脫落部分借助刮刀刮下)，送往提升機(jī)提至成品料倉(cāng)，然后計(jì)量、包裝、入庫(kù)。
在蒸發(fā)器內(nèi)壁采用了傳熱系數(shù)較大的鈦材加熱管以及蒸發(fā)面積40m2的鈦管加熱器，并配備了具有國(guó)際先進(jìn)水平的陽(yáng)極保護(hù)裝置，從而大大提高了熱能利用率，延長(zhǎng)了鈦管使用壽命，解決了在蒸發(fā)過(guò)程中腐蝕的難題。
整個(gè)工藝流程中基本上不產(chǎn)生污染物，經(jīng)測(cè)算，在94年已建成了年生產(chǎn)能力1.5萬(wàn)噸的硫酸鋁生產(chǎn)線，現(xiàn)硫酸鋁生產(chǎn)最高日產(chǎn)量達(dá)49噸，平均日產(chǎn)量達(dá)40噸，累計(jì)生產(chǎn)12萬(wàn)噸，利用煤系高嶺土生產(chǎn)鋁鹽系列產(chǎn)品解決了關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，開發(fā)和解決了煤系高嶺土的綜合利用；不僅發(fā)揮了地方資源優(yōu)勢(shì)，變資源優(yōu)勢(shì)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，振興了地方經(jīng)濟(jì)，而且為我國(guó)鋁鹽系列產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)找到了后補(bǔ)資源。
權(quán)利要求
1.一種用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝，其特征在于通過(guò)下面的工藝流程實(shí)現(xiàn)將煤系高嶺土破碎、磨粉、計(jì)量、加入水制成重量比為55-65％的漿液，進(jìn)行反應(yīng)，將礦漿與硫酸混合，每0.55kg礦漿加610kg硫酸，加溫升壓，溫度在140±2℃，壓力0.33±0.02Mpa條件下，反應(yīng)4-5小時(shí)后排空泄壓，并將反應(yīng)后的溶液加水稀釋后送沉降槽加水加膠進(jìn)行逆流增濃倒槽洗滌沉降分離，澄清液加酸每噸漿液中加入工業(yè)硫酸中和達(dá)到PH＝3-3.5的鹽基性后，再進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，輥筒結(jié)晶處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝，其特征在于磨粉細(xì)度在150-200目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝，其特征在于蒸發(fā)濃縮液比重為1.7g/cm3，溫度112℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝，其特征在于在礦粉輸送中利用了濕法送料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝，其特征在于礦粉與硫酸的反應(yīng)過(guò)程中，采用了生粉料漿預(yù)加熱進(jìn)行活化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝所用設(shè)備，其特征在于a、反應(yīng)釜采用了經(jīng)搪鉛用KPI膠泥襯砌石墨磚，b、在蒸發(fā)器內(nèi)壁采用了陽(yáng)極保護(hù)鈦管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用煤系高嶺土生粉低壓溶出法生產(chǎn)工業(yè)硫酸鋁的工藝；工藝流程如下煤系高嶺土破碎磨粉細(xì)度在150－200目，計(jì)量，加水配制55－65％的濃度(重量比)的漿液，進(jìn)行反應(yīng)；將礦漿與硫酸混合，每0.55kg礦漿加610kg硫酸，在溫度140±2℃，壓力0.33±0.02Mpa條件下，反應(yīng)4－5小時(shí)后排空泄壓，加水稀釋后送沉降槽加水加膠進(jìn)行逆流增濃倒槽洗滌沉降分離，溶液送中和槽加酸中和達(dá)到pH＝3－3.5鹽基性后，再進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，輥筒結(jié)晶即成產(chǎn)品；其工藝流程合理可靠，生產(chǎn)成本低，溶出率高，防腐性能好，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)，為鋁鹽系列產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)找到了后補(bǔ)資源。
文檔編號(hào)C01F7/74GK1986412SQ20051002275
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者趙振民, 楊報(bào)禮 申請(qǐng)人:趙振民, 楊報(bào)禮