專利名稱：一種利用高鋁粉煤灰生產白炭黑的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及材料、化工技術領域，特別是利用高鋁粉煤灰生產白炭黑的裝置。
背景技術：
白炭黑，即水合二氧化硅， 一種白色粉末狀無定形水合二氧化硅，
其化學式為mSi02，nH20，是目前最好的具有優(yōu)異補強性能的白色、透明補強填充劑。作為一種重要的精細無機化工產品，在橡膠、塑料、農藥、油漆、制藥、造紙、日用化學品等各個領域有著廣泛用途。
現有技術文獻中關于粉煤灰制備白炭黑的工藝方法有酸法和堿法，酸法是先用鹽酸溶粉煤灰除鋁，然后殘渣用堿熱解制備水玻璃，再加鹽酸制取白炭黑。其缺點是工藝步驟多，反應過程條件難控制，而且鹽酸易對環(huán)境造成污染。堿法是先將粉煤灰加堿高溫焙燒、酸浸過濾，得到含H2Si03的濾液、再加NaCl沉析制取白炭黑。其缺點是過程復雜、條件控制要求高，能耗大?，F有技術中的中國專利，申請?zhí)枮?3111642.2的發(fā)明專利"利用煤灰制取炭黑和白炭黑的方法"，公開的技術方案是，先對粉煤灰進行多次浮選，得到的硅灰再經脫水、千燥、分級、磨細、均化處理得到白炭黑。該方法生產步驟多，較繁瑣，而且獲得的白炭黑性能無法保證。另外，申請?zhí)枮?00610012780. 7的實用新型專利"粉煤灰中提取氧化鋁同時聯(lián)產白炭黑的方法"，公開的技術方案是利用活化后粉煤灰和硫酸氨反應過濾后的殘渣，再加氫氧化鈉溶液反應制取水玻璃，然后加硫酸來制備白炭黑，該方法工藝復雜，采用酸法制備白炭黑，反應過程的條件必須嚴格控制，否則會導致產品的性能差異較大。發(fā)明內容
針對上述現有技術中存在的缺點，本實用新型的目的是提供一種利用高鋁粉煤灰生產白炭黑的裝置。它不僅工藝簡單、生產成本低、能耗低，而且產品質量性能穩(wěn)定，同時提取白炭黑后的粉煤灰還可以作為一種重要的鋁資源用于制備氧化鋁。
為了實現上述發(fā)明目的，本實用新型的技術方案以如下方式實
現
一種利用高鋁粉煤灰生產白炭黑方法的裝置，它包括由粉煤灰倉、定量給料機、粉煤灰漿液制備槽、脫硅喂液泵、循環(huán)母液制備槽和循環(huán)母液泵組成的粉煤灰漿液調配系統(tǒng)；由套管加熱器、保溫停留罐、脫硅循環(huán)泵、脫硅漿液儲槽、過濾機喂料泵、平盤式過濾機、脫硅灰濾餅槽和脫硅灰濾餅泵組成的粉煤灰預脫硅系統(tǒng)；由碳化槽、壓濾機喂料泵、板框式壓濾機、白炭黑濾餅槽、白炭黑濾餅泵和干燥機組成的白炭黑制備系統(tǒng)；以及由石灰乳槽、石灰乳泵、苛化槽、苛化液泵、管式降膜蒸發(fā)器和蒸發(fā)溶液泵組成的苛化系統(tǒng)。其結構特點是，所述套管加熱器分為兩段，為套管加熱器一和套管加熱器二。粉煤灰漿液制備槽底部管道通過脫硅喂液泵出口分別與套管加熱器一和套管加熱器二的內管入口連接，套管加熱器一的內管出口與套管加熱器二的內管入口相連，套管加熱器二的內管出口與保溫停留罐頂部的進口連接。保溫停留罐下部的出口管道分兩路， 一路連接至脫硅漿液儲槽的入口，另一路通過脫硅循環(huán)泵連接至套管加熱器一的外管入口，套管加熱器一的外管出口連接至脫硅漿液儲槽的入口，套管加熱器二的外管與蒸汽管道連接。管式降膜蒸發(fā)器的溶液出口通過蒸發(fā)溶液泵連接至循環(huán)母液制備槽的一路入口，循環(huán)母液制備槽的另兩路入口一路為堿補充管道，另一路經苛化液泵與苛化槽的出口相連，循環(huán)母液制備槽的出口管道經循環(huán)母液泵連接至粉煤灰漿液制備槽的入口 ，使整個系統(tǒng)形成閉式循環(huán)。
在上述裝置中，所述保溫停留罐內設電加熱管束，保持罐內溫度不變。
在上述裝置中，所述管式降膜蒸發(fā)器產生的蒸發(fā)冷凝熱水分別連接到脫硅灰濾餅槽、白炭黑濾餅槽和石灰乳槽的入口。本實用新型與現有技術比較，優(yōu)點在于
(1) 原料高鋁粉煤灰是在煤粉爐中高溫熔融后的產物，煤中粘土礦物高溫熔融急速冷卻產生大量的玻璃體即非晶態(tài)的二氧化硅，反應活性強于經過天然硅石粉碎后的粉末狀微粒；
(2) 采用高鋁粉煤灰作原料，為細粉狀，無需破碎，減少破碎
工序；
(3) 采用C02氣體碳化硅酸鈉溶液，工藝簡單，易操作，而且可利用其它工藝段的窯氣，生產成本低；
(4) 碳化制備的白炭黑產品性能穩(wěn)定，比表面積大，DBP值高;(5) 所用原料氫氧化鈉可循環(huán)使用，大大降低白炭黑的生產成
本；
(6) 液固分離洗水采用蒸發(fā)器冷凝水，實現了水的循環(huán)使用，節(jié)約生產成本；
(7) 堿溶后的粉煤灰鋁硅比大大提高，可作為生產氧化鋁原料，實現廢物資源化利用。同時我國鋁硅比較高的鋁土礦缺乏，此種含鋁原料可有效緩解我國鋁土礦缺乏的現狀，對發(fā)展我國循環(huán)經濟與緩解我國鋁資源短缺，具有戰(zhàn)略意義。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。

圖1為本實用新型裝置的結構原理圖；圖2為使用本實用新型裝置的生產工藝流程圖。
具體實施方式

參看圖1，本實用新型裝置包括由粉煤灰倉1、定量給料機2、粉煤灰漿液制備槽3、脫硅喂液泵4、循環(huán)母液制備槽25和循環(huán)母液泵26組成的粉煤灰漿液調配系統(tǒng)；由套管加熱器5、保溫停留罐6、脫硅循環(huán)泵7、脫硅漿液儲槽8、過濾機喂料泵9、平盤式過濾機IO、脫硅灰濾餅槽11和脫硅灰濾餅泵12組成的粉煤灰預脫硅系統(tǒng)；由碳化槽13、壓濾機喂料泵14、板框式壓濾機15、白炭黑濾餅槽16、白炭黑濾餅泵17和干燥機18組成的白炭黑制備系統(tǒng)；以及由石灰乳槽21、石灰乳泵22、苛化槽19、苛化液泵20、管式降膜蒸發(fā)器23和蒸發(fā)溶液泵24組成的苛化系統(tǒng)。套管加熱器5分為兩段，為套管加熱器一 5-1為礦漿預熱，套管加熱器二 5-2為蒸汽加熱。粉煤灰漿液 制備槽3底部管道通過脫硅喂液泵4出口分別與套管加熱器一 5-1和 套管加熱器二 5-2的內管入口連接，套管加熱器一 5-1的內管出口與 套管加熱器二 5-2的內管入口相連，套管加熱器二 5-2的內管出口與 保溫停留罐6頂部的進口連接。保溫停留罐6下部的出口管道分兩路， 一路連接至脫硅槳液儲槽8的入口 ，另一路通過脫硅循環(huán)泵7連接至 套管加熱器一 5-1的外管入口 。套管加熱器一 5-1的外管出口連接至 脫硅漿液儲槽8的入口 ，套管加熱器二 5-2的外管與蒸汽管道連接。 管式降膜蒸發(fā)器23的溶液出口通過蒸發(fā)溶液泵24連接至循環(huán)母液制 備槽25的一路入口，循環(huán)母液制備槽25的另兩路入口一路為堿補充 管道，另一路經苛化液泵20與苛化槽19的出口相連。循環(huán)母液制備 槽25的出口管道經循環(huán)母液泵26連接至粉煤灰槳液制備槽3的入 口，整個系統(tǒng)形成閉式循環(huán)。保溫停留罐6內設電加熱管束，保持罐 內溫度不變。管式降膜蒸發(fā)器23產生的蒸發(fā)冷凝熱水分別連接到脫 硅灰濾餅槽11、白炭黑濾餅槽16和石灰乳槽21的入口 。 參看圖2，利用高鋁粉煤灰生產白炭黑的步驟如下 (1)高鋁粉煤灰從粉煤灰倉1經定量給料機2計量進入粉煤灰漿 液制備槽3，與循環(huán)母液制備槽25來的循環(huán)母液，即氫氧化鈉溶液 按照配比混合進行堿溶脫硅反應。然后由脫硅喂液泵4輸送至套管加 熱器5。采用的高鋁粉煤灰其中A1A含量為48. 5X、Si02含量為37. 8 %，氫氧化鈉溶液濃度為20%，氫氧化鈉與粉煤灰的質量比為0.5(2) 粉煤灰漿液分兩路進入套管加熱器一 5-1和套管加熱器二 5-2的內管，套管加熱器一5-1內管內的漿液加熱后出來進入套管加 熱器二5-2的內管，套管加熱器二5-2內管內的槳液加熱至12(TC送 入到保溫停留罐6內進行預脫硅反應，罐內溫度維持在12(TC，反應 2. 0小時后保溫停留罐6內的脫硅漿液一部分通過脫硅循環(huán)泵7返回 到套管加熱器一 5-1外管對內管的漿液進行加熱，加熱后套管加熱器 一 5-1外管的漿液和保溫停留罐6內的另一部分脫硅槳液送入脫硅漿 液儲槽8準備進行固液分離和洗滌處理。套管加熱器二 5-2的外管接 入新蒸汽對內管的漿液進行加熱。脫硅后的粉煤灰漿液用過濾機喂料 泵9從脫硅漿液儲槽8中輸送至平盤式過濾機10，在85土10。C下進 行過濾分離與洗滌，分離后的粉煤灰渣進入脫硅灰濾餅槽11，然后 與熱水混合，再通過脫硅灰濾餅泵12返回至平盤式過濾機10過濾， 過濾后的脫硅粉煤灰儲存作為氧化鋁生產的原料，洗液與脫硅溶液送 至碳分槽13。
(3) 洗液與脫硅溶液的混合液輸送至碳分槽13后，在85"C下通
入C02進行碳化反應，析出沉淀si02，當料漿體系的ra值降低至10
時，停止通氣，然后將沉淀Si02和碳酸鈉的混合溶液通過壓濾機喂料 泵14送入到板框式壓濾機15。
(4) 板框式壓濾機15中的碳分混合液在85。C下進行過濾分離與 洗滌，分離后的白炭黑進入白炭黑濾餅槽16，然后與熱水混合，再 通過白炭黑濾餅泵17返回至板框式壓濾機15過濾，過濾后的白炭黑 輸送至干燥機，在12(TC下烘干，制得白炭黑成品，洗液與碳酸鈉溶液送至苛化槽19。
(5) 石灰乳從石灰乳槽21通過石灰乳泵22輸送到苛化槽19，
和碳酸鈉溶液進行苛化反應。
(6) 苛化后產生的苛化液分兩個分支，通過苛化液泵20—部分 苛化液直接輸送至循環(huán)母液制備槽25， 一部分苛化液送入管式降膜 蒸發(fā)器23，蒸發(fā)濃縮后經蒸發(fā)溶液泵24輸送至循環(huán)母液制備槽25， 根據配比再補充少許苛性堿制備循環(huán)母液，然后通過循環(huán)母液泵26 返回步驟(1)配料。
權利要求1、一種利用高鋁粉煤灰生產白炭黑的裝置，它包括由粉煤灰倉(1)、定量給料機(2)、粉煤灰漿液制備槽(3)、脫硅喂液泵(4)、循環(huán)母液制備槽(25)和循環(huán)母液泵(26)組成的粉煤灰漿液調配系統(tǒng)，由套管加熱器(5)、保溫停留罐(6)、脫硅循環(huán)泵(7)、脫硅漿液儲槽(8)、過濾機喂料泵(9)、平盤式過濾機(10)、脫硅灰濾餅槽(11)和脫硅灰濾餅泵(12)組成的粉煤灰預脫硅系統(tǒng)，由碳化槽(13)、壓濾機喂料泵(14)、板框式壓濾機(15)、白炭黑濾餅槽(16)、白炭黑濾餅泵(17)和干燥機(18)組成的白炭黑制備系統(tǒng)，以及由石灰乳槽(21)、石灰乳泵(22)、苛化槽(19)、苛化液泵(20)、管式降膜蒸發(fā)器(23)和蒸發(fā)溶液泵(24)組成的苛化系統(tǒng)，其特征在于，所述套管加熱器(5)分為兩段，為套管加熱器一(5-1)和套管加熱器二(5-2)，粉煤灰漿液制備槽(3)底部管道通過脫硅喂液泵(4)出口分別與套管加熱器一(5-1)和套管加熱器二(5-2)的內管入口連接，套管加熱器一(5-1)的內管出口與套管加熱器二(5-2)的內管入口相連，套管加熱器二(5-2)的內管出口與保溫停留罐(6)頂部的進口連接，保溫停留罐(6)下部的出口管道分兩路，一路連接至脫硅漿液儲槽(8)的入口，另一路通過脫硅循環(huán)泵(7)連接至套管加熱器一(5-1)的外管入口，套管加熱器一(5-1)的外管出口連接至脫硅漿液儲槽(8)的入口，套管加熱器二(5-2)的外管與蒸汽管道連接，所述管式降膜蒸發(fā)器(23)的溶液出口通過蒸發(fā)溶液泵(24)連接至循環(huán)母液制備槽(25)的一路入口，循環(huán)母液制備槽(25)的另兩路入口一路為堿補充管道，另一路經苛化液泵(20)與苛化槽(19)的出口相連，循環(huán)母液制備槽(25)的出口管道經循環(huán)母液泵(26)連接至粉煤灰漿液制備槽(3)的入口，使整個系統(tǒng)形成閉式循環(huán)。
2、 按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述保溫停留罐 (6)內設電加熱管束，保持罐內溫度不變。
3、 按照權利要求l或2所述的裝置，其特征在于，所述管式降 膜蒸發(fā)器(23)產生的蒸發(fā)冷凝水分別連接到脫硅灰濾餅槽(11)、 白炭黑濾餅槽(16)和石灰乳槽(21)的入口。
專利摘要一種利用高鋁粉煤灰生產白炭黑的裝置，涉及材料、化工技術領域。本實用新型包括粉煤灰漿液調配系統(tǒng)、粉煤灰預脫硅系統(tǒng)、白炭黑制備系統(tǒng)和苛化系統(tǒng)。其結構特點是，所述套管加熱器分為兩段。保溫停留罐下部的出口管道分兩路。管式降膜蒸發(fā)器的溶液出口通過蒸發(fā)溶液泵連接至循環(huán)母液制備槽的一路入口，循環(huán)母液制備槽的另兩路入口一路為堿補充管道，另一路經苛化液泵與苛化槽的出口相連。循環(huán)母液制備槽的出口管道經循環(huán)母液泵連接至粉煤灰漿液制備槽的入口，使整個系統(tǒng)形成閉式循環(huán)。本實用新型不僅工藝簡單、生產成本低、能耗低，而且產品質量性能穩(wěn)定，同時提取白炭黑后的粉煤灰還可以作為一種重要的鋁資源用于制備氧化鋁。
文檔編號C01B33/00GK201284237SQ20082010802
公開日2009年8月5日 申請日期2008年5月26日 優(yōu)先權日2008年5月26日
發(fā)明者孫俊民, 張戰(zhàn)軍, 張曉云, 曹慧芳, 王彥武 申請人:同方環(huán)境股份有限公司