從粉煤灰中提取氧化鋁的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從粉煤灰中提取氧化鋁的裝置和方法，特別是在燃煤電廠廢棄物的高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的系統(tǒng)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢棄物，主要成分是二氧化硅、氧化鋁(三氧化二鋁)。粉煤灰是我國(guó)當(dāng)前排量最大的工業(yè)廢渣，尤其是中西部的一些燃煤發(fā)電大省，粉煤灰排放量大，但消費(fèi)市場(chǎng)小、利用率低，低端利用又受運(yùn)距影響；而大量的粉煤灰不加處理，就會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染大氣；若排入水系會(huì)造成河流淤塞，其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對(duì)人體和生物造成危害；因此，粉煤灰的綜合利用、特別是粉煤灰的高端利用任務(wù)十分迫切，從粉煤灰中提取氧化鋁就是一種高端利用方式。
[0003]目前從高鋁粉煤灰(氧化鋁含量高的一種粉煤灰，利用它提取氧化鋁更經(jīng)濟(jì))中提取氧化鋁都是采用燃煤電廠經(jīng)過煙道冷卻排出的，由于粉煤灰中的氧化鋁基本上都是以莫來石等高溫物相的形態(tài)存在，采用電熱法技術(shù)來從粉煤灰中提取氧化鋁的能耗很高；而采用酸法工藝技術(shù)設(shè)備不成熟，同時(shí)其它金屬離子也無法分離；另外，采用石灰石燒結(jié)法也存在著能耗高、廢渣排放量巨大且難以綜合利用的缺點(diǎn)；因此，目前從粉煤灰中提取氧化鋁的上述三大技術(shù)工藝路線都沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；需要對(duì)現(xiàn)有的粉煤灰中提取氧化鋁的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，提供能克服上述缺點(diǎn)的、低能耗分離、潔凈提取燃煤電廠廢棄物粉煤灰中氧化鋁的工藝和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本的、低能耗分離的從粉煤灰中提取氧化鋁的裝置。
[0005]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種從粉煤灰中提取氧化鋁的裝置，包括高溫分離隧道窯、負(fù)壓收集系統(tǒng)和鼓風(fēng)機(jī)，高溫分離隧道窯前端設(shè)進(jìn)口，后端設(shè)出口 ；高溫分離隧道窯內(nèi)壁設(shè)噴火嘴，所有噴火嘴在橫截面上的投影都向內(nèi)壁側(cè)偏離并與高溫分離隧道窯半徑形成60° -45°的偏離角，噴火嘴連接高溫分離隧道窯外部的天然氣燃燒器，根據(jù)溫度的差異高溫分離隧道窯分為前段和后段；高溫分離隧道窯前段底部設(shè)氧化鋁收集口，后段底部設(shè)二氧化硅收集口，氧化鋁收集口和二氧化硅收集口分別連接負(fù)壓收集系統(tǒng)；高溫分離隧道窯前端開設(shè)沿進(jìn)口邊緣分布并與鼓風(fēng)機(jī)連接的進(jìn)風(fēng)口，鼓風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)有助于煙氣前進(jìn)。
[0006]由于噴火嘴與高溫分離隧道窯半徑之間具有偏離角，從而在窯內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的燃燒氣流。通過天然氣噴火燃燒提高高溫分離隧道窯內(nèi)溫度，在前段將煙氣中的粉煤灰主要成分莫來石分解為固體的氧化鋁和液相的二氧化硅，即利用這兩種物質(zhì)熔點(diǎn)的溫度差，首先使氧化鋁凝固；再根據(jù)氧化鋁的密度大于二氧化硅密度的特點(diǎn)，比重大的固體氧化鋁所受離心力更大，通過旋風(fēng)氣流離心的風(fēng)選方法將凝固了的氧化鋁分離出煙氣，而煙氣中的未凝固的二氧化硅則繼續(xù)隨著煙氣向高溫分離隧道窯后段移動(dòng)，在到達(dá)高溫分離隧道窯后段時(shí)，由于溫度的降低，煙氣中的二氧化硅逐漸凝固和落下，固體的二氧化硅比重大于煙氣，其所受離心力更大；因此，同樣通過旋風(fēng)氣流離心的風(fēng)選方法將凝固了的二氧化硅由高溫分離隧道窯后段底部回收，從而完成氧化鋁和二氧化硅的分離。
[0007]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的高溫分離隧道窯內(nèi)部設(shè)溫度探頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)窯內(nèi)溫度，從而控制噴火嘴的噴火強(qiáng)度，有助于精確控制窯內(nèi)溫度。
[0008]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的噴火嘴與高溫分離隧道窯半徑形成55°的偏離角，更有利于在高溫分離隧道窯內(nèi)形成旋風(fēng)氣流。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述高溫分離隧道窯的長(zhǎng)度相當(dāng)于煙囪高度的三分之一，內(nèi)直徑與煙囪底部?jī)?nèi)直徑相同。
[0010]本發(fā)明同時(shí)還提供了基于以上裝置從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，高溫分離隧道窯進(jìn)口與燃煤鍋爐的排煙出口相接、出口與燃煤鍋爐的煙囪相接，前段高溫區(qū)的溫度設(shè)定為1810° C-1820。C，后段低溫區(qū)的溫度設(shè)定為從高溫區(qū)溫度逐漸降低到燃煤鍋爐煙囪預(yù)定排放溫度；在前段高溫區(qū)，通過旋風(fēng)氣流離心的風(fēng)選方法將凝固了的氧化鋁分離出煙氣，落在高溫分離隧道窯前段的底部經(jīng)過氧化鋁收集口而被負(fù)壓收集系統(tǒng)收集；煙氣中的未凝固的二氧化硅則繼續(xù)隨著煙氣向高溫分離隧道窯后段移動(dòng)，在到達(dá)高溫分離隧道窯后段時(shí)，由于溫度的降低，煙氣中的二氧化硅逐漸凝固和落下，同樣通過旋風(fēng)氣流離心的風(fēng)選方法將凝固了的二氧化硅分離出來，由高溫分離隧道窯后段底部經(jīng)過二氧化硅收集口而被負(fù)壓收集系統(tǒng)收集，從而完成氧化鋁和二氧化硅的分離。
[0011]粉煤灰的主要成分莫來石，莫來石的分解溫度為1810° C，在高溫分離隧道窯前段將莫來石分解為固體的氧化鋁和液相的二氧化硅，其中，氧化鋁的熔點(diǎn)高于1820° C，二氧化硅的熔點(diǎn)低于1750° C，利用這兩種物質(zhì)熔點(diǎn)的溫度差，首先使氧化鋁凝固。再根據(jù)氧化鋁的密度(4.0克/立方厘米)大于二氧化硅密度(2.2?2.66克/立方厘米)的特點(diǎn)，在高溫分離隧道窯前段通過風(fēng)選方法將凝固了的氧化鋁分離出煙氣。高溫分離隧道窯后段，將二氧化硅分離出煙氣。
[0012]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在高溫分離隧道窯I沿長(zhǎng)度方向的與軸線平行的同一母線上的所有噴火嘴保持相同的噴火強(qiáng)度并以相同的時(shí)間間隔使其逐漸增強(qiáng)或減弱；在任意時(shí)亥IJ，在高溫隧道窯的任一橫截面上的噴火嘴的噴火強(qiáng)度保持梯度漸變。噴火強(qiáng)度的強(qiáng)弱變化與噴火嘴所具有的偏離角相結(jié)合，更有助于形成旋風(fēng)氣流。
[0013]采用本發(fā)明裝置和分離方法，可以在粉煤灰剛從燃煤發(fā)電鍋爐排出時(shí)的溫度基礎(chǔ)上繼續(xù)升溫，使其可達(dá)到莫來石的分解溫度，從而減少了能源消耗；并且沒有石灰石燒結(jié)法所產(chǎn)生的副產(chǎn)物；能夠低成本、低能耗分離、潔凈提取燃煤電廠廢棄物粉煤灰中的氧化鋁，實(shí)現(xiàn)粉煤灰的高附加值利用。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明高溫分離隧道窯的橫截面。
[0015]圖2是本發(fā)明高溫分離隧道窯的縱剖面。
[0016]圖中，1-高溫分離隧道窯，2-負(fù)壓收集系統(tǒng)，3-進(jìn)口，4-出口，5-噴火嘴，6_氧化鋁收集口，7- 二氧化硅收集口，8-進(jìn)風(fēng)口。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明提供的從粉煤灰中提取氧化鋁的裝置，包括高溫分離隧道窯1、負(fù)壓收集系統(tǒng)2和鼓風(fēng)機(jī)。如圖1所示，高溫分離隧道窯I前端設(shè)進(jìn)口 3，后端設(shè)出口 4 ;高溫分離隧道窯I內(nèi)壁設(shè)噴火嘴4，所有噴火嘴4在橫截面上的投影都向內(nèi)壁側(cè)偏離并與高溫分離隧道窯I半徑形成60°或55°或45°的偏離角a，