一種干法燒成粉煤灰的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種干法燒成粉煤灰的裝置，包括粉煤灰儲(chǔ)罐、石灰石儲(chǔ)罐、純堿儲(chǔ)罐、立式混料機(jī)、干燥器、回轉(zhuǎn)窯、立式磨、熟料粉溶出槽等，各儲(chǔ)罐均連接于所述立式混料機(jī)，所述立式混料機(jī)連接于干燥器，干燥器與回轉(zhuǎn)窯連接，回轉(zhuǎn)窯的出料口連接于立式磨；所述立式磨的出料槽連接所述熟料粉溶出槽，熟料粉溶解槽的排渣管路連接脫堿槽，脫堿液出口連接第二蒸發(fā)單元；所述熟料粉溶出槽的排液管路連接脫硅機(jī)、種分槽；所述種分槽的出液管路連接所述第一蒸發(fā)單元。本實(shí)用新型可以將部分廉價(jià)的工業(yè)純堿轉(zhuǎn)化為附加值高的液堿，進(jìn)一步降到了本技術(shù)的主產(chǎn)品的成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。所采用的設(shè)備型號(hào)均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的設(shè)備型號(hào)，簡單可行。
【專利說明】
一種干法燒成粉煤灰的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于工業(yè)廢棄物處理的領(lǐng)域，具體涉及一種干法燒成粉煤灰的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于特殊的成礦背景，在我國內(nèi)蒙古中西部的部分煤炭資源中，賦存大量勃姆石 和高嶺石等含鋁礦物。此煤炭資源主要分布于準(zhǔn)格爾煤田、卓資山煤田及大青山煤田，其中 氧化錯(cuò)含量達(dá)到9~13%。發(fā)電后產(chǎn)生的粉煤灰中氧化錯(cuò)含量可達(dá)40~50%，是一種非傳統(tǒng) 的鋁土礦資源。每年僅內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)高鋁煤炭產(chǎn)量就達(dá)到1.2億噸，其中部分煤炭用 于發(fā)電后產(chǎn)生近3000萬噸高鋁粉煤灰，其中內(nèi)蒙古中西部地區(qū)約1400萬噸，集中堆存在呼 和浩特、鄂爾多斯，具有較高經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值的含鋁資源。
[0003] 粉煤灰提取氧化鋁的工藝路線目前主要有堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和氣體氯化法。 堿法主要包括石灰石燒結(jié)法，堿石灰燒結(jié)法，預(yù)脫硅+堿石灰燒結(jié)法等;酸法主要包括:硫酸 法、鹽酸法、硝酸法、氫氟酸法等。
[0004] 而目前我國國內(nèi)的工藝路線主要有:石灰石燒結(jié)法，預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法，酸法， 硫酸銨燒結(jié)法。以上幾種方案從工藝方面比較，均能實(shí)現(xiàn)粉煤灰中的氧化鋁和二氧化硅分 別提取利用。石灰石燒結(jié)法存在產(chǎn)品單一、能耗較高、渣量大等缺點(diǎn)。預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法 按照"先硅后鋁"的生產(chǎn)工藝，主要的化學(xué)消耗材料如碳酸鈉和氫氧化鈉基本實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利 用，但生產(chǎn)成本較高。酸法和硫酸銨法是按照"先鋁后娃"的生產(chǎn)工藝，可實(shí)現(xiàn)硫酸銨和鹽酸 的循環(huán)利用，得到的產(chǎn)品為氧化鋁、硅副產(chǎn)品等，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢渣僅為預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié) 法的50%，渣量相對(duì)較少。但酸法設(shè)備投資很高，且生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用也很高，而且生產(chǎn)過程還 會(huì)造成較大的環(huán)境壓力。硫酸銨法雖然克服了設(shè)備的相對(duì)腐蝕及對(duì)環(huán)境造成的壓力，但在 規(guī)模化生產(chǎn)情況下，設(shè)備的大型化還存在困難，生產(chǎn)工藝也需要進(jìn)一步探索，工藝的可靠性 還不是很確定。目前我國能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)的粉煤灰提取氧化鋁的工藝只有堿石灰 燒結(jié)法，但由于成本居高，虧損嚴(yán)重。
[0005] 如何有效利用粉煤灰，解決我國鋁土礦資源的不足及工業(yè)固廢利用，是本領(lǐng)域企 業(yè)面對(duì)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供一種粉煤灰的綜合利用裝置，結(jié)合干法燒結(jié)、全種 分和高濃度堿液蒸發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)粉煤灰的干法燒成，獲得氧化鋁、液堿等多種產(chǎn)物。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案為：
[0008] -種干法燒成粉煤灰的裝置，其包括粉煤灰儲(chǔ)罐、石灰石儲(chǔ)罐、純堿儲(chǔ)罐、立式混 料機(jī)、干燥器、回轉(zhuǎn)窯、立式磨、熟料粉溶出槽、脫堿槽、脫硅機(jī)、種分槽、第一蒸發(fā)單元和第 二蒸發(fā)單元；
[0009] 所述粉煤灰儲(chǔ)罐、石灰石儲(chǔ)罐、純堿儲(chǔ)罐均連接于所述立式混料機(jī)，所述立式混料 機(jī)的出料口連接于所述干燥器，所述干燥器的出料管線與回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料溜管連接，所述回 轉(zhuǎn)窯的出料口連接于所述立式磨的進(jìn)料溜槽；
[0010] 所述立式磨的出料槽通過管路連接所述熟料粉溶出槽，熟料粉溶解槽的排渣管路 連接所述脫堿槽，脫堿槽的脫堿液出口連接所述第二蒸發(fā)單元；
[0011] 所述熟料粉溶出槽的排液管路連接所述脫硅機(jī)，脫硅機(jī)通過管路連接所述種分 槽;所述種分槽的出液管路連接所述第一蒸發(fā)單元;所述第一蒸發(fā)單元通過管路連接所述 立式混料機(jī)。
[0012] 進(jìn)一步地，所述石灰石儲(chǔ)罐連接有磨碎裝置。
[0013] 其中，所述干燥器的加熱介質(zhì)管路連接于所述回轉(zhuǎn)窯的煙氣出口。干燥器以回轉(zhuǎn) 窯的煙氣為加熱介質(zhì)。
[0014] 其中，所述第一蒸發(fā)單元包括串聯(lián)連接的第一六效蒸發(fā)器和第一三效蒸發(fā)器，所 述第一三效蒸發(fā)器的出液管路，連接于所述立式混料機(jī)。
[0015] 因?yàn)樵诘诙秸舭l(fā)的時(shí)候物料含堿量很高，所述第一三效蒸發(fā)器為鎳制蒸發(fā)器。
[0016] 其中，所述第二蒸發(fā)單元包括串聯(lián)的第二六效蒸發(fā)器和第二三效蒸發(fā)器。
[0017] 其中，所述第二三效蒸發(fā)器為鎳制蒸發(fā)器。
[0018] 采用本實(shí)用新型提出的裝置，進(jìn)行粉煤灰的干法燒成技術(shù)，包括以下步驟：
[0019] (1)用石灰石粉、粉煤灰、純堿及蒸發(fā)回收的循環(huán)堿液進(jìn)行配料，配料比例為粉煤 灰35~45%、石灰石26~35%、純堿5~15%，水分為12~21 %，堿比為1，鈣比為1。
[0020] (2)將配好的料進(jìn)入混料機(jī)進(jìn)行充分混合；
[0021] (3)將混成料進(jìn)入干燥器進(jìn)行干燥，干燥完成的物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫 度控制在950~1350°C，燒結(jié)得到的熟料用冷卻機(jī)進(jìn)行冷卻，然后采用立磨進(jìn)行干磨，磨細(xì) 到-0.074mm占90 %以上的熟料粉末；
[0022] (4)將熟料粉加水或調(diào)整液進(jìn)行溶出，液固比為3~4:1，溶出時(shí)間為15~20分鐘， 溫度為75°C。
[0023] (5)將步驟(4)得到的熟料粉的渣用80~95°C熱水進(jìn)行充分洗滌后進(jìn)行脫堿，洗滌 后的水為調(diào)整液;脫堿溫度160~200°C，時(shí)間1小時(shí)，液固比3~5:1，脫堿完的渣進(jìn)行充分洗 滌后得到副產(chǎn)品硅酸鈣，可以用于建材和土壤調(diào)理。
[0024] (6)將步驟（4)溶出得到的溶液與鋁酸鈉結(jié)晶混合溶解后脫硅，脫硅溫度160~ 180°C，時(shí)間1~2小時(shí)；
[0025] (7)將步驟(6)脫硅得到的溶液加氫氧化鋁晶種進(jìn)行種分分解，分解得到A1(0H)3， 然后焙燒得到氧化鋁；
[0026] (8)將步驟(7)得到的種分母液分兩步進(jìn)行蒸發(fā)和排鹽，第一步蒸發(fā)到堿液濃度為 Na20 280~300g/L，然后再進(jìn)行第二步蒸發(fā)，得到堿液濃度為Na20 500~600g/L;將步驟(5) 得到的脫堿液也同樣進(jìn)行兩步蒸發(fā)得到堿液濃度為Na20 500~600g/L，作為一種液堿副產(chǎn) 品用于氧化鋁行業(yè)作為原料。
[0027] (9)將第二步蒸發(fā)后的種分母液進(jìn)行加種子降溫結(jié)晶，得到鋁酸鈉晶體，鋁酸鈉晶 體再加入到步驟(6)中進(jìn)行溶解循環(huán)。結(jié)晶條件為:首溫80~110°C，末溫40~50°C，時(shí)間6~ 8小時(shí)。
[0028] (10)將步驟(9)得到的母液與步驟(8)得到的鹽和步驟(6)得到的硅渣進(jìn)行混合， 然后作為配料堿液返回到步驟(1)中，實(shí)現(xiàn)堿液循環(huán)。
[0029] 其中，所述步驟（1)中的粉煤灰為發(fā)電后產(chǎn)生的粉煤灰，其中氧化鋁含量為40~ 50% ;所述石灰石為粒度為-0.074mm占85%以上的石灰石粉末。
[0030] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于：
[0031] (1)本實(shí)用新型在氧化鋁傳統(tǒng)燒結(jié)法技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用干法燒成技術(shù)，通過在脫 硅、分解、蒸發(fā)、熟料先干磨再溶出等方面的技術(shù)整合，從整個(gè)流程上實(shí)現(xiàn)了粉煤灰的干法 燒成。
[0032] (2)本實(shí)用新型方法實(shí)現(xiàn)了粉煤灰的高效綜合利用，通過控制配料配方、燒成條件 和脫堿條件能夠生產(chǎn)出不同規(guī)格的硅酸鈣副產(chǎn)品，容重可以控制在300~800kg/m3，分別適 用于建材和土壤調(diào)理，既可以保證其輕質(zhì)特性，又可以保證降低運(yùn)輸成本。
[0033] (3)本實(shí)用新型可以將部分廉價(jià)的工業(yè)純堿轉(zhuǎn)化為附加值高的液堿，進(jìn)一步降到 了本技術(shù)的主產(chǎn)品的成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。所采用的設(shè)備型號(hào)均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的設(shè)備 型號(hào)，簡單可行。
【附圖說明】
[0034] 圖1:干法燒成粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0035] 圖2:干法燒成粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的流程圖。
[0036] 圖中，1為粉煤灰儲(chǔ)罐，2為石灰石儲(chǔ)罐，3為純堿儲(chǔ)罐，4為立式混料機(jī)，5為回轉(zhuǎn)窯 的進(jìn)料溜管，6為干燥器，7為回轉(zhuǎn)窯，8為熟料粉溶出槽，9為脫硅機(jī)，10為立式磨，11為脫堿 槽，12為種分槽，13為第二三效蒸發(fā)器，14為第一六效蒸發(fā)器，15為第一三效蒸發(fā)器，16為第 二六效蒸發(fā)器。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 現(xiàn)以以下最佳實(shí)施例來說明本實(shí)用新型，但不以此來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0038] 下面將通過不同實(shí)施例來描述本實(shí)用新型。本實(shí)用新型不局限于這些實(shí)施例中， 可以在前述化學(xué)成分與制造方法范圍內(nèi)加以調(diào)整實(shí)施。
[0039] 實(shí)施例1
[0040]參見圖1，種干法燒成粉煤灰的裝置，包括粉煤灰儲(chǔ)罐1、石灰石儲(chǔ)罐2、純堿儲(chǔ)罐3、 立式混料機(jī)4、干燥器6、回轉(zhuǎn)窯7、立式磨10、熟料粉溶出槽8、脫堿槽11、脫硅機(jī)9、種分槽12、 第一蒸發(fā)單元和第二蒸發(fā)單元；
[0041 ]所述粉煤灰儲(chǔ)罐1、石灰石儲(chǔ)罐2、純堿儲(chǔ)罐3均連接于立式混料機(jī)4,所述立式混料 機(jī)4的出料口連接于干燥器6,所述干燥器的出料管線與回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料溜管5連接，所述回轉(zhuǎn) 窯的出料口連接于所述立式磨1 〇的進(jìn)料溜槽；
[0042] 所述立式磨10的出料槽通過管路連接所述熟料粉溶出槽8,熟料粉溶解槽的排渣 管路連接所述脫堿槽11，脫堿槽11的脫堿液出口連接所述第二蒸發(fā)單元；
[0043] 熟料粉溶出槽8的排液管路連接所述脫硅機(jī)9,脫硅機(jī)9通過管路連接種分槽12;所 述種分槽的出液管路連接所述第一蒸發(fā)單元;所述第一蒸發(fā)單元通過管路連接所述立式混 料機(jī)4。
[0044] 進(jìn)一步地，所述石灰石儲(chǔ)罐2連接有球磨機(jī)。
[0045] 本實(shí)施例中，干燥器6的加熱介質(zhì)管路連接于所述回轉(zhuǎn)窯的煙氣出口，以回轉(zhuǎn)窯煙 氣為加熱介質(zhì)。
[0046] 其中，所述第一蒸發(fā)單元包括串聯(lián)連接的第一六效蒸發(fā)器14和第一三效蒸發(fā)器 15,所述第一三效蒸發(fā)器的出液管路，連接于立式混料機(jī)4。第一三效蒸發(fā)器15為鎳制蒸發(fā) 器。第二蒸發(fā)單元包括串聯(lián)的第二六效蒸發(fā)器16和第二三效蒸發(fā)器13。該第二三效蒸發(fā)器 13為鎳制蒸發(fā)器。
[0047] 本實(shí)施例采用的原料粉煤灰為內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)某電廠產(chǎn)出的高鋁粉煤灰，其 成分如表1所示。石灰石采用呼和浩特地區(qū)所產(chǎn)石灰石，其成分如表2。
[0048]表1:粉煤灰成分
[0050] 表2:石灰石成分
[0052]操作流程見圖2。首先將成分如表2的石灰石破碎至2~5mm，然后將礦粉磨細(xì)至粒 度為-0.074mm占85%以上。然后加入成分如表1的粉煤灰及純堿粉進(jìn)行充分混合，配料比例 為粉煤灰35質(zhì)量份、石灰石26質(zhì)量份、純堿5質(zhì)量份，然后加入經(jīng)過二次蒸發(fā)得到的循環(huán)堿 液，其濃度為Na20 530g/L，ak = 14。得到的配料中水分26%，堿比為1，|丐比為1。
[0053]將配好的料加入立式強(qiáng)力混料機(jī)進(jìn)行充分混合，混合均勻度達(dá)到98%以上。
[0054] 將混成料進(jìn)入干燥器進(jìn)行干燥，干燥用煙氣為燒結(jié)窯的煙氣，溫度為1000~1100 °C，干燥完成的物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度控制在950~1050°C，燒結(jié)熟料用冷卻 機(jī)進(jìn)行冷卻。然后熟料采用立磨進(jìn)行干磨，磨細(xì)到-0.074mm占90%以上的熟料粉末。
[0055] 將磨制好的熟料粉加調(diào)整液在溶出槽內(nèi)進(jìn)行溶出，液固比為4:1，配制的熟料粉混 合液的溶出條件為:堿液濃度Na20 50g/L，ak = 1.2，溶出時(shí)間20分鐘，溫度為75 °C。
[0056]將溶出后的熟料粉的渣用90°C熱水進(jìn)行充分洗滌后加入脫堿渣洗液進(jìn)行脫堿(洗 滌排出的水作為調(diào)整液），脫堿混合物中Na20 90g/L，脫堿溫度200 °C，時(shí)間1小時(shí)，液固比4: 1，脫堿完的渣進(jìn)行充分洗滌后得到副產(chǎn)品硅酸鈣(洗滌后的洗液返回脫堿步驟使用），容重 測(cè)定為310kg/m3,用于制作輕質(zhì)建材。
[0057]脫堿后得到的溶液與鋁酸鈉結(jié)晶混合溶解后，用一段種分蒸發(fā)母液調(diào)整ak為1.5， AL2〇3濃度控制為140g/L，加入脫硅種子（即脫硅產(chǎn)生的晶體)在脫硅機(jī)內(nèi)進(jìn)行脫硅。脫硅條 件為:種子量60g/L，溫度160 °C，時(shí)間1小時(shí)，脫硅完成后，漿液用葉濾機(jī)進(jìn)行精制，精液進(jìn)行 種分分解，脫硅渣用于回頭配料。
[0058] 脫硅得到的精液加氫氧化鋁晶種進(jìn)行種分分解，分解得到A1 (0H)3，然后焙燒得到 氧化鋁。
[0059] 分解得到的種分母液分兩步進(jìn)行蒸發(fā)和排鹽，第一步用常規(guī)六效降膜蒸發(fā)器蒸發(fā) 到堿液濃度為Na20 280~300g/L，然后再用鎳材蒸發(fā)器進(jìn)行第二步蒸發(fā)，得到堿液濃度為 Na20 530g/L。將溶出渣脫堿得到的脫堿液也同樣進(jìn)行兩步蒸發(fā)得到堿液濃度為Na20 550g/ L，作為一種液堿副產(chǎn)品用于氧化鋁行業(yè)作為原料。
[0060] 將第二步蒸發(fā)后的種分母液進(jìn)行加種子降溫結(jié)晶，得到鋁酸鈉晶體，鋁酸鈉晶體 再加入到溶出粗液中進(jìn)行溶解循環(huán)。結(jié)晶條件為:首溫80°C，末溫50°C，種子量20g/L，時(shí)間6 小時(shí)。
[0061] 將結(jié)晶得到的循環(huán)母液與蒸發(fā)排出鹽和脫硅得到的硅渣進(jìn)行混合，然后作為配料 堿液返回進(jìn)行配料，實(shí)現(xiàn)堿液循環(huán)。將種分分解步驟和兩步蒸發(fā)排鹽步驟得到的分解循環(huán) 母液綜合計(jì)算，種分分解率可以達(dá)到90 %以上。
[0062] 本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新 型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)上述實(shí)施例的變 換、變型都將落在本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種干法燒成粉煤灰的裝置，其特征在于，包括粉煤灰儲(chǔ)罐、石灰石儲(chǔ)罐、純堿儲(chǔ)罐、 立式混料機(jī)、干燥器、回轉(zhuǎn)窯、立式磨、熟料粉溶出槽、脫堿槽、脫硅機(jī)、種分槽、第一蒸發(fā)單 元和第二蒸發(fā)單元； 所述粉煤灰儲(chǔ)罐、石灰石儲(chǔ)罐、純堿儲(chǔ)罐均連接于所述立式混料機(jī)，所述立式混料機(jī)的 出料口連接于所述干燥器，所述干燥器的出料管線與回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料溜管連接，所述回轉(zhuǎn)窯 的出料口連接于所述立式磨的進(jìn)料溜槽； 所述立式磨的出料槽通過管路連接所述熟料粉溶出槽，熟料粉溶解槽的排渣管路連接 所述脫堿槽，脫堿槽的脫堿液出口連接所述第二蒸發(fā)單元； 所述熟料粉溶出槽的排液管路連接所述脫硅機(jī)，脫硅機(jī)通過管路連接所述種分槽;所 述種分槽的出液管路連接所述第一蒸發(fā)單元;所述第一蒸發(fā)單元通過管路連接所述立式混 料機(jī)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述石灰石儲(chǔ)罐連接有磨碎裝置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述干燥器的加熱介質(zhì)管路連接于所述回 轉(zhuǎn)窯的煙氣出口。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一蒸發(fā)單元包括串聯(lián)連接的第一六 效蒸發(fā)器和第一三效蒸發(fā)器，所述第一三效蒸發(fā)器的出液管路連接于所述立式混料機(jī)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述第一三效蒸發(fā)器為鎳制蒸發(fā)器。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5任一所述的裝置，其特征在于，所述第二蒸發(fā)單元包括串聯(lián)的第 二六效蒸發(fā)器和第二三效蒸發(fā)器。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第二三效蒸發(fā)器為鎳制蒸發(fā)器。
【文檔編號(hào)】B09B3/00GK205590317SQ201620118542
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年2月6日
【發(fā)明人】張廣, 麻樹春
【申請(qǐng)人】杭州錦江集團(tuán)有限公司