一种干法烧成粉煤灰的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出一种干法烧成粉煤灰的装置，包括粉煤灰储罐、石灰石储罐、纯碱储罐、立式混料机、干燥器、回转窑、立式磨、熟料粉溶出槽等，各储罐均连接于所述立式混料机，所述立式混料机连接于干燥器，干燥器与回转窑连接，回转窑的出料口连接于立式磨；所述立式磨的出料槽连接所述熟料粉溶出槽，熟料粉溶解槽的排渣管路连接脱碱槽，脱碱液出口连接第二蒸发单元；所述熟料粉溶出槽的排液管路连接脱硅机、种分槽；所述种分槽的出液管路连接所述第一蒸发单元。本实用新型可以将部分廉价的工业纯碱转化为附加值高的液碱，进一步降到了本技术的主产品的成本，经济效益明显。所采用的设备型号均为现有技术中已有的设备型号，简单可行。
【专利说明】
一种干法烧成粉煤灰的装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于工业废弃物处理的领域，具体涉及一种干法烧成粉煤灰的装置。
【背景技术】
[0002] 由于特殊的成矿背景，在我国内蒙古中西部的部分煤炭资源中，赋存大量勃姆石 和高岭石等含铝矿物。此煤炭资源主要分布于准格尔煤田、卓资山煤田及大青山煤田，其中 氧化错含量达到9~13%。发电后产生的粉煤灰中氧化错含量可达40~50%，是一种非传统 的铝土矿资源。每年仅内蒙古鄂尔多斯地区高铝煤炭产量就达到1.2亿吨，其中部分煤炭用 于发电后产生近3000万吨高铝粉煤灰，其中内蒙古中西部地区约1400万吨，集中堆存在呼 和浩特、鄂尔多斯，具有较高经济开发价值的含铝资源。
[0003] 粉煤灰提取氧化铝的工艺路线目前主要有碱法、酸法、酸碱联合法和气体氯化法。 碱法主要包括石灰石烧结法，碱石灰烧结法，预脱硅+碱石灰烧结法等;酸法主要包括:硫酸 法、盐酸法、硝酸法、氢氟酸法等。
[0004] 而目前我国国内的工艺路线主要有:石灰石烧结法，预脱硅碱石灰烧结法，酸法， 硫酸铵烧结法。以上几种方案从工艺方面比较，均能实现粉煤灰中的氧化铝和二氧化硅分 别提取利用。石灰石烧结法存在产品单一、能耗较高、渣量大等缺点。预脱硅碱石灰烧结法 按照"先硅后铝"的生产工艺，主要的化学消耗材料如碳酸钠和氢氧化钠基本实现了循环利 用，但生产成本较高。酸法和硫酸铵法是按照"先铝后娃"的生产工艺，可实现硫酸铵和盐酸 的循环利用，得到的产品为氧化铝、硅副产品等，生产中产生的废渣仅为预脱硅碱石灰烧结 法的50%，渣量相对较少。但酸法设备投资很高，且生产维护费用也很高，而且生产过程还 会造成较大的环境压力。硫酸铵法虽然克服了设备的相对腐蚀及对环境造成的压力，但在 规模化生产情况下，设备的大型化还存在困难，生产工艺也需要进一步探索，工艺的可靠性 还不是很确定。目前我国能够实现连续化工业生产的粉煤灰提取氧化铝的工艺只有碱石灰 烧结法，但由于成本居高，亏损严重。
[0005] 如何有效利用粉煤灰，解决我国铝土矿资源的不足及工业固废利用，是本领域企 业面对的挑战和机遇。 【实用新型内容】
[0006] 针对上述问题，本实用新型提供一种粉煤灰的综合利用装置，结合干法烧结、全种 分和高浓度碱液蒸发技术，实现粉煤灰的干法烧成，获得氧化铝、液碱等多种产物。
[0007] 实现本实用新型目的的技术方案为：
[0008] -种干法烧成粉煤灰的装置，其包括粉煤灰储罐、石灰石储罐、纯碱储罐、立式混 料机、干燥器、回转窑、立式磨、熟料粉溶出槽、脱碱槽、脱硅机、种分槽、第一蒸发单元和第 二蒸发单元；
[0009] 所述粉煤灰储罐、石灰石储罐、纯碱储罐均连接于所述立式混料机，所述立式混料 机的出料口连接于所述干燥器，所述干燥器的出料管线与回转窑的进料溜管连接，所述回 转窑的出料口连接于所述立式磨的进料溜槽；
[0010] 所述立式磨的出料槽通过管路连接所述熟料粉溶出槽，熟料粉溶解槽的排渣管路 连接所述脱碱槽，脱碱槽的脱碱液出口连接所述第二蒸发单元；
[0011] 所述熟料粉溶出槽的排液管路连接所述脱硅机，脱硅机通过管路连接所述种分 槽;所述种分槽的出液管路连接所述第一蒸发单元;所述第一蒸发单元通过管路连接所述 立式混料机。
[0012] 进一步地，所述石灰石储罐连接有磨碎装置。
[0013] 其中，所述干燥器的加热介质管路连接于所述回转窑的烟气出口。干燥器以回转 窑的烟气为加热介质。
[0014] 其中，所述第一蒸发单元包括串联连接的第一六效蒸发器和第一三效蒸发器，所 述第一三效蒸发器的出液管路，连接于所述立式混料机。
[0015] 因为在第二步蒸发的时候物料含碱量很高，所述第一三效蒸发器为镍制蒸发器。
[0016] 其中，所述第二蒸发单元包括串联的第二六效蒸发器和第二三效蒸发器。
[0017] 其中，所述第二三效蒸发器为镍制蒸发器。
[0018] 采用本实用新型提出的装置，进行粉煤灰的干法烧成技术，包括以下步骤：
[0019] (1)用石灰石粉、粉煤灰、纯碱及蒸发回收的循环碱液进行配料，配料比例为粉煤 灰35~45%、石灰石26~35%、纯碱5~15%，水分为12~21 %，碱比为1，钙比为1。
[0020] (2)将配好的料进入混料机进行充分混合；
[0021] (3)将混成料进入干燥器进行干燥，干燥完成的物料进入回转窑进行烧结，烧结温 度控制在950~1350°C，烧结得到的熟料用冷却机进行冷却，然后采用立磨进行干磨，磨细 到-0.074mm占90 %以上的熟料粉末；
[0022] (4)将熟料粉加水或调整液进行溶出，液固比为3~4:1，溶出时间为15~20分钟， 温度为75°C。
[0023] (5)将步骤(4)得到的熟料粉的渣用80~95°C热水进行充分洗涤后进行脱碱，洗涤 后的水为调整液;脱碱温度160~200°C，时间1小时，液固比3~5:1，脱碱完的渣进行充分洗 涤后得到副产品硅酸钙，可以用于建材和土壤调理。
[0024] (6)将步骤（4)溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后脱硅，脱硅温度160~ 180°C，时间1~2小时；
[0025] (7)将步骤(6)脱硅得到的溶液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到A1(0H)3， 然后焙烧得到氧化铝；
[0026] (8)将步骤(7)得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步蒸发到碱液浓度为 Na20 280~300g/L，然后再进行第二步蒸发，得到碱液浓度为Na20 500~600g/L;将步骤(5) 得到的脱碱液也同样进行两步蒸发得到碱液浓度为Na20 500~600g/L，作为一种液碱副产 品用于氧化铝行业作为原料。
[0027] (9)将第二步蒸发后的种分母液进行加种子降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶 体再加入到步骤(6)中进行溶解循环。结晶条件为:首温80~110°C，末温40~50°C，时间6~ 8小时。
[0028] (10)将步骤(9)得到的母液与步骤(8)得到的盐和步骤(6)得到的硅渣进行混合， 然后作为配料碱液返回到步骤(1)中，实现碱液循环。
[0029] 其中，所述步骤（1)中的粉煤灰为发电后产生的粉煤灰，其中氧化铝含量为40~ 50% ;所述石灰石为粒度为-0.074mm占85%以上的石灰石粉末。
[0030] 本实用新型与现有技术相比优点在于：
[0031] (1)本实用新型在氧化铝传统烧结法技术的基础上，采用干法烧成技术，通过在脱 硅、分解、蒸发、熟料先干磨再溶出等方面的技术整合，从整个流程上实现了粉煤灰的干法 烧成。
[0032] (2)本实用新型方法实现了粉煤灰的高效综合利用，通过控制配料配方、烧成条件 和脱碱条件能够生产出不同规格的硅酸钙副产品，容重可以控制在300~800kg/m3，分别适 用于建材和土壤调理，既可以保证其轻质特性，又可以保证降低运输成本。
[0033] (3)本实用新型可以将部分廉价的工业纯碱转化为附加值高的液碱，进一步降到 了本技术的主产品的成本，经济效益明显。所采用的设备型号均为现有技术中已有的设备 型号，简单可行。
【附图说明】
[0034] 图1:干法烧成粉煤灰生产氧化铝的装置结构图。
[0035] 图2:干法烧成粉煤灰生产氧化铝的流程图。
[0036] 图中，1为粉煤灰储罐，2为石灰石储罐，3为纯碱储罐，4为立式混料机，5为回转窑 的进料溜管，6为干燥器，7为回转窑，8为熟料粉溶出槽，9为脱硅机，10为立式磨，11为脱碱 槽，12为种分槽，13为第二三效蒸发器，14为第一六效蒸发器，15为第一三效蒸发器，16为第 二六效蒸发器。
【具体实施方式】
[0037] 现以以下最佳实施例来说明本实用新型，但不以此来限制本实用新型的范围。
[0038] 下面将通过不同实施例来描述本实用新型。本实用新型不局限于这些实施例中， 可以在前述化学成分与制造方法范围内加以调整实施。
[0039] 实施例1
[0040]参见图1，种干法烧成粉煤灰的装置，包括粉煤灰储罐1、石灰石储罐2、纯碱储罐3、 立式混料机4、干燥器6、回转窑7、立式磨10、熟料粉溶出槽8、脱碱槽11、脱硅机9、种分槽12、 第一蒸发单元和第二蒸发单元；
[0041 ]所述粉煤灰储罐1、石灰石储罐2、纯碱储罐3均连接于立式混料机4,所述立式混料 机4的出料口连接于干燥器6,所述干燥器的出料管线与回转窑的进料溜管5连接，所述回转 窑的出料口连接于所述立式磨1 〇的进料溜槽；
[0042] 所述立式磨10的出料槽通过管路连接所述熟料粉溶出槽8,熟料粉溶解槽的排渣 管路连接所述脱碱槽11，脱碱槽11的脱碱液出口连接所述第二蒸发单元；
[0043] 熟料粉溶出槽8的排液管路连接所述脱硅机9,脱硅机9通过管路连接种分槽12;所 述种分槽的出液管路连接所述第一蒸发单元;所述第一蒸发单元通过管路连接所述立式混 料机4。
[0044] 进一步地，所述石灰石储罐2连接有球磨机。
[0045] 本实施例中，干燥器6的加热介质管路连接于所述回转窑的烟气出口，以回转窑烟 气为加热介质。
[0046] 其中，所述第一蒸发单元包括串联连接的第一六效蒸发器14和第一三效蒸发器 15,所述第一三效蒸发器的出液管路，连接于立式混料机4。第一三效蒸发器15为镍制蒸发 器。第二蒸发单元包括串联的第二六效蒸发器16和第二三效蒸发器13。该第二三效蒸发器 13为镍制蒸发器。
[0047] 本实施例采用的原料粉煤灰为内蒙古鄂尔多斯地区某电厂产出的高铝粉煤灰，其 成分如表1所示。石灰石采用呼和浩特地区所产石灰石，其成分如表2。
[0048]表1:粉煤灰成分
[0050] 表2:石灰石成分
[0052]操作流程见图2。首先将成分如表2的石灰石破碎至2~5mm，然后将矿粉磨细至粒 度为-0.074mm占85%以上。然后加入成分如表1的粉煤灰及纯碱粉进行充分混合，配料比例 为粉煤灰35质量份、石灰石26质量份、纯碱5质量份，然后加入经过二次蒸发得到的循环碱 液，其浓度为Na20 530g/L，ak = 14。得到的配料中水分26%，碱比为1，|丐比为1。
[0053]将配好的料加入立式强力混料机进行充分混合，混合均匀度达到98%以上。
[0054] 将混成料进入干燥器进行干燥，干燥用烟气为烧结窑的烟气，温度为1000~1100 °C，干燥完成的物料进入回转窑进行烧结，烧结温度控制在950~1050°C，烧结熟料用冷却 机进行冷却。然后熟料采用立磨进行干磨，磨细到-0.074mm占90%以上的熟料粉末。
[0055] 将磨制好的熟料粉加调整液在溶出槽内进行溶出，液固比为4:1，配制的熟料粉混 合液的溶出条件为:碱液浓度Na20 50g/L，ak = 1.2，溶出时间20分钟，温度为75 °C。
[0056]将溶出后的熟料粉的渣用90°C热水进行充分洗涤后加入脱碱渣洗液进行脱碱(洗 涤排出的水作为调整液），脱碱混合物中Na20 90g/L，脱碱温度200 °C，时间1小时，液固比4: 1，脱碱完的渣进行充分洗涤后得到副产品硅酸钙(洗涤后的洗液返回脱碱步骤使用），容重 测定为310kg/m3,用于制作轻质建材。
[0057]脱碱后得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后，用一段种分蒸发母液调整ak为1.5， AL2〇3浓度控制为140g/L，加入脱硅种子（即脱硅产生的晶体)在脱硅机内进行脱硅。脱硅条 件为:种子量60g/L，温度160 °C，时间1小时，脱硅完成后，浆液用叶滤机进行精制，精液进行 种分分解，脱硅渣用于回头配料。
[0058] 脱硅得到的精液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到A1 (0H)3，然后焙烧得到 氧化铝。
[0059] 分解得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步用常规六效降膜蒸发器蒸发 到碱液浓度为Na20 280~300g/L，然后再用镍材蒸发器进行第二步蒸发，得到碱液浓度为 Na20 530g/L。将溶出渣脱碱得到的脱碱液也同样进行两步蒸发得到碱液浓度为Na20 550g/ L，作为一种液碱副产品用于氧化铝行业作为原料。
[0060] 将第二步蒸发后的种分母液进行加种子降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶体 再加入到溶出粗液中进行溶解循环。结晶条件为:首温80°C，末温50°C，种子量20g/L，时间6 小时。
[0061] 将结晶得到的循环母液与蒸发排出盐和脱硅得到的硅渣进行混合，然后作为配料 碱液返回进行配料，实现碱液循环。将种分分解步骤和两步蒸发排盐步骤得到的分解循环 母液综合计算，种分分解率可以达到90 %以上。
[0062] 本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本实用新 型，而并非对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对上述实施例的变 换、变型都将落在本实用新型权利要求的范围内。
【主权项】
1. 一种干法烧成粉煤灰的装置，其特征在于，包括粉煤灰储罐、石灰石储罐、纯碱储罐、 立式混料机、干燥器、回转窑、立式磨、熟料粉溶出槽、脱碱槽、脱硅机、种分槽、第一蒸发单 元和第二蒸发单元； 所述粉煤灰储罐、石灰石储罐、纯碱储罐均连接于所述立式混料机，所述立式混料机的 出料口连接于所述干燥器，所述干燥器的出料管线与回转窑的进料溜管连接，所述回转窑 的出料口连接于所述立式磨的进料溜槽； 所述立式磨的出料槽通过管路连接所述熟料粉溶出槽，熟料粉溶解槽的排渣管路连接 所述脱碱槽，脱碱槽的脱碱液出口连接所述第二蒸发单元； 所述熟料粉溶出槽的排液管路连接所述脱硅机，脱硅机通过管路连接所述种分槽;所 述种分槽的出液管路连接所述第一蒸发单元;所述第一蒸发单元通过管路连接所述立式混 料机。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述石灰石储罐连接有磨碎装置。3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述干燥器的加热介质管路连接于所述回 转窑的烟气出口。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一蒸发单元包括串联连接的第一六 效蒸发器和第一三效蒸发器，所述第一三效蒸发器的出液管路连接于所述立式混料机。5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一三效蒸发器为镍制蒸发器。6. 根据权利要求1~5任一所述的装置，其特征在于，所述第二蒸发单元包括串联的第 二六效蒸发器和第二三效蒸发器。7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二三效蒸发器为镍制蒸发器。
【文档编号】B09B3/00GK205590317SQ201620118542
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年2月6日
【发明人】张广, 麻树春
【申请人】杭州锦江集团有限公司