一种用高铝粉煤灰生产氧化铝的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用高铝粉煤灰生产氧化铝的系统，包括粉煤灰储罐、石灰石储罐、纯碱储罐、焦粉储罐、混料机、滚筒式制粒机、烧结机等；各储罐均连接于混料机，混料机连接于滚筒式制粒机，滚筒式制粒机与烧结机连接，烧结机连接于所述立式磨；立式磨的出料槽通过管路连接有熟料粉溶出槽，熟料粉溶出槽的排渣管路连接脱碱槽，排液管路连接脱硅机，脱硅机通过管路连接所述种分槽；种分槽的出液管路连接所述第一蒸发单元。本实用新型在传统烧结法系统的基础上，提出了全种分工艺，使烧结法工艺流程缩减了三分之一以上，综合计算种分分解率提高到90％以上，氧化铝的总回收率达到90％以上，降低了操作难度，减少设备及人员投入，降低了能耗。
【专利说明】
一种用高铝粉煤灰生产氧化铝的系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于工业废弃物利用领域，具体涉及一种使用高铝粉煤灰生产氧化铝 的方法。
【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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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，而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。 【实用新型内容】
[0006] 针对本领域存在的问题，本实用新型目的是提供一种用高铝粉煤灰生产氧化铝的 系统。
[0007] 实现本实用新型目的的技术方案为：
[0008] -种用高铝粉煤灰生产氧化铝的系统，包括粉煤灰储罐、石灰石储罐、纯碱储罐、 焦粉储罐、混料机、滚筒式制粒机、烧结机、立式磨、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、焦粉储罐均连接于混料机，所述混料机 连接于滚筒式制粒机，所述滚筒式制粒机的出料管线与烧结机的进料口连接，所述烧结机 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有熟料粉溶出槽，熟料粉溶出槽的排渣管路连 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] 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混料机和滚 筒式制粒机。
[0012] 进一步地，所述石灰石储罐和焦粉储罐连接有磨碎装置。
[0013] 其中，所述第一蒸发单元包括第一中央循环管式蒸发器和第一三效蒸发器，所述 第一中央循环管式蒸发器的进液管路与所述种分槽的出液管路连接，所述的第一中央循 环管式蒸发器通过管路连接所述第一三效蒸发器的进液管路;三效蒸发器的出口管路连接 于混料机和滚筒式制粒机。
[0014] 因为进行第二步蒸发的物料中碱含量很高，优选地，所述第一三效蒸发器为镍制 蒸发器。
[0015] 其中，所述第二蒸发单元包括第二中央循环管式蒸发器和第二三效蒸发器，所述 第二中央循环管式蒸发器的进液管路与所述脱碱槽的出液管路连接，第二中央循环管式蒸 发器连接所述第二三效蒸发器的进液管路。
[0016] 其中，所述第二三效蒸发器为镍制蒸发器。
[0017] 采用本实用新型的系统，用高铝粉煤灰生产氧化铝的方法包括步骤：
[0018] (1)石灰石加入粉煤灰、纯碱和碱液进行配料，所述碱液为循环铝酸钠溶液，配料 比例为粉煤灰38~43重量份、石灰石32~37重量份、纯碱20~25重量份，焦粉8~12重量份， 配料后的水分为23~30%;
[0019] (2)将配好的料连同体积量为85~90%的碱液一起加入混料机进行充分混合，用 滚筒式制粒机制粒，制粒粒径为1~8mm;
[0020] (3)将成品粒在烧结机上进行烧结，烧结温度1400~1500 °C，烧结负压大于8KPa。 然后熟料采用立磨进行干磨，磨细到-〇.〇74mm占90%以上的熟料粉末。
[0021 ] (4)将熟料粉加调整液进行溶出，液固比为3~4:1。溶出渣加热水进行多次反向洗 涤，得到的洗液返回做熟料溶出的调整液。溶出时间为15~20分钟，温度为70~75°C。
[0022] (5)将步骤(4)熟料粉溶出得到的渣进行脱碱，用脱碱调整液配制的液固比4:1，脱 碱温度160~200°C，时间1小时，脱碱完的渣进行充分洗涤后得到的洗涤液返回做脱碱调整 液，洗后的渣是副产品硅酸钙，可以用于建材和土壤调理。
[0023] (6)将步骤(4)熟料粉溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后，然后进行脱硅， 脱硅条件为:温度160~180 °C，时间1~2小时；
[0024] (7)将步骤(6)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；
[0025] (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Na20500~600g/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Na20500~600g/L，作为一种液碱副产 品用于氧化铝行业作为原料；
[0026] (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；
[0027] (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。
[0028]其中，所述粉煤灰中氧化铝含量为40~50%。
[0029] 其中，所述步骤（1)中，首先将石灰石矿破碎至2~5mm，然后将其磨细至粒度为- 0.074mm的颗粒占85%以上;将焦粉磨细至1~3mm;然后用于配料。
[0030] 本实用新型的有益效果在于：
[0031] 本实用新型在传统烧结法系统的基础上，提出了全种分工艺，使烧结法工艺流程 缩减了三分之一以上，综合计算种分分解率提高到90%以上，氧化铝的总回收率达到90% 以上，降低了操作难度，减少设备及人员投入，降低了能耗。
[0032] 本实用新型实现了高浓度种分母液蒸发的突破，通过两步蒸发排盐技术，解决了 传统种分母液蒸发因排盐困难制约蒸发浓度的问题。
[0033] 本实用新型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。
【附图说明】
[0034] 图1为本实用新型的生产氧化铝的系统结构简图。
[0035]图2为生产氧化铝的流程图。
[0036] 图中部件与编号对应关系为:粉煤灰储罐1、石灰石储罐2、纯碱储罐3、焦粉储罐4、 混料机5、滚筒式制粒机6、点火器7、烧结机8、脱硅机9、立式磨10、种分槽11、熟料粉溶出槽 12、脱碱槽13、第一中央循环管式蒸发器14、第二中央循环管式蒸发器15。第一三效蒸发器 16、第二三效蒸发器17。
【具体实施方式】
[0037] 以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。以下所述仅 是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离 本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本 实用新型的保护范围。
[0038]实施例中，如无特别说明，所使用的技术手段为本领域的常规技术手段。
[0039] 实施例1
[0040] 见图1，一种用高铝粉煤灰生产氧化铝的系统，包括粉煤灰储罐1、石灰石储罐2、纯 碱储罐3、焦粉储罐4、混料机5、滚筒式制粒机6、烧结机8、立式磨10、脱碱槽13、脱硅机9、种 分槽11、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、焦粉储罐4均连接于混料机，所述混 料机连接于滚筒式制粒机6,所述滚筒式制粒机6的出料管线与烧结机的进料口连接，所述 烧结机8的出料口连接于所述立式磨10的进料溜槽;烧结机上方设置有点火器7。
[0042 ]立式磨10的出料槽通过管路连接有熟料粉溶解槽12，熟料粉溶出槽12的排渣管路 连接脱碱槽13,脱碱槽13的脱碱液出口连接所述第二蒸发单元；
[0043] 熟料粉溶解槽的排液管路连接所述脱硅机9,脱硅机9通过管路连接所述种分槽 11;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混料机和 滚筒式制粒机。
[0044] 其中，石灰石储罐2和焦粉储罐4连接有球磨机。
[0045] 其中，所述第一蒸发单元包括第一中央循环管式蒸发器14和第一三效蒸发器16， 所述第一中央循环管式蒸发器14的进液管路与种分槽11的出液管路连接，第一中央循环管 式蒸发器14连接所述第一三效蒸发器16的进液管路;三效蒸发器连接于混料机5和滚筒式 制粒机6。第一三效蒸发器为镍制蒸发器。
[0046] 其中，第二蒸发单元包括第二中央循环管式蒸发器15和第二三效蒸发器17,所述 第二中央循环管式蒸发器15的进液管路与所述脱碱槽的出液管路连接，第二中央循环管式 蒸发器连接第二三效蒸发器17的进液管路。第二三效蒸发器为镍制蒸发器。
[0047]制备氧化铝的流程见图2:
[0048] 原料粉煤灰采用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。
[0049] 表1:粉煤灰成分
[0051 ]表2:石灰石成分
[0054] 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，将焦粉破碎至1~3mm。然后加入成分如表1的粉煤灰及纯碱粉进行充分混合:粉 煤灰38重量份、石灰石32重量份、纯碱20重量份，焦粉8重量份，然后准备碱液(经过两步蒸 发排盐的循环母液，分为两部分，分配比例为87:13,这一步用87%)，浓度为Na20 510g/L， 苛性化系数ak=14。所配料得水分30%，碱比为1，钙比为1。
[0055] 将配好的料连同87 %的碱液一起加入混料机进行第一次混合，一混完的料进入二 次混料机，二次混料机机同时喷入剩余的13 %的碱液，在滚筒造粒机内进行制粒，颗粒分布 为1~8mm。保证制成粒后的透气性指数为50k。
[0056] 将成品粒料及铺底料和边料布于烧结机上进行烧结，控制点火温度1050°C，点火 负压大于4KPa，烧结温度1400~1500 °C，烧结负压8-8.5KPa。然后将烧结块磨细到- 0.074mm占90%以上的熟料粉磨。
[0057]将磨制好的熟料粉加调整液(热水洗渣后的洗出液)在溶出槽内进行溶出，液固比 为4:1，加调整液后混合物中Na20 50g/L，ak = 1.2，溶出时间为15~20分钟，温度为75 °C。 [0058]将熟料粉溶出后的渣用90 °C的热水进行充分洗涤后脱碱，控制脱碱液中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，容重测定为310kg/m3,用于制作轻质建材。
[0059] 熟料粉溶出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，AL203浓度控制为HOg/Ι，加入脱硅种子(脱硅步骤产生的固体)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，脱硅渣与循环母液混合回头配料。
[0060] 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。
[0061] 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6效降膜蒸发器蒸发 到碱液浓度为Na20280~300g/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 510g/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Na20500~ 600g/L，作为一种液碱副产品用于氧化铝行业作为原料。
[0062] 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。
[0063] 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。
[0064] 按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92%。
[0065] 以上所公开或要求的实施例在不超过现有公开的实验手段的范围内可以制出或 实施。本实用新型优选的实施方式所描述的所有的产物和/或方法，明白地指那些不违反本 实用新型的概念、范围和精神的可以用于该产物和/或实验方法以及接下来的步骤。对所述 的工艺中技术手段的所有的改动和改进，均属于本实用新型权利要求定义的概念、范围和 精神。
【主权项】
1. 一种用高铝粉煤灰生产氧化铝的系统，其特征在于，包括粉煤灰储罐、石灰石储罐、 纯碱储罐、焦粉储罐、混料机、滚筒式制粒机、烧结机、立式磨、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、焦粉储罐均连接于混料机，所述混料机连接 于滚筒式制粒机，所述滚筒式制粒机的出料管线与烧结机的进料口连接，所述烧结机的出 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有熟料粉溶出槽，熟料粉溶出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； 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混料机和滚筒式 制粒机。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述石灰石储罐和焦粉储罐连接有磨碎装 置。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一蒸发单元包括第一中央循环管式 蒸发器和第一三效蒸发器，所述第一中央循环管式蒸发器的进液管路与所述种分槽的出液 管路连接，所述的第一中央循环管式蒸发器通过管路连接所述第一三效蒸发器的进液管 路;三效蒸发器的出口管路连接于混料机和滚筒式制粒机。4. 根据权利要求3所述的系统，所述第一三效蒸发器为镍制蒸发器。5. 根据权利要求1~4任一所述的系统，其特征在于，所述第二蒸发单元包括第二中央 循环管式蒸发器和第二三效蒸发器，所述第二中央循环管式蒸发器的进液管路与所述脱碱 槽的出液管路连接，第二中央循环管式蒸发器连接所述第二三效蒸发器的进液管路。6. 根据权利要求5所述的系统，所述第二三效蒸发器为镍制蒸发器。
【文档编号】C01F7/08GK205590318SQ201620118544
【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, 李光柱, 董凯伟
【申请人】杭州锦江集团有限公司