专利名称：综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于发电、冶金、建材综合生产工艺，涉及利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺。
背景技术：
乌海地区蕴藏有丰富的煤矸石资源，煤矸石年排放量超过200万吨。煤矸石发电在我国已是成熟生产工艺，发电产生的炉渣和粉煤灰是生产氧化铝的原料，如不利用对环境产生严重污染。
金属铝和氧化铝在我国是极为紧俏的工业产品，生产能力的增长速度远不能满足市场需求的增长。目前生产铝和氧化铝的唯一原料是铝钒土，而我国铝钒土的分布极不平衡，且矿藏98％都是一水硬铝石，杂质含量高，矿石难以溶解，生产难度大，成本高。我国水泥产量也占世界第一位，但其中小水泥厂的产量占总产量的80％，能耗高，产值低，质量不稳定，污染严重。
技术内容本发明的目的是提供一种综合利用煤矸石发电、制铝联产水泥的生产工艺。
本发明的技术方案是以煤矸石为原料，将发电、制铝和水泥生产结合起来，即以煤矸石为原料采用循环硫化床锅炉发电，电力供给电解铝流程，电厂产生的粉煤灰作为生产氧化铝的原料，氧化铝生产流程产生的硅钙渣作为生产水泥的原料。氧化铝生产工艺流程主要包括研磨工序、煅烧工序、溶出工序、蒸发工序、脱硅工序、碳分工序和焙烧工序；水泥生产工艺流程包括配料工序、研磨工序、煅烧工序和粉磨工序。
本发明的技术优点是充分利用煤矸石含炭含铝特点，将发电、制铝和水泥生产结合起来，将前一生产流程的产生物作为后一流程的能源和原料，联产工艺提高了经济效益，降低了生产成本；变废为宝，既发展了经济又保护了环境，符合持续发展的产业政策；节省了铝钒土原料；用氧化铝生产中溶出的硅钙渣直接生产水泥，对于烧制高性能水泥熟料极为有利。
附图1为以粉煤灰为原料生产氧化铝并联产水泥工艺流程图。
1为破碎机、2为粉磨机、3为生料库、4为旋转窑、5为冷却机、6为熟料库，7为配液罐、8为浸取槽、9、12、21、23为板框过滤机，10为浓缩锅、11为硅钙渣洗涤槽、13为水泥生料储槽、14为高压脱硅槽，15、17为转鼓真空过滤机，16为深度脱硅槽、18为碳分槽、19为平盘过滤机、20为母液再生槽、22为氢氧化铝洗槽、24为氢氧化铝贮槽、25为焙烧窑、26为冷却机。
具体实施例方式煤矸石发电已是现有技术，主要生产设备有循环硫化床锅炉、汽轮机和发电机。将发出的电力供给电解铝生产流程，电厂产生的粉煤灰作为生产氧化铝的原料。
氧化铝生产工艺流程如图1所示氧化铝生产工艺流程主要包括研磨工序、煅烧工序、溶出工序、蒸发工序、脱硅工序、碳分工序和焙烧工序。
1、粉磨煅烧工序原料粉煤灰和石灰石经破碎机1破碎，进入生料磨2，经均化进入生料库3中，送入旋转窑4内煅烧，烧成熟料送入冷却机5，熟料因产生晶型转化而粉化，粉化料储存于熟料库6中。
煅烧工艺的适宜条件是物料配比粉煤灰∶石灰石＝31-34％∶69-66％，最佳配比值为粉煤灰∶石灰石＝32％∶68％。
粉磨细度180目筛筛余＜10％；煅烧温度1280℃-1420℃，最佳焙烧温度为1320℃-1400℃；煅烧时间40min-60min；升温速度8.8-22℃/min最佳升温速度10℃/min。
2、溶出工序在配液罐7中配制Na2CO3溶液，然后用泵将溶液送至溶出反应罐8，蒸汽加热，开启搅拌，溶出反应完毕后，物料送至板框过滤机9，固液分离后，清液由泵送至蒸发反应罐10，滤渣送至洗涤槽11，经四次逆流洗涤，滤渣含碱量合格后通过过滤器12，送入水泥生料贮槽13作为水泥生产原料。洗涤废水送至配液罐7循环使用。
3、浓缩工序来自溶出工序的清液在蒸发反应罐10中浓缩，浓缩蒸发产生的二次蒸汽送往溶出工序作为溶出反应的热源，溶液待蒸发浓缩至氧化铝含量为40克/升左右时，停止浓缩，用泵将浓缩液输送至高压脱硅反应罐14。
4、脱硅工序高压脱硅来自浓缩工序的浓缩液在高压脱硅反应罐14中进行高压脱硅。反应完毕，降温降压脱硅液送至过滤器15过滤，清液由泵输送至深度脱硅反应槽16，滤渣送至洗涤槽11，与浸出硅钙渣混合，送入水泥生产工序。
常压脱硅来自高压脱硅的脱硅液在常压下，在深度脱硅反应罐16中进行脱硅。当温度升至反应温度时，加入CaO，反应完毕后，物料送至过滤器17分离，清液由泵送至碳分反应罐18，滤渣送至生料库3配料。
深度脱硅石灰加入量为nCaO/nSiO2＝20-40。
5、碳分工序来自常压脱硅后的铝酸钠精液泵入碳分反应罐18，当反应温度控制在所需温度时，向反应罐通入CO，反应完毕后，物料送至过滤机19固液分离，得氢氧化铝固体和母液。碳分母液用泵送入母液再生罐20，向母液再生罐中加入Ca(OH)2。再生完毕后送至过滤器21，再生母液用泵送往配液罐7，固体滤渣送往硅钙渣洗涤槽11与硅钙渣混合。
二氧化碳的通气量为38ml/min，终点控制PH＝8.0-10.0。
分离得到的氢氧化铝送往氢氧化铝洗涤槽22，用热软水洗涤，洗涤完毕送往过滤器23，洗涤水用泵送往配液罐7，氢氧化铝送至氢氧化铝储槽24。
6、焙烧工序经碳分得到的氢氧化铝在105℃-110℃温度下烘干至恒重，得到成品氢氧化铝，然后在焙烧窑25中进行焙烧。焙烧温度1000℃-1150℃，时间2小时。焙烧完毕生成的氧化铝直接进入冷却机26冷却，得到成品氧化铝。
氧化铝送入电解铝工序，经电解生产出金属铝产品。
水泥生产工艺流程包括配料工序、研磨工序、煅烧工序和粉磨工序，与常规水泥生产工艺相同。
生产氧化铝的排出的硅钙渣干燥后，与硅酸盐熟料共同粉磨，生产水泥；亦可与石灰石、铁粉配合，配制水泥生料，煅烧后得到硅酸盐熟料，粉磨后得到水泥产品。
权利要求
1.一种综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，由发电、制铝工艺流程和水泥生产流程组成，其特征在于制铝工艺流程是以粉煤灰和石灰石为主要原料，经破碎、煅烧、浸取、过滤、脱硅、碳分等工序生产氧化铝；水泥生产流程是利用氧化铝生产中产生的硅钙渣为主要原料，经配料、研磨、煅烧和粉磨等工序生产水泥。
2.如权利要求1所述的综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，其特征在于所述氧化铝生产工艺中粉煤灰与石灰石的配料比是31-34％∶69-66％。
3.如权利要求2所述的综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，其特征在于所述氧化铝生产工艺中粉煤灰与石灰石的配料比最佳配比值为32％∶68％。
4.如权利要求1或权利要求2所述的综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，其特征在于所述氧化铝生产工艺中煅烧工序的适宜条件是粉磨细度180目筛筛余＜10％；煅烧温度1280℃-1420℃，最佳煅烧温度为1320℃-1400℃；煅烧时间40min-60min；升温速度8.8-22℃/min最佳升温速度10℃/min。
5.如权利要求1或权利要求2所述的综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，其特征在于所述氧化铝生产工艺中常压脱硅工序石灰加入量为nCaO/nSiO2＝20-40。碳分工序二氧化碳的通气量为38ml/min，终点控制PH＝8.0-10.0。氢氧化铝焙烧工序焙烧温度1000℃-1150℃，焙烧时间2小时。
全文摘要
本发明公开了一种综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺。是利用煤矸石为原料，将发电、制铝和水泥生产结合起来，发出的电力供电解铝使用，电厂废料粉煤灰为制铝原料，经破碎、煅烧、浸取、过滤、脱硅、碳分等工序生产氧化铝；利用生产氧化铝过程中产生的硅钙渣为原料生产水泥。具有经济效益高、成本低，变废为宝、符合可持续发展产业政策等优点。
文档编号C04B7/00GK1392109SQ02116060
公开日2003年1月22日 申请日期2002年4月27日 优先权日2002年4月27日
发明者刘埃林, 孔健民, 武思东, 许士韶, 汪英杰, 魏一林, 崔玉成, 杜鸿逵, 王永胜, 马海军, 赵雄慧, 郝庆兰, 赵瑞芬, 王百齐, 沈军 申请人:内蒙古蒙西高新技术集团有限公司