一种利用热态冶金渣制备聚合氯化铝铁的装置的制作方法

本实用新型涉及资源再生利用技术领域，尤其是一种利用热态冶金渣制备聚合氯化铝铁的装置。

背景技术：

我国铁矿资源具有“贫”、“细”、“杂”的主要特点，平均铁品位32％，比世界平均铁品位低11个百分点。铁矿石作为钢铁行业的主要原料，通常需要经过选矿富集后才能进入高炉冶炼。随着钢铁工业的快速发展，一些易选铁矿和铁品位较高的富矿不断消耗。因此如何有效开发利用一些低品位难选铁矿如铝土矿、高磷鲕状赤铁矿等和一些工业固体废弃物如拜耳法赤泥、铜渣、镍渣、铅锌冶炼渣等含铁资源成为主要的研究方向。

已有通过隧道窑、回转窑、竖炉或转底炉处理这些含铁资源生产金属化球团，进而熔分生产铁水的工艺。这些工艺所需的温度较高，只能从含铁资源中回收铁元素，而且经过此流程产生的热态熔分渣没有进行充分利用，成为了一种二次固废。

这种热态冶金渣的温度在1500℃左右，自身携带大量的物理热，然而在冷却过程中这些热量并没有得到有效利用，造成了能源的白白浪费。

聚合氯化铝铁简称PAFC，是一种无机高分子絮凝剂。该絮凝剂不仅具有聚合氯化铝(PAC)的优良的絮凝性能和强大电中和作用，还具有聚合氯化铁(PFC)的吸附性强，沉淀速度快的特性。目前，我国使用的净水剂主要以无机絮凝剂为主，消耗量大，净水能力弱，聚合铝剂、聚合铁剂是该领域重要的替代产品。国内工业用水、城市给水、污水处理对絮凝剂的需求较大，因此聚合氯化铝铁具有较大的市场潜力。

粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。粉煤灰堆存不仅占用大量土地，而且污染环境。粉煤灰中有许多有用成分得不到合理利用，造成了资源的浪费。

综上所述，寻求一种能够处理热态冶金渣，回收铝元素，实现资源的综合利用的设备，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用热态冶金渣制备聚合氯化铝铁的装置。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一个实施例提供了一种利用热态冶金渣制备聚合氯化铝铁的装置，包括依次连接的喷吹装置、保温装置、冷却装置、磨细装置、浸出装置、过滤装置和聚合陈化装置，其中，

保温装置包括粉煤灰入口和混合物料出口，喷吹装置与粉煤灰入口连接；

冷却装置包括混合物料入口和冷却物料出口，混合物料入口与混合物料出口连接；

磨细装置包括冷却混合物料入口和磨细物料出口，冷却混合物料入口与冷却物料出口连接；

浸出装置包括磨细物料入口和浸出产品出口，磨细物料入口与磨细物料出口连接；

过滤装置包括浸出产品入口、滤出液出口和浸出渣出口，浸出产品入口与浸出产品出口连接；

聚合陈化装置包括浸出液入口和产品出口，浸出液入口与滤出液出口连接。

进一步地，喷吹装置包括依次设置的喷吹管道、物料储存罐和喷吹机构，喷吹管道与粉煤灰入口连接。

进一步地，冷却装置包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔内。

进一步地，冷却介质回路在待冷却物容置腔内呈螺旋状设置。

进一步地，冷却装置包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔的腔壁上。

本实用新型的优点：

1.本实用新型提供的制备聚合氯化铝铁的装置结构简单，易于制造。

2.可以利用热态冶金渣的热量，能耗低。

附图说明

为了更好的理解本实用新型，并且更清楚的展示如何实现本实用新型，现通过示例的方式参考附图，在附图中：

图1是本实用新型一实施例的制备聚合氯化铝铁的装置示意图；

图2是采用本实用新型一实施例的装置制备聚合氯化铝铁的方法的流程图；

其中，

1…保温装置，2…喷吹装置，3…冷却装置，4…磨细装置，5…浸出装置，6…过滤装置，7…聚合陈化装置；

11…煤灰入口，12…混合物料出口，21…喷吹管道出口，31…混合物料入口，32…冷却物料出口，41…冷却混合物料入口，42…磨细物料出口，51…磨细物料入口，52…浸出产品出口，61…浸出产品入口，62…滤出液出口，63…浸出渣出口，71…浸出液入口，72…产品出口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的一个实施例提供了一种制备聚合氯化铝铁的装置，如图1，包括依次连接的喷吹装置2、保温装置1、冷却装置3、磨细装置4、浸出装置5、过滤装置6和聚合陈化装置7，保温装置1包括粉煤灰入口11和混合物料出口12，喷吹装置2包括物料储存罐和喷吹管道21，喷吹管道21与粉煤灰入口11连接，通过气体喷吹作用将物料由储存罐中通过喷吹管道21喷至保温装置1中，冷却装置3包括混合物料入口31和冷却物料出口32，混合物料入口31与混合物料出口12连接，磨细装置4包括冷却混合物料入口41和磨细物料出口42，冷却混合物料入口41与冷却物料出口32连接；浸出装置5包括磨细物料入口51和浸出产品出口52，磨细物料入口51与磨细物料出口42连接；过滤装置6包括浸出产品入口61、滤出液出口62和浸出渣出口63，浸出产品入口61与浸出产品出口52连接；聚合陈化装置7包括浸出液入口71和产品出口72，浸出液入口71与滤出液出口62连接。

优选地，冷却装置2包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔内，冷却介质回路在待冷却物容置腔内呈螺旋状设置，冷却介质回路还可以设置在待冷却物容置腔的腔壁上。

实际使用过程中，物料储存在存储罐中，通过气体喷吹作用将物料由储存罐中通过喷吹管道21喷至保温装置1中，具体地，喷吹机构启动，向物料储存罐输出带压气体，该带压气体将物料储存罐中的物料带出至喷吹管道内，并继续在该带压气体的作用下由喷吹管道与粉煤灰入口的连接处进入保温装置中。保温一定时间后，物料通过混合物料出口12进入到混合物料入口31中，从而进入到冷却装置3中，冷却至室温后通过冷却物料出口32进入到冷却混合物料入口41中，从而进入到磨细装置4中，物料磨细后通过磨细物料出口42进入到磨细物料入口51中，从而进入到浸出装置5中，用盐酸进行酸浸后，通过浸出产品出口52进入到浸出产品入口61中，从而进入到过滤装置6中，过滤得到滤液，滤液通过滤出液出口62进入到浸出液入口71中，从而进入到聚合陈化装置7中，聚合陈化后得到聚合氯化铝铁液体产品，通过产品出口72流出。

综上所述，本实用新型的制备聚合氯化铝铁的装置，至少具有如下优点：

1.该装置结构简单，易于制造。

2.利用热态冶金渣的热量，能耗低。

利用热态冶金渣制备聚合氯化铝铁的方法，如图2所示，包括以下步骤：

1)将温度为1300-1500℃的热态冶金渣和粉煤灰混合，得到混合物料，混合物料的混合比例为热态冶金渣70重量份，粉煤灰35-49重量份，热态冶金渣包括赤泥、红土镍矿和铜渣中的一种或几种；

2)将混合物料保温60-90min；

3)待混合物料冷却至室温后，磨细得到磨细物料，磨细物料的粒度不高于0.074mm的占80％-85％重量份；

4)将所述磨细物料用盐酸浸出后进行过滤，得到滤液，盐酸浓度为4-6mol/L，盐酸的体积与磨细物料的质量比为2:1-4:1；

5)将所述滤液加碱液进行聚合，碱液为NaOH或KOH，碱液浓度为4-6mol/L，滤液与碱液的体积比为2:1-4:1，经陈化后得到聚合氯化铝铁溶液；

6)将所述氯化铝铁溶液干燥后得到聚合氯化铝铁固体产品。

其中，原料配比可以将混合后物料的成分调整至适合利用热态冶金渣制备聚合氯化铝铁的范围；

将温度控制在1300-1500℃，因为该温度范围的热态冶金渣含有的热量较高，渣呈液态，可以使粉煤灰和热态冶金渣充分混合均匀，使混合物料的成分调整至合适范围。若温度低于此温度范围，则渣呈半熔融态或固态，粉煤灰不能与渣充分混合；

磨矿细度的具体参数限定，是因为粒度过粗，不能充分反应，粒度过细，增加原料处理的能耗。

为了进一步解释和说明本实用新型，请参考以下具体实施例，但下述的实施例并非用于对本实用新型的限制。

实施例1

某赤泥热态熔分渣的全铁质量分数为1.57％，热态温度为1300℃，将其按照热态冶金渣：粉煤灰＝70:38.5进行配料，然后将混合物料保温60min，待混合物料冷却至室温后，磨细至不高于0.074mm占80％后得到磨细物料，用4mol/L的盐酸浸出，盐酸的体积和磨细物料的质量比为2:1，然后进行过滤，滤液中加5mol/L的NaOH进行聚合，滤液的体积与NaOH的体积比为2:1，经陈化后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)液体产品，干燥后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)固体产品。絮凝试验表明，最终聚合氯化铝铁(PAFC)的絮凝性能优于PAC和PFC，对COD、浊度和色度的去除率分别达到86％、97％和70％。

实施例2

某红土镍矿热态熔分渣的全铁质量分数为1.83％，热态温度为1350℃。将其按照热态冶金渣：粉煤灰＝70:43.4进行配料，然后将混合物料保温65min。待混合物料冷却至室温后，磨细至不高于0.074mm占83％后得到磨细物料，用4.5mol/L的盐酸浸出，盐酸的体积和磨细物料的质量比为2.5:1，然后进行过滤，滤液加5.5mol/L的KOH进行聚合，滤液的体积与KOH的体积比为2.5:1，经陈化后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)液体产品，干燥后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)固体产品。絮凝试验表明，最终聚合氯化铝铁(PAFC)的絮凝性能优于PAC和PFC，对COD、浊度和色度的去除率分别达到86％、97％和70％。

实施例3

某铜渣热态熔分渣的全铁质量分数为2.60％，热态温度为1450℃。将其按照热态冶金渣：粉煤灰＝70:49进行配料，然后将混合物料保温80min。待混合物料冷却至室温后，磨细至不高于0.074mm占85％后得到磨细物料，用4.5mol/L的盐酸浸出，盐酸的体积和磨细物料的质量比为2.5:1，然后进行过滤，滤液加5mol/L的NaOH进行聚合，滤液的体积与NaOH的体积比为2.5:1，经陈化后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)液体产品，干燥后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)固体产品。絮凝试验表明，最终聚合氯化铝铁(PAFC)的絮凝性能优于PAC和PFC，对COD、浊度和色度的去除率分别达到86％、97％和70％。

实施例4

将温度为1400℃的赤泥热态冶金渣和粉煤灰混合，得到混合物料，赤泥热态冶金渣的全铁质量分数为1.57％，混合物料的混合比例为热态冶金渣70重量份，粉煤灰43.4重量份，将混合物料保温70min，待混合物料冷却至室温后，磨细至不高于0.074mm占83％后得到磨细物料，用5mol/L的盐酸浸出，盐酸的体积和磨细物料的质量比为3:1，然后进行过滤，滤液加5mol/L的KOH进行聚合，滤液的体积与KOH的体积比为3:1，经陈化后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)液体产品，干燥后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)固体产品。絮凝试验表明，最终聚合氯化铝铁(PAFC)的絮凝性能优于PAC和PFC，对COD、浊度和色度的去除率分别达到86％、97％和70％。

实施例5

将温度为1300℃的红土镍矿热态冶金渣和粉煤灰混合，得到混合物料，红土镍矿热态冶金渣的全铁质量分数为1.83％，混合物料的混合比例为热态冶金渣70重量份，粉煤灰35重量份，将混合物料保温60min，待混合物料冷却至室温后，磨细至不高于0.074mm占80％后得到磨细物料，用4mol/L的盐酸浸出，盐酸的体积和磨细物料的质量比为2:1，然后进行过滤，滤液加4mol/L的NaOH进行聚合，滤液的体积与NaOH的体积比为2:1，经陈化后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)液体产品，干燥后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)固体产品。絮凝试验表明，最终聚合氯化铝铁(PAFC)的絮凝性能优于PAC和PFC，对COD、浊度和色度的去除率分别达到86％、97％和70％。

实施例6

将温度为1500℃的铜渣热态冶金渣和粉煤灰混合，得到混合物料，铜渣热态冶金渣的全铁质量分数为2.60％，混合物料的混合比例为热态冶金渣70重量份，粉煤灰49重量份，将混合物料保温90min，待混合物料冷却至室温后，磨细至不高于0.074mm占85％后得到磨细物料，用6mol/L的盐酸浸出，盐酸的体积和磨细物料的质量比为4:1，然后进行过滤，滤液加6mol/L的KOH进行聚合，滤液的体积与KOH的体积比为4:1，经陈化后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)液体产品，干燥后即可得到聚合氯化铝铁(PAFC)固体产品。絮凝试验表明，最终聚合氯化铝铁(PAFC)的絮凝性能优于PAC和PFC，对COD、浊度和色度的去除率分别达到86％、97％和70％。

综上所述，利用热态冶金渣制备聚合氯化铝铁的方法，至少具有如下优点：

1.利用热态冶金渣制备聚合氯化铝铁的方法可以利用工业固体废弃物生产高附加值产品，过程简单，易于推广。

2.可以利用粉热态冶金渣的热量，能耗低。

3.能同时实现热态冶金渣和粉煤灰的综合利用。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；如果不脱离本实用新型的精神和范围，对本实用新型进行修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型权利要求的保护范围当中。