一种盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统的制作方法

本实用新型属于煤化工领域，涉及一种盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统。

背景技术：

盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的主要工序依次是配料、溶出、分离洗涤、除杂、蒸发结晶、焙烧及酸回收。具体地，如图1所示的系统流程，是将粉煤灰和盐酸按一定比例配料，在一定温度和压力下利用溶出设备1溶出包含氯化铝的溶出矿浆；然后溶出矿浆经过闪蒸设备2进一步提高其中的AlCl₃浓度，得到闪蒸矿浆；闪蒸矿浆进入稀释槽3’；沉降槽4的底流进入洗涤单元10得到的第一级洗涤槽的溢流在稀释槽3’内与闪蒸矿浆混合得到稀释液；稀释液进入沉降槽4进行沉降，得到沉降槽4的底流和沉降槽4的溢流，沉降槽4的底流进入洗涤单元10进行洗涤，沉降槽4的溢流经精滤单元5后进入除铁单元6、除钙单元7，再经过蒸发结晶单元8、焙烧单元9，最终得到氧化铝。如图1所示，现有技术的盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统中第一级洗涤槽的溢流直接与闪蒸设备2的闪蒸矿浆在稀释槽3’内混合，造成了矿浆中AlCl₃的稀释，另外，蒸发结晶单元8中蒸发出的冷凝水也进入洗涤单元10中，这也造成料浆中AlCl₃被稀释。

盐酸法生产氧化铝过程中采用树脂吸附的方式从高浓度Al³⁺矿浆中去除Fe、Ca杂质离子。采用树脂除钙的方法，其出料溶液中Ca²⁺浓度可降低至0.05g/L，满足酸法氧化铝生产的要求。中试试验研究表明：高AlCl₃浓度下除钙树脂对钙离子的去除的性能更加优良。

目前，酸法氧化铝生产分离洗涤工序借鉴了碱法氧化铝的方式，溶出工序矿浆中AlCl₃浓度由280～350g/L，采用蒸发结晶工序产生的二次气冷凝水洗涤沉降系统中的白泥，将第一级洗涤溢流返回稀释从而使溶液中AlCl₃浓度降为220g/L，造成除钙树脂不能达到最高效率。因此需通过提高溶液中AlCl₃浓度进一步优化树脂除钙系统的处理能力，降低除钙树脂用量，降低投资及运行成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统，以解决现有技术的问题。

本实用新型提供一种盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统，包括溶出设备、闪蒸设备、混合槽、沉降槽、精滤单元、除铁单元、除钙单元、蒸发结晶单元、焙烧单元、洗涤单元，还包括浓缩单元；所述溶出设备用于将粉煤灰和盐酸的混合物进行溶出得到包含氯化铝的溶出矿浆；所述闪蒸设备用于将所述溶出矿浆进行闪蒸得到闪蒸矿浆；所述混合槽用于接收并混合所述闪蒸矿浆与所述浓缩单元的低温浓缩液；所述沉降槽用于沉降所述混合槽的混合液；所述精滤单元、除铁单元、除钙单元、蒸发结晶单元、焙烧单元通过管道依次连接接收沉降槽的溢流，最终得到氧化铝；所述洗涤单元用于沉降槽的底流的洗涤，排出白泥；所述浓缩单元用于将所述洗涤单元的溢流浓缩得到低温浓缩液，浓缩单元通过管道将其冷凝水返回至所述洗涤单元。

优选地，所述洗涤单元为逆流洗涤槽。

优选地，所述逆流洗涤槽为多级逆流洗涤槽，倒数第一级洗涤槽通过管道与所述浓缩单元连接用于接收浓缩单元的冷凝水，第一级洗涤槽通过另外的管道与所述浓缩单元连接用于将其溢流通入所述浓缩单元。

优选地，所述多级逆流洗涤槽为六级逆流洗涤槽，所述六级逆流洗涤槽在底流方向上按照第一级洗涤槽、第二级洗涤槽、第三级洗涤槽、第四级洗涤槽、第五级洗涤槽和第六级洗涤槽的顺序通过管道依次连接，在溢流方向上按照第六级洗涤槽、第五级洗涤槽、第四级洗涤槽、第三级洗涤槽、第二级洗涤槽和第一级洗涤槽的顺序通过管道依次连接。

优选地，所述浓缩单元为三效顺流浓缩装置或三效逆流浓缩装置。

优选地，所述精滤单元为砂滤罐和/或板框压滤机。

优选地，所述除铁单元为树脂除铁单元。

优选地，所述除钙单元为树脂除钙单元。

优选地，所述蒸发结晶单元为三效顺流浓缩装置或三效逆流浓缩装置。

优选地，所述焙烧单元为流化床焙烧炉或回转窑。

本实用新型的盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统在现有技术的基础上，增加了浓缩洗涤单元溢流的浓缩单元，得到了以下技术效果：

1、通过浓缩单元将洗涤单元的溢流浓缩，将得到的低温浓缩液与闪蒸设备的闪蒸矿浆混合，降低了矿浆温度，从而解决了沉降槽沉降分离过程中由于温度较高而使絮凝剂变性，最终致使沉降效果不理想的问题。

2、浓缩单元提高了溶液中AlCl₃浓度，低温浓缩液与闪蒸设备的闪蒸矿浆混合不会对矿浆进行稀释，提高了溶液中AlCl₃浓度，不但降低了蒸发结晶工序中的能耗，而且可以提高除钙树脂的使用效率。

3、浓缩单元的二次气冷凝水用于洗涤分离沉降得到的白泥，整个分离沉降工序内未引入水，整个过程不引入其他杂质也无外排物质。

附图说明

图1为现有技术的盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统。

图2为本实用新型的盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统。

图3为本实用新型的盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统中的六级逆流洗涤槽10的示意图。

具体实施方式

结合附图2和下面的具体实施方式进一步详细描述本实用新型，但本实用新型的内容不限于此。

本实用新型的盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统的一种实施方式包括：溶出设备1、闪蒸设备2、混合槽3、沉降槽4、精滤单元5、除铁单元6、除钙单元7、蒸发结晶单元8、焙烧单元9、洗涤单元10，还包括浓缩单元11；溶出设备1用于将粉煤灰和盐酸的混合物进行溶出得到包含氯化铝的溶出矿浆；闪蒸设备2用于将所述溶出矿浆进行闪蒸得到闪蒸矿浆；混合槽3用于接收并混合所述闪蒸矿浆与浓缩单元11的低温浓缩液；沉降槽4用于沉降混合槽3的混合液；精滤单元5、除铁单元6、除钙单元7、蒸发结晶单元8、焙烧单元9通过管道依次连接接收沉降槽4的溢流，最终得到氧化铝；洗涤单元10用于洗涤沉降槽4的底流，洗涤后排出白泥；浓缩单元11用于将洗涤单元10的溢流浓缩得到低温浓缩液，浓缩单元11通过管道将冷凝水返回至洗涤单元10。

洗涤单元10可以是逆流洗涤槽，优选为多级逆流洗涤槽，如五级逆流洗涤槽、六级逆流洗涤槽。在本实施方式中，使用的洗涤单元10是六级逆流洗涤槽，如图3所示，六级逆流洗涤槽在底流方向上按照第一级洗涤槽101、第二级洗涤槽102、第三级洗涤槽103、第四级洗涤槽104、第五级洗涤槽105和第六级洗涤槽106的顺序通过管道依次连接，在溢流方向上按照第六级洗涤槽106、第五级洗涤槽105、第四级洗涤槽104、第三级洗涤槽103、第二级洗涤槽102和第一级洗涤槽101的顺序通过管道依次连接。

浓缩单元11可以是三效顺流浓缩装置或三效逆流浓缩装置。在本实施方式中，使用的浓缩单元11是三效顺流浓缩装置。

精滤单元5可以是砂滤罐或板框压滤机，也可以选择两者结合。在本实施方式中，使用的精滤单元5是板框压滤机。

除铁单元6可以是树脂除铁单元。

除钙单元7可以是树脂除钙单元。

蒸发结晶单元8可以是三效顺流浓缩装置或三效逆流浓缩装置。在本实施方式中，使用的蒸发结晶单元8是三效顺流浓缩装置。

焙烧单元9可以是流化床焙烧炉或回转窑。在本实施方式中，使用的焙烧单元9是流化床焙烧炉。

本实用新型的盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统的工作过程为：

将粉煤灰与盐酸在溶出设备1中溶出得到溶出矿浆，使粉煤灰中的铝与盐酸充分反应为AlCl₃。将溶出矿浆通入闪蒸设备2，使其温度降低，得到闪蒸矿浆(高温、高压条件下的溶出矿浆进入压力更低的容器中，由于其沸点降低，部分液体汽化，从而提高了溶出矿浆中的AlCl₃浓度)。闪蒸设备2的闪蒸矿浆(该闪蒸矿浆为固液混合物，其液相成分主要为AlCl₃及杂质FeCl₃、FeCl₂、CaCl₂等；固相成分主要为SiO₂及未能溶出的铝)与三效顺流浓缩装置11的出口1导出的低温浓缩液在混合槽3内混合得到混合液，温度进一步降低。混合液进入沉降槽4后，添加絮凝剂，使固体物质加速沉降，沉降槽4的溢流依次进入后续的板框压滤机5去除溶液中的微量浮游物，树脂除铁单元6，树脂除钙单元7，三效顺流浓缩装置8，流化床焙烧炉9，最终得到氧化铝；沉降槽4的底流进入六级逆流洗涤槽10，最终排出白泥；第一级洗涤槽101的溢流进入三效顺流浓缩装置11进行低温浓缩，得到低温浓缩液，同时浓缩后，AlCl₃浓度升高。将低温浓缩液与闪蒸设备2的闪蒸矿浆在混合槽3内混合，得到混合液，进入沉降槽4。三效顺流浓缩装置11的出口2导出的冷凝水通过管道返回第六级洗涤槽。

实施例1、

1、溶出：将粉煤灰与质量分数为20％～30％的盐酸按1:3～1:5(吨：m³)的比例混合配料，经溶出设备1在温度130～170℃、压力0.5～0.7MPa、溶出时间1.5～3小时的条件下溶出，使粉煤灰中的铝与盐酸充分反应为AlCl₃。

2、闪蒸：将溶出后的溶出矿浆进入闪蒸设备2，使其温度降低至90～110℃。高温、高压条件下的溶出矿浆进入压力更低的容器中，由于其沸点降低，部分液体汽化，从而提高了溶出矿浆中的AlCl₃浓度。

3、混合：闪蒸设备2的闪蒸矿浆(该闪蒸矿浆为固液混合物，其液相成分主要为AlCl₃及杂质FeCl₃、FeCl₂、CaCl₂等；固相成分主要为SiO₂及未能溶出的铝)与步骤5得到的三效顺流浓缩装置11的出口1的40～60℃、AlCl₃浓度280～320g/L的低温浓缩液在混合槽3内混合得到混合液，温度进一步降低至80～100℃。

4、固液沉降分离：

沉降：步骤3得到的混合液进入沉降槽4后，添加阳离子聚丙烯酰胺CPAM絮凝剂，控制絮凝剂的添加量为0.05～0.2kg/t-干白泥，使固体物质加速沉降，沉降槽4的溢流依次进入后续的板框压滤机5去除溶液中的微量浮游物，树脂除铁单元6除铁，树脂除钙单元7除钙，三效顺流浓缩装置8蒸发结晶，流化床焙烧炉9焙烧，最终得到氧化铝。

洗涤：沉降槽4的底流进入六级逆流洗涤槽10，第一级至第六级洗涤槽加入阴离子聚丙烯酰胺HPAM絮凝剂，各洗涤槽添加量均为0.01～0.1kg/t-干白泥。沉降槽4的底流与第二级洗涤槽102的溢流混合，进入第一级洗涤槽101；第一级洗涤槽101的溢流进入三效顺流浓缩装置11，第一级洗涤槽101的底流与第三级洗涤槽103的溢流混合进入第二级洗涤槽102；第二级洗涤槽102的底流与第四级洗涤槽104的溢流混合进入第三级洗涤槽103；第三级洗涤槽103的底流与第五级洗涤槽105的溢流混合进入第四级洗涤槽104；第四级洗涤槽104的底流与第六级洗涤槽106的溢流混合进入第五级洗涤槽105；第五级洗涤槽105的底流与通过管道返回第六级洗涤槽106的三效顺流浓缩装置11出口2的冷凝水混合进入第六级洗涤槽；第六级洗涤槽的底流经板框过滤后白泥外排，溢流进入第五级洗涤槽105。

5、浓缩：第一级洗涤槽101的溢流进入三效顺流浓缩装置11，采用三效顺流蒸发的方式(即，三效浓缩)对第一级洗涤槽101的溢流进行浓缩，得到温度为40～60℃的低温浓缩液，同时浓缩后，AlCl₃浓度由第一级洗涤槽101的溢流中的约90～150g/L升高至低温浓缩液中的280～320g/L。低温浓缩液经出口1导出与闪蒸设备2的闪蒸矿浆在混合槽3内混合，得到混合液，进入沉降槽4。三效顺流浓缩装置11的冷凝水经出口2导出通过管道返回第六级洗涤槽。

通过该方法沉降槽4的溢流中AlCl₃浓度为310g/L，浮游物含量较低，其不但可满足树脂除钙系统对溶液中AlCl₃含量的要求(要求为≥240g/L)，提高了除钙树脂的效率，而且可以降低蒸发结晶工序的能耗。另一方面，沉降槽中沉降温度适宜，固体沉降时间缩短为30min。

对比例1、

采用现有技术中存在的如图1所示，与本实用新型相比仅仅缺乏三效顺流浓缩装置11，而是直接将第一级洗涤槽101的溢流返回至稀释槽3’的盐酸法处理粉煤灰生产氧化铝的系统，在相同条件下进行上述实施例1的实验，得到的沉降槽4的溢流中AlCl₃浓度为200-220g/L，其不能满足树脂除钙系统对溶液中AlCl₃含量的要求，另一方面，由于沉降槽4中的沉降温度相对较高，固体沉降时间为60-120min。