一种利用铝灰生产铝酸钙粉的工艺及生产系统的制作方法

本发明涉及化学废弃物处理技术领域，特别涉及一种利用铝灰生产铝酸钙粉的工艺及生产系统。

背景技术：

铝灰产生于铝电解、铝(含再生铝)加工等所有铝发生融熔的工序。其来源可分为铝电解冶炼过程中产生的铝灰、铝熔铸过程中的铝灰和再生铝加工过程中的铝灰。铝灰在产生及处置过程中易产生氨气、氟化氢、氰化物等高危化学品。近年来，面对日益严峻的环境形势，铝行业危废铝灰的处置成为业内的焦点问题。现实情况是由于缺乏社会效益、环境效益、经济效益三者统一的工艺技术，中国铝灰的处理目前仍处于较为原始的初级阶段，相当一部分铝灰未经处理而被掩埋或者随意丢弃，不仅铝灰中的有用成分得不到有效的综合利用，而且还严重的污染环境。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种利用铝灰生产铝酸钙粉的工艺及生产系统，不仅能够将铝灰处理成无害物质保护环境，还能够综合利用铝灰中的有用成分，经济和环境效益显著。

本申请实施例第一方面示出了一种利用铝灰生产铝酸钙粉的工艺，所述工艺包括以下步骤：

将铝灰经过破碎筛分后，与石灰石按照预定比例混合均匀，得到混合原料；

将所述混合原料球磨处理，得到混合原料粉末；

将所述混合原料粉末预热分解处理，得到分解混合原料；

将所述分解混合原料烧结处理，得到烧结块状物；

将所述烧结块状物冷却后磨粉筛选得到所述铝酸钙粉。

进一步地，所述将所述混合原料球磨处理包括：将所述混合原料用皮带机送至给料机，再由给料机输送至主机进行研磨，研磨后的粉末被鼓风机的气流吹至主机上方的分析机进行筛分，粒度符合规格的颗粒被吹至旋风收集器，由旋风收集器收集后经由出粉管排出，得到所述混合原料粉末。

进一步地，将所述混合原料粉末预热分解处理包括将所述混合原料粉末进行多级预热分解。

进一步地，所述混合原料粉末预热分解处理的化学式为：caco3→cao+co2，所述将所述分解混合原料烧结处理的化学式为：12cao+7al2o3→12cao·7al2o3。

进一步地，所述铝灰和石灰石的所述预定比例为1:1。

本申请实施例第二方面示出了一种利用铝灰生产铝酸钙粉的生产系统，所述生产系统包括：生料制备装置、生料煅烧装置以及熟料加工装置；

所述生料制备装置用于破碎筛分铝灰、将铝灰和石灰石混合均匀以及球磨混合原料，所述生料制备装置包括破碎机、筛分机、球磨系统；

所述生料煅烧装置把包括预分解器和煅烧回转窑；

所述熟料加工装置包括冷却机和磨机。

进一步地，所述球磨系统包括主机、分析机、鼓风机、旋风收集器、出粉管以及球磨机，所述主机用于支撑所述分析机、所述鼓风机、所述旋风收集器、所述出粉管以及所述球磨机；

所述球磨机用于球磨混合原料；

所述鼓风机用于将球磨后的混合原料吹到所述分析机的内部，以及，将筛分后的混合原料吹到所述旋风收集器；

所述分析机用于筛分球磨后的混合原料；

所述旋风收集器用于收集筛分后的混合原料；

所述出粉管用于排出筛分后的混合原料。

进一步地，所述预分解器包括一级旋风筒、二级旋风筒、三级旋风筒以及四级旋风筒，所述一级旋风筒的一端与所述生料制备装置相连通，所述一级旋风筒的另一端通过上升气管与所述二级旋风筒相连通，所述二级旋风筒的另一端通过上升气管与所述三级旋风筒相连通，所述三级旋风筒的另一端与所述四级旋风筒相连通，所述四级旋风筒的另一端与所述煅烧回转窑相连通。

进一步地，所述煅烧回转窑在煅烧烧结过程中持续旋转。

进一步地，所述系统还包括除尘装置，所述除尘装置用于消除所述生料制备装置、所述生料煅烧装置以及所述熟料加工装置工作过程中产生的灰尘。

由以上技术方案可见，本申请实施例示出的利用铝灰生产铝酸钙粉的工艺包括：将铝灰经过破碎筛分后，与石灰石按照预定比例混合均匀，得到混合原料；将所述混合原料球磨处理，得到混合原料粉末；将所述混合原料粉末预热分解处理，得到分解混合原料；将所述分解混合原料烧结处理，得到烧结块状物；将所述烧结块状物冷却后磨粉筛选得到所述铝酸钙粉。示出的利用铝灰生产铝酸钙粉的生产系统包括生料制备装置、生料煅烧装置以及熟料加工装置；所述生料制备装置用于破碎筛分铝灰、将铝灰和石灰石混合均匀以及球磨混合原料，所述生料制备装置包括破碎机、筛分机、球磨系统；所述生料煅烧装置把包括预分解器和煅烧回转窑；所述熟料加工装置包括冷却机和磨机。利用以上生产系统进行的加工工艺将铝灰中的氟化物、氮化物等有害物质与钙离子结合变成无害物质，不仅将铝灰处理成无害物质保护环境，而且生产处铝酸钙粉是制备高效水处理剂的主要原料，经济和环境效益显著。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例示出的利用铝灰生产铝酸钙粉的工艺的流程图；

图2为本申请实施例示出的利用铝灰生产铝酸钙粉的生产系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本申请实施例第一方面示出了一种利用铝灰生产铝酸钙粉的工艺，如图1所示，所述工艺包括以下步骤：

s101、将铝灰经过破碎筛分后，与石灰石按照预定比例混合均匀，得到混合原料。

铝灰经过破碎、筛分后用皮带直接输送至原料库，与石灰石按原料配比送球磨机。

s102、将所述混合原料球磨处理，得到混合原料粉末.

具体的，所述将所述混合原料球磨处理包括：将所述混合原料用皮带机送至给料机，再由给料机输送至主机进行研磨，研磨后的粉末被鼓风机的气流吹至主机上方的分析机进行筛分，粒度符合规格的颗粒被吹至旋风收集器，由旋风收集器收集后经由出粉管排出，得到所述混合原料粉末。

s103、将所述混合原料粉末预热分解处理，得到分解混合原料.

具体的，将所述混合原料粉末预热分解处理包括将所述混合原料粉末进行多级预热分解。旋风预热器回转窑系统由上下排列的四级旋风筒组成，为了提高收尘效率，最上一级旋风筒为双筒。旋风筒之间由上升气管连接，每个旋风筒相连接的管道形成预热器的一个级。均化好的生料通过计量装置，由提升、输送、及撒料器均匀撒入ⅱ级预热器上升风管中，悬浮生料和管道炽热气体进行热交换并带入ⅰ级旋风筒；经ⅰ级旋风筒与气流分离后,由ⅰ级旋风筒的下料系统喂入ⅲ级旋风筒上升风管，再次和炽热气体热交换并带入ⅱ级旋风筒。如此，依次经四级旋风预热器进入回转窑内进行煅烧，生料经各级预热器预热后进入窑尾，热效率约65％，预热器排出的废气经布袋除尘器处理达标后经40m烟囱排入大气。

其中，所述混合原料粉末预热分解处理的化学式为：caco3→cao+co2。

s104、将所述分解混合原料烧结处理，得到烧结块状物。

预热好的生料进入回转窑进行熔炼，回转窑通过中央大齿轮和传动系统连接而旋转。

其中，所述将所述分解混合原料烧结处理的化学式为：12cao+7al2o3→12cao·7al2o3。另外，铝灰中的氟化物和钙离子反应生成氟化钙等无害物质，氮化物和钙离子反应生成硝酸钙等无害物质。

s105、将所述烧结块状物冷却后磨粉筛选得到所述铝酸钙粉。

冷却机采用风冷，风冷的尾气进入回转窑。烧结块冷却后，随着转动的冷却机滚至出料车运至进入成品库。成品库的块状产品，为匹配产能提升，本次改扩建新增预破碎，块状产品经预破碎后，用提升机提升到磨机磨粉，经选粉机筛选，不合格的返回成品磨再加工，合格的用包装机包装入库。

作为优选的实施例，所述铝灰和石灰石的所述预定比例为1:1。铝灰(铝渣)属于危险废物，通过高温化学反应，使其中的氟化物、氮化物等有害物质与钙离子结合变成无害物质，主要利用铝灰(主要成分al2o3)及石灰石(主要成分caco3)生产铝酸钙粉(化学名称：12cao·7al2o3，主要成份是二铝酸钙(cao·2a12o3)和一铝酸钙(cao·a12o3)的混合物)，是制备高效水处理剂的主要原料。按照烧结处理的化学式石灰石和铝灰的配比应为12:7，但是在实际生产时，铝灰中的三氧化铝成分达不到烧结的浓度，一般为51％左右，因此为了充分反应在混合物中增加铝灰的含量，经过试验铝灰和石灰石的所述预定比例为1:1为最佳配比比例。

由以上技术方案可知，本申请实施例示出的利用铝灰生产铝酸钙粉的工艺包括：将铝灰经过破碎筛分后，与石灰石按照预定比例混合均匀，得到混合原料；将所述混合原料球磨处理，得到混合原料粉末；将所述混合原料粉末预热分解处理，得到分解混合原料；将所述分解混合原料烧结处理，得到烧结块状物；将所述烧结块状物冷却后磨粉筛选得到所述铝酸钙粉。利用以上工艺将铝灰中的氟化物、氮化物等有害物质与钙离子结合变成无害物质，不仅将铝灰处理成无害物质保护环境，而且生产处铝酸钙粉是制备高效水处理剂的主要原料，经济和环境效益显著。

本申请实施例第二方面示出了一种利用铝灰生产铝酸钙粉的生产系统，如图2所示，所述生产系统包括：生料制备装置1、生料煅烧装置2以及熟料加工装置3；所述生料制备装置1用于破碎筛分铝灰、将铝灰和石灰石混合均匀以及球磨混合原料，所述生料制备装置1包括破碎机11、筛分机12、球磨系统13；所述生料煅烧装置2把包括预分解器21和煅烧回转窑22；所述熟料加工装置3包括冷却机31和磨机32。生产时，生料制备装置1将原料通过破碎机11粉碎后，通过筛分机12筛分后，再通过球磨系统13研磨原料后得到粉状的混合原料。

具体的，所述球磨系统13包括主机131、分析机132、鼓风机133、旋风收集器134、出粉管135以及球磨机136，所述主机131用于支撑所述分析机132、所述鼓风机133、所述旋风收集器134、所述出粉管135以及所述球磨机136；所述球磨机136用于球磨混合原料；所述鼓风机133用于将球磨后的混合原料吹到所述分析机132的内部，以及，将筛分后的混合原料吹到所述旋风收集器134；所述分析机132用于筛分球磨后的混合原料；其中，主机可以由机架、进风涡轮、铲刀、磨辊、磨环以及罩壳组成。将配料好的原料用皮带机送至储料斗，再由电磁振动给料机定量送入主机131内进行研磨。研磨后的粉末被鼓风机133的气流吹到主机131上方的分析机132进行筛分。粒度过粗者仍落入主机131内重磨，粒度合符规格者随风流进入旋风收集器134，收集后经出粉管135排出，经球磨机136内部的制球系统出来即为球状原料成品。

净化后的气流经旋风收集器上端的管道流入鼓风机133。风路是闭路循环的，除鼓风机133至研磨室为正压外，其余管道内气流均在负压下流动，车间内卫生条件较好。由于物料所含水分在研磨时受热蒸发为气体，管路中各接合处、进料口等处泄入风管的气体导致循环风路中的风量增加，此项增加之风量经鼓风机与主机中间的余风管导至小旋风收集器，随同风流带入之粉末经收集后由另一管道排出。气体仍含有一定浓度的粉尘，气体经小旋风收集器上端之管道排入回转窑的布袋除尘装置进行处理后回收再次利用。

在预分解器21中进行下述反应：caco3→cao+co2，co2经过管道排出，cao再继续烧结反应：12cao+7al2o3→12cao·7al2o3。

作为优选的实施例，所述预分解器21可以包括一级旋风筒211、二级旋风筒212、三级旋风筒213以及四级旋风筒214，所述一级旋风筒211的一端与所述生料制备装置1相连通，所述一级旋风筒211的另一端通过上升气管与所述二级旋风筒212相连通，所述二级旋风筒212的另一端通过上升气管与所述三级旋风筒213相连通，所述三级旋风筒213的另一端与所述四级旋风筒214相连通，所述四级旋风筒214的另一端与所述煅烧回转窑22相连通。

旋风预热器回转窑系统由上下排列的四级旋风筒组成，为了提高收尘效率，最上一级旋风筒211为双筒。旋风筒之间由上升气管连接，每个旋风筒相连接的管道形成预热器的一个级。均化好的生料通过计量装置，由提升、输送、及撒料器均匀撒入二级预热器上升风管中，悬浮生料和管道炽热气体进行热交换并带入一级旋风筒211；经一级旋风筒211与气流分离后,由一级旋风筒211的下料系统喂入三级旋风筒213上升风管，再次和炽热气体热交换并带入二级旋风筒212。如此，依次经四级旋风预热器进入回转窑内进行煅烧，生料经各级预热器预热后进入窑尾，热效率约65％，预热器排出的废气经布袋除尘器处理达标后经40m烟囱排入大气。

所述煅烧回转窑22在煅烧烧结过程中持续旋转。回转窑有3％的斜度，它旋转时物料从窑尾滚动到窑头，从而进行充分的混合，使各种物料均匀分布，并完成：反应和烧结过程。回转窑用煤粉作为燃料，在窑头通过，喷枪火炬燃烧。火炬范围内(烧结带)，温度约1400℃，原料在高温下进行化学反应并变成半熔融状态，生成铝酸钙烧结块，半熔融的烧结块状物料滚动至火炬后面约6-8m长的低温冷却带，然后在窑头下料口入旋转的冷却机。

作为优选的实施例，所述系统还包括除尘装置4，所述除尘装置4用于消除所述生料制备装置1、所述生料煅烧装置2以及所述熟料加工装置3工作过程中产生的灰尘。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确流程，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。