用于制备活性氧化铝的设备系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于制备活性氧化铝的设备系统。


背景技术：

2.随着我国电力工业的不断发展，粉煤灰的排放量急剧增加。2009年我国粉煤灰的排放量高达3.75亿吨，带来一系列环境问题。粉煤灰中含有al2o3、sio2、fe2o3、tio2、cao、mgo、li2o等。该类型粉煤灰经过“一步酸溶法”工艺，可生产出纯度达到98.6％以上的冶金级氧化铝品质。“一步酸溶法”工艺主要包括：盐酸浸出、沉降、树脂除杂、蒸发结晶和焙烧等工序。蒸垢母液是氯化铝蒸发结晶后的剩余夜，以氯化铝为主的饱和溶液，氯化铝含量达到240～450g/l。对铝元素的回收利用是“一步酸溶法”粉煤灰提取氧化铝必须解决的关键问题。前期，研究人员吕国志等人以氯化铝为原料，通过高温焙烧技术成功制备了活性氧化铝，参见专利号cn105084400a，焙烧温度控制在800℃
‑
1000℃；学者王学军等以三氯化铝为原料，通过碱性沉淀方法制备氢氧化铝，并通过高压釜提纯制备了高纯拟薄铝石，参见专利号cn 109534376 a。现有的活性氧化铝制备技术存在能耗高、操作复杂的缺点。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是针对含铝溶液，特别针对粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝后剩余的蒸垢母液，提供一种用于制备活性氧化铝的设备系统。
4.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种用于制备活性氧化铝的设备系统，所述设备系统包括依次设置的煅烧装置、浸出装置、过滤装置以及干燥装置；其中，
6.所述煅烧装置用于对蒸垢母液进行加热煅烧处理，以使所述蒸垢母液中的氯化铝分解得到氧化铝粗产品；
7.所述浸出装置用于对所述氧化铝粗产品进行水溶浸出处理以溶解所述氧化铝粗产品中的杂质，得到氧化铝浆料；
8.所述过滤装置用于对所述氧化铝浆料进行固液分离，以得到氧化铝滤饼；所述过滤装置包括：
9.过滤设备，用于对所述氧化铝浆料进行固液分离，得到所述氧化铝滤饼；
10.水洗设备，所述水洗设备设置在所述过滤设备上，用于对所述过滤设备上的氧化铝滤饼进行冲洗以便再次过滤除去所述氧化铝滤饼夹带的杂质；以及
11.气体吹扫设备，所述气体吹扫设备设置在所述过滤设备上，用于对水洗除杂后的氧化铝滤饼进行吹扫，以降低所述氧化铝滤饼中的水分含量；
12.所述干燥装置用于对经过所述过滤装置进行过滤、水洗、气体吹扫后获得的氧化铝滤饼进行干燥，得到氧化铝固体。
13.在一种实施方式中，所述煅烧装置为喷雾煅烧装置。
14.在一种实施方式中，所述浸出装置包括：反应釜，用于提供反应空间以对所述氧化
铝粗产品进行水溶浸出处理；温度调节单元，用于调控所述反应釜内的浸出温度；以及搅拌部件，所述搅拌部件设置在所述反应釜内，用于将所述反应釜内的物料搅拌均匀。
15.在一种实施方式中，所述反应釜为密封反应釜，例如本领领域已知的高压反应釜。
16.在一种实施方式中，所述过滤设备为板框压滤机。
17.在一种实施方式中，所述板框压滤机的滤布目数为700目。
18.在一种实施方式中，所述干燥装置为鼓风干燥箱。
19.在一种实施方式中，所述浸出装置和所述过滤装置之间还设置有输送泵，所述输送泵用于将所述浸出装置中的氧化铝浆料输送至所述过滤装置中。
20.在一种实施方式中，所述设备系统进一步包括有价金属提取装置，所述有价金属提取装置中设有离子交换树脂柱，用于通过离子交换提取由所述过滤装置分离出的滤液中的有价金属。
21.在一种实施方式中，所述离子交换树脂柱并联设有多组。
22.与现有技术相比，本实用新型能够从粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝后的蒸垢母液中直接制备活性氧化铝，无需使含铝溶液经过碱沉淀制备氢氧化铝胶体然后再经焙烧获得活性氧化铝，经济成本更低。利用本实用新型的设备系统由提取氧化铝后的蒸垢母液中制备活性氧化铝，具有：节能、高效、经济和易于工业化推广的优点。
附图说明
23.图1为根据本实用新型的一种实施方式的用于制备活性氧化铝的设备系统的结构示意图。
具体实施方式
24.以下将结合附图和具体实施方式说明本发明，但本发明不限于以下内容。
25.如图1所示，所述设备系统包括依次设置的煅烧装置、浸出装置、过滤装置以及干燥装置。其中，所述煅烧装置用于对蒸垢母液进行加热煅烧处理，以使所述蒸垢母液中的氯化铝分解得到氧化铝粗产品。所述浸出装置用于对所述氧化铝粗产品进行水溶浸出处理以溶解所述氧化铝粗产品中的杂质，得到氧化铝浆料。所述过滤装置用于对所述氧化铝浆料进行固液分离，以得到氧化铝滤饼；所述过滤装置包括：过滤设备，用于对所述氧化铝浆料进行固液分离，得到所述氧化铝滤饼；水洗设备，所述水洗设备设置在所述过滤设备上，用于对所述过滤设备上的氧化铝滤饼进行冲洗以便再次过滤除去所述氧化铝滤饼夹带的杂质；以及气体吹扫设备，所述气体吹扫设备设置在所述过滤设备上，用于对水洗除杂后的氧化铝滤饼进行吹扫，以降低所述氧化铝滤饼中的水分含量。所述干燥装置用于对经过所述过滤装置进行过滤、水洗、气体吹扫后获得的氧化铝滤饼进行干燥，得到氧化铝固体。
26.在本实用新型中，蒸垢母液的氯化铝含量通常约为240～460g/l。
27.所述蒸垢母液是对粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝后剩余的蒸垢母液，其中含有一定量的锂离子、镁离子钙离子钛离子和铝离子等。例如，蒸垢母液中，锂离子为0.36g/l、镁离子为0.255g/l、钙离子为0.01g/l、钛离子为0.0035g/l、铝离子为48
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91g/l。
28.在一个实施例中，所述煅烧装置为喷雾煅烧装置，例如喷雾煅烧炉。
29.优选地，喷雾煅烧装置中的煅烧温度为300～500℃，优选煅烧温度为380℃～420
℃，例如400℃。经过煅烧，获得以氧化铝为主的煅烧产物，该煅烧产物包括氧化铝、氯化锂、氧化镁(或氯化镁)、氯化钾、氯化钠、氯化钙和少量氯化铝等。
30.在一个实施例中，所述浸出装置包括：反应釜，用于提供反应空间以对所述氧化铝粗产品进行水溶浸出处理；温度调节单元，用于调控所述反应釜内的浸出温度；以及搅拌部件，所述搅拌部件设置在所述反应釜内，用于将所述反应釜内的物料搅拌均匀。
31.优选地，所述反应釜为高压反应釜。在所述高压反应釜中进行浸出工序，浸出温度控制为160℃
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200℃，机械搅拌时间为3
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5h。所述高压反应釜中的固/液比(质量比)为1:(1～15)。优选地，浸出温度为180℃；机械搅拌时间为4h；固/液比(质量比)为1:10。在一个优选的实施例中，杂质离子的浸出率可以达到90％以上。
32.在一个实施例中，所述过滤设备为压滤机，具体为板框压滤机。进一步地，在反应釜和板框压滤机之间设置有输送泵，所述输送泵将浸出后得到的混合料液送入板框压滤机中过滤，并对得到的滤渣通过水洗设备进行水洗，然后通过气体吹扫设备进行空气吹扫等工序，得到固体产物氧化铝的滤饼。水洗的目的是去除氧化铝滤饼表面吸附的钙、镁等杂质离子，实现活性氧化铝的二次提纯。空气吹扫的目的是去除氧化铝滤饼中所含的多余水分，以降低水分含量，同时被吹走的水分可以带走少许夹杂在滤饼中的杂质。优选，所述过滤装置为将过滤、水洗和气体吹扫功能为一体的板框压滤机。
33.优选地，所述板框压滤机的滤布目数优选为500
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1100目，优选的滤布目数为700目。
34.在一个实施例中，所述干燥装置为鼓风干燥箱。通过将氧化铝固体产物用鼓风干燥箱进行烘干，使活性氧化铝产品表面的物理吸附水脱附。烘干温度为100℃～150℃，优选的烘干温度为120℃。
35.进一步地，可以对烘干的氧化铝固体产物破碎、封袋，备用。
36.在一个实施例中，所述设备系统进一步包括有价金属提取装置，所述有价金属提取装置中设有离子交换树脂柱，用于通过离子交换提取由所述过滤装置分离出的滤液中的有价金属(例如锂元素)。优选地，所述离子交换树脂柱并联设有多组。所述有价金属提取装置提取有价金属后所产生的废液可以进一步送入下游进行废液处理，以实现废水综合利用。
37.本实用新型能够从粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝后的蒸垢母液中直接制备活性氧化铝。在活性氧化铝的制备过程中，首先在喷雾煅烧装置中对蒸垢母液进行喷雾煅烧，然后将得到的煅烧产物氧化铝粗产品在浸出装置中浸出，浸出后将得到的氧化铝浆料通过输送泵送入过滤装置中，过滤得到滤液和氧化铝滤饼，氧化铝滤饼在过滤装置中进一步进行水洗、空气吹扫处理，然后将得到的固体送入干燥装置进行烘干脱水，得到干燥的活性氧化铝固体，对于干燥的活性氧化铝固体可以在破碎后装袋备用。进一步地，滤液可以送入有价金属提取装置以提取出滤液中的有价金属，从而得到高附加值产品和废液，产生的废液可以送入下游进行废液处理。
38.实施例
39.以下将结合实施例对本实用新型作进一步说明，以下实施例均在本实用新型的设备系统中进行。
40.实施例1
41.将蒸垢母液经380℃的喷雾煅烧炉煅烧，获得以白色氧化铝为主的焙烧产物；煅烧产物经高压反应釜浸出，机械搅拌4h，浸出温度为160℃，固/液比(质量比)为1:10；再经板框压滤机过滤，滤布目数为700目，水洗、空气吹扫，然后用鼓风干燥箱在120℃下烘干，获得比表面积为123.1m2/g、孔容为0.263cm3/g的活性氧化铝，活性氧化铝产品含量为82.4％，氯化铝的回收率为92.2％。
42.实施例2
43.将蒸垢母液经390℃的喷雾煅烧炉煅烧，获得以白色氧化铝为主的焙烧产物；煅烧产物经高压反应釜浸出，机械搅拌4h，浸出温度为180℃，固/液比(质量比)为1:15；再经板框压滤机过滤，滤布目数为1100目，水洗、空气吹扫，然后用鼓风干燥箱在120℃下烘干，获得比表面积为119.2m2/g、孔容为0.251cm3/g的活性氧化铝，活性氧化铝产品含量为83.6％，氯化铝的回收率为95.6％。
44.实施例3
45.将蒸垢母液经400℃的喷雾煅烧炉煅烧，获得以白色氧化铝为主的焙烧产物；煅烧产物经高压反应釜浸出，机械搅拌3h，浸出温度为180℃，固/液比(质量比)为1:8；再经板框压滤机过滤，滤布目数为700目，水洗、空气吹扫，然后用鼓风干燥箱在120℃下烘干，获得比表面积为114.2m2/g、孔容为0.247cm3/g的活性氧化铝，活性氧化铝产品含量为88.2％，氯化铝的回收率为97.4％。
46.实施例4
47.将蒸垢母液经410℃的喷雾煅烧炉煅烧，获得以白色氧化铝为主的焙烧产物；煅烧产物经高压反应釜浸出，机械搅拌3h，浸出温度为180℃，固/液比(质量比)为1:10；再经板框压滤机过滤，滤布目数为500目，水洗、空气吹扫，然后用鼓风干燥箱在120℃下烘干，获得比表面积为108.2m2/g、孔容为0.233cm3/g的活性氧化铝，活性氧化铝产品含量为89.7％，氯化铝的回收率为98.7％。
48.实施例5
49.将蒸垢母液经420℃的喷雾煅烧炉煅烧，获得以白色氧化铝为主的焙烧产物；煅烧产物经高压反应釜浸出，机械搅拌3h，浸出温度为200℃，固/液比(质量比)为1:10；再经板框压滤机过滤，滤布目数为700目，水洗、空气吹扫，然后用鼓风干燥箱在120℃下烘干，获得比表面积为102.2m2/g、孔容为0.221cm3/g的活性氧化铝，活性氧化铝产品含量为90.7％，氯化铝的回收率为98.2％。