由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法及裝置的製作方法
2023-05-27 05:20:21 1
專利名稱：由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及環保及氧化鋁材料技術領域，具體涉及綜合利用粉煤灰製備氧化鋁技術。
背景技術：
粉煤灰資源豐富，產量大而集中。電廠每發1000Kwh電，平均產生粉煤灰87kg。隨著 電力工業的不斷發展，其排放量還將逐年增加，廢棄的粉煤灰既佔用土地，又汙染環境，其 中所含的有害成分又會危及生物及人體健康。由於粉煤灰中含有大量氧化鋁和一些較為有價 值的稀有金屬，若能將其提取利用，則既可實現廢物的綜合利用又可解決我國氧化鋁生產資 源匱乏的問題。因此，對粉煤灰進行系統研究與開發利用，是關係資源綜合利用與環境保護 的重大問題。
由於資源短缺等原因，國內外從60~70年代起就投入力量研究從粉煤灰中提取有用物質， 主要是提取金屬，特別是提取鋁。過去從粉煤灰中提取鋁的溶出方法一般為一段閉路溶出， 但因其溶出時間長，矽酸二鈣分解二次反應嚴重等問題己被證明並不適合於粉煤灰燒結法提 取氧化鋁。
發明內容
針對目前由粉煤灰提取鋁工藝中溶出方法存在的不足之處，本發明提供一種由高鋁粉煤 灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法及裝置，解決從粉煤灰中提取鋁的溶出工藝中，溶出時 間長、矽酸二鈣分解二次反應嚴重等問題。
本發明裝置包括調配槽、筒形溶出器、水旋器、沉降槽、粗液槽、棒磨機、二段溶出 漿液槽、粗液泵和二段溶出漿液泵，調配槽出料口通過管路與筒形溶出器的進料口連接，筒 形溶出器的溢流出口與水旋器的進料口通過管路連接，水旋器的溢流出口通過管路與沉降槽 的進料口連接，水旋器的底流出口與筒形溶出器的底流出口通過管路並聯後，再通過管路與 棒磨機進料口連接。沉降槽的溢流出口與粗液槽的進料口通過管路連接，在粗液槽的出料口 管路上安裝粗液泵。棒磨機出料口與沉降槽的底流出口通過管路並聯連接後，再與二段溶出 漿液槽進料口通過管路連接。在二段溶出漿液槽出口管路上安裝二段溶出漿液泵。
調配槽、筒形溶出器、水旋器、沉降槽、粗液槽、棒磨機、二段溶出漿液槽均為常規設 備，粗液泵和二段溶出漿液泵選用常用的渣漿泵。
本發明方法的工藝過程如下。將由粉煤灰製備氧化鋁工藝中的四種含八1203和NaOH的溶液在調配槽中混合調配成調 整液。這四種溶液是全部的種子過濾來的種分母液、全部的矽鈣渣洗滌來的矽鈣渣洗液、 全部的成品過濾來的A1 (OH) 3洗液和蒸發槽罐區來的部分碳分母液，採用的部分碳分母液 的量為碳分母液總量的25% 35%。
其中種子過濾來的種分母液中A1203: 65 70g/l， NaOH: 130 140g/l;
矽鈣渣洗滌來的矽鈣渣洗液中A1203: 45 50g/l， NaOH: 45 50g/l;
成品過濾來的Al (OH) 3洗液中八1203: 15 20g/l， NaOH: 30 40g/l;
蒸發槽罐區來的部分碳分母液中A1203: 25~35g/l， NaOH: 55 60g/l;
混合後的調整液中A1203: 45 55g/l， NaOH: 65 75g/l。
將調配的調整液與粉煤灰燒結熟料按質量比(3 4): l輸送到筒形溶出器內，進行逆流 溶出，反應溫度70 75'C，反應時間10 30分鐘。
上述的粉煤灰燒結熟料粒度《8mm,其組成按質量百分比計八120325 35%， Si02: 12 18%， CaO: 25 35%， Na20: 15 20%， Fe203: 1 2%。
筒形溶出器溢流(其中"203: 100 110g/l, NaOH: 105 115g/l)進入水旋器，經水旋 器分離後，水旋器溢流進入沉降槽，向沉降槽中加絮凝劑，選用常用的聚丙烯醯胺、聚合氯 化鋁或聚合硫酸鋁絮凝劑均可。絮凝劑加入量按質量百分比計為沉降槽內漿液的0.05 0. 5%， 進一步絮凝沉降分離，絮凝沉降分離後的溢流(其中A1203: 100 105g/l，NaOH: 105 115g/l) 進入粗液槽，經粗液泵送至常規的脫矽工段，進一步進行脫矽和分離製備氧化鋁的操作。
旋流器底流、來自由粉煤灰製備氧化鋁工藝中的矽鈣渣二次洗液和筒型溶出器的矽鈣渣 進入棒磨機內進行二段溶出，二段溶出漿液和沉降槽底流經二段溶出漿液槽混合後得到混合 液，將混合液通過二段溶出漿液泵送至常規的矽鈣渣洗滌工段。其中
旋流器底流中八1203:腦 110g/1， NaOH: 105 115g/l;
矽鈣渣洗滌來的二次洗液中A1203: 18 22g/l, NaOH: 18 22g/l;
筒型溶出器的矽鈣渣中A1203: 100 110g/l， NaOH: 105 115g/l;
二段溶出漿液中A1203: 45 55g/l， NaOH: 45 55g/l;
沉降槽底流中八1203: 100 110g/l， NaOH: 105 115g/l;
經二段溶出漿液槽混合後的混合液中A1203: 45 55g/l， NaOH: 45 55g/l。
本發明所提供的兩段溶出分離技術，解決了常規溶出工藝溶出過程中二次反應嚴重、溶 出率低的問題。使溶出工藝中矽鈣渣與溶出液的接觸時間比一段溶出縮短一小時左右。氧化 鋁標準溶出率達到92~95%。
圖1是本發明的由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法工藝流程圖。 圖2是本發明的由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的裝置連接示意圖。 圖中1調配槽，2筒形溶出器，3水旋器，4沉降槽，5粗液槽，6棒磨機，7二段溶出漿 液槽，8粗液泵，9二段溶出漿液泵。
具體實施例方式
如圖l、圖2所示，本發明裝置包括調配槽l、筒形溶出器2、水旋器3、沉降槽4、 粗液槽5、棒磨機6、 二段溶出槳液槽7、粗液泵8和二段溶出漿液泵9，調配槽l出料口通 過管路與筒形溶出器2的進料口連接，筒形溶出器2的溢流出口與水旋器3的進料口通過管 路連接，水旋器3的溢流出口通過管路與沉降槽4的進料口連接，水旋器3的底流出口與筒 形溶出器2的底流出口通過管路並聯後，再通過管路與棒磨機6進料口連接。沉降槽4的溢 流出口與粗液槽5的進料口通過管路連接，在粗液槽5的出料口管路上安裝粗液泵8。棒磨 機6出料口與沉降槽5的底流出口通過管路並聯連接後，再與二段溶出漿液槽7進料口通過 管路連接。在二段溶出槳液槽7出口管路上安裝二段溶出漿液泵9。
調配槽l、筒形溶出器2、水旋器3、沉降槽4、粗液槽5、棒磨機6、 二段溶出漿液槽7 均為常規設備，粗液泵8和二段溶出漿液泵9選用常用的渣漿泵。
以下以實施例進一步說明本發明的方法。 實施例l
工藝過程如下。
將由粉煤灰製備氧化鋁工藝中的四種含八1203和NaOH的溶液在調配槽中混合調配成調 整液。這四種溶液是全部的種子過濾來的種分母液、全部的矽鈣渣洗滌來的矽鈣渣洗液、 全部的成品過濾來的A1 (OH) 3洗液和蒸發槽罐區來的部分碳分母液，採用的部分碳分母液 的量為碳分母液總量的30%。
其中種子過濾來的種分母液中A1203: 68.69g/l， NaOH: 135.19g/l;
矽鈣渣洗滌來的矽鈣渣洗液中A1203: 48.30g/l， NaOH: 47. 99g/l;
成品過濾來的Al (OH) 3洗液中Al203: 17.56g/l， NaOH: 35. 39g/l;
蒸發槽罐區來的部分碳分母液中A1203: 29.57g/l， NaOH: 58.06g/l;
混合後的調整液中A1203: 50.76g/l， NaOH: 70.15g/l。
將調配的調整液與粉煤灰燒結熟料按質量比3.5: 1的比例輸送到筒形溶出器內，進行逆 流溶出，反應溫度73'C，反應時間20分鐘。
上述的粉煤灰燒結熟料粒度《8mm，其組成按質量百分比計Al2O330.50%， Si02: 15.83%，CaO: 29.80%, Na20: 17.90%， Fe203: 1.40%。
筒形溶出器溢流(其中A1203: 103.88g/l, NaOH: 111.23g/l)進入水旋器，經水旋器分 離後，水旋器溢流進入沉降槽，向沉降槽中加絮凝劑，選用常用的聚合硫酸鋁。絮凝劑加入 量按質量百分比計為沉降槽內槳液的0.1%，進一步絮凝沉降分離，絮凝沉降分離後的溢流(其 中AI203: 103.86g/l， NaOH: 111.20g/l)進入粗液槽，經粗液泵送至常規的脫矽工段，進一 步進行脫矽和分離製備氧化鋁的操作。
旋流器底流、來自由粉煤灰製備氧化鋁工藝中的矽鈣渣二次洗液和筒型溶出器的矽鈣渣 進入棒磨機內進行二段溶出，二段溶出槳液和沉降槽底流經二段溶出漿液槽混合後得到混合 液，將混合液通過二段溶出漿液泵送至常規的矽鈣渣洗滌工段。其中
旋流器底流中八1203: 103.88g/l， NaOH: 111.23g/l;
矽鈣渣二次洗液中A1203: 20.30g/l， NaOH: 20.17g/l;
筒型溶出器的矽鈣渣中A1203: 103.88g/l， NaOH: 111.23g/；
二段溶出漿液中A1203: 49.22g/l， NaOH: 48.90g/l;
沉降槽底流中八1203: 103.86g/l， NaOH: 111.20g/l;
經二段溶出漿液槽混合後的混合液中A1203: 49.56g/l， NaOH: 48. 28g/l。
本發明所提供的兩段溶出分離技術，解決了常規溶出工藝溶出過程中二次反應嚴重、溶 出率低的問題。使溶出工藝中矽鈣渣與溶出液的接觸時間比一段溶出縮短一小時左右。氧化 鋁標準溶出率達到93%。 實施例2
工藝過程如下。
將由粉煤灰製備氧化鋁工藝中的四種含Al203和NaOH的溶液在調配槽中混合調配成調 整液。這四種溶液是全部的種子過濾來的種分母液、全部的矽鈣渣洗漆來的矽鈣渣洗液、 全部的成品過濾來的Al (OH) 3洗液和蒸發槽罐區來的部分碳分母液，採用的部分碳分母液 的量為碳分母液總量的35%。
其中種子過濾來的種分母液中A1203: 69.32g/l， NaOH: 139. 20g/l;
矽鈣渣洗滌來的矽鈣渣洗液中A1203: 49.68g/l， NaOH: 49. 55g/l;
成品過濾來的Al (OH) 3洗液中Al20" 19.25g/l， NaOH: 39. 33g/l;
蒸發槽罐區來的部分碳分母液中A1203: 34.88g/l， NaOH: 58. 96g/l;
混合後的調整液中A1203: 54.66g/l， NaOH- 74.57g/l。
將調配的調整液與粉煤灰燒結熟料按質量比3: l的比例輸送到筒形溶出器內，進行逆流 溶出，反應溫度75'C，反應時間12分鐘。上述的粉煤灰燒結熟料粒度《8mm，其組成按質量百分比計Al20334.51%， Si02:17. 56%，CaO: 34.15%, Na20: 18.98%， Fe203: 1.97%。
筒形溶出器溢流(其中A1203: 109.87g/l， NaOH: U4.32g/1)進入水旋器，經水旋器分離後，水旋器溢流進入沉降槽，向沉降槽中加絮凝劑，選用常用的聚合氯化鋁。絮凝劑加入量按質量百分比計為沉降槽內漿液的0. 5%，進一步絮凝沉降分離，絮凝沉降分離後的溢流(其中A1203: 104.55g/l， NaOH: 114.26g/l)進入粗液槽，經粗液泵送至常規的脫矽工段，進一步進行脫矽和分離製備氧化鋁的操作。
旋流器底流、來自由粉煤灰製備氧化鋁工藝中的矽鈣渣二次洗液和筒型溶出器的矽鈣渣進入棒磨機內進行二段溶出，二段溶出漿液和沉降槽底流經二段溶出漿液槽混合後得到混合液，將混合液通過二段溶出漿液泵送至常規的矽鈣渣洗滌工段。其中
旋流器底流中八1203: 109.69g/l, NaOH: 114.57g/l;
矽鈣渣洗滌來的二次洗液中A1203: 21.28g/l， NaOH: 21.86g/l;
筒型溶出器的矽鈣渣中A1203: 109.27g/l， NaOH: 114.51g/l;
二段溶出漿液中A1203: 54.66g/l， NaOH: 54.57g/l;
沉降槽底流中八1203: 109.89g/l， NaOH: 114.21g/l;
經二段溶出漿液槽混合後的混合液中A1203: 54.79g/l， NaOH: 54.78g/l。
本發明所提供的兩段溶出分離技術，解決了常規溶出工藝溶出過程中二次反應嚴重、溶出率低的問題。使溶出工藝中矽鈣渣與溶出液的接觸時間比一段溶出縮短一小時左右。氧化鋁標準溶出率達到95%。實施例3
工藝過程如下。
將由粉煤灰製備氧化鋁工藝中的四種含八1203和NaOH的溶液在調配槽中混合調配成調整液。這四種溶液是全部的種子過濾來的種分母液、全部的矽鈣渣洗滌來的矽鈣渣洗液、全部的成品過濾來的A1 (OH) 3洗液和蒸發槽罐區來的部分碳分母液，釆用的部分碳分母液的量為碳分母液總量的25%。
其中種子過濾來的種分母液中A1203: 65.57g/l， NaOH: 130. 36g/l;
矽鈣渣洗滌來的矽鈣渣洗液中A1203: 45.85g/l， NaOH: 45. 63g/l;
成品過濾來的Al (OH) 3洗液中八1203: 15. llg/l， NaOH: 30. 39g/l;
蒸發槽罐區來的部分碳分母液中A1203: 25.65g/l， NaOH: 56.00g/l;
混合後的調整液中A1203: 45.25g/l， NaOH: 65. 06g/l。
將調配的調整液與粉煤灰燒結熟料按質量比4: 1的比例輸送到筒形溶出器內，進行逆流溶出，反應溫度70'C，反應時間30分鐘。
上述的粉煤灰燒結熟料粒度《8mm,其組成按質量百分比計Al20325. 47%，Si02:12. 23%，CaO: 26.02%, Na20: 16.33%， Fe203: 1.07%。
筒形溶出器溢流(其中Al203: 100.08g/l， NaOH: 106. 58g/l)進入水旋器，經水旋器分離後，水旋器溢流進入沉降槽，向沉降槽中加絮凝劑，選用常用的聚丙烯醯胺。絮凝劑加入量按質量百分比計為沉降槽內漿液的0.05%，進一步絮凝沉降分離，絮凝沉降分離後的溢流(其中八1203: 101.01g/l， NaOH: 105.87g/l)進入粗液槽，經粗液泵送至常規的脫矽工段，進一步進行脫矽和分離製備氧化鋁的操作。
旋流器底流、來自由粉煤灰製備氧化鋁工藝中的矽鈣渣二次洗液和筒型溶出器的矽鈣渣進入棒磨機內進行二段溶出，二段溶出漿液和沉降槽底流經二段溶出漿液槽混合後得到混合液，將混合液通過二段溶出漿液泵送至常規的矽鈣渣洗滌工段。其中
旋流器底流中Al203: 100.55g/l， NaOH: 105.27g/l;
矽鈣渣洗滌來的二次洗液中A1203: 19. 02g/l， NaOH: 18. 06g/l;
筒型溶出器的矽鈣渣中A1203: 100.38g/l， NaOH: 105. 97g/l;
二段溶出漿液中A1203: 45. 55g/l， NaOH: 46. 55g/l;
沉降槽底流中八1203: 100.86g/l， NaOH: 106.00g/l;
經二段溶出漿液槽混合後的混合液中A1203: 45.89g/l， NaOH: 46. 57g/l。
本發明所提供的兩段溶出分離技術，解決了常規溶出工藝溶出過程中二次反應嚴重、溶出率低的問題。使溶出工藝中矽鈣渣與溶出液的接觸時間比一段溶出縮短一小時左右。氧化鋁標準溶出率達到94%。
權利要求
1、一種由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的裝置，包括調配槽、筒形溶出器、水旋器、沉降槽、粗液槽、棒磨機、二段溶出漿液槽、粗液泵和二段溶出漿液泵，其特徵在於調配槽出料口通過管路與筒形溶出器的進料口連接，筒形溶出器的溢流出口與水旋器的進料口通過管路連接，水旋器的溢流出口通過管路與沉降槽的進料口連接，水旋器的底流出口與筒形溶出器的底流出口通過管路並聯後，再通過管路與棒磨機進料口連接，沉降槽的溢流出口與粗液槽的進料口通過管路連接，在粗液槽的出料口管路上安裝粗液泵，棒磨機出料口與沉降槽的底流出口通過管路並聯連接後，再與二段溶出漿液槽進料口通過管路連接，在二段溶出漿液槽出口管路上安裝二段溶出漿液泵。
2、 採用權利要求1所述的裝置由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法，其特徵 在於工藝過程為將由粉煤灰製備氧化鋁工藝中的四種含Ah03和NaOH的溶液在調配槽中混合調配成調 整液。這四種溶液是全部的種子過濾來的種分母液、全部的矽鈣渣洗滌來的矽鈣渣洗液、 全部的成品過濾來的A1 (OH) 3洗液和蒸發槽罐區來的部分碳分母液，採用的部分碳分母液 的量為碳分母液總量的25% 35%;將調配的調整液與粉煤灰燒結熟料按質量比(3 4): 1的比例輸送到筒形溶出器內，進 行逆流溶出，反應溫度70 75'C,反應時間10 30分鐘；筒形溶出器溢流進入水旋器，經水旋器分離後，水旋器溢流進入沉降槽，向沉降槽中加 絮凝劑，絮凝劑加入量按質量百分比計為沉降槽內漿液的0.05 0.5%，進一步絮凝沉降分離， 絮凝沉降分離後的溢流進入粗液槽，經粗液泵送至常規的脫矽工段，進一步進行脫矽和分離 製備氧化鋁的操作；旋流器底流、矽鈣渣二次洗液和筒型溶出器的矽鈣渣進入棒磨機內進行二段溶出，二段 溶出漿液和沉降槽底流經二段溶出漿液槽混合後得到混合液，將混合液通過二段溶出漿液泵 送至常規的矽鈣渣洗滌工段。 ，
3、 按照權利要求2所述的由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法，其特徵在於 其中種子過濾來的種分母液中A1203: 65 70g/l， NaOH: 130 140g/l; 矽鈣渣洗滌來的矽鈣渣洗液中A1203: 45 50g/l， NaOH: 45 50g/l; 成品過濾來的Al (OH) 3洗液中Al203: 15~20g/l， NaOH: 30 40g/l; 蒸發槽罐區來的部分碳分母液中A1203: 25 35g/l， NaOH: 55 60g/l; 混合後的調整液中A1203: 45 55g/l， NaOH: 65~75g/l。
4、 按照權利要求2所述的由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法，其特徵在於粉煤灰燒結熟料粒度《8mm，其組成按質量百分比計A1203 25 35%， Si02 12 18%， CaO 25 35%， Na20 15 20%， Fe203 1 2%;
5、 按照權利要求2所述的由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法，其特徵在於 筒形溶出器溢流中A1203: 100 110g/l， NaOH: 105 115g/l;絮凝沉降分離後的溢流中A1203: 100 105g/l， NaOH: 105 115g/l。
6、 按照權利要求2所述的由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法，其特徵在於 旋流器底流中Al203: 100 110g/l， NaOH: 105 115g/l;矽鈣渣二次洗液中A1203: 18 22g/l， NaOH: 18 22g/l; 筒型溶出器的矽鈣渣中A1203: 100 110g/l， NaOH: 105 115g/l; 二段溶出漿液中A1203: 45 55g/l， NaOH: 45 55g/l; 沉降槽底流中八1203: 100 110g/l， NaOH: 105 115g/l; 經二段溶出漿液槽混合後的混合液中A1203: 45 55g/l， NaOH: 45 55g/l。
全文摘要
一種由高鋁粉煤灰燒結熟料中快速溶出氧化鋁的方法和裝置，裝置包括調配槽、筒形溶出器、水旋器、沉降槽、粗液槽、棒磨機、二段溶出漿液槽、粗液泵和二段溶出漿液泵。該方法工藝過程為將種分母液、矽鈣渣洗液、成品過濾來的Al(OH)3洗液和部分碳分母液調配成調整液，與粉煤灰燒結熟料輸送到筒形溶出器內，進行逆流溶出，溢流進入水旋器，水旋器溢流進入沉降槽，進一步絮凝沉降分離，溢流進入粗液槽，泵送至常規的脫矽工段；旋流器底流與矽鈣渣二次洗液、筒型溶出器的返砂進入棒磨機內進行二段溶出，二段溶出漿液和沉降槽底流送至矽鈣渣洗滌工段。本發明能解決從粉煤灰中提取鋁的溶出工藝中，溶出時間長、矽酸二鈣分解二次反應嚴重等問題。
文檔編號C01F7/02GK101628725SQ200910013290
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月21日 優先權日2009年8月21日
發明者張戰軍, 楊再明, 寧 王, 趙成明, 閆學良, 娜 黎 申請人:東北大學設計研究院(有限公司)