煤矸石綜合利用聯產電、鋁、水泥及其工藝的製作方法
2023-08-01 23:05:21 1
煤矸石綜合利用聯產電、鋁、水泥及其工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤矸石綜合利用聯產電、鋁、水泥及其工藝。是利用煤矸石為原料，將發電、制鋁和水泥生產結合起來，電廠廢料粉煤灰用來提取氧化鋁；利用生產氧化鋁過程中產生的矽鈣渣為原料生產水泥。具有經濟效益高、成本低，變廢為寶生產中可達到零排放、符合可持續發展產業政策等優點。
【專利說明】煤矸石綜合利用聯產電、鋁、水泥及其工藝
【技術領域】:
[0001]本發明屬於發電、冶金、建材綜合生產工藝，涉及利用煤矸石聯產電、鋁、水泥生產工藝。
【背景技術】:
[0002]孝義市蘊藏有豐富的煤矸石資源，煤矸石年排放量超過200~300萬噸。煤矸石發電在我國已是成熟生產工藝，發電產生的爐渣和粉煤灰是生產氧化鋁的原料，如不利用不僅佔良田對環境產生嚴重汙染。
[0003]金屬鋁和氧化鋁在我國是極為緊俏的工業產品，生產能力的增長速度遠不能滿足市場需求的增長。目前生產鋁和唯一原料是鋁釩土的分布及不平衡，且礦藏98%都是-水硬鋁石，雜質含量高，礦石難以溶解，生產難度大，成本高手。我國水泥產量高，也佔世界第一位，但其中小水泥廠的年產量佔總產量的80%，能耗高手，產值低，質量不穩定，汙染嚴重。
【發明內容】
:
[0004]本發明的目的是提供一種綜合利用煤矸石發電、制鋁聯產水泥的生產工藝。
[0005]本發明的技術方案是以煤矸石為原料，將發電、制鋁和水泥生產結合起來，即:以煤矸石為原料採用循環硫化床鍋爐發電，電力供給氧化鋁和電解鋁流程，電廠產生的粉煤灰作為生產氧化鋁的原料，氧化鋁生產流程產生的矽鈣渣作為生產水泥的原料。氧化鋁生產工藝流程主要包括:1)研磨工序、2)煅燒工序、3)溶出工序、4)蒸發工序、5)脫矽工序、6)碳磨工序和焙燒工序；水 泥生產工藝流程包括配料工序、研磨工序、煅燒工序、粉磨工序。
[0006]本發明的技術優點:充分利用煤矸石含炭含鋁特點，將發電、制鋁和水泥生產結合起來，將前一生產流程的廢料作為後一流程的原料，聯產工藝提高了經濟效益，降低了生產成本；變廢為寶，既發展了經濟又保護了環境，符合持續發展的產業政策；節省了鋁釩土原料；用氧化鋁生產中溶出的矽鈣渣直接生產水泥，對於燒制高性能水泥熟料極為有利。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0007]附圖1為煤矸石綜合利用聯產電鋁水泥及其工藝。其中I為破碎機、2為粉磨機、3為生料庫『4為旋轉窯、5為冷卻機、6為熟料庫、7為配液罐、8為浸取槽、9、12、21、23為板框過濾機，10為濃縮鍋、11為矽鈣渣洗滌槽、13為水泥生料儲槽、14為高壓脫矽槽，15、17為轉鼓真空過濾機、16為深度脫矽槽、18為碳分槽、19為平盤過濾機、20為母液再生槽、22為氫氧化招洗槽、24為氫氧化招忙槽、25為焙燒窯、26為冷卻機。
【具體實施方式】:
[0008]煤矸石發電已是現有技術，主要生產設備有循環硫化床鍋爐、汽輪機和發電機。將發出的電力供給氧化鋁和電解鋁生產流程，電廠產生的粉煤灰作為生產氧化鋁的原料。氧化鋁生產工藝流程如圖1所示:
[0009]氧化鋁生產工藝流程主要包括研磨工序、煅燒工序、溶出工序、蒸發工序、脫矽工序、碳磨工序和焙燒工序。
[0010]1、粉磨煅燒工序
[0011 ] 原料粉煤灰和石灰石經破碎機I破碎，進入生料磨2，經均化進入生料庫3中，送入旋轉窯4內煅燒，燒成熟料送入冷卻機5，熟料因產生晶型轉化而粉化，粉化料儲存於熟料庫6中。
[0012]煅燒工藝的適宜條件是:
[0013]物料配比:粉煤灰:石灰石=30-35%: 60-70%，最佳配比值為粉煤灰:石灰石=30%: 60%。
[0014]粉磨細度:180目篩選餘< 10% ；
[0015]煅燒溫度:1000°C-1300°C，最佳煅燒溫度為 1000°C -1200°C ；
[0016]鍛燒時間:30min_50min；
[0017]升溫速度:9.8-22 0C /min最佳升溫速度9.8 °C min。
[0018]2、溶出工序:
[0019]在配液罐7中配製Na2CO3溶液，然後用泵將溶液送至溶出反應罐8，蒸汽加熱，開啟攪拌，溶出反應完畢後，物料送至板框過濾機9，固液分離後，清液由泵送至蒸發反應罐10，濾渣送至洗滌槽11，經四次 逆流洗滌，濾渣含鹼量合格後通過過濾器12，送入水泥生料貯槽13作為水泥生產原料。洗滌廢水送至配液罐7循環使用。
[0020]3、濃縮工序；
[0021]來自溶出工序的清液在蒸發反應罐10中濃縮，濃縮蒸發產生的二次蒸汽送往溶出工序作為溶出反應的熱源，溶液待蒸發濃縮至氧化鋁含量為45克/升左右時，停止濃縮，用泵將濃縮液輸送至高壓脫矽反應罐14。
[0022]4、脫矽工序
[0023]高壓脫矽:
[0024]來自濃縮工序的濃縮液在高壓脫反應罐14中進行高壓脫矽。反應完畢，降溫降壓脫矽液送至過濾器15過濾，清液由泵輸送至深度脫矽反應槽、16，濾渣送至洗滌槽11，與浸出矽鈣渣混合，送入水泥生產工序。
[0025]常壓脫矽:
[0026]來自高壓脫矽的脫矽液在常壓下，在深度脫矽反應罐16中送行脫矽。當溫度升至反應溫度時，加入生石灰，反應完畢後，物料送至過濾器17分離，清液由泵送至碳分反應罐18，濾渣送至生料庫3配料。
[0027]深度脫矽石灰加入量為生石灰/ 二氧化矽=20-40。
[0028]5、碳分工序
[0029]來自常壓脫矽後的鋁酸鈉精液泵入碳分反應罐18，當反應溫度控制在所需溫度時，向反應罐通入氧化碳，反應完畢後，物料送至過濾機19固液分離，得氫氧化鋁固體和母液用泵送入母液再生罐20，向母液再生罐中加入熟石灰。再生完畢後送至過濾器21，再生母液用泵送往配液罐7，固體濾渣送往矽鈣洗滌槽11與矽鈣渣混合。二氧化碳的通氣量為40ml/min,終點控制 PH = 9.0—10.0。
[0030]分離得到的AICOH3送往AICOH3洗滌槽22，用熱軟水洗滌，洗滌完畢送往過濾器23，洗滌水用泵送往配液罐7，AICOH3送至AICOH3儲槽24。
[0031]6、焙燒工序
[0032]經碳分得到的AICOH3在100°C _120°C溫度下烘乾至恆重，得到成品AICOH3,然後在焙燒25中進行焙燒。焙燒溫度1100°C -1200°C，時間2小時。焙燒完畢生成的AI2 O3直接進入冷卻機26冷卻，得到成品AI2 O30
[0033]AI2 O3送入電解質鋁工序，經電解生產出金屬鋁產品。水泥生產工藝流程包括配料工序、研磨工序、煅燒工序、和粉磨工序，與常規水泥生產工藝相同。
[0034]生產AI2 O3的排出的矽鈣渣乾燥後，與矽酸鹽熟料共同粉磨，生產水泥；亦可與石灰石、鐵粉配合，配製水泥生料，煅燒後得到矽酸鹽熟料，粉磨後得到水泥產品。
【權利要求】
1.煤矸石綜合利用聯產電、鋁、水泥及其工藝，其生產工藝為:煅燒、浸取、過濾、脫矽、碳分等工序生產氧化鋁；水泥生產流程是利用氧化鋁生產中產生的矽鈣渣為主要原料，經配料、研磨、煅燒和粉磨等等工序生產水泥。
2.如權利要求1所述的綜合利用煤矸石聯產電、鋁、水泥生產工藝，其特徵在於:所述氧化鋁生產工藝中粉煤灰與石灰石的配料比是:30-35%: 60-66%最佳配比值為:35%: 60%。
【文檔編號】C04B7/36GK103754906SQ201210264006
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年7月27日 優先權日:2012年7月27日
【發明者】張宏, 韓德民, 雷菊花 申請人:雷菊花