CN100595154C - 利用电石渣或氰氨渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法 - Google Patents

利用电石渣或氰氨渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种利用电石渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法，其特征在于以高铝粉煤灰为铝源，以电石渣或氰胺渣为钙源，两者混合煅烧生成铝酸钙和硅酸钙烧结料，再通过纯碱溶出、脱硅、炭分、再煅烧过程得到氧化铝；以上过程中滤出的渣料作为生产水泥的硅钙料用于煅烧水泥；以上电石渣或氰胺渣和粉煤灰在煅烧时采用湿磨干烧工艺。本发明用电石渣或氰胺渣代替石灰石作提取氧化铝的介质，一是减少石灰石资源的开采；二是电石渣或氰胺渣本身是一种废渣，以废治废是对《格塔法》的一种突破。

Description

利用电石渣或氰氨渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法
技术领域：
本发明属于无机化工技术领域，涉及一种利用电石渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法。
背景技术：
从粉煤灰中提取氧化铝是上世纪60年代从欧洲开始的，这个工艺称《格日麦克一塔塔邦法》(简称《格塔法》)。先将粉煤灰和石灰石混合，煅烧后生成铝酸钙和硅酸钙的烧结料，再用纯碱(碳酸钠)溶液将烧结料中铝酸钙变成可溶性的铝酸钠、氢氧化钠和固状的碳酸钙，固、液分离后将二氧化碳通入滤液中，铝酸钠变成固状氢氧化铝和碳酸钠，氢氧化钠变成碳酸钠留在溶液中，供循环使用，氢氧化铝送入煅烧炉中去掉水分得到氧化铝。
电石生产过程中产生大量电石渣，双氰胺生产过程中也有大量废渣排放，电石渣和双氰胺渣的成分十分近似，现有技术只是将其作为水泥生产的原料。利用电石渣或氰胺渣作水泥生产的原料，在10年前只有湿法回转窑的工艺，由于电石渣或氰胺渣流动性差，因此配比上不去(只有35％)、生料浆含水量高(42％)、煤耗高(比新干法窑高一倍)。
中国专利“综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺(CN02116060.0)公开了一种利用煤矸石生产氧化铝联产水泥的方法，该方法制铝工艺流程是以粉煤灰和石灰石为主要原料，经破碎、煅烧、浸取、过滤、脱硅、碳分等工序生产氧化铝；水泥生产流程是利用氧化铝生产中产生的硅钙渣为主要原料，经配料、研磨、煅烧和粉磨等工序生产水泥。
以上的制铝工艺流程与传统方法并无区别，还需使用石灰石为原料，加大了生产成本。
发明内容：
本发明的目的是克服现有技术的缺陷提供一种利用电石渣或氰氨渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法。
本发明的目的按照下述技术方案实现：
利用电石渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法，以高铝粉煤灰为铝源，以电石渣或氰胺渣为钙源，两者混合煅烧生成铝酸钙和硅酸钙烧结料，再通过纯碱溶出、脱硅、炭分、再煅烧过程得到氧化铝；以上过程中滤出的渣料作为生产水泥的硅钙料用于煅烧水泥；以上电石渣或氰胺渣和粉煤灰在煅烧时采用湿磨干烧工艺；
所述湿磨干烧工艺是指将电石渣或氰胺渣和粉煤灰按配比湿态下混合磨浆，在煅烧前用压滤机压成含水少于20％的料饼，再进入成球、烘干装置内，烘干后进入煅烧炉煅烧；
所述烧结料采用自粉化冷却工艺，首先用风冷将烧结料急冷到650-700℃，短时间保温后用水将烧结料骤冷到200℃，使烧结料成为0.5-20微米的颗粒。
本发明用电石渣或氰胺渣代替石灰石作提取氧化铝的介质，一是减少石灰石资源的开采(格塔法生产1吨氧化铝需8～9t石灰石)；二是电石渣或氰胺渣本身是一种废渣，以废治废是对《格塔法》的一种突破和创新。
具体实施方式：
1、提取氧化铝的工艺
1)配料工艺
表1是一种粉煤灰和氰胺渣的组分，根据理论计算，提取1000kg氧化铝需3000kg粉煤灰、6060kg电石渣，电石渣呈浆状，含有难磨的炭化硅颗粒状物质，需用淘泥机进行浆、砂分离，分离后电石渣浆颗粒很细，不必再进磨处理，直接打入料浆库待配，粉煤灰60％成粉状，40％成粒状，需进磨细磨后再打入料浆库；两种料浆按事先计算好的比例混料，然后送入搅拌池，用机耙和压缩空气均化。
表1  粉煤灰和电石渣的组分
 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>   SiO<sub>2</sub>   CaO   CO<sub>2</sub>   Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>   C   C<sub>a</sub>F<sub>2</sub>   MgO   CN<sub>2</sub>H<sub>2</sub>   RO   SO<sub>3</sub>   其它   ∑
  粉煤灰(％)   39   52   2.9   -   1.34   3.25   -   0.27   -   0.6   0.25   0.39   100
  电石渣(％)   0.91   5.65   44.32   83   1.24   8.84   1.46   1.34   0.29   0.17   -   0.95   100
2)烧结料的煅烧工艺
按照“湿磨干烧”的工艺，配制料浆在进窑前先用压滤机压成含水20％的料饼，然后送入带锁风装置和成球装置的烘干机内，完成生料的烘干和预热。
烘干后的生料进入回转窑后进一步的升温，随后就发生分解、共熔、液相过程。这时温度控制很重要，不宜大高，希望烧结料中SiO2，都生成β-C2S，Al2O3则以C5A3或C11A7和CA形式存在，不希望有C3S、C4AF矿物形成。
3)烧结料的自粉化工艺
烧结料的自粉化是整个工艺一个关键点。自粉化除了烧结成分的控制外，烧结料冷却过程也至关重要，这里设计了专门的篦冷机，第一阶段用风将烧结料急冷到650-700℃，完成β-C2S向r-C2S转化；第二阶段保温一个短时间；第三阶段用水将烧结料骤冷到200℃，从而使烧结料的成为0.5-20微米的颗粒。
4)溶出工艺
烧结料中的5CaO·3Al2O3，在纯碱(碳酸钠)溶液中生成易溶解的铝酸钠，而生成的碳酸钙和硅酸二钙留在渣中，这就达到了铝和硅钙分离的目的。
5)脱硅工艺
除去碳酸钙和硅酸二硅后的溶液称为粗液，中间有部分硅酸钠留在溶液中，它将影响最后氧化铝的纯度，因此，在粗液中可加入部分(CaO)，使其成为硅酸钙固体后除去，除去SiO2后的溶液称为NaAlO2精液.
6)炭分工艺
炭分就是在NaAlO2精液中通入CO2气；炭分一是得到固体的氢氧化铝，二是将钠离子重新变成碳酸钠供循环使用，CO2气要求浓度达到30-40％。
7)氢氧化铝煅烧工艺
氢氧化铝脱水后就成为氧化铝，这个煅烧过程选用蒸汽内热式煅烧窑，一般通入2.9-3.3MPa的中压蒸汽，温度在150-190℃，保证成品氧化铝含水量小于6％。氧化铝可作为电解铝的原料、人造宝石原料、高级耐火材料等。
2、用硅钙渣做水泥的工艺
1)配料工艺
由于硅钙渣有较好的滤水性，因此选用干法生产工艺以降低煤耗和提高熟料质量；硅钙渣中有大量细粉，为了减低电耗，渣烘干经过选粉后，细粉直接入库；剩余的颗粒和石灰石、废白灰、铁粉、粉煤灰，按比例配料后入磨，磨好的生料在库中用压缩空气均化。
2)熟料的烧结和冷却
完成均化的生料，首先喂进5级旋风预热器，短时间内生料温度上升到700℃；预热后的生料进入分解炉，分解炉中一定量的燃料及适量的热空气使生料迅速分解，并有少量硅酸盐生成；分解后的高温生料进入回转窑后，大大减少回转窑热负荷，从而使窑的生产能力成倍增长，延长窑衬寿命，稳定窑的操作。
迅速冷却熟料，对于改善熟料质量有良好的效果(早强好、易磨性好)。
3)水泥粉磨工艺
本方案采用水泥熟料和混合材(粉煤灰)分磨的工艺，其目的是提高混合材在水泥中的比例。

Claims (2)

1、利用电石渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法，其特征在于以高铝粉煤灰为铝源，以电石渣或氰胺渣为钙源，两者混合煅烧生成铝酸钙和硅酸钙烧结料，再通过纯碱溶出、脱硅、炭分、再煅烧过程得到氧化铝；以上过程中滤出的渣料作为生产水泥的硅钙料用于煅烧水泥；以上电石渣或氰胺渣和粉煤灰在煅烧时采用湿磨干烧工艺；所述烧结料采用自粉化冷却工艺，首先用风冷将烧结料急冷到650-700℃，短时间保温后用水将烧结料骤冷到200℃，使烧结料成为0.5-20微米的颗粒。
2、如权利要求1所述的利用电石渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法，其特征在于所述湿磨干烧工艺是指将电石渣或氰胺渣和粉煤灰按配比湿态下混合磨浆，在煅烧前用压滤机压成含水少于20％的料饼，再进入成球、烘干装置内，烘干后进入煅烧炉煅烧。
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