CN101628725A - 由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法和装置，装置包括调配槽、筒形溶出器、水旋器、沉降槽、粗液槽、棒磨机、二段溶出浆液槽、粗液泵和二段溶出浆液泵。该方法工艺过程为：将种分母液、硅钙渣洗液、成品过滤来的Al(OH)3洗液和部分碳分母液调配成调整液，与粉煤灰烧结熟料输送到筒形溶出器内，进行逆流溶出，溢流进入水旋器，水旋器溢流进入沉降槽，进一步絮凝沉降分离，溢流进入粗液槽，泵送至常规的脱硅工段；旋流器底流与硅钙渣二次洗液、筒型溶出器的返砂进入棒磨机内进行二段溶出，二段溶出浆液和沉降槽底流送至硅钙渣洗涤工段。本发明能解决从粉煤灰中提取铝的溶出工艺中，溶出时间长、硅酸二钙分解二次反应严重等问题。

Description

由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法及装置
技术领域
本发明涉及环保及氧化铝材料技术领域，具体涉及综合利用粉煤灰制备氧化铝技术。
背景技术
粉煤灰资源丰富，产量大而集中。电厂每发1000Kwh电，平均产生粉煤灰87kg。随着电力工业的不断发展，其排放量还将逐年增加，废弃的粉煤灰既占用土地，又污染环境，其中所含的有害成分又会危及生物及人体健康。由于粉煤灰中含有大量氧化铝和一些较为有价值的稀有金属，若能将其提取利用，则既可实现废物的综合利用又可解决我国氧化铝生产资源匮乏的问题。因此，对粉煤灰进行系统研究与开发利用，是关系资源综合利用与环境保护的重大问题。
由于资源短缺等原因，国内外从60～70年代起就投入力量研究从粉煤灰中提取有用物质，主要是提取金属，特别是提取铝。过去从粉煤灰中提取铝的溶出方法一般为一段闭路溶出，但因其溶出时间长，硅酸二钙分解二次反应严重等问题已被证明并不适合于粉煤灰烧结法提取氧化铝。
发明内容
针对目前由粉煤灰提取铝工艺中溶出方法存在的不足之处，本发明提供一种由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法及装置，解决从粉煤灰中提取铝的溶出工艺中，溶出时间长、硅酸二钙分解二次反应严重等问题。
本发明装置包括：调配槽、筒形溶出器、水旋器、沉降槽、粗液槽、棒磨机、二段溶出浆液槽、粗液泵和二段溶出浆液泵，调配槽出料口通过管路与筒形溶出器的进料口连接，筒形溶出器的溢流出口与水旋器的进料口通过管路连接，水旋器的溢流出口通过管路与沉降槽的进料口连接，水旋器的底流出口与筒形溶出器的底流出口通过管路并联后，再通过管路与棒磨机进料口连接。沉降槽的溢流出口与粗液槽的进料口通过管路连接，在粗液槽的出料口管路上安装粗液泵。棒磨机出料口与沉降槽的底流出口通过管路并联连接后，再与二段溶出浆液槽进料口通过管路连接。在二段溶出浆液槽出口管路上安装二段溶出浆液泵。
调配槽、筒形溶出器、水旋器、沉降槽、粗液槽、棒磨机、二段溶出浆液槽均为常规设备，粗液泵和二段溶出浆液泵选用常用的渣浆泵。
本发明方法的工艺过程如下。
将由粉煤灰制备氧化铝工艺中的四种含Al2O3和NaOH的溶液在调配槽中混合调配成调整液。这四种溶液是：全部的种子过滤来的种分母液、全部的硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液、全部的成品过滤来的Al(OH)3洗液和蒸发槽罐区来的部分碳分母液，采用的部分碳分母液的量为碳分母液总量的25％～35％。
其中种子过滤来的种分母液中Al2O3：65～70g/l，NaOH：130～140g/l；
硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液中Al2O3：45～50g/l，NaOH：45～50g/l；
成品过滤来的Al(OH)3洗液中Al2O3：15～20g/l，NaOH：30～40g/l；
蒸发槽罐区来的部分碳分母液中Al2O3：25～35g/l，NaOH：55～60g/l；
混合后的调整液中Al2O3：45～55g/l，NaOH：65～75g/l。
将调配的调整液与粉煤灰烧结熟料按质量比(3～4)∶1输送到筒形溶出器内，进行逆流溶出，反应温度70～75℃，反应时间10～30分钟。
上述的粉煤灰烧结熟料粒度≤8mm，其组成按质量百分比计Al2O325～35％，SiO2：12～18％，CaO：25～35％，Na2O：15～20％，Fe2O3：1～2％。
筒形溶出器溢流(其中Al2O3：100～110g/l，NaOH：105～115g/l)进入水旋器，经水旋器分离后，水旋器溢流进入沉降槽，向沉降槽中加絮凝剂，选用常用的聚丙烯酰胺、聚合氯化铝或聚合硫酸铝絮凝剂均可。絮凝剂加入量按质量百分比计为沉降槽内浆液的0.05～0.5％，进一步絮凝沉降分离，絮凝沉降分离后的溢流(其中Al2O3：100～105g/l，NaOH：105～115g/l)进入粗液槽，经粗液泵送至常规的脱硅工段，进一步进行脱硅和分离制备氧化铝的操作。
旋流器底流、来自由粉煤灰制备氧化铝工艺中的硅钙渣二次洗液和筒型溶出器的硅钙渣进入棒磨机内进行二段溶出，二段溶出浆液和沉降槽底流经二段溶出浆液槽混合后得到混合液，将混合液通过二段溶出浆液泵送至常规的硅钙渣洗涤工段。其中：
旋流器底流中Al2O3：100～110g/l，NaOH：105～115g/l；
硅钙渣洗涤来的二次洗液中Al2O3：18～22g/l，NaOH：18～22g/l；
筒型溶出器的硅钙渣中Al2O3：100～110g/l，NaOH：105～115g/l；
二段溶出浆液中Al2O3：45～55g/l，NaOH：45～55g/l；
沉降槽底流中Al2O3：100～110g/l，NaOH：105～115g/l；
经二段溶出浆液槽混合后的混合液中Al2O3：45～55g/l，NaOH：45～55g/l。
本发明所提供的两段溶出分离技术，解决了常规溶出工艺溶出过程中二次反应严重、溶出率低的问题。使溶出工艺中硅钙渣与溶出液的接触时间比一段溶出缩短一小时左右。氧化铝标准溶出率达到92～95％。
附图说明
图1是本发明的由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法工艺流程图。
图2是本发明的由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的装置连接示意图。
图中1调配槽，2筒形溶出器，3水旋器，4沉降槽，5粗液槽，6棒磨机，7二段溶出浆液槽，8粗液泵，9二段溶出浆液泵。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明装置包括：调配槽1、筒形溶出器2、水旋器3、沉降槽4、粗液槽5、棒磨机6、二段溶出浆液槽7、粗液泵8和二段溶出浆液泵9，调配槽1出料口通过管路与筒形溶出器2的进料口连接，筒形溶出器2的溢流出口与水旋器3的进料口通过管路连接，水旋器3的溢流出口通过管路与沉降槽4的进料口连接，水旋器3的底流出口与筒形溶出器2的底流出口通过管路并联后，再通过管路与棒磨机6进料口连接。沉降槽4的溢流出口与粗液槽5的进料口通过管路连接，在粗液槽5的出料口管路上安装粗液泵8。棒磨机6出料口与沉降槽5的底流出口通过管路并联连接后，再与二段溶出浆液槽7进料口通过管路连接。在二段溶出浆液槽7出口管路上安装二段溶出浆液泵9。
调配槽1、筒形溶出器2、水旋器3、沉降槽4、粗液槽5、棒磨机6、二段溶出浆液槽7均为常规设备，粗液泵8和二段溶出浆液泵9选用常用的渣浆泵。
以下以实施例进一步说明本发明的方法。
实施例1
工艺过程如下。
将由粉煤灰制备氧化铝工艺中的四种含Al2O3和NaOH的溶液在调配槽中混合调配成调整液。这四种溶液是：全部的种子过滤来的种分母液、全部的硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液、全部的成品过滤来的Al(OH)3洗液和蒸发槽罐区来的部分碳分母液，采用的部分碳分母液的量为碳分母液总量的30％。
其中种子过滤来的种分母液中Al2O3：68.69g/l，NaOH：135.19g/l；
硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液中Al2O3：48.30g/l，NaOH：47.99g/l；
成品过滤来的Al(OH)3洗液中Al2O3：17.56g/l，NaOH：35.39g/l；
蒸发槽罐区来的部分碳分母液中Al2O3：29.57g/l，NaOH：58.06g/l；
混合后的调整液中Al2O3：50.76g/l，NaOH：70.15g/l。
将调配的调整液与粉煤灰烧结熟料按质量比3.5∶1的比例输送到筒形溶出器内，进行逆流溶出，反应温度73℃，反应时间20分钟。
上述的粉煤灰烧结熟料粒度≤8mm，其组成按质量百分比计Al2O330.50％，SiO2：15.83％，CaO：29.80％，Na2O：17.90％，Fe2O3：1.40％。
筒形溶出器溢流(其中Al2O3：103.88g/l，NaOH：111.23g/l)进入水旋器，经水旋器分离后，水旋器溢流进入沉降槽，向沉降槽中加絮凝剂，选用常用的聚合硫酸铝。絮凝剂加入量按质量百分比计为沉降槽内浆液的0.1％，进一步絮凝沉降分离，絮凝沉降分离后的溢流(其中Al2O3：103.86g/l，NaOH：111.20g/l)进入粗液槽，经粗液泵送至常规的脱硅工段，进一步进行脱硅和分离制备氧化铝的操作。
旋流器底流、来自由粉煤灰制备氧化铝工艺中的硅钙渣二次洗液和筒型溶出器的硅钙渣进入棒磨机内进行二段溶出，二段溶出浆液和沉降槽底流经二段溶出浆液槽混合后得到混合液，将混合液通过二段溶出浆液泵送至常规的硅钙渣洗涤工段。其中：
旋流器底流中Al2O3：103.88g/l，NaOH：111.23g/l；
硅钙渣二次洗液中Al2O3：20.30g/l，NaOH：20.17g/l；
筒型溶出器的硅钙渣中Al2O3：103.88g/l，NaOH：111.23g/l；
二段溶出浆液中Al2O3：49.22g/l，NaOH：48.90g/l；
沉降槽底流中Al2O3：103.86g/l，NaOH：111.20g/l；
经二段溶出浆液槽混合后的混合液中Al2O3：49.56g/l，NaOH：48.28g/l。
本发明所提供的两段溶出分离技术，解决了常规溶出工艺溶出过程中二次反应严重、溶出率低的问题。使溶出工艺中硅钙渣与溶出液的接触时间比一段溶出缩短一小时左右。氧化铝标准溶出率达到93％。
实施例2
工艺过程如下。
将由粉煤灰制备氧化铝工艺中的四种含Al2O3和NaOH的溶液在调配槽中混合调配成调整液。这四种溶液是：全部的种子过滤来的种分母液、全部的硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液、全部的成品过滤来的Al(OH)3洗液和蒸发槽罐区来的部分碳分母液，采用的部分碳分母液的量为碳分母液总量的35％。
其中种子过滤来的种分母液中Al2O3：69.32g/l，NaOH：139.20g/l；
硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液中Al2O3：49.68g/l，NaOH：49.55g/l；
成品过滤来的Al(OH)3洗液中Al2O3：19.25g/l，NaOH：39.33g/l；
蒸发槽罐区来的部分碳分母液中Al2O3：34.88g/l，NaOH：58.96g/l；
混合后的调整液中Al2O3：54.66g/l，NaOH：74.57g/l。
将调配的调整液与粉煤灰烧结熟料按质量比3∶1的比例输送到筒形溶出器内，进行逆流溶出，反应温度75℃，反应时间12分钟。
上述的粉煤灰烧结熟料粒度≤8mm，其组成按质量百分比计Al2O334.51％，SiO2：17.56％，CaO：34.15％，Na2O：18.98％，Fe2O3：1.97％。
筒形溶出器溢流(其中Al2O3：109.87g/l，NaOH：114.32g/l)进入水旋器，经水旋器分离后，水旋器溢流进入沉降槽，向沉降槽中加絮凝剂，选用常用的聚合氯化铝。絮凝剂加入量按质量百分比计为沉降槽内浆液的0.5％，进一步絮凝沉降分离，絮凝沉降分离后的溢流(其中Al2O3：104.55g/l，NaOH：114.26g/l)进入粗液槽，经粗液泵送至常规的脱硅工段，进一步进行脱硅和分离制备氧化铝的操作。
旋流器底流、来自由粉煤灰制备氧化铝工艺中的硅钙渣二次洗液和筒型溶出器的硅钙渣进入棒磨机内进行二段溶出，二段溶出浆液和沉降槽底流经二段溶出浆液槽混合后得到混合液，将混合液通过二段溶出浆液泵送至常规的硅钙渣洗涤工段。其中：
旋流器底流中Al2O3：109.69g/l，NaOH：114.57g/l；
硅钙渣洗涤来的二次洗液中Al2O3：21.28g/l，NaOH：21.86g/l；
筒型溶出器的硅钙渣中Al2O3：109.27g/l，NaOH：114.51g/l；
二段溶出浆液中Al2O3：54.66g/l，NaOH：54.57g/l；
沉降槽底流中Al2O3：109.89g/l，NaOH：114.21g/l；
经二段溶出浆液槽混合后的混合液中Al2O3：54.79g/l，NaOH：54.78g/l。
本发明所提供的两段溶出分离技术，解决了常规溶出工艺溶出过程中二次反应严重、溶出率低的问题。使溶出工艺中硅钙渣与溶出液的接触时间比一段溶出缩短一小时左右。氧化铝标准溶出率达到95％。
实施例3
工艺过程如下。
将由粉煤灰制备氧化铝工艺中的四种含Al2O3和NaOH的溶液在调配槽中混合调配成调整液。这四种溶液是：全部的种子过滤来的种分母液、全部的硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液、全部的成品过滤来的Al(OH)3洗液和蒸发槽罐区来的部分碳分母液，采用的部分碳分母液的量为碳分母液总量的25％。
其中种子过滤来的种分母液中Al2O3：65.57g/l，NaOH：130.36g/l；
硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液中Al2O3：45.85g/l，NaOH：45.63g/l；
成品过滤来的Al(OH)3洗液中Al2O3：15.11g/l，NaOH：30.39g/l；
蒸发槽罐区来的部分碳分母液中Al2O3：25.65g/l，NaOH：56.00g/l；
混合后的调整液中Al2O3：45.25g/l，NaOH：65.06g/l。
将调配的调整液与粉煤灰烧结熟料按质量比4∶1的比例输送到筒形溶出器内，进行逆流溶出，反应温度70℃，反应时间30分钟。
上述的粉煤灰烧结熟料粒度≤8mm，其组成按质量百分比计Al2O325.47％，SiO2：12.23％，CaO：26.02％，Na2O：16.33％，Fe2O3：1.07％。
筒形溶出器溢流(其中Al2O3：100.08g/l，NaOH：106.58g/l)进入水旋器，经水旋器分离后，水旋器溢流进入沉降槽，向沉降槽中加絮凝剂，选用常用的聚丙烯酰胺。絮凝剂加入量按质量百分比计为沉降槽内浆液的0.05％，进一步絮凝沉降分离，絮凝沉降分离后的溢流(其中Al2O3：101.01g/l，NaOH：105.87g/l)进入粗液槽，经粗液泵送至常规的脱硅工段，进一步进行脱硅和分离制备氧化铝的操作。
旋流器底流、来自由粉煤灰制备氧化铝工艺中的硅钙渣二次洗液和筒型溶出器的硅钙渣进入棒磨机内进行二段溶出，二段溶出浆液和沉降槽底流经二段溶出浆液槽混合后得到混合液，将混合液通过二段溶出浆液泵送至常规的硅钙渣洗涤工段。其中：
旋流器底流中Al2O3：100.55g/l，NaOH：105.27g/l；
硅钙渣洗涤来的二次洗液中Al2O3：19.02g/l，NaOH：18.06g/l；
筒型溶出器的硅钙渣中Al2O3：100.38g/l，NaOH：105.97g/l；
二段溶出浆液中Al2O3：45.55g/l，NaOH：46.55g/l；
沉降槽底流中Al2O3：100.86g/l，NaOH：106.00g/l；
经二段溶出浆液槽混合后的混合液中Al2O3：45.89g/l，NaOH：46.57g/l。
本发明所提供的两段溶出分离技术，解决了常规溶出工艺溶出过程中二次反应严重、溶出率低的问题。使溶出工艺中硅钙渣与溶出液的接触时间比一段溶出缩短一小时左右。氧化铝标准溶出率达到94％。

Claims (6)

1、一种由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的装置，包括：调配槽、筒形溶出器、水旋器、沉降槽、粗液槽、棒磨机、二段溶出浆液槽、粗液泵和二段溶出浆液泵，其特征在于调配槽出料口通过管路与筒形溶出器的进料口连接，筒形溶出器的溢流出口与水旋器的进料口通过管路连接，水旋器的溢流出口通过管路与沉降槽的进料口连接，水旋器的底流出口与筒形溶出器的底流出口通过管路并联后，再通过管路与棒磨机进料口连接，沉降槽的溢流出口与粗液槽的进料口通过管路连接，在粗液槽的出料口管路上安装粗液泵，棒磨机出料口与沉降槽的底流出口通过管路并联连接后，再与二段溶出浆液槽进料口通过管路连接，在二段溶出浆液槽出口管路上安装二段溶出浆液泵。
2、采用权利要求1所述的装置由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法，其特征在于工艺过程为：
将由粉煤灰制备氧化铝工艺中的四种含Al2O3和NaOH的溶液在调配槽中混合调配成调整液。这四种溶液是：全部的种子过滤来的种分母液、全部的硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液、全部的成品过滤来的Al(OH)3洗液和蒸发槽罐区来的部分碳分母液，采用的部分碳分母液的量为碳分母液总量的25％～35％；
将调配的调整液与粉煤灰烧结熟料按质量比(3～4)∶1的比例输送到筒形溶出器内，进行逆流溶出，反应温度70～75℃，反应时间10～30分钟；
筒形溶出器溢流进入水旋器，经水旋器分离后，水旋器溢流进入沉降槽，向沉降槽中加絮凝剂，絮凝剂加入量按质量百分比计为沉降槽内浆液的0.05～0.5％，进一步絮凝沉降分离，絮凝沉降分离后的溢流进入粗液槽，经粗液泵送至常规的脱硅工段，进一步进行脱硅和分离制备氧化铝的操作；
旋流器底流、硅钙渣二次洗液和筒型溶出器的硅钙渣进入棒磨机内进行二段溶出，二段溶出浆液和沉降槽底流经二段溶出浆液槽混合后得到混合液，将混合液通过二段溶出浆液泵送至常规的硅钙渣洗涤工段。
3、按照权利要求2所述的由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法，其特征在于
其中种子过滤来的种分母液中Al2O3：65～70g/l，NaOH：130～140g/l；
硅钙渣洗涤来的硅钙渣洗液中Al2O3：45～50g/l，NaOH：45～50g/l；
成品过滤来的Al(OH)3洗液中Al2O3：15～20g/l，NaOH：30～40g/l；
蒸发槽罐区来的部分碳分母液中Al2O3：25～35g/l，NaOH：55～60g/l；
混合后的调整液中Al2O3：45～55g/l，NaOH：65～75g/l。
4、按照权利要求2所述的由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法，其特征在于粉煤灰烧结熟料粒度≤8mm，其组成按质量百分比计Al2O3 25～35％，SiO2 12～18％，CaO25～35％，Na2O 15～20％，Fe2O3 1～2％；
5、按照权利要求2所述的由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法，其特征在于筒形溶出器溢流中Al2O3：100～110g/l，NaOH：105～115g/l；絮凝沉降分离后的溢流中Al2O3：100～105g/l，NaOH：105～115g/l。
6、按照权利要求2所述的由高铝粉煤灰烧结熟料中快速溶出氧化铝的方法，其特征在于
旋流器底流中Al2O3：100～110g/l，NaOH：105～115g/l；
硅钙渣二次洗液中Al2O3：18～22g/l，NaOH：18～22g/l；
筒型溶出器的硅钙渣中Al2O3：100～110g/l，NaOH：105～115g/l；
二段溶出浆液中Al2O3：45～55g/l，NaOH：45～55g/l；
沉降槽底流中Al2O3：100～110g/l，NaOH：105～115g/l；
经二段溶出浆液槽混合后的混合液中Al2O3：45～55g/l，NaOH：45～55g/l。
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