CN104445329B - 一种硫酸铝的生产装置和生产方法 - Google Patents

一种硫酸铝的生产装置和生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种由工业下脚料——废铝渣制取硫酸铝过程中，废铝渣和硫酸反应生成硫酸铝的生产装置，其包括化浆池、反应釜、硫酸储罐、硫酸高位桶、化浆池搅拌器、反应釜搅拌器、浆液泵、硫酸泵、管线、进料口、出料口、压力表和液位计。同时，本发明提供一种适用于上述生产装置的硫酸铝的生产方法。本发明采用废铝渣为原料生产硫酸铝，节约生产成本，生产效率高，且铝渣浆液采用泵送，减轻了操作人员的工作强度，浓硫酸是自动计量加入反应釜的，操作人员无需直接接触浓硫酸。

Description

一种硫酸铝的生产装置和生产方法
技术领域
本发明涉及一种化工产品的生产装置和生产方法，具体地说，是由工业下脚料——废铝渣和硫酸制取硫酸铝过程中，废铝渣和硫酸反应生成硫酸铝的生产装置及适用于上述生产装置的生产方法，属于化工技术领域。
背景技术
硫酸铝，化学式为Al2(SO4)3，式量为342.15，为白色斜方晶系结晶粉末，密度为1.69g/ml(25℃)。硫酸铝是一种重要的无机盐产品，在造纸工业中作为松香胶、蜡乳液等胶料的沉淀剂，水处理中作絮凝剂，还可作泡沫灭火器的内留剂，制造明矾、铝白的原料，石油脱色、脱臭剂、某些药物的原料等，还可制造人造宝石及高级铵明矾。
至2011年年底，中国硫酸铝生产厂家超过200家，年生产能力(以固体产品计)在10万t以上的厂家有2家，3万t以上的厂家达到21家。中国硫酸铝年生产能力达到130万t，年产量突破110万t，年出口量在10万t以上，中国是世界上最大的硫酸铝生产国。硫酸铝生产技术已经成熟，主流工艺采用铝土矿加压酸溶法，生产流程由磨粉、反应、压滤、浓缩、结晶、供汽等工序构成。但是，因为大部分企业都采用铝矾土长年生产，导致我国目前铝矾土原料减少，原料质量普遍下降，而且生产过程中，会产生大量的酸性废渣废水，耗费大量的人力物力，导致产品的生产成本高，劳动强度大。
废铝渣是铝材加工前处理过程中产生的固体废物，我国每年都要产生数千吨的废铝渣。废铝渣虽然经过浓缩，但含水率仍然很高，不仅占用大量的场地，而且其渗出液还会污染地下水体，对环境造成危害。废铝渣中含有大量的有效成分——氧化铝，是很好的工业原料来源。目前用于炼铝的高品质铝土矿、高岭土等矿物资源相对短缺，而且这类矿物资源存在着冶炼困难、溶出率低、能耗高的弊端；而含铝废渣，特别是铝材加工产生的废铝渣不存在溶出困难的问题，而且原料来源为废物，既可省去原料成本，又可省去废物处置费用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术不足，提供一种由工业下脚料——废铝渣和硫酸制取硫酸铝过程中，废铝渣和硫酸反应生成硫酸铝的生产装置。同时，本发明提供一种适用于上述生产装置的硫酸铝的生产方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种硫酸铝的生产装置，包括化浆池、反应釜、硫酸储罐、硫酸高位桶、化浆池搅拌器、反应釜搅拌器、浆液泵、硫酸泵、管线、进料口、出料口、压力表和液位计，所述化浆池的内部设有化浆池搅拌器，所述反应釜的上端设有进料口，所述反应釜的底部设有出料口，所述反应釜内部设有反应釜搅拌器，所述反应釜的外部设有显示反应釜内部压力的压力表，所述硫酸储罐内装有硫酸，所述硫酸储罐连通所述硫酸泵的进口，所述硫酸泵的出口通过管线连通所述硫酸高位桶，所述硫酸高位桶通过管线连通所述进料口，所述化浆池内装有浆液，所述化浆池连通所述浆液泵的进口，所述浆液泵的出口通过管线连通所述进料口，所述硫酸高位桶桶体外面设置有与桶体联通并计量硫酸用量的液位计。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括第一支架、第二支架，所述第一支架设置在地面上，所述第二支架设置在所述第一支架上，所述反应釜设置在所述第一支架上，所述硫酸高位桶设置在所述第二支架上。
进一步，所述硫酸储罐、所述浆液泵和所述硫酸泵均设置在地面上，所述化浆池设置在地面下。
一种硫酸铝的生产方法，包括如下工艺步骤：
(1)制浆工序：取废铝渣原料，粉碎后，置于化浆池内，加水，开动化浆池搅拌器，制成铝渣浆液后，再由浆液泵通过管线泵入到进料口中；
(2)反应工序：将硫酸储罐内的硫酸由硫酸泵通过管线泵入到硫酸高位桶中，硫酸高位桶中的硫酸由液位计计量，通过管线加入到进料口中，密闭反应釜，开动反应釜搅拌器，当压力表显示的数值为0.3～0.4MPa时，停止搅拌，静置；当压力表显示的数值为0.1MPa时，从出料口出料。
本发明的反应机理是：废铝渣中的Al2O3与浓硫酸反应，生成硫酸铝和水，即硫酸铝水溶液，同时放出大量反应热，反应热使硫酸铝水溶液温度升高，促进反应加速，缩短反应时间，提高生产效率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤(1)所述废铝渣中氧化铝的含量为20～60％，所述废铝渣粉碎粒径为≥80目，所述铝渣浆液的浓度为30～40波美度。
进一步，步骤(2)所述硫酸的质量分数为98％，所述硫酸的加入比例为：铝渣浆液和硫酸的重量比为1:1，所述搅拌的速度为20～25转/分钟，时间为5～35分钟，所述静置的时间为2～4小时。
本发明的有益效果是：
(1)降低操作人员劳动强度：本发明的铝渣浆液采用泵送，实现了半自动化，避免了操作人员往返高处往反应釜人工投料，减轻了操作人员的工作强度，节约了生产成本；浓硫酸是自动计量加入反应釜的，操作人员无需直接接触浓硫酸，进而减少了浓硫酸腐蚀风险事故发生的可能性。
(2)节省能源：本发明用废铝渣、硫酸来生产硫酸铝，利用反应放热，无需外界热源，而且，浓硫酸是从高位桶进入反应釜的，在重力作用下，以加速度下沉，使反应速度加快，提高生产效率。
(3)节能减排：本发明以工业下脚料——废铝渣为原料生产硫酸铝，实现了节能减排，节约了生产成本，提高了产品的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明硫酸铝的生产装置。
图2为本发明的硫酸铝的生产工艺流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、化浆池，2、反应釜，3、硫酸储罐，4、硫酸高位桶，5、化浆池搅拌器，6、反应釜搅拌器，7、浆液泵，8、硫酸泵，9、管线，10、进料口，11、出料口，12、压力表，13、液位计，14、第一支架，15、第二支架。
具体实施方式
以下结合具体附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如附图1所示，本发明的一种硫酸铝的生产装置，包括化浆池1、反应釜2、硫酸储罐3、硫酸高位桶4、化浆池搅拌器5、反应釜搅拌器6、浆液泵7、硫酸泵8、管线9、进料口10、出料口11、压力表12和液位计13，所述化浆池1的内部设有化浆池搅拌器5，所述反应釜2的上端设有进料口10，所述反应釜2的底部设有出料口11，所述反应釜内部设有反应釜搅拌器6，所述反应釜2的外部设有显示反应釜内部压力的压力表12，所述硫酸储罐3内装有硫酸，所述硫酸储罐3连通所述硫酸泵8的进口，所述硫酸泵8的出口通过管线9连通所述硫酸高位桶4，所述硫酸高位桶4通过管线9连通所述进料口10，所述化浆池1内装有浆液，所述化浆池1连通所述浆液泵7的进口，所述浆液泵7的出口通过管线9连通所述进料口10，所述硫酸高位桶4桶体外面设置有与桶体联通并计量硫酸用量的液位计13；
还包括第一支架14、第二支架15，所述第一支架14设置在地面上，所述第二支架15设置在所述第一支架14上，所述反应釜2设置在所述第一支架14上，所述硫酸高位桶4设置在所述第二支架15上；
所述硫酸储罐3、所述浆液泵7和所述硫酸泵8均设置在地面上，所述化浆池1设置在地面下。
如附图2所示，本发明的一种硫酸铝的生产方法，包括如下工艺步骤：
(1)制浆工序：取氧化铝的含量为20～60％的废铝渣原料，粉碎成≥80目粒径后，置于化浆池1内，加水，开动化浆池搅拌器5，边加水边搅拌，制成30～40波美度的铝渣浆液后，再由浆液泵7通过管线9泵入到进料口10中；
(2)反应工序：将硫酸储罐3内的质量分数为98％的浓硫酸由硫酸泵8通过管线9泵入到硫酸高位桶4中，硫酸高位桶4中的硫酸由液位计13计量，通过管线9加入到进料口10中，铝渣浆液和浓硫酸的重量比为1:1，密闭反应釜2，开动反应釜搅拌器6，搅拌的速度为25转/分钟，时间为5分钟，当压力表12显示的数值为0.3～0.4MPa时，停止搅拌，静置；当压力表12显示的数值为0.1MPa时，从出料口11出料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种硫酸铝的生产装置，其特征在于，包括化浆池(1)、反应釜(2)、硫酸储罐(3)、硫酸高位桶(4)、化浆池搅拌器(5)、反应釜搅拌器(6)、浆液泵(7)、硫酸泵(8)、管线(9)、进料口(10)、出料口(11)、压力表(12)和液位计(13)，所述化浆池(1)的内部设有化浆池搅拌器(5)，所述反应釜(2)的上端设有进料口(10)，所述反应釜(2)的底部设有出料口(11)，所述反应釜内部设有反应釜搅拌器(6)，所述反应釜(2)的外部设有显示反应釜内部压力的压力表(12)，所述硫酸储罐(3)内装有硫酸，所述硫酸储罐(3)连通所述硫酸泵(8)的进口，所述硫酸泵(8)的出口通过管线(9)连通所述硫酸高位桶(4)，所述硫酸高位桶(4)通过管线(9)连通所述进料口(10)，所述化浆池(1)内装有浆液，所述化浆池(1)连通所述浆液泵(7)的进口，所述浆液泵(7)的出口通过管线(9)连通所述进料口(10)，所述硫酸高位桶(4)桶体外面设置有与桶体联通并计量硫酸用量的液位计(13)。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸铝的生产装置，其特征在于，还包括第一支架(14)、第二支架(15)，所述第一支架(14)设置在地面上，所述第二支架(15)设置在所述第一支架(14)上，所述反应釜(2)设置在所述第一支架(14)上，所述硫酸高位桶(4)设置在所述第二支架(15)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种硫酸铝的生产装置，其特征在于，所述硫酸储罐(3)、所述浆液泵(7)和所述硫酸泵(8)均设置在地面上，所述化浆池(1)设置在地面下。
4.一种硫酸铝的生产方法，其特征在于，运用如权利要求1至3任一项所述硫酸铝的生产装置生产硫酸铝，包括如下工艺步骤：
(1)制浆工序：取废铝渣原料，粉碎后，置于化浆池(1)内，加水，开动化浆池搅拌器(5)，制成铝渣浆液后，再由浆液泵(7)通过管线(9)泵入到进料口(10)中；
(2)反应工序：将硫酸储罐(3)内的硫酸由硫酸泵(8)通过管线(9)泵入到硫酸高位桶(4)中，硫酸高位桶(4)中的硫酸由液位计(13)计量，通过管线(9)加入到进料口(10)中，密闭反应釜(2)，开动反应釜搅拌器(6)，当压力表(12)显示的数值为0.3～0.4MPa时，停止搅拌，静置；当压力表(12)显示的数值为0.1MPa时，从出料口(11)出料。
5.根据权利要求4所述的一种硫酸铝的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述废铝渣中氧化铝的含量为20～60％，所述废铝渣粉碎粒径为≥80目，所述铝渣浆液的浓度为30～40波美度。
6.根据权利要求4或5所述的一种硫酸铝的生产方法，其特征在于，步骤(2)所述硫酸的质量分数为98％，所述硫酸的加入比例为：铝渣浆液和硫酸的重量比为1:1，所述搅拌的速度为20～25转/分钟，时间为5～35分钟，所述静置的时间为2～4小时。
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