CN104860648B - 利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理工艺及处理池 - Google Patents

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Abstract

一种利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理工艺及处理池,分为脱碱池脱碱、挥发池碱液回收、赤泥回收、陶瓷生产四大步骤,利用陶瓷烧制产生煤烟气的二氧化硫和大量二氧化碳为赤泥脱碱,并利用了烟气中残留的热量加快脱碱速度,不仅使得赤泥能够大量被瓷砖企业消耗利用,还净化了生产瓷砖产生的燃煤烟气。整个处理过程中耗能少,效率高,还回收了含氧化铁微粒和碱液,含氧化铁微粒可以作为特殊低温陶瓷的原料,碱液可用于瓷砖原料磨浆环节,是一种集环保、节能、低投入、高效率的利用赤泥加工陶瓷砖的工艺及设备。

Description

利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理工艺及处理池
技术领域
本发明涉及拜耳法赤泥脱碱和陶瓷生产领域,具体为一种利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理工艺及处理池。
背景技术
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣,一般平均每生产1吨氧化铝,附带产生1.0~2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国,每年排放的赤泥高达数百万吨。
亦称红泥,从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大,外观与赤色泥土相似。铝土矿中铝含量高的,采用拜尔法炼铝,所产生的赤泥称拜尔法赤泥。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣,一般平均每生产1吨氧化铝,附带产生1.0~2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国,每年排放的赤泥高达数百万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用,只能依靠大面积的堆场堆放,占用了大量土地,也对环境造成了严重的污染。全世界每年产生的赤泥约7000万吨,我国每年产生的赤泥为3000万吨以上。大量的赤泥的产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响,所以最大限度的减少赤泥的产量和危害,实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
中国专利:一种利用CO2与废酸联合处理拜耳法赤泥脱碱的方法,公开号:104291539A,2015-01-21,公开了一种利用二氧化碳和废盐酸对赤泥脱碱的方法,但是由于二氧化碳和废盐酸不易就地取材,具有较特别的条件限制,终导致处理成本增加,使得该技术方案很难被利用和实施。
发明内容
本发明的目的是根据陶瓷生产条件和需求,提供一种利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理工艺及处理池,达到高效利用赤泥、就地取材脱碱、变废为宝生产陶瓷。
为达到上述目的采用的技术方案是:
一种利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理工艺,如下步骤:
A、赤泥脱碱:将拜耳法赤泥粉碎和过筛后倒入脱碱池,池中加入赤泥质量3-5倍的水,在池中设置磁选设备,吸附混合液中的含铁颗粒,脱碱池加盖,并在池底持续通入烟气和水;所述烟气来自步骤D;
B、碱液回收:将脱碱池顶部溢出的液体过滤并混合溢出的气体送入气密的挥发池,在挥发池中给液体加热,并在挥发池顶部设一空气泵抽出池中气体;
C、赤泥回收:待脱碱池中液体pH值下降到9-10后关闭空气泵,停止通入烟气和水,从脱碱池底排出混合液,混合液经沉淀和过滤后得到处理完毕的赤泥,再用水冲出磁选设备上的含铁颗粒;
D、陶瓷生产:将步骤C处理完毕的赤泥按重量比20%-30%作为陶瓷原料混合进行湿法球磨,球磨过程中添加步骤B挥发池中回收的碱液,球磨得到的泥浆经过过筛、除铁、喷雾造粒、压制成型、素烧、施釉、釉烧和磨边制成陶瓷;其中素烧和釉烧使用煤为燃料,产生烟气;
所述步骤A赤泥脱碱中,脱碱池底部通入的烟气和水是以一角度射入池中的,使脱碱池中的混合液缓慢旋转。
所述步骤A赤泥脱碱中,脱碱池底部设有搅拌装置,使脱碱池中的混合液加速旋转。
所述步骤A和B中,脱碱池与挥发池顶部是连通的,空气泵抽出挥发池的气体,形成池内负压,使挥发池中的水沸点降低,同时使脱碱池吸入烟气和水。
所述步骤A赤泥脱碱中,将池底通入的水更换为废酸液,能缩短赤泥脱碱时间。
一种利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理池,它包含脱碱池和挥发池;
所述脱碱池是带盖体的赤泥反应池,脱碱池底部设有多个斜放的喷嘴,喷嘴与烟气管和进水管分别连通;所述脱碱池中还设有磁选筒;
所述挥发池是带盖体的碱液回收池,挥发池顶端设有空气泵,池中设有加热装置;
所述脱碱池与挥发池的顶部通过带滤网的溢流管连通。
所述脱碱池和挥发池底部均设有排浆管,中部均设有排水管。
所述磁选筒中设有电动磁体或永磁体。
所述永磁体能在磁选筒中转动。
所述多个喷嘴在脱碱池底部呈均匀分布。
采用上述技术方案的有益效果是:这种利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理工艺及处理池,利用陶瓷烧制产生煤烟气的二氧化硫和大量二氧化碳为赤泥脱碱,并利用了烟气中残留的热量加快脱碱速度,不仅使得赤泥能够大量被瓷砖企业消耗利用,还净化了生产瓷砖产生的燃煤烟气。整个处理过程中耗能少,效率高,还回收了含氧化铁微粒和碱液,含氧化铁微粒可以作为特殊低温陶瓷的原料,碱液可用于瓷砖原料磨浆环节,是一种集环保、节能、低投入、高效率的利用赤泥加工陶瓷砖的工艺及设备。
附图说明
图1为本发明利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理池的剖视结构示意图;
图2为本发明利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理池的俯视结构示意图;
图中,1-脱碱池,1.1-烟气管,1.2-进水管,1.3、2.1-排浆管,1.4、2.2-排水管,1.5-溢流管,1.6-喷嘴,2-挥发池,3-空气泵,4-磁选筒,4.1-磁体,5-加热装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作说明。
实施例1:
一种利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理工艺,如下步骤:
A、赤泥脱碱:将拜耳法赤泥粉碎和过筛后倒入脱碱池,池中加入并保持赤泥质量3-5倍的水,并在池中设置磁选设备,吸附混合液中的含铁颗粒,脱碱池加盖气密,并在池底持续通入烟气和水,所述烟气和水呈角度射入池中,使脱碱池中的混合液缓慢旋转,不易沉淀。脱碱池通过顶部带过滤网的溢流管与挥发池连通。所述烟气来自步骤D陶瓷生产过程中。脱碱池中也可以增设搅拌装置加速混合液的转动。
B、碱液回收:将脱碱池顶部溢出的液体过滤并混合溢出的气体送入带盖的、气密的挥发池,在挥发池中给混合液体加热至70-75℃,并在挥发池顶部设一空气泵抽出池中气体,挥发池和脱碱池内产生负压,使挥发池中的水沸点降低,大大提高碱液中水的挥发量,使挥发池中碱液浓缩。同时使脱碱池自动吸入烟气和水,节省了动力成本。
C、赤泥回收:待脱碱池中反应液pH值下降到9-10后,赤泥脱碱就完成了,此时关闭空气泵,停止通入烟气和水,从脱碱池底排出混合液,混合液沉淀和过滤后得到处理完毕的赤泥,反应液可以重复使用。排出了赤泥的脱碱池中,磁选设备上吸附有含氧化铁的颗粒,如果使用的电磁选设备,关闭电源用水或过滤后的反应液可以冲出脱碱池中的含铁颗粒;如果使用的永磁题磁选设备,需要转动永磁体,使含铁颗粒落下,再用水或过滤后的反应液冲出。
D、陶瓷生产:将步骤C处理完毕的赤泥按重量比20%-30%作为陶瓷原料与其他原材料装入球磨机进行湿法球磨,为保证原料磨细后发生触变反应,需要加入碱性添加剂保持碱性,保证料浆不变质。其中的碱性液使用步骤B回收的碱液调制。球磨后的泥浆经过过筛、除铁、喷雾造粒、压制成型、素烧、施釉、釉烧和磨边制成陶瓷。
过筛:根据陶瓷品种的工艺参数,对球磨浆料进行过筛,将粗料回磨。除铁:将筛出的浆料进行磁选除铁,由于混入的其它陶瓷原料中可能含有过多的铁元素,需要对浆料除铁,以保证陶瓷质量。喷雾造粒:将浆料泵入喷雾干燥塔进行造粒成颗料状。压制成型:利用高压压制机将颗料压制成需要的陶瓷砖坯体。素烧:将陶瓷砖坯体进行高温烧坯,充分排出有机氧化物,保证产品质量。施釉:将釉面覆于砖面,再通过5D喷墨印刷印花。釉烧:印花后用低温进行烧制,保证砖面的镜面效果。磨边:釉烧后陶瓷砖进行磨边以保证尺寸统一。最后通过检选包装即制成陶瓷砖。
在步骤A赤泥脱碱中,在池底通入的水中添加废酸液,能缩短赤泥脱碱时间,根据环境条件酌情选择。
步骤D中的素烧和釉烧均使用煤为燃料,会产生二氧化硫和大量二氧化碳烟气,烟气还含有大量的热量,直接排放烟气会对环境造成污染和破坏,采用烟气净化系统又会对企业造成成本负担,利用烧制陶瓷产生的烟气中的二氧化硫和大量二氧化碳对赤泥脱碱,不仅可以净化燃煤烟气,还使得脱碱后的赤泥能够被瓷砖企业用于生产瓷砖。该处理工艺利用并消耗了大量赤泥,回收了烧制瓷砖产生的烟气的热量,对烧制瓷砖的产生的煤烟进行了净化,整个处理过程中耗能少,效率高,回收的含氧化铁粉末可以作为特殊低温陶瓷的原料,回收的碱液可用于瓷砖原料磨浆。
实施例2:
如图1和图2,一种利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理池,它包含脱碱池1和挥发池2;所述脱碱池1是带盖体的赤泥反应池,脱碱池1底部设有多个斜放的喷嘴1.6,喷嘴1.6与烟气管1.1和进水管1.2分别连通;所述脱碱池1中还设有磁选筒4;所述挥发池2是带盖体的碱液回收池,挥发池2顶端设有空气泵3,池中设有加热装置5;所述脱碱池1与挥发池2的顶部通过带滤网的溢流管1.5连通。
所述脱碱池1和挥发池2底部均设有排浆管1.3、2.1,中部均设有排水管1.4、2.2。
所述磁选筒4中设有电动磁体或永磁体4.1。
所述永磁体4.1能在磁选筒4中转动。
所述多个喷嘴1.6在脱碱池1底部呈均匀分布。
首先在脱碱池1中倒入小于1/3体积的赤泥,加水至脱碱池1满,烟气管1.1连接烧窑烟气,把脱碱池1加盖气密,启动真空泵3,脱碱池1和挥发池2中出现负压,喷嘴1.6开始吸入烟气和水,由于喷嘴1.6呈斜射,脱碱池1中的混合液开始缓慢转动,烟气中的二氧化碳、二氧化硫等与脱碱池1的赤泥碱液反应。由于混合液被射入的气体和液体搅动,加之气体从池底上升,混合液不会沉淀,由于烟气中含有热量,混合液温度有所上升,加快反应速度。
需要注意烟气管1.1和进水管的压力控制,使保持烟气足够进入,同时流入少量的水或废酸液。
脱碱池1中气体和混合液满溢后,经过带滤网的溢流管1.5流入挥发池2中,待挥发池2中液体高度到1/3后开启加热装置5,使挥发池2中碱液升温至70-75℃,在空气泵3形成的负压环境中,热碱液迅速挥发,使碱液逐渐浓缩。
空气泵3抽出的气体含有热量和大量水蒸气可从烟气管1.1混入,重复利用,注意降低空气泵3后端压力,以保持足够的负压吸取烟气。
拜耳法赤泥中的氧化铁在脱碱池1中随转动被吸附在磁选设备4上。
视烟气量大小和脱碱池1容量,拜耳法赤泥的处理时间略有不同,一般6-8小时可将脱碱池1中混合液的pH值从12-14降低到9-10,如果使用非酸水脱碱时间会进一步缩短,同时赤泥中氧化铁可被吸附80-90%。排水管1.4用于检测脱碱池1中混合液体的pH值或含铁量。
待赤泥脱碱处理完毕后,关闭真空泵,赤泥浆从排浆管1.3排出脱碱池1,打开脱碱池1盖子,将磁选设备4上含氧化铁微粒冲出脱碱池1。赤泥浆和含氧化铁微粒经过沉淀和过滤后待用,水可以重复使用。
挥发池2中的液体随挥发时间的增加,其碱性逐渐也会增加,从排水管2.2可检测挥发池2中碱液,待碱液浓度够高后从排浆管2.1中回收碱液。
将脱碱处理完毕的赤泥按重量比20%-30%作为陶瓷原料与其他原材料装入球磨机进行湿法球磨,为保证原料磨细后发生触变反应,需要加入碱性添加剂保持碱性,保证料浆不变质。其中的碱液使用挥发池2回收的碱液调制。球磨后的泥浆经过过筛、除铁、喷雾造粒、压制成型、素烧、施釉、釉烧和磨边制成陶瓷。
过筛:根据陶瓷品种的工艺参数,对球磨浆料进行过筛,将粗料回磨。
除铁:将筛出的浆料进行磁选除铁,由于混入的其它陶瓷原料中可能含有过多的铁元素,需要对浆料除铁,以保证陶瓷质量。
喷雾造粒:将浆料泵入喷雾干燥塔进行造粒成颗料状。
压制成型:利用高压压制机将颗料压制成需要的陶瓷砖坯体。
素烧:将陶瓷砖坯体进行高温烧坯,充分排出有机氧化物,保证产品质量。
施釉:将釉面覆于砖面,再通过5D喷墨印刷印花。
釉烧:印花后用低温进行烧制,保证砖面的镜面效果。
磨边:釉烧后陶瓷砖进行磨边以保证尺寸统一。
最后通过检选包装即制成陶瓷砖。
陶瓷素烧和釉烧均使用煤为燃料,会产生二氧化硫和大量二氧化碳烟气,烟气还含有大量的热量,直接排放烟气会对环境造成污染和破坏,采用烟气净化系统又会对企业造成成本负担,利用烧制陶瓷产生的烟气中的二氧化硫和大量二氧化碳对赤泥脱碱,不仅可以净化燃煤烟气,还使得脱碱后的赤泥能够被瓷砖企业用于生产瓷砖。该处理池利用并消耗了大量赤泥,回收了烧制瓷砖产生的烟气的热量,对烧制瓷砖的产生的煤烟进行了净化,整个处理过程中耗能少,效率高,回收的含氧化铁粉末可以作为特殊低温陶瓷的原料,回收的碱液可用于瓷砖原料磨浆。

Claims (10)

1.一种利用拜耳法赤泥生产陶瓷的处理工艺,其特征是:如下步骤:
A、赤泥脱碱:将拜耳法赤泥粉碎和过筛后倒入脱碱池,池中加入赤泥质量3-5倍的水,并在池中设置磁选设备,吸附混合液中的含铁颗粒,脱碱池加盖,并在池底持续通入烟气和水;所述烟气来自步骤D;
B、碱液回收:将脱碱池顶部溢出的液体过滤并混合溢出的气体送入气密的挥发池,在挥发池中给液体加热,并在挥发池顶部设一空气泵抽出池中气体;
C、赤泥回收:待脱碱池中液体pH值下降到9-10后关闭空气泵,停止通入烟气和水,从脱碱池底排出混合液,混合液过滤后得到处理完毕的赤泥,再用水冲出磁选设备上的含铁颗粒;
D、陶瓷生产:将步骤C处理完毕的赤泥按重量比20%-30%作为陶瓷原料混合进行湿法球磨,球磨过程中添加步骤B挥发池中回收的碱液,球磨得到的泥浆经过过筛、除铁、喷雾造粒、压制成型、素烧、施釉、釉烧和磨边制成陶瓷;其中素烧和釉烧使用煤为燃料,产生烟气。
2.根据权利要求1所述的处理工艺,其特征是:所述步骤A赤泥脱碱中,脱碱池底部通入的烟气和水是以一角度射入池中的,使脱碱池中的混合液缓慢旋转。
3.根据权利要求1所述的处理工艺,其特征是:所述步骤A赤泥脱碱中,脱碱池底部设有搅拌装置,使脱碱池中的混合液加速旋转。
4.根据权利要求1所述的处理工艺,其特征是:所述步骤A和B中,脱碱池与挥发池顶部是连通的,空气泵抽出挥发池的气体,形成池内负压,使挥发池中的水沸点降低,同时使脱碱池吸入烟气和水。
5.根据权利要求1所述的处理工艺,其特征是:所述步骤A赤泥脱碱中,将池底通入的水更换为废酸液,能缩短赤泥脱碱时间。
6.根据权利要求1所述的处理工艺,其使用的处理池包含脱碱池(1)和挥发池(2);
所述脱碱池(1)是带盖体的赤泥反应池,脱碱池(1)底部设有多个斜放的喷嘴(1.6),喷嘴(1.6)与烟气管(1.1)和进水管(1.2)分别连通;所述脱碱池(1)中还设有磁选筒(4);
所述挥发池(2)是带盖体的碱液回收池,挥发池(2)顶端设有空气泵(3),池中设有加热装置(5);
所述脱碱池(1)与挥发池(2)的顶部通过带滤网的溢流管(1.5)连通。
7.根据权利要求6所述的处理工艺,所述脱碱池(1)和挥发池(2)底部均设有排浆管(1.3、2.1),中部均设有排水管(1.4、2.2)。
8.根据权利要求6所述的处理工艺,所述磁选筒(4)中设有电动磁体或永磁体(4.1)。
9.根据权利要求8所述的处理工艺,所述永磁体(4.1)能在磁选筒(4)中转动。
10.根据权利要求8所述的处理工艺,所述多个喷嘴(1.6)在脱碱池(1)底部呈均匀分布。
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