CN107617515A

CN107617515A - 一种粉煤灰中提取漂珠的方法

Info

Publication number: CN107617515A
Application number: CN201710770540.1A
Authority: CN
Inventors: 金涛; 李刚; 陈科宇; 黄泽林
Original assignee: DEEPBLUE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: DEEPBLUE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2018-01-23

Abstract

本发明属于粉煤灰固废资源再利用、加工技术领域，公开一种从粉煤灰中提取漂珠的方法，包括以下步骤：(1)一级气浮粗选；(2)水力旋流精选；(3)热风干燥。本发明工艺系统根据漂珠自身特性，采用一级气浮粗选、水力旋流精选和热风干燥的工艺模式，漂珠提取率可达到95％以上，远高于目前同行传统工艺的提取率和精度。本发明设备自动化程度高，减少人工操作强度，系统内设备均采用全密闭设计，无粉尘外溢，减少环境污染，满足环保要求。

Description

一种粉煤灰中提取漂珠的方法

技术领域

本发明属于固废资源利用和矿物加工技术领域，具体涉及一种从粉煤灰中提取漂珠的方法。

背景技术

粉煤灰是一种混合物，它包含品种繁多的物质。精细利用是将他们一一分选出来，按各自的特性，将其中高附加值的品种充分利用，以达到物尽其用，提高粉煤灰综合利用的经济效益。

粉煤灰按其颗粒分类可分为珠状颗粒和渣状颗粒两大类。在珠状颗粒中包括漂珠(也称空心微珠)、空心沉珠、复珠(子母珠)、密实沉珠(实心微珠)和富铁玻璃微珠等五大品种。其中漂珠为薄壁空心玻璃微珠，壁厚约为珠径的5％～8％，壁上常有针孔，粒径30～100μm，相对密度0.4～0.8g/cm³，其活性高、轻质、绝热绝缘、耐高温且流动性好，可用于制作如保温、隔热、防水、防火、耐火、防腐等功能性房建材料。

早期传统的漂珠提取方式，一般是在河边或湖边设置一个集水池，将自然水源引流至集水池，然后将粉煤灰倾倒进入集水池，经重力分离后，采用人工舀捞的方式将浮在水面的漂珠打捞起来，并置于露天场地晾晒干后外输利用，而提取漂珠后的剩余灰浆则直接排放至江河中。采用该方式，不仅严重污染自然水体，且产生大量粉尘污染空气，同时，人工劳动强度大，漂珠提取效率低且品味较差。后来，一些厂家对漂珠提取工艺进行升级改造，主要采用重力粗选+风力精选的方式，可一定程度的提高漂珠提取量和提取品味，但单纯重力粗选效率仍然较差，虽后续风选能提高精选效率，但设备投资高，能耗大，易产生粉尘污染且工艺参数控制难度较高。

发明内容

本发明目的是：提供一种新的提取漂珠的方法，即一级气浮粗选、二级水利旋流精选和热风干燥的工艺方法，用于漂珠的回收利用。该工艺方法投资小、运行成本低，占地面积小，维护简单，无粉尘外溢，环保安全，且漂珠提取效率和提取品味较高。

本发明的技术方案如下：

一种粉煤灰中提取漂珠的方法，包括以下步骤：

(1)一级气浮粗选：采用密闭气浮粗选池(2)，将收集进场的干粉煤灰通过密闭风力管道输送至池内，然后加水调质，将水和粉煤灰的质量比调整至为3：1～5：1，在加水的同时采用涡凹气浮搅拌器(1)进行气浮和调浆，涡凹气浮搅拌器转速控制在10～15rpm，稀释调浆后物料在密闭池中静置5～10min，此时，轻物料上浮至水面，重物料沉入池底并随涡凹气浮搅拌器汇入中心，静置分层后，轻物料通过刮珠板(3)将漂珠刮向1#漂珠收集槽(4)；重物料从底部排出；

重物料主要是粉煤灰灰浆，重物料经固液分离后进入提铁，制砖或作水泥添加剂等后续回收利用系统，固液分离后水分回收利用，不外排。

其中，涡凹气浮搅拌器兼具气浮和搅拌功能，其旋转时会在水中形成真空区域，将水面上的空气通过中空管道抽送至水下，并在桨叶旋转产生的剪切力作用下将其粉碎成微气泡，气泡上浮加速漂珠等轻物料上升流速，提高漂珠提取效率。

上述将水和粉煤灰的质量比调整为3：1～5：1，粉煤灰含水率达到75％～85％，此时灰浆粘度较小，结构松散，固体在液相中分布均匀，气浮和旋流分离效果更好，若含水率未达到要求，则粉煤灰在浆液中成块状或团状，影响分离效果。

(2)水力旋流精选：经气浮粗选初步分离的漂珠进入1#漂珠收集槽，漂珠中仍含有一定的杂质，通过喂料泵(5)将漂珠输送至旋流分离器(6)进行离心分离，旋流分离器进口压力控制在1.2～1.5bar，以保证旋流分离器内流速及分离效果，经旋流分离器处理后，漂珠通过顶部溢流至砂水分离器(7)，砂水分离器中漂珠经螺旋提升机输送至2#漂珠收集槽(8)，底部液相回流用于前端气浮粗选池稀释调质；

其中，上述漂珠占进料粉煤灰总质量的15～25％，底部液相占进料粉煤灰总质量的75～85％。

其中，所述的轻物料为漂珠和炭粒的混合物，经一级气浮粗选后，回收轻物料中漂珠占85～90％，炭粒占10～15％；经旋流分离器精选后，漂珠占比96％～99％，炭粒占比1～4％，满足漂珠产品品质要求。

步骤(2)中所述的杂质主要为炭粒，进料压力控制在1.2～1.5bar，以保证旋流分离器内流速及分离效果，若高于1.5bar，流速过快，离心力过大，产品杂质较少但产品产率较低，若低于1.2bar，流速较慢，离心力较低，产品产量增加但出料杂质较多。

(3)热风干燥：经两级分选后的漂珠进入2#漂珠收集槽，然后通过滤水器(9)过滤掉水分，随后通过密闭带式热风干燥机(10)，温度控制在150～180℃，停留0.5～1h，将漂珠含水率降至30％以下，装袋外输利用。

将漂珠含水率降至30％，即可直接利用作为建筑材料。

漂珠粒径30～100μm，相对密度0.4～0.8；炭粒粒径30～250μm，相对密度1.2～1.5，其余杂质如空心沉珠、复珠相对密度均在1.5～2之间，而密实沉珠、富铁微珠相对密度则分别达到2.8和4.2。因此经初选后，少量轻质炭粒随漂珠一并上浮，占轻物料的10～15％，而旋流分离器是精细选粉，通过控制流速和进料压力，能精确分离相对密度小于1的漂珠和大于1的炭粒等杂质，经精选后漂珠占比96％～99％，炭粒占比1～4％，满足漂珠产品品质要求。漂珠由于其轻质、绝热、绝缘、耐高温、流动性好的特点，被广泛应用于保温、隔热、防水、防火、耐火、防腐等功能性房建材料。而炭粒可燃，导体且吸附性强，因此，若提取的漂珠中炭粒含量过高(例如高于5％)，则其回收利用价值显著降低，严重影响市场售价和销路。

文中未说明百分比单位含义的都是质量百分比。

有益效果

本发明工艺系统根据漂珠自身特性，采用一级气浮粗选+水力旋流精选+热风干燥的工艺模式，其中一级气浮粗选是作用是通过重力沉淀和涡凹气浮实现轻重物料的初步、迅速分离，提高轻物料中漂珠含量和纯度，减少杂质对旋流分离器精选的影响，使得旋流分离精选杂质更少，提取效率更高。同时，重力沉淀和涡凹气浮初步分离能耗低，处理量大，而旋流分离器精选需要泵送且需保持进料压力，能耗稍高且处理量较重力分离少。因此，做好初选可使得旋流分离进料量更少，提取效率和提取精度更高。例如，经粗选后回收轻物料中漂珠占85～90％，炭粒等杂质占10～15％，若粗选效率不佳，导致炭粒等杂质含量超过15％，则精选处理量增加的同时，导致精选后物料中炭粒含量大于5％，影响产品质量。

本发明工艺流程简单，操作简便，维护方便，且经二级湿法分选后，无论是漂珠提取率还是提取品质，都较传统方式极大提高，其粉煤灰中漂珠含量占0.3％～1.2％，本发明漂珠提取率可达到95％以上，远高于目前同行传统工艺的提取率和精度。设备内物料温度、液位、流量、压力均采用全自动在线监测，进料，调浆、二级分选、烘干和出料装袋均采用全自动控制，全设备自动化程度高，减少人工操作强度，系统内设备均采用全密闭设计，无粉尘外溢，减少环境污染，满足环保要求。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图中标记为：1-涡凹气浮搅拌器，2-气浮粗选池，3-刮珠板，4-1#漂珠收集槽，5-喂料泵，6-旋流分离器，7-砂水分离器，8-2#漂珠收集槽，9-滤水器，10-热风干燥机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定于本发明。

实施例1

以粉煤灰处理量20万t/年，工作天数330d，工作时间8h，小时处理干灰量80t/h项目为例。

1.一级气浮粗选

采用密闭气浮粗选池，将收集进场的干粉煤灰通过密闭风力管道输送至池内，然后加水调质，将水和粉煤灰的质量比调整至为4：1，含水率80％，此时灰浆量400t/h(密度1t/m³，体积400m³)，停留时间5min，气浮粗选池容积38m³(D＝4m，H＝3m)，在加水的同时采用涡凹气浮搅拌器进行气浮和调浆，涡凹气浮搅拌器转速控制在10rpm，此时，轻物料(干固体量14.4t/h，占进料的18％)上浮至水面，重物料(干固体量65.6t/h，占进料的82％)沉入池底并随涡凹气浮搅拌器汇入中心，静置分层后，轻物料通过刮珠板将漂珠刮向1#漂珠收集槽(容积3m³)；重物料从底部排出；

2.水力旋流精选

经气浮粗选初步分离的漂珠进入1#漂珠收集槽，轻物料(干固体量14.4t/h)中仍含有12％的杂质(杂质干固体量1.73t/h，主要为炭粒，剩余漂珠干固体量12.67t/h)，通过喂料泵(流量20m³/h，扬程20m，电机功率5.5kW)将轻物料输送至旋流分离器(处理能力20m³/h)进行离心分离，旋流分离器进口压力控制在1.3bar，以保证旋流分离器内流速及分离效果，经旋流分离器处理后，漂珠通过顶部溢流至砂水分离器(处理能力5m³/h，电机功率2.2kW)，砂水分离器中轻物料(轻物料干固体量12.54t/h，其中漂珠12.29t/h，炭粒等杂质0.25t/h)经螺旋提升机输送至2#漂珠收集槽(容积2m³)，底部液相回流用于前端气浮粗选池稀释调质，

经旋流分离器精选后，轻物料中漂珠占比98％，炭粒占比2％，满足漂珠产品品质要求。

3.热风干燥

经两级分选后的漂珠进入2#漂珠收集槽(容积2m³)，然后通过滤水器(处理能力3m³/h)过滤掉水分，随后通过密闭带式热风干燥机(处理能力3m³/h)，温度控制在160℃，停留0.5h(30min)，将漂珠含水率降至28％，经检测产品漂珠平均粒径50μm，相对密度0.6，直接装袋外输利用。

实施例2

以粉煤灰处理量10万t/年，工作天数330d，工作时间8h，小时处理干灰量40t/h项目为例。

1.一级气浮粗选

采用密闭气浮粗选池，将收集进场的干粉煤灰通过密闭风力管道输送至池内，然后加水调质，将水和粉煤灰的质量比调整至为5：1，含水率83％，此时灰浆量240t/h(密度1t/m³，体积240m³)，停留时间8min，气浮粗选池容积38m³(D＝4m，H＝3m)，在加水的同时采用涡凹气浮搅拌器进行气浮和调浆，涡凹气浮搅拌器转速控制在15rpm，此时，轻物料(干固体量8.8t/h，占进料的22％)上浮至水面，重物料(干固体量31.2t/h，占进料的78％)沉入池底并随涡凹气浮搅拌器汇入中心，静置分层后，轻物料通过刮珠板将漂珠刮向1#漂珠收集槽(容积2m³)；重物料从底部排出。

2.水力旋流精选

经气浮粗选初步分离的漂珠进入1#漂珠收集槽，轻物料(干固体量8.8t/h)中仍含有10％的杂质(杂质干固体量0.88t/h，主要为炭粒，剩余漂珠干固体量7.92t/h)，通过喂料泵(流量10m³/h，扬程20m，电机功率4.0kW)将轻物料输送至旋流分离器(处理能力10m³/h)进行离心分离，旋流分离器进口压力控制在1.5bar，以保证旋流分离器内流速及分离效果，经旋流分离器处理后，漂珠通过顶部溢流至砂水分离器(处理能力3m³/h，电机功率1.5kW)，砂水分离器中轻物料(轻物料干固体量7.84t/h，其中漂珠7.76t/h，炭粒等杂质0.08t/h)经螺旋提升机输送至2#漂珠收集槽(容积1m³)，底部液相回流用于前端气浮粗选池稀释调质，

经旋流分离器精选后，轻物料中漂珠占比99％，炭粒占比1％，满足漂珠产品品质要求。

3.热风干燥

经两级分选后的漂珠进入2#漂珠收集槽(容积1m³)，然后通过滤水器(处理能力2m³/h)过滤掉水分，随后通过密闭带式热风干燥机(处理能力2m³/h)，温度控制在180℃，停留0.5h(30min)，将漂珠含水率降至28％，经检测产品漂珠平均粒径45μm，相对密度0.55，直接装袋外输利用。

Claims

1.一种粉煤灰中提取漂珠的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)一级气浮粗选：采用密闭气浮粗选池，将收集进场的干粉煤灰输送至池内，然后加水调质，将水和粉煤灰的质量比调整为3：1～5：1，在加水的同时采用涡凹气浮搅拌器进行气浮和调浆，涡凹气浮搅拌器转速控制在10～15rpm，稀释调浆后物料在密闭池中静置5～10min，此时，轻物料上浮至水面，重物料沉入池底并随涡凹气浮搅拌器汇入中心，静置分层后，轻物料通过刮珠板将漂珠刮向1#漂珠收集槽；重物料从底部排出；

(2)水力旋流精选：经气浮粗选初步分离的漂珠进入1#漂珠收集槽，漂珠中仍含有一定的杂质，通过喂料泵将漂珠输送至旋流分离器进行离心分离，旋流分离器进口压力控制在1.2～1.5bar，经旋流分离器处理后，漂珠通过顶部溢流至砂水分离器，砂水分离器中漂珠经螺旋提升机输送至2#漂珠收集槽，底部液相回流用于前端气浮粗选池稀释调质；

(3)热风干燥：经两级分选后的漂珠进入2#漂珠收集槽，然后通过滤水器过滤掉水分，随后通过密闭带式热风干燥机，温度控制在150～180℃，停留0.5～1h，将漂珠含水率降至30％以下，装袋外输利用。

2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰中提取漂珠的方法，其特征在于：步骤(1)中水和粉煤灰的质量比为4：1。

3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰中提取漂珠的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的轻物料为漂珠和炭粒的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种粉煤灰中提取漂珠的方法，其特征在于：步骤(1)中重物料是粉煤灰灰浆。

5.根据权利要求1所述的一种粉煤灰中提取漂珠的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的杂质为炭粒。