CN112499638A - 一种燃煤炉渣综合利用处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤炉渣综合利用处理系统及方法，磨粉机的出口与筛分机的入口相连通，筛分机的细粉出口与酸溶解反应槽的入口相连通，酸溶解反应槽的出口与第一澄清器的入口相连通，第一澄清器的顶部上清液出口与反应釜的入口相连通，第一澄清器的底部含SiO2颗粒液体出口与碱溶解反应槽的入口相连通，碱溶解反应槽的出口与第二澄清器的入口相连通过，第二澄清器的出口与过滤器的入口相连通，过滤器的出口与反应釜的入口相连通，反应釜的出口与静置反应器的入口相连通，酸加药箱的出口与酸溶解反应槽的加药口及反应釜的加药口相连通，铝盐、铁盐加药箱的出口与静置反应器的加药口相连通，该系统及方法能够充分利用炉渣中的Si、Al、Fe元素。
Description
技术领域
本发明属于化工企业固废处理领域，涉及一种燃煤炉渣综合利用处理系统及方法。
背景技术
中国的能源结构是“富煤、贫油、少气”，虽然国家工业发展水平处于煤炭经济向石油经济转化阶段，但煤炭资源在能源结构中仍占据着重要地位。燃煤电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤后排出的固体废渣即燃煤炉渣，平均燃煤炉渣量占到燃煤量的五分之一，大量燃煤炉渣成为我国工业固废中占比最大的一种。燃煤炉渣的化学成分与燃煤成分、粒度、锅炉形式和燃烧技术等有关，但其共同特征是二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁含量较大，约占70～90％以上，其他组分包括氧化钙、氧化镁以及少量硫、碳等。
现阶段，对于燃煤炉渣的处理方式，一方面是废渣堆放或填埋，需占用大量土地，造成土壤和水的污染；另一方面是回收用作建筑材料(砌筑砂浆、墙体材料、水泥混合材料、混凝土骨料、保温材料等)和筑路材料等，其利用方式单一、产品附加值低等。国家鼓励、支持固体废物的科学研究、技术开发，由于燃煤通过高温燃烧后，燃煤炉渣中其他杂质相对较低，Si、Al、Fe等元素含量较高，可通过一定的处理方法实现有效利用，而现有利用方式未能有效发掘燃煤炉渣的价值，造成潜在资源的巨大浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种燃煤炉渣综合利用处理系统及方法，该系统及方法能够充分利用炉渣中的Si、Al、Fe元素。
为达到上述目的，本发明所述的燃煤炉渣综合利用处理系统包括磨粉机、筛分机、酸溶解反应槽、第一澄清器、碱溶解反应槽、第二澄清器、过滤器、反应釜、静置反应器、酸加药箱及铝盐、铁盐加药箱；
磨粉机的出口与筛分机的入口相连通，筛分机的细粉出口与酸溶解反应槽的入口相连通，酸溶解反应槽的出口与第一澄清器的入口相连通，第一澄清器顶部上清液出口与反应釜的入口相连通，第一澄清器底部出口与碱溶解反应槽的入口相连通，碱溶解反应槽的出口与第二澄清器的入口相连通过，第二澄清器的出口与过滤器的入口相连通，过滤器的出口以及第一澄清器顶部上清液出口均与反应釜的入口相连通，反应釜的出口与静置反应器的入口相连通，酸加药箱的出口与酸溶解反应槽的加药口及反应釜的加药口相连通，铝盐、铁盐加药箱的出口与静置反应器的加药口相连通。
筛分机的细粉出口通过干粉投加器与酸溶解反应槽的入口相连通。
筛分机的粗灰出口连通有渣系统。
第二澄清器的底部出口连接有输煤系统。
一种燃煤炉渣综合利用处理方法包括以下步骤：
1)燃煤炉渣经磨粉机粉碎研磨处理；
2)磨粉机输出的燃煤炉渣粉末通过筛分机中进行筛分；
3)筛分机输出的粉末送入酸溶解反应槽中，通过酸加药箱向酸溶解反应槽中加入硫酸，通过硫酸对粉末进行酸化溶解，然后送入第一澄清器中进行澄清，澄清器底部输出的含SiO2颗粒的液体进入到碱溶解反应槽中，第一澄清器顶部输出的上清液进入到反应釜中；
4)通过碱加药箱向碱溶解反应槽中加入氢氧化钠，使溶液pH值控制在10左右，溶液中的SiO2溶解生成硅酸盐，同时在碱性条件下生成Al(OH)3、Fe(OH)3胶体溶液以及Mg(OH)2沉淀，碱溶解反应槽输出的溶液进入到第二澄清器中进行澄清，第二澄清器底部输出的未充分燃烧的碳粉以及Mg(OH)2沉淀进行过滤及脱水干化处理后，若碳粉含量高可作为掺煤燃烧，当碳粉较少时可作为酸性废水中和剂以及烟气脱硫剂使用，第二澄清器顶部输出的液体进入到过滤器中进行过滤；
5)经过滤器过滤输出的硅酸盐滤液进入到反应釜中，通过酸加药箱向反应釜中加入硫酸，以控制滤液的pH值至2～4，同时第一澄清器(6)输出的上清液也进入到反应釜(11)中，节省酸用量以及减少后续反应中铝铁等金属盐用量，然后静止熟化，使硅酸发生聚合过程，生成聚合硅酸溶液，得高分子量的聚硅酸，再聚合成高聚硅酸；
6)反应釜输出的溶液进入到静置反应器中，同时通过铝盐、铁盐加药箱向静置反应器中加入铝盐及铁盐，调节Al/Fe/Si适当的配比，通过溶液中的Al盐、Fe盐与聚硅酸复合反应生成共聚物，以生成聚硅酸铝铁混凝剂。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的燃煤炉渣综合利用处理系统及方法在具体操作时，先对燃煤炉渣进行研磨及筛分处理，再加入硫酸对粉末进行酸化，然后进行澄清，含SiO2颗粒的液体再送入碱溶解反应槽中，然后向碱溶解反应槽中加入氢氧化钠，使得溶液中的SiO2溶解生成硅酸盐，同时在碱性条件下生成Al(OH)3、Fe(OH)3胶体溶液以及Mg(OH)2沉淀，澄清后加入硫酸，使得溶液中的硅酸发生聚合过程，以聚合成高聚硅酸，最后加入铝盐及铁盐，调节Al/Fe/Si适当的配比，以使其复合反应生成聚硅酸铝铁混凝剂，实现对炉渣中的Si、Al、Fe元素的充分利用，可广泛用于火电、石油开采、造纸、采矿以及印染等水处理领域。本发明通过低成本处理燃煤炉渣生产高附加值产品，副产物综合利用率高，操作方便，实用性极强，总体经济效益显著。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
其中，1为磨粉机、2为筛分机、3为干粉投加器、4为酸溶解反应槽、5为酸加药箱、6为第一澄清器、7为碱溶解反应槽、8为碱加药箱、9为第二澄清器、10为过滤器、11为反应釜、12为铝盐、铁盐加药箱、13为静置反应器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的燃煤炉渣综合利用处理系统包括磨粉机1、筛分机2、酸溶解反应槽4、第一澄清器6、碱溶解反应槽7、第二澄清器9、过滤器10、反应釜11、静置反应器13、酸加药箱5及铝盐、铁盐加药箱12；磨粉机1的出口与筛分机2的入口相连通，筛分机2的细粉出口与酸溶解反应槽4的入口相连通，酸溶解反应槽4的出口与第一澄清器6的入口相连通，第一澄清器6的底部含SiO2颗粒的液体出口与碱溶解反应槽7的入口相连通，第一澄清器6的顶部上清液出口与反应釜11的入口相连通，碱溶解反应槽7的出口与第二澄清器9的入口相连通过，第二澄清器9的出口与过滤器10的入口相连通，过滤器10的出口与反应釜11的入口相连通，反应釜11的出口与静置反应器13的入口相连通，酸加药箱5的出口与酸溶解反应槽4的加药口及反应釜11的加药口相连通，铝盐、铁盐加药箱12的出口与静置反应器13的加药口相连通。
筛分机2的细粉出口通过干粉投加器3与酸溶解反应槽4的入口相连通；筛分机2的粗灰出口连通有渣系统；第二澄清器9的底部出口连接有输煤系统。
参考图1，本发明所述的燃煤炉渣综合利用处理方法包括以下步骤：
1)燃煤炉渣经磨粉机1粉碎研磨处理，其中，燃煤炉渣的颗粒粒径越小，则后续溶解反应时间越短，有利于用于酸化溶解处理，提高溶解效率；
2)磨粉机1输出的燃煤炉渣粉末通过筛分机2中进行筛分，其中，筛分出来的硬块和大块杂质排出后作为建筑材料回用，以降低杂质含量，得到粒度均匀的细粉；
3)筛分机2输出的粉末经干粉投加器3送入酸溶解反应槽4中，通过酸加药箱5向酸溶解反应槽4中加入硫酸，通过硫酸对粉末进行酸化溶解，然后送入第一澄清器6中进行澄清，澄清器输出的上清液进入到反应釜11中，第一澄清器6底部输出的含底部含SiO2颗粒的液体进入到碱溶解反应槽7中；
4)通过碱加药箱8向碱溶解反应槽7中加入氢氧化钠，使溶液pH值控制在10左右，溶液中的胶体硅以及SiO2溶解生成硅酸盐，同时在碱性条件下生成Al(OH)3、Fe(OH)3胶体溶液以及Mg(OH)2沉淀，碱溶解反应槽7输出的溶液进入到第二澄清器9中进行澄清，第二澄清器9底部输出的未充分燃烧的碳粉以及Mg(OH)2沉淀进行过滤及脱水干化处理后，若碳粉含量高可作为掺煤燃烧，当碳粉较少时可作为酸性废水中和剂以及烟气脱硫剂等综合利用，第二澄清器9顶部输出的液体进入到过滤器10中进行过滤；
5)经过滤器10输出的硅酸盐滤液进入到反应釜11中，通过酸加药箱5向反应釜11中加入硫酸，以控制滤液的pH值至2～4，同时第一澄清器(6)输出的上清液也进入到反应釜(11)中，节省酸用量以及减少后续反应中铝铁等金属盐用量，然后静止熟化，使硅酸发生聚合过程，生成聚合硅酸溶液，得高分子量的聚硅酸，即单硅酸聚合成低聚硅酸，再聚合成高聚硅酸；
6)反应釜11输出的溶液进入到静置反应器13中，同时通过铝盐、铁盐加药箱12向静置反应器13中加入铝盐及铁盐，调节Al/Fe/Si适当的配比，通过溶液中的Al盐、Fe盐与聚硅酸复合反应生成共聚物，以延长聚硅酸的凝胶时间，防止聚硅酸反应析出硅胶失去混凝功能，以此制备出新型无机高分子混凝剂——聚硅酸铝铁混凝剂，该药剂既可提高产品稳定性和混凝处理效果，又可降低水中Al含量，降低铝盐毒性。
Claims (8)
1.一种燃煤炉渣综合利用处理系统，其特征在于，包括磨粉机(1)、筛分机(2)、酸溶解反应槽(4)、第一澄清器(6)、碱溶解反应槽(7)、第二澄清器(9)、过滤器(10)、反应釜(11)、静置反应器(13)、酸加药箱(5)及铝盐、铁盐加药箱(12)；
磨粉机(1)的出口与筛分机(2)的入口相连通，筛分机(2)的细粉出口与酸溶解反应槽(4)的入口相连通，酸溶解反应槽(4)的出口与第一澄清器(6)的入口相连通，第一澄清器(6)的顶部液体出口与反应釜(11)的入口相连通，第一澄清器(6)的底部含SiO2颗粒液体出口与碱溶解反应槽(7)的入口相连通，碱溶解反应槽(7)的出口与第二澄清器(9)的入口相连通过，第二澄清器(9)的出口与过滤器(10)的入口相连通，过滤器(10)的出口与反应釜(11)的入口相连通，反应釜(11)的出口与静置反应器(13)的入口相连通，酸加药箱(5)的出口与酸溶解反应槽(4)的加药口及反应釜(11)的加药口相连通，铝盐、铁盐加药箱(12)的出口与静置反应器(13)的加药口相连通。
2.根据权利要求1所述的燃煤炉渣综合利用处理系统，其特征在于，筛分机(2)的细粉出口通过干粉投加器(3)与酸溶解反应槽(4)的入口相连通。
3.根据权利要求1所述的燃煤炉渣综合利用处理系统，其特征在于，筛分机(2)的粗灰出口连通有渣系统。
4.根据权利要求1所述的燃煤炉渣综合利用处理系统，其特征在于，第二澄清器(9)的底部出口连接有输煤系统。
5.一种燃煤炉渣综合利用处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)燃煤炉渣经磨粉机(1)粉碎研磨处理；
2)磨粉机(1)输出的燃煤炉渣粉末通过筛分机(2)中进行筛分；
3)筛分机(2)输出的粉末送入酸溶解反应槽(4)中，通过酸加药箱(5)向酸溶解反应槽(4)中加入硫酸，通过硫酸对粉末进行酸化溶解，然后送入第一澄清器(6)中进行澄清，第一澄清器(6)底部输出的含SiO2颗粒液体进入到碱溶解反应槽(7)中，第一澄清器(6)顶部输出的上清液进入到反应釜(11)中；
4)通过碱加药箱(8)向碱溶解反应槽(7)中加入氢氧化钠，溶液中的胶体硅以及SiO2溶解生成硅酸盐，同时在碱性条件下生成Al(OH)3、Fe(OH)3胶体溶液以及Mg(OH)2沉淀，碱溶解反应槽(7)输出的溶液进入到第二澄清器(9)中进行澄清，第二澄清器(9)底部输出的未充分燃烧的碳粉以及Mg(OH)2沉淀进行过滤及脱水干化处理，第二澄清器(9)顶部输出的液体进入到过滤器(10)中进行过滤；
5)经过滤器(10)过滤输出的硅酸盐滤液进入到反应釜(11)中，通过酸加药箱(5)向反应釜(11)中加入硫酸，以控制滤液的pH值，同时第一澄清器(6)输出的上清液也进入到反应釜(11)中，节省酸用量以及减少后续反应中铝铁的用量，然后静止熟化，使硅酸发生聚合过程，生成聚合硅酸溶液，得到高分子量的聚硅酸，再聚合成高聚硅酸；
6)反应釜(11)输出的溶液进入到静置反应器(13)中，同时通过铝盐、铁盐加药箱(12)向静置反应器(13)中加入铝盐及铁盐，调节Al/Fe/Si适当的配比，通过溶液中的Al盐、Fe盐与聚硅酸复合反应生成共聚物，以生成聚硅酸铝铁混凝剂。
6.根据权利要求5所述的燃煤炉渣综合利用处理方法，其特征在于，步骤5)中，控制滤液的pH值至2～4。
7.根据权利要求5所述的燃煤炉渣综合利用处理方法，其特征在于，通过碱加药箱(8)向碱溶解反应槽(7)中加入氢氧化钠，使溶液pH值控制在10。
8.根据权利要求5所述的燃煤炉渣综合利用处理方法，其特征在于，第二澄清器(9)底部输出的未充分燃烧的碳粉以及Mg(OH)2沉淀进行过滤及脱水干化处理后，若碳粉含量高时可作为掺煤燃烧，当碳粉较少时可作为酸性废水中和剂以及烟气脱硫剂使用。
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