CN114538489B - 一种利用铝灰制备高效粉状速凝剂的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用铝灰制备高效粉状速凝剂的方法和系统，属于铝灰无害化处理技术领域，解决现有技术中利用铝灰生产速凝剂，易出现安全事故，生产效率低，能耗高，产品性能差的问题。本发明的方法包括：将铝灰与药剂A混匀后进行一次煅烧；将一次煅烧产物与药剂B混匀后进行二次煅烧，而后冷却、磨粉得到高效粉状速凝剂。本发明的系统包括用于对铝灰和药剂A进行混料的混料机，从混料机接出的一段转炉，从一段转炉接出的二段转炉，从二段转炉接出的冷却机，以及从冷却机接出的磨粉机。本发明创造性地采用两次煅烧的方式，不仅能使铝灰脱氮，还能制得性质优良的速凝剂。本发明方法条件可控，在实现安全生产的同时，还能提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于铝灰无害化处理技术领域，具体为一种利用铝灰制备高效粉状速凝剂的方法和系统。
背景技术
铝灰是铝工业的重要固体废弃物，产生量巨大。欧洲有害废料目录把铝灰定义为有毒有害废料，被认为是具有高度易燃的、刺激的、有害的和渗出性的危险废物，最主要的危害为渗出性以及其遇水或在潮湿的空气中极易反应生成有毒、有害、易爆、恶臭气体，比如氨气、甲烷、氢气等，未经处理的铝灰会对空气及地下水造成污染。目前传统处理方法存在利用率低、环境污染大等缺点，且铝灰长期存储存在安全隐患。
现有技术中，利用铝灰生产速凝剂，在生产过程中，出现炉膛爆燃、结炉、产品性能差、铝灰处理能力低，能耗高，甚至出现温度不可控情况，烧毁脉冲布袋除尘器的布袋等问题。因此，提供一种利用铝灰制备速凝剂的方法，能实现安全生产，且生产效率高，能耗低，产品性能优良，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种利用铝灰制备高效粉状速凝剂的方法，解决现有技术中利用铝灰生产速凝剂，易出现安全事故，生产效率低，能耗高，产品性能差的问题。
本发明的目的之二在于，提供采用上述方法生产高效粉状速凝剂的系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供的一种利用铝灰制备高效粉状速凝剂的方法，包括以下步骤：
S1.将铝灰与药剂A混匀后，进行一次煅烧；
S2.将一次煅烧产物与药剂B混匀后，进行二次煅烧，而后冷却、磨粉得到高效粉状速凝剂；
其中，药剂A包括碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、氢氧化钙、十二水硫酸钠、碳酸钾中的至少一种；药剂A的用量为铝灰质量的3％-12％；
药剂B包括碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种，药剂B的用量为铝灰质量的40％-60％。
本发明的部分实施方案中，所述铝灰包括一次铝灰、二次铝灰中的一种或其混合物。
本发明的部分实施方案中，所述一次煅烧温度为400-600℃，停留时间为30-80min。
对铝灰进行煅烧可以使氮化铝和氧气发生反应生成氧化铝。但是申请人发现，生成的氧化铝会在氮化铝的表面形成一层薄膜，阻碍氮化铝的进一步氧化，内部的氮化铝颗粒很难与空气接触发生反应。本发明创造性地在将铝灰与药剂A混合均匀后再进行一次煅烧，药剂A在一次煅烧条件会生成二氧化碳或失水，从而形成微孔并生成微孔结构的沸石，为氮化铝的反应提供了氧气进入的通道，使氮化铝与氧气反应比较彻底，达到铝灰脱氮的目的。
本发明一个实施例中，药剂A中包括有碳酸钙、氢氧化钙，其反应机理为：
4AlN+3O2→2Al2O3+2N2
CaCO3→CaO+CO2
Ca(OH)2→CaO+H2O
本发明的部分实施方案中，所述二次煅烧温度为1020-1250℃，停留时间为40-80min。
本发明中，将一次煅烧产物与药剂B混匀后进行二次煅烧，使一次煅烧产物生成速凝剂粗品。本发明的一个实施例中，当药剂B为Na2CO3时，一次煅烧生成的氧化铝与Na2CO3反应，是煅烧过程的主要化学反应，生成速凝剂主要成分固体铝酸钠。
Al2O3+Na2CO3＝NaAlO2+CO2
本发明的部分实施方案中，将二次煅烧产生的余热用于一次煅烧。
本发明创造性地采用两次煅烧的方式，不仅能使铝灰脱氮，还能制得性质优良的速凝剂。申请人发现，在实际生产中，一次煅烧时不加入药剂A，或不进行一次煅烧实际上不成立的。因为没有加入药剂A的一次煅烧，仅依靠第二段加入的药剂直接煅烧，铝灰就会发生结窑和爆膛，无法进行生产。
本发明提供的采用上述的方法生产高效粉状速凝剂的系统，包括用于对铝灰和药剂A进行混料的混料机，从混料机接出的一段转炉，从一段转炉接出的二段转炉，从二段转炉接出的冷却机，以及从冷却机接出的磨粉机；混料机接入有铝灰料仓和药剂A料仓，二段转炉接入有药剂B料仓。
进一步地，还包括成品料仓，磨粉机直接接入至成品料仓。
进一步地，一段转炉连接有沉降室，沉降室连接有布袋除尘器，布袋除尘器通过管道接入至脱硝装置，布袋除尘器与脱硝装置相连通的管道上设有抽风机B。
进一步地，冷却机设有冷却系统，冷却系统包括循环水槽，通过管道与循环水槽连通同于为冷却机降温冷却的喷淋装置，喷淋装置与循环水槽连通的管道上设有循环水泵；喷淋装置位于冷却机正上方，循环水槽位于冷却机正下方并能承接从喷淋装置喷出的冷却水。
进一步地，还包括接入至二段转炉的螺旋提升喂料机，一段转炉和药剂B料仓接入至螺旋提升喂料机，二段转炉上设有翻料板；二段转炉与一段转炉之间连通有余热再利用管，余热再利用管上设有抽风机A。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学，构思巧妙，本发明创造性地采用两次煅烧的方式，不仅能使铝灰脱氮，还能制得性质优良的速凝剂。本发明将铝灰与药剂A混合均匀后再进行一次煅烧，从而能使铝灰煅烧时反应完全，达到脱氮的目的；再将脱氮后的产物于更高温条件下煅烧，生成速凝剂。本发明将二次煅烧产生的余热用于一次煅烧，有效降低了能耗。
本发明方法条件可控，在实现安全生产的同时，还能提高生产效率。
附图说明
附图1为本发明的生产高效粉状速凝剂的系统结构图。
其中附图标记对应的名称为：
1-铝灰料仓，2-药剂A料仓，3-混料机，4-沉降室，5-一段转炉，6-药剂B料仓，7-抽风机A，8-螺旋提升喂料机，9-翻料板，10-二段转炉，11-循环水泵，12-喷淋装置，13-冷却机，14-循环水槽，15-磨粉机，16-成品料仓，17-布袋除尘器，18-抽风机B，19-余热再利用管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，药剂A和药剂B的添加量百分比均为相对于铝灰质量而言。
实施例1
如附图1所示，本实施例公开了本发明的生产高效粉状速凝剂的系统，包括用于对铝灰和药剂A进行混料的混料机3，从混料机3接出的一段转炉5，从一段转炉5接出的二段转炉10，从二段转炉10接出的冷却机13，以及从冷却机13接出的磨粉机15；混料机3接入有铝灰料仓1和药剂A料仓2，二段转炉10接入有药剂B料仓6。
本实施例的生产高效粉状速凝剂的系统还包括成品料仓16和接入至二段转炉10的螺旋提升喂料机8。磨粉机15直接接入至成品料仓16；一段转炉5和药剂B料仓6接入至螺旋提升喂料机8，二段转炉10上设有翻料板9；二段转炉10与一段转炉5之间连通有余热再利用管19，余热再利用管19上设有抽风机A7，用于将二段转炉10的余热送入一段转炉5中，有效降低了能耗。
铝灰料仓1、药剂A料仓2、药剂B料仓6均设置有振动器，保证原料在料仓内不会架空；螺旋提升喂料机8带有称重功能，保证向系统供应的各原料比例恒定，保证了系统的连续平稳运行。
一段转炉5连接有沉降室4，沉降室4连接有布袋除尘器17，布袋除尘器17通过管道接入至脱硝装置，布袋除尘器17与脱硝装置相连通的管道上设有抽风机B18。沉降室4的作用是对系统尾气进行预处理，将一段转炉5中被尾气带出的较大颗粒物料进行回收，回收的物料加入混料机3中送入一段转炉5烧制。布袋除尘器17的作用是对通过沉降室4预处理的尾气进行深度处理，将尾气中细小颗粒物质收集，收集的物料与沉降室4收集的物料一并加入混料机3送入一段转炉5烧制。抽风机B18的作用是将尾气收集送给脱硝装置，在脱硝装置中完成脱硝，从而使尾气达标排放。
冷却机13设有冷却系统，冷却系统包括循环水槽14，通过管道与循环水槽14连通同于为冷却机13降温冷却的喷淋装置12，喷淋装置12与循环水槽14连通的管道上设有循环水泵11；喷淋装置12位于冷却机13正上方，循环水槽14位于冷却机13正下方并能承接从喷淋装置12喷出的冷却水。
本发明的系统使用时，药剂A经药剂A料仓进入混料机，铝灰经铝灰料仓进入混料机，在混料机中混合后，混合物料进入一段转炉进行一次煅烧，一次煅烧后的物料经螺旋提升喂料机进入二段转炉，在翻料板的作用下与药剂B混合均匀，混合均匀后的物料在二段转炉进行二次煅烧，二次煅烧后的产物经冷却机冷却后，进入磨粉机磨粉，制得的粉状速凝剂收集于成品料仓中。
实施例2
本实施例公开了采用实施例1的系统生产高效粉状速凝剂的方法。
将铝灰、药剂A、药剂B分别加入药剂A料仓2、药剂B料仓6中，在设定好的工艺条件下通过一段转炉、二段转炉烧制，再通过冷却、磨粉得到速凝剂产品。
各工序的具体工艺条件如下表1所示：
表1实施例2速凝剂制备中各工序的条件控制
其中，药剂A、药剂B成分组成及百分含量如下表2所示：
表2实施例2药剂A、药剂B成分及含量
实施例3
本实施例公开了采用实施例1的系统生产高效粉状速凝剂的方法。
将铝灰、药剂A、药剂B分别加入药剂A料仓2、药剂B料仓6中，在设定好的工艺条件下通过一段转炉、二段转炉烧制，再通过冷却、磨粉得到速凝剂产品。
各工序的具体工各个阶段的具体工艺条件如下表3所示：
表3实施例3速凝剂制备中各工序的条件控制
其中，药剂A、药剂B成分组成及百分含量如下表4所示：
表4实施例3药剂A、药剂B成分及含量
实施例4
本实施例公开了采用实施例1的系统生产高效粉状速凝剂的方法。
将铝灰、药剂A、药剂B分别加入药剂A料仓2、药剂B料仓6中，在设定好的工艺条件下通过一段转炉、二段转炉烧制，再通过冷却、磨粉得到速凝剂产品。
各工序的具体工各个阶段的具体工艺条件如下表5所示：
表5实施例4中速凝剂制备中各工序的条件控制
其中，药剂A、药剂B成分组成及百分含量如下表6所示：
表6实施例4药剂A、药剂B成分组成及含量
性能测试
分别对添加有实施例2-4生产的粉状速凝剂的混凝土进行性能测试。
混凝土中各粉状速凝剂的掺量均为4wt％，测试依据为GB/T 35159-2007《喷射混凝土用速凝剂》。
具体测试结果如表7所示：
表7性能测试表
由表7性能测试结果可知，添加本发明所述制备的粉剂速凝剂的混凝土，掺量采用标准上最低掺量，初凝时间均小于5min，终凝时间均小于12min，1d强度均大于7MPa，28d抗压强度比均大于70％，完全满足GB/T 35159-2007《喷射混凝土用速凝剂》标准，本发明所述制备的粉剂速凝剂性能优异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用铝灰制备高效粉状速凝剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将铝灰与药剂A混匀后，进行一次煅烧；所述铝灰包括一次铝灰、二次铝灰中的一种或其混合物，一次煅烧温度为400-600℃，停留时间为30-80min；
S2. 将一次煅烧产物与药剂B混匀后，进行二次煅烧，而后冷却、磨粉得到高效粉状速凝剂；二次煅烧温度为1020-1250℃，停留时间为40-80min；
其中，药剂A包括碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、氢氧化钙、十二水硫酸钠、碳酸钾中的至少一种；药剂A的用量为铝灰质量的3%-12%；
药剂B包括碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种，药剂B的用量为铝灰质量的40%-60%。
2.根据权利要求1所述的一种利用铝灰制备高效粉状速凝剂的方法，其特征在于，将二次煅烧产生的余热用于一次煅烧。
3.一种采用权利要求1-2任意一项所述的方法生产高效粉状速凝剂的系统，其特征在于，包括用于对铝灰和药剂A进行混料的混料机（3），从混料机（3）接出的一段转炉（5），从一段转炉（5）接出的二段转炉（10），从二段转炉（10）接出的冷却机（13），以及从冷却机（13）接出的磨粉机（15）；混料机（3）接入有铝灰料仓（1）和药剂A料仓（2），二段转炉（10）接入有药剂B料仓（6）。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括成品料仓（16），磨粉机（15）直接接入至成品料仓（16）。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，一段转炉（5）连接有沉降室（4），沉降室（4）连接有布袋除尘器（17），布袋除尘器（17）通过管道接入至脱硝装置，布袋除尘器（17）与脱硝装置相连通的管道上设有抽风机B（18）。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，冷却机（13）设有冷却系统，冷却系统包括循环水槽（14），通过管道与循环水槽（14）连通用于为冷却机（13）降温冷却的喷淋装置（12），喷淋装置（12）与循环水槽（14）连通的管道上设有循环水泵（11）；喷淋装置（12）位于冷却机（13）正上方，循环水槽（14）位于冷却机（13）正下方并能承接从喷淋装置（12）喷出的冷却水。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括接入至二段转炉（10）的螺旋提升喂料机（8），一段转炉（5）和药剂B料仓（6）接入至螺旋提升喂料机（8），二段转炉（10）上设有翻料板（9）；二段转炉（10）与一段转炉（5）之间连通有余热再利用管（19），余热再利用管（19）上设有抽风机A（7）。
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