CN1392109A - 综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺。是利用煤矸石为原料，将发电、制铝和水泥生产结合起来，发出的电力供电解铝使用，电厂废料粉煤灰为制铝原料，经破碎、煅烧、浸取、过滤、脱硅、碳分等工序生产氧化铝；利用生产氧化铝过程中产生的硅钙渣为原料生产水泥。具有经济效益高、成本低，变废为宝、符合可持续发展产业政策等优点。
Description
技术领域：
本发明属于发电、冶金、建材综合生产工艺，涉及利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺。
背景技术：
乌海地区蕴藏有丰富的煤矸石资源，煤矸石年排放量超过200万吨。煤矸石发电在我国已是成熟生产工艺，发电产生的炉渣和粉煤灰是生产氧化铝的原料，如不利用对环境产生严重污染。
金属铝和氧化铝在我国是极为紧俏的工业产品，生产能力的增长速度远不能满足市场需求的增长。目前生产铝和氧化铝的唯一原料是铝钒土，而我国铝钒土的分布极不平衡，且矿藏98％都是一水硬铝石，杂质含量高，矿石难以溶解，生产难度大，成本高。我国水泥产量也占世界第一位，但其中小水泥厂的产量占总产量的80％，能耗高，产值低，质量不稳定，污染严重。
技术内容：
本发明的目的是提供一种综合利用煤矸石发电、制铝联产水泥的生产工艺。
本发明的技术方案是以煤矸石为原料，将发电、制铝和水泥生产结合起来，即：以煤矸石为原料采用循环硫化床锅炉发电，电力供给电解铝流程，电厂产生的粉煤灰作为生产氧化铝的原料，氧化铝生产流程产生的硅钙渣作为生产水泥的原料。氧化铝生产工艺流程主要包括研磨工序、煅烧工序、溶出工序、蒸发工序、脱硅工序、碳分工序和焙烧工序；水泥生产工艺流程包括配料工序、研磨工序、煅烧工序和粉磨工序。
本发明的技术优点是：充分利用煤矸石含炭含铝特点，将发电、制铝和水泥生产结合起来，将前一生产流程的产生物作为后一流程的能源和原料，联产工艺提高了经济效益，降低了生产成本；变废为宝，既发展了经济又保护了环境，符合持续发展的产业政策；节省了铝钒土原料；用氧化铝生产中溶出的硅钙渣直接生产水泥，对于烧制高性能水泥熟料极为有利。
附图说明：
附图1为以粉煤灰为原料生产氧化铝并联产水泥工艺流程图。
1为破碎机、2为粉磨机、3为生料库、4为旋转窑、5为冷却机、6为熟料库，7为配液罐、8为浸取槽、9、12、21、23为板框过滤机，10为浓缩锅、11为硅钙渣洗涤槽、13为水泥生料储槽、14为高压脱硅槽，15、17为转鼓真空过滤机，16为深度脱硅槽、18为碳分槽、19为平盘过滤机、20为母液再生槽、22为氢氧化铝洗槽、24为氢氧化铝贮槽、25为焙烧窑、26为冷却机。
具体实施方式：
煤矸石发电已是现有技术，主要生产设备有循环硫化床锅炉、汽轮机和发电机。将发出的电力供给电解铝生产流程，电厂产生的粉煤灰作为生产氧化铝的原料。
氧化铝生产工艺流程如图1所示：
氧化铝生产工艺流程主要包括研磨工序、煅烧工序、溶出工序、蒸发工序、脱硅工序、碳分工序和焙烧工序。
1、粉磨煅烧工序
原料粉煤灰和石灰石经破碎机1破碎，进入生料磨2，经均化进入生料库3中，送入旋转窑4内煅烧，烧成熟料送入冷却机5，熟料因产生晶型转化而粉化，粉化料储存于熟料库6中。
煅烧工艺的适宜条件是：
物料配比：粉煤灰∶石灰石＝31-34％∶69-66％，最佳配比值为粉煤灰∶石灰石＝32％∶68％。
粉磨细度：180目筛筛余＜10％；
煅烧温度：1280℃-1420℃，最佳焙烧温度为1320℃-1400℃；
煅烧时间：40min-60min；
升温速度：8.8-22℃/min最佳升温速度10℃/min。
2、溶出工序
在配液罐7中配制Na2CO3溶液，然后用泵将溶液送至溶出反应罐8，蒸汽加热，开启搅拌，溶出反应完毕后，物料送至板框过滤机9，固液分离后，清液由泵送至蒸发反应罐10，滤渣送至洗涤槽11，经四次逆流洗涤，滤渣含碱量合格后通过过滤器12，送入水泥生料贮槽13作为水泥生产原料。洗涤废水送至配液罐7循环使用。
3、浓缩工序
来自溶出工序的清液在蒸发反应罐10中浓缩，浓缩蒸发产生的二次蒸汽送往溶出工序作为溶出反应的热源，溶液待蒸发浓缩至氧化铝含量为40克/升左右时，停止浓缩，用泵将浓缩液输送至高压脱硅反应罐14。
4、脱硅工序
高压脱硅：
来自浓缩工序的浓缩液在高压脱硅反应罐14中进行高压脱硅。反应完毕，降温降压脱硅液送至过滤器15过滤，清液由泵输送至深度脱硅反应槽16，滤渣送至洗涤槽11，与浸出硅钙渣混合，送入水泥生产工序。
常压脱硅：
来自高压脱硅的脱硅液在常压下，在深度脱硅反应罐16中进行脱硅。当温度升至反应温度时，加入CaO，反应完毕后，物料送至过滤器17分离，清液由泵送至碳分反应罐18，滤渣送至生料库3配料。
深度脱硅石灰加入量为nCaO/nSiO2＝20-40。
5、碳分工序
来自常压脱硅后的铝酸钠精液泵入碳分反应罐18，当反应温度控制在所需温度时，向反应罐通入CO，反应完毕后，物料送至过滤机19固液分离，得氢氧化铝固体和母液。碳分母液用泵送入母液再生罐20，向母液再生罐中加入Ca(OH)2。再生完毕后送至过滤器21，再生母液用泵送往配液罐7，固体滤渣送往硅钙渣洗涤槽11与硅钙渣混合。
二氧化碳的通气量为38ml/min，终点控制PH＝8.0-10.0。
分离得到的氢氧化铝送往氢氧化铝洗涤槽22，用热软水洗涤，洗涤完毕送往过滤器23，洗涤水用泵送往配液罐7，氢氧化铝送至氢氧化铝储槽24。
6、焙烧工序
经碳分得到的氢氧化铝在105℃-110℃温度下烘干至恒重，得到成品氢氧化铝，然后在焙烧窑25中进行焙烧。焙烧温度1000℃-1150℃，时间2小时。焙烧完毕生成的氧化铝直接进入冷却机26冷却，得到成品氧化铝。
氧化铝送入电解铝工序，经电解生产出金属铝产品。
水泥生产工艺流程包括配料工序、研磨工序、煅烧工序和粉磨工序，与常规水泥生产工艺相同。
生产氧化铝的排出的硅钙渣干燥后，与硅酸盐熟料共同粉磨，生产水泥；亦可与石灰石、铁粉配合，配制水泥生料，煅烧后得到硅酸盐熟料，粉磨后得到水泥产品。
Claims (5)
1、一种综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，由发电、制铝工艺流程和水泥生产流程组成，其特征在于：制铝工艺流程是以粉煤灰和石灰石为主要原料，经破碎、煅烧、浸取、过滤、脱硅、碳分等工序生产氧化铝；水泥生产流程是利用氧化铝生产中产生的硅钙渣为主要原料，经配料、研磨、煅烧和粉磨等工序生产水泥。
2、如权利要求1所述的综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，其特征在于：所述氧化铝生产工艺中粉煤灰与石灰石的配料比是：31-34％∶69-66％。
3、如权利要求2所述的综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，其特征在于：所述氧化铝生产工艺中粉煤灰与石灰石的配料比最佳配比值为32％∶68％。
4、如权利要求1或权利要求2所述的综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，其特征在于：所述氧化铝生产工艺中煅烧工序的适宜条件是：
粉磨细度：180目筛筛余＜10％；
煅烧温度：1280℃-1420℃，最佳煅烧温度为1320℃-1400℃；
煅烧时间：40min-60min；
升温速度：8.8-22℃/min最佳升温速度10℃/min。
5、如权利要求1或权利要求2所述的综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，其特征在于：所述氧化铝生产工艺中：
常压脱硅工序石灰加入量为：nCaO/nSiO2＝20-40。
碳分工序二氧化碳的通气量为38ml/min，终点控制PH＝8.0-10.0。
氢氧化铝焙烧工序焙烧温度1000℃-1150℃，焙烧时间2小时。
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