CN213286759U - 一种二次铝灰水解反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于再生铝业领域，涉及一种二次铝灰水解反应装置，主反应器内设置有搅拌装置，主反应器顶部开设有填料口，主反应器底部开设有与循环泵连接的浆料排出管道，循环泵另一端通过浆料循环管道连接至主反应器内腔，主反应器套设有中空夹套，夹套上开设有循环水出口，换热器外套设有中空壳套，换热器的壳套上安装有循环水进口，主反应器的夹套与换热器的壳套之间连接有输水管道，换热器上安装有与换热器内腔连通的氨气排出口，换热器与主反应器之间连接有输氨管道，主反应器内腔与浆料循环管道出口相对的位置固定安装有导流罩，解决现有铝灰水解回收装置对于铝灰中AlN水解不彻底、铝灰投料过程不防尘以及水氨分离热效率低的问题。

Description

一种二次铝灰水解反应装置

技术领域

本实用新型属于再生铝业领域，涉及一种二次铝灰水解反应装置。

背景技术

铝灰(或铝灰渣)是原铝生产、铝合金以及废铝回收过程中产生的一种渣。与其他重金属熔炼产生的炉渣不同，铝灰会浮在熔体表面并呈现出松散的灰渣状。据统计，每生产1000kg铝，就会产生25～50kg。全世界每年产生约500万吨。随着铝及铝合金产量的提高，铝灰的生成量也随之增大。因此，铝灰的绿色循环利用便成为了人们关注的热点。目前，铝灰的利用基本上只是回收其中的金属铝，提取金属铝后的残灰大部分直接堆存或填埋处理，少部分用于制造建筑材料的填料。回收金属铝后的残灰可用来生产氧化铝、合成或制备Al-Si合金等，但大部分残灰的利用尚处于试验研究阶段。通过对铝灰的组成进行分析发现，铝灰主要成份是氮化铝、氧化铝、铝单质、氯化钠、氯化钾、二氧化硅等，其中AlN很不稳定，能与水发生反应放出氨气，造成残灰利用过程中的材料性能不稳定、溶液酸碱度发生变化；在堆存和填埋后，也会造成环境污染。因此，研究铝灰中AlN与水的反应行为，对铝灰的循环利用和避免环境污染具有重要的现实意义。

AlN和水反应会生成氢氧化铝和氨气，这个反应被用来生产氨水。在再生铝业中，人们考虑利用这个反应用来进行铝灰中的AlN的制备氨水，专利文献(201510625455.7)中公开了铝灰中的AlN制氨的工艺方法是“将铝熔铸产生的铝灰与水按质量比1:1 1:10进行～调浆得到矿浆a，调浆过程中产生的NH3通过吸收塔吸收制成氨水”。

授权公告号为CN207209974U的实用新型专利公开了一种高效铝灰中AlN水解回收利用装置，包括AlN水解装置和氨吸收装置，AlN水解装置包括反应主体和混合进料装置，混合进料装置的进料管伸入反应主体内部；进料管的内部设置有螺旋搅拌器，螺旋搅拌器连接驱动电机，在驱动电机的驱动作用下，螺旋搅拌器对铝灰和水进行混合并将混成泥的铝灰泥推进反应主体内，铝灰泥由对应的铝灰泥出口落入反应主体内部，并在摇摆电机作用下实现均匀进料，有利于物料充分反应和氨气及时排出反应主体。但是该装置存在铝灰中AlN水解不彻底、铝灰投料过程不防尘以及水氨分离热效率低的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型为了解决上述现有铝灰水解回收装置对于铝灰中AlN水解不彻底、铝灰投料过程不防尘以及水氨分离热效率低的问题，提供一种二次铝灰水解反应装置。

为达到上述目的，本实用新型提供一种二次铝灰水解反应装置，包括主反应器、换热器和浆料循环泵，主反应器内设置有搅拌装置，主反应器顶部开设有便于铝灰加入的填料口，主反应器底部开设有与循环泵连接的浆料排出管道，循环泵另一端通过浆料循环管道连接至主反应器内腔，主反应器套设有中空夹套，夹套上开设有循环水出口，换热器外套设有中空壳套，换热器的壳套上安装有循环水进口，主反应器的夹套与换热器的壳套之间连接有输水管道，换热器上安装有与换热器内腔连通的氨气排出口，换热器内腔与主反应器内腔之间连接有输氨管道，主反应器内腔与浆料循环管道出口相对的位置固定安装有导流罩。

进一步，换热器内腔底端与主反应器内腔之间连接有冷凝水回收管道。

进一步，导流罩呈L型，与浆料循环管道出口相对一侧的导流罩上均匀开设有若干透气孔。

进一步，搅拌装置包括搅拌电机和固定安装在搅拌电机底部的搅拌桨。

进一步，输氨管道位于输水管道上方，循环水进口位于氨气排出口上方。

进一步，夹套外设置有保温层。

进一步，输氨管道、输水管道、冷凝水回收管道、循环水进口、氨气排出口、浆料排出管道以及浆料循环管道上均安装有调节阀。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所公开的二次铝灰水解反应装置，主反应器内的导流罩可以在铝灰水解前将主反应器底部的水流沿着导流罩导入主反应器，在主反应器内部形成自上而下的水幕，主反应器负压形成后有助于主反应器上填料口投料，水幕能够对铝灰投料过程起到防尘的效果，且可避免二次铝灰被吸入换热器及氨回收系统。

2、本实用新型所公开的二次铝灰水解反应装置，铝灰水解反应产生的氨气进入换热器后，氨气的热量将换热器壳套内的水加热，提高能源利用率，换热后的氨气沿着换热器上的氨气排出口排出至氨回收系统进行收集。氨气冷凝过程中产生的水沿着换热器底部的冷凝水回收管道回收至主反应器内，降低了氨气的回收难度。

3、本实用新型所公开的二次铝灰水解反应装置，主反应器底部未彻底反应的铝灰浆料在浆料循环泵的作用下沿着导流罩进入主反应器，浆料沿着导流罩分散流出，使得铝灰中氮化铝与水充分接触，大大提高了铝灰的水解效率。

4、本实用新型所公开的二次铝灰水解反应装置，氨气的热量反哺主反应器内铝灰的水解反应，热能利用效率高，铝灰回收效率高，反应速度快。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型二次铝灰水解反应装置的结构示意图一；

图2为本实用新型二次铝灰水解反应装置的结构示意图二。

附图标记：主反应器1、搅拌电机1-1、填料口1-2、导流罩1-3、搅拌桨1-4、循环水出口1-5、换热器2、输氨管道2-1、输水管道2-2、冷凝水回收管道2-3、循环水进口2-4、氨气排出口2-5、浆料循环泵3、浆料排出管道3-1、浆料循环管道3-2。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1～2所示的二次铝灰水解反应装置，包括主反应器1、换热器2和浆料循环泵3，主反应器1内设置有搅拌电机1-1，搅拌电机1-1的底部固定安装有搅拌桨1-4，搅拌电机1-1和搅拌桨1-4的配合能够将主反应器1内的铝灰和水混合搅拌均匀。主反应器1顶部开设有便于铝灰加入的填料口1-2，主反应器1底部开设有带调节阀且与循环泵连接的浆料排出管道3-1，循环泵的一端与浆料排出管道3-1连通，另一端通过浆料循环管道3-2连接至主反应器1内腔。

主反应器1套设有中空夹套，夹套上开设有带调节阀的循环水出口1-5。换热器2外套设有中空壳套，换热器2的壳套上安装有带调节阀的循环水进口2-4，主反应器1的夹套与换热器2的壳套之间连接有带调节阀的输水管道2-2。换热器2上安装有与换热器2内腔连通的氨气排出口2-5，换热器2内腔与主反应器1内腔之间连接有带调节阀且位于输水管道2-2上方的输氨管道2-1，换热器2内腔底端与主反应器1内腔之间连接有带调节阀的冷凝水回收管道2-3。

主反应器1内腔与浆料循环管道3-2出口相对的位置固定安装有L型的导流罩1-3，与浆料循环管道3-2出口相对一侧的导流罩1-3上均匀开设有若干透气孔，导流罩1-3一方面起到将浆料循环泵3导入至主反应器1内的浆料分散导入主反应器1的作用，可提高二次铝灰水解产生氨气的逸出效率，提高反应进程，另一方面也会加速氨气挥发，避免铝灰投料过程被铝灰被吸入氨气回收系统。

夹套外设置有保温层，其目的为减少主反应器1热量的损失。

该二次铝灰水解反应装置使用时，先建立主反应器1内部水循环，水经主反应器1底流出，通过浆料循环泵3循环增压且沿着导流罩1-3进入主反应器1，在主反应器1内部形成自上而下的水幕，主反应器1负压形成后开始通过主反应器1上填料口1-2投料，此设计可避免二次铝灰被吸入换热器2及氨回收系统。二次铝灰水解反应开始后，浆料循环泵3将主反应器1底部浆料沿着导流罩1-3进入主反应器1，浆料沿着导流罩1-3分散流出，使得铝灰中氮化铝与水充分接触，生成氢氧化铝和氨气，氨气沿着输氨管道2-1进入换热器2换热，氨气的热量将换热器2壳套内的水加热，提高能源利用率，换热后的氨气沿着换热器2上的氨气排出口2-5排出至氨回收系统进行收集。氨气冷凝过程中产生的水沿着换热器2底部的冷凝水回收管道2-3回收至主反应器1内，降低了氨气的回收难度。

通过氨气的热量将换热器2壳套内的水加热后，换热器2壳套内的水沿着换热器2壳体与主反应器1夹套之间的输水管道2-2输入至主反应器1夹套，加快铝灰中氮化铝与水的反应。该二次铝灰水解反应装置能够有效降低投料过程铝灰进入后续装置，水解铝灰效率高，反应快且能回收反应过程的水蒸气，降低氨气回收难度，并且该水解反应装置热利用效率高，节约能源。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种二次铝灰水解反应装置，其特征在于，包括主反应器、换热器和浆料循环泵，主反应器内设置有搅拌装置，主反应器顶部开设有便于铝灰加入的填料口，主反应器底部开设有与循环泵连接的浆料排出管道，循环泵另一端通过浆料循环管道连接至主反应器内腔，主反应器套设有中空夹套，夹套上开设有循环水出口，换热器外套设有中空壳套，换热器的壳套上安装有循环水进口，主反应器的夹套与换热器的壳套之间连接有输水管道，换热器上安装有与换热器内腔连通的氨气排出口，换热器内腔与主反应器内腔之间连接有输氨管道，主反应器内腔与浆料循环管道出口相对的位置固定安装有导流罩。

2.如权利要求1所述的二次铝灰水解反应装置，其特征在于，所述换热器内腔底端与主反应器内腔之间连接有冷凝水回收管道。

3.如权利要求2所述的二次铝灰水解反应装置，其特征在于，所述导流罩呈L型，与浆料循环管道出口相对一侧的导流罩上均匀开设有若干透气孔。

4.如权利要求3所述的二次铝灰水解反应装置，其特征在于，所述搅拌装置包括搅拌电机和固定安装在搅拌电机底部的搅拌桨。

5.如权利要求4所述的二次铝灰水解反应装置，其特征在于，所述输氨管道位于输水管道上方，循环水进口位于氨气排出口上方。

6.如权利要求5所述的二次铝灰水解反应装置，其特征在于，所述夹套外设置有保温层。

7.如权利要求6所述的二次铝灰水解反应装置，其特征在于，所述输氨管道、输水管道、冷凝水回收管道、循环水进口、氨气排出口、浆料排出管道以及浆料循环管道上均安装有调节阀。

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