一種粉煤灰酸法溶出鋁的方法及用于該方法的設(shè)備系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種粉煤灰酸法溶出鋁的方法，包括：（1）將粉煤灰加水配制成粉煤灰料漿；（2）將粉煤灰料漿和酸溶液分別升溫至40℃～70℃進(jìn)行預(yù)熱；（3）將預(yù)熱后的粉煤灰料漿和酸溶液分別加入反應(yīng)釜中形成混合料漿；和（4）將所述混合料漿在125℃～160℃下保溫1.5h～3h進(jìn)行鋁的溶出反應(yīng)。本發(fā)明的方法能夠大大延長設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備成本。本發(fā)明還公開了用于所述粉煤灰酸法溶出鋁的設(shè)備系統(tǒng)。
【專利說明】一種粉煤灰酸法溶出鋁的方法及用于該方法的設(shè)備系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉煤灰的回收利用，具體涉及從粉煤灰中酸法溶出鋁的方法及用于該方法的設(shè)備系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]粉煤灰是燃煤電廠產(chǎn)生的、排放量最大的工業(yè)固體廢棄物料。粉煤灰中氧化鋁的含量往往很高，很多地區(qū)的粉煤灰為含氧化鋁30%以上的高鋁粉煤灰，其中某些地區(qū)的粉煤灰中氧化鋁含量高達(dá)50%。氧化鋁是生產(chǎn)金屬鋁的重要原料，也是一種重要的化工產(chǎn)品，從粉煤灰中提取氧化鋁，是解決鋁資源不足、實(shí)現(xiàn)粉煤灰綜合利用的有效途徑之一。
[0003]目前國內(nèi)主要采取單流法從粉煤灰中溶出鋁，該方法首先將粉煤灰和酸溶液在配料槽中混合，形成混合料漿，將所述混合料漿通過輸送泵和輸送管道輸送至反應(yīng)釜進(jìn)行高溫溶出。由于干的粉煤灰與酸溶液混合時(shí)釋放出反應(yīng)熱，從而在配料時(shí)混合料漿的溫度急劇升高，甚至能達(dá)到水的沸點(diǎn)，這樣的高溫降低了設(shè)備的使用壽命；同時(shí)由于粉煤灰的磨蝕性和酸溶液的酸蝕性，使得粉煤灰和酸溶液混合形成的混合料漿既具有磨蝕性又具有酸蝕性，從而對(duì)配料槽(特別是其攪拌槳)、輸送泵和輸送管道都造成嚴(yán)重?fù)p害，設(shè)備使用壽命短，例如配料槽的攪拌槳的使用壽命只有2個(gè)月，輸送泵的使用壽命一般不足2個(gè)月。
·[0004]因此，需要一種能夠提高設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備成本的粉煤灰酸法溶出鋁的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一方面目的在于提供一種粉煤灰酸法溶出鋁的方法，以提高設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備成本。
[0006]本發(fā)明的第二方面目的在于提高一種用于所述方法的設(shè)備系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的第一方面目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種粉煤灰酸法溶出鋁的方法，包括:
[0009]( I)將粉煤灰加水配制成粉煤灰料漿；
[0010](2)將粉煤灰料漿和酸溶液分別升溫至40°C?70°C進(jìn)行預(yù)熱；
[0011](3)將預(yù)熱后的粉煤灰料漿和酸溶液分別加入反應(yīng)釜中形成混合料漿；和
[0012](4)將所述混合料漿在125°C?160°C下保溫1.5h?3h進(jìn)行鋁的溶出反應(yīng)。
[0013]優(yōu)選地，所述粉煤灰料漿的固含量為40%?60%。
[0014]優(yōu)選地，所述酸溶液為鹽酸或硫酸溶液，其中所述鹽酸的質(zhì)量濃度為28%?37%，所述硫酸的質(zhì)量濃度為40?60%。
[0015]優(yōu)選地，步驟(4)中所述反應(yīng)通過水蒸汽直接或間接加熱。
[0016]優(yōu)選地，所述粉煤灰為循環(huán)流化床粉煤灰或經(jīng)過活化的煤粉爐粉煤灰。
[0017]優(yōu)選地，所述混合料漿在至少兩級(jí)反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)，并且步驟(4)包括向至少第一級(jí)反應(yīng)釜中通入140°C?170°C的水蒸汽的步驟。[0018]與現(xiàn)有的單流法從粉煤灰中溶出鋁的工藝相比，本發(fā)明方法的優(yōu)勢在于:
[0019]1.將粉煤灰首先加水配置成粉煤灰料漿，并將粉煤灰料漿和酸溶液分別進(jìn)行預(yù)熱，這樣的設(shè)置避免了干的粉煤灰與酸溶液直接混合產(chǎn)生的高溫對(duì)設(shè)備材料的損害，延長了設(shè)備的使用壽命；預(yù)熱步驟能夠使混合料漿在反應(yīng)釜內(nèi)快速達(dá)到預(yù)設(shè)溫度。
[0020]2.粉煤灰料漿與酸溶液分別通過各自的輸送系統(tǒng)加入反應(yīng)釜中進(jìn)行混合并反應(yīng)，這樣的處理使得粉煤灰料漿和酸溶液在反應(yīng)之前是分離的，對(duì)于各自的配料槽、輸送泵和輸送管道僅產(chǎn)生磨蝕和酸蝕損害中的一種，因而對(duì)設(shè)備造成的損害要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中粉煤灰料漿與酸溶液預(yù)先混合對(duì)配料槽攪拌槳、輸送泵和輸送管道產(chǎn)生的磨蝕和酸蝕雙重?fù)p害，使所述設(shè)備的使用壽命大大延長。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第二方面目的，還提供一種用于粉煤灰酸法溶出鋁的設(shè)備系統(tǒng)，包括以輸送管道依次連接的粉煤灰配料槽、輸送泵和第一套管預(yù)熱器，以輸送管道依次連接的酸儲(chǔ)罐、耐酸泵和第二套管預(yù)熱器，和反應(yīng)釜，所述第一套管預(yù)熱器的出料端和所述第二套管預(yù)熱器的出料端均與反應(yīng)釜的進(jìn)料口連接。
[0022]優(yōu)選地，所述反應(yīng)釜為至少兩級(jí)反應(yīng)釜，更優(yōu)選為兩級(jí)、三級(jí)或四級(jí)反應(yīng)釜。
[0023]優(yōu)選地，所述輸送泵為不銹鋼材質(zhì)，所述第一套管預(yù)熱器采用碳素鋼材質(zhì)，所述耐酸泵為氟塑合金材質(zhì)。
[0024]現(xiàn)有的單流法從粉煤灰中溶出鋁使用的設(shè)備系統(tǒng)，通常包括用于粉煤灰與酸溶液混合的配料槽、用于將混合料漿輸送至反應(yīng)釜的輸送泵和反應(yīng)釜，其中配料槽、輸送泵以及輸送管道當(dāng)采用普通材質(zhì)時(shí)，使用壽命較短；當(dāng)使用耐磨、耐酸的材質(zhì)時(shí)，又會(huì)大大增加設(shè)備成本。與之相比，本發(fā)明設(shè)備系統(tǒng)通過將酸溶液和粉煤灰料漿以獨(dú)立的設(shè)備和管道進(jìn)行處理和輸送，使各個(gè)設(shè)備無需采用昂貴的耐磨、耐酸材質(zhì)，而使用壽命反而大大延長，設(shè)備成本降低30%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的粉煤灰酸法溶出鋁的方法的流程示意圖。
[0026]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的用于粉煤灰酸法溶出鋁的設(shè)備系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不因此受到任何限制。在不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和限定的范圍的情況下，本發(fā)明可以有其他的變形。
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的粉煤灰酸法溶出鋁的方法。
[0029]參見圖1，在粉煤灰配料槽中將粉煤灰加水配制成粉煤灰料漿，通過輸送泵將粉煤灰料漿輸送至粉煤灰套管預(yù)熱器，預(yù)熱至40°C?70°C ;在酸溶液儲(chǔ)槽中配制酸溶液，通過耐酸泵將所述酸溶液輸送至酸溶液套管預(yù)熱器，預(yù)熱至40°C?70°C ;完成預(yù)熱的粉煤灰料漿和酸溶液分別通過各自的輸送管道輸入反應(yīng)釜中，混合成為混合料漿，然后在125°C?160°C下保溫1.5h?3h，進(jìn)行鋁的溶出反應(yīng)，溶出后的混合料漿加水進(jìn)行稀釋并降溫至120°C以下。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法能夠避免配料反應(yīng)熱對(duì)設(shè)備材料的損害，延長設(shè)備的使用壽命；粉煤灰料漿與酸溶液分別通過各自的輸送系統(tǒng)加入反應(yīng)釜中進(jìn)行混合并反應(yīng)，因而對(duì)于各自的配料槽、輸送泵和輸送管道僅產(chǎn)生磨蝕和酸蝕損害中的一種，對(duì)設(shè)備造成的損害要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中粉煤灰料漿與酸溶液預(yù)先混合對(duì)配料槽攪拌槳、輸送泵和輸送管道產(chǎn)生的磨蝕和酸蝕雙重?fù)p害，使所述設(shè)備的使用壽命大大延長；使用本發(fā)明方法還避免了使用同時(shí)耐酸、耐磨的昂貴材料，使設(shè)備成本降低30%以上。
[0031]優(yōu)選地,所述粉煤灰料衆(zhòng)的固含量為40%?60%。固含量大于60%時(shí)會(huì)對(duì)泵的輸送造成困難；固含量低于40%時(shí)，則需要高濃度的酸溶液；采取所述固含量，能夠保證粉煤灰料漿的順利輸送，并且氧化鋁的溶出率可達(dá)60?70%，這對(duì)于提取工業(yè)廢渣粉煤灰中氧化鋁是特別有益的。
[0032]優(yōu)選地，本發(fā)明方法使用的酸溶液為鹽酸或硫酸溶液，優(yōu)選鹽酸的質(zhì)量濃度為28%?37%，硫酸的質(zhì)量濃度為40?60%。
[0033]本發(fā)明方法中，可以通過任何加熱方式使混合料漿升溫至預(yù)定溫度。優(yōu)選地，通過將水蒸汽通入反應(yīng)釜內(nèi)的混合料漿中直接加熱，或者將水蒸氣通入反應(yīng)釜外的加熱套內(nèi)間接加熱來實(shí)現(xiàn)。
[0034]優(yōu)選地，本發(fā)明方法包括至少兩級(jí)反應(yīng)釜，并用140°C?170°C的水蒸汽對(duì)至少第一級(jí)反應(yīng)釜進(jìn)行直接加熱或間接加熱。例如本發(fā)明方法可包括三級(jí)反應(yīng)釜，混合料漿依次經(jīng)過第一級(jí)反應(yīng)釜、第二級(jí)反應(yīng)釜和第三級(jí)反應(yīng)釜，將140°C?170°C的水蒸汽通入第一級(jí)反應(yīng)釜中進(jìn)行直接加熱，第二級(jí)和第三級(jí)反應(yīng)釜可根據(jù)實(shí)際的溫度情況確定是否加熱，只要三個(gè)反應(yīng)釜的溫度均保持在125°C?160°C進(jìn)行反應(yīng)即可。
[0035]優(yōu)選地，所述粉煤灰為循環(huán)流化床粉煤灰或經(jīng)過活化的煤粉爐粉煤灰。循環(huán)流化床技術(shù)得到的粉煤灰主要組成成分包括氧化鋁，且具有很好的活性，容易與酸反應(yīng)，適合采用酸法溶出；其他類型的粉煤灰，例如煤粉爐粉煤灰，通?；钚暂^低，需要經(jīng)過活化后再進(jìn)行酸溶出反應(yīng)。
`[0036]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的用于粉煤灰酸法溶出鋁的設(shè)備系統(tǒng)的示意圖。
[0037]參見圖2，本發(fā)明的用于粉煤灰酸法溶出鋁的設(shè)備系統(tǒng)包括以輸送管道依次連接的粉煤灰配料槽、輸送泵和第一套管預(yù)熱器，以輸送管道依次連接的酸儲(chǔ)罐、耐酸泵和第二套管預(yù)熱器，和反應(yīng)釜，所述第一套管預(yù)熱器的出料端和所述第二套管預(yù)熱器的出料端均與反應(yīng)釜的進(jìn)料口連接。
[0038]所述反應(yīng)釜可采用多級(jí)反應(yīng)釜，例如二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)反應(yīng)釜。
[0039]所述輸送泵可采用一般的不銹鋼材質(zhì)，所述第一套管預(yù)熱器的材料可采用一般的鋼管，比如碳素鋼管；所述耐酸泵選用氟塑合金材質(zhì)，所述第二套管預(yù)熱器可選用一般的耐酸材質(zhì)的預(yù)熱器。
[0040]以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方法進(jìn)行進(jìn)一步說明，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。以下實(shí)施例均以循環(huán)流化床粉煤灰作為本發(fā)明粉煤灰酸溶法溶出鋁的原料，該粉煤灰的主要化學(xué)成分如表I所示。
[0041 ] 表I循環(huán)硫化床粉煤灰化學(xué)成分(wt%)
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種粉煤灰酸法溶出鋁的方法，包括: (1)將粉煤灰加水配制成粉煤灰料漿； (2)將粉煤灰料漿和酸溶液分別升溫至40°C?70°C進(jìn)行預(yù)熱； (3)將預(yù)熱后的粉煤灰料漿和酸溶液分別加入反應(yīng)釜中形成混合料漿；和 (4)將所述混合料漿在125°C?160°C下保溫1.5h?3h進(jìn)行鋁的溶出反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰料漿的固含量為40%?60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸溶液為鹽酸或硫酸溶液，其中所述鹽酸的質(zhì)量濃度為28%?37%，所述硫酸的質(zhì)量濃度為40?60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述反應(yīng)通過水蒸汽直接或間接加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰為循環(huán)流化床粉煤灰或經(jīng)過活化的煤粉爐粉煤灰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述混合料漿在至少兩級(jí)反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)，并且步驟(4)包括向至少第一級(jí)反應(yīng)釜中通入140°C?170°C的水蒸汽的步驟。
7.一種用于權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述方法的設(shè)備系統(tǒng),包括以輸送管道依次連接的粉煤灰配料槽、輸送泵和第一套管預(yù)熱器，以輸送管道依次連接的酸儲(chǔ)罐、耐酸泵和第二套管預(yù)熱器，和反應(yīng)釜，所述第一套管預(yù)熱器的出料端和所述第二套管預(yù)熱器的出料端均與反應(yīng)釜的進(jìn)料口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)釜為至少兩級(jí)反應(yīng)釜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)釜為兩級(jí)、三級(jí)或四級(jí)反應(yīng)釜。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述輸送泵為不銹鋼材質(zhì)，所述第一套管預(yù)熱器為碳素鋼材質(zhì)，所述耐酸泵為氟塑合金材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C01F7/02GK103435078SQ201310384733
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】郭昭華, 魏存弟, 陳德, 董宏, 周正明, 王永旺, 劉希泉, 王宏賓, 曹坤 申請(qǐng)人:中國神華能源股份有限公司