專利名稱：綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電、冶金、建材綜合生產(chǎn)工藝，涉及利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
烏海地區(qū)蘊(yùn)藏有豐富的煤矸石資源，煤矸石年排放量超過200萬噸。煤矸石發(fā)電在我國已是成熟生產(chǎn)工藝，發(fā)電產(chǎn)生的爐渣和粉煤灰是生產(chǎn)氧化鋁的原料，如不利用對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。
金屬鋁和氧化鋁在我國是極為緊俏的工業(yè)產(chǎn)品，生產(chǎn)能力的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)。目前生產(chǎn)鋁和氧化鋁的唯一原料是鋁釩土，而我國鋁釩土的分布極不平衡，且礦藏98％都是一水硬鋁石，雜質(zhì)含量高，礦石難以溶解，生產(chǎn)難度大，成本高。我國水泥產(chǎn)量也占世界第一位，但其中小水泥廠的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的80％，能耗高，產(chǎn)值低，質(zhì)量不穩(wěn)定，污染嚴(yán)重。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種綜合利用煤矸石發(fā)電、制鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是以煤矸石為原料，將發(fā)電、制鋁和水泥生產(chǎn)結(jié)合起來，即以煤矸石為原料采用循環(huán)硫化床鍋爐發(fā)電，電力供給電解鋁流程，電廠產(chǎn)生的粉煤灰作為生產(chǎn)氧化鋁的原料，氧化鋁生產(chǎn)流程產(chǎn)生的硅鈣渣作為生產(chǎn)水泥的原料。氧化鋁生產(chǎn)工藝流程主要包括研磨工序、煅燒工序、溶出工序、蒸發(fā)工序、脫硅工序、碳分工序和焙燒工序；水泥生產(chǎn)工藝流程包括配料工序、研磨工序、煅燒工序和粉磨工序。
本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是充分利用煤矸石含炭含鋁特點(diǎn)，將發(fā)電、制鋁和水泥生產(chǎn)結(jié)合起來，將前一生產(chǎn)流程的產(chǎn)生物作為后一流程的能源和原料，聯(lián)產(chǎn)工藝提高了經(jīng)濟(jì)效益，降低了生產(chǎn)成本；變廢為寶，既發(fā)展了經(jīng)濟(jì)又保護(hù)了環(huán)境，符合持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策；節(jié)省了鋁釩土原料；用氧化鋁生產(chǎn)中溶出的硅鈣渣直接生產(chǎn)水泥，對(duì)于燒制高性能水泥熟料極為有利。
附圖1為以粉煤灰為原料生產(chǎn)氧化鋁并聯(lián)產(chǎn)水泥工藝流程圖。
1為破碎機(jī)、2為粉磨機(jī)、3為生料庫、4為旋轉(zhuǎn)窯、5為冷卻機(jī)、6為熟料庫，7為配液罐、8為浸取槽、9、12、21、23為板框過濾機(jī)，10為濃縮鍋、11為硅鈣渣洗滌槽、13為水泥生料儲(chǔ)槽、14為高壓脫硅槽，15、17為轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)，16為深度脫硅槽、18為碳分槽、19為平盤過濾機(jī)、20為母液再生槽、22為氫氧化鋁洗槽、24為氫氧化鋁貯槽、25為焙燒窯、26為冷卻機(jī)。
具體實(shí)施例方式煤矸石發(fā)電已是現(xiàn)有技術(shù)，主要生產(chǎn)設(shè)備有循環(huán)硫化床鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。將發(fā)出的電力供給電解鋁生產(chǎn)流程，電廠產(chǎn)生的粉煤灰作為生產(chǎn)氧化鋁的原料。
氧化鋁生產(chǎn)工藝流程如圖1所示氧化鋁生產(chǎn)工藝流程主要包括研磨工序、煅燒工序、溶出工序、蒸發(fā)工序、脫硅工序、碳分工序和焙燒工序。
1、粉磨煅燒工序原料粉煤灰和石灰石經(jīng)破碎機(jī)1破碎，進(jìn)入生料磨2，經(jīng)均化進(jìn)入生料庫3中，送入旋轉(zhuǎn)窯4內(nèi)煅燒，燒成熟料送入冷卻機(jī)5，熟料因產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)化而粉化，粉化料儲(chǔ)存于熟料庫6中。
煅燒工藝的適宜條件是物料配比粉煤灰∶石灰石＝31-34％∶69-66％，最佳配比值為粉煤灰∶石灰石＝32％∶68％。
粉磨細(xì)度180目篩篩余＜10％；煅燒溫度1280℃-1420℃，最佳焙燒溫度為1320℃-1400℃；煅燒時(shí)間40min-60min；升溫速度8.8-22℃/min最佳升溫速度10℃/min。
2、溶出工序在配液罐7中配制Na2CO3溶液，然后用泵將溶液送至溶出反應(yīng)罐8，蒸汽加熱，開啟攪拌，溶出反應(yīng)完畢后，物料送至板框過濾機(jī)9，固液分離后，清液由泵送至蒸發(fā)反應(yīng)罐10，濾渣送至洗滌槽11，經(jīng)四次逆流洗滌，濾渣含堿量合格后通過過濾器12，送入水泥生料貯槽13作為水泥生產(chǎn)原料。洗滌廢水送至配液罐7循環(huán)使用。
3、濃縮工序來自溶出工序的清液在蒸發(fā)反應(yīng)罐10中濃縮，濃縮蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽送往溶出工序作為溶出反應(yīng)的熱源，溶液待蒸發(fā)濃縮至氧化鋁含量為40克/升左右時(shí)，停止?jié)饪s，用泵將濃縮液輸送至高壓脫硅反應(yīng)罐14。
4、脫硅工序高壓脫硅來自濃縮工序的濃縮液在高壓脫硅反應(yīng)罐14中進(jìn)行高壓脫硅。反應(yīng)完畢，降溫降壓脫硅液送至過濾器15過濾，清液由泵輸送至深度脫硅反應(yīng)槽16，濾渣送至洗滌槽11，與浸出硅鈣渣混合，送入水泥生產(chǎn)工序。
常壓脫硅來自高壓脫硅的脫硅液在常壓下，在深度脫硅反應(yīng)罐16中進(jìn)行脫硅。當(dāng)溫度升至反應(yīng)溫度時(shí)，加入CaO，反應(yīng)完畢后，物料送至過濾器17分離，清液由泵送至碳分反應(yīng)罐18，濾渣送至生料庫3配料。
深度脫硅石灰加入量為nCaO/nSiO2＝20-40。
5、碳分工序來自常壓脫硅后的鋁酸鈉精液泵入碳分反應(yīng)罐18，當(dāng)反應(yīng)溫度控制在所需溫度時(shí)，向反應(yīng)罐通入CO，反應(yīng)完畢后，物料送至過濾機(jī)19固液分離，得氫氧化鋁固體和母液。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。再生完畢后送至過濾器21，再生母液用泵送往配液罐7，固體濾渣送往硅鈣渣洗滌槽11與硅鈣渣混合。
二氧化碳的通氣量為38ml/min，終點(diǎn)控制PH＝8.0-10.0。
分離得到的氫氧化鋁送往氫氧化鋁洗滌槽22，用熱軟水洗滌，洗滌完畢送往過濾器23，洗滌水用泵送往配液罐7，氫氧化鋁送至氫氧化鋁儲(chǔ)槽24。
6、焙燒工序經(jīng)碳分得到的氫氧化鋁在105℃-110℃溫度下烘干至恒重，得到成品氫氧化鋁，然后在焙燒窯25中進(jìn)行焙燒。焙燒溫度1000℃-1150℃，時(shí)間2小時(shí)。焙燒完畢生成的氧化鋁直接進(jìn)入冷卻機(jī)26冷卻，得到成品氧化鋁。
氧化鋁送入電解鋁工序，經(jīng)電解生產(chǎn)出金屬鋁產(chǎn)品。
水泥生產(chǎn)工藝流程包括配料工序、研磨工序、煅燒工序和粉磨工序，與常規(guī)水泥生產(chǎn)工藝相同。
生產(chǎn)氧化鋁的排出的硅鈣渣干燥后，與硅酸鹽熟料共同粉磨，生產(chǎn)水泥；亦可與石灰石、鐵粉配合，配制水泥生料，煅燒后得到硅酸鹽熟料，粉磨后得到水泥產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝，由發(fā)電、制鋁工藝流程和水泥生產(chǎn)流程組成，其特征在于制鋁工藝流程是以粉煤灰和石灰石為主要原料，經(jīng)破碎、煅燒、浸取、過濾、脫硅、碳分等工序生產(chǎn)氧化鋁；水泥生產(chǎn)流程是利用氧化鋁生產(chǎn)中產(chǎn)生的硅鈣渣為主要原料，經(jīng)配料、研磨、煅燒和粉磨等工序生產(chǎn)水泥。
2.如權(quán)利要求1所述的綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述氧化鋁生產(chǎn)工藝中粉煤灰與石灰石的配料比是31-34％∶69-66％。
3.如權(quán)利要求2所述的綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述氧化鋁生產(chǎn)工藝中粉煤灰與石灰石的配料比最佳配比值為32％∶68％。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述氧化鋁生產(chǎn)工藝中煅燒工序的適宜條件是粉磨細(xì)度180目篩篩余＜10％；煅燒溫度1280℃-1420℃，最佳煅燒溫度為1320℃-1400℃；煅燒時(shí)間40min-60min；升溫速度8.8-22℃/min最佳升溫速度10℃/min。
5.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述氧化鋁生產(chǎn)工藝中常壓脫硅工序石灰加入量為nCaO/nSiO2＝20-40。碳分工序二氧化碳的通氣量為38ml/min，終點(diǎn)控制PH＝8.0-10.0。氫氧化鋁焙燒工序焙燒溫度1000℃-1150℃，焙燒時(shí)間2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝。是利用煤矸石為原料，將發(fā)電、制鋁和水泥生產(chǎn)結(jié)合起來，發(fā)出的電力供電解鋁使用，電廠廢料粉煤灰為制鋁原料，經(jīng)破碎、煅燒、浸取、過濾、脫硅、碳分等工序生產(chǎn)氧化鋁；利用生產(chǎn)氧化鋁過程中產(chǎn)生的硅鈣渣為原料生產(chǎn)水泥。具有經(jīng)濟(jì)效益高、成本低，變廢為寶、符合可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)政策等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B7/00GK1392109SQ02116060
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月27日
發(fā)明者劉埃林, 孔健民, 武思東, 許士韶, 汪英杰, 魏一林, 崔玉成, 杜鴻逵, 王永勝, 馬海軍, 趙雄慧, 郝慶蘭, 趙瑞芬, 王百齊, 沈軍 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團(tuán)有限公司