專利名稱：一種生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置及方法，具體為一種從粉煤灰中提取氧化鋁的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
1996年，全國粉煤灰排放量就超過了 I億噸，2000年時(shí)即達(dá)到1.2億噸，2005年為3億噸。根據(jù)中國資源綜合利用協(xié)會(huì)粉煤灰專業(yè)委員會(huì)2009年預(yù)測(cè)，2015年我國粉煤灰排放量將達(dá)5.4億噸。在我國，粉煤灰主要用于建筑材料，如生產(chǎn)粉煤灰混凝土、粉煤灰水泥、粉煤灰磚、墻體材料及建筑回填等，還可以用在農(nóng)業(yè)上，如改良土壤，制作肥料，造地還田。
粉煤灰來源于煤中的無機(jī)組分，其化學(xué)成分以二氧化硅和三氧化二鋁為主，氧化硅含量在48%左右，氧化鋁含量在27%左右，其他成分為三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、三氧化硫及未燃盡的有機(jī)質(zhì)(燒失量)。隨著技術(shù)的開發(fā)，人們逐漸將粉煤灰中的鋁或硅提取出來，其余部分仍可以繼續(xù)應(yīng)用，提高了粉煤灰的附加值。波蘭Grzymek以高鋁粉煤灰為原料提取氧化鋁，并利用殘?jiān)?lián)產(chǎn)水泥。隨后，歐美國家先后提出了酸溶沉淀法、鹽一蘇打燒結(jié)法、煅燒一稀酸過濾法等。我國從80年代開始對(duì)此法進(jìn)行研究，合肥水泥研究院開發(fā)出石灰石燒結(jié)堿熔法從粉煤灰中提取氧化鋁的技術(shù)，并利用殘?jiān)?lián)產(chǎn)水泥。90年代，寧夏建材院開發(fā)了堿石灰燒結(jié)法從粉煤灰中提取氧化鋁的技術(shù)。專利ZL200610012780.7提出了采用硫酸銨溶解生產(chǎn)氧化鋁并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，將粉煤灰活化后加入硫酸銨和水，反應(yīng)后過濾，采用氨氣沉淀，氫氧化鈉溶解即得到氫氧化鋁，沉淀經(jīng)堿洗、酸洗、熟化即得白炭黑成品。專利ZL200710118679.4給出了硫酸銨法從粉煤灰中提出氧化鋁的方法，將硫酸銨與粉煤灰按比例燒結(jié)，經(jīng)過濾、結(jié)晶后，通入氨氣后即得氫氧化鋁，經(jīng)煅燒后即得氧化鋁產(chǎn)品。申請(qǐng)?zhí)枮?01110208684.0的專利提出了制備超細(xì)氧化鋁的方法，將硫酸銨與粉煤灰按比例燒結(jié)，經(jīng)水溶、結(jié)晶、氨沉淀后，用乙醇對(duì)氫氧化鋁進(jìn)行處理后，可以得到不同晶型的氧化鋁粉體。申請(qǐng)?zhí)枮?01210060558.X得專利提出了兩段流態(tài)化焙燒系統(tǒng)，為了解決設(shè)備高腐蝕的問題，并未實(shí)施工業(yè)化。
硫酸銨法的化學(xué)原理為:
燒結(jié)反應(yīng):4(NH4) 2S04 (s) +Al2O3 (s) =2NH4A1 (SO4) 2 (s) +6NH3 ⑴ +3H20 (I)
分解反應(yīng)=NH4A l(SO4) 2+3H20+3NH3=Al (OH) 3+2 (NH4) 2S04
該方法的優(yōu)點(diǎn)是(I)硫酸銨為弱酸，克服了酸法(硫酸、鹽酸)工藝對(duì)設(shè)備的強(qiáng)腐蝕；(2)硫酸銨不與硅起反應(yīng)，省去了脫除硅的工序；(3)提高了氧化鋁的提取率。但是現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是:(I)常用金屬中，沒有可以既耐高溫又耐酸且耐氨的材質(zhì)，所以現(xiàn)有工業(yè)化裝置一直采用易碎且貴重的氮化硅材質(zhì)反應(yīng)器，操作復(fù)雜且易損壞；(2)由于氮化硅材質(zhì)的反應(yīng)器極易損壞，故現(xiàn)有技術(shù)一直采取間歇操作，未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化操作；(3)現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)效率低、熱利用率低、占地面積大，屬于粗放型生產(chǎn)方式。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)在技術(shù)中的問題，提供一種生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置和方法，本發(fā)明解決了規(guī)模化生產(chǎn)的問題，具有連續(xù)化生產(chǎn)、單套裝置能力大、反應(yīng)穩(wěn)定、原料利用率或轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)。裝置使用壽命長。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置，它包括硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐、粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉、組合式螺旋反應(yīng)器、接料罐和集氣管，所述硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐和粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉在組合式螺旋反應(yīng)器的上方，并分別通過兩者底部的連接管與組合式螺旋反應(yīng)器最上面的進(jìn)口相接；接料罐在組合式螺旋反應(yīng)器的下方，并通過其頂部的連接管與組合式螺旋反應(yīng)器的出口相連接；所述的組合式螺旋反應(yīng)器由3-20個(gè)上下安裝并首尾相接的螺旋管式反應(yīng)器構(gòu)成；所述螺旋管式反應(yīng)器的橫截面的底部為半圓，上部為矩形，其外部包有外夾套，所述螺旋管式反應(yīng)器的前端軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連；所述的粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉的底部出料口連接有計(jì)重給料器。
所述的螺旋管式反應(yīng)器的加料口在順螺旋前進(jìn)方向的前端且在上部，出料口在末端且在下部，上下排布的螺旋管式反應(yīng)器之間首尾相接，并采用法蘭連接；所述的集氣管通過多個(gè)連接管分別與每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器上部的出氣口相連接。所述的硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐為帶攪拌器的釜式容器，底部裝有計(jì)量式加料裝置。
所述螺旋管式反應(yīng)器·為單螺桿反應(yīng)器或雙螺桿反應(yīng)器。
所述的螺旋管式反應(yīng)器，其寬度為0.20m L 50m,高度為0.3m 2.0m,長度為3m 20m。優(yōu)選的,所述的螺旋管式反應(yīng)器,其寬度為0.40m 1.0Om,高度為0.6m 1.5m,長度為5m 10m。
所述的組合式螺旋反應(yīng)器的材質(zhì)為含鎳、鈦和鉻中的I 3種所構(gòu)成的耐熱耐磨合金材料。
所述的外夾套的材質(zhì)為鋼材，外夾套內(nèi)的熱源為導(dǎo)熱油或熔融鹽。
一種使用上述裝置生產(chǎn)氧化鋁的方法，它包括以下步驟:
a、將硫酸銨加入到硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐中，開啟攪拌器進(jìn)行物料的預(yù)混和儲(chǔ)存；將粉煤灰加入到粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉中；
b、向外夾套中加入導(dǎo)熱油或熔融鹽，對(duì)組合式螺旋反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)組合式螺旋反應(yīng)器內(nèi)溫度達(dá)到250 600°C，·開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)準(zhǔn)備加料；
C、硫酸銨通過硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐與粉煤灰為0.3 5:1的比例，將粉煤灰從粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉經(jīng)計(jì)重給料器加入到組合式螺旋反應(yīng)器中；
d、反應(yīng)分解放出的氨氣通過每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器上部的出氣管進(jìn)入集氣管通往下一工段；
e、反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)廣物進(jìn)入到裝有水的接料iip中，降溫后過濾掉沉淀，在溶液中通入回收的氨氣，得到沉淀即為氫氧化鋁，再經(jīng)過洗滌、干燥、高溫煅燒后即可得到氧化鋁固體。
所述外夾套內(nèi)部的溫度為200°C 800°C。
優(yōu)選的，所述組合式螺旋反應(yīng)器內(nèi)溫度為350 370°C。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn):
(1)采用螺旋推進(jìn)式管式反應(yīng)器型式，強(qiáng)化了反應(yīng)物料的攪動(dòng)和混合，有利于反應(yīng)均勻化和快速進(jìn)行，縮短了反應(yīng)時(shí)間。(2)螺旋給料器促進(jìn)了物料與器壁之間的換熱，容易實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)的溫度均勻，也可以使反應(yīng)器內(nèi)物料存量增加，提高單位體積設(shè)備的生產(chǎn)能力。(3)過程容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化控制，有利于設(shè)備的大型化。(4)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，拆卸方便，有利于設(shè)備維護(hù)；溫控容易，操作方便，有利于降低生產(chǎn)成本，適于推廣應(yīng)用。
本發(fā)明解決了規(guī)?；a(chǎn)的問題，具有連續(xù)化生產(chǎn)、單套裝置能力大、反應(yīng)穩(wěn)定、原料利用率或轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)。管式反應(yīng)器使用壽命長。
圖1是本發(fā)明的從粉煤灰中提取氧化鋁的反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是組合螺旋管式反應(yīng)器側(cè)視圖3是圖2中單螺桿反應(yīng)器的A向圖4是圖2中雙螺桿反應(yīng)器的B向圖中各部件說明:
1、硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐；2、攪拌器3、計(jì)量式加料裝置；4、粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉；5、計(jì)重給料器；6、組合式螺旋反應(yīng)器；7、接料罐；8、螺旋管式反應(yīng)器；9、集氣管；10、單螺桿反應(yīng)器；11、雙螺桿反應(yīng)器；12、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；13、外夾套。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。
一種生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置，它包括硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)、粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)、組合式螺旋反應(yīng)器(6)、接料罐(7)和集氣管(9)，所述硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)和粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)在組合式螺旋反應(yīng)器(6)的上方，并分別通過兩者底部的連接管與組合式螺旋反應(yīng)器(6)最上面的進(jìn)口相接；接料罐(7)在組合式螺旋反應(yīng)器(6)的下方，并通過其頂部的連接管與組合式螺旋反應(yīng)器(6)的出口相連接；所述的組合式螺旋反應(yīng)器(6)由3-20個(gè)上下安裝并首尾相接的螺旋管式反應(yīng)器(8)構(gòu)成；所述螺旋管式反應(yīng)器(8)的橫截面的底部為半圓，上部為矩形，其外部包有外夾套(13)，所述螺旋管式反應(yīng)器(8)的前端軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)相連；所述的粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)的底部出料口連接有計(jì)重給料器(5)。
所述的螺旋管式反應(yīng)器(8)的加料口在順螺旋前進(jìn)方向的前端且在上部，出料口在末端且在下部，上下 排布的螺旋管式反應(yīng)器之間首尾相接，并采用法蘭連接；所述的集氣管(9)通過多個(gè)連接管分別與每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器(8)上部的出氣口相連接。所述的硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)為帶攪拌器(2)的釜式容器，底部裝有計(jì)量式加料裝置(3)。
所述螺旋管式反應(yīng)器(8)為單螺桿反應(yīng)器(10)或雙螺桿反應(yīng)器(11)。
所述的螺旋管式反應(yīng)器(8)，其寬度為0.20m 1.50m，高度為0.3m 2.0m，長度為3m 20m。優(yōu)選的，所述的螺旋管式反應(yīng)器(8)，其寬度為0.40m 1.0Om,高度為0.6m 1.5m,長度為5m 10m。
所述的組合式螺旋反應(yīng)器(6)的材質(zhì)為含鎳、鈦和鉻中的I 3種所構(gòu)成的耐熱耐磨合金材料。
所述的外夾套(13)的材質(zhì)為鋼材，外夾套(13)內(nèi)的熱源為導(dǎo)熱油或熔融鹽。
一種使用上述裝置生產(chǎn)氧化鋁的方法，它包括以下步驟:
a、將硫酸銨加入到硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)中，開啟攪拌器(2)進(jìn)行物料的預(yù)混和儲(chǔ)存；將粉煤灰加入到粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)中；
b、向外夾套(13)中加入導(dǎo)熱油或熔融鹽，對(duì)組合式螺旋反應(yīng)器(6)進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)組合式螺旋反應(yīng)器(6)內(nèi)溫度達(dá)到250 600°C，開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)準(zhǔn)備加料；
C、硫酸銨通過硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)底部的計(jì)量式加料裝置(3)加入到組合式螺旋反應(yīng)器(6)中；按重量比硫酸銨與粉煤灰為0.3 5:1的比例，將粉煤灰從粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)經(jīng)計(jì)重給料器(5)加入到組合式螺旋反應(yīng)器(6)中；
d、反應(yīng)分解放出的氨氣通過每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器(8)上部的出氣管進(jìn)入集氣管(9)通往下一工段；
e、反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入到裝有水的接料罐(7 )中，降溫后過濾掉沉淀，在溶液中通入回收的氨氣，得到沉淀即為氫氧化鋁，再經(jīng)過洗滌、干燥、高溫煅燒后即可得到氧化鋁固體。
所述外夾套(13)內(nèi)部的溫度為200°C 800°C。
優(yōu)選的，所述組合式螺旋反應(yīng)器(6)內(nèi)溫度為350 370°C。
實(shí)施例1
向外夾套(13)中通入導(dǎo)熱油或熔融鹽，對(duì)組合式螺旋反應(yīng)器(6)進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)組合式螺旋管式反應(yīng)器(6)內(nèi)溫度達(dá)到280°C，開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)準(zhǔn)備加料。硫酸銨通過硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)底部的計(jì)量式加料裝置(3)加入到組合式螺旋反應(yīng)器(6)中；按硫酸銨:粉煤灰為1:1的比例，將粉煤灰從粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)經(jīng)計(jì)重給料器(5)加入到組合式螺旋反應(yīng)器(6)中。組合式螺旋反應(yīng)器(6)由5個(gè)螺旋管式反應(yīng)器(8)組成，其中包括2個(gè)單螺桿反應(yīng)器(11 )，其外形尺寸為:長5m、寬0.4m、高0.6m, 3個(gè)雙螺桿反應(yīng)器(12 )，其外形尺寸為:長5m、寬0.6m、高0.6m。反應(yīng)分解放出的氨氣通過每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器(8)上部的出氣管進(jìn)入集氣管(9)通往下一工段。反應(yīng)結(jié)束后，物料進(jìn)入到裝有水的接料罐(7)中，降溫后過濾掉沉淀，在溶液中通入回收的氨氣，得到沉淀即為氫氧化鋁。再經(jīng)過洗滌、干燥、高溫煅燒后即可得到氧化鋁固體。
本實(shí)施例粉煤灰處理量0.5萬噸/年，經(jīng)檢測(cè)，所得氧化鋁產(chǎn)品化學(xué)成分為=Al2O3:99.5% ；Fe203:0.18% ；Si02:0.32%。
實(shí)施例2
向外夾套中通入導(dǎo)熱油或熔融鹽，對(duì)組合式螺旋反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)組合式螺旋反應(yīng)器內(nèi)溫度達(dá)到310°C，開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)準(zhǔn)備加料。硫酸銨通過硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐底部的計(jì)量式加料裝置加入到組合式螺旋反應(yīng)器中；按硫酸銨:粉煤灰為1.5:1的比例，將粉煤灰從粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉經(jīng)計(jì)重給料器加入到組合式螺旋反應(yīng)器中。組合式螺旋反應(yīng)器由10個(gè)螺旋管式反應(yīng)器組成，其中包括5個(gè)單螺桿反應(yīng)器，其外形尺寸為:長Sm、寬0.6m、高0.9m,5個(gè)雙螺桿反應(yīng)器，其外形尺寸為:長Sm、寬1.^、高⑴細(xì)。反應(yīng)分解放出的氨氣通過每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器上部的出氣管進(jìn)入集氣管通往下一工段。反應(yīng)結(jié)束后，物料進(jìn)入到裝有水的接料罐中，降溫后過濾掉沉淀，在溶液中通入回收的氨氣，得到沉淀即為氫氧化鋁。再經(jīng)過洗滌、干燥、高溫煅燒后即可得到氧化鋁固體。
本實(shí)施例粉煤灰處理量1.2萬噸/年，經(jīng)檢測(cè)，所得氧化鋁產(chǎn)品化學(xué)成分為=Al2O3:99.72% ；Fe203:0.1% ；Si02:0.18%。
實(shí)施例3
向外夾套中通入導(dǎo)熱油或熔融鹽，對(duì)組合式螺旋反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)組合式螺旋反應(yīng)器內(nèi)溫度達(dá)到350°C，開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)準(zhǔn)備加料。硫酸銨通過硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐底部的計(jì)量式加料裝置加入到組合式螺旋反應(yīng)器中；按硫酸銨:粉煤灰為2.5:1的比例，將粉煤灰從粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉經(jīng)計(jì)重給料器加入到組合式螺旋反應(yīng)器中。組合式螺旋反應(yīng)器由13個(gè)螺旋管式反應(yīng)器組成，其中包括9個(gè)單螺桿反應(yīng)器，其外形尺寸為:長Sm、寬0.7m、高lm，4個(gè)雙螺桿反應(yīng)器，其外形尺寸為:長Sm、寬lm、高lm。反應(yīng)分解放出的氨氣通過每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器上部的出氣管進(jìn)入集氣管通往下一工段。反應(yīng)結(jié)束后，物料進(jìn)入到裝有水的接料罐中，降溫后過濾掉沉淀，在溶液中通入回收的氨氣，得到沉淀即為氫氧化鋁。再經(jīng)過洗滌、干燥、高溫煅燒后即可得到氧化鋁固體。
本實(shí)施例粉煤灰處理量1.8萬噸/年，經(jīng)檢測(cè)，所得氧化鋁產(chǎn)品化學(xué)成分為=Al2O3:99.79% ；Fe203:0.07% ；Si02:0.14%。
實(shí)施例4
向外夾套中通入導(dǎo)熱油或熔融鹽，對(duì)組合式螺旋反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)組合式螺旋反應(yīng)器內(nèi)溫度達(dá)到360°C，開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)準(zhǔn)備加料。硫酸銨通過硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐底部的計(jì)量式加料裝置加入到組合式螺旋反應(yīng)器中；按硫酸銨:粉煤灰為2:1的比例，將粉煤灰從粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉經(jīng)計(jì)重給料器加入到組合式螺旋反應(yīng)器中。組合式螺旋反應(yīng)器由20個(gè)螺旋管式反應(yīng)器組成，其中包括13個(gè)單螺桿反應(yīng)器，其外形尺寸為:長9m、寬0.9m、高1.5m, 7個(gè)雙螺桿反應(yīng)器，其外形尺寸為:長9m、寬1.5m、高1.5m。反應(yīng)分解放出的氨氣通過每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器上部的出氣管進(jìn)入集氣管通往下一工段。反應(yīng)結(jié)束后，物料進(jìn)入到裝有水的接料罐中，降溫后過濾掉沉淀，在溶液中通入回收的氨氣，得到沉淀即為氫氧化鋁。再經(jīng)過洗滌、干燥、高溫煅燒后即可得到氧化鋁固體。
本實(shí)施例粉煤灰處理量2.5萬噸/年，經(jīng)檢測(cè)，所得氧化鋁產(chǎn)品化學(xué)成分為=Al2O3:99.8% ；Fe203:0.05% ；Si02:0.15%。
實(shí)施例5
向外夾套中通入導(dǎo)熱油或熔融鹽，對(duì)組合式螺旋反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)組合式螺旋反應(yīng)器內(nèi)溫度達(dá)到370°C，開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)準(zhǔn)備加料。硫酸銨通過硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐底部的計(jì)量式加料裝置加入 到組合式螺旋反應(yīng)器中；按硫酸銨:粉煤灰為4:1的比例，將粉煤灰從粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉經(jīng)計(jì)重給料器加入到組合式螺旋反應(yīng)器中。組合式螺旋反應(yīng)器由20個(gè)螺旋管式反應(yīng)器組成，其中包括9個(gè)單螺桿反應(yīng)器，其外形尺寸為:長10m、寬lm、高1.5m,11個(gè)雙螺桿反應(yīng)器，其外形尺寸為:長10m、寬1.Sm、高1.5m。反應(yīng)分解放出的氨氣通過每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器上部的出氣管進(jìn)入集氣管通往下一工段。反應(yīng)結(jié)束后，物料進(jìn)入到裝有水的接料罐中，降溫后過濾掉沉淀，在溶液中通入回收的氨氣，得到沉淀即為氫氧化鋁。再經(jīng)過洗滌、干燥、高溫煅燒后即可得到氧化鋁固體。
本實(shí)施例粉煤灰處理量3萬噸/年，經(jīng)檢測(cè)，所得氧化鋁產(chǎn)品化學(xué)成分為:A1203:99.82% ；Fe203:0.05% ；Si02:0.13%。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置，其特征是它包括硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)、粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)、組合式螺旋反應(yīng)器(6)、接料罐(7)和集氣管(9)，所述硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)和粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)在組合式螺旋反應(yīng)器(6)的上方，并分別通過兩者底部的連接管與組合式螺旋反應(yīng)器(6)最上面的進(jìn)口相接；接料罐(7)在組合式螺旋反應(yīng)器(6)的下方，并通過其頂部的連接管與組合式螺旋反應(yīng)器(6)的出口相連接； 所述的組合式螺旋反應(yīng)器(6)由3-20個(gè)上下安裝并首尾相接的螺旋管式反應(yīng)器(8)構(gòu)成； 所述螺旋管式反應(yīng)器(8)的橫截面的底部為半圓，上部為矩形，其外部包有外夾套(13)，所述螺旋管式反應(yīng)器(8)的前端軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)相連； 所述的粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)的底部出料口連接有計(jì)重給料器(5)； 所述的螺旋管式反應(yīng)器(8)的加料口在順螺旋前進(jìn)方向的前端且在上部，出料口在末端且在下部，上下排布的螺旋管式反應(yīng)器之間首尾相接，并采用法蘭連接； 所述的集氣管(9)通過多個(gè)連接管分別與每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器(8)上部的出氣口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)為帶攪拌器(2 )的釜式容器，底部裝有計(jì)量式加料裝置(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述螺旋管式反應(yīng)器(8)為單螺桿反應(yīng)器(10)或雙螺桿反應(yīng)器(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述的螺旋管式反應(yīng)器(8)，其寬度為0.20m 1.50m,高度為0.3m 2.0m,長度為3m 20m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述的螺旋管式反應(yīng)器(8)，其寬度為0.40m 1.0Om,高度為0.6m 1.5m,長度為5m IOm0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述的組合式螺旋反應(yīng)器 (6)的材質(zhì)為含鎳、鈦和鉻中的I 3種所構(gòu)成的耐熱耐磨合金材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述的外夾套(13)的材質(zhì)為鋼材，外夾套(13)內(nèi)的熱源為導(dǎo)熱油或熔融鹽。
8.一種使用權(quán)利要求1所述裝置生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于它包括以下步驟: a、將硫酸銨加入到硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)中，開啟攪拌器(2)進(jìn)行物料的預(yù)混和儲(chǔ)存；將粉煤灰加入到粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)中； b、向外夾套(13)中加入導(dǎo)熱油或熔融鹽，對(duì)組合式螺旋反應(yīng)器(6)進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)組合式螺旋反應(yīng)器(6)內(nèi)溫度達(dá)到250 600°C，開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)準(zhǔn)備加料； C、硫酸銨通過硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐(I)底部的計(jì)量式加料裝置(3)加入到組合式螺旋反應(yīng)器(6)中；按重量比硫酸銨與粉煤灰為0.3 5:1的比例，將粉煤灰從粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉(4)經(jīng)計(jì)重給料器(5)加入到組合式螺旋反應(yīng)器(6)中； d、反應(yīng)分解放出的氨氣通過每個(gè)螺旋管式反應(yīng)器(8)上部的出氣管進(jìn)入集氣管(9)通往下一工段；e、反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)廣物進(jìn)入到裝有水的接料iip(7)中，降溫后過濾掉沉淀，在溶液中通入回收的氨氣，得到沉淀即為氫氧化鋁，再經(jīng)過洗滌、干燥、高溫煅燒后即可得到氧化鋁固體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于， 所述外夾套(13 )內(nèi)部的溫度為200°C 800°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，所述組合式螺旋反應(yīng)器(6)內(nèi)溫度為350 370°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置及方法，特別是采用粉煤灰為原料生產(chǎn)氧化鋁的反應(yīng)裝置及方法，該反應(yīng)裝置包括硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐、粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉、組合式螺旋反應(yīng)器、接料罐和集氣管，所述硫酸銨預(yù)混計(jì)量罐和粉煤灰儲(chǔ)存計(jì)量倉在組合式螺旋反應(yīng)器的上方，并通過兩者底部的連接管與組合式螺旋反應(yīng)器中的最上面的進(jìn)口相接；接料罐在組合式螺旋反應(yīng)器的下方，并通過其頂部的連接管與組合式螺旋反應(yīng)器的最下面的出口相連接。本發(fā)明解決了規(guī)模化生產(chǎn)的問題，具有連續(xù)化生產(chǎn)、單套裝置能力大、反應(yīng)穩(wěn)定、原料利用率或轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)，組合式螺旋反應(yīng)器具有使用壽命長，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場前景。
文檔編號(hào)C01F7/26GK103214014SQ201310143678
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者趙鳳云, 劉碩, 劉玉敏, 胡永其, 張文嬌, 崔蕊, 劉亞青 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)