一種粉煤灰酸法溶出鋁的方法及用于該方法的設備系統的制作方法
【專利摘要】本發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℃進行預熱；（3）將預熱后的粉煤灰料漿和酸溶液分別加入反應釜中形成混合料漿；和（4）將所述混合料漿在125℃～160℃下保溫1.5h～3h進行鋁的溶出反應。本發明的方法能夠大大延長設備的使用壽命，降低設備成本。本發明還公開了用于所述粉煤灰酸法溶出鋁的設備系統。
【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備系統
【技術領域】
[0001]本發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備系統。
【背景技術】
[0002]粉煤灰是燃煤電廠產生的、排放量最大的工業固體廢棄物料。粉煤灰中氧化鋁的含量往往很高，很多地區的粉煤灰為含氧化鋁30%以上的高鋁粉煤灰，其中某些地區的粉煤灰中氧化鋁含量高達50%。氧化鋁是生產金屬鋁的重要原料，也是一種重要的化工產品，從粉煤灰中提取氧化鋁，是解決鋁資源不足、實現粉煤灰綜合利用的有效途徑之一。
[0003]目前國內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釜進行高溫溶出。由于干的粉煤灰與酸溶液混合時釋放出反應熱，從而在配料時混合料漿的溫度急劇升高，甚至能達到水的沸點，這樣的高溫降低了設備的使用壽命；同時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，從而對配料槽(特別是其攪拌槳)、輸送泵和輸送管道都造成嚴重損害，設備使用壽命短，例如配料槽的攪拌槳的使用壽命只有2個月，輸送泵的使用壽命一般不足2個月。
·[0004]因此，需要一種能夠提高設備的使用壽命，降低設備成本的粉煤灰酸法溶出鋁的方法。
【發明內容】
[0005]本發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，以提高設備的使用壽命，降低設備成本。
[0006]本發明的第二方面目的在于提高一種用于所述方法的設備系統。
[0007]本發明的第一方面目的是通過如下技術方案實現的:
[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進行預熱；
[0011](3)將預熱后的粉煤灰料漿和酸溶液分別加入反應釜中形成混合料漿；和
[0012](4)將所述混合料漿在125°C?160°C下保溫1.5h?3h進行鋁的溶出反應。
[0013]優選地，所述粉煤灰料漿的固含量為40%?60%。
[0014]優選地，所述酸溶液為鹽酸或硫酸溶液，其中所述鹽酸的質量濃度為28%?37%，所述硫酸的質量濃度為40?60%。
[0015]優選地，步驟(4)中所述反應通過水蒸汽直接或間接加熱。
[0016]優選地，所述粉煤灰為循環流化床粉煤灰或經過活化的煤粉爐粉煤灰。
[0017]優選地，所述混合料漿在至少兩級反應釜內反應，并且步驟(4)包括向至少第一級反應釜中通入140°C?170°C的水蒸汽的步驟。[0018]與現有的單流法從粉煤灰中溶出鋁的工藝相比，本發明方法的優勢在于:
[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行預熱，這樣的設置避免了干的粉煤灰與酸溶液直接混合產生的高溫對設備材料的損害，延長了設備的使用壽命；預熱步驟能夠使混合料漿在反應釜內快速達到預設溫度。
[0020]2.粉煤灰料漿與酸溶液分別通過各自的輸送系統加入反應釜中進行混合并反應，這樣的處理使得粉煤灰料漿和酸溶液在反應之前是分離的，對于各自的配料槽、輸送泵和輸送管道僅產生磨蝕和酸蝕損害中的一種，因而對設備造成的損害要遠遠小于現有技術中粉煤灰料漿與酸溶液預先混合對配料槽攪拌槳、輸送泵和輸送管道產生的磨蝕和酸蝕雙重損害，使所述設備的使用壽命大大延長。
[0021]根據本發明的第二方面目的，還提供一種用于粉煤灰酸法溶出鋁的設備系統，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熱器，以輸送管道依次連接的酸儲罐、耐酸泵和第二套管預熱器，和反應釜，所述第一套管預熱器的出料端和所述第二套管預熱器的出料端均與反應釜的進料口連接。
[0022]優選地，所述反應釜為至少兩級反應釜，更優選為兩級、三級或四級反應釜。
[0023]優選地，所述輸送泵為不銹鋼材質，所述第一套管預熱器采用碳素鋼材質，所述耐酸泵為氟塑合金材質。
[0024]現有的單流法從粉煤灰中溶出鋁使用的設備系統，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釜的輸送泵和反應釜，其中配料槽、輸送泵以及輸送管道當采用普通材質時，使用壽命較短；當使用耐磨、耐酸的材質時，又會大大增加設備成本。與之相比，本發明設備系統通過將酸溶液和粉煤灰料漿以獨立的設備和管道進行處理和輸送，使各個設備無需采用昂貴的耐磨、耐酸材質，而使用壽命反而大大延長，設備成本降低30%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1示出了根據本發明一種實施方式的粉煤灰酸法溶出鋁的方法的流程示意圖。
[0026]圖2示出了根據本發明一種實施方式的用于粉煤灰酸法溶出鋁的設備系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖對本發明做進一步說明，但本發明并不因此受到任何限制。在不偏離本發明的構思和限定的范圍的情況下，本發明可以有其他的變形。
[0028]圖1示出了根據本發明一種實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熱器，預熱至40°C?70°C ;在酸溶液儲槽中配制酸溶液，通過耐酸泵將所述酸溶液輸送至酸溶液套管預熱器，預熱至40°C?70°C ;完成預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釜中，混合成為混合料漿，然后在125°C?160°C下保溫1.5h?3h，進行鋁的溶出反應，溶出后的混合料漿加水進行稀釋并降溫至120°C以下。
[0030]與現有技術相比，本發明方法能夠避免配料反應熱對設備材料的損害，延長設備的使用壽命；粉煤灰料漿與酸溶液分別通過各自的輸送系統加入反應釜中進行混合并反應，因而對于各自的配料槽、輸送泵和輸送管道僅產生磨蝕和酸蝕損害中的一種，對設備造成的損害要遠遠小于現有技術中粉煤灰料漿與酸溶液預先混合對配料槽攪拌槳、輸送泵和輸送管道產生的磨蝕和酸蝕雙重損害，使所述設備的使用壽命大大延長；使用本發明方法還避免了使用同時耐酸、耐磨的昂貴材料，使設備成本降低30%以上。
[0031]優選地,所述粉煤灰料衆的固含量為40%?60%。固含量大于60%時會對泵的輸送造成困難；固含量低于40%時，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60?70%，這對于提取工業廢渣粉煤灰中氧化鋁是特別有益的。
[0032]優選地，本發明方法使用的酸溶液為鹽酸或硫酸溶液，優選鹽酸的質量濃度為28%?37%，硫酸的質量濃度為40?60%。
[0033]本發明方法中，可以通過任何加熱方式使混合料漿升溫至預定溫度。優選地，通過將水蒸汽通入反應釜內的混合料漿中直接加熱，或者將水蒸氣通入反應釜外的加熱套內間接加熱來實現。
[0034]優選地，本發明方法包括至少兩級反應釜，并用140°C?170°C的水蒸汽對至少第一級反應釜進行直接加熱或間接加熱。例如本發明方法可包括三級反應釜，混合料漿依次經過第一級反應釜、第二級反應釜和第三級反應釜，將140°C?170°C的水蒸汽通入第一級反應釜中進行直接加熱，第二級和第三級反應釜可根據實際的溫度情況確定是否加熱，只要三個反應釜的溫度均保持在125°C?160°C進行反應即可。
[0035]優選地，所述粉煤灰為循環流化床粉煤灰或經過活化的煤粉爐粉煤灰。循環流化床技術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，適合采用酸法溶出；其他類型的粉煤灰，例如煤粉爐粉煤灰，通常活性較低，需要經過活化后再進行酸溶出反應。
`[0036]圖2示出了根據本發明一種實施方式的用于粉煤灰酸法溶出鋁的設備系統的示意圖。
[0037]參見圖2，本發明的用于粉煤灰酸法溶出鋁的設備系統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熱器，以輸送管道依次連接的酸儲罐、耐酸泵和第二套管預熱器，和反應釜，所述第一套管預熱器的出料端和所述第二套管預熱器的出料端均與反應釜的進料口連接。
[0038]所述反應釜可采用多級反應釜，例如二級、三級、四級反應釜。
[0039]所述輸送泵可采用一般的不銹鋼材質，所述第一套管預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，所述第二套管預熱器可選用一般的耐酸材質的預熱器。
[0040]以下通過具體實施例對本發明的實施方法進行進一步說明，但實施例并不對本發明構成限制。以下實施例均以循環流化床粉煤灰作為本發明粉煤灰酸溶法溶出鋁的原料，該粉煤灰的主要化學成分如表I所示。
[0041 ] 表I循環硫化床粉煤灰化學成分(wt%)
[0042]
【權利要求】
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進行預熱； (3)將預熱后的粉煤灰料漿和酸溶液分別加入反應釜中形成混合料漿；和 (4)將所述混合料漿在125°C?160°C下保溫1.5h?3h進行鋁的溶出反應。
2.根據權利要求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.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸溶液為鹽酸或硫酸溶液，其中所述鹽酸的質量濃度為28%?37%，所述硫酸的質量濃度為40?60%。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述反應通過水蒸汽直接或間接加熱。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰為循環流化床粉煤灰或經過活化的煤粉爐粉煤灰。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，所述混合料漿在至少兩級反應釜內反應，并且步驟(4)包括向至少第一級反應釜中通入140°C?170°C的水蒸汽的步驟。
7.一種用于權利要求1-6中任一項所述方法的設備系統,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熱器，以輸送管道依次連接的酸儲罐、耐酸泵和第二套管預熱器，和反應釜，所述第一套管預熱器的出料端和所述第二套管預熱器的出料端均與反應釜的進料口連接。
8.根據權利要求7所述的設備系統，其特征在于，所述反應釜為至少兩級反應釜。
9.根據權利要求8所述的設備系統，其特征在于，所述反應釜為兩級、三級或四級反應釜。
10.根據權利要求7-9任一項所述的設備系統，其特征在于，所述輸送泵為不銹鋼材質，所述第一套管預熱器為碳素鋼材質，所述耐酸泵為氟塑合金材質。
【文檔編號】C01F7/02GK103435078SQ201310384733
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】郭昭華, 魏存弟, 陳德, 董宏, 周正明, 王永旺, 劉希泉, 王宏賓, 曹坤 申請人:中國神華能源股份有限公司