一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置，實(shí)現(xiàn)由高鋁煤粉爐粉煤灰提取工業(yè)級(jí)氧化鋁。該裝置包括造粒機(jī)、干燥床、焙燒爐、冷卻床；所述造粒機(jī)與干燥床連接，干燥床與焙燒爐連接、焙燒爐與冷卻床連接。所述的焙燒爐的爐體采用立式的圓筒形結(jié)構(gòu)，顆粒的主要反應(yīng)區(qū)密相區(qū)做成錐段，焙燒爐的給料口設(shè)置在錐段以上，設(shè)置在底部的布風(fēng)板采用小風(fēng)帽，熱風(fēng)進(jìn)口設(shè)置在錐段以下；旋風(fēng)分離器設(shè)置在爐體上，旋風(fēng)分離器上部設(shè)置有煙氣出口，旋風(fēng)分離器下方設(shè)置有返料腿，返料腿上設(shè)置有排料口。本實(shí)用新型以硫酸鋁銨為中間物質(zhì)，采用合適的焙燒溫度破壞粉煤灰中的Al-Si鍵，使氧化鋁熱活化，實(shí)現(xiàn)由高鋁煤粉爐粉煤灰提取工業(yè)級(jí)氧化鋁的目的。
【專利說(shuō)明】一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置，實(shí)現(xiàn)由高鋁煤粉爐粉煤灰提取工業(yè)級(jí)氧化鋁。

【背景技術(shù)】
[0002]煤粉爐粉煤灰粉是在爐膛中高溫燃燒的產(chǎn)物，主要成份有:Al203、Si02、Fe203、Fe0、T12, CaO、K20、MgO等，其中氧化鋁的含量一般可達(dá)到20%?40%，最高可達(dá)50%以上，可代替鋁土礦成為一種很好的氧化鋁資源。由于燃燒溫度大于1000度，大部份粉煤灰是以玻璃體形式存在，其結(jié)構(gòu)聚合度大，化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定。
[0003]開(kāi)展粉煤灰的綜合利用研究具有重要戰(zhàn)略意義，也是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，通過(guò)資源的回收利用，可以有效地保護(hù)生態(tài)和資源環(huán)境。粉煤灰的來(lái)源主要是電廠的燃煤鍋爐，目前對(duì)于循環(huán)流化床燃煤鍋爐產(chǎn)生的粉煤灰國(guó)內(nèi)已經(jīng)取得了顯著成果，但是由于高鋁煤粉爐粉煤灰中的鋁與硅以高能鍵的形式結(jié)合，以玻璃體形式存在，其結(jié)構(gòu)聚合度大，化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，這就給實(shí)現(xiàn)氧化鋁的提取帶來(lái)了難度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置，以實(shí)現(xiàn)由高鋁煤粉爐粉煤灰提取工業(yè)級(jí)氧化鋁。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置，包括造粒機(jī)、干燥床、焙燒爐、冷卻床；所述造粒機(jī)與干燥床連接，干燥床與焙燒爐連接、焙燒爐與冷卻床連接。
[0007]所述的焙燒爐的爐體采用立式的圓筒形結(jié)構(gòu)，顆粒的主要反應(yīng)區(qū)密相區(qū)做成錐段，焙燒爐的給料口設(shè)置在錐段以上，設(shè)置在底部的布風(fēng)板采用小風(fēng)帽，熱風(fēng)進(jìn)口設(shè)置在錐段以下；旋風(fēng)分離器設(shè)置在爐體上，旋風(fēng)分離器上部設(shè)置有煙氣出口，旋風(fēng)分離器下方設(shè)置有返料腿，返料腿上設(shè)置有排料口。
[0008]所述的干燥床為流態(tài)化干燥床，采用低風(fēng)速的負(fù)壓鼓泡床技術(shù)，流化風(fēng)溫不高于150。。。
[0009]所述的焙燒爐為流態(tài)化焙燒爐，選取焙爐3爐內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為370?400°C，焙燒爐3為間歇排料型。
[0010]所述的冷卻床將顆粒的溫度降低到80°C以下。
[0011]本實(shí)用新型所取得的有益效果為:
[0012]本實(shí)用新型以硫酸鋁銨為中間物質(zhì)，采用合適的焙燒溫度破壞粉煤灰中的Al-Si鍵，使氧化鋁熱活化，實(shí)現(xiàn)由高鋁煤粉爐粉煤灰提取工業(yè)級(jí)氧化鋁的目的。本發(fā)明采用機(jī)械造粒方式保證顆粒的強(qiáng)度，采取多級(jí)干燥的形式完成顆粒的初步機(jī)械干燥過(guò)程，通過(guò)優(yōu)化物料的焙燒活化時(shí)間，保證氧化鋁的焙燒活化提取率，熱量回收工藝可以提高能量利用率，最終達(dá)到低能耗、高提取率的資源循環(huán)利用效果，符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保和廢棄物資源再利用的產(chǎn)業(yè)政策。
[0013](I)造粒過(guò)程實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)物料以顆粒狀進(jìn)行結(jié)合，具備后續(xù)流態(tài)化焙燒的條件；
(2)物料的焙燒活化過(guò)程采用多級(jí)干燥、分級(jí)焙燒、差溫運(yùn)行，各工藝單元可獨(dú)立運(yùn)行，做到互不干擾；(3)系統(tǒng)對(duì)高、低溫?zé)煔夂透邷匚锪项w粒均進(jìn)行多級(jí)余熱回收，通過(guò)熱量的梯級(jí)利用實(shí)現(xiàn)能耗的最小化；(4)系統(tǒng)有效的解決了高溫粉煤灰中的氧化鋁活化問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)粉煤灰資源的綜合利用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型所述高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型所述高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置中的焙燒爐結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖中:1、造粒機(jī)；2、干燥床；3、焙燒爐；4、冷卻床；5、爐體；6、給料口 ；7、布風(fēng)板；
8、熱風(fēng)進(jìn)口 ；9、排料口 ；10、返料腿；11、旋風(fēng)分離器；12、煙氣出口。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置包括造粒機(jī)1、干燥床2、焙燒爐3、冷卻床4 ;所述造粒機(jī)I與干燥床2連接，干燥床2與焙燒爐3連接、焙燒爐3與冷卻床4連接；高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的方法包括造粒、干燥、焙燒活化、物料冷卻步驟，具體如下:
[0019]粉煤灰與(NH4) 2S04按照混合摩爾比1:3?5進(jìn)行摻混配比后進(jìn)入造粒機(jī)I，經(jīng)過(guò)擠壓成形，形成粉煤灰-硫酸銨顆粒；造粒形成的固體顆粒進(jìn)入干燥床2，與來(lái)自焙燒爐3的高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)高溫?zé)崃康幕厥绽?；干燥后的顆粒輸送至焙燒爐3 ;反應(yīng)完成的固體顆粒輸送至冷卻床4進(jìn)行冷卻；采用冷空氣對(duì)顆粒進(jìn)行冷卻，換熱后的空氣進(jìn)入焙燒爐3提供助燃空氣，同步完成熱量的回收利用過(guò)程。
[0020]所述的造粒過(guò)程為機(jī)械擠壓造粒工藝。粉煤灰與(NH4) #04按照混合摩爾比1:3?5進(jìn)行摻混配比后進(jìn)入造粒機(jī)1，經(jīng)過(guò)擠壓成形，形成粉煤灰-硫酸銨顆粒。由于在擠壓過(guò)程中，相對(duì)高的擠壓作用，會(huì)使造粒顆粒溫度升高，顆粒表面溫度可以達(dá)到60°C左右。在此高的溫度作用下，位于顆粒表面的硫酸銨顆粒被部分融化。被擠壓融化的硫酸銨顆粒與周?chē)姆勖夯翌w粒相互粘結(jié)，使得造粒顆粒具有高的強(qiáng)度，并且造粒顆粒表面相對(duì)光滑。
[0021]所述的干燥過(guò)程是通過(guò)干燥床2實(shí)現(xiàn)。顆粒造粒后進(jìn)入干燥床2，干燥方式采用鼓泡流態(tài)化技術(shù)，主要設(shè)備為流態(tài)化干燥床2。干燥床2主要用來(lái)減少造粒后顆粒中的水含量，將顆粒的含水量控制在5%以內(nèi)。同時(shí)減小在顆粒在加熱過(guò)程中形成的熱應(yīng)力，防止顆粒在焙燒活化爐在發(fā)生破裂。造粒后的顆粒含有較高的水分，直接進(jìn)入到焙燒爐3后會(huì)增加焙燒爐的熱負(fù)荷和產(chǎn)氣量，同時(shí)增加了顆粒粘結(jié)的可能性。干燥床2采用低風(fēng)速的負(fù)壓鼓泡床技術(shù)，減少了顆粒的破碎。為了防止顆粒中硫酸銨發(fā)生分解，所以流化風(fēng)溫不高于150°C。干燥床2的氣源來(lái)自于焙燒爐3的高溫?zé)煔?，有效的?duì)煙氣熱量進(jìn)行了回收利用，熱煙氣經(jīng)干燥床底部進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入床內(nèi)，與床內(nèi)的顆粒進(jìn)行換熱，顆粒失水，經(jīng)干燥床底部排料口排出，熱空氣與顆粒換熱后進(jìn)行排放。
[0022]如圖2所示，所述的焙燒活化過(guò)程通過(guò)流態(tài)化焙燒爐3實(shí)現(xiàn)。循環(huán)流化床焙燒爐主要用于高溫高鋁粉煤灰中氧化鋁與硫酸銨的反應(yīng)，使絕大部分的莫來(lái)石中的氧化鋁轉(zhuǎn)化成硫酸鋁氨。根據(jù)粉煤灰與硫酸銨反應(yīng)特性，選取焙燒爐爐內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為370?400°C。由于粉煤灰與硫酸銨反應(yīng)需要一定時(shí)間，故此焙燒爐3為間歇排料型。焙燒爐3采用負(fù)壓運(yùn)行的循環(huán)流化床技術(shù)，爐體5采用立式的圓筒形結(jié)構(gòu)，保證顆粒在爐內(nèi)有近似的停留時(shí)間。由于粉煤灰和硫酸銨顆粒在反應(yīng)過(guò)程中和脫水過(guò)程中產(chǎn)生大量氣體，同時(shí)需要大量的反應(yīng)熱，所以此過(guò)程會(huì)有大量的氣體產(chǎn)生，因此將顆粒的主要反應(yīng)區(qū)密相區(qū)做成錐段，用以緩沖氣體產(chǎn)生帶來(lái)的空截面風(fēng)速增加。焙燒爐3的給料口 6設(shè)置在錐段以上，熱風(fēng)進(jìn)口 8設(shè)置在錐段以下，為保證物料顆粒能夠良好的流化，床層底部的布風(fēng)板7采用小風(fēng)帽，保證由熱風(fēng)進(jìn)口 8進(jìn)入的熱風(fēng)布風(fēng)均勻，同時(shí)保證流化風(fēng)的剛勁有力。旋風(fēng)分離器11設(shè)置在爐體5上，旋風(fēng)分離器11上部設(shè)置有煙氣出口 12，旋風(fēng)分離器11下方設(shè)置有返料腿10，返料腿10上設(shè)置有排料口 9 ;顆粒通過(guò)熱風(fēng)的夾帶在爐內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，熱煙氣與固體顆粒在旋風(fēng)分離器11發(fā)生氣固分離，固體顆粒通過(guò)旋風(fēng)分離器11下方的返料腿10返回爐內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，待顆粒達(dá)到一定反應(yīng)時(shí)間后從返料器上的排料口 9排出爐外。
[0023]所述的物料冷卻過(guò)程由冷卻床4實(shí)現(xiàn)。冷卻床4主要用來(lái)對(duì)焙燒后的顆粒進(jìn)行冷卻，將顆粒的溫度降低到80°C以下。冷卻床4采用低風(fēng)速的正壓的鼓泡床技術(shù)。采用冷空氣對(duì)顆粒進(jìn)行冷卻。冷空氣經(jīng)冷卻床4底部進(jìn)入床內(nèi)，與床內(nèi)的顆粒進(jìn)行換熱，顆粒溫度降低，經(jīng)排料口排出。熱空氣與顆粒換熱后進(jìn)入焙燒爐3作為助燃空氣使用。
【權(quán)利要求】
1.一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置，其特征在于:該裝置包括造粒機(jī)(I)、干燥床(2)、焙燒爐(3)、冷卻床(4);所述造粒機(jī)⑴與干燥床⑵連接，干燥床⑵與焙燒爐(3)連接、焙燒爐(3)與冷卻床⑷連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置，其特征在于:所述的焙燒爐(3)的爐體(5)采用立式的圓筒形結(jié)構(gòu)，顆粒的主要反應(yīng)區(qū)密相區(qū)做成錐段，焙燒爐(3)的給料口(6)設(shè)置在錐段以上，設(shè)置在底部的布風(fēng)板(7)采用小風(fēng)帽，熱風(fēng)進(jìn)口⑶設(shè)置在錐段以下；旋風(fēng)分離器(11)設(shè)置在爐體(5)上，旋風(fēng)分離器(11)上部設(shè)置有煙氣出口(12)，旋風(fēng)分離器(11)下方設(shè)置有返料腿(10)，返料腿(10)上設(shè)置有排料口(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置，其特征在于:所述的干燥床(2)為流態(tài)化干燥床。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置，其特征在于:所述的焙燒爐(3)為流態(tài)化焙燒爐，焙燒爐(3)為間歇排料型。
【文檔編號(hào)】C01F7/02GK204185253SQ201420491134
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】錢(qián)永康, 王會(huì)寧, 丁建亮, 宋小飛, 趙錄輝, 劉天虎, 張穎泰 申請(qǐng)人:北京航天動(dòng)力研究所