一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的方法及裝置，實現(xiàn)由高鋁煤粉爐粉煤灰提取工業(yè)級氧化鋁。
【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:A1203、Si02、Fe203、Fe0、Ti02、CaO、K20、MgO等，其中氧化鋁的含量一般可達到20%?40%，最高可達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，化學性質(zhì)十分穩(wěn)定。
[0003]開展粉煤灰的綜合利用研究具有重要戰(zhàn)略意義，也是近年來國內(nèi)外的研究熱點，通過資源的回收利用，可以有效地保護生態(tài)和資源環(huán)境。粉煤灰的來源主要是電廠的燃煤鍋爐，目前對于循環(huán)流化床燃煤鍋爐產(chǎn)生的粉煤灰國內(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，化學性質(zhì)十分穩(wěn)定，這就給實現(xiàn)氧化鋁的提取帶來了難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的方法及裝置，以實現(xiàn)由高鋁煤粉爐粉煤灰提取工業(yè)級氧化鋁。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(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、干燥床、焙燒爐、冷卻床；所述造粒機與干燥床連接，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)置在底部的布風板采用小風帽，熱風進口設(shè)置在錐段以下；旋風分離器設(shè)置在爐體上，旋風分離器上部設(shè)置有煙氣出口，旋風分離器下方設(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，采用低風速的負壓鼓泡床技術(shù)，流化風溫不高于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]—種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:粉煤灰與(nh4)2so4進行摻混配比后進入造粒機，經(jīng)過擠壓成形，形成粉煤灰-硫酸銨顆粒；造粒形成的固體顆粒進入干燥床，與來自焙燒爐的高溫煙氣進行熱交換，實現(xiàn)高溫熱量的回收利用；干燥后的顆粒輸送至焙燒爐；反應完成的固體顆粒輸送至冷卻床進行冷卻；采用冷空氣對顆粒進行冷卻，換熱后的空氣進入焙燒爐提供助燃空氣，同步完成熱量的回收利用過程。
[0012]所述的造粒過程為機械擠壓造粒工藝，粉煤灰與(NH4)2S0j$照混合摩爾比1:3?5進行摻混配比后進入造粒機。
[0013]所述的干燥過程通過干燥床實現(xiàn)，顆粒造粒后進入干燥床，干燥方式采用鼓泡流態(tài)化技術(shù)，設(shè)備為流態(tài)化干燥床，干燥床用來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)，同時減小在顆粒在加熱過程中形成的熱應力，防止顆粒在焙燒活化爐在發(fā)生破裂；干燥床采用低風速的負壓鼓泡床技術(shù)，減少顆粒的破碎，流化風溫不高于150°C，干燥床的氣源來自于焙燒爐的高溫煙氣，有效的對煙氣熱量進行了回收利用，熱煙氣經(jīng)干燥床底部進風口進入床內(nèi)，與床內(nèi)的顆粒進行換熱，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行排放。
[0014]所述的焙燒活化過程通過流態(tài)化焙燒爐實現(xiàn)，循環(huán)流化床焙燒爐用于高溫高鋁粉煤灰中氧化鋁與硫酸銨的反應，使絕大部分的氧化鋁轉(zhuǎn)化成硫酸鋁氨，根據(jù)粉煤灰與硫酸銨反應特性，選取焙燒爐爐內(nèi)設(shè)計溫度為370?400°C，焙燒爐為間歇排料型；焙燒爐采用負壓運行的循環(huán)流化床技術(shù)，爐體采用立式的圓筒形結(jié)構(gòu)，顆粒的主要反應區(qū)密相區(qū)做成錐段，用以緩沖氣體產(chǎn)生帶來的空截面風速增加，焙燒爐的給料口設(shè)置在錐段以上，熱風進口設(shè)置在錐段以下，為保證物料顆粒能夠良好的流化，床層底部的布風板采用小風帽，保證由熱風進口進入的熱風布風均勻，同時保證流化風的剛勁有力，旋風分離器設(shè)置在爐體上，旋風分離器上部設(shè)置有煙氣出口，旋風分離器下方設(shè)置有返料腿，返料腿上設(shè)置有排料口 ；顆粒通過熱風的夾帶在爐內(nèi)進行循環(huán)，熱煙氣與固體顆粒在旋風分離器發(fā)生氣固分離，固體顆粒通過旋風分離器下方的返料腿返回爐內(nèi)繼續(xù)進行反應，待顆粒達到一定反應時間后從返料器上的排料口排出爐外。
[0015]所述的物料冷卻過程由冷卻床實現(xiàn)，冷卻床用來對焙燒后的顆粒進行冷卻，將顆粒的溫度降低到80°C以下；冷卻床采用低風速的正壓的鼓泡床技術(shù)，采用冷空氣對顆粒進行冷卻，冷空氣經(jīng)冷卻床底部進入床內(nèi)，與床內(nèi)的顆粒進行換熱，顆粒溫度降低，經(jīng)排料口排出，熱空氣與顆粒換熱后進入焙燒爐作為助燃空氣使用。
[0016]本發(fā)明所取得的有益效果為:
[0017]本發(fā)明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，實現(xiàn)由高鋁煤粉爐粉煤灰提取工業(yè)級氧化鋁的目的。本發(fā)明采用機械造粒方式保證顆粒的強度，采取多級干燥的形式完成顆粒的初步機械干燥過程，通過優(yōu)化物料的焙燒活化時間，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，最終達到低能耗、高提取率的資源循環(huán)利用效果，符合國家節(jié)能環(huán)保和廢棄物資源再利用的產(chǎn)業(yè)政策。
[0018](1)造粒過程實現(xiàn)了反應物料以顆粒狀進行結(jié)合，具備后續(xù)流態(tài)化焙燒的條件；
(2)物料的焙燒活化過程采用多級干燥、分級焙燒、差溫運行，各工藝單元可獨立運行，做到互不干擾；(3)系統(tǒng)對高、低溫煙氣和高溫物料顆粒均進行多級余熱回收，通過熱量的梯級利用實現(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題，能夠?qū)崿F(xiàn)粉煤灰資源的綜合利用。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明所述高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2為本發(fā)明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；
[0021]圖中:1、造粒機；2、干燥床；3、焙燒爐；4、冷卻床；5、爐體；6、給料口 ；7、布風板；8、熱風進口 ；9、排料口 ；10、返料腿；11、旋風分離器；12、煙氣出口。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明所述的高鋁煤粉爐粉煤灰焙燒活化的裝置包括造粒機1、干燥床2、焙燒爐3、冷卻床4 ;所述造粒機1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；本發(fā)明所述的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:
[0024]粉煤灰與(NH4) 2S04按照混合摩爾比1:3?5進行摻混配比后進入造粒機1，經(jīng)過擠壓成形，形成粉煤灰-硫酸銨顆粒；造粒形成的固體顆粒進入干燥床2，與來自焙燒爐3的高溫煙氣進行熱交換，實現(xiàn)高溫熱量的回收利用；干燥后的顆粒輸送至焙燒爐3 ;反應完成的固體顆粒輸送至冷卻床4進行冷卻；采用冷空氣對顆粒進行冷卻，換熱后的空氣進入焙燒爐3提供助燃空氣，同步完成熱量的回收利用過程。
[0025]所述的造粒過程為機械擠壓造粒工藝。粉煤灰與(NH4)2S0j$照混合摩爾比1:3?5進行摻混配比后進入造粒機1，經(jīng)過擠壓成形，形成粉煤灰-硫酸銨顆粒。由于在擠壓過程中，相對高的擠壓作用，會使造粒顆粒溫度升高，顆粒表面溫度可以達到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圍的粉煤灰顆粒相互粘結(jié)，使得造粒顆粒具有高的強度，并且造粒顆粒表面相對光滑。
[0026]所述的干燥過程是通過干燥床2實現(xiàn)。顆粒造粒后進入干燥床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主要用來減少造粒后顆粒中的水含量，將