[发明专利]一种粉煤灰的全管道化加热反应的脱硅方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铝生产技术领域，特别涉及一种粉煤灰的全管道化加热反应的脱硅方法。

背景技术

内蒙古、山西、宁夏和陕西等地煤炭资源丰富，储量约1500亿吨。煤中氧化铝含量9~13%。仅以9%计算，氧化铝量高达135亿吨，远多于目前我国铝土矿资源中氧化铝18亿吨的含量。

内蒙古的煤炭资源量138亿吨，用于工业生产后产生的粉煤灰约39亿吨，其中氧化铝含量40~51%，是一种生产氧化铝的宝贵资源。 目前粉煤灰以堆存为主，少量用来制砖、铺路、制水泥等，既浪费土地，又会污染环境，这对多风的西北地区危害更大。内蒙古地区一直重视粉煤灰综合利用问题，先后采用以下两种方法对粉煤灰进行处理以提取氧化铝：第一种方法是传统石灰石烧结法：先用石灰石烧结法处理粉煤灰，粗液深度炭分得到高硅氢氧化铝，再用拜尔法处理生产氧化铝。第二种方法是传统的碱—石灰烧结法：将粉煤灰和石灰、碳酸钠经高温烧结制成可溶性的铝酸钠及不溶性的硅酸钠等矿物，将二者分离后制得氧化铝并回收碱，残渣用作硅酸盐水泥材料。以上两种方法都存在粉煤灰浆液铝硅比低，成渣量高，处理的物料流量较大，生产流程复杂，能源消耗高等问题。因此开发一种高效低能耗的粉煤灰综合利用方法是目前急需解决的问题。

发明内容

针对目前粉煤灰料浆存在铝硅比低的不足之处，本发明提供一种粉煤灰的全管道化加热反应的脱硅方法，达到提高粉煤灰浆液的铝硅比，降低成渣量的目的。粉煤灰经脱硅处理之后，脱硅液用于生产活性硅酸钙等硅制品，脱硅粉煤灰用碱石灰烧结法生产氧化铝。

预脱硅＋碱石灰烧结法的核心技术是采用预脱硅工艺，预脱硅的目的是使粉煤灰和循环母液在一定温度下反应，生成铝酸钠和硅酸钠溶液。

本发明的粉煤灰的全管道化加热反应的脱硅方法按以下步骤进行： 

1、将氧化铝重量含量为40~51%的粉煤灰加入到质量百分比浓度为30~50%的NaOH溶液中，调配成粉煤灰料浆；调配的粉煤灰料浆采用的液固质量比按液（NaOH溶液）:固（粉煤灰）=（3~4）:1；通过进料泵将粉煤灰料浆送入二级多内管套管预热器，将粉煤灰料浆温度预热到70~75℃；

2、预热后的粉煤灰料浆进入多内管套管加热器，采用压力为0.4~0.6MPa、温度为143~158℃的新蒸汽加热，将粉煤灰料浆温度加热到130~135℃以达到脱硅温度； 

3、温度为130~135℃的粉煤灰料浆进入保温停留管道，在保温停留管道内的反应停留时间为1~2小时，以保证尽可能反应完全；发生的主要反应式为：

Al₂O₃(非晶态) +2NaOH+aq→2NaAlO₂+ H₂O +aq

          SiO₂(非晶态) +2NaOH+aq→Na₂SiO₃+ H₂O+aq

          NaAlO₂+ Na₂SiO₃→方钠石型化合物

反应完成后获得脱硅后料浆；

4、脱硅后料浆进入二级闪蒸器，脱硅后料浆逐级降温降压；经一级闪蒸器脱硅后料浆的温度降至110～120℃，蒸汽压力为该温度下的饱和蒸汽压；经二级闪蒸器的脱硅后料浆温度降至100～110℃，蒸汽压力为该温度下的饱和蒸汽压；然后脱硅后料浆进入缓冲槽，通过缓冲泵将脱硅后料浆送入粉煤灰分离及洗涤工序，采用碱石灰烧结法，进一步制备氧化铝产品。

上述方法中选用的保温停留管道为直径DN600~300的无缝钢管。

上述方法中粉煤灰料浆进入保温停留管道时，粉煤灰料浆在保温停留管道内持续流动，流速为0.5~1.5m/s，保持物料不会沉淀。

上述方法中，调配在粉煤灰预调配出料槽中进行，粉煤灰预调配出料槽与设有液下泵的污水槽连接。

上述方法中，二级多内管套管预热器由两个相同的多内管套管预热器组成，二级多内管套管预热器的热源为二级闪蒸器的蒸汽；二级闪蒸器由两个相同的闪蒸器组成；二级闪蒸器的冷凝水进入二次汽冷凝水罐中，通过二次汽冷凝水泵输送去热水站；多内管套管预热器内管输送料浆，外管通蒸汽。

上述方法中，多内管套管加热器产生的冷凝水进入新蒸汽冷凝水罐，经新蒸汽冷凝水泵送入热水站含碱冷凝水系统或送去热电厂清洁冷凝水系统。