[发明专利]一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法及装置，实现由高铝煤粉炉粉煤灰提取工业级氧化铝。

背景技术

煤粉炉粉煤灰粉是在炉膛中高温燃烧的产物，主要成份有：Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、TiO₂、CaO、K₂O、MgO等，其中氧化铝的含量一般可达到20％～40％，最高可达50％以上，可代替铝土矿成为一种很好的氧化铝资源。由于燃烧温度大于1000度，大部份粉煤灰是以玻璃体形式存在，其结构聚合度大，化学性质十分稳定。

开展粉煤灰的综合利用研究具有重要战略意义，也是近年来国内外的研究热点，通过资源的回收利用，可以有效地保护生态和资源环境。粉煤灰的来源主要是电厂的燃煤锅炉，目前对于循环流化床燃煤锅炉产生的粉煤灰国内已经取得了显著成果，但是由于高铝煤粉炉粉煤灰中的铝与硅以高能键的形式结合，以玻璃体形式存在，其结构聚合度大，化学性质十分稳定，这就给实现氧化铝的提取带来了难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法及装置，以实现由高铝煤粉炉粉煤灰提取工业级氧化铝。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，包括造粒机、干燥床、焙烧炉、冷却床；所述造粒机与干燥床连接，干燥床与焙烧炉连接、焙烧炉与冷却床连接。

所述的焙烧炉的炉体采用立式的圆筒形结构，颗粒的主要反应区密相区做成锥段，焙烧炉的给料口设置在锥段以上，设置在底部的布风板采用小风帽，热风进口设置在锥段以下；旋风分离器设置在炉体上，旋风分离器上部设置有烟气出口，旋风分离器下方设置有返料腿，返料腿上设置有排料口。

所述的干燥床为流态化干燥床，采用低风速的负压鼓泡床技术，流化风温不高于150℃。

所述的焙烧炉为流态化焙烧炉，选取焙炉3炉内设计温度为370～400℃，焙烧炉3为间歇排料型。

所述的冷却床将颗粒的温度降低到80℃以下。

一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法，包括造粒、干燥、焙烧活化、物料冷却步骤：粉煤灰与(NH₄)₂SO₄进行掺混配比后进入造粒机，经过挤压成形，形成粉煤灰-硫酸铵颗粒；造粒形成的固体颗粒进入干燥床，与来自焙烧炉的高温烟气进行热交换，实现高温热量的回收利用；干燥后的颗粒输送至焙烧炉；反应完成的固体颗粒输送至冷却床进行冷却；采用冷空气对颗粒进行冷却，换热后的空气进入焙烧炉提供助燃空气，同步完成热量的回收利用过程。

所述的造粒过程为机械挤压造粒工艺，粉煤灰与(NH₄)₂SO₄按照混合摩尔比1：3～5进行掺混配比后进入造粒机。

所述的干燥过程通过干燥床实现，颗粒造粒后进入干燥床，干燥方式采用鼓泡流态化技术，设备为流态化干燥床，干燥床用来减少造粒后颗粒中的水含量，将颗粒的含水量控制在5％以内，同时减小在颗粒在加热过程中形成的热应力，防止颗粒在焙烧活化炉在发生破裂；干燥床采用低风速的负压鼓泡床技术，减少颗粒的破碎，流化风温不高于150℃，干燥床的气源来自于焙烧炉的高温烟气，有效的对烟气热量进行了回收利用，热烟气经干燥床底部进风口进入床内，与床内的颗粒进行换热，颗粒失水，经干燥床底部排料口排出，热空气与颗粒换热后进行排放。

所述的焙烧活化过程通过流态化焙烧炉实现，循环流化床焙烧炉用于高温高铝粉煤灰中氧化铝与硫酸铵的反应，使绝大部分的氧化铝转化成硫酸铝氨，根据粉煤灰与硫酸铵反应特性，选取焙烧炉炉内设计温度为370～400℃，焙烧炉为间歇排料型；焙烧炉采用负压运行的循环流化床技术，炉体采用立式的圆筒形结构，颗粒的主要反应区密相区做成锥段，用以缓冲气体产生带来的空截面风速增加，焙烧炉的给料口设置在锥段以上，热风进口设置在锥段以下，为保证物料颗粒能够良好的流化，床层底部的布风板采用小风帽，保证由热风进口进入的热风布风均匀，同时保证流化风的刚劲有力，旋风分离器设置在炉体上，旋风分离器上部设置有烟气出口，旋风分离器下方设置有返料腿，返料腿上设置有排料口；颗粒通过热风的夹带在炉内进行循环，热烟气与固体颗粒在旋风分离器发生气固分离，固体颗粒通过旋风分离器下方的返料腿返回炉内继续进行反应，待颗粒达到一定反应时间后从返料器上的排料口排出炉外。