煤矸石综合利用联产电、铝、水泥及其工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤矸石综合利用联产电、铝、水泥及其工艺。是利用煤矸石为原料，将发电、制铝和水泥生产结合起来，电厂废料粉煤灰用来提取氧化铝；利用生产氧化铝过程中产生的硅钙渣为原料生产水泥。具有经济效益高、成本低，变废为宝生产中可达到零排放、符合可持续发展产业政策等优点。
【专利说明】煤矸石综合利用联产电、铝、水泥及其工艺
【技术领域】:
[0001]本发明属于发电、冶金、建材综合生产工艺，涉及利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺。
【背景技术】:
[0002]孝义市蕴藏有丰富的煤矸石资源，煤矸石年排放量超过200~300万吨。煤矸石发电在我国已是成熟生产工艺，发电产生的炉渣和粉煤灰是生产氧化铝的原料，如不利用不仅占良田对环境产生严重污染。
[0003]金属铝和氧化铝在我国是极为紧俏的工业产品，生产能力的增长速度远不能满足市场需求的增长。目前生产铝和唯一原料是铝钒土的分布及不平衡，且矿藏98%都是-水硬铝石，杂质含量高，矿石难以溶解，生产难度大，成本高手。我国水泥产量高，也占世界第一位，但其中小水泥厂的年产量占总产量的80%，能耗高手，产值低，质量不稳定，污染严重。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供一种综合利用煤矸石发电、制铝联产水泥的生产工艺。
[0005]本发明的技术方案是以煤矸石为原料，将发电、制铝和水泥生产结合起来，即:以煤矸石为原料采用循环硫化床锅炉发电，电力供给氧化铝和电解铝流程，电厂产生的粉煤灰作为生产氧化铝的原料，氧化铝生产流程产生的硅钙渣作为生产水泥的原料。氧化铝生产工艺流程主要包括:1)研磨工序、2)煅烧工序、3)溶出工序、4)蒸发工序、5)脱硅工序、6)碳磨工序和焙烧工序；水 泥生产工艺流程包括配料工序、研磨工序、煅烧工序、粉磨工序。
[0006]本发明的技术优点:充分利用煤矸石含炭含铝特点，将发电、制铝和水泥生产结合起来，将前一生产流程的废料作为后一流程的原料，联产工艺提高了经济效益，降低了生产成本；变废为宝，既发展了经济又保护了环境，符合持续发展的产业政策；节省了铝钒土原料；用氧化铝生产中溶出的硅钙渣直接生产水泥，对于烧制高性能水泥熟料极为有利。
【专利附图】
【附图说明】:
[0007]附图1为煤矸石综合利用联产电铝水泥及其工艺。其中I为破碎机、2为粉磨机、3为生料库‘4为旋转窑、5为冷却机、6为熟料库、7为配液罐、8为浸取槽、9、12、21、23为板框过滤机，10为浓缩锅、11为硅钙渣洗涤槽、13为水泥生料储槽、14为高压脱硅槽，15、17为转鼓真空过滤机、16为深度脱硅槽、18为碳分槽、19为平盘过滤机、20为母液再生槽、22为氢氧化招洗槽、24为氢氧化招忙槽、25为焙烧窑、26为冷却机。
【具体实施方式】:
[0008]煤矸石发电已是现有技术，主要生产设备有循环硫化床锅炉、汽轮机和发电机。将发出的电力供给氧化铝和电解铝生产流程，电厂产生的粉煤灰作为生产氧化铝的原料。氧化铝生产工艺流程如图1所示:
[0009]氧化铝生产工艺流程主要包括研磨工序、煅烧工序、溶出工序、蒸发工序、脱硅工序、碳磨工序和焙烧工序。
[0010]1、粉磨煅烧工序
[0011 ] 原料粉煤灰和石灰石经破碎机I破碎，进入生料磨2，经均化进入生料库3中，送入旋转窑4内煅烧，烧成熟料送入冷却机5，熟料因产生晶型转化而粉化，粉化料储存于熟料库6中。
[0012]煅烧工艺的适宜条件是:
[0013]物料配比:粉煤灰:石灰石=30-35%: 60-70%，最佳配比值为粉煤灰:石灰石=30%: 60%。
[0014]粉磨细度:180目筛选余< 10% ；
[0015]煅烧温度:1000°C-1300°C，最佳煅烧温度为 1000°C -1200°C ；
[0016]锻烧时间:30min_50min；
[0017]升温速度:9.8-22 0C /min最佳升温速度9.8 °C min。
[0018]2、溶出工序:
[0019]在配液罐7中配制Na2CO3溶液，然后用泵将溶液送至溶出反应罐8，蒸汽加热，开启搅拌，溶出反应完毕后，物料送至板框过滤机9，固液分离后，清液由泵送至蒸发反应罐10，滤渣送至洗涤槽11，经四次 逆流洗涤，滤渣含碱量合格后通过过滤器12，送入水泥生料贮槽13作为水泥生产原料。洗涤废水送至配液罐7循环使用。
[0020]3、浓缩工序；
[0021]来自溶出工序的清液在蒸发反应罐10中浓缩，浓缩蒸发产生的二次蒸汽送往溶出工序作为溶出反应的热源，溶液待蒸发浓缩至氧化铝含量为45克/升左右时，停止浓缩，用泵将浓缩液输送至高压脱硅反应罐14。
[0022]4、脱硅工序
[0023]高压脱硅:
[0024]来自浓缩工序的浓缩液在高压脱反应罐14中进行高压脱硅。反应完毕，降温降压脱硅液送至过滤器15过滤，清液由泵输送至深度脱硅反应槽、16，滤渣送至洗涤槽11，与浸出硅钙渣混合，送入水泥生产工序。
[0025]常压脱硅:
[0026]来自高压脱硅的脱硅液在常压下，在深度脱硅反应罐16中送行脱硅。当温度升至反应温度时，加入生石灰，反应完毕后，物料送至过滤器17分离，清液由泵送至碳分反应罐18，滤渣送至生料库3配料。
[0027]深度脱硅石灰加入量为生石灰/ 二氧化硅=20-40。
[0028]5、碳分工序
[0029]来自常压脱硅后的铝酸钠精液泵入碳分反应罐18，当反应温度控制在所需温度时，向反应罐通入氧化碳，反应完毕后，物料送至过滤机19固液分离，得氢氧化铝固体和母液用泵送入母液再生罐20，向母液再生罐中加入熟石灰。再生完毕后送至过滤器21，再生母液用泵送往配液罐7，固体滤渣送往硅钙洗涤槽11与硅钙渣混合。二氧化碳的通气量为40ml/min,终点控制 PH = 9.0—10.0。
[0030]分离得到的AICOH3送往AICOH3洗涤槽22，用热软水洗涤，洗涤完毕送往过滤器23，洗涤水用泵送往配液罐7，AICOH3送至AICOH3储槽24。
[0031]6、焙烧工序
[0032]经碳分得到的AICOH3在100°C _120°C温度下烘干至恒重，得到成品AICOH3,然后在焙烧25中进行焙烧。焙烧温度1100°C -1200°C，时间2小时。焙烧完毕生成的AI2 O3直接进入冷却机26冷却，得到成品AI2 O30
[0033]AI2 O3送入电解质铝工序，经电解生产出金属铝产品。水泥生产工艺流程包括配料工序、研磨工序、煅烧工序、和粉磨工序，与常规水泥生产工艺相同。
[0034]生产AI2 O3的排出的硅钙渣干燥后，与硅酸盐熟料共同粉磨，生产水泥；亦可与石灰石、铁粉配合，配制水泥生料，煅烧后得到硅酸盐熟料，粉磨后得到水泥产品。
【权利要求】
1.煤矸石综合利用联产电、铝、水泥及其工艺，其生产工艺为:煅烧、浸取、过滤、脱硅、碳分等工序生产氧化铝；水泥生产流程是利用氧化铝生产中产生的硅钙渣为主要原料，经配料、研磨、煅烧和粉磨等等工序生产水泥。
2.如权利要求1所述的综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，其特征在于:所述氧化铝生产工艺中粉煤灰与石灰石的配料比是:30-35%: 60-66%最佳配比值为:35%: 60%。
【文档编号】C04B7/36GK103754906SQ201210264006
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年7月27日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】张宏, 韓德民, 雷菊花 申请人:雷菊花