本發明專利技術涉及一種生產氧化鋁的反應裝置及方法，特別是采用粉煤灰為原料生產氧化鋁的反應裝置及方法，該反應裝置包括硫酸銨預混計量罐、粉煤灰儲存計量倉、組合式螺旋反應器、接料罐和集氣管，所述硫酸銨預混計量罐和粉煤灰儲存計量倉在組合式螺旋反應器的上方，并通過兩者底部的連接管與組合式螺旋反應器中的最上面的進口相接；接料罐在組合式螺旋反應器的下方，并通過其頂部的連接管與組合式螺旋反應器的最下面的出口相連接。本發明專利技術解決了規模化生產的問題，具有連續化生產、單套裝置能力大、反應穩定、原料利用率或轉化率高等特點，組合式螺旋反應器具有使用壽命長，生產成本低等優點，具有廣闊的市場前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種生產氧化鋁的反應裝置及方法，具體為一種從粉煤灰中提取氧化鋁的裝置及其方法。
技術介紹
1996年，全國粉煤灰排放量就超過了 I億噸，2000年時即達到1.2億噸，2005年為3億噸。根據中國資源綜合利用協會粉煤灰專業委員會2009年預測，2015年我國粉煤灰排放量將達5.4億噸。在我國，粉煤灰主要用于建筑材料，如生產粉煤灰混凝土、粉煤灰水泥、粉煤灰磚、墻體材料及建筑回填等，還可以用在農業上，如改良土壤，制作肥料，造地還田。粉煤灰來源于煤中的無機組分，其化學成分以二氧化硅和三氧化二鋁為主，氧化硅含量在48%左右，氧化鋁含量在27%左右，其他成分為三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、三氧化硫及未燃盡的有機質(燒失量)。隨著技術的開發，人們逐漸將粉煤灰中的鋁或硅提取出來，其余部分仍可以繼續應用，提高了粉煤灰的附加值。波蘭Grzymek以高鋁粉煤灰為原料提取氧化鋁，并利用殘渣聯產水泥。隨后，歐美國家先后提出了酸溶沉淀法、鹽一蘇打燒結法、煅燒一稀酸過濾法等。我國從80年代開始對此法進行研究，合肥水泥研究院開發出石灰石燒結堿熔法從粉煤灰中提取氧化鋁的技術，并利用殘渣聯產水泥。90年代，寧夏建材院開發了堿石灰燒結法從粉煤灰中提取氧化鋁的技術。專利ZL200610012780.7提出了采用硫酸銨溶解生產氧化鋁并聯產白炭黑的方法，將粉煤灰活化后加入硫酸銨和水，反應后過濾，采用氨氣沉淀，氫氧化鈉溶解即得到氫氧化鋁，沉淀經堿洗、酸洗、熟化即得白炭黑成品。專利ZL200710118679.4給出了硫酸銨法從粉煤灰中提出氧化鋁的方法，將硫酸銨與粉煤灰按比例燒結，經過濾、結晶后，通入氨氣后即得氫氧化鋁，經煅燒后即得氧化鋁產品。申請號為201110208684.0的專利提出了制備超細氧化鋁的方法，將硫酸銨與粉煤灰按比例燒結，經水溶、結晶、氨沉淀后，用乙醇對氫氧化鋁進行處理后，可以得到不同晶型的氧化鋁粉體。申請號為201210060558.X得專利提出了兩段流態化焙燒系統，為了解決設備高腐蝕的問題，并未實施工業化。硫酸銨法的化學原理為:燒結反應:4(NH4) 2S04 (s) +Al2O3 (s) =2NH4A1 (SO4) 2 (s) +6NH3 ⑴ +3H20 (I)分解反應=NH4A l(SO4) 2+3H20+3NH3=Al (OH) 3+2 (NH4) 2S04該方法的優點是(I)硫酸銨為弱酸，克服了酸法(硫酸、鹽酸)工藝對設備的強腐蝕；(2)硫酸銨不與硅起反應，省去了脫除硅的工序；(3)提高了氧化鋁的提取率。但是現有技術存在的問題是:(I)常用金屬中，沒有可以既耐高溫又耐酸且耐氨的材質，所以現有工業化裝置一直采用易碎且貴重的氮化硅材質反應器，操作復雜且易損壞；(2)由于氮化硅材質的反應器極易損壞，故現有技術一直采取間歇操作，未能實現大規模連續化操作；(3)現有工業化生產裝置，生產效率低、熱利用率低、占地面積大，屬于粗放型生產方式。
技術實現思路
本專利技術為解決現在技術中的問題，提供一種生產氧化鋁的反應裝置和方法，本專利技術解決了規模化生產的問題，具有連續化生產、單套裝置能力大、反應穩定、原料利用率或轉化率高等特點。裝置使用壽命長。本專利技術采用以下技術方案予以實現:一種生產氧化鋁的反應裝置，它包括硫酸銨預混計量罐、粉煤灰儲存計量倉、組合式螺旋反應器、接料罐和集氣管，所述硫酸銨預混計量罐和粉煤灰儲存計量倉在組合式螺旋反應器的上方，并分別通過兩者底部的連接管與組合式螺旋反應器最上面的進口相接；接料罐在組合式螺旋反應器的下方，并通過其頂部的連接管與組合式螺旋反應器的出口相連接；所述的組合式螺旋反應器由3-20個上下安裝并首尾相接的螺旋管式反應器構成；所述螺旋管式反應器的橫截面的底部為半圓，上部為矩形，其外部包有外夾套，所述螺旋管式反應器的前端軸與驅動電機相連；所述的粉煤灰儲存計量倉的底部出料口連接有計重給料器。所述的螺旋管式反應器的加料口在順螺旋前進方向的前端且在上部，出料口在末端且在下部，上下排布的螺旋管式反應器之間首尾相接，并采用法蘭連接；所述的集氣管通過多個連接管分別與每個螺旋管式反應器上部的出氣口相連接。所述的硫酸銨預混計量罐為帶攪拌器的釜式容器，底部裝有計量式加料裝置。所述螺旋管式反應器·為單螺桿反應器或雙螺桿反應器。所述的螺旋管式反應器，其寬度為0.20m L 50m,高度為0.3m 2.0m,長度為3m 20m。優選的,所述的螺旋管式反應器,其寬度為0.40m 1.0Om,高度為0.6m 1.5m,長度為5m 10m。所述的組合式螺旋反應器的材質為含鎳、鈦和鉻中的I 3種所構成的耐熱耐磨合金材料。所述的外夾套的材質為鋼材，外夾套內的熱源為導熱油或熔融鹽。一種使用上述裝置生產氧化鋁的方法，它包括以下步驟:a、將硫酸銨加入到硫酸銨預混計量罐中，開啟攪拌器進行物料的預混和儲存；將粉煤灰加入到粉煤灰儲存計量倉中；b、向外夾套中加入導熱油或熔融鹽，對組合式螺旋反應器進行預熱，當組合式螺旋反應器內溫度達到250 600°C，·開啟驅動電機準備加料；C、硫酸銨通過硫酸銨預混計量罐與粉煤灰為0.3 5:1的比例，將粉煤灰從粉煤灰儲存計量倉經計重給料器加入到組合式螺旋反應器中；d、反應分解放出的氨氣通過每個螺旋管式反應器上部的出氣管進入集氣管通往下一工段；e、反應結束后,反應廣物進入到裝有水的接料iip中，降溫后過濾掉沉淀，在溶液中通入回收的氨氣，得到沉淀即為氫氧化鋁，再經過洗滌、干燥、高溫煅燒后即可得到氧化鋁固體。所述外夾套內部的溫度為200°C 800°C。優選的，所述組合式螺旋反應器內溫度為350 370°C。本專利技術與現有技術相比具有以下顯著的優點:(1)采用螺旋推進式管式反應器型式，強化了反應物料的攪動和混合，有利于反應均勻化和快速進行，縮短了反應時間。(2)螺旋給料器促進了物料與器壁之間的換熱，容易實現反應器內的溫度均勻，也可以使反應器內物料存量增加，提高單位體積設備的生產能力。(3)過程容易實現連續化和自動化控制，有利于設備的大型化。(4)設備結構簡單，拆卸方便，有利于設備維護；溫控容易，操作方便，有利于降低生產成本，適于推廣應用。本專利技術解決了規模化生產的問題，具有連續化生產、單套裝置能力大、反應穩定、原料利用率或轉化率高等特點。管式反應器使用壽命長。附圖說明圖1是本專利技術的從粉煤灰中提取氧化鋁的反應裝置的結構示意圖2是組合螺旋管式反應器側視圖3是圖2中單螺桿反應器的A向圖4是圖2中雙螺桿反應器的B向圖中各部件說明:1、硫酸銨預混計量罐；2、攪拌器3、計量式加料裝置；4、粉煤灰儲存計量倉；5、計重給料器；6、組合式螺旋反應器；7、接料罐；8、螺旋管式反應器；9、集氣管；10、單螺桿反應器；11、雙螺桿反應器；12、驅動電機；13、外夾套。具體實施方式下面參照附圖對本專利技術具體實施方式進行詳細說明。一種生產氧化鋁的反應裝置，它包括硫酸銨預混計量罐(I)、粉煤灰儲存計量倉(4)、組合式螺旋反應器(6)、接料罐(7)和集氣管(9)，所述硫酸銨預混計量罐(I)和粉煤灰儲存計量倉(4)在組合式螺旋反應器(6)的上方，并分別通過兩者底部的連接管與組合式螺旋反應器(6)最上面的進口相接；接料罐(7)在組合式螺旋反本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種生產氧化鋁的反應裝置，其特征是它包括硫酸銨預混計量罐（1）、粉煤灰儲存計量倉（4）、組合式螺旋反應器（6）、接料罐（7）和集氣管（9），所述硫酸銨預混計量罐（1）和粉煤灰儲存計量倉（4）在組合式螺旋反應器（6）的上方，并分別通過兩者底部的連接管與組合式螺旋反應器（6）最上面的進口相接；接料罐（7）在組合式螺旋反應器（6）的下方，并通過其頂部的連接管與組合式螺旋反應器（6）的出口相連接；所述的組合式螺旋反應器（6）由3?20個上下安裝并首尾相接的螺旋管式反應器（8）構成；所述螺旋管式反應器（8）的橫截面的底部為半圓，上部為矩形，其外部包有外夾套（13），所述螺旋管式反應器（8）的前端軸與驅動電機（12）相連；所述的粉煤灰儲存計量倉（4）的底部出料口連接有計重給料器（5）；所述的螺旋管式反應器（8）的加料口在順螺旋前進方向的前端且在上部，出料口在末端且在下部，上下排布的螺旋管式反應器之間首尾相接，并采用法蘭連接；所述的集氣管（9）通過多個連接管分別與每個螺旋管式反應器（8）上部的出氣口相連接。
【技術特征摘要】
1.一種生產氧化鋁的反應裝置，其特征是它包括硫酸銨預混計量罐(I)、粉煤灰儲存計量倉(4)、組合式螺旋反應器(6)、接料罐(7)和集氣管(9)，所述硫酸銨預混計量罐(I)和粉煤灰儲存計量倉(4)在組合式螺旋反應器(6)的上方，并分別通過兩者底部的連接管與組合式螺旋反應器(6)最上面的進口相接；接料罐(7)在組合式螺旋反應器(6)的下方，并通過其頂部的連接管與組合式螺旋反應器(6)的出口相連接； 所述的組合式螺旋反應器(6)由3-20個上下安裝并首尾相接的螺旋管式反應器(8)構成； 所述螺旋管式反應器(8)的橫截面的底部為半圓，上部為矩形，其外部包有外夾套(13)，所述螺旋管式反應器(8)的前端軸與驅動電機(12)相連； 所述的粉煤灰儲存計量倉(4)的底部出料口連接有計重給料器(5)； 所述的螺旋管式反應器(8)的加料口在順螺旋前進方向的前端且在上部，出料口在末端且在下部，上下排布的螺旋管式反應器之間首尾相接，并采用法蘭連接； 所述的集氣管(9)通過多個連接管分別與每個螺旋管式反應器(8)上部的出氣口相連接。2.根據權利要求1所述的一種生產氧化鋁的反應裝置，其特征在于，所述的硫酸銨預混計量罐(I)為帶攪拌器(2 )的釜式容器，底部裝有計量式加料裝置(3 )。3.根據權利要求1所述的一種生產氧化鋁的反應裝置，其特征在于， 所述螺旋管式反應器(8)為單螺桿反應器(10)或雙螺桿反應器(11)。4.根據權利要求1所述的生產氧化鋁的反應裝置，其特征在于， 所述的螺旋管式反應器(8)，其寬度為0.20m 1.50m,高度為0.3m 2.0m,長度為3m 20m。5.根據權利要求4所述的生產氧化鋁的反應裝置，其特征在于， 所述的螺旋管...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙鳳云，劉碩，劉玉敏，胡永其，張文嬌，崔蕊，劉亞青，
申請(專利權)人：河北科技大學，
類型：發明
國別省市：
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