本发明专利技术涉及一种低成本的、低能耗分离的从粉煤灰中提取氧化铝的装置和方法，所述装置的高温分离隧道窑内壁设具有偏离角的喷火嘴，根据温度的差异分为前段和后段；高温分离隧道窑前段底部和后段底部分别设氧化铝收集口和二氧化硅收集口。高温分离隧道窑进口与燃煤锅炉的排烟出口相接、出口与燃煤锅炉的烟囱相接，在前段高温区通过风选方法将凝固了的氧化铝分离出烟气，在高温分离隧道窑后段时通过风选方法将凝固了的二氧化硅分离出来。采用本发明专利技术装置和分离方法，可以在粉煤灰刚从燃煤发电锅炉排出时的温度基础上继续升温，使其可达到莫来石的分解温度，从而减少了能源消耗；并且没有石灰石烧结法所产生的副产物。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及从粉煤灰中提取氧化铝的装置和方法，特别是在燃煤电厂废弃物的高铝粉煤灰中提取氧化铝的系统装置和方法。
技术介绍
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废弃物，主要成分是二氧化硅、氧化铝(三氧化二铝)。粉煤灰是我国当前排量最大的工业废渣，尤其是中西部的一些燃煤发电大省，粉煤灰排放量大，但消费市场小、利用率低，低端利用又受运距影响；而大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害；因此，粉煤灰的综合利用、特别是粉煤灰的高端利用任务十分迫切，从粉煤灰中提取氧化铝就是一种高端利用方式。目前从高铝粉煤灰(氧化铝含量高的一种粉煤灰，利用它提取氧化铝更经济)中提取氧化铝都是采用燃煤电厂经过烟道冷却排出的，由于粉煤灰中的氧化铝基本上都是以莫来石等高温物相的形态存在，采用电热法技术来从粉煤灰中提取氧化铝的能耗很高；而采用酸法工艺技术设备不成熟，同时其它金属离子也无法分离；另外，采用石灰石烧结法也存在着能耗高、废渣排放量巨大且难以综合利用的缺点；因此，目前从粉煤灰中提取氧化铝的上述三大技术工艺路线都没有实现工业化；需要对现有的粉煤灰中提取氧化铝的技术进行创新，提供能克服上述缺点的、低能耗分离、洁净提取燃煤电厂废弃物粉煤灰中氧化铝的工艺和装置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种低成本的、低能耗分离的从粉煤灰中提取氧化铝的装置。为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是: 一种从粉煤灰中提取氧化铝的装置，包括高温分离隧道窑、负压收集系统和鼓风机，高温分离隧道窑前端设进口，后端设出口 ；高温分离隧道窑内壁设喷火嘴，所有喷火嘴在横截面上的投影都向内壁侧偏离并与高温分离隧道窑半径形成60° -45°的偏离角，喷火嘴连接高温分离隧道窑外部的天然气燃烧器，根据温度的差异高温分离隧道窑分为前段和后段；高温分离隧道窑前段底部设氧化铝收集口，后段底部设二氧化硅收集口，氧化铝收集口和二氧化硅收集口分别连接负压收集系统；高温分离隧道窑前端开设沿进口边缘分布并与鼓风机连接的进风口，鼓风机吹出的风有助于烟气前进。由于喷火嘴与高温分离隧道窑半径之间具有偏离角，从而在窑内形成旋转前进的燃烧气流。通过天然气喷火燃烧提高高温分离隧道窑内温度，在前段将烟气中的粉煤灰主要成分莫来石分解为固体的氧化铝和液相的二氧化硅，即利用这两种物质熔点的温度差，首先使氧化铝凝固；再根据氧化铝的密度大于二氧化硅密度的特点，比重大的固体氧化铝所受离心力更大，通过旋风气流离心的风选方法将凝固了的氧化铝分离出烟气，而烟气中的未凝固的二氧化硅则继续随着烟气向高温分离隧道窑后段移动，在到达高温分离隧道窑后段时，由于温度的降低，烟气中的二氧化硅逐渐凝固和落下，固体的二氧化硅比重大于烟气，其所受离心力更大；因此，同样通过旋风气流离心的风选方法将凝固了的二氧化硅由高温分离隧道窑后段底部回收，从而完成氧化铝和二氧化硅的分离。作为优选的技术方案，所述的高温分离隧道窑内部设温度探头，实时监测窑内温度，从而控制喷火嘴的喷火强度，有助于精确控制窑内温度。作为优选的技术方案，所述的喷火嘴与高温分离隧道窑半径形成55°的偏离角，更有利于在高温分离隧道窑内形成旋风气流。作为优选的技术方案，所述高温分离隧道窑的长度相当于烟囱高度的三分之一，内直径与烟囱底部内直径相同。本专利技术同时还提供了基于以上装置从粉煤灰中提取氧化铝的方法，高温分离隧道窑进口与燃煤锅炉的排烟出口相接、出口与燃煤锅炉的烟囱相接，前段高温区的温度设定为1810° C-1820。C，后段低温区的温度设定为从高温区温度逐渐降低到燃煤锅炉烟囱预定排放温度；在前段高温区，通过旋风气流离心的风选方法将凝固了的氧化铝分离出烟气，落在高温分离隧道窑前段的底部经过氧化铝收集口而被负压收集系统收集；烟气中的未凝固的二氧化硅则继续随着烟气向高温分离隧道窑后段移动，在到达高温分离隧道窑后段时，由于温度的降低，烟气中的二氧化硅逐渐凝固和落下，同样通过旋风气流离心的风选方法将凝固了的二氧化硅分离出来，由高温分离隧道窑后段底部经过二氧化硅收集口而被负压收集系统收集，从而完成氧化铝和二氧化硅的分离。粉煤灰的主要成分莫来石，莫来石的分解温度为1810° C，在高温分离隧道窑前段将莫来石分解为固体的氧化铝和液相的二氧化硅，其中，氧化铝的熔点高于1820° C，二氧化硅的熔点低于1750° C，利用这两种物质熔点的温度差，首先使氧化铝凝固。再根据氧化铝的密度(4.0克/立方厘米)大于二氧化硅密度(2.2?2.66克/立方厘米)的特点，在高温分离隧道窑前段通过风选方法将凝固了的氧化铝分离出烟气。高温分离隧道窑后段，将二氧化硅分离出烟气。作为优选的技术方案，在高温分离隧道窑I沿长度方向的与轴线平行的同一母线上的所有喷火嘴保持相同的喷火强度并以相同的时间间隔使其逐渐增强或减弱；在任意时亥IJ，在高温隧道窑的任一横截面上的喷火嘴的喷火强度保持梯度渐变。喷火强度的强弱变化与喷火嘴所具有的偏离角相结合，更有助于形成旋风气流。采用本专利技术装置和分离方法，可以在粉煤灰刚从燃煤发电锅炉排出时的温度基础上继续升温，使其可达到莫来石的分解温度，从而减少了能源消耗；并且没有石灰石烧结法所产生的副产物；能够低成本、低能耗分离、洁净提取燃煤电厂废弃物粉煤灰中的氧化铝，实现粉煤灰的高附加值利用。【附图说明】图1是本专利技术高温分离隧道窑的横截面。图2是本专利技术高温分离隧道窑的纵剖面。图中，1-高温分离隧道窑，2-负压收集系统，3-进口，4-出口，5-喷火嘴，6_氧化铝收集口，7- 二氧化硅收集口，8-进风口。【具体实施方式】本专利技术提供的从粉煤灰中提取氧化铝的装置，包括高温分离隧道窑1、负压收集系统2和鼓风机。如图1所示，高温分离隧道窑I前端设进口 3，后端设出口 4 ;高温分离隧道窑I内壁设喷火嘴4，所有喷火嘴4在横截面上的投影都向内壁侧偏离并与高温分离隧道窑I半径形成60°或55°或45°的偏离角a，当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从粉煤灰中提取氧化铝的装置，其特征在于：包括高温分离隧道窑（1）、负压收集系统（2）和鼓风机，高温分离隧道窑（1）前端设进口（3），后端设出口（4）；高温分离隧道窑（1）内壁设喷火嘴（5），所有喷火嘴（5）在横截面上的投影都向内壁侧偏离并与高温分离隧道窑半径形成60°‑45°的偏离角（a），喷火嘴（5）连接高温分离隧道窑（1）外部的天然气燃烧器，根据温度的差异分为前段和后段；高温分离隧道窑前段底部设氧化铝收集口（6），后段底部设二氧化硅收集口（7），氧化铝收集口（6）和二氧化硅收集口（7）分别连接负压收集系统（2）；高温分离隧道窑（1）前端开设沿进口（3）边缘分布并与鼓风机连接的进风口（8）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩灵翠，王金平，史秀锋，张莉，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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