【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高硫铝土矿综合利用，具体涉及一种高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的装置及方法。
技术介绍
1、我国氧化铝产量巨大，2022年我国氧化铝产量超过8000万吨，超过世界总产量的50以上。同时，我国铝土矿资源匮乏，中低品位铝土矿占90％。目前，我国铝土矿每年进口量超过1亿吨，占所需铝土矿总量的60％以上。但是，我国有20亿吨的高铁高硫铝土矿处于待开发状态，是现有铝土矿储量的2倍。高硫铝土矿之所以不能够直接用于氧化铝生产是因为硫在溶出过程中造成碱耗升高，容器结疤，产品质量变差，设备腐蚀等危害。
2、现有高硫铝土矿的利用过程多采用氧化焙烧方式，将高硫铝土矿中黄铁矿氧化生成氧化铁和二氧化硫，其中，氧化铁进入拜耳法流程，随赤泥排出生产系统，二氧化硫经过烟气吸收作为制备硫酸的原料。
3、专利cn201910738682.9公开了一种高硫铝土矿悬浮焙烧氧化脱硫的装置及方法，(1)将高硫铝土矿破碎烘干置于料仓；(2)开启引风机使系统内形成负压；(3)向燃烧器内通入天然气和空气，点燃后形成高温氧化性气体；(4)高硫铝土矿粉料给入一级旋风分离器，产生的一级固体物料进入悬浮焙烧炉；(5)一级固体物料发生氧化焙烧反应，反应后的物料进入二级旋风分离器；(6)二级固体物料经下料管排出。本专利技术的方法工艺流程简单，综合能耗低，气固传质传热效率高，产品性质稳定，生产效率高。
4、专利cn201210399209.0公开了一种低温焙烧脱硫法活化处理高硫铝土矿的方法。一种将硫含量在1～5wt％的铝土矿进行氧化脱硫焙烧
5、氧化焙烧工艺自身无法克服的两个缺陷：(1)高硫铝土矿中铁资源得不到有效利用。高硫铝土矿氧化焙烧过程中fes2中fe被氧化生成fe2o3，在铝土矿溶出过程进入赤泥。目前我国赤泥累计堆存量已经超过13亿吨，并以每年约1亿吨的数量增加，大量含碱赤泥无法利用已经成为制约氧化铝行业可持续发展的世界性难题；(2)低浓度so2烟气污染以及硫酸处理问题。高硫铝土矿焙烧过程中所产生的低浓度so2烟气，虽然采用净化处理后，但仍有一定量的so2排放，此外对于制备硫酸来说，其售出价格与运输半径有关，大量硫酸储存也是困扰相关生产企业的难题之一。
技术实现思路
1、一种高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的装置，包括聚式搅拌流化床，其由出料关风器系统，进气管道，炉体，侧搅拌进料装置，顶搅拌桨，烟气通道，烟气出口和电机组成。其中，侧搅拌进料装置由侧向搅拌轴与侧搅拌桨组成，侧向搅拌轴的内部为中空式结构，内径为5～10mm，固体颗粒通过侧向搅拌轴的中空管道，从搅拌轴底部进入流化床内；侧向搅拌轴与聚式搅拌流化床炉体的夹角在0°～90°范围内连续可调，搅拌转速在0～500rpm范围内连续可调；聚式搅拌流化床为无筛板设计，底部设置有出料关风器系统和进气管道，物料反应完成后由底部出料关风器排出炉体；顶部搅拌轴利用离心力将细小颗粒物分离回床内，顶部搅拌轴的内部为中空结构，允许气体从底部进入搅拌轴内部，通过搅拌轴内的烟气通道从上部烟气出口排出，搅拌轴内径为1～5mm，防止小颗粒物逃逸，顶搅拌桨设置在顶部搅拌轴底部，用以搅拌流化床内物料。
2、与常规流化床相比，本专利技术的聚式搅拌流化床设置侧搅拌装置可以降低大气泡率60％以上，传热效率提高30％以上，防止还原产生金属粉末发生粘连；顶搅拌装置带尘率降低2％以下。
3、一种高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的方法，采用上述装置实现，包括以下步骤：
4、(1)以高硫铝土矿和碱基氧化物为原料，以氢气作为还原剂；
5、(2)高硫铝土矿、碱基氧化物、氢气利用聚式搅拌流化床发生碱基氢还原反应，铝土矿中的黄铁矿相中的铁还原成单质铁粉，硫转化成碱基硫化物；
6、(3)碱基硫化物利用自身余热氧化得到碱基硫酸盐；
7、(4)反应所得物料通过磁选分离回收单质铁粉以及铝土矿精矿；
8、(5)所得精矿进入氧化铝生产流程提取氧化铝，其中精矿中碱基硫酸盐不影响氧化铝生产流程。
9、步骤(1)所述的高硫铝土矿是指硫含量高于0.5wt.％的铝土矿。所述的碱基氧化物为钙基氧化物、钠基氧化物、钾基氧化物中一种或几种。
10、步骤(2)所述的碱性氧化物的加入量按照高硫铝土矿碱基氢还原反应中碱性金属与硫的化学计量数的1～3倍计算，折合碱性氧化物配入。
11、步骤(2)碱基氢还原反应的反应温度为400～900℃，反应时间为10～60min。
12、步骤(3)中，聚式搅拌流化床排出的固体渣中碱基硫化物利用自身余热氧化得到碱基硫酸盐，保持固体渣温度为20～300℃，氧化时间10～120min。
13、步骤(4)中，反应后所得物料通过磁选分离回收单质铁粉，磁选强度为0.1～1t。
14、步骤(5)中，上述所得精矿进入氧化铝生产流程提取氧化铝，精矿中碱基硫酸盐不影响氧化铝生产流程，其中过量的钙基氧化物可作为铝土矿钙化溶出过程脱碱原料；过量的钠基氧化物可作为铝土矿钙化溶出过程溶出原料；过量的钾基氧化物可在铝土矿钙化溶出过程中减少溶出赤泥中钠碱的含量原料。
15、所述的高硫铝土矿中铁的回收率大于95％；磁选氧化后所得精矿中s2－含量≤0.1％。
16、本专利技术的一种高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的方法，以氧化钙为例，将高硫铝土矿中黄铁矿和部分氧化铁还原金属铁粉和硫化钙，其中，金属铁粉经磁选回收，硫化钙通过低温氧化制备硫酸钙，其反应过程化学反应式包括：
17、碱基氢还原过程：
18、fes2+2cao+2h2(g)＝fe+2cas+2h2o(g)
19、fe2o3+3h2(g)＝2fe+3h2o(g)
20、低温氧化过程：
21、cas+2o2(g)＝caso4
22、相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
23、(1)高硫铝土矿中铁资源得到有效利用。现有高硫铝土矿多采用氧化焙烧方式，将铝土矿中的黄铁矿转化为氧化铁，随铝土矿进入拜耳法流程，不仅降低铝土矿中氧化铝的溶出效果，而且氧化铁随赤泥排出，铁资源得不到有效利用。本专利技术采用碱基氢还原反应，将黄铁矿中的铁还原成单质铁粉，经过磁选分离得到单质铁粉，提高高硫铝土矿的利用价值；
24、(2)消除了低浓度so2烟气污染以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的装置，其特征在于，包括聚式搅拌流化床，其由出料关风器系统(1)，进气管道(2)，炉体(3)，侧搅拌进料装置，顶搅拌桨(6)，烟气通道(7)，烟气出口(8)和电机(9)组成；其中，侧搅拌进料装置由侧向搅拌轴(4)与侧搅拌桨(5)组成，侧向搅拌轴(4)的内部为中空式结构，固体颗粒通过侧向搅拌轴(4)的中空管道，从搅拌轴底部进入流化床内；侧向搅拌轴(4)与聚式搅拌流化床炉体(3)的夹角在0°～90°范围内连续可调，搅拌转速在0～500rpm范围内连续可调；聚式搅拌流化床为无筛板设计，底部设置有出料关风器系统(1)和进气管道(2)，物料反应完成后由底部出料关风器排出炉体；顶部搅拌轴利用离心力将细小颗粒物分离回床内，顶部搅拌轴的内部为中空结构，允许气体从底部进入搅拌轴内部，通过搅拌轴内的烟气通道(7)从上部烟气出口(8)排出，防止小颗粒物逃逸，顶搅拌桨(6)设置在顶部搅拌轴底部，用以搅拌流化床内物料。
2.根据权利要求1所述得高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的装置，其特征在于，侧向搅拌轴(4)的内径为5～10mm；顶部搅拌轴内径为1～5
3.一种高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的方法，采用权利要求1所述装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的方法，其特征在于，步骤(1)所述的高硫铝土矿是指硫含量高于0.5wt.％的铝土矿；所述的碱基氧化物为钙基氧化物、钠基氧化物、钾基氧化物中一种或几种。
5.根据权利要求3所述的高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的方法，其特征在于，步骤(2)所述的碱性氧化物的加入量按照高硫铝土矿碱基氢还原反应中碱性金属与硫的化学计量数的1～3倍计算，折合碱性氧化物配入。
6.根据权利要求3所述的高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的方法，其特征在于，步骤(2)碱基氢还原反应的反应温度为400～900℃，反应时间为10～60min。
7.根据权利要求3所述的高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的方法，其特征在于，步骤(3)中，聚式搅拌流化床排出的固体渣中碱基硫化物利用自身余热氧化得到碱基硫酸盐，保持固体渣温度为20～300℃，氧化时间10～120min。
8.根据权利要求3所述的高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的方法，其特征在于，步骤(4)中，反应后所得物料通过磁选分离回收单质铁粉，磁选强度为0.1～1T。
...【技术特征摘要】
1.一种高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的装置，其特征在于，包括聚式搅拌流化床，其由出料关风器系统(1)，进气管道(2)，炉体(3)，侧搅拌进料装置，顶搅拌桨(6)，烟气通道(7)，烟气出口(8)和电机(9)组成；其中，侧搅拌进料装置由侧向搅拌轴(4)与侧搅拌桨(5)组成，侧向搅拌轴(4)的内部为中空式结构，固体颗粒通过侧向搅拌轴(4)的中空管道，从搅拌轴底部进入流化床内；侧向搅拌轴(4)与聚式搅拌流化床炉体(3)的夹角在0°～90°范围内连续可调，搅拌转速在0～500rpm范围内连续可调；聚式搅拌流化床为无筛板设计，底部设置有出料关风器系统(1)和进气管道(2)，物料反应完成后由底部出料关风器排出炉体；顶部搅拌轴利用离心力将细小颗粒物分离回床内，顶部搅拌轴的内部为中空结构，允许气体从底部进入搅拌轴内部，通过搅拌轴内的烟气通道(7)从上部烟气出口(8)排出，防止小颗粒物逃逸，顶搅拌桨(6)设置在顶部搅拌轴底部，用以搅拌流化床内物料。
2.根据权利要求1所述得高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的装置，其特征在于，侧向搅拌轴(4)的内径为5～10mm；顶部搅拌轴内径为1～5mm。
3.一种高硫铝土矿碱基氢还原提质综合利用的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张廷安，刘燕，吕国志，王龙，张子木，李小龙，豆志河，王坤，张蕊，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。