本实用新型专利技术提供了一种白炭黑和氧化铝的清洁制备系统，包括煤矸石酸浸单元、氧化铝制备单元与白炭黑制备单元；所述煤矸石酸浸单元用于煤矸石与酸浸溶液的反应，以获得第一浸出渣与第一浸出液，所述第一浸出渣与第一浸出液分别进入所述白炭黑制备单元与氧化铝制备单元内；所述白炭黑制备单元用于将第一浸出渣转化为白炭黑；所述氧化铝制备单元包括依次连接的树脂吸附塔、第一喷雾干燥装置与热解炉，所述树脂吸附塔用于去除第一浸出液内的杂质，所述第一喷雾干燥装置用于干燥第一浸出液，所述热解炉用于分解所述第一浸出液，得到氧化铝与混合尾气。本实用新型专利技术能够实现清洁生产，有利于降低生产耗能，解决了煤矸石固废的高值化利用的难题。用的难题。用的难题。
【技术实现步骤摘要】
一种白炭黑和氧化铝的清洁制备系统
[0001]本技术属于非金属矿深加工
，涉及一种白炭黑和氧化铝的清洁制备系统。
技术介绍
[0002]煤矸石是煤炭开采和洗煤过程产生的工业固废，大部分煤矸石常年堆积，占用了土地、污染了环境，成为了最大量工业固体废弃排放物。煤矸石可以作为生产白炭黑和氧化铝的原料，通过盐酸浸取煤矸石得到酸浸液和硅渣，酸浸液经除杂、造粒、热解生产冶金级氧化铝，硅渣则与氢氧化钠溶液反应，得到硅酸钠溶液，再与盐酸反应、过滤、水洗、干燥后得到白炭黑。
[0003]拜耳法是生产氧化铝的主要方法，且适用于铝硅比较大的优质铝土矿原料，但对于硅含量较大的含铝矿物提取氧化铝的过程，则会消耗过多的氢氧化钠。工业上氧化铝的生产过程中排放大量的废渣(赤泥)，平均每生产1吨氧化铝排放1～2吨赤泥，占用了大量土地，严重破坏环境，成为了固体废弃排放物的重要源头。
[0004]目前，工业上白炭黑主要由硅酸钠与硫酸反应的沉淀法进行生产。首先，将石英砂与纯碱在1400℃左右高温下熔融反应，制备固体硅酸钠。然后，依次溶解、过滤、硫酸沉淀、过滤、水洗、干燥得到白炭黑产品。然而，高温熔融生产固体硅酸钠是个高排放、高耗能过程，而且水洗用水量很大。随着节水与环保要求日益严格，副产的盐水只能浓缩、蒸发、生产低价值元明粉，有的甚至直接排放。此外，采用沉淀法以煤矸石为原料，制备白炭黑过程中产生的盐水，其中含有少量铝、钙、镁、铁及硅微粒和可溶性硅等无机物杂质，且含TOC(Total Organic Carbon，总有机碳)量介于20～50mg/L，若直接排放，会造成严重的环境污染问题。因此，由煤矸石制备白炭黑和氧化铝过程中，将副产的高盐有机盐水零排放、再循环利用也是非常关键环节。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种白炭黑和氧化铝的清洁制备系统，采用煤矸石为原料进行白炭黑和氧化铝的清洁生产，同时，解决了煤矸石固废的高值化利用的难题，实现零排放，降低了生产耗能。
[0006]为达此目的，本技术采用以下技术方案：
[0007]本技术提供了一种白炭黑和氧化铝的清洁制备系统，所述白炭黑和氧化铝的清洁制备系统包括煤矸石酸浸单元、氧化铝制备单元与白炭黑制备单元；
[0008]所述煤矸石酸浸单元用于煤矸石与酸浸溶液的反应，以获得第一浸出渣与第一浸出液，所述第一浸出渣与第一浸出液分别进入所述白炭黑制备单元与氧化铝制备单元内；
[0009]所述白炭黑制备单元用于将第一浸出渣转化为白炭黑；
[0010]所述氧化铝制备单元包括依次连接的树脂吸附塔、第一喷雾干燥装置与热解炉，所述树脂吸附塔用于去除第一浸出液内的杂质，所述第一喷雾干燥装置用于干燥第一浸出
液，所述热解炉用于分解所述第一浸出液，得到氧化铝与混合尾气。
[0011]本技术提供的白炭黑和氧化铝的清洁制备系统，以煤矸石为制备原料，通过酸浸得到含硅渣料以及氧化铝的浸出液，将含硅渣料转化为白炭黑产品进行回收，对浸出液依次进行吸附除杂、干燥粉化与热分解后得到氧化铝产品，解决了煤矸石高效率与高值化的利用难题，同时，降低生产能耗，实现了零排放与清洁生产。
[0012]需要说明的是，本技术热解炉产生的混合尾气中含有氯化氢，可进行回收利用。
[0013]作为本技术一个优选技术方案，所述氧化铝制备单元还包括尾气吸收塔，所述尾气吸收塔的进口端连接所述热解炉，使得混合尾气进入所述尾气吸收塔内，所述尾气吸收塔的出口端连接所述煤矸石酸浸单元，所述尾气吸收塔用于回收酸浸溶液，并送入所述煤矸石酸浸单元内。
[0014]本技术利用尾气吸收塔能够吸收热解炉生成的含氯化氢的混合尾气，回收其中的氯化氢，并循环至煤矸石酸浸单元中，作为酸浸溶液参与煤矸石的浸取过程，实现循环利用。
[0015]作为本技术一个优选技术方案，所述煤矸石酸浸单元包括依次连接的球磨装置、第一压煮装置与第一压滤装置。
[0016]所述球磨装置用于研磨煤矸石与酸浸溶液，所述第一压煮装置用于混合煤矸石与酸浸溶液，得到第一浆料，所述第一压滤装置用于固液分离所述第一浆料，得到所述第一浸出渣与第一浸出液，所述酸浸溶液为盐酸。
[0017]作为本技术一个优选技术方案，所述白炭黑制备单元包括渣料碱浸模块、固液分离模块、回收模块与料液回用模块。
[0018]所述渣料碱浸模块用于混合第一浸出渣与碱浸溶液，得到第二浆料。
[0019]所述固液分离模块的进口端连接所述渣料碱浸模块，所述固液分离模块的出口端独立地连接所述回收模块与料液回用模块，所述固液分离模块用于分离所述第二浆料，得到第二浸出渣与第二浸出液，所述第二浸出渣进入所述回收模块，所述第二浸出液进入所述料液回用模块。
[0020]作为本技术一个优选技术方案，所述渣料碱浸模块包括依次连接的化浆装置、第二压煮装置与第二压滤装置，所述化浆装置用于混合第一浸出渣与碱浸溶液得到化浆滤液，所述化浆滤液依次经过第二压煮装置与第二压滤装置，得到所述第二浆料，所述碱浸溶液为氢氧化钠。
[0021]作为本技术一个优选技术方案，所述固液分离模块包括依次连接的沉淀装置与第三压滤装置，所述沉淀装置的进口端连接所述第二压滤装置的出口端，所述第三压滤装置用于固液分离所述第二浆料，得到所述第二浸出渣与第二浸出液。
[0022]作为本技术一个优选技术方案，所述回收模块包括依次连接的剪切分散装置与第二喷雾干燥装置。
[0023]所述剪切分散装置包括分散腔室，所述分散腔室内转动设置有剪切刀头，所述剪切刀头沿所述分散腔室的轴向转动。
[0024]所述剪切分散装置的进口端连接所述第三压滤装置，用于分散所述第二浸出渣得到第三浆料，所述第二喷雾干燥装置用于干燥所述第三浆料得到所述白炭黑。
[0025]本技术提供的白炭黑制备单元中，首先，第一浸出渣与碱浸溶液在化浆装置内(氢氧化钠溶液)混合反应，并在第二压煮装置内浸取第一浸出渣，再进入第二压滤装置内固液分离，制成化浆滤液(硅酸钠滤液)。随后，化浆滤液进入沉淀装置内，并与添加的盐酸反应生成白炭黑(水合二氧化硅)沉淀，利用第三压滤装置进行固液分离，得到第二浸出渣(白炭黑洗涤滤饼)和第二浆料(氯化钠盐水滤液)。最后，剪切分散装置对白炭黑洗涤滤饼进行分散，制得白炭黑的第三浆料，再利用第二喷雾干燥装置脱去第三浆料中的水分，以获得白炭黑产品。
[0026]作为本技术一个优选技术方案，所述料液回用模块包括依次连接的组合式净化装置、反渗透装置、多效蒸发装置、盐水精制装置、离子膜电解槽与盐酸合成装置。
[0027]所述组合式净化装置用于净化所述第二浸出液。
[0028]所述反渗透装置用于浓缩所述第二浸出液，得到浓盐水。
[0029]所述多效蒸发装置用于浓缩所述浓盐水，得到浓缩液。
[0030]所述盐水精制装置用于处理所述浓缩液，得到精制盐水。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种白炭黑和氧化铝的清洁制备系统，其特征在于，所述白炭黑和氧化铝的清洁制备系统包括煤矸石酸浸单元、氧化铝制备单元与白炭黑制备单元；所述煤矸石酸浸单元用于煤矸石与酸浸溶液的反应，以获得第一浸出渣与第一浸出液，所述第一浸出渣与第一浸出液分别进入所述白炭黑制备单元与氧化铝制备单元内；所述白炭黑制备单元用于将第一浸出渣转化为白炭黑；所述氧化铝制备单元包括依次连接的树脂吸附塔、第一喷雾干燥装置与热解炉，所述树脂吸附塔用于去除第一浸出液内的杂质，所述第一喷雾干燥装置用于干燥第一浸出液，所述热解炉用于分解所述第一浸出液，得到氧化铝与混合尾气。2.根据权利要求1所述的白炭黑和氧化铝的清洁制备系统，其特征在于，所述氧化铝制备单元还包括尾气吸收塔，所述尾气吸收塔的进口端连接所述热解炉，使得混合尾气进入所述尾气吸收塔内，所述尾气吸收塔的出口端连接所述煤矸石酸浸单元，所述尾气吸收塔用于回收酸浸溶液，并送入所述煤矸石酸浸单元内。3.根据权利要求1所述的白炭黑和氧化铝的清洁制备系统，其特征在于，所述煤矸石酸浸单元包括依次连接的球磨装置、第一压煮装置与第一压滤装置；所述球磨装置用于研磨煤矸石与酸浸溶液，所述第一压煮装置用于混合煤矸石与酸浸溶液，得到第一浆料，所述第一压滤装置用于固液分离所述第一浆料，得到所述第一浸出渣与第一浸出液，所述酸浸溶液为盐酸。4.根据权利要求1所述的白炭黑和氧化铝的清洁制备系统，其特征在于，所述白炭黑制备单元包括渣料碱浸模块、固液分离模块、回收模块与料液回用模块；所述渣料碱浸模块用于混合第一浸出渣与碱浸溶液，得到第二浆料；所述固液分离模块的进口端连接所述渣料碱浸模块，所述固液分离模块的出口端独立地连接所述回收模块与料液回用模块，所述固液分离模块用于分离所述第二浆料，得到第二浸出渣与第二浸出液，所述第二浸出渣进入所述回收模块，所述第二浸出液进入所述料液回用模块。5.根据权利要求4所述的白炭黑和氧化铝的清洁制备系统，其特征在于，所述渣料碱浸模块包括依次连接的化浆装置、第二压煮装置与第二压滤装置，所述化浆装置用于混合第...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢旭晨，闫岩，张志敏，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：新型
国别省市：
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