酸溶法提取粉煤灰中氧化铝的工程实践及设备腐蚀机理研究.pdf

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1、酸溶法提取粉煤灰中氧化铝的工程实践及设备腐蚀机理研究赵宇航池君洲王永旺陈东王连蒙(神华准能资源综合开发有限责任公司研发中心，内蒙古鄂尔多斯010399)近年来，由地质勘探报告显示，内蒙地区煤田煤层中伴生的氧化铝含量极高，属“高铝”煤⋯。如能利用高铝粉煤灰生产氧化铝，可缓解国内铝土矿资源不足局面，促进我国铝工业健康发展。目前，国内相关的大型国有公司都在进行相关氧化铝工艺项目的开发工作。这些工作成果虽然取得一定进展，但存在生产成本高、排渣量大及产品纯度不高等缺陷。神华准格尔能源有限责任公司在国内率先研发了“联合除杂一步酸溶法”高铝燃煤灰制备冶金级氧化铝的工艺技术

2、及工业化研究”。1。与其它方法相比，酸法处理粉煤灰具有不产生新的固体物料，残渣量小，运作的物料量小，能耗低，同时强酸可回收循环利用，符合循环经济的理念。但由于在工业化过程中所用强酸的腐蚀性，对设备及其构件材料的选择提出了更高的要求。本文将全面介绍酸溶法提取粉煤灰中氧化铝的工业化实施流程，并探讨在其工业实践过程中，生产原料对设备及其构件材料产生的腐蚀作用；根据腐蚀现象对其相关腐蚀行为进行归类；并根据相关腐蚀类型进行腐蚀机理分析，以探索并改善材料的选择方案及相关的工艺条件。1酸溶法的工业化流程及相关的设备腐蚀酸溶法提取粉煤灰中氧化铝的工业流程是将实验的研究成果转

3、化为工业化生产的一个重要环节，根据粉煤灰中氧化铝的除杂、溶解、沉淀、分离及析出等相关实验步骤”‘71，可以将工业流程分为粉煤灰的磁化处理及过滤、煤灰浆液的溶出处理、稀释料浆的分离沉降、料浆的结晶析出及结晶物的高温煅烧等步骤。其具体的实施步骤及在实践中可涉及到的腐蚀设备如下：1．1粉煤灰的磁化处理及过滤将槽罐车运输来的粉煤灰卸入粉煤灰仓，通过原矿给料计量螺旋输送机按照要求的量进入原矿浆槽与室外来的水或精矿滤液槽来的水混合，经过搅拌均匀，由原矿浆泵送入湿式强磁除铁机、粉煤灰浆液通过强磁分离，含铁粉煤灰被吸附到转环表面，通过用水冲刷，形成含铁粉煤灰浆液。可产生腐蚀

4、的相关设备：原矿浆泵、湿式强磁除铁机、精矿立盘过滤机、尾矿立盘过滤机、尾矿溢流槽、精矿滤液泵、配料槽等。1．2煤灰浆液的析出处理由成品泵送来的符合技术指标要求的原矿浆，进入单套管预热器，利用其产生的蒸汽进入单套套管预热器，进行预热。溶出矿浆从管口出来后，迅速被闪蒸，溶液中部分物料变成气体，物料中的一部分能量以气态形式存在，可以直接自流到玻璃钢制品的稀释槽中。可产生腐蚀的相关设备：溶出罐、搅拌电机、矿浆自蒸发器、套管预热器、冷凝水罐、稀释泵、污水泵等、预热器弯头、稀释槽。1．3料浆的分离沉降溶出稀释料浆里除过含有氯化铝溶液外，还含有大量的不溶于强酸的Si02等

5、固体杂质，为了分离出这部分杂质，设计了分离沉降槽，通过固体颗粒的重力作用而从悬浮液中沉降下来的原理进行液固分离。可产生腐蚀的相关设备：分离沉降槽、立式叶滤机。1．4料浆的结晶析出在原料罐中的粗精液通过原料泵输送到预热器，原料预热到接近或达到沸点后，通过出料泵输送到稠厚器中进行结晶，结晶结束后，用结晶出料泵输送到离心机中进行液固分离，滤饼即六水合氯化铝晶体，通过皮带输送机输送到窑尾氯化铝仓。可产生腐蚀的相关设备：原料罐、预热器、蒸发器、稠厚器、离心机。1．5结晶物的高温煅烧从蒸发室出来的结晶物，经过进料皮带机输送到原料仓通过旋转卸料器将其输送到进料管中，在重力

6、的作用下，进入回转窑煅烧炉的窑尾，经过煅烧后，分解为氧化铝和腐蚀性气体，经过洗涤后，氧化铝通过喂料泵输送至刮刀离心过滤机进行液固分离后通过料风泵输送到干燥器中进行干燥，得到纯度较高的氧化铝产品。可产生腐蚀的相关设备：旋风除尘器。2酸溶法工业化中设备的腐蚀机理在酸溶法提取粉煤灰中氧化铝的设备装置中，一些特殊部位上的零部件由于工况条件的苛刻，超越了其材料的自身使役性能要求，发生了相关的失效行为，造成整体设备运行的停滞，延误了生产进度。其中，在工业化过程中，由设备的腐蚀因素对设备产生的影响尤为明显。根据设备在以上工况环境中的实际应用情况，归纳出几点设备材料的腐蚀类

7、型，并分析在此工况下相应的腐蚀机理。2．1微区孔蚀腐蚀机理分析溶出罐、原料罐、蒸发器、矿浆自蒸发器、冷凝水罐等不锈钢材质的工业化设备中，在承装原料浆、稀释料浆及粗精液的过程中发生了一定的小孔腐蚀现象，其容器内部的器壁表面分布一系列窄宽、深浅的孔蚀的溶坑及溶坑，有些分布的松散，有些较为聚集密布，孔口多数有腐蚀产物产生半遮挡覆盖，少数呈无腐蚀产物覆盖的开放式，形式上如图l所示。根据容器设备中额不锈钢材料在酸性环境中的含有活性氯离子的IJqL腐蚀机理的分析可知m，，不锈钢材料生成的表面氧化膜始终处于溶解与不断修复的平衡中，如果平衡受到破坏即氧化物膜吸附了如氯离子状

8、的活性阴离子，溶解状态大干修复状态占据了优势，所以在