[发明专利]一种粉煤灰喷射氯化的装置及方法

说明书

本发明提供了一种粉煤灰喷射氯化的装置及方法，所述装置包括输送进料单元、反应炉体、气力输送单元、喷吹进料单元和排渣单元，所述反应炉体自上而下划分为上部炉体、中部炉体和下部炉体三部分；所述输送进料单元与上部炉体相连，喷吹进料单元的出口连接至下部炉体，下部炉体的出口连接排渣单元；上部炉体呈圆台形，自上而下直径逐渐增大，中部、下部炉体均呈圆筒形，后者的内径小于前者。本发明通过对喷射氯化装置各结构单元的设计，尤其是反应炉体的划分、原料进料结构及排渣结构的设计，形成氯化反应稳定区域，提高氯化反应稳定性，并提高粉煤灰的反应速率及转化率，保证目标产物的质量和纯度，为粉煤灰的资源化、高值化利用提供新的方向。

技术领域

本发明属于化工冶金和固体废弃物利用技术领域，涉及一种粉煤灰喷射氯化的装置及方法。

背景技术

粉煤灰作为一种常见的工业废弃物，产量巨大，会给环境带来较大的风险，由于粉煤灰中含有大量的铝、硅、铁等有价元素，其高值化利用是解决粉煤灰污染问题的重要途径。现有的粉煤灰利用技术主要包括酸浸法、碱烧结法等，但提取过程往往步骤复杂，且容易造成二次污染，工业上可采用的主要是预脱硅法和石灰-纯碱烧结的组合工艺，但对粉煤灰的处理量有限，仍需要开发更多粉煤灰利用技术。

氯化冶金是从矿物及固体废弃物中提取金属元素的重要技术之一，针对粉煤灰的氯化冶金近年来也成为新的利用途径，在强还原剂及高温条件下引入氯气对粉煤灰进行氯化处理，生成金属氯化物，并根据氯化产物的性质差异进一步分离，以保证氯化产物的纯度和质量，但目前该利用技术在处理原料的种类选择、设备选择、工艺控制等方面还并不成熟，仍需要进一步的研究，以形成完整的粉煤灰利用技术，并避免氯气使用而容易带来的二次污染。

CN 103572323A公开了一种含铝矿物和粉煤灰混合氯化并低温电解制备铝硅合金的方法，该方法将含铝矿物和粉煤灰分别破碎后混合，得到混合原料；将混合原料加入还原剂后的固体混合物料用气态氯化剂在沸腾氯化炉中进行碳热沸腾氯化；氯化产物经过滤净化后快速冷凝收集，将混合氯化产物溶解在离子液体中，获得澄清透明的电解液；对电解液进行预处理，电解液中的氯化铁在阴极析出实现氯化物的分离，同时获得金属铁副产物，电解液提纯后更换阴极并改变槽压或电流密度，阴极上获得铝硅合金，预处理与电解过程中在惰性阳极表面析出氯气。该方法的重点在于含铝矿物与粉煤灰的共同处理，以及氯化产物的分离回收制备硅铝合金，对氯化反应工艺的控制及所用的设备并未明确，也未公开单独处理粉煤灰的工艺。

CN 106830036A公开了一种用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，包括石墨管、进气组件和加热器，所述石墨管底部采用石墨垫封底，顶部设有开口和烟气管道，所述进气组件位于石墨管底部并穿过石墨垫与石墨管连通，所述加热器位于石墨管外围。该氯化炉的结构为传统的气固反应设备，对于原料的加入方式以及反应区域的结构设置并未有明确的改进，对于反应产生的熔渣也未明确如何排出。

综上所述，对于粉煤灰喷射氯化的装置及工艺，还需要根据原料及反应特性，合理设计装置的结构，使其有助于反应速率及原料转化率的提高，同时能够将反应产物快速排出，提高装置运行的稳定性与连续性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种粉煤灰喷射氯化的装置及方法，通过对喷射氯化装置中各结构单元的设计，尤其是反应炉体的结构划分、原料进料结构以及排渣结构的设计，可以形成氯化反应进行的稳定区域，提高氯化反应的稳定性，并提高粉煤灰的反应速率以及转化率，保证产物的质量和纯度，为粉煤灰的资源化、高值化综合利用提供新的方向。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种粉煤灰喷射氯化的装置，所述装置包括输送进料单元、反应炉体、气力输送单元、喷吹进料单元和排渣单元，所述反应炉体自上而下依次划分为上部炉体、中部炉体和下部炉体三部分；