一种利用赤泥捕集烟气的装置的制作方法

1.一种利用赤泥捕集烟气的装置，属于氧化铝固体废弃物处理领域。


背景技术：

2.赤泥是氧化铝生产过程中产生的高碱性工业固体废弃物，通常每生产1吨氧化铝，会副产1~2吨的赤泥。目前，全球赤泥累积堆存量已超过 42 亿吨，并以1.7 亿吨的速度逐年增加，中国作为世界第一大氧化铝生产国，每年排放的赤泥量近亿吨。然而，受限于综合回收工艺技术条件，大量的赤泥只能被堆放在尾矿坝，占用大量空间，并导致土地碱化、植被破坏、地下水污染等系列严重问题。因而，开发一种低能耗、环境友好的赤泥规模化消纳及资源化利用技术迫在眉睫。
3.现阶段我国的赤泥治理主要以建筑材料为主，其它技术由于技术难度、投入成本以及收益率等问题均未实现大规模使用。赤泥在建筑材料使用包括赤泥生产水泥、免烧砖、烧结砖等新型墙体材料，然而在制作过程中，大多赤泥将浆液直接洗涤、干燥、压块做成建筑材料。在洗涤过程中大量可循环碱性组分被直接洗涤并随废水排放，造成水源/土壤酸碱失衡。
4.而在水泥工业生产中，每生产1吨熟料，碳酸盐分解及燃料燃烧所产生的二氧化碳可达0.9吨，烟气中二氧化碳浓度可达万ppm量级。烟气中二氧化碳溶于水后呈弱酸性，酸碱中和，降低赤泥的碱性，同时赤泥吸收二氧化碳后产生的物质，赤泥中的可循环碱性物质与二氧化碳结合后生成的氢氧化铝与碳酸氢钙均可回收使用，赤泥解吸的二氧化碳也可作为工业原料使用，并且烟气温度一般为120～150℃，高的可达170～190℃，可用于赤泥解吸的能源使用。
5.因此，发明人结合自身产业优势发明一种利用水泥烟气对赤泥进行脱碱，且充分回收利用的装置。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种赤泥吸附co2对赤泥进行脱碱，对碳酸氢钙、氢氧化铝以及二氧化碳回收利用，并能充分利用烟气余热，能连续运行的利用赤泥捕集烟气的装置。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种co赤泥吸附双塔交互装置，其特征在于：包括第一吸附再生塔、第二吸附再生塔以及固液分离循环装置，第一吸附再生塔上设置有第一换热装置，第二吸附再生塔上设置有第二换热装置，第一换热装置输出端与第二吸附再生塔连通，第二换热装置输出端与第一吸附再生塔连通，第一换热装置和第二换热装置的输入端连接有烟气切换机构，固液分离循环装置分别与第一吸附再生塔和第二吸附再生塔连接。
8.进一步的，所述第一换热装置包括第一换热盘管，第一换热盘管环绕于第一吸附再生塔外壁，且第一换热盘管输出端与第二吸附再生塔连通；
9.所述第二换热装置包括第二换热盘管，第二换热盘管环绕于第二吸附再生塔外壁，且第二换热盘管输出端与第一吸附再生塔连通。
10.进一步的，所述烟气切换机构包括进气双通阀，第一换热装置输入端和第二换热装置输入端均与进气双通阀输出端连通。
11.进一步的，所述第一吸附再生塔和第二吸附再生塔均安装有ph计。
12.进一步的，所述ph计安装在第一吸附再生塔和第二吸附再生塔的底部。第一吸附再生塔和第二吸附再生塔底部的赤泥更加浓稠，底部的赤泥ph更能够体现赤泥的脱碱情况。
13.进一步的，所述第一吸附再生塔和第二吸附再生塔均连接有二氧化碳富集装置。
14.进一步的，所述固液分离循环装置包括固液分离器和循环泵，固液分离器输入端分别与第一吸附再生塔和第二吸附再生塔连通，固液分离器液态输出端与循环泵连通，循环泵分别与第一吸附再生塔和第二吸附再生塔连通。
15.进一步的，所述循环泵包括第一循环泵和第二循环泵，第一循环泵与第一吸附再生塔连通，第二循环泵与第二吸附再生塔连通。
16.与现有技术相比，该利用赤泥捕集烟气的装置的上述技术方案所具有的有益效果是：
17.本实用新型利用赤泥捕集烟气的装置的第一附再生塔或第二吸附再生塔加入赤泥浆料并将烟气接入，赤泥浆料吸收烟气二氧化碳。赤泥浆料中的氢氧化钠、水、四羟基合铝酸钠、氢氧化钙与二氧化碳反应，生成碳酸氢钠、氢氧化铝以及碳酸氢钙。氢氧化铝和碳酸氢钙由固液分离循环装置分离，并将分离后的赤泥浆料输送至原吸附再生塔内。对分离的浆料进行分解再生，赤泥浆料中的碳酸氢钠进行加热分解成碳酸钠、二氧化碳和水，二氧化碳可进行埋存或用作工业原料。本实用新型利用赤泥捕集烟气中的二氧化碳，而热分解过程中基本只会产生二氧化碳一种气体，就可以对二氧化碳进行富集回收，达到减碳目的的同时对二氧化碳进行回收利用。
18.烟气经过换热装置将热量辐射给吸附再生塔，给赤泥浆料提供能源。第一换热装置和第一换热装置通过烟气切换机构完成交替使用，实现第一附再生塔或第二吸附再生塔其中一个中的赤泥吸收烟气的二氧化碳进行吸附，另外一个进行分解再生，由此形成连续工作，合理使用烟气余热，增加来烟气的利用率。赤泥浆料经多次吸附、再生并经多次固液分离的赤泥浆料ph低于8.5后，后续用于建筑材料制作。
19.综上所述，本实用新型的利用赤泥捕集烟气的装置利用赤泥捕集烟气中的二氧化碳，并充分利用水泥厂烟气的二氧化碳余热，对赤泥加热以分解赤泥中的可循环碱性物质，回收可循环碱性物质，即完成赤泥脱碱用于建筑材料的目的，又实现了二氧化碳的捕集，达到经济效率最大化，且技术难度低，利于使用。
附图说明
20.图1为利用赤泥捕集烟气的装置示意图。
21.其中：1、鼓风机
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2、进气双通阀
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3、第一吸附再生塔
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4、第二吸附再生塔
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5、第一换热盘管
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6、第二换热盘管
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7、固液分离器
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8、第一循环泵
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9、第二循环泵
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10、二氧化碳富集装置
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11、ph计。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本实用新型的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本技术的保护范围。
23.图1是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1对本实用新型做进一步说明。
24.参见图1，本利用赤泥捕集烟气的装置包括第一吸附再生塔3、第二吸附再生塔4、二氧化碳富集装置10以及固液分离器7，第一吸附再生塔3、第二吸附再生塔4均为浆态床反应器，第一附再生塔3和第二吸附再生塔4用于吸收烟气中的二氧化碳与赤泥浆料分解再生工作。第一附再生塔3和第二吸附再生塔4加入赤泥浆料并将烟气中的二氧化碳接入，赤泥浆料吸收二氧化碳。
25.第一吸附再生塔3和第二吸附再生塔4均与固液分离器7输入端连接，固液分离器7液态输出端分别与第一循环泵8输入端和第二循环泵9输入端连通，第一循环泵8输出端与第一吸附再生塔3连通，第二循环泵9输出端与第二吸附再生塔4连通。吸附再生塔与固液分离器7之间存在电磁阀或手动阀，由于阀门属于吸附再生塔上存在的设备，本实用新型中不再赘述。
26.第一吸附再生塔3和第二吸附再生塔4均与二氧化碳富集装置10连通，二氧化碳富集装置10用于吸收分解过程中释放的二氧化碳，实现碳捕集并封存。二氧化碳富集装置10与第一吸附再生塔3和第二吸附再生塔4的连接管路上均设有电磁阀，只是加热分解时才会打开电磁阀，使二氧化碳进入二氧化碳富集装置10内。本实施例中二氧化碳富集装置10只用于储存或精处理。本技术中的二氧化碳富集装置10可以为现有已知的co2捕集装置。二氧化碳经过压缩加压、除湿、脱硫、制冷等工序，可以得到液态co2，当然二氧化碳可以有其他处理方式。
27.具体吸附过程如下：
28.1）赤泥中的氢氧化钠和水与烟气中的二氧化碳反应生成碳酸氢钠；
29.；
30.2）赤泥中的四羟基合铝酸钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧化铝；
[0031] ；
[0032]
3）生成的碳酸钠与二氧化碳与水反应生碳酸氢钠；
[0033]
4）赤泥中氢氧化钙和氧化铝结合物质与二氧化碳反应分解成碳酸钙以及氢氧化铝；
[0034]
；
[0035]
5）分解出的碳酸钙与二氧化碳反应生成碳酸氢钙；
[0036]
。
[0037]
同时在第一附再生塔3和第二吸附再生塔4中赤泥浆料利用烟气余热对吸附之后的赤泥浆料中的碳酸氢钠进行加热分解成碳酸钠、二氧化碳和水，反应式如下：
[0038]
。
[0039]
二氧化碳进入二氧化碳富集装置10封存或精处理，后续可以作为工业原料使用。由于分解过程中只会产生二氧化碳一种气体，所以在富集过程中二氧化碳富集装置10只需要收集二氧化碳一种气体，并不需要进行多种气体的分离，二氧化碳富集装置10只需要一个存储罐即可。
[0040]
分解出的碳酸钠和水继续留存在赤泥中循环吸收二氧化碳，提高了赤泥利用率。赤泥与二氧化碳反应生成的氢氧化铝和碳酸氢钙，通过固液分离器7将其分离，固液分离器7可以使用板框过滤器，由于多次吸附解析并通过多次固液分离将氢氧化铝和碳酸氢钙分离出来，当ph值低于8.5说明赤泥脱碱完成，后续可用于建筑材料制作。
[0041]
该利用赤泥捕集烟气的装置通过鼓风机1输送烟气，鼓风机1输出端设置进气双通阀2，进气双通阀2为二位三通阀，且为一进两出型。进气双通阀2输出端分别连接第一换热盘管5和第二换热盘管6。第一换热盘管5环绕于第一吸附再生塔3的外壁，用于增加第一换热盘管5和第一吸附再生塔3接触面积，从而增加导热效率，第一换热盘管5输出端与第二吸附再生塔4连通，第一换热盘管5将换热后的烟气送入第二吸附再生塔4内的赤泥中。第二换热盘管6环绕于第二吸附再生塔4的外壁，同样可以增加第二换热盘管6和第二吸附再生塔4接触面积，从而增加导热效率，第二换热盘管6输出端与第一吸附再生塔3连通，第二换热盘管6将换热后的烟气送入第一吸附再生塔3内的赤泥中。
[0042]
本实施例利用进气双通阀2作为烟气切换机构，用于两个换热盘管之间的切换以及自锁，实现仅有一条换热盘管工作。在其他本实施例中，还可以使用电磁阀与控制器的配合组成烟气切换机构。
[0043]
本实施例中第一换热盘管5和第二换热盘管6均为换热装置的一种形式，换热装置不限于本实施例的结构形式，还可以采用进入经吸附再生塔内部，由内部进行换热，同时也可以在吸附再生塔内设置成了片状结构，内部设置有烟气通道，增加热交换面积。在本实施例中为了更好的导热效率，换热盘管与吸附再生塔之间可以采用导热材料，如导热胶；换热盘管与吸附再生塔也可以采用聚氨酯保温材料包裹。
[0044]
第一吸附再生塔3和第二吸附再生塔4的底部均设置有ph计11，ph计11安装在吸附再生塔底部，且ph计11的测量端伸入吸附再生塔内，用于检测赤泥再生后的ph值，若再生后ph仍低于8.5，赤泥的吸附能力降低，而且说明赤泥已经完成脱碱，可以用于生产建筑材料，从而可实现赤泥碳中和价值的最大化。
[0045]
具体工作方式：
[0046]
烟气由鼓风机1输送至第一换热盘管5并进入第二吸附再生塔4，烟气中的二氧化碳进入第二吸附再生塔4后并与第二吸附再生塔4内的赤泥浆料反应，赤泥浆料中的氢氧化钠、水、四羟基合铝酸钠、氢氧化钙以及氧化铝与二氧化碳反应，生成碳酸氢钠、氢氧化铝以及碳酸氢钙。赤泥浆料吸附完成后进气双通阀2将烟气中的二氧化碳切换至第二换热盘管6，第一换热盘管5停止工作，第二吸附再生塔4内净化后的烟气排出，且赤泥浆料进入固液分离器7，固液分离器7将氢氧化铝以及碳酸氢钙分离，后续并用作为工业材料使用。经过固液分离器7后的赤泥浆料通过第二循环泵9再次进入第二吸附再生塔4内。
[0047]
同时烟气通过第二换热盘管6加热第二吸附再生塔4内的赤泥后进入第一吸附再生塔3，通过第二换热盘管6对第二吸附再生塔4加热，第二吸附再生塔4内的泥浆料中的碳酸氢钠受热分解成碳酸钠、二氧化碳和水，二氧化碳进入二氧化碳富集装置10，由富集装置
对储存或精处理。实现碳酸氢钠的再生。
[0048]
进入第一吸附再生塔3的二氧化碳与第一吸附再生塔3的赤泥浆料反应，赤泥浆料吸附二氧化碳，吸附完成后进气双通阀2再将烟气中的二氧化碳切换至第一换热盘管5，第二换热盘管6停止工作，第一吸附再生塔3内净化后的烟气排出，且赤泥浆料进入固液分离器7将碳酸钙分离，然后由第二循环泵9将赤泥浆料再次送入第二吸附再生塔4内。
[0049]
第一换热盘管5对第一吸附再生塔3内的赤泥加热，第一吸附再生塔3内的赤泥浆料中的碳酸氢钠进行加热分解成碳酸钠、二氧化碳和水，二氧化碳进入二氧化碳富集装置10，由二氧化碳富集装置10对二氧化碳进行储存或精处理。如此交替循环。
[0050]
分解再生后赤泥浆料通过ph计11检测塔内赤泥浆料ph值，若分解再生后的赤泥浆料ph值低于8.5，将其排出，后续用于建筑材料，并灌入新的赤泥浆料。
[0051]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种利用赤泥捕集烟气的装置，其特征在于：包括第一吸附再生塔（3）、第二吸附再生塔（4）以及固液分离循环装置，第一吸附再生塔（3）上设置有第一换热装置，第二吸附再生塔（4）上设置有第二换热装置，第一换热装置输出端与第二吸附再生塔（4）连通，第二换热装置输出端与第一吸附再生塔（3）连通，第一换热装置和第二换热装置的输入端连接有烟气切换机构，固液分离循环装置分别与第一吸附再生塔（3）和第二吸附再生塔（4）连接。2.根据权利要求1所述一种利用赤泥捕集烟气的装置，其特征在于：所述第一换热装置包括第一换热盘管（5），第一换热盘管（5）环绕于第一吸附再生塔（3）外壁，且第一换热盘管（5）输出端与第二吸附再生塔（4）连通；所述第二换热装置包括第二换热盘管（6），第二换热盘管（6）环绕于第二吸附再生塔（4）外壁，且第二换热盘管（6）输出端与第一吸附再生塔（3）连通。3.根据权利要求1所述一种利用赤泥捕集烟气的装置，其特征在于：所述烟气切换机构包括进气双通阀（2），第一换热装置输入端和第二换热装置输入端均与进气双通阀（2）输出端连通。4.根据权利要求1所述一种利用赤泥捕集烟气的装置，其特征在于：所述第一吸附再生塔（3）和第二吸附再生塔（4）均安装有ph计（11）。5.根据权利要求4所述一种利用赤泥捕集烟气的装置，其特征在于：所述ph计（11）安装在第一吸附再生塔（3）和第二吸附再生塔（4）的底部。6.根据权利要求1或4所述一种利用赤泥捕集烟气的装置，其特征在于：所述第一吸附再生塔（3）和第二吸附再生塔（4）均连接有二氧化碳富集装置（10）。7.根据权利要求1所述一种利用赤泥捕集烟气的装置，其特征在于：所述固液分离循环装置包括固液分离器（7）和循环泵，固液分离器（7）输入端分别与第一吸附再生塔（3）和第二吸附再生塔（4）连通，固液分离器（7）液态输出端与循环泵连通，循环泵分别与第一吸附再生塔（3）和第二吸附再生塔（4）连通。8.根据权利要求7所述一种利用赤泥捕集烟气的装置，其特征在于：所述循环泵包括第一循环泵（8）和第二循环泵（9），第一循环泵（8）与第一吸附再生塔（3）连通，第二循环泵（9）与第二吸附再生塔（4）连通。

技术总结
一种利用赤泥捕集烟气的装置，属于氧化铝固体废弃物处理领域。包括第一吸附再生塔（3）、第二吸附再生塔（4）以及固液分离循环装置，第一吸附再生塔（3）上设置有第一换热装置，第二吸附再生塔（4）上设置有第二换热装置，第一换热装置输出端与第二吸附再生塔（4）连通，第二换热装置输出端与第一吸附再生塔（3）连通，第一换热装置和第二换热装置的输入端连接有烟气切换机构，固液分离循环装置分别与第一吸附再生塔（3）和第二吸附再生塔（4）连接。利用赤泥捕集烟气中的二氧化碳，并充分利用水泥厂烟气的二氧化碳余热，回收可循环碱性物质，即完成赤泥脱碱用于建筑材料的目的，又实现了二氧化碳的捕集，达到经济效率最大化。达到经济效率最大化。达到经济效率最大化。


技术研发人员：张全 朱波 郄志鹏 胡明慧 胡庆银 刘忠宝 岳晓娜 孙晗
受保护的技术使用者：山东东华科技有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/7/20