本发明属于黑色金属、 有色金属冶炼与无机盐技术设备领域， 具 体涉及一种铁、 铝、 钛还原熔盐法无渣生产的装置。 背景技术

目前， 钢铁行业， 提取铁后的高温熔融渣均遭废弃， 其潜热白白 浪废或利用率非常低； 钛白粉生产只提取钛， 其它也全部废弃； 湿法 冶金电解镍生产， 也只提取镍其它也全部废弃； 铜冶金也是如此。 这 些传统的生产、工艺方法已不适合时代要求， 它们既造成了环境的污 染， 又造成了资源的浪废， 大量的热能白白浪废， 从而使其生产成本 居高不下。

制铝工业使用铝土矿提取氧化铝后， 其余全部作为废渣排出， 于 是产生了大量的污染物——赤泥， 其浸出液 pH值为 12.1 ~ 13.0 。全 世界至今已经堆存上亿吨赤泥， 而且在氧化铝生产中，每年又不断新 产生大量的赤泥， 已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和 间接 的影响。一般认为钠盐含量为 30 ~ 400 mg/L是公共水源的适合范围， 而赤泥附液的钠盐度高达 26348mg/L,如此高钠盐度的赤泥附液进入 水体，其污染不言而喻。为解决这一难题，人 们曾经试图使用高炉法、 磁选法 （包括超导磁选法）或浮选法， 提取赤泥中的铁， 并藉此 "消 化"大量堆存的赤泥， 但是， 因为赤泥中的铁是以深度氧化铁、 铁盐 等状态存在的， 故磁选法（包括超导磁选法）、 重选法或浮选法根本 无法提取其中的铁； 而高炉法， 因为其中含有较大量的铝、 钛及其化 合物， 由于这些物质非常粘稠， 不但阻止了高炉中的气固液三相反应 的进行， 而且使得高炉"吐渣"不能； 虽然可以掺入大量的含 4弓化合物 以解决"粘稠"问题， 但就大大增加了生产成本， 基本没有了效益， 失 去了实用性， 所以不再被使用。

本人申请了以下中国发明专利： 1、 申请日为 2012年 6月 2日， 申请号为 201210199691.3, 名称为 "一种利用铝土矿或赤泥进行无渣 生产的工艺方法"； 2、 申请日为 2012 年 7 月 27 日， 申请号为 201210279677.4, 名称为 "一种铁、 铝、 钛联合法无渣生产工艺"； 3、 申请日为 2012年 1月 21 日， 申请号为 201210025393.2, 名称为 "连 续控温的回转窑配加熔分炉的冶炼系统"； 4、 申请日为 2012年 1月 21 曰， 申请号为 201210025404.7, 名称为 "回转窑动态沸腾床配气系 统"。 以上专利， 首先解决了现有技术中高炉法"吐渣"不能的问� ��， 大大地降低了生产成本；其次是将使有毒的赤 泥资源化，得到单质铁， 其回收率可达 99%以上， 解决了赤泥占地、 污染环境的问题。 虽然 这是一个大好的循环经济技术，但仍然存在着 如下缺点： 它还没有完 全做到最低成本、热能高效综合重复利用。虽 能得到诸如硅钛铝合金、 微晶石等副产品， 但提取后的高温熔融渣所含潜热没有很好地被 利 用，仍然造成了热渣潜热能的浪废， 没有真正实现生产全过程效益最 大化， 资源重复利用。 发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的 不足，提供一种铁、 铝、钛还原熔盐法无渣生产的装置， 它能够彻底解决现有技术中高温 熔融渣潜热不能利用或不能完全利用、其自身 有价元素不能提取的世 界性难题， 以及废渣污染环境、 资源浪费、 产能低下等问题， 达到低 成本、 高效能地将有害物质变为有效资源，真正实现 生产全过程固体 污染物零排放、 液态污染零排放及气体达标排放， 绿色环保。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 铁、 铝、 钛还原熔 盐法无渣生产的装置， 包括熔盐反应罐， 其特征在于： 所述熔盐反应 罐上设置一高温熔融渣入口，顶部设置一氨气 出口，底部设置一反应 生成固液混合物出口； 所述氨气出口与一低温余热发电连通。

优选的，还包括熔分炉，所述熔分炉头部设置 一高温熔融渣出口， 所述高温熔融渣出口与所述高温熔融渣入口相 连通；所述熔盐反应罐 上还设置一进液口。

优选的， 还包括一真空压力机组， 所述氨气出口经所述真空压力 机组与所述低温余热发电连通。

优选的， 还包括第一固液分离、 水解反应罐， 所述反应生成固液 混合物出口、 第一固液分离、 水解反应罐依次顺序连通。 优选的， 还包括一氨精馏塔、 熔分炉裂解管、 回转窑， 所述氨精 馏塔上设置有一水出口和液氨出口，所述熔分 炉裂解管设置于熔分炉 的顶部； 所述氨精馏塔与所述低温余热发电连通，所述 液氨出口连通 所述熔分炉裂解管； 所述回转窑上设置一回转窑分气盘，所述熔分 炉 裂解管与所述回转窑分气盘连通。

优选的， 所述反应生成固液混合物出口与第一固液分离 之间还设 置有一输送机、 中和罐， 所述反应生成固液混合物出口、 输送机、 中 和罐、 第一固液分离依次顺序连通。

优选的， 还包括一第二固液分离和硫酸铝溶液罐， 所述水解反应 罐、 第二固液分离、 硫酸铝溶液罐依次顺序连通。

优选的， 所述低温余热发电通过一氨水泵与所述氨精馏 塔连通， 所述氨精馏塔的水出口与所述水解反应罐连通 ，所述液氨出口通过一 液氨泵分别与所述硫酸铝溶液罐、 熔分炉裂解管连通。

优选的， 还包括一第三固液分离、 硫酸铵溶液罐， 所述硫酸铝溶 液罐、 第三固液分离、 硫酸铵溶液罐依次顺序连通。

优选的， 所述^ £酸铵溶液罐通过一 酸铵泵与所述进液口连通。 优选的， 所述进液口低于所述高温熔融渣入口， 且为一个以上。 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 本发明可以有效地将高 温熔融渣资源化， 变废为宝； 它能够彻底解决了高温熔融渣潜热能无 法有效利用、有价元素无法提取的世界性难题 。本发明充分有效地利 用了高温熔融渣自身热含高的特性，加入硫酸 铵与之彻底反应，将其 中的铝、 钛等酸溶物产生浸出， 这是常规酸浸出方法所不能比拟的； 它能全部提取高温熔融渣中的有价元素、提取 针状铝铁矿中的氧化铝 和铁， 做到了 "拜耳法"、 "烧结法"、 "联合法"之所不能； 当利用铝土 矿配钛铁矿使用本发明的装置制取铝、铁， 钛时， 就不再产生赤泥而 污染环境，从而彻底改变了氧化铝的生产现状 。铝土矿配钛铁矿生产 钛白粉无需专门的生产厂家， 且不产生任何污染， 生产成本低。 本发 明是黑色金属、 有色金属、 无机盐工业、 有机合成、 化工制氨及建材 行业等跨行业、跨领域技术的有机结合， 它彻底改变了二氧化钛生产 行业的高污染、 高能耗、 高价格的现状。 本发明可以大规模地推广， 再没有必要设立专门的钛白粉生产厂家； 此类大规模综合利用生产 厂， 既可满足国内钛白粉市场的需求，使二氧化钛 市场回归到自然丰 度储量的合理价位。本发明总投资较现有技术 有大幅度降低，生产成 本非常低（是现有拜尔法的五分之一）， 且不产生任何污染， 综合能 耗非常低， 热能多次重复利用， 绿色环保， 实现氢工业生产冶金时代 的到来。 附图说明

图 1是本发明实施例的结构框图；

图 2是图 1中回转窑的剖视结构示意图。

图中标记为：

I、 回转窑； l _a 、 回转窑分气盘； 2、 熔分炉； 2a、 高温熔融渣出口； 2b、 熔分炉裂解管；

3、 熔盐反应罐； 3a、 氨气出口； 3b、 高温熔融渣入口； 3c、 进液口； 3d、反应生成固液混合物出口； 4、真空压力机组； 5、低温余热发电；

6、 氨水泵；

7、 氨精馏塔； 7a、 水出口； 7b、 液氨出口； 8、 液氨泵； 9、 输送机； 10、 中和罐；

II、 第一固液分离； 12、 水解反应罐； 13、 第二固液分离； 14、 硫酸 铝溶液罐；

15、 第三固液分离； 16、 硫酸铵溶液罐； 17、 硫酸铵泵。 具体实施方式

下面结合附图实施例， 对本发明做进一步描述：

如图 1、 2所示， 铁、 铝、 钛还原熔盐法无渣生产的装置， 包括 回转窑 1、 熔分炉 2、 熔盐反应罐 3、 真空压力机组 4及低温余热发 电 5 , 回转窑 1头部通过密闭通道与熔分炉 2尾部连通； 回转窑 1头 部， 设置回转窑分气盘 la; 熔分炉 2头部设置高温熔融渣出口 2a, 熔分炉 2顶部设置熔分炉裂解管 2b; 熔盐反应罐 3顶部设置氨气出 口 3a, 上部设置高温熔融渣入口 3b, 侧面罐壁上间隔九十度对称设 置四个进液口 3c, 底部设置反应生成固液混合物出口 3d;

高温熔融渣出口 2a与高温熔融渣入口 3b由密闭通道连通， 进液 口 3c低于高温熔融渣入口 3b, 高温熔融渣入口 3b低于高温熔融渣 出口 2a; 熔盐反应罐 3顶部的氨气出口 3a经真空压力机组 4与低温 余热发电 5连通， 低温余热发电 5推动螺杆膨胀机进行发电；

还包括氨水泵 6、 氨精馏塔 7以及液氨泵 8, 氨精馏塔 7上设置 有水出口 7a和液氨出口 7b; 氨水泵 6、 氨精馏塔 7、 液氨泵 8、 熔分 炉裂解管 2b、 回转窑分气盘 la依次顺序连通；

还包括依次顺序连通的输送机 9、 中和罐 10、 第一固液分离 11、 水解反应罐 12、第二固液分离 13和硫酸铝溶液罐 14;输送机 9与反 应生成固液混合物出口 3d连通，氨精馏塔 7的水出口 7a与水解反应 罐 12连通， 氨精馏塔 7的液氨出口 7b连通液氨泵 8, 液氨泵 8分别 与熔分炉裂解管 2b、 酸铝溶液罐 14连通。

硫酸铝溶液罐 14、 第三固液分离 15、 硫酸铵泵 16、 硫酸铵泵 17 依次顺序连通， 熔盐反应罐 3的进液口 3c与石充酸铵泵 17连通。 本发明的工作原理与工作过程如下：

如图 1、 2所示， 在回转窑 1 中经过碳、 氢预还原的混合物料， 由密闭通道进入熔分炉 2, 经过熔分炉 2进行熔融渣铁分离， 还原出 的热铁水由熔分炉 2底部流出， 上部高温熔融渣由高温熔融渣出口 21经高温熔融渣入口 3b进入到熔盐反应罐 3中；

由进液口 3c加入适量的硫酸铵到熔盐反应罐 3中， 高温熔融渣进入 后， 其中的铝、 钛高温分解硫酸氨， 形成新的无机硫酸盐， 高温分解 氨， 同时高温熔融渣中的三氧化二铝、 二氧化钛及酸熔的钒、钪等元 素， 与硫酸根结合形成新的可水溶性硫酸盐， 即分别生成了氨蒸汽、 液态硫酸铝和硫酸氧钛、 固态二氧化硅和硫酸钙等固液混合物； 氨蒸汽由熔盐反应罐 3顶部的氨气出口 3a输出， 经真空压力机 组 4加压， 流经低温余热发电 5; 低温余热发电 5利用工质换热， 将 氨蒸汽降温转化成为氨水， 且推动螺杆膨胀机进行发电；

氨蒸气经低温余热发电 5降温后成为氨水，氨水由氨水泵 6输送 到氨精馏塔 7;氨水经氨精馏塔 7提纯，生成了水以及纯度为 99 %以 上的纯液氨。 其中， 这些纯液氨的一'』、部分， 被液氨泵 8直接泵入设 置于熔分炉 2炉顶耐材中的熔分炉裂解管 2b,熔分炉裂解管 2b将它 们裂解为氢、 氮混合气； 由于氨气的吸热裂解， 有效地降低了熔分炉 2的炉顶耐火材料的温度， 起到了保护耐材的作用， 延长了耐材的寿 命；

从熔分炉裂解管 2b出来的氢、 氮裂解气， 通过回转窑分气盘 la 进入到回转窑 1内； 在煤基还原铁的条件下加入了氢气，就提高了 铁 的还原率； 在高还原率的前提下， 可有效地、 大幅度地降低还原温度 至 1000度以内， 从而彻底解决了回转窑 1的结圏、 滚球等世界性难 题； 实现了低成本氢还原铁、 镍、 钛铁矿；

经氨精馏塔 7提纯产生的另一大部分液氨，被输送到硫酸� �溶液 罐 14中， 用于生成硫酸铵液体与固体氢氧化铝；

液态硫酸铝和硫酸氧钛、 固态二氧化硅和硫酸钙等固液混合物， 均由熔盐反应罐 3底部的反应生成固液混合物出口 3d排出， 经输送 机 9输送到中和罐 10内，在中和罐 10内加入适量硫酸； 上述固液混 合物再进到第一固液分离 11进行固液分离， 生成固体二氧化硅、 硫 酸钙及液态硫酸铝、 硫酸氧钛等； 二氧化硅、 硫酸钙等固体， 用于制 作高档建材玻璃等， 其含铁量为 PPM级； 液态硫酸铝、 硫酸氧钛进 入到水解反应罐 12中进行水解后，由第二固液分离 12再次进行固液 分离，得到二氧化钛固体和液态硫酸铝； 液态硫酸铝进入硫酸铝溶液 罐 14中；

在硫酸铝溶液罐 14中， 来自氨精馏塔 7的液氨与其中的硫酸铝 进行反应， 生成了固体氢氧化铝、 硫酸铵水溶液； 经第三固液分离 15 进行固液分离， 得到固体氢氧化铝和硫酸铵水溶液； 硫酸铵水溶 液置于石克酸铵溶液罐 16中， 再通过石克酸铵泵 17加压， 经进液口 3c 输入到熔盐反应罐 3中， 再与高温熔融渣进行反应；

硫酸铝溶液罐 14中的硫酸铝溶液，还可以通入中和罐 10内，用 于进一步提取有价元素；

氨蒸汽流经低温余热发电 5后， 经氨精馏塔 7提取出的水，进入 水解反应罐 12中， 用于水解用水的补充。

这样， 使得氨与硫酸可以只作少量的补充， 从而实现氨、硫酸的 循还使用。

部分化学反应方程式为：

3(NH4)2S04 + AI203 = AI2(S04)3 + 4NH3 + 6H20 + N2 (NH4)2S04 + TI02 = TIOS04+ 2NH3 +H20

6NH3 H20 + AI2(S04)3 = 3(NH4)2S04 + 2AI(OH)3

以上所述， 仅是本发明的较佳实施例而已， 并非是对本发明作其 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 。但是凡是未脱离本发 单修改、 等同变化与改型， 仍属于本发明技术方案的保护范围。