CN101157470A - 一种氧化铝熟料窑进料烧结方法 - Google Patents

Abstract

一种氧化铝熟料窑进料烧结方法，其特征在于：该方法是采用从窑头、窑尾分别向窑内喷射生料浆的加料方式，并将熟料窑窑尾部分窑灰通过输送管路返回窑头进料烧结，且从窑尾喷射入窑的生料浆量大于从窑头喷射入窑的生料浆量。本发明的方法在保持原有烧结工艺技术原理不变的情况下，通过在熟料窑两端同时进料、部分窑灰返回窑头，增大熟料窑的热力强度，充分发挥现有装备的潜力，使熟料窑产能、熟料质量得到显著提高并节约煤耗、增加窑体使用寿命。采用该项技术可使原有熟料窑提高产能达10％～25％，煤耗降低2～20kg/t－熟料，对于混联法氧化铝生产企业，可多利用赤泥10％～25％，同时也降低了碱耗，熟料标准溶出率提高0.5～1.5％。

Description

一种氧化铝熟料窑进料烧结方法

技术领域

本发明涉及烧结法生产氧化铝工艺，具体说是涉及一种氧化铝熟料窑进料烧结方法。该工艺主要应用于烧结法氧化铝生产工艺熟料烧结工段，也可广泛应用于冶金、化工、建材等行业的烧结、干燥过程。

背景技术

在烧结法生产氧化铝工艺中，最重要的工序是熟料烧结，该工序的主要任务是将低品位铝土矿、拜耳法工艺产生的赤泥通过高温烧结成可溶性的熟料，而后，熟料经过溶出、沉降分离、脱硅精制、碳酸化分解、焙烧等过程制成氧化铝成品。熟料烧结工艺技术的优劣直接决定了氧化铝产能和能量消耗的高低。熟料烧结工艺的主要设备是回转窑，回转窑的烧成制度是熟料烧结工艺中的核心内容。现有技术的回转窑操作均采用窑头进煤、窑尾进料方式，即煤粉从窑头往窑内喷射燃烧，料浆从窑尾往窑内喷射，料浆被煤粉燃烧产生的热量加热，料浆在通过窑体不同温度段时，经过烘干、预热、分解、烧结、冷却等过程后成为熟料进入下道工序一溶出；而窑尾烟道气经旋风除尘分离出的尘粒由流管直接入窑尾、电收尘的窑灰流经螺旋输送机，经提升机从窑尾返回窑内(参见图1所示工艺流程图)。烧结法生产1T氧化铝约需4.3T熟料，每吨熟料的热耗达5.67GJ。烧成车间的投资为全厂的1/3，烧成费用约为成本的1/2，能量消耗也超过全厂总能耗的一半，因此烧结是该生产工艺中的主要耗能工序。熟料烧成作为碱石灰烧结法生产氧化铝的主要工序，其存在的突出问题是系统热耗较高，设备运转率不高，熟料产量、质量偏低。

另外，现有技术熟料烧成工艺还存在生料浆水份高的缺陷，全年平均值为38.84％，最高可达43％，致使窑尾热力强度不够，烘干能力弱，产能较低，同时因烧结不完全而造成熟料质量低；由于工艺和操作条件限制，过度降低生料浆水分不太现实，只有提高窑尾热力强度、完全烧结才是实现优质高产的合理途径。而要提高窑尾热力强度就需多加煤，多加煤后，窑的烧成带温度太高，熟料发粘，窑皮难以承受等问题又是生产工艺之大忌。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种熟料窑两端进料烧结工艺。本发明的烧结工艺是在保持原有烧结工艺技术原理不变的情况下，通过先进技术的嫁接，增大熟料窑的热力强度，发挥现有装备的潜力，在现有条件下提高熟料产量10～25％。

本发明的烧结工艺是通过以下技术方案实现的：

本发明的氧化铝熟料窑进料烧结方法的技术方案是采用从窑头、窑尾分别向窑内喷射生料浆的加料方式，并将熟料窑窑尾部分窑灰通过输送管路返回窑头进料烧结，且从窑尾喷射入窑的生料浆量大于从窑头喷射入窑的生料浆量。

在本发明中从窑头喷射入窑的生料浆量为从窑尾喷射入窑的生料浆量的2％-15％；从窑尾返回窑头的窑灰量为熟料产量的5％-25％。

本发明的技术方案采取在回转窑的现有工艺条件和装备不变的情况下，分别在窑头、窑尾各加一定量生料浆的加料方式以达到提高产量之目的。在窑头加生料浆的目的是：因熟料窑产能较大幅度提高，窑头也较大幅度给煤，窑头烧成带热力强度大幅提高后，而要熟料不发粘，窑皮温度不至于过高，就须通过窑头进料把部分多余热量带到窑尾，从而大幅提高窑尾热力强度，增强烘干能力，实现了提产的目的；另外，部分窑灰返回窑头，通过窑头进入窑内的窑灰使窑头温度不致过高并提高窑尾热力强度，从而使窑尾多进料，达到提产并增加窑体使用寿命之目的。另外，部分料浆从窑头进窑，料浆经过烘干、预热分解、烧结后成为活性微烧结颗粒，一部分落在烧结带，大部分落到烘干带和预热分解带与窑尾饲入的料浆混合会加快烧结反应速度，从而提高熟料的产量和质量。

为操作方便，准确把握窑的热工制度，本发明对火焰形状采用计算机仿真技术，并采用计算机对系统进行实时监控。

通过对火焰形状实现计算机仿真，可以准确把握窑的热工制度，这样就能使回转窑在工艺规定的正常烧成制度和操作规程下连续工作，既达到了提产目的，又可维持回转窑的使用寿命。该工艺技术主要应用于氧化铝生产系统熟料烧结工艺，也可广泛应用于冶金、化工、建材等行业的烧成、干燥过程。

本发明为充分发挥现有装置的生产能力和工艺技术装备的潜力，突破烧结法生产工艺中的“瓶颈”环节，较大幅度地提高熟料窑产能，更多地消耗拜耳法工艺赤泥，降低碱耗和能耗提供了一种新的工艺方法。运用该项技术可使原有熟料窑提高产能达10％～25％，煤耗降低2～20kg/t-熟料，多利用赤泥10％～25％，同时也降低了碱耗，熟料标准溶出率提高0.5～1.5％。

附图说明

图1为现有技术的工艺流程图。

图中：左端为窑头，右端为窑尾，全部料浆和窑灰从窑尾进入。

图2为本发明的工艺流程图。

图中：左端为窑头，右端为窑尾，大部分料浆和窑灰从窑尾进入，小部分料浆和窑灰从窑头进入。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例(附图)作进一步描述，但并不限制本发明。

本发明的设计理论如下：

为提高熟料窑的产能，必须降低单位熟料热耗和增大窑的发热能力。其关系如下：

G＝Q/q    Q＝HV

单位熟料热耗q一定时，提高窑的产能G必须增大窑的发热能力Q。

窑的发热能力决定于窑的燃烧空间V，和热力强度H。在窑的燃烧空间一定的情况下：

$H=\frac{m\·Q^H}{V}$

式中m--单位时间燃料供应量

Q^H--燃料发热量

V--燃烧空间

在回转窑的直径D已定的条件下，扩大燃烧带空间只能延长燃烧带长度L燃；燃烧带太长则火焰无法控制。目前熟料窑的燃烧带长度多控制为窑直径的4.9倍。所以，为提高窑的发热能力，在一般情况下，燃烧空间容积不易改变，而只能提高热力强度。

如图2所示，依据上述设计理论，本发明的技术方案采取在回转窑的现有工艺条件和装备不变的情况下，分别在窑头、窑尾各加一定量生料浆的加料方式以达到提高产量之目的；且大部分料浆从窑尾喷射入窑，小部分料浆从窑头喷射入窑，即从窑头喷射入窑的生料浆量为从窑尾喷射入窑的生料浆量的2％-15％，优选量2％-10％；在窑头加生料浆的目的是：因熟料窑产能较大幅度提高，窑头也较大幅度给煤，窑头烧成带热力强度大幅提高后，而要熟料不发粘，窑皮温度不至于过高，就须通过窑头进料把部分多余热量带到窑尾，从而大幅提高窑尾热力强度，增强烘干能力，实现了提产的目的。

本发明的核心内容是根据提高热力强度达到熟料窑产能提高的工作原理，在维持回转窑正常烧成制度不变的前提下，加大窑尾进料量，同时从窑头方向加入部分料浆把窑头(1000℃)多余热量带到窑尾，从而大幅提高窑尾热力强度，增强烘干能力，实现了提产的目的。

另外，本发明的工艺方法还采用了将熟料窑窑尾部分窑灰返回窑头进料烧结的技术措施，具体讲，从窑尾返回窑头的窑灰量为熟料产量的5％-25％，优选量10％-20％；通过窑头进窑灰使窑头温度不致过高并提高窑尾热力强度，从而使窑尾多进料，达到提产并增加窑体使用寿命之目的。

火焰在自然界是一种极普通的自然现象，但根据流体力学的相关知识，火焰可以表达为一个相当复杂的三维动态流体系统。从物理角度分析，要产生火焰，首先要有火源，其次为了产生″焰″的效果，需要以火源为中心向上、向四周扩散，而且由于在扩散过程中逐渐远离火源，温度会逐渐下降，表现在视觉上就是火焰的冷却变暗。另外，由于火焰的高温使周围空气受热膨胀比重下降，因此会有空气的对流出现，这将把火焰向上″吹″起，使火焰向四周扩散的距离要远小于向上扩散的距离。基于以上几点，为操作方便，准确把握窑的热工制度，本发明对火焰形状实行了计算机仿真技术，整个系统采用计算机实时监控。对火源的设置用一幅二值位图来标识，非火源以低亮度像素填充、火源点则设以高亮度像素，通过对位图像素值的判别可以断定当前点是否为火源。对于火源的温度高低可用其所在点的亮度来描述；由于在仿真过程中对火焰的温度是通过改变其亮度值来实现的，因此对于扩散过程的冷却可对像素点降低一个固定的亮度值来实现。衰减值的大小需要视所希望火焰冷却速度的快慢而定；对流对火焰产生的直接影响就是使火焰始终保持向上燃烧，因此可通过将当前火焰上滚一至两个像素来加以实现，从而使产生的火焰在视觉上更加真实。

本发明的工艺方法具有如下特点：

1、熟料窑产能提高

本发明根据提高热力强度达到熟料窑产能提高的工作原理，在维持回转窑正常烧成制度不变的前提下，加大窑尾进料量，同时从窑头方向加入部分料浆把窑头(1000℃)多余热量带到窑尾，从而大幅提高窑尾热力强度，增强烘干能力，实现了提产的目的。运用该项技术可使原有熟料窑提高产能达10％～25％。

2、熟料质量提高并延长窑体寿命

本发明的采用部分料浆从窑头进窑，料浆经过烘干、预热分解、烧结后成为活性微烧结颗粒，一部分落在烧结带，大部分落到烘干带和预热分解带与窑尾饲入的料浆混合会加快烧结反应速度，从而提高熟料的产量和质量，熟料标准溶出率提高0.5～1.5％；通过窑头进料和进窑灰使窑头温度不致过高并提高窑尾热力强度，从而使窑尾多进料，达到提产并增加窑体使用寿命。

3、能量消耗大幅度降低

由于用较少的燃料投入，获取了产能的大幅度提高，所以能量消耗得到了最大限度节约，煤耗降低2～20kg/t-熟料，多利用赤泥10％～25％，同时也降低了碱耗。

4、容易实施

本发明的技术方案是采取在回转窑的现有工艺条件和装备不变的情况下实现的，因此，该技术的具体应用过程很容易实施，只需在回转窑的窑头再增加一路进料管路和喷头并增加一路管路使窑尾的部分窑灰返回窑头即可，而对回转窑整体设备和主要工艺技术条件不做变动。

5、操作方便、经济实用、适用范围广

通过对火焰形状实现计算机仿真，可以准确把握窑的热工制度，这样就能使回转窑在工艺规定的正常烧成制度和操作规程下连续工作，既达到了提产、节能目的，又可维持回转窑的使用寿命。彻底克服了用加快设备折旧以换取产能提高的不良做法。该工艺技术主要应用于氧化铝生产系统熟料烧结工艺，也可广泛应用于冶金、化工、建材等行业的烧成、干燥过程。

Claims (3)

1.一种氧化铝熟料窑进料烧结方法，其特征在于：该方法是采用从窑头、窑尾分别向窑内喷射生料浆的加料方式，并将熟料窑窑尾部分窑灰通过输送管路返回窑头进料烧结，且从窑尾喷射入窑的生料浆量大于从窑头喷射入窑的生料浆量。

2.根据权利要求1所述的氧化铝熟料窑进料烧结方法，其特征在于：从窑头喷射入窑的生料浆量为从窑尾喷射入窑的生料浆量的2％-15％。

3.根据权利要求1所述的氧化铝熟料窑进料烧结方法，其特征在于：从窑尾返回窑头的窑灰量为熟料产量的5％-25％。

Images