CN101928026B - 用于氧化铝生产的烧结工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于氧化铝生产的烧结工艺，包括：将待烧结的生料从回转窑的尾端加入到回转窑内；从回转窑的头端向回转窑内喷入燃料以对生料进行烧结；将烧成后的烧成熟料从回转窑的头端排出；收集排出的烧成熟料产生的冷却尾气；对收集的冷却尾气进行除尘；用除尘后的烟气对烧成熟料进行一次冷却；和用温度低于热净尾气的空气对一次冷却后的烧成熟料进行二次冷却。利用本发明的烧结工艺烧结的熟料，氧化铝的溶出率提高，且成本低，循环经济效益好。

Description

用于氧化铝生产的烧结工艺

技术领域

本发明涉及一种烧结工艺，尤其涉及一种用于生产氧化铝的烧结工艺。

背景技术

氧化铝是电解炼铝的主要原料。当前氧化铝的生产绝大部分采用铝土矿作为原料，生产方法主要是拜耳法，少数采用烧结法、拜耳-烧结串联法等。

在采用烧结法或拜耳-烧结串联法生产氧化铝的工艺中，需要对生料或拜尔法赤泥进行烧结，传统上通常采用具有回转窑的烧结设备进行烧结，然后对烧成熟料进行溶出。

从回转窑排出的烧成熟料温度非常高，因此在进行溶出之前需要进行冷却。传统上利用冷却机对烧成熟料进行一次自然冷却。但是一次自然冷却的烧成熟料的溶出率低，从而影响了氧化铝的生产效率，并且成本高。

此外，回转窑按烧结料在炉内行进以及处理的顺序可分成四个区域，即烘干带、分解带、烧成带及冷却带。

在进行烧结作业时，由于回转窑内的温度，尤其是烧成带的温度高，因此高温的烧结料容易粘结在回转窑的内壁上，即发生烧结料在回转窑内壁上的结圈，特别是在烧成带与分解带相邻的部分处更容易发生结圈，因此影响了烧结的正常进行，需要经常维护。当结圈严重时，甚至烧结无法进行。此外当结圈达到一定程度时，结圈烧结料从窑壁上脱落，形成很大的蛋形块，该蛋形块在下行的过程中，容易损坏烧结设备，例如会损坏回转窑的窑体和/或用于冷却烧成熟料的冷却装置，并且会给操作人员带来安全隐患。为此，传统烧结设备通常需要设置空气炮或打渣机，用于将回转窑内的过大的烧成熟料块破碎。增加了烧结设备的结构和操作复杂程度，导致生产成本增加。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中的所述技术问题之一。为此，本发明的一个目在于提出一种溶出率高且成本低的用于生产氧化铝的烧结工艺。

为了实现上述目的，本发明提出一种用于氧化铝生产的烧结工艺，包括：将待烧结的生料从回转窑的尾端加入到回转窑内；从回转窑的头端向回转窑内喷入燃料以对生料进行烧结；将烧成后的烧成熟料从回转窑的头端排出；收集排出的烧成熟料产生的冷却尾气；对收集的冷却尾气进行除尘得到热净尾气；用除尘后的热净尾气对烧成熟料进行一次冷却；和用温度低于热净尾气的空气对一次冷却后的烧成熟料进行二次冷却。

根据本发明的烧结工艺，从回转窑排出的烧成熟料经过分级冷却，即首先利用烧成熟料产生的冷却尾气除尘后的热净尾气对烧成熟料进行一次冷却，然后利于温度低于上述热净尾气的空气(例如常温空气)对烧成熟料进行二次冷却，由此逐步冷却烧成熟料，本发明人发现，通过逐步冷却，烧结熟料在溶出时氧化氧化铝的溶出率能够得到提高，由此提高了生产效率，降低了成本，节约了原材料。同时，还循环利用了烧成熟料产生的冷却尾气中的余热，节约了能源，实现了循环经济效益。

根据本发明的用于生产氧化铝的烧结设备还具有如下附加技术特征：

从回转窑头端排出的烧成熟料排出到充气梁篦式冷却机上。

利用充气梁篦式冷却机，冷却效果好，更容易分级冷却烧成熟料。

所述热净尾气通过一次冷却风机鼓送到充气梁篦式冷却机，温度低于热净尾气的空气通过二次冷却风机鼓送到充气梁篦式冷却机。利用一次风机和二次风机将温度相对高的热净尾气和温度相对低的空气(例如常温空气)鼓送到充气梁篦式冷却机，能够方便地对烧成熟料进行分级强制冷却。

根据本发明的一个实施例，通过电除尘器对收集的冷却尾气进行除尘。由此提高除尘效果。

根据本发明的用于氧化铝生产的烧结工艺进一步包括：从回转窑的尾端收集回转窑内的烟气；对收集的回转窑内的烟气进行除尘；和将从回转窑内的烟气中分离出的一部分窑灰从回转窑的头端返回到回转窑内。

由于将从收集的回转窑内的烟气分离出的一部分窑灰从回转窑的头端返回到回转窑内，尤其是将所述一部分窑灰从回转窑的头端送到回转窑内容易结圈的地方，例如所述一部分窑灰返回到烧成带与分解带相邻的部分处的回转窑内壁上，由于窑灰温度相对低，因此烧结料不易粘结在回转窑的内壁上，由此减少或消除烧结料在回转窑的内壁上的结圈，消除了结圈带来的安全隐患，而且，通过窑灰减少或消除结圈，也不会大大增加烧结设备的成本，并且不会对烧结来不利的影响。

所述一部分窑灰通过吹灰机从回转窑的头端吹送到回转窑内。

通过吹灰机将所述一部分窑灰吹送到回转窑内容易结圈的地方，能够可靠地将窑灰返回到回转窑内容易结圈的地方。

对收集的回转窑内的烟气进行除尘包括：利用旋风筒对收集的回转窑内的烟气进行除尘；将旋风筒分离出的部分窑灰选择性地从回转窑的头端返回到回转窑内；利用电除尘器对旋风筒除尘后的烟气进行电除尘；和将电除尘器分离出的全部窑灰从回转窑的头端返回到回转窑内。

通过旋风筒和电收尘器，从收集的回转窑内的烟气首先经过旋风筒一次除尘，能够除去烟气中的大约80-90％的窑灰，然后再通过电收尘器对烟气进行二次除尘，从而排放的气体中的含尘量大大减小，降低了对环境的污染。而且，电除尘器分离出的窑灰全部从回转窑的头端返回到回转窑内，而如果这部分窑灰量不能满足减少或消除回转窑内结圈所需的量，则旋风筒分离出的一部分窑灰从回转窑的头端返回到回转窑内，即旋风筒分离出的一部分窑灰“选择性”地返回到回转窑内，从而提高减少或降低结圈的可靠性。

根据本发明用于氧化铝生产的烧结工艺进一步包括将旋风筒分离出的剩余窑灰从回转窑的尾端返回到回转窑内。

通过将旋风筒分离出的剩余窑灰从回转窑的尾端返回到回转窑内，循环利用窑灰，降低了环境污染，提高了经济效益，此外无需另外处理窑灰。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是烧结设备的一个示例的示意图，其中该烧结设备可以用于实施根据本发明实施例的用于氧化铝生产的烧结工艺；

图2是烧结设备的另一个示例的示意图，其中该烧结设备可以用于实施根据本发明实施例的用于氧化铝生产的烧结工艺；

图3是根据本发明实施例的用于氧化铝生产的烧结工艺流程图；和

图4是根据本发明另一实施例的用于氧化铝生产的烧结工艺流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面首先参考图1和图2描述烧结设备100的构成，烧结设备100可以用于实施根据本发明实施例的用于氧化铝生产的烧结工艺。然而，需要说明的是，根据本发明实施例的用于氧化铝生产的烧结工艺并不限于利用图1和图2所示的烧结设备100完成。

如图1所示，根据一个示例的烧结设备100包括回转窑1，燃烧器2，冷却机10，冷却机除尘装置15，一次冷却风机12a，12b，二次冷却风机12c，12d和尾端除尘装置14。

燃烧器2与回转窑2的头端(图1中的右端)相连，用于向回转窑2内供给燃料，例如燃烧器2为煤粉燃烧器，通过煤粉罗茨风机3向回转窑2内供给煤粉和含氧空气，当然，也可以利用单独的风机向回转窑2内供给含氧空气。

冷却机10设置在回转窑2的头端处，用于接收从回转窑2头端排出的烧成熟料。在本发明的一个示例中，冷却机10可以为充气梁篦式冷却机。冷却后的烧成熟料通过链斗式输送机11送走。

冷却机除尘装置15的进气口与冷却机10的冷却尾气出口，例如冷却机10的密封罩的出口，相连，从而对位于冷却机10上的烧成熟料产生的冷却尾气进行除尘。在本发明的一个示例中，冷却机除尘装置15可以为电除尘器。一次冷却风机12a，12b的进风口与冷却机除尘装置15的出气口相连而他们的出风口与冷却机10，例如冷却机10的密封罩的进风口，相连，从而将冷却机除尘装置15除尘后的热净尾气吹送到冷却机10，对烧成熟料进行一次冷却。冷却机除尘装置15从冷却尾气中分离出的灰尘从冷却机除尘装置15的除尘口排出收集起来。在图1中，虽然示出了两个一次冷却风机，但本发明并不限于此，可以任何合适数量的一次冷却风机。这里，所谓“一次冷却”就是用温度较高的空气对烧结熟料进行强制冷却。

二次冷却风机12c，12d的出风口与冷却机10相连以向冷却机10吹送温度低于所述热净尾气的空气，如常温空气，从而对经过一次冷却后的烧成熟料进行二次冷却。虽然图1中示出了两个二次冷却风机，但本发明并不限于此，可以任何合适数量的二次冷却风机。这里，所谓“二次冷却”就是用温度低于一次冷却时所用的热净尾气的空气对经过一次冷却后的烧成熟料进行二次冷却。虽然本发明描述了烧成熟料经过一次冷却和二次冷却，但是这里的一次冷却和二次冷却应作广义理解，烧成熟料并不限于用两种温度的空气强制冷却，例如可以用多种不同温度的空气逐级冷却，换言之，一次冷却风机12a，12b的空气温度也可以不一样，二次冷却风机12c，12d的温度也可以不同。通过用冷却机除尘装置10排出的热净尾气和常温空气两次冷却烧成熟料，无需额外设置空气加热装置或冷却装置，从而能够降低成本。

尾端除尘装置14的进烟口141与回转窑2的尾端(图1中的左端)相连，而尾端除尘装置14的出尘口与回转窑2的头端相连，例如，尾端除尘装置14的出尘口与管道的一端相连，而管道的另一端从回转窑2的头端伸入回转窑2内预定距离。由此，尾端除尘装置14分离出的一部分窑灰从回转窑2的头端返回到回转窑2内。通过尾端除尘装置14除尘的烟气通过出烟口142排出。更具体而言，所述一部分窑灰返回到回转窑2内容易发生结圈的地方。在本发明的一个示例中，尾端除尘装置14的出尘口与吹灰机3相连，从而利用吹灰机3将尾端除尘装置14分离出的一部分窑灰返回到回转窑2内，例如吹送到回转窑2内容易发生结圈处的回转窑2的内壁上，在此示例中，在从回转窑2的头端伸入回转窑2内的管道的另一端可以设置喷嘴(未示出)，用于喷射将窑灰喷射到回转窑2的内壁上。此外，尾端除尘装置14分离出的剩余窑灰可以收集起来。可选地，尾端除尘装置14的出口还可以与回转窑2的尾端相连，以便将尾端除尘装置14分离出的剩余窑灰从窑尾端返回回转窑2内，从而循环利用了窑灰，减少了污染。

回转窑2沿轴向可以大体分成四个区域：烘干带1a，分解带1b，烧成带1c和冷却带1d。

如图1所示，在进一步的示例中，在回转窑2的头端和尾端分别设有头端罩4和尾端罩5，且在尾端还设有与尾端罩5相连的烟道6，通过设置头端罩4和尾端罩5以及烟道6，便于回转窑2的烟气收集。烟道6还与尾端除尘装置14的进烟口相连，从而烟气能够从烟道6内进入尾端除尘装置14内，避免了烟气的泄漏。

下面参考图2描述根据烧结设备100的另一个示例。在图2所示的示例中，尾端除尘装置14包括旋风筒7和电收尘器8。旋风筒7的进烟口与烟道6相连且旋风筒的出烟口与电收尘器8的进烟口81相连，吹灰机3与电收尘器8的出尘口相连。从而，经过旋风筒7一次除尘的烟气经过电收尘器8二次除尘，降低了排放烟气中的窑灰含量，减少了环境污染。经过电除尘器8除尘后的烟气从出烟口82排出。旋风筒7能够除去烟气中大于80-90％的窑灰，而电收尘器8能够去除烟气中剩余的10-20％的窑灰。电收尘器8分离出的窑灰全部通过吹灰机3从窑头端返回到回转窑2内。

如图2所示，在进一步的示例中，吹灰机3还与旋风筒7的出尘口相连以选择性地将旋风筒7分离出的部分窑灰从头端返回到回转窑2内，例如回转窑2内的烧成带1c处。例如，当电收尘器8分离出的窑灰量不能满足减少或消除回转窑2内结圈的需要量时，可以将旋风筒7分离出的部分窑灰从头端返回到回转窑2内。为此，在吹灰机3和旋风筒7的出尘口之间连接有阀门9，通过控制阀门9能够方便地控制从旋风筒7向回转窑2返回窑灰。

在本发明更进一步的示例中，旋风筒7的出尘口还与回转窑2的尾端相连以将旋风筒7分离出的剩余窑灰从尾端返回到回转窑2内。当然如果旋风筒7分离出的窑灰没有从头端返回到回转窑2内，则全部的窑灰都从尾端返回到回转窑2内，由此循环利用了窑灰，节约了原料，降低了环境污染。图2所示烧结设备的其他结构和操作与图1所示的相同，这里不再详细描述。

下面参考图3结合图1描述根据本发明一个实施例的用于氧化铝生产的烧结工艺的流程。

如图3所示，将待烧结的生料从回转窑2的尾端加入到回转窑2内，同时用燃烧器2通过煤粉罗茨风机3从回转窑2的头端向回转窑2内喷入煤粉和含氧空气以便对生料进行烧结，含氧空气也可以用单独的风机鼓送大回转窑2内。

将烧成后的烧结熟料从回转窑2的头端排出到充气梁篦式冷却机10上，并收集充气梁篦式冷却机10上的烧结熟料产生的冷却尾气，收集的冷却尾气利用冷却机除尘装置15如电除尘器进行除尘。

经过冷却机除尘装置15除尘后的热净尾气通过一次冷却风机12a，12b鼓送到充气梁篦式冷却机10，以对烧成熟料进行一次冷却。接着，用二次冷却风机12b，12c将温度低于热净尾气的空气，例如常温空气，鼓送到充气梁篦式冷却机10，以对一次冷却后的烧成熟料进行二次冷却。冷却机除尘装置15从冷却尾气中分离出的灰尘通过出尘口排出。

本申请的发明人发现，通过先用温度较高的热净尾气冷却烧成熟料，然后再用温度较低的空气冷却烧成熟料，在后续的溶出中，氧化铝的溶出率能够提高，例如氧化氧化铝的溶出率能够提高大约3-5％，从而提高了铝的生产效率。并且循环利用了烧成熟料的烟气中的余热，没有增加成本，循环经济效益提高，铝土矿的利用率提高。

下面参考图4结合图2描述根据本发明另一实施例的用于氧化铝生产的烧结工艺。在图4所示的烧结工艺进一步包括从回转窑2的尾端收集回转窑2内的烟气，然后通过尾端除尘装置14对收集的回转窑2内的烟气进行除尘，并且将从回转窑2内的烟气中分离出的一部分窑灰利用吹灰机3从回转窑2的头端吹送到回转窑2内，例如烧成带1c处。

通过将尾端除尘装置14分离出的一部分窑灰利用吹灰机3从头端返回到回转窑2内，能够减少或消除回转2内的结圈。更具体而言，从尾端除尘装置14返回的一部分窑灰例如可以吹送到烧成带1c与分解带1a相邻的部分处的回转窑2的内壁上，由于窑灰的温度相对低，因此烧结料不容易粘结在回转窑2内的内壁上，减少或消除了烧结料在回转窑2内壁上的结圈，避免了结圈对烧结的影响，降低了结圈对烧结设备的损坏以及结圈带来的安全隐患。

在本发明的一个具体示例中，尾端除尘装置14包括旋风筒7和电收尘器8，从而回转窑2内的烟气首先经过旋风筒7除尘，大于能够分离出烟气中的80-90％的窑灰。经过旋风筒7除尘后的烟气再经过电除尘器8进行除尘，因此排放的烟气中灰尘的含量低，降低了对环境的污染。电除尘器8分离出的窑灰全部通过吹灰机3从回转窑2的头端返回到回转窑2内，用于减少或消除结圈。如果电除尘器8分离出的窑灰量不能满足减少或消除结圈所需的窑灰量，则旋风筒7分离出的部分窑灰也通过吹灰机3从回转窑2的头端返回到回转窑2内，换言之，旋风筒7分离出的部分窑灰选择性地从回转窑2的头端返回到回转窑2内。

根据进一步的示例，旋风筒7分离出的剩余窑灰可以从回转窑2的尾端返回到回转窑2内，由此循环利用了窑灰，无需单独处理窑灰，减少了污染，循环经济效益提高。

根据图4所示的另一实施例的烧结工艺的其他步骤和操作与图3所示的烧结工艺相同，这里不再详细描述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，包括以下步骤：

将待烧结的生料从回转窑的尾端加入到回转窑内；

从回转窑的头端向回转窑内喷入燃料以对生料进行烧结；

将烧成后的烧成熟料从回转窑的头端排出；

收集排出的烧成熟料产生的冷却尾气；

对收集的冷却尾气进行除尘得到热净尾气；

用除尘后的热净尾气对烧成熟料进行一次冷却；和

用温度低于热净尾气的空气对一次冷却后的烧成熟料进行二次冷却。

2.如权利要求1所述的用于氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，从回转窑头端排出的烧成熟料排出到充气梁篦式冷却机上。

3.如权利要求2所述的用于氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，所述热净尾气通过一次冷却风机鼓送到充气梁篦式冷却机，温度低于热净尾气的空气通过二次冷却风机鼓送到充气梁篦式冷却机。

4.如权利要求1所述的用于氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，通过电除尘器对收集的冷却尾气进行除尘。

5.如权利要求1所述的用于氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，进一步包括：

从回转窑的尾端收集回转窑内的烟气；

对收集的回转窑内的烟气进行除尘；和

将从回转窑内的烟气中分离出的一部分窑灰从回转窑的头端返回到回转窑内。

6.如权利要求5所述的用于氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，所述一部分窑灰通过吹灰机从回转窑的头端吹送到回转窑内。

7.如权利要求5所述的用于氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，对收集的回转窑内的烟气进行除尘包括：

利用旋风筒对收集的回转窑内的烟气进行除尘；

将旋风筒分离出的部分窑灰选择性地从回转窑头端返回到回转窑内；

利用电除尘器对旋风筒除尘后的烟气进行电除尘；和

将电除尘器分离出的全部窑灰从回转窑的头端返回到回转窑内。

8.如权利要求7所述的用于氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，进一步包括将旋风筒分离出的剩余窑灰从回转窑的尾端返回到回转窑内。

9.如权利要求5-8中任一项所述的用于氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，所述一部分窑灰返回到回转窑内的烧成带处。

10.如权利要求1所述的氧化铝生产的烧结工艺，其特征在于，所述燃料为煤粉。

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