CN103771476A - 一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法，在气体悬浮焙烧炉的旋风预热器和热分离旋风筒之间增加矿化剂定量下料器，在电收尘上设置粉尘及富集颗粒的收集装置，生产方法包括以下步骤：（1）氢氧化铝喂料；（2）干燥；（3）预热；（4）焙烧及分离；（5）一次冷却；（6）二次冷却；（7）除尘和返灰。本发明生产的α-A12O3的化学成分按重量百分比如下：Al2O3（%）：99.2～99.7；Na2O（%）：0.1～0.35；SiO2（%）：0.02～0.05；Fe2O3（%）0.01～0.03；物理性能：α-Al2O3（%）：89～95，真密度（g/cm3）：3.89～3.97，烧失量（%）0.08-0.13。
Description
技术领域
本发明涉及一种α-氧化铝的生产方法，尤其是一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法。
背景技术
α-氧化铝，又是烧结刚玉，白色蓬松粉末状态，晶型是α型，原始晶粒0.5微米；比表面积≥35m3/g。粒度分布均匀、纯度高、高分散。其比表面低，具有耐高温的惰性，但不属于活性氧化铝，几乎没有催化活性；耐热性强，成型性好，晶相稳定、硬度高、尺寸稳定性好，可广泛应用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐磨性能尤为显著。
目前国内外生产高温煅烧氧化铝—α-氧化铝，方法基本如下：
1、用导烟窑生产α-氧化铝（间接加热法）。其缺点为：劳动力过大、高耗能以天然气为例，300立方米/吨）、周期长（6-7天），产品质量波动大。
2、梭式窑生产α-氧化铝（间接加热法），其缺点为：高耗能（以天然气为例，250-260立方米/吨）、周期为3天。
3、隧道窑生产α-氧化铝（间接加热法），其缺点为：高耗能（220-240立方米天然气/吨），产品批次不稳定，周期为2天。
4、回转窑生产α-氧化铝（直接辐射法），其缺点为：高耗能（160-180立方米天然气/吨），产品批次不稳定，周期为40min。
发明内容
本发明提供了一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法，解决了现有窑炉生产α-氧化铝时候高耗能、周期长等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法，在气体悬浮焙烧炉的旋风预热器和热分离旋风筒之间增加矿化剂定量下料器，所述的矿化剂定量下料器的出口分别连接在旋风预热器和热分离旋风筒之间的管道上以及旋风预热器和焙烧炉之间的管道上；在电收尘上设置粉尘及富集颗粒的收集装置，在文丘里闪速干燥器的底部安装冷却装置，生产方法包括以下步骤：
（1）氢氧化铝喂料：从过滤机出来的氢氧化铝，通过皮带运至小仓，再经过皮带秤称量后由皮带送到螺旋，螺旋把氢氧化铝送入文丘里闪速干燥器；
（2）干燥：通过螺旋的氢氧化铝含8%～12%的附着水，温度约为50℃，进入文丘里闪速干燥器后与大约300-330℃的烟气相混合，氢氧化铝在此被加热150℃，附着水蒸发，物料被送入旋风预热器，文丘里闪速干燥器出口温度在130℃以上；
（3）预热：从文丘里闪速干燥器出来的物料和碱气在旋风预热器中分离，气体去电收尘，固体物料落入旋风预热器底部，矿化剂通过矿化剂定量下料器分别从旋风预热器的物料下降管道与热分离旋风筒的热风上升管道的交汇处以及旋风预热器的下降管道与焙烧炉的进料管道的交汇处加入，从旋风预热器出来的物料和从矿化剂定量下料器加入的矿化剂，与热分离旋风筒的热气流相遇并被气流带入旋风预热器中，热气流温度在1000～1100℃，同时利用加热器，将物料从150℃左右加热到450～550℃，氢氧化铝被极速地脱除大部分结晶水，使物料粉化至5-10微米，粉化后的物料晶格碱暴露并受热，在315℃左右挥发成为碱气，碱气在旋风预热器中分离，碱气去文丘里闪速干燥器的过程中利用喷水冷却系统将烟道温度将至300-350℃，物料进入焙烧炉中；
（4）焙烧及分离：燃烧空气在冷却系统已被加热到600～800℃，它从焙烧炉底部的中心管进入焙烧炉，从旋风预热器出来的氢氧化铝沿着锥底的切线方向进入焙烧炉，使物料、燃料与燃烧空气充分混合；
焙烧炉中物料通过时间为6-8s，温度为1250～1350℃，氢氧化铝剩余的结晶水在这里脱除，含部分结晶水的氢氧化铝变为α-A12O3，焙烧后的氧化铝和气体在热分离旋风筒中分离，热气流入旋风预热器，物料进入冷却系统；
（5）一次冷却：一次冷却在一个四级旋风冷却器中进行，旋风筒垂直安装，用于冷却氧化铝的空气主要来自大气和二次流化床冷却器，氧化铝和空气之间进行的是逆流热交换，经过热交换后，空气被预热到600～800℃，而氧化铝被冷却到200℃，空气进入焙烧炉作为燃烧空气，α-A12O3进入二次流化床冷却器；
（6）二次冷却：二次流化床冷却器把α-A12O3进一步冷却到80℃以下，流化空气进入一级旋风冷却器；
（7）除尘和返灰：从预热旋风筒出来的含尘烟气在电收尘中进行除尘，除尘后的气体含量要求在0.15mg/m3，气体通过排风机排往烟囱，从电收尘收下的粉尘及富集颗粒储存在收集装置另用。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的矿化剂硼酸、氯化铵、氟化铝、氟化镁、硝酸镁和氯化铝中两种或两种以上混合物。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的矿化剂为硼酸、氟化铝和硝酸镁。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的矿化剂的加入量为每吨原料加0.8-2kg矿化剂。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的矿化剂的加入量为每吨原料加1.5kg矿化剂。
本发明的有益效果：
本发明的方法在气体悬浮焙烧炉的旋风预热器和热分离旋风筒之间增加矿化剂定量下料器，可以使氢氧化铝和矿化剂充分混合，可以使氢氧化铝420-550度之间急剧脱水，使氢氧化铝每个颗粒炸开，有原颗粒100-140目炸开为5-10微米，使其晶格碱暴露出来，在矿化剂的作用下将晶格碱中的钠带走。
在电收尘和第一旋风冷却器之间粉尘及富集颗粒的收集装置，将粉尘及富集颗粒收集分装，一方面避免了粉尘及富集颗粒返回气体悬浮焙烧炉，对产品质量的影响，另一方面粉尘及富集颗粒小于38微米可以作为新的产品出卖。
本发明生产的α-A12O3的化学成分如下：Al2O3（%）：99.2～99.7；Na2O（%）：0.1～0.35；SiO2（%）：0.02～0.05；Fe2O3（%）0.01～0.03；物理性能：α-Al2O3（%）：89～95，真密度（g/cm3）：3.89～3.97，烧失量（%）0.08-0.13。
本发明的方法生产每吨氧化铝消耗80-100m3天然气，节约能源。
本发明的方法的产能大，以1350悬浮焙烧炉为例，日产1200吨，具有规模效应。
本发明的方法的成品均化能力强，单仓为2000吨；成品流动性好，100-300目的产品全部为球形，原晶颗粒小于1微米，产品易磨。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的气体悬浮焙烧炉的结构示意简图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法，在气体悬浮焙烧炉的旋风预热器P01和热分离旋风筒P03之间增加矿化剂定量下料器A03，所述的矿化剂定量下料器A03的出口分别连接在旋风预热器P01和热分离旋风筒P03之间的管道上以及旋风预热器P02和焙烧炉P04之间的管道上；在电收尘P06上设置粉尘及富集颗粒的收集装置P05，在文丘里闪速干燥器A02的进口设置喷水冷却系统S01，生产方法包括以下步骤：
（1）氢氧化铝喂料：从过滤机出来的氢氧化铝，通过皮带运至小仓L01，再经过皮带秤F04称量后由皮带F01送到螺旋A01，螺旋A01把氢氧化铝送入文丘里闪速干燥器A02；
（2）干燥：通过螺旋A01的氢氧化铝含8%～12%的附着水，温度约为50℃，进入文丘里闪速干燥器A02后与大约150-180℃的烟气相混合，氢氧化铝在此被加热，附着水蒸发，物料被送入旋风预热器P01，文丘里闪速干燥器A02出口温度在130℃以上；
为了在氢氧化铝附着水含量波动的情况下保证达到预期的干燥效果，文丘里闪速干燥器A02的底部安装冷却装置，以使文丘里闪速干燥器A02出口温度在150-180℃以下，避免物料温度过高，
（3）预热：从文丘里闪速干燥器A02出来的物料和碱气在旋风预热器P01中分离，气体去电收尘P06，固体物料落入旋风预热器P01底部，矿化剂通过矿化剂定量下料器A03分别从旋风预热器P01的物料下降管道与热分离旋风筒P03的热风上升管道的交汇处以及旋风预热器P02的下降管道与焙烧炉P04的进料管道的交汇处加入，
从旋风预热器P01出来的物料和从矿化剂定量下料器A03加入的矿化剂，与热分离旋风筒P03的热气流相遇并被气流带入旋风预热器P02中，热气流温度在1000～1100℃，同时利用加热器TII，将物料从150℃左右加热到450～550℃，氢氧化铝被极速地脱除大部分结晶水，使物料粉化至5-10微米，粉化后的物料晶格碱暴露并受热，在315℃左右挥发成为碱气，粉化后的物料和碱气在旋风预热器P02中分离，碱气去文丘里闪速干燥器A02的过程中利用喷水冷却系统S01将烟道温度将至300-350℃，物料进入焙烧炉P04中；
（4）焙烧及分离：燃烧空气在冷却系统已被加热到600～800℃，它从焙烧炉P04底部的中心管进入焙烧炉P04，从旋风预热器P02出来的氢氧化铝沿着锥底的切线方向进入焙烧炉P04，使物料、燃料与燃烧空气充分混合；
焙烧炉P04底部有两个燃烧器（第一燃烧器V18和第一燃烧器V19），其中第一燃烧器V18起点火作用，第一燃烧器V19有12个烧嘴，它是主要热源。V08、V19都以煤气作燃料，流量分别为1000m3/L和0～36000m3/L；
焙烧炉P04中物料通过时间为6-8s，温度为1250～1350℃，氢氧化铝剩余的结晶水在这里脱除，含部分结晶水的氢氧化铝变为α-A12O3，焙烧后的氧化铝和气体在热分离旋风筒P03中分离，热气流入旋风预热器P02，物料进入冷却系统；
（5）一次冷却：一次冷却在一个四级旋风冷却器（一级旋风冷却器C01、二级旋风冷却器C02、三级旋风冷却器C03、四级旋风冷却器C04）中进行，旋风筒垂直安装，用于冷却氧化铝的空气主要来自大气和二次流化床冷却器（第一流化床冷却器K01、第一流化床冷却器K02），氧化铝和空气之间进行的是逆流热交换，经过热交换后，空气被预热到600～800℃，而氧化铝被冷却到200℃，空气进入焙烧炉P04作为燃烧空气，α-A12O3进入二次流化床冷却器（第一流化床冷却器K01、第一流化床冷却器K02）；
（6）二次冷却：二次流化床冷却器（第一流化床冷却器K01、第一流化床冷却器K02）把α-A12O3进一步冷却到80℃以下，二次流化床冷却器（第一流化床冷却器K01、第一流化床冷却器K02）主要是通过内部的热交换管束中的水流与管外的氧化铝之间的热交换来冷却氧化铝，流化空气进入一次旋风冷却器；
（7）除尘和返灰：从预热旋风筒P01出来的含尘烟气在电收尘P06中进行除尘，除尘后的气体含量要求在0.15mg/m3气体通过排风机排往烟囱，从电收尘P06收下的粉尘及富集颗粒储存在收集装置P05。
具体的矿化剂的加入量见表1，不同实施例制备的α-氧化铝性能指标见表2。
表1不同实施例的矿化剂的加入量
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 硼酸/（kg/t） | 0.6 | 0 | 0.8 |
| 氯化铵/（kg/t） | 0.8 | 1 | 0 |
| 氟化铝/（kg/t） | 0 | 0.5 | 0 |
| 氟化镁/（kg/t） | 0.3 | 0 | 0.5 |
| 硝酸镁/（kg/t） | 0 | 0.4 | 0.3 |
| 总量/（kg/t） | 1.7 | 1.9 | 1.6 |
表2不同实施例制备的α-氧化铝性能指标
由表2可以，本发明所制备的α-氧化铝的产品质量优良，节能效果显著。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法，其特征在于：在气体悬浮焙烧炉的旋风预热器和热分离旋风筒之间增加矿化剂定量下料器，所述的矿化剂定量下料器的出口分别连接在旋风预热器和热分离旋风筒之间的管道上以及旋风预热器和焙烧炉之间的管道上；在电收尘上设置粉尘及富集颗粒的收集装置，在文丘里闪速干燥器的底部安装冷却装置，生产方法包括以下步骤：
（1）氢氧化铝喂料：从过滤机出来的氢氧化铝，通过皮带运至小仓，再经过皮带秤称量后由皮带送到螺旋，螺旋把氢氧化铝送入文丘里闪速干燥器；
（2）干燥：通过螺旋的氢氧化铝含8%～12%的附着水，温度为50℃，进入文丘里闪速干燥器后与300-330℃的烟气相混合，氢氧化铝在此被加热到150℃，附着水蒸发，物料被送入旋风预热器，文丘里闪速干燥器出口温度在130℃以上；
（3）预热：从文丘里闪速干燥器出来的物料和碱气在旋风预热器中分离，气体去电收尘，固体物料落入旋风预热器底部，矿化剂通过矿化剂定量下料器分别从旋风预热器的物料下降管道与热分离旋风筒的热风上升管道的交汇处以及旋风预热器的下降管道与焙烧炉的进料管道的交汇处加入，从旋风预热器出来的物料和从矿化剂定量下料器加入的矿化剂，与热分离旋风筒的热气流相遇并被气流带入旋风预热器中，热气流温度在1000～1100℃，同时利用加热器，将物料从150℃左右加热到450～550℃，氢氧化铝被极速地脱除大部分结晶水，使物料粉化至5-10微米左右，粉化后的物料晶格碱暴露并受热，在315℃左右挥发成为碱气，碱气在旋风预热器中分离，碱气去文丘里闪速干燥器的过程中利用喷水冷却系统将烟道温度降至300-350℃，物料进入焙烧炉中；
（4）焙烧及分离：燃烧空气在冷却系统已被加热到600～800℃，它从焙烧炉底部的中心管进入焙烧炉，从旋风预热器出来的氢氧化铝沿着锥底的切线方向进入焙烧炉，使物料、燃料与燃烧空气充分混合；
焙烧炉中物料通过时间为6-8s，温度为1250～1350℃，氢氧化铝剩余的结晶水在这里脱除，含部分结晶水的氢氧化铝变为α-A12O3，焙烧后的氧化铝和气体在热分离旋风筒中分离，热气流入旋风预热器，物料进入冷却系统；
（5）一次冷却：一次冷却在一个四级旋风冷却器中进行，旋风筒垂直安装，用于冷却氧化铝的空气主要来自大气和二次流化床冷却器，氧化铝和空气之间进行的是逆流热交换，经过热交换后，空气被预热到600～800℃，而氧化铝被冷却到200℃，空气进入焙烧炉作为燃烧空气，α-A12O3进入二次流化床冷却器；
（6）二次冷却：二次流化床冷却器把α-A12O3进一步冷却到80℃以下，流化空气进入一级旋风冷却器；
（7）除尘和返灰：从预热旋风筒出来的含尘烟气在电收尘中进行除尘，除尘后的气体含量要求在0.15mg/m3，气体通过排风机排往烟囱，从电收尘收下的粉尘及富集颗粒储存在收集装置另用。
2.根据权利要求1所述的一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法，其特征在于：所述的矿化剂为硼酸、氯化铵、氟化铝、氟化镁、硝酸镁和氯化铝中两种或两种以上混合物。
3.根据权利要求2所述的一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法，其特征在于：所述的矿化剂为硼酸、氟化铝和硝酸镁。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法，其特征在于：所述的矿化剂的加入量为每吨原料加0.8-2kg矿化剂。
5.根据权利要求4所述的一种利用气体悬浮焙烧炉生产α-氧化铝的方法，其特征在于：所述的矿化剂的加入量为每吨原料加1.5kg矿化剂。
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