CN107758712A - 霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺及设备，该工艺采用霞石、石灰石、白料浆配料的生料，经粉磨均化，送入预热器，经过预热器预热、分解炉分解，进入回转窑煅烧，煅烧温度为1200‑1400℃，时间为20‑50分钟，之后进入篦冷机冷却，得到合格氧化铝熟料；该设备包括预热器、分解炉、回转窑、篦冷机，预热器包括依次连通的至少三级预热器，回转窑窑尾烟室设有旁路放风装置，篦冷机端部设有氧化铝熟料出口，且分解炉采用三次风单侧进风。本发明铝质原料采用霞石，实现了氧化铝烧结工艺由湿法工艺向预热预分解干法工艺的技术进步，实现大规模生产，大幅度节能降耗，系统操作简单，原、燃料成本下降，自动化程度高。
Description
技术领域
本发明属于氧化铝生产技术领域，特别是涉及一种霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺及设备。
背景技术
我国已查明的铝土矿资源按照目前开采速度，资源保障年限约20年，远不能满足我国铝产业可持续发展的需要。我国自2000年开始大量进口铝土矿，铝资源的对外依存度高达50％。随着铝土矿资源的日益紧缺，铝土矿价格上涨和品位下降的问题日趋严重，部分企业甚至出现因铝土矿供应问题造成短期停产的现象。因此开发利用含铝非铝土矿资源替代部分铝土矿，有利于缓解国内铝土矿资源短缺的矛盾，对于保障铝产业安全、增强铝产业可持续发展能力具有现实意义。当今我国铝土矿资源短缺，而霞石资源尚未开发利用，因此，有效利用霞石资源生产氧化铝将是我国铝工业持续发展正在面临和需要解决的一个战略性问题。
目前国内还没有利用霞石干法烧结生产氧化铝的工厂，氧化铝生产项目多采用拜耳法生产，拜耳法对铝土矿质量要求较高，加剧了优质铝土矿供应的紧张局势，并且湿法工艺能耗高，资源利用率低。干法烧结的工艺处于研究起步阶段，据本文不完全统计预热预分解干法烧结霞石生产氧化铝熟料技术尚属先例，可以有效降低能耗，有效开发利用霞石资源。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺及设备，该工艺及设备操作简单可控，可规模化生产应用，在产品氧化铝溶出率等指标合格的情况下能够使原料、燃料成本大幅降低。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：
一种霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺，包括以下步骤：
一)将原料霞石、石灰石和白料浆按重量百分比分别为25-45％、45-65％和0-10％配比计量经粉磨均化制得生料；
二)将步骤一)得到的生料送至预热器；经预热器预热后进入分解炉分解，再进入回转窑煅烧，回转窑烧成带的煅烧温度为1200-1400℃，窑内停留时间为20-50分钟；
三)煅烧后的熟料进入篦冷机冷却，得到氧化铝熟料。
所述生料的率值为碱铝比Na2O/Al2O3为1.8-2.1，钙硅比CaO/SiO2为0.9-1.1。
所述篦冷机的冷却空气与出回转窑的1100-1400℃高温熟料换热，热回收的高温空气温度为800-1100℃，其中，一部分空气作为二次风入回转窑，一部分空气作为三次风入分解炉，分别作为回转窑和分解炉燃料的助燃空气；所述预热器将分解炉和回转窑出来的800-1100℃废气与常温生料进行热交换，预热生料进入分解炉分解，然后进入回转窑煅烧，废气温度经换热可最低降至280℃排出预热器。
优选的，所述步骤一)中，原料霞石、石灰石和白料浆按重量百分比分别为30-40％、50-60％和0-5％配比计量经粉磨均化制得生料。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：
采用上述工艺生产氧化铝熟料的设备，包括预热器、分解炉、回转窑、篦冷机，所述预热器包括依次连通的至少三级预热器，每级预热器均包括旋风筒、连接风管和下料管，倒数第二级预热器的旋风筒通过下料管与分解炉连接，所述分解炉出口通过连接风管与末级预热器的旋风筒进口连接，所述末级预热器的旋风筒通过下料管与窑尾烟室连接，所述分解炉的底部与回转窑窑尾部的窑尾烟室连接，所述窑尾烟室设有旁路放风装置，所述篦冷机与回转窑窑头部的窑门罩连接，所述篦冷机为可防止熟料潮解的第四代冷却机，所述篦冷机端部设有氧化铝熟料出口。
所述分解炉的锥部或下柱体上设有三次风单侧入口，并在三次风单侧入口上方设有窑尾燃烧器，所述分解炉的容积保证气体停留时间≥5.0s。
所述窑门罩顶部或篦冷机顶部通过内部回收篦冷机高温空气的三次风管与分解炉单侧入口连接供应三次风。
所述三次风管上设有流量调节阀。
所述窑门罩上设有窑头燃烧器，窑头燃烧器喂入燃料占总燃料的比例为30-50％。
所述下料管上均设有锁风阀和撒料盒。
本发明具有的优点和积极效果是：
一)采用霞石配料的生料，可以制得高品质的氧化铝熟料成品，减少了氧化铝行业对高品位原料铝土矿等原料的依赖程度，降低了原料成本。
二)采用预热预分解技术，预热器的至少三级旋风筒能够有效利用窑炉产生的废气悬浮预热生料，取消点火烟囱，采用五级预热器设备出口废气温度可降低至280℃；分解炉使原料进行窑外分解，能够大幅度拓展回转窑的生产能力。
三)分解炉采用三次风管单侧进风，使得的三次风管管道更短，布管方便，节约设备，降低生产成本。
四)篦冷机为第四代冷却机，可防止氧化铝熟料潮解堵塞篦缝，并采用单侧出料，能够充分利用回转窑出窑熟料的热量对助燃空气预热，提高能量回收，减少燃料使用，降低了燃料成本。
五)采用旁路放风技术可以抵制含碱、含氯原料对干法烧结工艺带来的波动，达到稳定生产、工业化规模生产。
六)本发明铝质原料采用霞石，实现了氧化铝烧结工艺由湿法工艺向预热预分解干法工艺的技术进步，可实现大规模生产，回转窑单线产量由现有最大规模1000t/d提高到3700t/d以上；本发明大幅度节能降耗，热量消耗由1200～1400kcal/kg.cl下降至700～760kcal/kg.cl；系统操作简单，原、燃料成本下降；人工劳动强度大幅下降，自动化程度高，系统参数可测可控。
附图说明
图1是应用本发明霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料工艺的设备示意图。
图中：带箭头虚线为气流方向，带箭头实线为料流方向；
1-第一级预热器的旋风筒，2-第二级预热器的旋风筒，3-第三级预热器的旋风筒，4-第四级预热器的旋风筒，5-第五级预热器的旋风筒，6-分解炉，7-1-回转窑筒体，7-2-窑尾烟室，7-3-窑门罩，7-4-旁路放风装置，8-篦冷机，9-窑尾燃烧器，10-窑头燃烧器，11-三次风管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例1
一种霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺，包括以下步骤：
一)将原料霞石、石灰石和白料浆按重量百分比分别为30％、60％和10％配比计量经粉磨均化制得生料，生料的率值为碱铝比Na2O/Al2O3为1.8-2.1，钙硅比CaO/SiO2为0.9-1.1；
二)将步骤一)得到的生料送至预热器；经预热器预热后进入分解炉分解，再进入回转窑煅烧，回转窑烧成带的煅烧温度为1200-1400℃，窑内停留时间为20-50分钟；
三)煅烧后的熟料进入篦冷机冷却，得到氧化铝熟料。
其中，篦冷机的冷却空气与出回转窑的1100-1400℃高温熟料换热，热回收的高温空气温度为800-1100℃，其中，一部分空气作为二次风入回转窑，一部分空气作为三次风入分解炉，分别作为回转窑和分解炉燃料的助燃空气；预热器将分解炉和回转窑出来的800-1100℃废气与常温生料进行热交换，预热生料进入分解炉分解，然后进入回转窑煅烧，废气温度经换热可最低降至280℃排出预热器。
实施例2
与实施例1不同的是，原料霞石、石灰石和白料浆按重量百分比分别为45％、55％和0％配比计量经粉磨均化制得生料，回转窑烧成带的煅烧温度为1250-1350℃，窑内停留时间为30-40分钟，篦冷机的冷却空气与出回转窑的1100-1350℃高温熟料换热。
实施例3
与实施例1不同的是，原料霞石、石灰石和白料浆按重量百分比分别为35％、60％和5％配比计量经粉磨均化制得生料，回转窑烧成带的煅烧温度为1300-1400℃，窑内停留时间为20-35分钟。
实施例4
参见图1所示，采用上述工艺生产氧化铝熟料的设备，包括预热器、分解炉6、回转窑、篦冷机8，预热器包括依次连通的五级预热器，每级预热器均包括旋风筒、连接风管和下料管，第四级预热器的旋风筒4通过下料管与分解炉6连接，分解炉6出口通过连接风管与第五级预热器的旋风筒5进口连接，第五级预热器的旋风筒5通过下料管与窑尾烟室7-2连接，分解炉6的底部与回转窑窑尾部的窑尾烟室7-2连接，窑尾烟室7-2设有旁路放风装置7-4，用于放出部分氯、碱等有害成分，篦冷机8与回转窑窑头部的窑门罩7-3连接，篦冷机8为可防止熟料潮解的第四代冷却机，篦冷机8端部设有氧化铝熟料出口。
分解炉6的锥部或下柱体上设有三次风单侧入口，并在三次风单侧入口上方设有窑尾燃烧器9，分解炉6通过窑尾燃烧器9引入燃料，分解炉的容积保证气体停留时间≥5.0s。
窑门罩7-3顶部通过内部回收篦冷机8高温空气的三次风管11与分解炉单侧入口连接供应三次风，三次风管11从窑门罩7-3顶部取风。
三次风管上设有流量调节阀。
窑门罩7-3上设有窑头燃烧器10，回转窑通过窑头燃烧器10引入燃料，窑头燃烧器喂入燃料占总燃料的比例为30-50％。
下料管上均设有锁风阀和撒料盒。
此实施例中的篦冷机为第四代冷却机，其从一侧端部出料，采用防止氧化铝熟料潮解堵塞篦缝的篦床结构。
上述设备的工作原理：将霞石、石灰石、白料浆配料生料，送入第一级预热器的旋风筒1的连接风管，在第一级预热器的旋风筒1的连接风管内与高温废气进行热交换，并被向上运动的高温废气带入到第一级预热器的旋风筒1内进行气固分离，分离出的物料经过第一级预热器的旋风筒1的下料管进入第二级预热器的旋风筒2的连接风管，分离后的废气排出预热器；物料在第二级预热器的旋风筒2的连接风管内与高温废气进行热交换，并被向上运动的高温废气带入到第二级预热器的旋风筒2内进行气固分离，分离出的物料经过第二级预热器的旋风筒2的下料管进入第三级预热器的旋风筒3的连接风管，分离后的废气进入第一级预热器的旋风筒1的连接风管；物料依次进入到第三级预热器的旋风筒3、第四级预热器的旋风筒4，进过一系列的热交换和气固分离，经第四级预热器的旋风筒4的下料管进入分解炉6；分解炉6出来的气固混合物进入第五级预热器的旋风筒5内进行气固分离，经第五级预热器的旋风筒5的下料管进入回转窑的窑尾烟室7-2，送入回转窑筒体7-1内部进行煅烧生成氧化铝熟料；高温氧化铝熟料通过窑门罩7-3进入篦冷机8，经过篦冷机的冷却从端部出料得到合格氧化铝熟料。
实施例5
与实施例4不同的是，篦冷机8顶部通过内部回收篦冷机高温空气的三次风管11与分解炉单侧入口连接供应三次风，三次风管11从篦冷机8顶部取风。
实施例6
与实施例4不同的是，生料从第二级预热器的旋风筒2的连接风管喂入，取消第一级预热器，变为四级换热，供原料水分≥6％的粉磨烘干使用。
实施例7
与实施例4不同的是，生料从第三级预热器的旋风筒3的连接风管喂入，取消第一级预热器和第二级预热器，变为三级换热，供原料水分≥8％的粉磨烘干使用，或者预热器前面加烘干破适用更大水分的生料。
本发明将霞石配料的生料采用预热预分解技术进行干法烧结获得合格产品，提高霞石资源的有效利用，便于改善氧化铝行业对铝土矿的依赖，并通过悬浮预热和窑外分解有效降低系统的能耗，扩大回转窑的生产潜能，适用大规模生产应用。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
一)将原料霞石、石灰石和白料浆按重量百分比分别为25-45％、45-65％和0-10％配比计量经粉磨均化制得生料；
二)将步骤一)得到的生料送至预热器；经预热器预热后进入分解炉分解，再进入回转窑煅烧，回转窑烧成带的煅烧温度为1200-1400℃，窑内停留时间为20-50分钟；
三)煅烧后的熟料进入篦冷机冷却，得到氧化铝熟料。
2.根据权利要求1所述的霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺，其特征在于：所述生料的率值为碱铝比Na2O/Al2O3为1.8-2.1，钙硅比CaO/SiO2为0.9-1.1。
3.根据权利要求1所述的霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺，其特征在于：所述篦冷机的冷却空气与出回转窑的1100-1400℃高温熟料换热，热回收的高温空气温度为800-1100℃，其中，一部分空气作为二次风入回转窑，一部分空气作为三次风入分解炉，分别作为回转窑和分解炉燃料的助燃空气；所述预热器将分解炉和回转窑出来的800-1100℃废气与常温生料进行热交换，预热生料进入分解炉分解，然后进入回转窑煅烧，废气温度经换热可最低降至280℃排出预热器。
4.根据权利要求1所述的霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的工艺，其特征在于：所述步骤一)中，原料霞石、石灰石和白料浆按重量百分比分别为30-40％、50-60％和0-5％配比计量经粉磨均化制得生料。
5.一种采用如权利要求1-4中任一项所述的霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的设备，其特征在于：包括预热器、分解炉、回转窑、篦冷机，所述预热器包括依次连通的至少三级预热器，每级预热器均包括旋风筒、连接风管和下料管，倒数第二级预热器的旋风筒通过下料管与分解炉连接，所述分解炉出口通过连接风管与末级预热器的旋风筒进口连接，所述末级预热器的旋风筒通过下料管与窑尾烟室连接，所述分解炉的底部与回转窑窑尾部的窑尾烟室连接，所述窑尾烟室设有旁路放风装置，所述篦冷机与回转窑窑头部的窑门罩连接，所述篦冷机为可防止熟料潮解的第四代冷却机，所述篦冷机端部设有氧化铝熟料出口。
6.根据权利要求5所述的霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的设备，其特征在于：所述分解炉的锥部或下柱体上设有三次风单侧入口，并在三次风单侧入口上方设有窑尾燃烧器，所述分解炉的容积保证气体停留时间≥5.0s。
7.根据权利要求6所述的霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的设备，其特征在于：所述窑门罩顶部或篦冷机顶部通过内部回收篦冷机高温空气的三次风管与分解炉单侧入口连接供应三次风。
8.根据权利要求7所述的霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的设备，其特征在于：所述三次风管上设有流量调节阀。
9.根据权利要求5所述的霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的设备，其特征在于：所述窑门罩上设有窑头燃烧器，窑头燃烧器喂入燃料占总燃料的比例为30-50％。
10.根据权利要求5所述的霞石预热预分解干法烧结生产氧化铝熟料的设备，其特征在于：所述下料管上均设有锁风阀和撒料盒。
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