CN114459241A - 一种氧化铝焙烧设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种氧化铝焙烧设备及方法，涉及材料加工技术领域，能够在生产氧化铝的过程中，减少天然气消耗，降低生产成本。氧化铝焙烧设备，包括：至少一个相变流化室，所述相变流化室用于对焙烧物料进行焙烧，以使所述焙烧物料发生相变；至少一个保温流化室，所述保温流化室用于对从所述相变流化室输出的所述焙烧物料提供保温环境，以使所述焙烧物料发生相变。

Description

一种氧化铝焙烧设备及方法

技术领域

本申请涉及材料加工技术领域，尤其涉及一种氧化铝焙烧设备及方法。

背景技术

α-Al₂O₃又叫高温煅烧氧化铝，是氧化铝八种同型异构体中的最稳定态。具有优良的机械性能、高温性能和绝缘性能，因此被广泛应用作为电子陶瓷、结构陶瓷、高级耐火材料、磨料、磨具、研磨介质、机械设备的内衬的原料。随着工业技术的发展，煅烧α-Al₂O₃的应用领域也越来越宽广，其用量也越来越大。

然而，目前高温煅烧氧化铝的生产方式，天然气消耗高，导致生产成本较高。

发明内容

本申请实施例提供一种氧化铝焙烧设备及方法，能够在生产氧化铝的过程中，减少天然气消耗，降低生产成本。

本申请实施例的第一方面，提供一种氧化铝焙烧设备，包括：

至少一个相变流化室，所述相变流化室用于对焙烧物料进行焙烧，以使所述焙烧物料发生相变；

至少一个保温流化室，所述保温流化室用于对从所述相变流化室输出的所述焙烧物料提供保温环境，以使所述焙烧物料发生相变。

在一些实施方式中，所述相变流化室包括第一温控装置，所述保温流化室包括第二温控装置；

所述第一温控装置用于控制所述相变流化室的温度，所述第二温控装置用于控制所述保温流化室的温度，所述相变流化室的温度大于所述保温流化室的温度。

在一些实施方式中，所述相变流化室的风道与所述保温流化室的风道相互独立。

在一些实施方式中，所述相变流化室包括第一风控装置，所述保温流化室包括第二风控装置；

所述第一风控装置用于控制所述相变流化室的风速，所述第二风控装置用于控制所述保温流化室的风速，所述相变流化室的风速大于所述保温流化室的风速。

在一些实施方式中，所述相变流化室的数量为1个，所述保温流化室的数量为2个，分别为第一保温流化室和第二保温流化室，所述第一保温流化室和所述第二保温流化室的风道相互独立；

所述相变流化室、所述第一保温流化室和所述第二保温流化室依次连接，所述第一保温流化室的风速大于所述第二保温流化室的风速。

在一些实施方式中，还包括：

多级冷却系统，所述多级冷却系统用于对相变后的焙烧物料进行多级冷却。

在一些实施方式中，还包括：

至少一个预热器，所述预热器用于对所述焙烧物料进行预加热；

加热炉，所述加热炉分别与所述预热器和所述相变流化室连接，所述加热炉用于将从所述预热器输出的所述焙烧物料加热至相变温度，加热至相变温度的所述焙烧物料被输出至所述相变流化室；

文丘里，所述文丘里用于将所述焙烧物料从物料仓库传送至所述预热器。

本申请实施例的第二方面，提供一种氧化铝焙烧方法，应用于如第一方面所述的氧化铝焙烧设备，所述方法包括：

利用至少一个相变流化室，对焙烧物料进行焙烧，以使所述焙烧物料发生相变；

利用至少一个保温流化室，对从所述相变流化室输出的所述焙烧物料提供保温环境，以使所述焙烧物料发生相变。

在一些实施方式中，在所述相变流化室包括第一温控装置，所述保温流化室包括第二温控装置的情况下，所述方法还包括：

通过调节所述第一温控装置和所述第二温控装置，控制所述相变流化室的温度大于所述保温流化室的温度。

在一些实施方式中，在所述氧化铝焙烧设备包括文丘里的情况下，所述利用至少一个相变流化室，对焙烧物料进行焙烧，以使所述焙烧物料发生相变之前，还包括：

在所述文丘里处向所述焙烧物料中增加矿化剂，以降低所述焙烧物料的相变温度。

本申请实施例提供的氧化铝焙烧设备及方法，通过设置相变流化室和保温流化室，相变流化室可以在高温环境中使得焙烧物料的晶相发生变化或者由非晶转化为晶体，以发生相变。保温流化室同样能够提供高温环境，以供从相变流化室输出的焙烧物料中未完全发生相变的焙烧物料继续相变，能够延长焙烧物料的相变转化时间，进行更加完全的晶相转变，能够提高晶相含量。由于在工艺流程中，保温流化室的工艺段设置在相变流化室之后，用于提供保温环境，以延长焙烧物料的相变转化时间，所以保温流化室的温度可以无需设置的与相变流化室的温度那么高，既能够使得焙烧物料进行进一步的晶相转变，又无需消耗太多天然气，能够降低生产成本，提高生产效率，还能够提高晶相含量，以提高产品品质。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种氧化铝焙烧设备的示意性结构框图；

图2为本申请实施例提供的另一种氧化铝焙烧设备的示意性结构框图；

图3为本申请实施例提供的又一种氧化铝焙烧设备的示意性结构框图；

图4为本申请实施例提供的一种氧化铝焙烧方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了更好的理解本说明书实施例提供的技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“两个以上”包括两个或大于两个的情况。

α-Al₂O₃又叫高温煅烧氧化铝，是氧化铝八种同型异构体中的最稳定态。具有优良的机械性能、高温性能和绝缘性能，因此被广泛应用作为电子陶瓷、结构陶瓷、高级耐火材料、磨料、磨具、研磨介质、机械设备的内衬的原料。随着工业技术的发展，煅烧α-Al₂O₃的应用领域也越来越宽广，其用量也越来越大。然而，目前高温煅烧氧化铝的生产方式，天然气消耗高，导致生产成本较高。

有鉴于此，本申请实施例提供一种氧化铝焙烧设备及方法，能够在生产氧化铝的过程中，减少天然气消耗，降低生产成本。

本申请实施例的第一方面，提供一种氧化铝焙烧设备，图1为本申请实施例提供的一种氧化铝焙烧设备的示意性结构框图。如图1所示，本申请实施例提供的氧化铝焙烧设备，包括：至少一个相变流化室100，相变流化室100用于对焙烧物料进行焙烧，以使焙烧物料发生相变；至少一个保温流化室200，保温流化室200用于对从相变流化室100输出的焙烧物料提供保温环境，以使焙烧物料发生相变。

示例性的，如图1所示，相变流化室100与保温流化室200可以通道连接，通过流化风将焙烧物料从相变流化室100搬运至保温流化室200，焙烧物料可以是主要含有氢氧化铝的颗粒物料，焙烧物料中还会含有其他杂质成分，本申请实施例不做一一列举。相变流化室100可以在高温环境中将氢氧化铝转化为氧化铝，且氧化铝以结晶形式存在，因此这个过程可以称为相变，此处的相变是指晶相的变化。保温流化室200同样能够提供高温环境，以供从相变流化室100输出的焙烧物料中未完全发生相变的氢氧化铝继续相变为氧化铝晶体，能够延长焙烧物料的相变转化时间，进行更加完全的晶相转变，能够提高α-Al₂O₃中的α相含量，以提高α-Al₂O₃产品品质。示例性的，相变流化室100的温度可以设置在1300℃，保温流化室200的温度可以设置在1100℃，由于在工艺流程中，保温流化室200的工艺段设置在相变流化室100之后，用于提供保温环境，以延长焙烧物料的相变转化时间，所以保温流化室200的温度可以无需设置的与相变流化室的温度那么高，可以稍微低一点，既能够使得焙烧物料进行进一步的晶相转变，又无需消耗太多天然气，能够降低生产成本，提高生产效率，还能够提高α-Al₂O₃中的α相含量，以提高α-Al₂O₃产品品质。

需要说明的是，用于提供高温的方式可以是消耗天然气燃烧，还可以是其他方式，例如消耗煤粉、煤制气等，本申请实施例不作具体限定。

本申请实施例提供的氧化铝焙烧设备，通过设置相变流化室100和保温流化室200，相变流化室100可以在高温环境中使得焙烧物料的晶相发生变化或者由非晶转化为晶体，以发生相变。保温流化室200同样能够提供高温环境，以供从相变流化室100输出的焙烧物料中未完全发生相变的焙烧物料继续相变，能够延长焙烧物料的相变转化时间，进行更加完全的晶相转变，能够提高晶相含量。由于在工艺流程中，保温流化室200的工艺段设置在相变流化室100之后，用于提供保温环境，以延长焙烧物料的相变转化时间，所以保温流化室200的温度可以无需设置的与相变流化室的温度那么高，既能够使得焙烧物料进行进一步的晶相转变，又无需消耗太多天然气，能够降低生产成本，提高生产效率，还能够提高晶相含量，以提高产品品质。

在一些实施方式中，相变流化室100包括第一温控装置，保温流化室200包括第二温控装置；第一温控装置用于控制相变流化室100的温度，第二温控装置用于控制保温流化室200的温度，相变流化室100的温度大于保温流化室200的温度。

本申请实施例提供的氧化铝焙烧设备，通过在相变流化室100中设置第一温控装置，在保温流化室200中第二温控装置，能够实现相变流化室100和保温流化室200的温度的独立控制。通过控制第一温控装置和第二温控装置以调节相变流化室100的温度大于保温流化室200的温度。在保证保温流化室200能够提供相变温度的前提下，温度大于保温流化室200的温度低于相变流化室100的温度，既能够使得焙烧物料进行进一步的晶相转变，又无需消耗太多天然气，能够降低生产成本，提高生产效率，还能够提高晶相含量，以提高产品品质。

在一些实施方式中，相变流化室的风道与保温流化室的风道相互独立。

示例性的，为保证焙烧物料进行充分的相变反应，需要为焙烧物料提供通风环境，通风环境也能够带走相变反应中产生的废气，通风需要通过风道来实现风循环。由于相变流化室的温度与保温流化室的温度不同，则相变流化室的风道与保温流化室的风道相互独立，更加利于保持相变流化室和保温流化室各自的温度环境。

示例性的，相变流化室和保温流化室各自的中间部分作为焙烧物料的相变转化部位，底部设置有入风口，用于向流化室通入风，底部还可以铺满高铝球，高铝球可以用于分散风，起到均匀进风的作用；顶部可以作为风通道。

在一些实施方式中，相变流化室包括第一风控装置，保温流化室包括第二风控装置；第一风控装置用于控制相变流化室的风速，第二风控装置用于控制所述保温流化室的风速，相变流化室的风速大于保温流化室的风速。

示例性的，相变流化室100设置有第一风控装置，保温流化室200设置第二风控装置，可以通过控制第一风控装置以及控制第二风控装置，来调节相变流化室100的风速大于保温流化室200的风速。由于相变流化室100作为焙烧物料的主要相变场所，相变流化室100的温度和风速可以均设置的大于保温流化室200。

本申请实施例提供的氧化铝焙烧设备，保温流化室200的温度和风速都较低，则保温流化室200消耗的能量较低，因此，本申请实施例提供的氧化铝焙烧设备，既能够使得焙烧物料进行进一步的晶相转变，又无需消耗太多能量，能够降低生产成本，提高生产效率，还能够提高晶相含量，以提高产品品质。

在一些实施方式中，相变流化室的数量为1个，保温流化室的数量为2个，分别为第一保温流化室和第二保温流化室，第一保温流化室和第二保温流化室的风道相互独立；相变流化室、第一保温流化室和第二保温流化室依次连接，第一保温流化室的风速大于第二保温流化室的风速。

示例性的，图2为本申请实施例提供的另一种氧化铝焙烧设备的示意性结构框图。如图2所示，相变流化室100的数量为1个，保温流化室200的数量为2个，分别为第一保温流化室210和第二保温流化室220，相变流化室100、第一保温流化室210和第二保温流化室220的风道相互独立；相变流化室100、第一保温流化室210和第二保温流化室220依次连接，可以通过物料传送装置相互连接，第一保温流化室210的风速大于第二保温流化室220的风速。则相变流化室100、第一保温流化室210和第二保温流化室220的风速可以是逐级降低的，既能够使得焙烧物料进行进一步的晶相转变，又无需消耗太多能量，能够降低生产成本，提高生产效率，还能够提高晶相含量，以提高产品品质。

在一些实施方式中，氧化铝焙烧设备还包括：多级冷却系统，多级冷却系统用于对相变后的焙烧物料进行多级冷却。

示例性的，图3为本申请实施例提供的又一种氧化铝焙烧设备的示意性结构框图。如图3所示，本申请实施例提供的氧化铝焙烧设备还包括：多级冷却系统300，多级冷却系统300用于对相变后的焙烧物料进行多级冷却。多级冷却系统300可以采用四级冷却，包括一级冷却器310、二级冷却器320、三级冷却器330和四级冷却器340。一级冷却器310、二级冷却器320、三级冷却器330和四级冷却器340逐级连接，一级冷却器310与第二保温流化室220连接，多级冷却系统300的冷却风速可以逐级递减，冷却风循环可以循环利用，能够提高冷却效率，也提高冷却效果，多级冷却的风量和风速逐级递减，还能够降低能耗。示例性的，相变流化室100、第一保温流化室210和第二保温流化室220中的焙烧物料的流速可以相同，一级冷却器310、二级冷却器320、三级冷却器330和四级冷却器340中的焙烧物料流速也可以是相同的，本申请实施例不作具体限定。

在一些实施方式中，继续参考图3，本申请实施例提供的氧化铝焙烧设备，还包括：至少一个预热器400，预热器400用于对焙烧物料进行预加热；加热炉500，加热炉500分别与预热器400和相变流化室100连接，加热炉500用于将从预热器输出的焙烧物料加热至相变温度，加热至相变温度的焙烧物料被输出至相变流化室100；文丘里600，文丘里600用于将焙烧物料从物料仓库700传送至预热器400。

示例性的，文丘里600与预热器400之间还可以设置文丘里分离器，文丘里分离器可以用于进行气固分离，将分离出的固体进行预加热，分离出的固体即焙烧物料。预热器400的数量可以为两个，对焙烧物料进行初步的预热，预热后的焙烧物料进入加热炉500进行加热，焙烧物料在加热炉500中被加热至相变温度。焙烧物料从加热炉500出来后还可以经过一个加热炉分离器，同样可以是气固分离，气体排出，固体焙烧物料进入相变流化室100，由于焙烧物料已经在加热炉500被加热至相变温度，则进入相变流化室100后可以直接发生相变。预热器400和加热炉500的设置均能够辅助焙烧物料在相变流化室100种的高效相变，能够提高相变效率，提高产品品质。

本申请实施例提供的氧化铝焙烧设备，通过设置预热器400和加热炉500，能够辅助焙烧物料在相变流化室100种的高效相变，能够提高相变效率，提高产品品质。

本申请实施例的第二方面，提供一种氧化铝焙烧方法，图4为本申请实施例提供的一种氧化铝焙烧方法的示意性流程图，应用于如第一方面所述的氧化铝焙烧设备，本申请实施例提供的氧化铝焙烧方法，包括：

S100：利用至少一个相变流化室，对焙烧物料进行焙烧，以使焙烧物料发生相变；

S200：利用至少一个保温流化室，对从相变流化室输出的焙烧物料提供保温环境，以使焙烧物料发生相变。

本申请实施例提供的氧化铝焙烧方法，通过设置相变流化室和保温流化室，相变流化室可以在高温环境中使得焙烧物料的晶相发生变化或者由非晶转化为晶体，以发生相变。保温流化室同样能够提供高温环境，以供从相变流化室输出的焙烧物料中未完全发生相变的焙烧物料继续相变，能够延长焙烧物料的相变转化时间，进行更加完全的晶相转变，能够提高晶相含量。由于在工艺流程中，保温流化室的工艺段设置在相变流化室之后，用于提供保温环境，以延长焙烧物料的相变转化时间，所以保温流化室的温度可以无需设置的与相变流化室的温度那么高，既能够使得焙烧物料进行进一步的晶相转变，又无需消耗太多天然气，能够降低生产成本，提高生产效率，还能够提高晶相含量，以提高产品品质。

在一些实施方式中，在相变流化室包括第一温控装置，保温流化室包括第二温控装置的情况下，本申请实施例提供的氧化铝焙烧方法，还包括：

通过调节第一温控装置和第二温控装置，控制相变流化室的温度大于保温流化室的温度。

本申请实施例提供的氧化铝焙烧方法，通过控制第一温控装置和第二温控装置以调节相变流化室的温度大于保温流化室的温度。在保证保温流化室能够提供相变温度的前提下，温度大于保温流化室的温度低于相变流化室的温度，既能够使得焙烧物料进行进一步的晶相转变，又无需消耗太多天然气，能够降低生产成本，提高生产效率，还能够提高晶相含量，以提高产品品质。

在一些实施方式中，在氧化铝焙烧设备包括文丘里的情况下，步骤S100之前，本申请实施例提供的氧化铝焙烧方法，还包括：

在文丘里处向焙烧物料中增加矿化剂，以降低焙烧物料的相变温度。矿化剂可以用于将焙烧物料中的部分杂质去除掉，以起到降低相变温度的效果，被去除的杂质可以是氧化钠等，本申请实施例不做一一列举。

本申请实施例提供的氧化铝焙烧方法，通过在文丘里处向焙烧物料中增加矿化剂，以降低焙烧物料的相变温度，通过降低焙烧物料的相变温度，能够降低氧化铝焙烧设备中涉及高温加热的设备的能耗，进而降低氧化铝焙烧设备的运行成本，降低氧化铝的生产成本。

本申请实施例提供的氧化铝焙烧方法和氧化铝焙烧设备，整体上相比较传统的氧化铝生产窑炉，能够降低15％的氧化铝生产成本，进而降低总投资成本40％，本申请实施例对应的将本数据只是示例性的，不作为本申请实施例的具体限定。

本申请文件中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已描述了本说明书的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本说明书范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本说明书进行各种改动和变型而不脱离本说明书的精神和范围。这样，倘若本说明书的这些修改和变型属于本说明书权利要求及其等同技术的范围之内，则本说明书也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种氧化铝焙烧设备，其特征在于，包括：

至少一个相变流化室，所述相变流化室用于对焙烧物料进行焙烧，以使所述焙烧物料发生相变；

至少一个保温流化室，所述保温流化室用于对从所述相变流化室输出的所述焙烧物料提供保温环境，以使所述焙烧物料发生相变。

2.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧设备，其特征在于，所述相变流化室包括第一温控装置，所述保温流化室包括第二温控装置；

所述第一温控装置用于控制所述相变流化室的温度，所述第二温控装置用于控制所述保温流化室的温度，所述相变流化室的温度大于所述保温流化室的温度。

3.根据权利要求2所述的氧化铝焙烧设备，其特征在于，所述相变流化室的风道与所述保温流化室的风道相互独立。

4.根据权利要求3所述的氧化铝焙烧设备，其特征在于，所述相变流化室包括第一风控装置，所述保温流化室包括第二风控装置；

所述第一风控装置用于控制所述相变流化室的风速，所述第二风控装置用于控制所述保温流化室的风速，所述相变流化室的风速大于所述保温流化室的风速。

5.根据权利要求4所述的氧化铝焙烧设备，其特征在于，所述相变流化室的数量为1个，所述保温流化室的数量为2个，分别为第一保温流化室和第二保温流化室，所述第一保温流化室和所述第二保温流化室的风道相互独立；

所述相变流化室、所述第一保温流化室和所述第二保温流化室依次连接，所述第一保温流化室的风速大于所述第二保温流化室的风速。

6.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧设备，其特征在于，还包括：

多级冷却系统，所述多级冷却系统用于对相变后的焙烧物料进行多级冷却。

7.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧设备，其特征在于，还包括：

至少一个预热器，所述预热器用于对所述焙烧物料进行预加热；

加热炉，所述加热炉分别与所述预热器和所述相变流化室连接，所述加热炉用于将从所述预热器输出的所述焙烧物料加热至相变温度，加热至相变温度的所述焙烧物料被输出至所述相变流化室；

文丘里，所述文丘里用于将所述焙烧物料从物料仓库传送至所述预热器。

8.一种氧化铝焙烧方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任一项所述的氧化铝焙烧设备，所述方法包括：

利用至少一个相变流化室，对焙烧物料进行焙烧，以使所述焙烧物料发生相变；

利用至少一个保温流化室，对从所述相变流化室输出的所述焙烧物料提供保温环境，以使所述焙烧物料发生相变。

9.根据权利要求8所述的氧化铝焙烧方法，其特征在于，在所述相变流化室包括第一温控装置，所述保温流化室包括第二温控装置的情况下，所述方法还包括：

通过调节所述第一温控装置和所述第二温控装置，控制所述相变流化室的温度大于所述保温流化室的温度。

10.根据权利要求8所述的氧化铝焙烧方法，其特征在于，在所述氧化铝焙烧设备包括文丘里的情况下，所述利用至少一个相变流化室，对焙烧物料进行焙烧，以使所述焙烧物料发生相变之前，还包括：

在所述文丘里处向所述焙烧物料中增加矿化剂，以降低所述焙烧物料的相变温度。

Images