CN114646216B - 用于结晶氯化铝的煅烧系统及煅烧方法 - Google Patents
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Abstract
用于结晶氯化铝的煅烧系统及煅烧方法。煅烧系统包括依次首尾连接的加热装置、二段煅烧装置、二段筛分装置、一段煅烧装置和一段筛分装置，以及连接至二段煅烧装置的的二段气固分离装置和连接至一段煅烧装置的一段气固分离装置。煅烧方法采用前述的煅烧系统进行，利用加热至900‑1000℃的热载体对一段煅烧时产生的氧化铝粗产品进行二段煅烧；然后利用降温至300‑400℃的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧，输出氧化铝粗产品；然后将再次降温后的热载体再次加热至900‑1000℃；并依次循环，获得氧化铝产品。该煅烧系统及煅烧方法，是以加热的热载体为热源对结晶氯化铝进行煅烧，可以避免氧化铝颗粒的磨损程度。
Description
技术领域
本发明属于粉体煅烧领域，具体涉及用于结晶氯化铝的煅烧系统及煅烧方法。
背景技术
国家能源集团准能集团自主研发了循环流化床粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝工艺技术，并建成了4000吨/年氧化铝中试厂，经过5次中试运行和2次工艺升级优化，产品氧化铝品质优于国家冶金级一级品标准，能够进行电解。在粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝工艺过程中，结晶氯化铝煅烧工艺对产品氧化铝的物化性能影响较大，选择合适的煅烧技术至关重要。目前煅烧设备主要有回转窑、流态化闪速煅烧炉、气态悬浮煅烧炉和循环流化床煅烧炉等，且都是针对传统拜耳法生产氧化铝工艺中煅烧氢氧化铝设计的，不全适用于酸法生产工艺中结晶氯化铝的煅烧。
结晶氯化铝煅烧工序，其能耗占氧化铝综合能耗的50％以上，选择节能的煅烧装置至关重要。传统的碱法铝土矿生产氧化铝工艺中，氢氧化铝煅烧的理论热耗为2.45MJ/Kg-Al2O3，能耗占整个氧化铝生产能耗的13～16％。同时，结晶氯化铝在分解的过程中产生氯化氢气体，在露点下对煅烧设备造成腐蚀，氯化氢气体泄露还会造成环境污染。鉴于结晶氯化铝煅烧的这种特性，现有的工艺及炉型直接应用，都存在一定的缺陷。
在粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝的前期阶段，为初步验证煅烧工艺的可行性，选择了结构相对简单、设备投资较少、易运行维护的回转窑进行结晶氯化铝煅烧生产氧化铝，六水氯化铝晶体回转窑一段煅烧生产氧化铝中试装置在高温煅烧作用下，含游离水的六水结晶氯化铝发生游离水的气化吸热，结晶水的脱附吸热、氯化铝水解放热以及氧化铝的物相转化等一系列的物化过程，最终完全分解生成氧化铝产品。经冷却机冷却降温后进行包装入库，结晶氯化铝高温煅烧产生的烟气经除尘后进入酸气回收系统。但回转窑主要凭借窑内热气流来加热物料，物料表面和紧贴窑壁的物料热利用率相对较高，中间的大量物料不能直接与热气流或者窑壁接触，使得回转窑的煅烧热效率低，能耗高，限制其煅烧结晶氯化铝技术的发展。
目前针对粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中结晶氯化铝的煅烧并没有很好的方法。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种用于结晶氯化铝的煅烧系统，该煅烧系统能够循环利用热载体的热量对结晶氯化铝进行两次煅烧，减少能耗。
本发明的第二个目的在于提供一种利用前述煅烧系统对结晶氯化铝进行煅烧的煅烧方法，该煅烧方法能够循环利用热载体的热量对结晶氯化铝进行两次煅烧，减少能耗。
为实现本发明的第一个目的，采用以下的技术方案：
一种用于结晶氯化铝的煅烧系统，所述煅烧系统包括加热装置、二段煅烧装置、二段筛分装置、二段气固分离装置、一段煅烧装置、一段筛分装置、一段气固分离装置；
所述加热装置，用于进料热载体并对其加热；
所述二段煅烧装置，其进料口连接至所述加热装置的出料口，用于接收和利用来自所述加热装置的热载体对来自所述一段煅烧装置的氧化铝粗产品进行二段煅烧，得到二段固体物料和二段气体物料；
所述二段筛分装置，其进料口连接至所述二段煅烧装置的二段固体物料出口，用于对来自所述二段煅烧装置的二段固体物料进行筛分，得到作为二段筛上物料的热载体和作为二段筛下物料的氧化铝产品；
所述二段气固分离装置，其进料口连接至所述二段煅烧装置的二段气体物料出口，用于对来自所述二段煅烧装置的二段气体物料进行气固分离，得到氧化铝产品，并排出尾气；
所述一段煅烧装置，其进料口连接至所述二段筛分装置的热载体出口，用于接收并利用来自所述二段筛分装置的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧，得到一段固体物料和一段气体物料；
所述一段筛分装置，其进料口连接至所述一段煅烧装置的一段固体物料出口，用于对来自所述一段煅烧装置的一段固体物料进行筛分，得到作为一段筛上物料的热载体以返送至所述加热装置和作为一段筛下物料的氧化铝粗产品以返送至所述二段煅烧装置；
所述一段气固分离装置，其进料口连接至所述一段煅烧装置的一段气体物料出口，用于对来自所述一段煅烧装置的一段气体物料进行气固分离，得到氧化铝粗产品以返送至所述二段煅烧装置，并排出尾气。
优选地，所述煅烧系统还包括第一管线，所述第一管线的两端分别连接至所述一段筛分装置的一段筛下物料出口和所述二段煅烧装置的进料口，用于将来自所述一段筛分装置的氧化铝粗产品输送至所述二段煅烧装置中；和/或
所述煅烧系统还包括第二管线，所述第二管线的两端分别连接至所述一段气固分离装置的氧化铝粗产品出口和所述二段煅烧装置的进料口，用于将来自所述一段气固分离装置的氧化铝粗产品输送至所述二段煅烧装置中；和/或
所述煅烧系统还包括第三管线，所述第三管线的两端分别连接至所述一段筛分装置的一段筛上物料出口和所述加热装置的进料口，用于将来自所述一段筛分装置的热载体输送至所述二段煅烧装置中。
优选地，所述二段气固分离装置为旋风分离装置或布袋除尘器；和/或
所述一段气固分离装置为旋风分离装置或布袋除尘器。
优选地，所述二段筛分装置的筛网孔径为0.5-2mm；和/或
所述一段筛分装置的筛网孔径为0.5-2mm。
为实现本发明的第二个目的，采用以下的技术方案：
提供一种利用前述煅烧系统对结晶氯化铝进行煅烧的煅烧方法。
优选地，所述煅烧方法是利用加热至900-1000℃的热载体对一段煅烧时产生的氧化铝粗产品进行二段煅烧，并输出降温至300-400℃的热载体；然后利用降温至300-400℃的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧，输出再次降温的热载体和氧化铝粗产品；然后将再次降温后的热载体再次加热至900-1000℃；并依次循环，获得氧化铝产品。
优选地，所述煅烧方法中，在将热载体加热至900-1000℃之前，还需先开车并利用加热的热载体将所述煅烧系统内的温度稳定在300-400℃，然后利用300-400℃的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧，输出降温的热载体和氧化铝粗产品。
优选地，所述煅烧方法包括以下步骤：
(1)开车：将热载体于所述加热装置中加热后于所述煅烧系统内沿热载体的物料流向循环，至所述煅烧系统内的温度稳定在300-400℃；
(2)一段煅烧：将所述二段筛分装置输出的热载体输送至所述一段煅烧装置，对进料至所述一段煅烧装置的结晶氯化铝于300-400℃进行干燥和一段煅烧，得到一段固体物料和一段气体物料；
(3)一段筛分：将步骤(2)所得一段固体物料输送至所述一段筛分装置中进行筛分，得到作为一段筛上物料的热载体和作为一段筛下物料的氧化铝粗产品；
(4)一段气固分离：将步骤(2)所得一段气体物料输送至所述一段气固分离装置中进行气固分离，得到氧化铝粗产品，并排出尾气；
(5)热载体循环加热：将步骤(3)所得热载体返送至所述加热装置中加热至900-1000℃；
(6)二段煅烧：将步骤(3)和步骤(4)所得氧化铝粗产品、以及步骤(5)所得热载体输送至所述二段煅烧装置中，并利用步骤(5)所得热载体对步骤(3)和步骤(4)所得氧化铝粗产品于900-1000℃进行二段煅烧，得到二段固体物料和二段气体物料；
(7)二段筛分：将步骤(6)所得二段固体物料输送至所述二段筛分装置中进行筛分，得到作为二段筛上物料的热载体和作为二段筛下物料的氧化铝产品；
(8)二段气固分离：将步骤(6)所得二段气体物料输送至所述二段气固分离装置中进行气固分离，得到氧化铝产品，并排出尾气；
(9)步骤(2)-(8)依次循环。
优选地，所述热载体为氧化铝和/或氧化锆；优选为氧化铝；进一步优选为球状氧化铝；优选所述热载体的粒径为3-10mm。
优选地，步骤(2)中，一段煅烧时，所述热载体与所述结晶氯化铝的质量比为1:(5-15)；优选一段煅烧时间为0.5-2h；和/或
步骤(6)中，二段煅烧时，所述热载体与所述氧化铝粗产品的质量比为1:(5-15)；优选二段煅烧时间为0.5-2h。
本发明的有益效果在于：
本发明的用于结晶氯化铝的煅烧系统及煅烧方法，是以加热的热载体为热源对结晶氯化铝进行煅烧，一方面热量利用率高、煅烧效率高，另一方面可以避免氧化铝颗粒的磨损程度，尽可能保证所得氧化铝产品的粒径相对较大，从而进一步保证所得氧化铝产品的强度，保证产品质量稳定。
附图说明
图1是本发明用于结晶氯化铝的煅烧系统在一种实施方式中的流程图；
图2是本发明实施例1-3中一段煅烧所得氧化铝粗产品的XRD图谱；
图3是本发明实施例1-3中二段煅烧所得氧化铝产品的XRD图谱；
图4是本发明实施例1中一段煅烧所得氧化铝粗产品的SEM图谱；
图5是本发明实施例1中二段煅烧所得氧化铝产品的SEM图谱。
具体实施方式
以下结合具体实施方式/实施例对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式/实施例仅用于说明本发明的内容，发明并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。
如图1所示，一种用于结晶氯化铝的煅烧系统，包括加热装置1、二段煅烧装置2、二段筛分装置3、二段气固分离装置6、一段煅烧装置4、一段筛分装置5、一段气固分离装置7；
所述加热装置1，用于进料热载体并对其加热；
所述二段煅烧装置2，其进料口连接至所述加热装置1的出料口，用于接收和利用来自所述加热装置1的热载体对来自所述一段煅烧装置4的氧化铝粗产品进行二段煅烧，得到二段固体物料和二段气体物料；
所述二段筛分装置3，其进料口连接至所述二段煅烧装置2的二段固体物料出口，用于对来自所述二段煅烧装置2的二段固体物料进行筛分，得到作为二段筛上物料的热载体和作为二段筛下物料的氧化铝产品；
所述二段气固分离装置6，其进料口连接至所述二段煅烧装置2的二段气体物料出口，用于对来自所述二段煅烧装置2的二段气体物料进行气固分离，得到氧化铝产品，并排出尾气；
所述一段煅烧装置4，其进料口连接至所述二段筛分装置3的热载体出口，用于接收并利用来自所述二段筛分装置3的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧，得到一段固体物料和一段气体物料；
所述一段筛分装置5，其进料口连接至所述一段煅烧装置4的一段固体物料出口，用于对来自所述一段煅烧装置4的一段固体物料进行筛分，得到作为一段筛上物料的热载体以返送至所述加热装置1和作为一段筛下物料的氧化铝粗产品以返送至所述二段煅烧装置2；
所述一段气固分离装置7，其进料口连接至所述一段煅烧装置4的一段气体物料出口，用于对来自所述一段煅烧装置4的一段气体物料进行气固分离，得到氧化铝粗产品以返送至所述二段煅烧装置2，并排出尾气。
本领域技术人员理解，所述结晶氯化铝是指粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中蒸发结晶工序中所得的结晶氯化铝。
本发明的煅烧系统，能够循环利用热载体的热量对结晶氯化铝进行两次煅烧，减少对结晶氯化铝煅烧过程中的能耗；且通过气固分离装置能够回收尾气中的氧化铝粗产品及氧化铝产品，从而提高氧化铝产品的产率。
本领域技术人员了解，传统氧化铝行业通常采用流态化焙烧技术，以结晶氯化铝为原料采用传统技术煅烧制备所得的氧化铝属于面粉状氧化铝，该氧化铝中细粒子含量多、粒径均小于50μm、平均粒径小、强度低。而本发明的煅烧系统，以加热的热载体为热源对结晶氯化铝进行煅烧，相对于传统工艺，可以避免氧化铝颗粒的磨损程度，尽可能保证所得氧化铝产品的粒径相对较大，使所得大部分氧化铝产品的粒径处于50-200μm范围内，从而进一步保证所得氧化铝产品的强度。
在一种实施方式中，所述煅烧系统还包括第一管线8，所述第一管线8的两端分别连接至所述一段筛分装置5的一段筛下物料出口和所述二段煅烧装置2的进料口，用于将来自所述一段筛分装置5的氧化铝粗产品输送至所述二段煅烧装置2中；和/或
所述煅烧系统还包括第二管线9，所述第二管线9的两端分别连接至所述一段气固分离装置7的氧化铝粗产品出口和所述二段煅烧装置2的进料口，用于将来自所述一段气固分离装置7的氧化铝粗产品输送至所述二段煅烧装置2中；和/或
所述煅烧系统还包括第三管线10，所述第三管线10的两端分别连接至所述一段筛分装置5的一段筛上物料出口和所述加热装置1的进料口，用于将来自所述一段筛分装置5的热载体输送至所述二段煅烧装置2中。
本领域技术人员理解，所述二段气固分离装置6和所述一段气固分离装置7为本领域常用的气固分离装置，在一种实施方式中，所述二段气固分离装置6为旋风分离装置或布袋除尘器，优选旋风分离器；和/或
所述一段气固分离装置7为旋风分离装置或布袋除尘器，优选旋风分离器。
本领域技术人员理解，所述二段筛分装置3和所述一段筛分装置5为本领域常用的筛分装置，比如振动筛；为了实现较好的筛分作用，在一种实施方式中，所述二段筛分装置3的筛网孔径为0.5-2mm，比如1mm和1.5mm；和/或
所述一段筛分装置5的筛网孔径为0.5-2mm，比如1mm和1.5mm。
本领域技术人员理解，所述热载体的粒径为3-10mm，所述氧化铝粗产品和所述氧化铝产品的粒径为5-300μm。
本发明还提供一种利用前述煅烧系统对结晶氯化铝进行煅烧的煅烧方法。
在一种实施方式中，所述煅烧方法是利用加热至900-1000℃(比如910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃和990℃)的热载体对一段煅烧时产生的氧化铝粗产品进行二段煅烧以实现氧化铝晶型的转变，并输出降温至300-400℃(比如310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃和390℃)的热载体；然后利用降温至300-400℃(比如310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃和390℃)的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧以分别脱除其中的游离水和结晶水，输出再次降温的热载体和氧化铝粗产品；然后将再次降温后的热载体再次加热至900-1000℃；并依次循环，自沿物料流向设置于所述二段煅烧装置2后面的所述二段筛分装置3和所述二段气固分离装置6获得氧化铝产品。
本领域技术人员理解，所述结晶氯化铝是指粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中蒸发结晶工序中所得的结晶氯化铝。可经皮带输送机及其输送皮带输入至所述一段煅烧装置4内。
一段煅烧所得氧化铝粗产品为无定形氧化铝，氧化铝粗产品经二段煅烧后转变为γ-Al2O3，即获得氧化铝产品。
本领域技术人员了解，传统氧化铝行业通常采用流态化焙烧技术，以结晶氯化铝为原料采用传统技术煅烧制备所得的氧化铝属于面粉状氧化铝，该氧化铝中细粒子含量多、粒径均小于50μm、平均粒径小、强度低。而本发明的煅烧方法，以加热的热载体为热源对结晶氯化铝进行煅烧，相对于传统工艺，可以避免氧化铝颗粒的磨损程度，尽可能保证所得氧化铝产品的粒径相对较大，使所得大部分氧化铝产品的粒径处于50-200μm范围内，从而进一步保证所得氧化铝产品的强度。
本发明的用于结晶氯化铝的煅烧方法，是以加热的热载体为热源对结晶氯化铝进行煅烧，一方面热量利用率高、煅烧效率高，另一方面可以避免氧化铝颗粒的磨损程度，尽可能保证所得氧化铝产品的粒径相对较大，从而进一步保证所得氧化铝产品的强度，保证产品质量稳定
在一种实施方式中，所述煅烧方法中，在将热载体加热至900-1000℃(比如910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃和990℃)之前，还需先开车并利用加热的热载体将所述煅烧系统内的温度稳定在300-400℃(比如310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃和390℃)，然后利用前述300-400℃的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧以分别脱除其中的游离水和结晶水，输出降温的热载体和氧化铝粗产品。
本领域技术人员理解，所述煅烧系统内的温度稳定在300-400℃时，热载体的温度与其温度相同。
在一种实施方式中，所述煅烧方法包括以下步骤：
(1)开车：将热载体于所述加热装置1中加热后于所述煅烧系统内沿热载体的物料流向循环，至所述煅烧系统内的温度稳定在300-400℃(比如310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃和390℃)；
(2)一段煅烧：将所述二段筛分装置3输出的热载体输送至所述一段煅烧装置4，对进料至所述一段煅烧装置4的结晶氯化铝于300-400℃(比如310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃和390℃)进行干燥和一段煅烧以分别脱除其中的游离水和结晶水，得到一段固体物料和一段气体物料；
(3)一段筛分：将步骤(2)所得一段固体物料输送至所述一段筛分装置5中进行筛分，得到作为一段筛上物料的热载体和作为一段筛下物料的氧化铝粗产品；
(4)一段气固分离：将步骤(2)所得一段气体物料输送至所述一段气固分离装置7中进行气固分离，得到氧化铝粗产品，并排出尾气，从而回收颗粒较小的氧化铝粗产品，提高氧化铝产品的产率和产量；
(5)热载体循环加热：将步骤(3)所得热载体返送至所述加热装置1中加热至900-1000℃(比如910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃和990℃)，实现热载体的循环利用，并回收其中的余热，避免余热浪费；
(6)二段煅烧：将步骤(3)和步骤(4)所得氧化铝粗产品、以及步骤(5)所得热载体输送至所述二段煅烧装置2中，并利用步骤(5)所得热载体对步骤(3)和步骤(4)所得氧化铝粗产品于900-1000℃(比如910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃和990℃)进行二段煅烧，得到二段固体物料和二段气体物料；
(7)二段筛分：将步骤(6)所得二段固体物料输送至所述二段筛分装置3中进行筛分，得到作为二段筛上物料的热载体和作为二段筛下物料的氧化铝产品；
(8)二段气固分离：将步骤(6)所得二段气体物料输送至所述二段气固分离装置6中进行气固分离，得到氧化铝产品，并排出尾气，从而回收颗粒较小的氧化铝产品，提高氧化铝产品的产率和产量；
(9)步骤(2)-(8)依次循环，自沿物料流向设置于所述二段煅烧装置2后面的所述二段筛分装置3和所述二段气固分离装置6获得氧化铝产品。
本领域技术人员理解，步骤(1)中，所述煅烧系统内的温度稳定在300-400℃时，热载体的温度与其温度相同。
本领域技术人员理解，所述煅烧方法的煅烧过程中，结晶氯化铝是连续加入的。
优选地，所述开车过程，是将热载体于所述加热装置1中加热后于所述煅烧系统内沿二段煅烧装置2、二段筛分装置3、一段煅烧装置4、一段筛分装置5再返回至所述加热装置1的流向循环，至所述煅烧系统内的温度稳定在300-400℃。
在一种实施方式中，所述二段筛分装置3的筛网孔径为0.5-2mm，比如1mm和1.5mm；和/或
所述一段筛分装置5的筛网孔径为0.5-2mm，比如1mm和1.5mm。
本领域技术人员理解，所述热载体的粒径为3-10mm，所述氧化铝粗产品和所述氧化铝产品的粒径为5-300μm。
在一种实施方式中，所述热载体为氧化铝和/或氧化锆；优选为氧化铝；进一步优选为球状氧化铝；优选所述热载体的粒径为3-10mm，比如4mm、5mm、6mm、7mm、8mm和9mm；优选所述热载体的粒径和/或按一定比例混合。
在一种实施方式中，步骤(2)中，一段煅烧时，所述热载体与所述结晶氯化铝的质量比为1:(5-15)，比如1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13和1:14；优选一段煅烧时间为0.5-2h，比如1h和1.5h；和/或
步骤(6)中，二段煅烧时，所述热载体与所述氧化铝粗产品的质量比为1:(5-15)，比如1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13和1:14；优选二段煅烧时间为0.5-2h，比如1h和1.5h。
以下实施例1-3和对比例1中，原料结晶氯化铝为“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中蒸发结晶工序中所得的结晶氯化铝，其游离水含量＜5wt％；原料结晶氯化铝的总通入量为60.60t/h；
实施例1中所用热载体为粒径为3-10mm的球状氧化铝热载体，且粒径分布如下：3mm占10wt％，4mm占10wt％，5mm占20wt％，6mm占20wt％，7mm占10wt％，8mm占10wt％，9mm占10wt％，10mm占10wt％；
实施例2中所用热载体为粒径为3-10mm的球状氧化铝热载体，且粒径分布如下：3mm占50wt％，10mm占50wt％；
实施例3中所用热载体为粒径为3-10mm的氧化锆热载体，且粒径分布如下：3mm占10wt％，4mm占10wt％，5mm占20wt％，6mm占20wt％，7mm占10wt％，8mm占10wt％，9mm占10wt％，10mm占10wt％。
实施例1(S1)
利用如图1所示煅烧系统对结晶氯化铝进行煅烧，煅烧方法包括以下步骤:
(1)开车：将热载体于所述加热装置1中加热后于所述煅烧系统内沿二段煅烧装置2、二段筛分装置3、一段煅烧装置4、一段筛分装置5再返回至所述加热装置1的流向循环，至所述煅烧系统内的温度稳定在350±10℃；
(2)一段煅烧：将所述二段筛分装置3输出的热载体输送至所述一段煅烧装置4，对进料至所述一段煅烧装置4的结晶氯化铝于350±10℃进行干燥和一段煅烧以分别脱除其中的游离水和结晶水，得到一段固体物料和一段气体物料；其中，所述一段煅烧装置4中，热载体与结晶氯化铝的质量比为1:10、一段煅烧时间为1.5h；
(3)一段筛分：将步骤(2)所得一段固体物料输送至所述一段筛分装置5中进行筛分，得到作为一段筛上物料的热载体和作为一段筛下物料的氧化铝粗产品；
(4)一段气固分离：将步骤(2)所得一段气体物料输送至所述一段气固分离装置7中进行气固分离，得到氧化铝粗产品，并排出尾气，从而回收颗粒较小的氧化铝粗产品，提高氧化铝产品的产率和产量；
(5)热载体循环加热：将步骤(3)所得热载体返送至所述加热装置1中加热至950±10℃，实现热载体的循环利用，并回收其中的余热，避免余热浪费；
(6)二段煅烧：将步骤(3)和步骤(4)所得氧化铝粗产品、以及步骤(5)所得热载体输送至所述二段煅烧装置2中，并利用步骤(5)所得热载体对步骤(3)和步骤(4)所得氧化铝粗产品于950±10℃进行二段煅烧，得到二段固体物料和二段气体物料；其中，所述二段煅烧装置2中，热载体与氯化铝粗产品的质量比为1:10、二段煅烧时间为1.5h；
(7)二段筛分：将步骤(6)所得二段固体物料输送至所述二段筛分装置3中进行筛分，得到作为二段筛上物料的热载体和作为二段筛下物料的氧化铝产品；
(8)二段气固分离：将步骤(6)所得二段气体物料输送至所述二段气固分离装置6中进行气固分离，得到氧化铝产品，并排出尾气，从而回收颗粒较小的氧化铝产品，提高氧化铝产品的产率和产量；
(9)步骤(2)-(8)依次循环，自沿物料流向设置于所述二段煅烧装置2后面的所述二段筛分装置3和所述二段气固分离装置6获得氧化铝产品A1。
实施例2(S2)
与实施例1相比，仅有以下区别：
步骤(1)中，所述煅烧系统内的温度稳定在310±10℃；
步骤(2)中，所述一段煅烧装置4中，一段煅烧温度为310±10℃、热载体与结晶氯化铝的质量比为1:5、一段煅烧时间为0.5h；
步骤(6)中，所述二段煅烧装置2中，二段煅烧温度为910±10℃、热载体与氯化铝粗产品的质量比为1:6、二段煅烧时间为0.5h；
得到氧化铝产品A2。
实施例3(S3)
与实施例1相比，仅有以下区别：
步骤(1)中，所述煅烧系统内的温度稳定在390±10℃；
步骤(2)中，所述一段煅烧装置4中，一段煅烧温度为390±10℃、热载体与结晶氯化铝的质量比为1:15、一段煅烧时间为2h；
步骤(6)中，所述二段煅烧装置2中，二段煅烧温度为990±10℃、热载体与氯化铝粗产品的质量比为1:15、二段煅烧时间为2h；
得到氧化铝产品A3。
对比例1(D1)
与实施例1相比，仅有以下区别：
采用传统流态化焙烧技术对结晶氯化铝进行焙烧，焙烧方法包括以下步骤：
来自上料系统的结晶氯化铝通过重力作用直接进入高温焙烧炉于1000℃进行高温焙烧，高温焙烧炉采用流化床结构，高温焙烧炉一次风与冷却床间接换热后进入高温焙烧炉床下，对床内颗粒进行流化，同时也为助燃风；二次风经与冷却床流化换热后，进入旋风分离器与高温焙烧炉产生的高温氧化铝进行换热；旋风分离器分离出的固体颗粒进入冷却床进一步降低温度，二次风进入高温焙烧炉作为助燃风；高温烟气回流至低温焙烧炉作为低温炉二次风，用于对高温炉的高温烟气进行余热回收利用以为低温炉补充热源；固体颗粒氧化铝在冷却床内分别与一次风、二次风和冷却水换热后排放至成品氧化铝料仓；
得到氧化铝产品A1’。
实施例1-3(S1-3)的结果：
1、实施例1-3(S1-3)中一段煅烧所得氧化铝粗产品以及二段煅烧所得氧化铝产品A1-3的晶型分别采用X射线衍射仪(型号D8-ADVANCE，购自德国Bruker公司)，按照粉末测试方法测试其XRD图谱，测试结果分别见图2和图3；
根据图2可看出，实施例1-3中所得氧化铝粗产品的晶型为无定形氧化铝，说明经过一段煅烧，结晶氯化铝完全转变为无定形氧化铝；
根据图3可看出，实施例1-3中所得氧化铝产品的晶型为γ-Al2O3，说明经过二段煅烧，氧化铝粗产品完全转变为γ-Al2O3。
对比例1(D1)中所得氧化铝产品A1’经相同方法测试后得到其晶型也为γ-Al2O3。
2、实施例1中一段煅烧所得氧化铝粗产品以及二段煅烧所得氧化铝产品A1分别采用扫描电子显微镜(型号SUPRATM 55，购自德国蔡司公司)，按照标准测试方法测试相应的SEM照片，测试结果见图4和图5；
根据图4可看出，氧化铝粗产品为无定形结构，且颗粒疏松、孔隙发达，这主要是由于结晶氯化铝中结晶水的快速分离导致的；
根据图5可看出，氧化铝产品A1为片状结构，且颗粒感强，说明无定形的氧化铝粗产品转变为了γ-Al2O3。
3、实施例1-3(S1-3)和对比例1(D1)中所得氧化铝产品A1-3和A1’的粒径分别利用激光粒度分析仪进行测试，其测试结果与前述晶型测试结果见表1；
表1实施例1-3(S1-3)和对比例1(D1)中所得氧化铝产品A1-3和A1’的测试结果
根据表1可看出，本申请方法可获得氧化铝产品γ-Al2O3，并有效提高氧化铝产品的粒径，保证氧化铝产品的质量和强度，有利于氧化铝后期运输与电解。
Claims (14)
1.一种用于结晶氯化铝的煅烧系统，其特征在于，所述煅烧系统包括加热装置(1)、二段煅烧装置(2)、二段筛分装置(3)、二段气固分离装置(6)、一段煅烧装置(4)、一段筛分装置(5)、一段气固分离装置(7)；
所述加热装置(1)，用于进料固体热载体并对其加热；
所述二段煅烧装置(2)，其进料口连接至所述加热装置(1)的出料口，用于接收和利用来自所述加热装置(1)的热载体对来自所述一段煅烧装置(4)的氧化铝粗产品进行二段煅烧，得到二段固体物料和二段气体物料；
所述二段筛分装置(3)，其进料口连接至所述二段煅烧装置(2)的二段固体物料出口，用于对来自所述二段煅烧装置(2)的二段固体物料进行筛分，得到作为二段筛上物料的热载体和作为二段筛下物料的氧化铝产品；
所述二段气固分离装置(6)，其进料口连接至所述二段煅烧装置(2)的二段气体物料出口，用于对来自所述二段煅烧装置(2)的二段气体物料进行气固分离，得到氧化铝产品，并排出尾气；
所述一段煅烧装置(4)，其进料口连接至所述二段筛分装置(3)的热载体出口，用于接收并利用来自所述二段筛分装置(3)的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧，得到一段固体物料和一段气体物料；
所述一段筛分装置(5)，其进料口连接至所述一段煅烧装置(4)的一段固体物料出口，用于对来自所述一段煅烧装置(4)的一段固体物料进行筛分，得到作为一段筛上物料的热载体以返送至所述加热装置(1)和作为一段筛下物料的氧化铝粗产品以返送至所述二段煅烧装置(2)；
所述一段气固分离装置(7)，其进料口连接至所述一段煅烧装置(4)的一段气体物料出口，用于对来自所述一段煅烧装置(4)的一段气体物料进行气固分离，得到氧化铝粗产品以返送至所述二段煅烧装置(2)，并排出尾气。
2.根据权利要求1所述的煅烧系统，其特征在于，
所述煅烧系统还包括第一管线(8)，所述第一管线(8)的两端分别连接至所述一段筛分装置(5)的一段筛下物料出口和所述二段煅烧装置(2)的进料口，用于将来自所述一段筛分装置(5)的氧化铝粗产品输送至所述二段煅烧装置(2)中；和/或
所述煅烧系统还包括第二管线(9)，所述第二管线(9)的两端分别连接至所述一段气固分离装置(7)的氧化铝粗产品出口和所述二段煅烧装置(2)的进料口，用于将来自所述一段气固分离装置(7)的氧化铝粗产品输送至所述二段煅烧装置(2)中；和/或
所述煅烧系统还包括第三管线(10)，所述第三管线(10)的两端分别连接至所述一段筛分装置(5)的一段筛上物料出口和所述加热装置(1)的进料口，用于将来自所述一段筛分装置(5)的热载体输送至所述二段煅烧装置(2)中。
3.根据权利要求1或2所述的煅烧系统，其特征在于，
所述二段气固分离装置(6)为旋风分离装置或布袋除尘器；和/或
所述一段气固分离装置(7)为旋风分离装置或布袋除尘器。
4.根据权利要求1或2所述的煅烧系统，其特征在于，
所述二段筛分装置(3)的筛网孔径为0.5-2mm；和/或
所述一段筛分装置(5)的筛网孔径为0.5-2mm。
5.一种利用权利要求1-4中任一项所述煅烧系统对结晶氯化铝进行煅烧的煅烧方法。
6.根据权利要求5所述的煅烧方法，其特征在于，所述煅烧方法是利用加热至900-1000℃的热载体对一段煅烧时产生的氧化铝粗产品进行二段煅烧，并输出降温至300-400℃的热载体；然后利用降温至300-400℃的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧，输出再次降温的热载体和氧化铝粗产品；然后将再次降温后的热载体再次加热至900-1000℃；并依次循环，获得氧化铝产品。
7.根据权利要求6所述的煅烧方法，其特征在于，所述煅烧方法中，在将热载体加热至900-1000℃之前，还需先开车并利用加热的热载体将所述煅烧系统内的温度稳定在300-400℃，然后利用300-400℃的热载体对结晶氯化铝进行干燥和一段煅烧，输出降温的热载体和氧化铝粗产品。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的煅烧方法，其特征在于，所述煅烧方法包括以下步骤：
(1)开车：将热载体于所述加热装置(1)中加热后于所述煅烧系统内沿热载体的物料流向循环，至所述煅烧系统内的温度稳定在300-400℃；
(2)一段煅烧：将所述二段筛分装置(3)输出的热载体输送至所述一段煅烧装置(4)，对进料至所述一段煅烧装置(4)的结晶氯化铝于300-400℃进行干燥和一段煅烧，得到一段固体物料和一段气体物料；
(3)一段筛分：将步骤(2)所得一段固体物料输送至所述一段筛分装置(5)中进行筛分，得到作为一段筛上物料的热载体和作为一段筛下物料的氧化铝粗产品；
(4)一段气固分离：将步骤(2)所得一段气体物料输送至所述一段气固分离装置(7)中进行气固分离，得到氧化铝粗产品，并排出尾气；
(5)热载体循环加热：将步骤(3)所得热载体返送至所述加热装置(1)中加热至900-1000℃；
(6)二段煅烧：将步骤(3)和步骤(4)所得氧化铝粗产品、以及步骤(5)所得热载体输送至所述二段煅烧装置(2)中，并利用步骤(5)所得热载体对步骤(3)和步骤(4)所得氧化铝粗产品于900-1000℃进行二段煅烧，得到二段固体物料和二段气体物料；
(7)二段筛分：将步骤(6)所得二段固体物料输送至所述二段筛分装置(3)中进行筛分，得到作为二段筛上物料的热载体和作为二段筛下物料的氧化铝产品；
(8)二段气固分离：将步骤(6)所得二段气体物料输送至所述二段气固分离装置(6)中进行气固分离，得到氧化铝产品，并排出尾气；
(9)步骤(2)-(8)依次循环。
9.根据权利要求8所述的煅烧方法，其特征在于，所述热载体为氧化铝和/或氧化锆。
10.根据权利要求9所述的煅烧方法，其特征在于，所述热载体为氧化铝。
11.根据权利要求10所述的煅烧方法，其特征在于，所述热载体为球状氧化铝。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的煅烧方法，其特征在于，所述热载体的粒径为3-10mm。
13.根据权利要求8所述的煅烧方法，其特征在于，
步骤(2)中，一段煅烧时，所述热载体与所述结晶氯化铝的质量比为1:(5-15)；和/或
步骤(6)中，二段煅烧时，所述热载体与所述氧化铝粗产品的质量比为1:(5-15)。
14.根据权利要求13所述的煅烧方法，其特征在于，
一段煅烧时间为0.5-2h；和/或
二段煅烧时间为0.5-2h。
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