FI124834B - Prosessi ja laitos metallioksidin valmistamiseksi metallisuoloista - Google Patents

Description

Prosessi ja laitos metallioksidin valmistamiseksi metallisuoloista Tämä keksintö liittyy metallioksidin valmistukseen metallihydroksidista tai muistametallisuoloista, erityisesti alumiinihydroksidista, jossa metallisuola esikuumen-netaan ensimmäisessä esikuumennusvaiheessa, esikalsinoidaan toisessaesikuumennusvaiheessa ja kapinoidaan metallioksidiksi reaktorissa, ja jossalopputuote sitten jäähdytetään ainakin yhdessä suspensiolämmönvaihtimessa jamyöhemmin monivaiheisessa, epäsuorassa jäähdyttimessä.

Metallihydroksidit ovat metallioksidien valmistuksen raaka-aine, ja metallioksiditovat epäorgaanisen kemian tärkeä perusaine. Luonnossa metallihydroksiditesiintyvät enimmäkseen seoksina, joten raaka-aineet on puhdistettava.

Alumiinihydroksidin valmistuksen ollessa kysymyksessä tämä saadaan aikaanniin sanotulla Bayer-prosessilla, jossa louhitut mineraalit, lähinnä bauksiitti,jauhetaan hienoksi ja kyllästetään natriumhydroksidiliuoksella. Liukenemattomatjäännökset, kuten punalieju, joka sisältää enimmäkseen rautaoksidia, voidaantäten erottaa liuenneesta alumiinihydraatista suodattamalla, sakeuttamalla taimuilla keinoin. Kiteyttämällä ja suodattamalla edelleen saadaan tästä liuoksestapuhdasta alumiinihydroksidia (AI(OH)3).

Eräs prosessi alumiinioksidin (AI2O3) valmistamiseksi alumiinihydroksidistatunnetaan esimerkiksi julkaisusta EP 0 861 208 B1 tai DE 10 2007 014 435 A1.Suodatuskosteaa alumiinihydroksidia kuivataan aluksi ensimmäisessäsuspensiolämmönvaihtimessa ja se esikuumennetaan noin 160 °C lämpötilaan.Syklonierottimessa tapahtuvan erotuksen jälkeen kiintoaine syötetään toiseensuspensioesikuumentimeen, jossa ne kuivataan edelleen kiertoleijupedinkierrätyssyklonista tulevalla poistokaasulla, minkä jälkeen ne syötetäänleijukerrosreaktorin kiertoleijupetiin. Leijukerrosreaktorissa alumiinihydroksidikapinoidaan alumiinioksidiksi noin 1000 °C:n lämpötiloissa. Esikuumennetunalumiinihydroksidin osavirta johdetaan erilleen ensimmäisen suspensio-esikuumentimen jälkeen (EP 0 861 208 B1) tai toisen suspensioesikuumentimen jälkeen (DE 10 2007 014 435 A1) ja sekoitetaan kuuman alumiinioksidin kanssa,joka otetaan kiertoleijupedin kierrätyssyklonista. Kuuma tuoteseos jäähdytetääntämän jälkeen monivaiheisessa suspensiojäähdyttimessä suorassa kosketuk¬sessa ilman kanssa ja syötetään sen jälkeen leijukerrosjäähdyttimeen lopullistajäähdytystä varten. Leijukerroksen leijutus leijukerrosreaktorissa saadaanaikaan leijutuskaasun (ensiöilman) avulla, joka on leijukerrosjäähdyttimenensimmäisessä kammiossa esikuumennettu 188 °C:n lämpötilaan. Tuotettajäähdyttävissä suspensiolämmönvaihtimissa kuumennetaan toisioilma lisäksi525 °C:n lämpötilaan suorassa lämmönvaihdossa alumiinioksidin kanssa ennenkuin se syötetään leijukerrosreaktoriin.

Julkaisusta EP 0 245 751 B1 tunnetaan prosessi, jossa suoritetaan endoter-minen prosessi hienoksi jauhetulle kiintoaineelle ja jolla tuotteen lämpöä tulisikoko prosessin aikana hyödyntää tehokkaammalla tavalla. Alumiinihydroksidinkalsinoinnin aikana lähtömateriaalin osavirta syötetään epäsuorasti lämmitettyynesikuumentimeen, minkä jälkeen se syötetään sähkösuotimeen yhdessäsuoraan syötetyn raaka-aineen kanssa. Kiintoaine syötetään sittensähkösuotimesta kahden sarjaan kytketyn esikuumennusjärjestelmän kauttakiertoleijupetiin, jossa kiintoaine leijutetaan leijutuskaasun (ensiöilman) avulla jakalsinoidaan noin 1000 °C:n lämpötiloissa. Kiertoleijupedistä otettu kiintoaine-virta jäähdytetään epäsuorassa leijukerrosjäähdyttimessä, joka muodostaaensimmäisen jäähdytysvaiheen, minkä jälkeen kiintoainevirta syötetään myösleijukerrosjäähdyttimistä muodostuviin toiseen ja kolmanteen jäähdytysvai-heeseen kiinteän tuotteen jäähdyttämiseksi edelleen. Ensimmäisessä leijuker¬rosjäähdyttimessä kuumentunut ensiöilma syötetään leijukerrosreaktoriin leiju-tusilmana, jonka lämpötila on 520 °C, kun taas leijukerrosjäähdyttimien leijutus-ilma syötetään leijukerrosreaktoriin toisioilmana, jonka lämpötila on 670 °C.Toisen leijukerrosjäähdyttimen lämmönsiirtoväliaine syötetään 200 °C lämpö¬tilassa epäsuoraan esikuumentimeen raaka-ainetta kuumentavaksi väliaineeksi,minkä jälkeen se kierrätetään toisen leijukerrosjäähdyttimen tuloyhteeseen 160°C:n lämpötilaan jäähtyneenä.

Alumiinihydroksidin kalsinointi vaatii hyvin paljon energiaa. Tavanomaisissaprosesseissa energiaa on käytettävä noin 3000 kJ tuotettua alumiinioksidi-kilogrammaa kohden. Tämän keksinnön tavoitteena on pienentää kalsinointilaitoksen energiantarvettaja tuottaa tehokas prosessi metallihydroksidin kalsinointia varten.

Keksinnön mukaisesti tavoitteeseen päästään olennaisesti patenttivaati¬muksessa 1 esiteltyjen erityispiirteiden avulla siten, että leijutuskaasu syötetäänreaktoriin 40 - 150 °C:n, erityisesti 70 - 120 °C:n, lämpötilassa, ja että ennenkuin metallisuola menee ensimmäiseen esikuumennusvaiheeseen, se syötetäänainakin osaksi hydraattikuivaimeen, jossa se kuumennetaan epäsuorastiedullisesti 80 - 120 °C:n lämpötilaan epäsuoran jäähdyttimen ensimmäisestävaiheesta tulevan lämmönsiirtoväliaineen avulla ja kuivataan. Koska leijutus-kaasua (ensiökaasua) ei enää kuumenneta korkeaan lämpötilaan ennenleijukerrosreaktoriin vientiä, sitä ei tarvitse enää viedä epäsuoran jäähdyttimenkautta kuumentamistarkoituksessa toisin kuin tunnetussa tekniikassa. Koskaepäsuoran jäähdyttimen ensimmäistä vaihetta ei enää tarvita ensiökaasunesikuumentamiseen, sillä voidaan kuumentaa lämmönsiirtoväliainetta, jokasitten syötetään hydraattikuivaimeen raaka-aineen kuivattamiseksi. Lämmön¬siirtoväliaineen epäsuoraan kuumentamiseen käytetään edullisesti leijukerros-jäähdytintä. Myös muunlaisia jäähdyttimiä, esimerkiksi pyöriviä jäähdyttimiä,voidaan käyttää tähän tarkoitukseen.

Koska ensiökaasua ei esikuumenneta, syötetään leijutusilma keksinnönmukaisesti suoraan leijukerrosreaktoriin ilman lisäkuumennusta.

Leijukerrosjäähdyttimen ensimmäisestä vaiheesta tuleva lämmönsiirtoväliainesyötetään hydraattikuivaimeen edullisesti 130 - 200 °C:n, erityisesti 140 - 170°C:n, lämpötilassa.

Keksinnön erään kehitysasteen mukaisesti lämmönsiirtoväliainetta kierrätetäänleijukerrosjäähdyttimen ensimmäisen vaiheen ja hydraattikuivaimen välillä siten,ettei lämmönsiirtoväliainetta tarvitse lisätä. Jäähdytysvaiheessa on käytettävissäriittävästi energiaa lämmönsiirtoväliaineen kuumentamiseksi ja tehokkaankuivauksen saavuttamiseksi. Samanaikaisesti energian siirtoa jäähdytysvaiheenja kuivauksen välillä ohjataan alumiinihydroksidin määrän ja kosteuden mukaansiten, että laitoksen ohjaus on joustavaa ja energiankulutus pienenee.

Keksinnössä käytetään nestemäistä lämmönsiirtoväliainetta, esimerkiksilämmönsiirtoöljyä, mutta erityisesti vettä, koska sitä on saatavissa alhaisinkustannuksin ja sitä voidaan helposti siirtää laitoksen osien välillä.

Hydraattikuivaimessa metallisuola pidetään edullisesti leijutetussa tilassalämmönsiirron lisäämiseksi ja siten lämmönvaihtopinnan pitämiseksi mahdolli¬simman pienenä. Leijutuskaasuna voidaan edullisesti käyttää ilmaa. Hydraatti-kuivaimesta tuleva kaasu voidaan mahdollisen pölynerotuksen jälkeen johtaasuoraan ympäröivään ilmaan tai sitä voidaan käyttää veden talteenottoon.

Keksinnön erään edullisen näkökohdan mukaisesti lämmönsiirtoväliainetta,edullisesti paineistettua vettä, kierrätetään 1-50 baaria, edullisesti noin 2-40baaria, ylipaineisena. Mikäli lämmönsiirtoväliaineena käytetään lämmönsiirto-öljyä, se voidaan saattaa vaadittuun lämpötilaan melkein ilman paineistusta.

Keksinnön eräässä erityisen edullisessa kehitysasteessa osa hydraattivirrastaohjataan hydraattikuivaimen ohi. Näin on mahdollista reagoida hydraatin erikosteuspitoisuuksiin. Samanaikaisesti voidaan säätää poistokaasun lämpötilaa.Keksinnön mukaisesti poistokaasun lämpötila voidaan alentaa 110 - 170 °C:n,edullisesti 120 - 140 °C:n, lämpötilaan, mikä pienentää savupiipun kauttapoistetusta poistokaasusta aiheutuvaa energiahukkaa.

Keksinnön eräässä kehitysasteessa toisen esikuumennusvaiheen jälkeen onkolmas esikuumennusvaihe, jossa metallisuola kuumennetaan 250 - 500 °C:n lämpötilaan. Tällaisen metallisuolojen voimakkaamman esikuumennuksenjohdosta energiantarve reaktorissa on pienempi, minkä johdosta ensiökaasunalhaisemmalla lämpötilalla on merkityksetön vaikutus. Tämän lisäksikolmannella esikuumennusvaiheella saadaan aikaan tarkempi lämpötilan säätöprosessin eri vaiheissa sekä prosessin optimointi. Tämän tuloksena voidaanenergiankulutusta edelleen pienentää. Tämä keksintö liittyy myös laitokseen, jossa valmistetaan metallioksidiametallisuoloista ja joka soveltuu edellä kuvatun prosessin toteutukseen. Laitossisältää ainakin yhden esikuumentimen ensimmäisessä esikuumennus-vaiheessa metallisuolan esikuumentamiseksi, ainakin yhden esikuumentimentoisessa esikuumennusvaiheessa metallisuolan esikalsinoimiseksi, reaktorinmetallisuolan kalsinoimiseksi metallioksidiksi, ja ainakin yhden suspensio-jäähdyttimen lopputuotteen suoraa jäähdytystä varten sekä sen jälkeenmonivaiheisen leijukerrosjäähdyttimen lopputuotteen epäsuoraa jäähdytystävarten. Keksinnön mukaisesti on ennen ensimmäistä esikuumennusvaihettajärjestetty metallisuolan kuivattamiseen tarkoitettu hydraattikuivain, jonka läpikulkee hydraatin epäsuoraa kuumennukseen käytettävän lämmönsiirto-väliaineen kierrätyskanava, joka on yhdistetty leijukerrosjäähdyttimen ensim¬mäiseen vaiheeseen.

Keksinnön eräässä kehitysasteessa on toisen esikuumennusvaiheen jälkeenkolmas esikuumennusvaihe, joka sisältää suspensiolämmönvaihtimen sekäerottimen.

Keksinnön erään näkökohdan mukaisesti hydraattikuivaimen ohi on järjestettyohituskanava, joka on yhdistetty ensimmäiseen esikuumennusvaiheeseen, jottaosa hydraattivirrasta voidaan ohjata suoraan ensimmäiseen esikuumennus¬vaiheeseen.

Keksinnön mukaisesti hydraattivirran jakautuminen hydraattikuivaimeen jaohituskanavaan meneviin osiin saadaan aikaan säätöventtiilillä, jonka toimintaaohjataan edullisesti poistokaasun lämpötilan mukaan.

Keksinnön muut kehitysasteet, edut ja mahdolliset sovellukset käyvät myös ilmiseuraavasta erään suoritusmuodon selostuksesta ja piirustuksesta. Kaikkiselostetut ja/tai piirustuksessa esitetyt piirteet muodostavat tämän keksinnönkohteen sellaisenaan tai minä tahansa yhdistelmänä riippumatta piirteidensisältymisestä patenttivaatimuksiin tai patenttivaatimusten viittauksista aiempiinpatenttivaatimuksiin.

Ainoa kuvio sisältää kaaviokuvan laitoksesta, jossa keksinnön mukainenprosessi voidaan totetuttaa.

Keksinnön prosessia kuvaavan vuokaavion mukaisesti, joka on esitettypiirustuksessa, suodatuskostea alumiinihydroksidi (AI(OH)3) tuodaan prosessiintäyttöaseman 1 kautta. Kanavan 2 kautta alumiinihydroksidi johdetaan hydraatti¬kuivaimeen 3, jossa hydraatti kuumennetaan noin 100 - 110 °C:n lämpötilaannestemäisen lämmönsiirtoväliaineen, erityisesti veden, kanssa tapahtuvanepäsuoran lämmönvaihdon avulla ja kuivataan lähes kokonaan aloittaenesimerkiksi 6 %:n kosteudesta. Tämän jälkeen kuivattu hydraatti johdetaanensimmäisen esikuumennusvaiheen suspensiolämmönvaihtimeen 4 ja esikuu-mennetaan 100 - 200 °C:n lämpötilaan. Lämpötilaa hydraattikuivaimessasäädetään kuivaimeen johdetun hydraatin kosteuden mukaan, joten on mahdol¬lista reagoida nopeasti raaka-aineessa tapahtuviin vaihteluihin heikentämättälaitoksen energiatehokkuutta.

Osa hydraattivirrasta voidaan ohjata ohituskanavan 5 kautta hydraattikuivaimen3 ohi suoraan suspensiolämmönvaihtimeen 4. Osavirtauksen suuruuttasäädetään säätöventtiilillä 6, joka voidaan sijoittaa kanavaan 2 tai ohitus-kanavaan 5. Ohitusvirtausta säädetään poistokaasun lämpötilan mukaan, jottaenergiahukka pysyy mahdollisimman pienenä. Jos suuri määrä hydraattia kulkee hydraattikuivaimen 3 läpi, suspensiolämmönvaihtimen 4 poistokaasunlämpötila kohoaa, koska hydraattikuivaimessa 3 poistuu enemmän kosteutta(vettä) eikä se haihdu seuraavassa suspensiolämmönvaihtimessa 4. Kunhydraattikuivaimeen 3 johdetaan pieni määrä hydraattia, suurempi määräkosteaa hydraattia menee suspensiolämmönvaihtimeen 4, ja poistokaasunlämpötila laskee vastaavasti.

Suspensiolämmönvaihtimeen 4 johdetut kiintoaineet kulkevat toisesta esikuu-mennusvaiheesta tulevan poistokaasuvirran mukana, jossa ne kuumenevatpoistokaasuvirran lämmössä, ja ne johdetaan pneumaattisesti kanavan 7 kauttaesierottimen muodostavan sähköstaattisen kaasunpuhdistuksen (ESP) 8 tulo-alueelle. Sähkösuotimessa 8 kaasu puhdistetaan ja se johdetaan savupiippuun(ei esitetty kuviossa) 110 - 170 °C:n, edullisesti 120 - 140 °C:n, lämpötilassa.Koska ylävirran puolella sijaitseva hydraattikuivain 3 on alentanut poistokaasunsisältämästä kosteasta hydraatista johtuvaa vesipitoisuutta, vesi ei tiivistylaitoksen osiin tästä alhaisesta lämpötilasta huolimatta. Tiivistyneen vedenpuuttuminen ehkäisee laitoksen korroosiota. Sähköstaattisesta kaasunpuhdistuksesta 8 tuleva kiintoaine johdetaan kanavan9 kautta toisen esikuumennusvaiheen toiseen suspensiolämmönvaihtimeen 10,jossa kiintoaine liittyy kolmannesta esikuumennusvaiheesta tulevaankaasuvirtaan, kuumennetaan 150 - 300 °C:n lämpötilaan ja johdetaanerotussykloniin 12 kanavan 11 kautta. Erotussyklonin 12 poistokaasuvirtajohdetaan kanavan 13 kautta suspensiolämmönvaihtimeen 4 hydraatin kuumen¬tamista varten ja johdettavaksi sähkösuotimeen 8.

Erotussyklonista 12 kiintoaineet johdetaan kanavan 14 kautta kolmanteensuspensiolämmönvaihtimeen 15 (kolmas esikuumennusvaihe), jossa ne liittyvätkiertoleijupedin kierrätyssyklonista 16 tulevaan kaasuvirtaan, niistä poistetaanedelleen vettä 200 - 450 °C:n, erityisesti 250 - 370 °C:n, lämpötilassa, ja nedehydratoidaan (esikalsinoidaan) ainakin osittain alumiinimonohydraatiksi(AIOOH).

Kaasu-kiintoainevirta johdetaan kanavan 17 kautta erotussykloniin 18, jossasuoritetaan vuorostaan kaasu-kiintoainevirtojen erotus siten, että kiintoainejohdetaan alaspäin kanavan 19 kautta ja poistokaasu johdetaan toisenesikuumennusvaiheen toiseen suspensiolämmönvaihtimeen 10.

Toisessa ja erityisesti kolmannessa esikuumennusvaiheessa suoritetaan näinollen metallisuolojen esikalsinointr. Puheena olevassa keksinnössä tarkoitetaanesikalsinoinnilla osittaista dehydratointia tai yhdisteiden, kuten HCI and NOx,erottamista. Kalsinointi viittaa toisaalta täydelliseen dehydratointiin tai sellaistenyhdisteiden kuin SO2 erottamiseen. Keksinnössä tarkoitetaan metallisuoloillaedullisesti metallihydroksideja tai metallikarbonaatteja, erityisesti alumiini¬hydroksidia.

Kolmanteen suspensiolämmönvaihtimeen 14 liittyvän erotussyklonin 18 jälkeenkiintoainevirta jaetaan sellaisen laitteen avulla, joka on selostettu esimerkiksijulkaisussa DE 10 2007 014 435 A1. 80 - 90 % kiintoainevirrasta sisältäväpäävirta johdetaan kanavan 19 kautta leijukerrosreaktoriin 20, jossa alumiini-monohydraatti kalsinoidaan 850 - 1100 °C:n, erityisesti noin 950 °C:n,lämpötiloissa ja dehydratoidaan alumiinioksidiksi (AI2O3). Kalsinointia vartentarvittava polttoaine tuodaan polttoainekanavan 21 kautta, joka on sijoitettuhieman leijukerrosreaktorin 20 arinan yläpuolelle. Palamiseen tarvittavathappipitoiset kaasuvirrat tuodaan leijutuskaasuna (ensiöilmana) tulokanavan 22kautta ja toisioilmana tulokanavan 23 kautta. Kaasunsyötön ansiosta reaktorinala-alueelle arinan ja toisiokaasun tulokanavan 23 välille muodostuusuhteellisen korkea suspensiotiheys sekä suhteellisesti alhaisempi suspensio-tiheys toisiokaasun tulokanavan 23 yläpuolelle. Tavanomaisen kompressoinninjälkeen ensiöilma johdetaan leijukerrosreaktoriin 20 noin 80 °C:n lämpötilassailman lisäkuumennusta. Toisioilman lämpötila on noin 550 °C.

Yhdyskanavan 24 kautta kaasun ja kiintoaineen muodostama suspensio tuleekiertoleijupedin kierrätyssykloniin 16, jossa kaasua ja kiintoainetta erotellaanedelleen. Kierrätyssyklonista 16 kanavan 25 kautta tuleva kiintoaine, jonka lämpötila on noin 950 °C, johdetaan sekoitusastiaan 26. Erotussyklonin 18alapuolella erotettu alumiinimonohydraatin osavirta, jonka lämpötila on noin 320- 370 °C, johdetaan myös sekoitusastiaan 26 ohituskanavan 27 kautta.Sekoitusastiaan 26 säädetään noin 700 °C:n lämpötila vastaamaan kanavan 25kautta tulevan kuuman alumiinioksidivirran ja ohituskanavan 27 kautta tulevanalumiinimonohydraattivirran sekoitussuhdetta. Nämä kaksi tuotevirtaasekoitetaan perusteellisesti leijukerroksen sisältävässä sekoitusastiassa 26siten, että ohituskanavan 27 kautta tuleva alumiinimonohydraatti kalsinoituutäydellisesti alumiinioksidiksi. Hyvin pitkä viipymäaika, 30 minuuttiin tai 60minuuttiin asti, saa aikaan erinomaisen kalsinointumisen sekoitusastiassa. Alle 2minuutin, erityisesti noin 1 minuutin tai jopa alle 30 sekunnin, pituinenviipymäaika voi kuitenkin myös olla riittävä.

Sekoitusastiasta 26 lopputuote johdetaan ensimmäiseen suspensiojääh-dyttimeen, joka muodostuu nousukanavasta 28 ja syklonierottimesta 29.Syklonierottimen 29 poistokaasu johdetaan kanavan 23 kautta leijukerros-reaktoriin 20 toisioilmana, kiintoaine nousukanavan 30 ja syklonierottimen 31muodostamaan toiseen suspensiojäähdyttimeen, ja lopuksi nousukanavan 32 jasyklonierottimen 33 muodostamaan kolmanteen suspensiojäähdyttimeen.Kaasuvirta eri suspensiojäähdyttimien läpi kulkee kanavia 35 ja 34 pitkinkiintoaineeseen nähden vastavirtaan.

Viimeisestä suspensiojäähdyttimestä valmistettu alumiinioksidi johdetaanloppujäähdytykseen leijukerrosjäähdyttimessä 36, jossa on kolmesta neljäänjäähdytyskammiota. Alumiinioksidi tulee sen ensimmäiseen kammioon 36a noin300 °C:n lämpötilassa ja kuumentaa nestemäisen lämmönsiirtoväliaineen,erityisesti veden, 140 - 195 °C:n, edullisesti 150 - 190 °C:n, ja erityisesti 160 -180 °C:n, lämpötilaan. Kuumennettu lämmönsiirtoväliaine johdetaan hydraatti-kuivaimeen 3 kierrätyskanavan 37 kautta metallisuolan (hydraatin) kuivaa¬miseksi epäsuoran lämmönvaihdon avulla. Hydraatti pidetään leijutetussatilassa lämmönsiirron lisäämiseksi ja siten lämmönsiirtopinnan saamiseksikooltaan niin pieneksi kuin mahdollista. Hydraattia kuivataan hitaasti alhaisessa lämpötilassa ja suhteellisen pienillä lämpötilagradienteilla tai kuumennus-nopeuksilla. Tämä varovainen käsittely vähentää hydraattihiukkastenkuormitusta ja pienentää niiden murentumisen todennäköisyyttä. Tämäpienentää hienon pölyn määrää kiintoaineessa, mikä johtaa pienempiinpainehäviöihin laitoksessa. Hydraatin kuivauksessa saatua höyryä voidaankäyttää hydraatin kosteuden vähentämiseen hydraattisuotimessa. Koskaleijukerrosjäähdyttimestä 36 lämmönsiirtoväliaineeseen vapautuvan lämmönmäärä on riippuvainen ainoastaan valmistetun alumiinioksidin määrästä,voidaan hydraatin massavirtausta hydraattikuivaimeen 3 kasvattaavähentämällä hydraatin kosteutta. Tämän tuloksena voidaan laitoksenominaisenergiankulutusta edelleen pienentää. Lämmönsiirtoväliaineen kuljettua hydraattikuivaimen 3 läpi se kierrätetäänleijukerrosjäähdyttimen ensimmäiseen vaiheeseen 36a kierrätyskanavan 37kautta noin 100 - 190 °C:n, edullisesti 120 - 180 °C:n, ja erityisesti 140 - 170°C:n, lämpötilassa. Lämmönsiirtopiirin paine säädetään edullisesti sellaiseksi,että vältetään lämmönsiirtoväliaineen tiivistyminen hydraattikuivaimessa 3, ja onnoin 1-50 baaria, erityisesti 2-40 baaria.

Alumiinioksidi jäähdytetään edelleen alavirran puolella olevissa kammioissa 36b- 36d noin 80 °C:n lämpötilaan vastavirtaan johdetun lämmönsiirtoväliaineen,mieluiten veden, avulla, minkä jälkeen se johdetaan pois tuotteena kanavan 38kautta.

Kammioissa 36a - 36d leijutus tehdään toisioilman avulla, joka johdetaan 80 -100 °C:n lämpötilassa kanavan 39 kautta. Toisioilma poistetaan myöhemminleijukerrosjäähdyttimestä 36 ja käytetään kolmannen suspensiojäähdyttimenkuljetusilmana. Kanavan 40 kautta voidaan tuoda lisäilmaa. Ilman sijastavoidaan kanavien 39 ja/tai 40 kautta myös tuoda puhdasta happea tai happi-rikastettua ilmaa, jolloin happipitoisuus on 21-100 tilavuusprosenttia.

Keksinnön avulla voidaan lämpötilaa säätää tarkasti prosessin eri vaiheissa,jolloin prosessi voidaan optimoida ja energian kulutusta voidaan pienentää. Näinollen on mahdollista reagoida nopeasti raaka-aineen laadun, erityisesti senkosteuden, vaihteluihin. Poistokaasun lämpötiloja savupiipussa ja sitenenergiahukkaa voidaan alentaa selvästi verrattuna tunnettuun tekniikkaan.Simulointilaskelmien mukaan energiantarve tuotekiloa kohden pienenee jopa 10% tuotteen laadun pysyessä samana. Tämän lisäksi kiintoaineen käsittely onvarovaista, mikä vähentää hiukkasten murenemista.

Viitenumeroiden luettelo: 1 täyttöasema 2 kanava 3 hydraattikuivain 4 suspensiolämmönvaihdin 5 ohituskanava 6 säätöventtiili 7 kanava 8 sähkösuodin 9 kanava 10 suspensiolämmönvaihdin 11 kanava 12 erotussykloni 13 kanava 14 kanava 15 suspensiolämmönvaihdin 16 kierrätyssykloni 17 kanava 18 erotussykloni 19 kanava 20 leijukerrosreaktori 21 polttoainekanava 22 syöttökanava 23 syöttökanava 24 yhdyskanava 25 kanava 26 sekoitusastia 27 ohituskanava 28 nousukanava 29 syklonierotin 30 nousukanava 31 syklonierotin 32 nousukanava 33 syklonierotin 34 kanava 35 kanava 36 leijukerrosjäähdytin 37 kierrätyskanava 38 kanava 39 kanava 40 kanava

Claims (11)

1. Prosessi metallioksidin valmistamiseksi metallisuoloista, jossaprosessissa metallisuola esikuumennetaan ensimmäisessäesikuumennusvaiheessa, esikalsinoidaan toisessa esikuumennusvaiheessa jakalsinoidaan metallioksidiksi leijukerrosreaktorissa, ja jossa prosessissalopputuote sitten jäähdytetään ainakin yhdessä suspensiolämmönvaihtimessa jasen jälkeen monivaiheisessa epäsuorassa jäähdyttimessä, jossa prosessissaleijutuskaasu, jonka lämpötila on enintään 150 °C, johdetaan reaktoriin, jossaprosessissa metallisuola syötetään ennen ensimmäiseenesikuumennusvaiheeseen vientiä ainakin osittain hydraattikuivuriin, jossa sekuumennetaan epäsuorasti epäsuoran jäähdyttimen ensimmäisestä vaiheestatulevalla lämmönsiirtoväliaineella ja kuivatetaan, ja jossa prosessissa osametallisuolavirrasta ohjataan hydraattikuivurin ohi, tunnettu siitä, että prosessinjätekaasun lämpötilaa säädetään hydraattikuivuriin johdetun metallisuolanmäärällä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, ettäleijutuskaasu kompressoidaan, minkä jälkeen se johdetaan suoraanleijukerrosreaktoriin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen prosessi, tunnettu siitä, ettähydraattikuivurissa metallisuola kuumennetaan 80-120 °C:n lämpötilaan.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen prosessi, tunnettusiitä, että epäsuoran jäähdyttimen ensimmäisestä vaiheesta tulevalämmönsiirtoväliaine johdetaan hydraattikuivuriin 130 - 200 °C:n lämpötilassa.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen prosessi, tunnettusiitä, että lämmönsiirtoväliainetta kierrätetään epäsuoran jäähdyttimenensimmäisen vaiheen ja hydraattikuivurin välillä.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen prosessi, tunnettusiitä, että siinä käytetään nestemäistä lämmönsiirtoväliainetta, erityisesti vettä.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen prosessi, tunnettusiitä, että lämmönsiirtoväliainetta kierrätetään 1-50 baarin, edullisesti 2-10baarin, paineisena.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen prosessi, tunnettusiitä, että metallisuola pidetään hydraattikuivurissa leijutetussa tilassa.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen prosessi, tunnettusiitä, että toisen esikuumennusvaiheen jälkeen on kolmas esikuumennusvaihe,jossa metallisuola kuumennetaan 200 - 500 °C:n lämpötilaan.

10. Laitos metallioksidin valmistamiseksi metallisuoloista, jonkin edellä olevanpatenttivaatimuksen mukaisen prosessin toteuttamiseksi, joka laitos käsittääainakin yhden esikuumentimen (4) ensimmäisessä esikuumennusvaiheessametallisuolan esikuumentamiseksi, ainakin yhden esikuumentimen (10) toisessaesikuumennusvaiheessa metallisuolan esikalsinointia varten, reaktorin (20)metallisuolan kalsinoimiseksi metallioksidiksi, ja ainakin yhdensuspensiojäähdyttimen (28, 29, 30, 31, 32, 33) valmistetun metallioksidinjäähdyttämiseksi suoraan, ja suspensiojäähdyttimen jälkeen monivaiheisenjäähdyttimen (36) valmistetun metallioksidin jäähdyttämiseksi epäsuorasti, jossalaitoksessa ennen ensimmäistä esikuumennusvaihetta (4) on metallisuolankuivattamista varten hydraattikuivuri (30), jonka läpi kulkee hydraatinkuumentamiseksi epäsuorasti lämmönsiirtoväliaineen kierrätyskanava (37), jokaon yhdistetty epäsuoran jäähdyttimen (36) ensimmäiseen vaiheeseen (36a), jajossa laitoksessa ohituskanava (5) on sijoitettu hydraattikuivurin (3) ohi jayhdistetty ensimmäiseen esikuumennusvaiheeseen, tunnettu siitä, ettäsäätöventtiili (6) hydraattivirran jakamiseksi on sijoitettu hydraattikuivurin (3) jaohituskanavan (5) väliin alentamaan jätekaasun lämpötilaa.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitos, tunnettu siitä, että toisenesikuumennusvaiheen jälkeen on kolmas esikuumennusvaihe, jossa onsuspensiolämmönvaihdin (15) ja erotin (18).