RU2213697C1

RU2213697C1 - Method of heat treatment of powder material and reactor and plant for realization of this method

Info

Publication number: RU2213697C1
Application number: RU2002100968/02A
Authority: RU
Inventors: С.Ф. Шишкин; В.А. Попов; В.С. Черноскутов; Б.И. Смоляницкий; В.И. Овсянников; В.К. Черемных; Б.А. Фетисов; Э.С. Фомин
Original assignee: Шишкин Сергей Федорович
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-10-10

Abstract

FIELD: processing powder materials, mainly aluminum hydroxide. SUBSTANCE: proposed method includes preliminary straight-flow drying of moist aluminum hydroxide in ascending flow of waste gases, cyclone separation, preliminary straight-flow heating in waste gas flow, supply to reaction chamber and roasting in suspended state with combustion products of fuel and preheated air flow, cyclone separation of alumina thus obtained, multi-stage straight-flow cooling with air fed to reaction chamber and final cooling of commercial alumina; mixture of combustion products of fuel and preheated air is prepared separately. Plant proposed for realization of this method includes drying unit for drying moist aluminum hydroxide, cyclone separator, unit for preliminary straight-flow heating, roasting reactor, cyclone separator for produced alumina, multi-stage cyclone unit for cooling alumina and heating air and commercial alumina cooler; burner unit of reactor is made in form of cylindrical prechamber which is equipped with several burners located tangentially and smoothly distributed over cylindrical surface; it has lower central inlet opening for air and upper central outlet opening for mixture of combustion products and air which is coupled with lower central inlet opening of reaction chamber; prechamber is coaxially connected with lower part of reaction chamber; reactor is provided with additional heater for delivery of air to burner unit. EFFECT: improved quality of commercial alumina; enhanced economical efficiency of process. 8 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии переработки порошкообразных материалов и непосредственно касается способа, реактора и установки для термообработки преимущественно гидроокиси алюминия. Область эффективного использования изобретения охватывает промышленность строительных материалов, химическую и металлургическую промышленность, прежде всего отрасль приготовления металлургического сырья для производства алюминия. The invention relates to a technology for processing powdered materials and directly relates to a method, a reactor and a plant for heat treatment of mainly aluminum hydroxide. The field of effective use of the invention covers the building materials industry, the chemical and metallurgical industries, primarily the industry for the preparation of metallurgical raw materials for aluminum production.

Из предшествующего уровня техники (заявка RU 98117484, публ. 20.06.2000) известен способ получения порошкообразных продуктов, включающий тангенциальную подачу сырья, воздуха и горючего в обжиговую печь, обжиг сырья, отвод готового продукта и отходящих газов из обжиговой печи и сепарацию готового продукта. Подачу сырья, воздуха и горючего осуществляют снизу обжиговой печи, причем сырье и воздух предварительно нагревают, обжиг сырья производят в восходящем двухфазном потоке, сепарацию готового продукта выполняют без предварительного охлаждения, а отвод отходящих газов из обжиговой печи осуществляют из ее верхней части, при этом предварительный нагрев сырья и воздуха производят в прямотоке фаз теплом отходящих газов и готового продукта соответственно. From the prior art (application RU 98117484, publ. 06/20/2000), a method for producing powdered products is known, which includes tangential supply of raw materials, air and fuel to the kiln, firing of raw materials, removal of the finished product and exhaust gases from the kiln, and separation of the finished product. The supply of raw materials, air and fuel is carried out from below the kiln, where the raw materials and air are preheated, the raw materials are fired in an upward two-phase flow, the finished product is separated without preliminary cooling, and the exhaust gases are removed from the kiln from its upper part, with preliminary heating of raw materials and air is carried out in the direct-flow phases of the heat of the exhaust gases and the finished product, respectively.

Аналогичный упомянутому способ применительно к получению глинозема был известен ранее как способ термообработки гидроокиси алюминия (брошюра "Newsfront" фирмы F.L. Smidth & Co., статья "GSC plant for alumina", публ. июнь 1987 - ближайший аналог), включающий предварительную прямоточную сушку влажной гидроокиси алюминия в восходящем потоке отходящих газов, циклонную сепарацию высушенной порошкообразной гидроокиси алюминия, предварительное прямоточное нагревание гидроокиси алюминия в потоке отходящих газов, подачу нагретой гидроокиси алюминия в реакционную камеру и ее обжиг во взвешенном состоянии смесью продуктов сгорания топлива с предварительно нагретым воздухом, циклонную сепарацию полученного глинозема, его многоступенчатое прямоточное охлаждение потоком воздуха, подаваемого к реакционной камере, и окончательное охлаждение товарного глинозема. A similar method with respect to alumina production was previously known as a method of heat treatment of aluminum hydroxide (Newsfront brochure by FL Smidth & Co., article "GSC plant for alumina", publ. June 1987 - the closest analogue), including preliminary direct-flow drying of wet hydroxide aluminum in the exhaust gas upstream, cyclone separation of the dried powdered aluminum hydroxide, preliminary direct-flow heating of aluminum hydroxide in the exhaust gas stream, supply of heated aluminum hydroxide to the reaction vessel Yeru and calcining it in suspension with a mixture of fuel combustion with preheated air, cyclone separation obtained alumina, it multistage co-current cooling air flow supplied to the reaction chamber, and the final cooling of commercial alumina.

В этом способе сжигание топлива и смешивание продуктов сгорания с предварительно нагретым воздухом осуществляется непосредственно в реакционной камере, причем в той ее области, где непосредственно сжигается топливо и куда одновременно подается для обжига высушенная гидроокись алюминия. В результате имеет место значительная неоднородность температурного поля, особенно вблизи открытого пламени, приводящая как к неоправданному перерасходу топлива, так и к локальному перегреву сырьевого материала с соответствующим образованием нежелательной модификации - альфа-глинозема или корунда (α-Al₂O₃) в количестве до 16% и более от общего количества глинозема. Поскольку оптимальные с точки зрения дальнейшего металлургического передела свойства глинозема, главным образом определяющие его качество, достигаются при содержании в нем корунда около 2. . .5% (остальное гамма-глинозем, γ-Al₂O₃), желательно более однородное температурное поле в рабочем объеме реакционной камеры с соответствующим оптимальным уровнем температуры, что способствовало бы также повышению экономичности процесса обжига.In this method, the combustion of fuel and mixing of the combustion products with preheated air is carried out directly in the reaction chamber, moreover, in that area where the fuel is directly burned and where dried aluminum hydroxide is simultaneously fed for firing. As a result, there is a significant heterogeneity of the temperature field, especially near an open flame, leading both to unjustified excessive consumption of fuel, and to local overheating of the raw material with the corresponding formation of an undesirable modification - alpha-alumina or corundum (α-Al ₂ O ₃ ) in an amount up to 16% or more of the total amount of alumina. Since the properties of alumina, which are optimal from the point of view of the further metallurgical redistribution, mainly determining its quality, are achieved when the content of corundum in it is about 2.. .5% (the rest is gamma-alumina, γ-Al ₂ O ₃ ), preferably a more uniform temperature field in the working volume of the reaction chamber with the corresponding optimal temperature level, which would also contribute to increasing the efficiency of the firing process.

С другой стороны, сушку влажной гидроокиси алюминия осуществляют в этом способе отходящими газами, состоящими из смеси продуктов сгорания топлива и технологических газов, в том числе водяного пара, количество которого значительно и может составлять до 800 г/кг сухого дыма. Это снижает эффективность процесса сушки, лимитируемого главным образом разностью парциальных давлений водяного пара в поверхностном слое высушиваемого материала и в объеме сушильного агента. Недостаточная эффективность процесса сушки означает ее неполноту; оставшаяся свободная влага удаляется при последующем предварительном нагревании гидроокиси алюминия, что снижает температуру предварительного нагревания и дополнительно увеличивает парциальное давление водяного пара в сушильном агенте. Вследствие этого эффективность процесса сушки еще более снижается, что вынуждает компенсировать это снижение соответствующим увеличением расхода топлива, сжигаемого а реакционной камере, поскольку это единственная возможность оперативного управления тепловым процессом, предусмотренная данным способом. Ухудшая экономичность процесса в целом, это приводит также к повышению температуры в реакционной камере, что может способствовать соответствующему ухудшению качества товарного глинозема из-за увеличения содержания в нем корунда. С учетом этого желательна возможность независимого управления тепловыми режимами процессов сушки и обжига. On the other hand, the drying of wet aluminum hydroxide is carried out in this method with exhaust gases consisting of a mixture of fuel combustion products and process gases, including water vapor, the amount of which is significant and can be up to 800 g / kg of dry smoke. This reduces the efficiency of the drying process, limited mainly by the difference in the partial pressures of water vapor in the surface layer of the dried material and in the volume of the drying agent. The lack of efficiency of the drying process means its incompleteness; the remaining free moisture is removed by subsequent preheating of aluminum hydroxide, which reduces the preheating temperature and further increases the partial pressure of water vapor in the drying agent. As a result of this, the efficiency of the drying process is further reduced, which makes it necessary to compensate for this decrease with a corresponding increase in the fuel consumption burned in the reaction chamber, since this is the only possibility of operational control of the thermal process provided by this method. The deteriorating efficiency of the process as a whole, this also leads to an increase in temperature in the reaction chamber, which may contribute to a corresponding deterioration in the quality of commercial alumina due to an increase in the content of corundum in it. With this in mind, it is desirable to independently control the thermal conditions of the drying and firing processes.

Из предшествующего уровня техники (патент US 4026295) известен также стационарный реактор для обжига порошкообразного материала, содержащий вертикальную цилиндрическую реакционную камеру с коническим днищем, по крайней мере одним нижним боковым входным отверстием для порошкообразного сырьевого материала, нижним центральным входным отверстием для газовой фазы и верхним выходным отверстием для газово-суспензионной фазы и расположенное в нижней части реакционной камеры горелочное устройство. Последнее выполнено в виде одной или двух горелок, расположенных сравнительно близко к одному или двум отверстиям для подачи порошкообразного сырьевого материала. При таком выполнении реактора в процессе его работы имеет место значительная неоднородность температурного поля, особенно вблизи открытого пламени, приводящая к локальному перегреву сырьевого материала. Применительно к обжигу гидроокиси алюминия это приводит к ухудшению качества получаемого глинозема, описанному выше. From the prior art (US Pat. No. 4,026,295), a stationary powder material calcination reactor is also known, comprising a vertical cylindrical reaction chamber with a conical bottom, at least one lower lateral inlet for the powdered raw material, a lower central gas inlet and an upper outlet a hole for the gas-suspension phase and a burner device located in the lower part of the reaction chamber. The latter is made in the form of one or two burners located relatively close to one or two openings for supplying powdered raw material. With this design of the reactor during its operation, there is a significant heterogeneity of the temperature field, especially near an open flame, leading to local overheating of the raw material. With respect to the burning of aluminum hydroxide, this leads to a deterioration in the quality of the obtained alumina described above.

Из предшествующего уровня техники (см. выше "Newsfront") известна также установка для термообработки гидроокиси алюминия, содержащая устройство для предварительной сушки влажной гидроокиси алюминия в восходящем потока отходящих газов, циклонный сепаратор высушенной гидроокиси алюминия, устройство для предварительного нагревания гидроокиси алюминия в потоке отходящих газов, реактор для обжига гидроокиси алюминия во взвешенном состоянии смесью продуктов сгорания топлива с воздухом, циклонный сепаратор полученного глинозема, многоступенчатое циклонное устройство для охлаждения глинозема и нагревания воздуха, подаваемого к реактору, охладитель товарного глинозема, нагнетатель для подачи воздуха к реактору и дымосос для отвода отработанных газов в атмосферу. Реактор для обжига порошкообразного материала выполнен в этой установке аналогично описанному выше реактору согласно патенту US 4025295 и поэтому ей присущи все вышеописанные недостатки. From the prior art (see above, "Newsfront") is also known installation for heat treatment of aluminum hydroxide, containing a device for pre-drying wet aluminum hydroxide in an upward flow of exhaust gases, a cyclone separator of dried aluminum hydroxide, a device for pre-heating aluminum hydroxide in an exhaust gas stream , a suspension reactor for burning aluminum hydroxide with a mixture of products of fuel combustion with air, a cyclone separator of the obtained alumina, multi-stage This is a cyclone device for cooling alumina and heating the air supplied to the reactor, a commercial alumina cooler, a supercharger for supplying air to the reactor and a smoke exhauster for exhaust gases to the atmosphere. The reactor for firing powdered material is made in this installation similarly to the reactor described above according to the patent US 4025295 and therefore it has all the disadvantages described above.

Задача настоящего изобретения состоит в создании таких способа, реактора и установки для термообработки порошкообразного материала, преимущественно гидроокиси алюминия, которые позволяют повысить качество товарного глинозема и экономичность процесса в целом. The objective of the present invention is to create such a method, a reactor and a plant for heat treatment of a powdery material, mainly aluminum hydroxide, which can improve the quality of commercial alumina and the efficiency of the process as a whole.

Поставленная задача решается предлагаемым способом термообработки порошкообразного материала, преимущественно гидроокиси алюминия, который включает, как и вышеописанный известный, предварительную прямоточную сушку влажной гидроокиси алюминия в восходящем потоме отходящих газов, циклонную сепарацию высушенной порошкообразной гидроокиси алюминия, предварительное прямоточное нагревание гидроокиси алюминия в потоке отходящих газов, подачу нагретой гидроокиси алюминия в реакционную камеру и ее обжиг во взвешенном состоянии смесью продуктов сгорания топлива с предварительно нагретым воздухом, циклонную сепарацию полученного глинозема, его многоступенчатое прямоточное охлаждение потоком воздуха, подаваемого к реакционной камере, и окончательное охлаждение товарного глинозема. Согласно основной форме воплощения способа в реакционную камеру подают отдельно приготовленную смесь продуктов сгорания топлива с предварительно нагретым воздухом. The problem is solved by the proposed method of heat treatment of a powdery material, mainly aluminum hydroxide, which includes, as well as the previously described, preliminary direct-drying of wet aluminum hydroxide in the ascendant off-gas, cyclone separation of dried powdered aluminum hydroxide, preliminary direct-heating of aluminum hydroxide in the exhaust gas stream, supply of heated aluminum hydroxide to the reaction chamber and its calcination in suspension by a mixture of combustion products of fuel with preheated air, cyclone separation of the obtained alumina, its multi-stage direct-flow cooling with a stream of air supplied to the reaction chamber, and the final cooling of commercial alumina. According to the main form of the method embodiment, a separately prepared mixture of fuel combustion products with preheated air is fed into the reaction chamber.

Благодаря такой локализации процесса приготовления рабочей смеси открытое пламя непосредственно в реакционной камере отсутствует, и в ее рабочем объеме формируется относительно однородное температурное поле с возможностью поддержания оптимального уровня температуры, например, в диапазоне 1050... 1150^oС. Тем самым достигается возможность снижения доли альфа-глинозема (корунда) до предпочтительной величины 2...5% с соответствующим повышением качества товарного глинозема и экономичность процесса обжига.Due to this localization of the process of preparing the working mixture, there is no open flame directly in the reaction chamber, and a relatively uniform temperature field is formed in its working volume with the possibility of maintaining the optimum temperature level, for example, in the range of 1050 ... 1150 ^o С. alpha-alumina (corundum) to a preferred value of 2 ... 5% with a corresponding increase in the quality of commercial alumina and the efficiency of the firing process.

Согласно предпочтительным формам воплощения способа от общего потока воздуха, направляемого к реакционной камере, отбирают контролируемый частичный поток и подают его в восходящий поток отходящих газов, направляемых на сушку гидроокиси алюминия. Благодаря этому отходящие газы разбавляются воздухом, например, на 5...25% и соответственно снижается содержание водяного пара в получающемся сушильном агенте. Это позволяет повысить эффективность процесса сушки и соответственно экономичность процесса в целом с учетом того, что количество подаваемого в реакционную камеру воздуха обычно оказывается избыточным из-за необходимости надлежащего охлаждения получаемого глинозема. According to preferred embodiments of the method, a controlled partial stream is taken from the total air flow directed to the reaction chamber and fed into the upward flow of exhaust gases directed to the drying of aluminum hydroxide. Due to this, the exhaust gases are diluted with air, for example, by 5 ... 25% and, accordingly, the water vapor content in the resulting drying agent is reduced. This allows you to increase the efficiency of the drying process and, accordingly, the efficiency of the process as a whole, taking into account the fact that the amount of air supplied to the reaction chamber is usually excessive due to the need for proper cooling of the obtained alumina.

Поставленная задача решается также предлагаемым реактором для обжига порошкообразного материала, позволяюшим реализовать предлагаемый способ, описанный выше, и представляющим неотъемлемую составную часть общего изобретательского замысла. Этот реактор, как и вышеописанный известный, содержит вертикальную цилиндрическую реакционную камеру с коническим днищем, по крайней мере одним нижним боковым входным отверстием для порошкообразного сырьевого материала, нижним центральным входным отверстием для газовой фазы и верхним выходным отверстием для газово-суспензионной фазы и расположенное в нижней части реактора горелочное устройство. Согласно изобретению последнее выполнено в виде цилиндрической форкамеры, которая соосно соединена с нижней частью реакционной камеры и имеет нижнее центральное входное отверстие для воздуха и верхнее центральное выходное отверстие для смеси продуктов сгорания и воздуха, состыкованное с нижним центральным входным отверстием реакционной камеры, и снабжена несколькими тангенциально расположенными горелками, равномерно распределенными по цилиндрической поверхности. The problem is also solved by the proposed reactor for firing a powdery material, allowing to implement the proposed method described above, and representing an integral part of the overall inventive concept. This reactor, as described above, contains a vertical cylindrical reaction chamber with a conical bottom, at least one lower lateral inlet for powdered raw material, a lower central inlet for the gas phase and an upper outlet for the gas-suspension phase and located in the lower parts of the reactor burner device. According to the invention, the latter is made in the form of a cylindrical prechamber, which is coaxially connected to the lower part of the reaction chamber and has a lower central inlet for air and an upper central outlet for a mixture of products of combustion and air, joined to the lower central inlet of the reaction chamber, and is provided with several tangential located burners evenly distributed over a cylindrical surface.

Поставленная задача решается также предлагаемой установкой для термообработки порошкообразного материала, преимущественно гидроокиси алюминия, позволяющей реализовать предлагаемый способ, описанный выше, и представляющей неотъемлемую составную часть общего изобретательского замысла. Эта установка, как и вышеописанная известная, содержит устройство для предварительной сушки влажной гидроокиси алюминия в восходящем потоке отходящих газов, циклонный сепаратор высушенной гидроокиси алюминия, устройство для предварительного нагревания гидроокиси алюминия в потоке отходящих газов, реактор для обжига гидроокиси алюминия во взвешенном состоянии смесью продуктов сгорания топлива с воздухом, циклонный сепаратор полученного глинозема, многоступенчатое циклонное устройство для охлаждения глинозема и нагревания воздуха, подаваемого к реактору, охладитель товарного глинозема, нагнетатель для подачи воздуха к реактору и дымосос для отвода отработанных газов в атмосферу. Согласно основной форме воплощения установки реактор для обжига гидроокиси алюминия во взвешенном состоянии смесью продуктов сгорания топлива с воздухом выполнен как вышеописанный реактор согласно изобретению и снабжен дополнительным нагнетателем для подачи первичного воздуха к горелочному устройству. The problem is also solved by the proposed installation for heat treatment of a powdery material, mainly aluminum hydroxide, which allows to implement the proposed method described above, and representing an integral part of the general inventive concept. This installation, as well as the above-described one, contains a device for pre-drying wet aluminum hydroxide in an upstream exhaust gas stream, a cyclone separator of dried aluminum hydroxide, a device for pre-heating aluminum hydroxide in an exhaust gas stream, a suspension reactor for burning aluminum hydroxide in suspension with a mixture of combustion products fuel with air, a cyclone separator of the obtained alumina, a multi-stage cyclone device for cooling alumina and heating the air, supplied to the reactor, commercial alumina cooler, a supercharger for supplying air to the reactor and a smoke exhauster for exhaust gases to the atmosphere. According to the main form of the plant embodiment, the suspension reactor for burning aluminum hydroxide with a mixture of products of fuel combustion with air is made as the above-described reactor according to the invention and is equipped with an additional supercharger for supplying primary air to the burner device.

Согласно предпочтительной форме воплощения установки вход упомянутого устройства для сушки гидроокиси алюминия соединен с воздушным трактом упомянутого устройства для охлаждения глинозема и нагревания воздуха посредством воздухопровода с возможностью контролируемого отбора части подваемого к реактору воздуха. На входе в устройство для сушки гидроокиси алюминия может быть установлена дополнительная горелка с автономным нагнетателем для подачи к ней первичного воздуха. According to a preferred embodiment of the apparatus, the inlet of said apparatus for drying aluminum hydroxide is connected to the air path of said apparatus for cooling alumina and heating the air through an air duct with the possibility of controlled selection of a portion of the air supplied to the reactor. At the entrance to the device for drying aluminum hydroxide, an additional burner with an autonomous supercharger can be installed to supply primary air to it.

Другие особенности изобретения изложены в нижеследующем подробном описании примеров его осуществления со ссылками на схематические чертежи, на которых представлены:
фиг.1 - упрощенная технологическая схема установки согласно изобретению;
фиг.2 - то же, вариант выполнения;
фиг.3 - конструкция реактора согласно изобретению, общий вид с частичным разрезом;
фиг.4 - поперечное сечение I-I (фиг.3).Other features of the invention are set forth in the following detailed description of examples of its implementation with reference to the schematic drawings, in which:
figure 1 is a simplified process diagram of the installation according to the invention;
figure 2 is the same, an embodiment;
figure 3 - design of the reactor according to the invention, a General view in partial section;
figure 4 is a cross section II (figure 3).

Способ термообработки порошкообразного материала, преимущественно гидроокиси алюминия Аl(ОН)₃, включает предварительную прямоточную сушку влажной гидроокиси алюминия в восходящем потоке отходящих газов, осуществляемую в устройстве для сушки 1 (фиг.1, 2), циклонную сепарацию высушенной гидроокиси алюминия в циклоне 2, предварительное прямоточное нагревание гидроокиси алюминия в потоке отходящих газов, осуществляемое в устройстве для нагревания 3, подачу нагретой гидроокиси алюминия в реакционную камеру 4 и ее обжиг во взвешенном состоянии смесью продуктов сгорания топлива с предварительно нагретым воздухом, циклонную сепарацию полученного глинозема в циклоне 5, многоступенчатое прямоточное охлаждение глинозема потоком воздуха, подаваемого к реакционной камере 4, при помощи циклонного устройства 6...9, и окончательное охлаждение товарного глинозема с помощью, например, водяного охладителя 10.The method of heat treatment of a powdery material, mainly aluminum hydroxide Al (OH) ₃ , includes preliminary direct-flow drying of wet aluminum hydroxide in an upward flow of exhaust gases, carried out in a drying device 1 (Fig. 1, 2), cyclone separation of dried aluminum hydroxide in a cyclone 2, preliminary direct-flow heating of aluminum hydroxide in the exhaust gas stream, carried out in the device for heating 3, the supply of heated aluminum hydroxide in the reaction chamber 4 and its calcination in suspension and a mixture of products of combustion of fuel with preheated air, cyclone separation of the obtained alumina in cyclone 5, multi-stage in-line cooling of alumina with a stream of air supplied to reaction chamber 4 using a cyclone device 6 ... 9, and final cooling of commercial alumina using, for example Water Cooler 10.

Согласно основной форме воплощения способа в реакционную камеру 4 падают отдельно приготовленную в форкамере 11 смесь продуктов сгорания топлива с предварительно нагретым воздухом с более широкой возможностью регулирования ее теплотехнических параметров, таких как средняя температура смеси и ее теплосодержание. Предварительное нагревание воздуха, подаваемого к форкамере 11, осуществляется с помощью циклонного устройства 6...9, используемого для охлаждение глинозема этим же воздухом. According to the main form of the method embodiment, a mixture of fuel combustion products with preheated air separately prepared in the prechamber 11 falls into the reaction chamber 4 with a wider possibility of controlling its thermotechnical parameters, such as the average temperature of the mixture and its heat content. Preheating of the air supplied to the prechamber 11 is carried out using a cyclone device 6 ... 9, used to cool alumina with the same air.

Согласно предпочтительной форме воплощения способа от общего потока воздуха, направляемого к реакционной камере 4, через воздухопровод 12 отбирают контролируемый частичный поток воздуха и подают его в восходящий поток отходящих газов, направляемых на сушку гидроокиси алюминия, осуществляемую в устройстве для сушки 1. According to a preferred embodiment of the method, a controlled partial air stream is taken from the total air flow directed to the reaction chamber 4 through the air duct 12 and fed into the upward flow of exhaust gases sent to the drying of aluminum hydroxide carried out in the drying device 1.

Согласно другой предпочтительной форме воплощения способа отбираемый частичный поток воздуха предварительно подогревают перед его подачей в восходящий поток отходящих газов, направляемых на сушку гидроокиси алюминия, путам сжигания дополнительного топлива в горелке 13 (фиг.2). According to another preferred form of embodiment of the method, the selected partial air stream is preheated before it is fed into the upward flow of exhaust gases sent to the drying of aluminum hydroxide, to the combustion lines for additional fuel in the burner 13 (figure 2).

Согласно наиболее предпочтительной форме воплощения способа частичный поток воздуха отбирают в количестве 5...25% от общего потока воздуха, направляемого к реакционной камере 4. According to the most preferred form of embodiment of the method, a partial air flow is taken in an amount of 5 ... 25% of the total air flow directed to the reaction chamber 4.

Реактор (фиг. 3, 4) для обжига порошкообразного материала содержит вертикальную цилиндрическую реакционную камеру 4 с коническим днищам 14, по крайней мере одним нижним боковым входным отверстием 15 для порошкообразного сырьевого материала, нижним центральным входным отверстием 16 для газовой фазы и верхним боковым выходным отверстием 17 для газово-суспензионной фазы и расположенное в нижней части реакционной камеры горелочное устройство. The powder firing reactor (FIGS. 3, 4) comprises a vertical cylindrical reaction chamber 4 with conical bottoms 14, at least one lower lateral inlet 15 for the powdered raw material, a lower central gas inlet 16 and an upper lateral outlet 17 for the gas-suspension phase and a burner device located in the lower part of the reaction chamber.

Согласно изобретению горелочное устройство выполнено а виде цилиндрической форкамеры 11, которая соосно соединена с нижней частью реакционной камеры 4 и имеет нижнее центральное входное отверстие 18 для предварительно нагретого воздуха и верхнее центральное выходное отверстие 19 для смеси продуктов сгорания и воздуха, состыкованное с входным отверстием 16 реакционной камеры 4. Форкамера 11 имеет также несколько тангенциально расположенных горелок 20, равномерно распределенных по ее цилиндрической поверхности, например шесть горелок, по две в каждом из трех горизонтальных рядов (на фиг.3 горелки 20 условно показаны расположенными радиально). Внутренние поверхности реактора 4,11 снабжены огнеупорной теплоизоляцией. According to the invention, the burner device is made in the form of a cylindrical prechamber 11, which is coaxially connected to the lower part of the reaction chamber 4 and has a lower central inlet 18 for preheated air and an upper central outlet 19 for a mixture of combustion products and air docked with the inlet 16 of the reaction chambers 4. The prechamber 11 also has several tangentially located burners 20 uniformly distributed over its cylindrical surface, for example six burners, two in each of three horizontal rows (in Figure 3 the torch 20 shown schematically arranged radially). The inner surfaces of the 4.11 reactor are provided with refractory thermal insulation.

Описанный реактор 4, 11 работает следующим образом. Предварительно нагретый сухой порошкообразный сырьевой материал, в частности гидроокись алюминия, подается в реакционную камеру 4 через одно или предпочтительнее несколько равномерно распределенных по окружности входных отверстий 15 в направлении, параллельном образующей конического днища 14. На уровне входного отверстия 16 реакционной камеры 4 порошкообразный материал подхватывается входящим горячим газовым потоком с образованием взвешенного осесимметричного вихревого слоя газово-суспензионной фазы. Последняя покидает реакционную камеру 4 через верхнее выходное отверстие 17. Горячий газовый поток генерируется в отделенном от рабочего пространства реакционной камеры 4 горелочном устройстве форкамеры 11, куда через входное отверстие 18 подается предварительно нагретый воздух, а через выходное отверстие 19, состыкованное с входным отверстием 16 реакционной камеры 4, а последнюю подается смесь продуктов сгорания и воздуха. The described reactor 4, 11 operates as follows. The preheated dry powdery raw material, in particular aluminum hydroxide, is fed into the reaction chamber 4 through one or more preferably several inlet openings 15 uniformly distributed around the circumference in the direction parallel to the conical bottom 14. At the level of the inlet 16 of the reaction chamber 4, the powdered material is picked up by the inlet hot gas flow with the formation of a weighted axisymmetric vortex layer of the gas-suspension phase. The latter leaves the reaction chamber 4 through the upper outlet 17. Hot gas flow is generated in the prechamber 11 burner device separated from the working space of the reaction chamber 4, where preheated air is supplied through the inlet 18, and through the outlet 19 connected to the reaction inlet 16 chamber 4, and the last is a mixture of combustion products and air.

Установка для термообработки порошкообразного материала, преимущественно гидроокиси алюминия (фиг. 1, 2), содержит устройство 1 для предварительной сушки в восходящем потоке отходящих газов влажной гидроокиси алюминия, подаваемой в загрузочное устройство 21, например, шнекового типа; циклонный сепаратор 2 высушенной гидроокиси алюминия; устройство 3 для предварительного нагревания гидроокиси алюминия в потоке отходящих газов, состоящее из газового канала 22 и циклонного сепаратора 23; реактор 4, 11 для обжига гидроокиси алюминия во взвешенном состоянии смесью продуктов сгорания топлива с воздухом; упомянутый циклонный сепаратор 23 полученного глинозема; многоступенчатое циклонное устройство для охлаждения глинозема и нагревания воздуха, подаваемого к реактору 4, 11, состоящее из циклонов 6...9; охладитель товарного глинозема 10, например, водяного типа; нагнетатель 24 для подачи воздуха к реактору 4, 11 через циклонное устройство 6...9; дымосос 25 для отвода отработанных дымовых газов в атмосферу через пылеулавливатель 26, например, электростатического типа. Installation for heat treatment of a powdery material, mainly aluminum hydroxide (Fig. 1, 2), contains a device 1 for pre-drying in an upward flow of exhaust gases of wet aluminum hydroxide supplied to the loading device 21, for example, a screw type; dried aluminum hydroxide cyclone separator 2; a device 3 for preheating aluminum hydroxide in an exhaust gas stream, consisting of a gas channel 22 and a cyclone separator 23; a reactor 4, 11 for burning aluminum hydroxide in suspension by a mixture of products of combustion of fuel with air; said cyclone separator 23 of obtained alumina; a multistage cyclone device for cooling alumina and heating the air supplied to the reactor 4, 11, consisting of cyclones 6 ... 9; commercial alumina cooler 10, for example, water type; a supercharger 24 for supplying air to the reactor 4, 11 through a cyclone device 6 ... 9; a smoke exhauster 25 for removing exhaust flue gases into the atmosphere through a dust collector 26, for example, of an electrostatic type.

Согласно основной форме воплощения установки реактор для обжига гидроокиси алюминия во взвешенном состоянии смесью продуктов сгорания топлива с воздухом выполнен как реактор 4, 11 согласно изобретению и снабжен дополнительным нагнетателем 27 для подачи первичного воздуха к горелкам 20 горелочного устройства. According to the main embodiment of the installation, the suspension reactor for burning aluminum hydroxide in a mixture of products of fuel combustion with air is designed as a reactor 4, 11 according to the invention and is equipped with an additional supercharger 27 for supplying primary air to the burners 20 of the burner device.

Согласно предпочтительной форме воплощения установки вход устройства 1 для сушки гидроокиси алюминия соединен с воздушным трактом устройства 6..9 для охлаждения глинозема и нагревания воздуха посредством воздухопровода 12 с возможностью контролируемого отбора части воздуха, подаваемого к реактору 4, 11, с помощью запорно-регулирующего органа 28. Отбор воздуха из воздушного тракта может производиться непосредственно на выходе из циклона 8 второй ступени нагревания воздуха (фиг.1). According to a preferred embodiment of the installation, the input of the device 1 for drying aluminum hydroxide is connected to the air duct of the device 6..9 for cooling alumina and heating the air through the air duct 12 with the possibility of controlled selection of part of the air supplied to the reactor 4, 11, using a shut-off regulating body 28. The selection of air from the air tract can be made directly at the outlet of the cyclone 8 of the second stage of heating the air (figure 1).

Согласно другой предпочтительной форме воплощения установки на входе в устройство 1 для сушки гидроокиси алюминия установлена дополнительная горелка 13 с автономным нагнетателем 29 для подачи к ней первичного воздуха. В этом случае отбор воздуха из воздушного тракта производится непосредственно на выходе из циклона 9 первой ступени нагревания воздуха (фиг.2). According to another preferred embodiment of the installation, an additional burner 13 with an autonomous supercharger 29 for supplying primary air to it is installed at the inlet of the device for drying aluminum hydroxide. In this case, the selection of air from the air tract is carried out directly at the outlet of the cyclone 9 of the first stage of heating the air (figure 2).

Установка содержит также промежуточный бункер 30 для предварительно охлажденного глинозема, поступающего из последней ступени его воздушного охлаждения - циклона 9, бункер-накопитель 31 товарного глинозема, поступающего от охладителя 10, запорно-регулирующие органы 32 и 33 соответственно воздушного нагнетателя 24 и дымососа 25, а также соединительные воздушные, газовые и дымовые каналы и топливопроводы. The installation also contains an intermediate hopper 30 for pre-cooled alumina coming from the last stage of its air cooling - cyclone 9, a storage hopper 31 for commercial alumina coming from a cooler 10, shut-off-regulating bodies 32 and 33, respectively, of an air supercharger 24 and a smoke exhauster 25, and also connecting air, gas and smoke channels and fuel lines.

Установка работает следующим образом. Пастообразная гидроокись алюминия с влажностью, например, 10% подается в загрузочное устройство 21 и поступает в устройство для сушки 1, где она подхватывается восходящим потоком отходящих газов и высушивается от свободной влаги на своем пути к циклону 2. Здесь сухая гидроокись алюминия отделяется от отходящих газов и под собственным весом поступает в устройство 3 для ее предварительного нагревания, состоящее из газового канала 22 и циклонного сепаратора 23. Отделившаяся в циклоне 23 нагретая гидроокись алюминия поступает в реакционную камеру 4, где осуществляется ее обжиг смесью продуктов сгорания топлива с воздухом, поступающей снизу от горелочного устройства форкамеры 11. Обожженный глинозем в виде газово-суспензионной фазы поступает в циклон 5 для сепарации и оттуда в циклонное устройство 6. ..9 для воздушного охлаждения, а отходящие газы из циклона 5 подаются в газовый канал 22 устройства 3 для предварительного нагревания гидроокиси алюминия и далее через циклон 23 поступают в устройство 1 для ее сушки. Далее предварительно охлажденный товарный глинозем из циклона 9 поступает в промежуточный бункер 30, затем в водяной охладитель 10 и, наконец, в бункер-накопитель 31 для дальнейшей отгрузки. Installation works as follows. Paste aluminum hydroxide with a moisture content of, for example, 10% is supplied to the charging device 21 and fed to the drying device 1, where it is picked up by an upward flow of exhaust gases and dried from free moisture on its way to cyclone 2. Here, dry aluminum hydroxide is separated from the exhaust gases and under its own weight enters the device 3 for preheating it, consisting of a gas channel 22 and a cyclone separator 23. The heated aluminum hydroxide separated in the cyclone 23 enters the reaction chamber 4, where it is fired by a mixture of products of combustion of fuel with air coming from below from the burner device of the pre-chamber 11. The calcined alumina in the form of a gas-suspension phase enters cyclone 5 for separation and from there to cyclone device 6. ..9 for air cooling, and the exhaust gases from the cyclone 5 are fed into the gas channel 22 of the device 3 for preheating aluminum hydroxide and then through the cyclone 23 enter the device 1 for drying it. Next, pre-chilled commodity alumina from cyclone 9 enters the intermediate hopper 30, then to the water cooler 10 and, finally, to the storage hopper 31 for further shipment.

Воздух для работы реактора 4, 11, подаваемый нагнетателем 24, нагревается в циклонном устройстве 6...9 взвесью горячего глинозема и поступает из циклона в форкамеру 11. Определенное количество частично подогретого воздуха, контролируемое запорно-регулирующим органом 28, отбирается из воздушного тракта циклонного устройства 6. ..9 после циклона 8 (фиг.1) или циклона 9 (фиг. 2) и по воздухопроводу 12 поступает на вход устройства для сушки 1, уменьшая влагосодержание сушильного агента. Отбираемый из циклона 9 (фиг.2) воздух при необходимости подогревается дополнительной горелкой 13, первичный воздух к которой подается автономным нагнетателем 29. Первичный воздух для горелок 20 форкамеры 11 подается дополнительным нагнетателем 27. Дымовые газы отбираются дымососом 25 из циклона 2 и через пылеулавливатель 26 отводятся в атмосферу. Пылевая фракция из пылеулавливателя 26 подается на рециркуляцию (на чертежах не показана). The air for operation of the reactor 4, 11, supplied by the supercharger 24, is heated in a cyclone device 6 ... 9 with a suspension of hot alumina and flows from the cyclone into the pre-chamber 11. A certain amount of partially heated air, controlled by the shut-off-regulating organ 28, is taken from the air path of the cyclone device 6. ..9 after cyclone 8 (Fig. 1) or cyclone 9 (Fig. 2) and through the air duct 12 enters the input of the drying device 1, reducing the moisture content of the drying agent. If necessary, the air drawn from cyclone 9 (FIG. 2) is heated by an additional burner 13, the primary air to which is supplied by an autonomous supercharger 29. The primary air for burners 20 of the pre-chamber 11 is supplied by an additional supercharger 27. Flue gases are taken out by a smoke exhauster 25 from cyclone 2 and through a dust collector 26 relegated to the atmosphere. The dust fraction from the dust collector 26 is fed to recirculation (not shown in the drawings).

Управление тепловым режимом реакционной камеры 4 может осуществляться посредством регулирования подачи топлива к горелкам 20, изменения коэффициента избытка воздуха, подаваемого к горелкам 20 дополнительным нагнетателем 27, изменения производительности и нагнетателя 24 и дымососа 25 соответствующими запорно-регулирующими органами 32 и 33 и, кроме того, путем подачи части воздуха, контролируемой запорно-регулирующим органом 28, непосредственно в устройство для сушки 1, а также путем регулирования подачи топлива к дополнительной горелке 13. The thermal regime of the reaction chamber 4 can be controlled by controlling the fuel supply to the burners 20, changing the coefficient of excess air supplied to the burners 20 by an additional supercharger 27, changing the productivity of the supercharger 24 and the exhaust fan 25 by the corresponding shut-off and regulating organs 32 and 33, and, in addition, by supplying a part of the air controlled by the locking and regulating body 28 directly to the drying device 1, as well as by regulating the supply of fuel to the additional burner 13.

В нижеследующей таблице представлен конкретный пример практической реализации изобретения применительно к производству товарного глинозема, осуществляемому в установившемся режиме. The following table presents a specific example of the practical implementation of the invention in relation to the production of commercial alumina, carried out in steady state.

Claims

1. The method of heat treatment of a powdery material, mainly aluminum hydroxide, including preliminary direct-flow drying of wet aluminum hydroxide in an upstream exhaust gas, cyclone separation of dried powdered aluminum hydroxide, preliminary direct-flow heating of powdered aluminum hydroxide in an exhaust gas stream, feeding heated powder aluminum hydroxide to the reaction chamber and its suspension in suspension by a mixture of fuel combustion products and preheated of air flow, the cyclone separation obtained alumina, it multistage co-current cooling air flow supplied to the reaction chamber, and the final cooling, to produce alumina, characterized in that the supplied into the reaction chamber a mixture of fuel combustion products and preheated air stream is prepared separately.

2. The method according to claim 1, characterized in that a controlled part of the air stream is taken from the air stream supplied to the reaction chamber and fed into the upward stream of exhaust gases supplied to the drying of wet aluminum hydroxide.

3. The method according to claim 2, characterized in that part of the air stream is preheated by burning additional fuel before being fed into the upstream exhaust gas stream.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that said part of the air stream is 5 ... 25% of the said air stream.

5. A powder material calcination reactor comprising a vertical cylindrical reaction chamber with a conical bottom with at least one lower lateral inlet for the powdered raw material, a lower central inlet for the gas phase and an upper outlet for the gas-suspension phase and a burner a device located in the lower part of the reaction chamber, characterized in that the burner device is made in the form of a cylindrical prechamber equipped with several tangent cial burners arranged uniformly distributed over the cylindrical surface has a lower central air inlet and an upper central outlet orifice for the mixture of combustion products and air docked to the lower central inlet opening of the reaction chamber, the prechamber is coaxially connected to the lower part of the reaction chamber.

6. Installation for heat treatment of a powdery material, mainly aluminum hydroxide, containing a device for pre-drying wet aluminum hydroxide in an upstream waste gas, a cyclone separator of dried powdered aluminum hydroxide, a device for preliminary direct-flow heating of powdered aluminum hydroxide in an exhaust gas stream, a powder firing reactor material in suspension by a mixture of fuel combustion products and pre-heated sweat air, a cyclone separator of the obtained alumina, a multi-stage cyclone device for cooling alumina and heating the air supplied to the reactor for burning powder material, a cooler for commercial alumina, a supercharger for supplying air to the reactor and a smoke exhauster for venting exhaust gases into the atmosphere, characterized in that the reactor for firing a powdered material in a suspended state with a mixture of fuel combustion products and a preheated air stream is made according to claim 5 and provided with additional a supercharger for supplying air to the burner.

7. Installation according to claim 6, characterized in that it is equipped with an air duct, through which the input of the device for drying aluminum hydroxide is connected to the air path of the device for cooling alumina and heating the air, with the possibility of controlled selection of part of the air supplied to the reactor.

8. Installation according to claim 7, characterized in that it is equipped with an additional burner with an autonomous supercharger for supplying air to the device for drying aluminum hydroxide installed at its inlet.