一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置及焙烧工艺.pdf

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置及焙烧工艺。悬浮焙烧装置由给料系统、焙烧系统、结晶分离系统和旋风除尘系统组成；给料系统包括定量给料机、螺旋给料机和干燥机；焙烧系统包括旋风预热器、焙烧炉和燃烧站；结晶分离系统包括旋风分离器、结晶器、可控料位阀、旋风冷却器和干燥冷却器；旋风除尘系统包括除尘器、引风机和烟囱；工作时，以氢氧化铝滤饼为原料，根据多品种氧化铝产品的不同要求，调整焙烧炉焙烧温度和物料在结晶器内的停留时间，最终得到的不同氧化铝产品从干燥冷却器中出料。本发明采用一套装置，使用同一种原料，通过调整操作参数，实现了同时生产冶金氧化铝和高温氧化铝多种产品的功能。

权利要求书
1.  一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置，其特征在于由给料系统、焙烧系统、结晶分离系统和旋风除尘系统组成；其中所述的给料系统包括定量给料机、螺旋给料机和干燥机；所述的焙烧系统包括旋风预热器、焙烧炉和燃烧站；所述的结晶分离系统包括旋风分离器、结晶器、可控料位阀、旋风冷却器和干燥冷却器；所述的旋风除尘系统包括除尘器、引风机和烟囱；
所述的定量给料机向螺旋给料机供料，螺旋给料机的出料口与干燥机连通，干燥机出料口与旋风预热器进料端相连，旋风预热器出料端与焙烧炉的进料口连通，焙烧炉上部出料端与旋风分离器进料端连通，旋风分离器出料端与结晶器进料端连通，结晶器出料端通过可控料位阀与旋风冷却器进料端相连，旋风冷却器出料端与干燥冷却器进料端连通，干燥冷却器出料端出料；旋风分离器烟气出口与干燥机底部相连；
所述的焙烧炉底部进气端通过管道与旋风冷却器出风口相连，旋风冷却器的进风口引入冷空气，并经旋风冷却器预热后通过上述管道进入焙烧炉；
所述的旋风预热器烟气出口与除尘器入口连通，除尘器排气口与引风机连通，引风机与烟囱连通。

2.  根据权利要求1所述的一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置，其特征在于所述的定量给料机是电子定量给料机或失重秤，由缓冲仓向其供料，缓冲仓的出料口设有阀门，所述的阀门是棒阀或插板阀。

3.  根据权利要求1所述的一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置，其特征在于所述的旋风预热器是一级或多级，当旋风预热器为多级时，进料端为首级旋风预热器进料端，出料端为末级旋风预热器出料端。

4.  根据权利要求1所述的一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置，其特征在于所述的焙烧炉是一个带有内衬材料的圆柱体，底部为锥台体。

5.  根据权利要求1所述的一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置，其特征在于所述的燃烧站由辅助燃烧站、主燃烧站、干燥燃烧站和启动燃烧站组成，所述的辅助燃烧站和主燃烧站通过管道与焙烧炉底部连通，所述的干燥燃烧站通过管道与干燥器连通，所述的启动燃烧站通过管道与旋风冷却器出气端连通。

6.  根据权利要求1所述的一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置，其特征在于所述的旋风冷却器为一级或多级，当旋风冷却器为多级时，所述的出风口为首级旋风冷却器，所述的进风口为末级旋风冷却器。

7.   根据权利要求1所述的一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置，其特征在于所述的干燥冷却器是流态化冷却器或沸腾冷却器，为一级或多级。

8.  根据权利要求1所述的一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置，其特征在于所述的除尘器是布袋除尘器、静电除尘器或电袋除尘器，除尘器下方设有罗茨风机和气力提升泵，气力提升泵与返灰装置相连，返灰装置与旋风预热器连通，所述的返灰装置是返灰溜槽或螺旋输送机。

9.   采用权利要求1所述的生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置进行焙烧的工艺，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）平均粒度＜200μm的含有3~8%附着水的氢氧化铝滤饼从缓冲仓内，经过阀门，经定量给料机称重计量后，由螺旋给料机输送至干燥机内，与来自旋风预热器的热烟气进行热交换，经过热交换的物料温度为320～380℃，附着水在此脱离，再经旋风预热器预热、分解为氧化铝并分离后进入焙烧炉底部，分离后产生的含尘烟气进入除尘器进一步净化；
（2）冷空气在旋风冷却器中被预热到700～980℃进入焙烧炉，焙烧炉中的氧化铝粉与预热的空气进行充分混合，在加热状态下进行焙烧，根据多品种氧化铝产品的不同要求，调整焙烧炉焙烧温度；
当生产冶金级氧化铝时，焙烧炉焙烧温度为1000℃～1200℃，当生产高温氧化铝时，焙烧炉焙烧温度为1300℃～1700℃；
（3）来自焙烧炉的气、固两相经旋风分离器分离后，高温物料进入结晶器及可控料位阀，物料处于流化状态，根据多品种氧化铝产品的不同要求调整物料在结晶器内的停留时间；
当生产冶金级氧化铝时，物料直接穿过结晶器，当生产高温氧化铝时，通过控制可控料位阀，保证物料在结晶器内的停留时间，完成氧化铝晶型转化，并使碱性杂质与矿化剂反应进入气相脱除，得到符合行业标准的高温氧化铝；
（4）从结晶器和可控料位阀中出料的氧化铝粉进入旋风冷却器和干燥冷却器中逐级冷却，冷却介质为冷空气，最终被深度冷却至80℃以下，冷空气换热至700~980℃，被送入步骤（2）中的焙烧炉中助燃，最终得到的氧化铝产品从干燥冷却器中出料。

10.  根据权利要求9 所述的生产多品种氧化铝的悬浮焙烧工艺，其特征在于所述的步骤（1）中经除尘器净化后的烟气含尘浓度≤40mg/Nm3,经引风机送入烟囱排空，除尘器回收的细粉经气力提升泵送回旋风预热器中，实现在闭路粉尘回收。

说明书一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置及焙烧工艺
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置及焙烧工艺。
背景技术
从应用的角度，氧化铝产品可分为冶金氧化铝和特种氧化铝（非冶金氧化铝），冶金级氧化铝和特种氧化铝的生产工艺过程完全不同，冶金氧化铝主要用来制造原铝，特种氧化铝中的高温氧化铝则被应用于陶瓷、化学化工等领域，并且随着其应用领域的迅猛拓展，其生产工艺逐步被各个国家和生产厂家所重视。
目前，冶金氧化铝生产是采用悬浮焙烧工艺，而高温氧化铝生产采用的是回转窑工艺，工业氧化铝加添加剂高温煅烧，而目前回转窑工艺生产高温氧化铝有如下缺点或不足：
原料采用氧化铝而不是氢氧化铝，即原料氢氧化铝烧制成氧化铝后，再经过冷却和搬运进入回转窑煅烧；
烧成带温度不能直接准确测量，产品质量不稳定；
改变产量时，易产生块状料，块状料以及窑体转速对产品质量影响较大；
散热量大、尾气温度高，因而操作能耗高；
运转设备多，故障率高，维修费用大；
单台产能小，建设成本及运行成本高。
因此如何利用一套生产装置生产多品种氧化铝，并改变高温氧化铝生产的落后状态，已成为氧化铝从业科技人员亟待解决的问题。
发明内容
为克服现有技术存在的不足，本发明提供一种生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置及焙烧工艺，目的是利用一套焙烧装置，使用同一种原料，通过调整参数，同时生产冶金氧化铝和高温氧化铝等多种产品，以满足市场需求，本发明还具有单台产能高、占地少、能耗低、资源利用率高、自动化程度高等优点。
本发明的生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置由给料系统、焙烧系统、结晶分离系统和旋风除尘系统组成；其中所述的给料系统包括定量给料机、螺旋给料机和干燥机；所述的焙烧系统包括旋风预热器、焙烧炉和燃烧站；所述的结晶分离系统包括旋风分离器、结晶器、可控料位阀、旋风冷却器和干燥冷却器；所述的旋风除尘系统包括除尘器、引风机和烟囱；
所述的定量给料机向螺旋给料机供料，螺旋给料机的出料口与干燥机连通，干燥机出料口与旋风预热器进料端相连，旋风预热器出料端与焙烧炉的进料口连通，焙烧炉上部出料端与旋风分离器进料端连通，旋风分离器出料端与结晶器进料端连通，结晶器出料端通过可控料位阀与旋风冷却器进料端相连，旋风冷却器出料端与干燥冷却器进料端连通，干燥冷却器出料端出料；旋风分离器烟气出口与干燥机底部相连；
所述的焙烧炉底部进气端通过管道与旋风冷却器出风口相连，旋风冷却器的进风口引入冷空气，并经旋风冷却器预热后通过上述管道进入焙烧炉；
所述的旋风预热器烟气出口与除尘器入口连通，除尘器排气口与引风机连通，引风机与烟囱连通。
所述的定量给料机是电子定量给料机或失重秤，由缓冲仓向其供料，缓冲仓的出料口设有阀门，所述的阀门是棒阀或插板阀。
所述的干燥机是文丘里干燥器或烘干破碎机。
所述的旋风预热器是一级或多级，当旋风预热器为多级时，进料端为首级旋风预热器进料端，出料端为末级旋风预热器出料端。
所述的焙烧炉是一个带有内衬材料的圆柱体，底部为锥台体。
所述的燃烧站由辅助燃烧站、主燃烧站、干燥燃烧站和启动燃烧站组成，所述的辅助燃烧站和主燃烧站通过管道与焙烧炉底部连通，所述的干燥燃烧站通过管道与干燥器连通。所述的启动燃烧站通过管道与旋风冷却器出气端连通。
所述的结晶器是悬浮流化床反应器或循环流化床。
所述的旋风冷却器为一级或多级，当旋风冷却器为多级时，所述的出风口为首级旋风冷却器，所述的进风口为末级旋风冷却器。
所述的干燥冷却器是流态化冷却器或沸腾冷却器，为一级或多级。
所述的可控料位阀是可控锁气流动密封阀或变频叶轮给料机。
所述的除尘器是布袋除尘器、静电除尘器或电袋除尘器，除尘器下方设有罗茨风机和气力提升泵，气力提升泵与返灰装置相连，返灰装置与旋风预热器连通，所述的返灰装置是返灰溜槽或螺旋输送机。
所述的燃烧站采用的燃料是气体燃料、固体燃料或液体燃料。
本发明的生产多品种氧化铝的悬浮焙烧工艺按照以下步骤进行：
（1）平均粒度＜200μm的含有3~8%附着水的氢氧化铝滤饼从缓冲仓内，经过阀门，经定量给料机称重计量后，由螺旋给料机输送至干燥机内，与来自旋风预热器的热烟气进行热交换，经过热交换的物料温度为320～380℃，附着水在此脱离，再经旋风预热器预热、分解为氧化铝并分离后进入焙烧炉底部，分离后产生的含尘烟气进入除尘器进一步净化；
（2）冷空气在旋风冷却器中被预热到700～980℃进入焙烧炉，焙烧炉中的氧化铝粉与预热的空气进行充分混合，在加热状态下进行焙烧，根据多品种氧化铝产品的不同要求，调整焙烧炉焙烧温度；
当生产冶金级氧化铝时，焙烧炉焙烧温度为1000℃～1200℃，当生产高温氧化铝时，焙烧炉焙烧温度为1300℃～1700℃；
（3）来自焙烧炉的气、固两相经旋风分离器分离后，高温物料进入结晶器及可控料位阀，物料处于流化状态，根据多品种氧化铝产品的不同要求调整物料在结晶器内的停留时间；
当生产冶金级氧化铝时，物料直接穿过结晶器，当生产高温氧化铝时，通过控制可控料位阀，保证物料在结晶器内的停留时间，完成氧化铝晶型转化，并使碱性杂质与矿化剂反应进入气相脱除，得到符合行业标准的高温氧化铝；
（4）从结晶器和可控料位阀中出料的氧化铝粉进入旋风冷却器和干燥冷却器中逐级冷却，冷却介质为冷空气，最终被深度冷却至80℃以下，冷空气换热至700~980℃，被送入步骤（2）中的焙烧炉中助燃，最终得到的氧化铝产品从干燥冷却器中出料。
 所述的步骤（1）中经除尘器净化后的烟气含尘浓度≤40mg/Nm3,经引风机送入烟囱排空，除尘器回收的细粉经气力提升泵送回旋风预热器中，实现在闭路粉尘回收。
与现有的回转窑工艺相比，本发明具有以下特点和有益效果：
本发明采用一套装置，使用同一种原料，通过调整操作参数，实现了同时生产冶金氧化铝和高温氧化铝多种产品的功能；
本发明采用同种原料生产多品种氧化铝，减少了生产环节，与回转窑相比节能80%，节省建设投资60%，生产组织更方便灵活；
本发明实现了不停炉自动切换冶金氧化铝和高温氧化铝生产；
本发明方法是利用流态化技术对高温烟气和物料余热进行梯级利用回收；
本发明结构紧凑、单台产能高、自动化程度高、运转率高、劳动强度大大降低。
附图说明
图1是本发明的生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置结构示意图；
其中：1：缓冲仓；2：阀门；3：定量给料机；4：螺旋给料机；5：干燥机；6：旋风预热器；7：旋风分离器；8：焙烧炉；9：旋风冷却器；10：结晶器；11：可控料位阀；12：干燥冷却器；13：除尘器；14：引风机；15：烟囱；16：返灰装置；17：气力提升泵；18：罗茨风机；19：辅助燃烧站；20：主燃烧站；21：干燥燃烧站；22：启动燃烧站。
具体实施方式
本发明的实施例的生产多品种氧化铝的悬浮焙烧装置结构如图1所示；
由给料系统、焙烧系统、结晶分离系统和旋风除尘系统组成；其中所述的给料系统包括定量给料机3、螺旋给料机4和干燥机5；所述的焙烧系统包括旋风预热器6、焙烧炉8和燃烧站19~22；所述的结晶分离系统包括旋风分离器7、结晶器10、可控料位阀11、旋风冷却器9和干燥冷却器12；所述的旋风除尘系统包括除尘器13、引风机14和烟囱15；
所述的定量给料机3向螺旋给料机4供料，螺旋给料机4的出料口与干燥机5连通，干燥机5出料口与旋风预热器6进料端相连，旋风预热器6出料端与焙烧炉8的进料口连通，焙烧炉8上部出料端与旋风分离器7进料端连通，旋风分离器7出料端与结晶器10进料端连通，结晶器10出料端通过可控料位阀11与旋风冷却器9进料端相连，旋风冷却器9出料端与干燥冷却器12进料端连通，干燥冷却器12出料端出料；旋风分离器7烟气出口与干燥机5底部相连；
所述的焙烧炉8底部进气端通过管道与旋风冷却器9出风口相连，旋风冷却器9的进风口引入冷空气，并经旋风冷却器9预热后通过上述管道进入焙烧炉8；
所述的旋风预热器6烟气出口与除尘器13入口连通，除尘器13排气口与引风机14连通，引风机14与烟囱15连通。
所述的定量给料机3是电子定量给料机或失重秤，由缓冲仓1向其供料，缓冲仓1的出料口设有阀门2，所述的阀门2是棒阀或插板阀。
所述的干燥机5是文丘里干燥器或烘干破碎机。
所述的旋风预热器6是一级或多级，当旋风预热器6为多级时，进料端为首级旋风预热器进料端，出料端为末级旋风预热器出料端。
所述的焙烧炉8是一个带有内衬材料的圆柱体，底部为锥台体。
所述的燃烧站由辅助燃烧站19、主燃烧站20、干燥燃烧站21和启动燃烧站22组成，所述的辅助燃烧站19和主燃烧站20通过管道与焙烧炉8底部连通，所述的干燥燃烧21站通过管道与干燥器连通。所述的启动燃烧站通过管道与旋风冷却器出气端连通。
所述的结晶器10是悬浮流化床反应器或循环流化床。
所述的旋风冷却器9为一级或多级，当旋风冷却器9为多级时，所述的出风口为首级旋风冷却器，所述的进风口为末级旋风冷却器。
所述的干燥冷却器12是流态化冷却器或沸腾冷却器，为一级或多级。
所述的可控料位阀11是可控锁气流动密封阀或变频叶轮给料机。
所述的除尘器13是布袋除尘器、静电除尘器或电袋除尘器，除尘器13下方设有罗茨风机18和气力提升泵17，气力提升泵17与返灰装置16相连，返灰装置16与旋风预热器连通，所述的返灰装置是返灰溜槽或螺旋输送机。
 所述的燃烧站19~22采用的燃料是气体燃料、固体燃料或液体燃料。
本实施例的生产多品种氧化铝的悬浮焙烧工艺按照以下步骤进行：
（1）平均粒度＜200μm的含有3~8%附着水的氢氧化铝滤饼从缓冲仓1内，经过阀门2，经定量给料机3称重计量后，由螺旋给料机4输送至干燥机内，与来自旋风预热器6的热烟气进行热交换，经过热交换的物料温度为320～380℃，附着水在此脱离，再经旋风预热器6预热、分解为氧化铝并分离后，氧化铝粉进入焙烧炉8底部，分离后产生的含尘烟气进入除尘器进一步净化；
（2）冷空气在旋风冷却器9中被预热到700～980℃进入焙烧炉8，焙烧炉8中的氧化铝粉与预热的空气进行充分混合，在加热状态下进行焙烧，根据多品种氧化铝产品的不同要求，调整焙烧炉焙烧温度；
当生产冶金级氧化铝时，焙烧炉焙烧温度为1000℃～1200℃，当生产高温氧化铝时，焙烧炉焙烧温度为1300℃～1700℃；
（3）来自焙烧炉的气、固两相经旋风分离器7分离后，高温物料进入结晶器10及可控料位阀11，物料处于流化状态，根据多品种氧化铝产品的不同要求调整物料在结晶器10内的停留时间；
当生产冶金级氧化铝时，物料直接穿过结晶器10，当生产高温氧化铝时，通过控制可控料位阀11，保证物料在结晶器10内的停留时间，完成氧化铝晶型转化，并使碱性杂质与矿化剂反应进入气相脱除，得到符合行业标准的高温氧化铝；
（4）从结晶器10和可控料位阀11中出料的氧化铝粉进入旋风冷却器9和干燥冷却器12中逐级冷却，冷却介质为冷空气，最终被深度冷却至80℃以下，冷空气换热至700~980℃，被送入步骤（2）中的焙烧炉8中助燃，最终得到的氧化铝产品从干燥冷却器12中出料。
 所述的步骤（1）中经除尘器13净化后的烟气含尘浓度≤40mg/Nm3,经引风机14送入烟囱15排空，除尘器13回收的细粉经气力提升泵17送回旋风预热器6中，实现在闭路粉尘回收。