CN85101687A - 连续锻烧氢氧化铝的设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将氢氧化铝原料锻烧成变体可以从很低值到很高值加以控制的氧化铝的方法和设备。根据本发明，原料的锻烧是分两阶段进行的。在第一阶段，原材料用空气预热然后送入流化床烧炉中，在此之后又送至存储旋风分离器。在第二阶段，以上经过锻烧的材料(可以含有最高达80％左右的变体)在筒式回转窑中进一步锻烧，筒式回转窑的后面跟着有一个冷却器。

Description

本发明所属的领域

本发明属于煅烧氢氧化铝来生产化铝的技术领域，它包括一个用于要被煅烧的材料的干燥装置、一个两级的煅烧装置和一个冷却装置。

现有技术的说明

迄今为此，氢氧化铝原料的煅烧是在两种不同类型的设备中进行的，即在筒式回转窑中或在所谓固定系统中，例如旋风分离器或流化床煅烧炉。在筒式回转窑中煅烧是众所周知的并且得到了广泛的应用。筒式回转窑可以生产所有等级的氧化铝，含有特别纯α量的特殊明矾土。但是，筒式回转窑中煅烧时，输入的能量与所生产的产品数量之间的比率是不理想的，特别是对于α变体含量低于大约80%的明矾土。这是因为，热气流与产品未充分混合因而能量传递效果差的缘故。

将氢氧化铝材料煅烧成α含量低于80%的氧化铝，在所谓流化床反应器中进行要比在回转窑中进行节省大量能量。从而，在流化床反应器中煅烧氧化铝原料可以节约大约25-30%的燃料消耗率。但是，在这样的煅烧炉中不能连续生产α含量在80%以上的高α含量氧化铝。由于需要高温，因而发生了导致明矾土结块和熔结并从而可能堵塞煅烧炉的烧结相。

西德展出说明书第1184744号中的例3给出了一个装置，其中在筒式回转窑的下游配置有一个三级旋风分离器热交换器。根据这一已知的系统，热消耗率被降低，以致借助一个在通向旋风分离器这一级的管道中的燃烧器，对氢氧化铝进行短时间加热就达到了某一温度，在这一温度上引起了随后自发进行的转变为α变体的放热转变过程。这一转变过程的发生是在旋风分离器系统中进行的。在其下游的筒式回转窑仅仅是为随后发生的氢氧化铝的自发转变提供了反应空间。设备在筒式回转窑中的燃烧器专门用来补偿所产生的热损失。如同在这份参考文献的例3中所指出的那样，可以得到的最大α比率为70%左右。

本发明的简要说明

本发明采用一个系统以及一个用于操作这一系统的方法，以特别有效的方式提供各种变体的氧化铝。

本发明是采用一个连续煅烧氢氧化铝材料的系统来达到这一目的的。在这个系统中，煅烧设备的第一级是由流化床煅烧炉、空气加热器和存储旋风分离器组成，空气加热器在流化床煅烧炉之前而存储旋风分离器在它的后面。第二级由一个筒式回转窑组成，在它的下游有一个冷却装置，把流化床煅烧炉和筒式回转窑创造性地结合在一起产生了一个优点，即这样的系统结构紧凑。流化床煅烧炉取代了筒式回转窑中以前一直是作为干燥器和预煅烧炉的那一部分，这一部分在能量的利用上效率很低。其余部分被限制于高温范围。所以，现有的筒式回转窑可以被缩短到它们原来长度的大约三分之一。现有的筒式回转窑也可以进行改造，以便窑的一部分可以用来作为热区，而后面的部分可以用来作为一个冷却器。

在本发明的另一形式中，第一级中的存储旋风分离器包含两个煅烧产物输送装置，一个输送装置通过一个管道直接连接到筒式回转窑上，另一个通过管道直接与一个冷却装置相连。由于存储旋风分离器与该冷却装置之间直接连结的结果，使得对于生产某些等级的氧化铝不需要煅烧装置的第二级时，可以绕过作为系统一部分的筒式回转窑。

在本发明的一种形式中，在存储旋风分离器上设置有若干排料阀，其中一个阀通过管道连接到一个冷却装置上，该冷却装置与位于筒式回转窑下游的冷却装置无关。本发明的这种形式的优点在于，这一煅烧装置的第一级可以作为一个独立的煅烧装置来使用，但是当它与筒式回转窑结合在一起使用时就提供了另一个煅烧装置，后者生产出来的氧化铝不同于由第一级生产的产品。

本发明的方法包括，分两个阶段依次地煅烧氢氧化铝材料。在第一阶段中，在第一级也就是在流化床煅烧炉中生产α类型的比率为0到大约80%的材料，在流化床煅烧炉的前面有空气加烈气。在它的后面有存储旋风分离器。然后，这一产品再次煅烧达到较高的α含量，这一含量在筒式回转窑里第二阶段煅烧中可以达到100%。在第一阶段中，煅烧是在比第二阶段低的温度下进行的。将煅烧过程分为两个阶段进行的突出优点在于，在流化床煅烧炉中进行第一阶段煅烧时（在流化床煅烧炉前面有空气加热器，在它后面有存储旋风分离器），能量消耗率特别低，这是因为，产品流与气流在同一方向流动，从而气体和要煅烧的材料产生了紧密的混合，这是十分有利的。例如，在常规类型的筒式回转窑中生产纯α-类型时，所需要的热消耗率为4600千焦耳/公斤（Al₂O₃），而在本发明的系统中只需要大约3200千焦耳/公斤，从而节约了30%左右的热能。

在第二阶段中，煅烧最好是在一个被缩短以便提供一个高温部分的筒式回转窑中进行。在生产α比率为80-100%的氧化铝的高温时产生的导致，结块和粘结的，烧结相不能堵塞筒式回转窑。由于在筒式回转窑中机械滚动的结果，这些烧结块有利地被破碎并均匀化，从而产生了均匀的产品。对于经过高度煅烧的明矾土，把煅烧过程分为两个阶段进行还可以节省大量能源。在常规类型的筒式回转窑中生产纯α变化，热能消耗率达到大约5250千焦耳/公斤（Al₂O₃），而采用本发明的两级煅烧（先在流化床煅烧炉中然后在筒式回转窑中），只需要大约3900千焦耳/公斤。这意味着节约将近25%的热能。

在本发明的一种改进形式中，经过第一阶段烧结的产品被进一步分成两股分流，其中第一股在筒式回转窑中进一步煅烧，第二股在一个冷却装置中进行冷却，该冷却装置与筒式回转窑的产品无关。本发明的这种形式的优点在于，使用两个分离的冷却装置使得可以同时并行地生产两种氧化铝，即α比率最多到80%左右的氧化铝和α比率最高可达100%的特殊明矾土。

本发明方法的另一个特色是，把与氧化铝粉尘一起从筒式回转窑中和从冷却装置中汲出废气应用到空气热器中，从而废气进入空气加热器发生在燃烧器的火焰区以外。其优点在于，粉尘不会以不可控制的方式招致进一步煅烧，此外不合需要的α变体不会进入产品。

附图的简要说明

通过附图对本发明作进一步的说明，其中图1是用来说明本发明的一种形式的方框图;图2是用来说明本发明的一种改进形式的另一个方框图。

优先选择的实施例说明

本发明的煅烧设备可以由一个已知类型的干燥装置1组成，该装置通过管道2连接到流化床煅烧炉3上。后者在其输入端通过管道6与空气加热器4相连，在其输出端通过管道8与存储旋风分离器9相连。空气强热器4流化床煅烧炉3分别装置有燃烧器5和7。存储旋风分离器9在其输出端有一个通到干燥装置1的排出管14，还有两个排料阀10和12。阀10通过管道11连接到筒式回转窑15上，另一个排料阀12通过管道13连接一个常规式的冷却装置18上。筒式回转窑15装备有一个燃烧器16并通过废气管道23与空气加热器4连接，废气管道23上包括有一个阻断阀24。筒式回转窑的排料管17将煅烧产物排出到冷却装置18中。装有阻断阀20和21的废气管道19，19a和19b从冷却装置18通到筒式回转窑15和空气加热器4中。

如图2所示，本发明的一个改进形式包括两个独立的冷却装置18和18′。在这种情况中，存储旋风分离器9的一个排料阀通过管道13′直接连接到冷却装置18′上，该冷却装置不是紧跟在筒式回转窑15的后面。冷却器18和18′的输出物可以根据选择或者导入筒式回转窑15或者导入空气加热器4。

下面将更详细地阐述采用本发明进行生产作业的过程中所涉及的方法。

如同在附图1中所看到的那样，氢氧化铝原料首先在干燥装置1中以一种已知的方式进行干燥，然后通过管道2连续地输送至流化床煅烧炉3中。在这里，这些颗粒立即达到完全流态化，从而保证了与热空气紧密接触。在煅烧炉3中的滞留时间平均不到1秒钟。

流化床煅烧炉3的上游是空气加热器4，在这里至少使用一个燃烧器5将空气预热，然后通过管道6将其输送至流化床煅烧炉3中以便使输入的产品保持在流化床中，流化床煅烧炉3装备有一个燃烧器7来提供煅烧所需要的能量。

由于在流化床煅烧器3中存在热气流的结果，经过煅烧或预煅烧的产品即所谓煅烧产物通过管道8被输送至绝热的存储旋风分离器9中，这个存储旋风分离器从结构上说包括一个旋风分离器和一个设置在它下面的贮仓状存储容器。产品在旋风分离器中与热空气分离，收集在存储容器中。在流化床煅烧炉中开始的形成α变体的放热过程在这容器中继续进行。

根据本发明，这煅烧产物连续不断地经过两个阻断阀10和12从存储旋风分离器9中流出。煅烧产物通过阀10流入管道11中，通过阀12流入管道13中。用阀10和12可以很方便地调节流出速率，从而调节了在存储旋风分离器9中的保持时间。流出速率和保持时间对α相的煅烧过程有影响。从存储旋风分离器9中出来的热空气通过管道14输送到干燥装置1中以便进一步利用其热能。

根据本发明，图1的装置可以这样运转以致根据阀10和阀11是否开启以及燃烧装置5、7和16是否工作可以有三种可供选择的方法。

另一种可供选择的方法可以用于无α类型的生产。对于生产这种氧化铝，在空气加热器4中加热空气就足够了。对于在流化床煅烧炉3中煅烧纯γ变体，在空气加热器4中空气要加热到800℃左右。因此流化床煅烧炉的燃烧器7不工作。在这种方法中，在存储旋风分离器中的滞留时间对煅烧的程度没有影响。通常这一滞留时间总共达到几分钟。这一短时间足以完成煅烧产物的均匀化。关闭存储旋风分离器上的阀10，氧化铝经阀12通过管道13绕过不工作的筒式回转窑15流入冷却装置18，该冷却装置是一个已知的氧化铝冷却器。

从冷却装置18中排出的含尘废气，通过管道19经过开启的阀门20再通过管道19a输送至空气加热器4。废气从进口22进入空气加热器4，这样粉尘粒子不会进入燃烧器的火焰区被进一步煅烧。在这种情况下关闭阀21和管道19b。

第二种可供选择的方法用于生产α比率最多到80%的氧化铝，例如炉渣氧化铝或初生氧化铝。采用这种可供选择的方法，在空气加热器4中经过加热的空气被输送到流化床煅烧炉3中，在这里燃烧器7照样工作。在流化床燃烧炉中温度达到1300℃左右，这引起了氢氧化铝部分转变为α变体。通过在存储旋风分离器9中的滞留时间可以影响煅烧程度。采用30分钟左右的保持时间可以得到α比率为80%左右的煅烧程度。采用这种可提供选择的方法时，与前面实施例，关闭阀10并且筒式回转窑不工作。所生产的全部氧化铝也是经阀12通过管道13直接输送至冷却器装置18中。从冷却器18中排出的废气按照前面一种可供选择的方法同样进行处理。

α变体的比率在80-100%之间的氧化铝可以采用第三种可供选择的方法来生产。首先，按照第二种可供选择的方法进行预煅烧，但是区别是，在存储旋风分离器9中导致所需要的变体的大约30分钟的滞留时间被充分利用，并且煅烧产物是通过阀10排出到管道11中。因此关闭阀12。最终煅烧成所需要等级的氧化铝是随后在筒式回转窑15中进行的。在这种情况中，废气的处理与前面所述两种可供选择的方法不同。从冷却器18中排出的含尘废气通过开启的阀门21和管道16b输送到筒式回转窑15中，再通过管道23和开启的阀门21输送到通向空气加热器4的管道19a中。因此关闭阀20。

图2表明了一个装置，该装置另外装备有一个冷却器18′，这个冷却器与位于筒式回转窑15下游的冷却器18彼此独立。冷却器18′通过管道13′连接到存储旋风分离器9的阀门12上。除了上述三种可供选择的方法之外，这一系统还使得本发明的第四种可供选择的方法可以用于同时生产两种氧化铝。

这第四种方法在第一阶段中的程序与前面所述的第二种可供选择的方法的相应程序相一致。在这一方法的第二阶段中，煅烧产物按预先确定的量通过阀10和12从存储旋风分离器中流出来，通过管道11连续不断地流入筒式回转窑15中，通过管道13′流入到冷却器18′中。这一煅烧产物在筒式回转窑中进行更充分的煅烧，根据所要求的品位等级最高可以达到100%的α比率。通过管道13′排出到冷却器18′中的煅烧产物直接进行冷却，形成了α比率低于80%的氧化铝。把从管道19和19′排出的废气量汇合到一起，这样就可以根据其数量情况以及筒式回转窑中的需要，通过阀20和21来分配从冷却器18和18′中排出的废气。

不言而喻，对上述这些实施例可以做各种改进而不超出本发明的范围。

Claims (10)

1、一种用于连续煅烧氢氧化铝的设备，包括：

一个干燥装置；

用于将氢氧化铝原料输入到所说的干燥装置中的装置；

一台接受从所说干燥装置来的干燥材料的流化床煅烧炉；

一台空气加热器，用来向所说的煅烧炉供应经过加热的空气的提供流态化介质；

一个接受所说的煅烧炉输出物的存储旋风分离器；

一个至少接受所说的存储旋风分离器的部分输出物的煅烧窑，以及

一个接受所说煅烧窑的固体颗粒排出物的冷却器。

2、根据权利要求1的设备，其中包括：

连接到所说存储旋风分离器出料口的第一阀门和第二阀门;

连接所说的第一阀门与所说的煅烧窑的管道，以及

连接所说的第二阀门和所说的冷却器的附加管道。

3、根据权利要求2的设备，包括一个第二冷却器，该冷却器与跟在所说煅烧炉后面的冷却器相分离，所说的第二阀门被连接到所说的第二冷却器上。

4、根据权利要求1的设备，其中所说的存储旋风分离器包括一个旋风分离器和一个位于其下面的存储容器。

5、根据权利要求1的设备，包括将所说存储旋风分离器出来的废气流导入所说干燥装置的管道。

6、根据权利要求1的设备，包括将所说煅烧窑排出的废气导入所说的空气加热器的管道。

7、一种连续煅烧氢氧化铝原料的方法，包括分两个阶段完成所说的煅烧。

在第一阶段中，依次地在一个空气加热炉，一台流化床煅烧炉和一个存储旋风分离器中处理所说的氢氧化铝原料，从而生产α氧化铝含量最高可达80%左右的氧化铝，以及

在第二阶段中，在筒式回转窑中煅烧该原料，在所说的第一阶段中煅烧温度比第二阶段要低。

8、根据权利要求7的方法，包括步骤：

经过所说的第一阶段煅烧的材料进一步被分成两股料流;

使其中的一股料流在所说第二级的筒式回转窑中进行煅烧，以及

使所说两股料流中的另一股冷却，其冷却与所说筒式回转窑的煅烧产品的冷却无关，独立进行。

9、根据权利要求7的方法，包括步骤：

从所说筒式回转窑和所说冷却器中排出的废气被送入所说第一级中的所说空气加热器。

10、根据权利要求8的方法，其中所说的两股料流在两个不相连的冷却器中进行冷却，两个冷却器的排出气体被导入所说的空气加热器。