一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α-氧化鋁的方法

2023-05-02 12:16:06

一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α-氧化鋁的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α-氧化鋁的方法，在氣體懸浮焙燒爐的旋風預熱器和熱分離旋風筒之間增加礦化劑定量下料器，在電收塵上設置粉塵及富集顆粒的收集裝置，生產方法包括以下步驟：（1）氫氧化鋁餵料；（2）乾燥；（3）預熱；（4）焙燒及分離；（5）一次冷卻；（6）二次冷卻；（7）除塵和返灰。本發明生產的α-A12O3的化學成分按重量百分比如下：Al2O3（%）：99.2～99.7；Na2O（%）：0.1～0.35；SiO2（%）：0.02～0.05；Fe2O3（%）0.01～0.03；物理性能：α-Al2O3（%）：89～95，真密度（g/cm3）：3.89～3.97，燒失量（%）0.08-0.13。
【專利說明】一種利用氣體懸浮培燒爐生產α —氧化紹的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種α-氧化鋁的生產方法，尤其是一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α -氧化鋁的方法。
【背景技術】
[0002]α -氧化招，又是燒結剛玉，白色蓬鬆粉末狀態，晶型是α型，原始晶粒0.5微米；比表面積>35m3/g。粒度分布均勻、純度高、高分散。其比表面低，具有耐高溫的惰性，但不屬於活性氧化鋁，幾乎沒有催化活性；耐熱性強，成型性好，晶相穩定、硬度高、尺寸穩定性好，可廣泛應用於各種塑料、橡膠、陶瓷、耐火材料等產品的補強增韌，特別是提高陶瓷的緻密性、光潔度、冷熱疲勞性、斷裂韌性、抗蠕變性能和高分子材料產品的耐磨性能尤為顯著。 [0003]目前國內外生產高溫煅燒氧化鋁一 α -氧化鋁，方法基本如下:
[0004]1、用導煙窯生產α -氧化鋁(間接加熱法)。其缺點為:勞動力過大、高耗能以天然氣為例，300立方米/噸)、周期長(6-7天)，產品質量波動大。
[0005]2、梭式窯生產α-氧化鋁(間接加熱法)，其缺點為:高耗能(以天然氣為例，250-260立方米/噸)、周期為3天。
[0006]3、隧道窯生產α -氧化鋁(間接加熱法)，其缺點為:高耗能(220-240立方米天然氣/噸)，產品批次不穩定，周期為2天。
[0007]4、迴轉窯生產α-氧化鋁(直接輻射法)，其缺點為:高耗能(160-180立方米天然氣/噸)，產品批次不穩定，周期為40min。

【發明內容】

[0008]本發明提供了一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α -氧化鋁的方法，解決了現有窯爐生產α-氧化鋁時候高耗能、周期長等問題。
[0009]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為:
[0010]一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α -氧化鋁的方法，在氣體懸浮焙燒爐的旋風預熱器和熱分離旋風筒之間增加礦化劑定量下料器，所述的礦化劑定量下料器的出口分別連接在旋風預熱器和熱分離旋風筒之間的管道上以及旋風預熱器和焙燒爐之間的管道上；在電收塵上設置粉塵及富集顆粒的收集裝置，在文丘裡閃速乾燥器的底部安裝冷卻裝置，生產方法包括以下步驟:
[0011](I)氫氧化鋁餵料:從過濾機出來的氫氧化鋁，通過皮帶運至小倉，再經過皮帶秤稱量後由皮帶送到螺旋，螺旋把氫氧化鋁送入文丘裡閃速乾燥器；
[0012](2)乾燥:通過螺旋的氫氧化鋁含8%~12%的附著水，溫度約為50°C，進入文丘裡閃速乾燥器後與大約300-330°C的煙氣相混合，氫氧化鋁在此被加熱150°C，附著水蒸發，物料被送入旋風預熱器，文丘裡閃速乾燥器出口溫度在130°C以上；
[0013](3)預熱:從文丘裡閃速乾燥器出來的物料和鹼氣在旋風預熱器中分離，氣體去電收塵，固體物料落入旋風預熱器底部，礦化劑通過礦化劑定量下料器分別從旋風預熱器的物料下降管道與熱分離旋風筒的熱風上升管道的交匯處以及旋風預熱器的下降管道與焙燒爐的進料管道的交匯處加入，從旋風預熱器出來的物料和從礦化劑定量下料器加入的礦化劑，與熱分離旋風筒的熱氣流相遇並被氣流帶入旋風預熱器中，熱氣流溫度在1000~1100°C，同時利用加熱器，將物料從150°C左右加熱到450~550°C，氫氧化鋁被極速地脫除大部分結晶水，使物料粉化至5-10微米，粉化後的物料晶格鹼暴露並受熱，在315°C左右揮發成為鹼氣，鹼氣在旋風預熱器中分離，鹼氣去文丘裡閃速乾燥器的過程中利用噴水冷卻系統將煙道溫度將至300-350°C，物料進入焙燒爐中；
[0014](4)焙燒及分離:燃燒空氣在冷卻系統已被加熱到600~800°C，它從焙燒爐底部的中心管進入焙燒爐，從旋風預熱器出來的氫氧化鋁沿著錐底的切線方向進入焙燒爐，使物料、燃料與燃燒空氣充分混合；
[0015]焙燒爐中物料通過時間為6_8s，溫度為1250~1350°C，氫氧化鋁剩餘的結晶水在這裡脫除，含部分結晶水的氫氧化鋁變為a -Al2O3，焙燒後的氧化鋁和氣體在熱分離旋風筒中分離，熱氣流入旋風預熱器，物料進入冷卻系統；
[0016](5) 一次冷卻:一次冷卻在一個四級旋風冷卻器中進行，旋風筒垂直安裝，用於冷卻氧化鋁的空氣主要來自大氣和二次流化床冷卻器，氧化鋁和空氣之間進行的是逆流熱交換，經過熱交換後，空氣被預熱到600~800°C，而氧化鋁被冷卻到200°C，空氣進入焙燒爐作為燃燒空氣，a -Al2O3進入二次流化床冷卻器；
[0017](6)二次冷卻:二次流化床冷卻器把a -Al2O3進一步冷卻到80°C以下，流化空氣進入一級旋風冷卻器；
[0018](7)除塵和返灰:從預熱旋風筒出來的含塵煙氣在電收塵中進行除塵，除塵後的氣體含量要求在0.15mg/m3，氣體通過排風機排往煙囪，從電收塵收下的粉塵及富集顆粒儲存在收集裝置另用。`
[0019]進一步，本發明的一種優選方案:所述的礦化劑硼酸、氯化銨、氟化鋁、氟化鎂、硝酸鎂和氯化鋁中兩種或兩種以上混合物。
[0020]進一步，本發明的一種優選方案:所述的礦化劑為硼酸、氟化鋁和硝酸鎂。
[0021]進一步，本發明的一種優選方案:所述的礦化劑的加入量為每噸原料加0.8_2kg礦化劑。
[0022]進一步，本發明的一種優選方案:所述的礦化劑的加入量為每噸原料加1.5kg礦化劑。
[0023]本發明的有益效果:
[0024]本發明的方法在氣體懸浮焙燒爐的旋風預熱器和熱分離旋風筒之間增加礦化劑定量下料器，可以使氫氧化鋁和礦化劑充分混合，可以使氫氧化鋁420-550度之間急劇脫水，使氫氧化鋁每個顆粒炸開，有原顆粒100-140目炸開為5-10微米，使其晶格鹼暴露出來，在礦化劑的作用下將晶格鹼中的鈉帶走。
[0025]在電收塵和第一旋風冷卻器之間粉塵及富集顆粒的收集裝置，將粉塵及富集顆粒收集分裝，一方面避免了粉塵及富集顆粒返回氣體懸浮焙燒爐，對產品質量的影響，另一方麵粉塵及富集顆粒小於38微米可以作為新的產品出賣。
[0026]本發明生產的a -Al2O3的化學成分如下:Α1203 (%):99.2~99.7 ；Na20 (%):0.1~
0.35 ；Si02 (%):0.02 ~0.05 ；Fe203 (%) 0.01 ~0.03 ;物理性能:a -Al2O3 (%):89 ~95，真密度(g/cm3):3.89 ~3.97，燒失量(％) 0.08-0.13。
[0027]本發明的方法生產每噸氧化鋁消耗80-100m3天然氣，節約能源。
[0028]本發明的方法的產能大，以1350懸浮焙燒爐為例，日產1200噸，具有規模效應。
[0029]本發明的方法的成品均化能力強，單倉為2000噸；成品流動性好，100-300目的產品全部為球形，原晶顆粒小於I微米，產品易磨。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發明的氣體懸浮焙燒爐的結構示意簡圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0033]如圖1所示，一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α -氧化鋁的方法，在氣體懸浮焙燒爐的旋風預熱器POl和熱分離旋風筒Ρ03之間增加礦化劑定量下料器Α03，所述的礦化劑定量下料器Α03的出口分別連接在旋風預熱器PO I和熱分離旋風筒Ρ03之間的管道上以及旋風預熱器Ρ02和焙燒爐Ρ04之間的管道上；在電收塵Ρ06上設置粉塵及富集顆粒的收集裝置Ρ05，在文丘裡閃速乾燥器Α02的進口`設置噴水冷卻系統S01，生產方法包括以下步驟:
[0034](I)氫氧化鋁餵料:從過濾機出來的氫氧化鋁，通過皮帶運至小倉L01，再經過皮帶秤F04稱量後由皮帶FOl送到螺旋Α01，螺旋AOl把氫氧化鋁送入文丘裡閃速乾燥器Α02 ；
[0035](2)乾燥:通過螺旋AOl的氫氧化鋁含8%~12%的附著水，溫度約為50°C，進入文丘裡閃速乾燥器A02後與大約150-180°C的煙氣相混合，氫氧化鋁在此被加熱，附著水蒸發，物料被送入旋風預熱器P01，文丘裡閃速乾燥器A02出口溫度在130°C以上；
[0036]為了在氫氧化鋁附著水含量波動的情況下保證達到預期的乾燥效果，文丘裡閃速乾燥器A02的底部安裝冷卻裝置，以使文丘裡閃速乾燥器A02出口溫度在150-180°C以下，避免物料溫度過高，
[0037](3)預熱:從文丘裡閃速乾燥器A02出來的物料和鹼氣在旋風預熱器POl中分離，氣體去電收塵P06，固體物料落入旋風預熱器POl底部，礦化劑通過礦化劑定量下料器A03分別從旋風預熱器POl的物料下降管道與熱分離旋風筒P03的熱風上升管道的交匯處以及旋風預熱器P02的下降管道與焙燒爐P04的進料管道的交匯處加入，
[0038]從旋風預熱器POl出來的物料和從礦化劑定量下料器A03加入的礦化劑，與熱分離旋風筒P03的熱氣流相遇並被氣流帶入旋風預熱器P02中，熱氣流溫度在1000~1100°C，同時利用加熱器TII，將物料從150°C左右加熱到450~550°C，氫氧化鋁被極速地脫除大部分結晶水，使物料粉化至5-10微米，粉化後的物料晶格鹼暴露並受熱，在315°C左右揮發成為鹼氣，粉化後的物料和鹼氣在旋風預熱器P02中分離，鹼氣去文丘裡閃速乾燥器A02的過程中利用噴水冷卻系統SOl將煙道溫度將至300-350°C，物料進入焙燒爐P04中；
[0039](4)焙燒及分離:燃燒空氣在冷卻系統已被加熱到600~800°C，它從焙燒爐P04底部的中心管進入焙燒爐P04，從旋風預熱器P02出來的氫氧化鋁沿著錐底的切線方向進入焙燒爐P04，使物料、燃料與燃燒空氣充分混合；
[0040]焙燒爐P04底部有兩個燃燒器(第一燃燒器V18和第一燃燒器V19)，其中第一燃燒器V18起點火作用，第一燃燒器V19有12個燒嘴，它是主要熱源。V08、V19都以煤氣作燃料，流量分別為1000m3/L和O~36000m3/L ；
[0041]焙燒爐P04中物料通過時間為6_8s，溫度為1250~1350°C，氫氧化鋁剩餘的結晶水在這裡脫除，含部分結晶水的氫氧化鋁變為α -Α1203，焙燒後的氧化鋁和氣體在熱分離旋風筒Ρ03中分離，熱氣流入旋風預熱器Ρ02，物料進入冷卻系統；
[0042](5) 一次冷卻:一次冷卻在一個四級旋風冷卻器(一級旋風冷卻器C01、二級旋風冷卻器C02、三級旋風冷卻器C03、四級旋風冷卻器C04)中進行，旋風筒垂直安裝，用於冷卻氧化鋁的空氣主要來自大氣和二次流化床冷卻器(第一流化床冷卻器Κ01、第一流化床冷卻器K02)，氧化鋁和空氣之間進行的是逆流熱交換，經過熱交換後，空氣被預熱到600~8000C，而氧化鋁被冷卻到200°C，空氣進入焙燒爐P04作為燃燒空氣，a -A1203進入二次流化床冷卻器(第一流化床冷卻器Κ01、第一流化床冷卻器K02)；
[0043](6) 二次冷卻:二次流化床冷卻器(第一流化床冷卻器K01、第一流化床冷卻器K02)把a -A1203進一步 冷卻到80°C以下，二次流化床冷卻器(第一流化床冷卻器K01、第一流化床冷卻器K02)主要是通過內部的熱交換管束中的水流與管外的氧化鋁之間的熱交換來冷卻氧化鋁，流化空氣進入一次旋風冷卻器；
[0044](7)除塵和返灰:從預熱旋風筒POl出來的含塵煙氣在電收塵P06中進行除塵，除塵後的氣體含量要求在0.15mg/m3氣體通過排風機排往煙囪，從電收塵P06收下的粉塵及富集顆粒儲存在收集裝置P05。
[0045]具體的礦化劑的加入量見表1，不同實施例製備的α -氧化鋁性能指標見表2。
[0046]表1不同實施例的礦化劑的加入量
[0047]
【權利要求】
1.一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α-氧化鋁的方法，其特徵在於:在氣體懸浮焙燒爐的旋風預熱器和熱分離旋風筒之間增加礦化劑定量下料器，所述的礦化劑定量下料器的出口分別連接在旋風預熱器和熱分離旋風筒之間的管道上以及旋風預熱器和焙燒爐之間的管道上；在電收塵上設置粉塵及富集顆粒的收集裝置，在文丘裡閃速乾燥器的底部安裝冷卻裝置，生產方法包括以下步驟: (1)氫氧化鋁餵料:從過濾機出來的氫氧化鋁，通過皮帶運至小倉，再經過皮帶秤稱量後由皮帶送到螺旋，螺旋把氫氧化鋁送入文丘裡閃速乾燥器； (2)乾燥:通過螺旋的氫氧化鋁含8%~12%的附著水，溫度為50°C，進入文丘裡閃速乾燥器後與300-330°C的煙氣相混合，氫氧化鋁在此被加熱到150°C，附著水蒸發，物料被送入旋風預熱器，文丘裡閃速乾燥器出口溫度在130°C以上； (3)預熱:從文丘裡閃速乾燥器出來的物料和鹼氣在旋風預熱器中分離，氣體去電收塵，固體物料落入旋風預熱器底部，礦化劑通過礦化劑定量下料器分別從旋風預熱器的物料下降管道與熱分離旋風筒的熱風上升管道的交匯處以及旋風預熱器的下降管道與焙燒爐的進料管道的交匯處加入，從旋風預熱器出來的物料和從礦化劑定量下料器加入的礦化劑，與熱分離旋風筒的熱氣流相遇並被氣流帶入旋風預熱器中，熱氣流溫度在1000~1100°C，同時利用加熱器，將物料從150°C左右加熱到450~550°C，氫氧化鋁被極速地脫除大部分結晶水，使物料粉化至5-10微米左右，粉化後的物料晶格鹼暴露並受熱，在315°C左右揮發成為鹼氣，鹼氣在旋風預熱器中分離，鹼氣去文丘裡閃速乾燥器的過程中利用噴水冷卻系統將煙道溫度降至300-350°C，物料進入焙燒爐中； (4)焙燒及分離:燃燒空氣在冷卻系統已被加熱到600~800°C，它從焙燒爐底部的中心管進入焙燒爐，從旋風預熱器出來的氫氧化鋁沿著錐底的切線方向進入焙燒爐，使物料、燃料與燃燒空氣充分混合； 焙燒爐中物料通過時間為6-8s，溫度為1250~1350°C，氫氧化鋁剩餘的結晶水在這裡脫除，含部分結晶水的氫氧化`鋁變為a -Al2O3，焙燒後的氧化鋁和氣體在熱分離旋風筒中分離，熱氣流入旋風預熱器，物料進入冷卻系統； (5)一次冷卻:一次冷卻在一個四級旋風冷卻器中進行，旋風筒垂直安裝，用於冷卻氧化鋁的空氣主要來自大氣和二次流化床冷卻器，氧化鋁和空氣之間進行的是逆流熱交換，經過熱交換後，空氣被預熱到600~800°C，而氧化鋁被冷卻到200°C，空氣進入焙燒爐作為燃燒空氣，a -Al2O3進入二次流化床冷卻器； (6)二次冷卻:二次流化床冷卻器把C1-Al2O3進一步冷卻到80°C以下，流化空氣進入一級旋風冷卻器； (7)除塵和返灰:從預熱旋風筒出來的含塵煙氣在電收塵中進行除塵，除塵後的氣體含量要求在0.15mg/m3，氣體通過排風機排往煙囪，從電收塵收下的粉塵及富集顆粒儲存在收集裝置另用。
2.根據權利要求1所述的一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α-氧化鋁的方法，其特徵在於:所述的礦化劑為硼酸、氯化銨、氟化鋁、氟化鎂、硝酸鎂和氯化鋁中兩種或兩種以上混合物。
3.根據權利要求2所述的一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α-氧化鋁的方法，其特徵在於:所述的礦化劑為硼酸、氟化鋁和硝酸鎂。
4.根據權利要求1-3任一項所述的一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α-氧化鋁的方法，其特徵在於:所述的礦化劑的加入量為每噸原料加0.8_2kg礦化劑。
5.根據權利要求4所述的一種利用氣體懸浮焙燒爐生產α-氧化鋁的方法，其特徵在於:所述的礦化劑的 加入量為每噸原料加1.5kg礦化劑。
【文檔編號】C01F7/30GK103771476SQ201410037443
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月26日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】馬斌, 孔令明, 周彬, 呂振林, 馬楸陽 申請人:鄭州金陽光陶瓷有限公司