一种结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝的集成装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝的集成装置。物料破碎及储备上料输送系统通过多路进料管线与流态化集成焙烧炉连接；流态化集成焙烧炉包括低温段和高温段；流态化集成焙烧炉的高温段上部通过第二烟道与干法除尘器连接；干法除尘器通过第三烟道与余热锅炉连接；余热锅炉通过第四烟道与酸回收系统连接；干法除尘器通过第四管线与流态化集成焙烧炉的高温段连接；干法除尘器通过第五管线与烟气再循环系统连接；烟气再循环系统通过第六管线与热风炉连接；热风炉与设置在流态化集成焙烧炉低温段的热风管线连接。本实用新型专利技术具有系统调节性和稳定性好、产品纯度高、能耗低、投资低、占地面积小等明显的优点。

An Integrated Device for Preparing Industrial Alumina by Calcination of Crystalline Aluminum Salt

The utility model relates to an integrated device for preparing industrial grade alumina by calcining crystalline aluminium salts. Material crushing and reserve feeding system is connected with fluidized integrated calciner through multiple feeding pipelines; fluidized integrated calciner includes low temperature section and high temperature section; upper part of high temperature section of fluidized integrated calciner is connected with dry dust collector through second flue; dry dust collector is connected with waste heat boiler through third flue; waste heat boiler is connected with acid recovery system through fourth flue. Connection; Dry dust collector is connected with high temperature section of fluidized integrated calciner through the fourth pipeline; Dry dust collector is connected with flue gas recirculation system through the fifth pipeline; Flue gas recirculation system is connected with hot air stove through the sixth pipeline; Hot air stove is connected with hot air pipeline set at low temperature section of fluidized integrated calciner. The utility model has the obvious advantages of good system regulation and stability, high product purity, low energy consumption, low investment and small floor area, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝的集成装置
本技术涉及一种结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝的集成装置，采用整体全密闭式的流态化集成焙烧炉，以高温烟气为热源连续完成结晶铝盐焙烧工艺过程，具有结晶铝盐免结渣焙烧制备工业级氧化铝并回收含酸腐蚀性烟气副产成品酸的功能。
技术介绍
常规氧化铝生产是使用铝土矿资源，采用拜耳法工艺生产工业冶金级氧化铝。拜耳法以NaOH循环母液处理铝矿石，溶出氧化铝，采用晶种分解方法，使溶液中的氧化铝成为氢氧化铝结晶体，再焙烧制备工业冶金级氧化铝。全球40％左右的氧化铝产能位于中国，而中国铝土矿资源仅占全球铝土矿资源的3％左右，我国铝土矿资源相对匮乏，铝土矿市场的供不应求使得中国每年需要进口大量铝土矿，我国铝土矿资源对外依存度超过70％。针对我国铝土矿资源严重不足的现状，采用铝土矿的替代物，例如粉煤灰、煤矸石、工业冶金矿渣，以结晶铝盐为中间产品，例如六水结晶氯化铝、结晶硫酸铝、硫酸铝铵、碳酸铝铵、氢氧化铝等，以结晶铝盐焙烧制备氧化铝技术已经成为国内外许多科研机构的研究重点。粉煤灰是煤炭在锅炉中燃烧后随烟气从锅炉尾部排出的、经除尘器收集下来的固体颗粒，属于工业固体废物。在国内某些地区的煤炭燃烧粉煤灰中，氧化铝含量高达40％～55％，已经达到铝土矿资源的边界品位，从高铝粉煤灰中以结晶铝盐为中间产品，经焙烧提取铝资源，不仅解决了粉煤灰对环境的危害问题，还在一定程度上缓解了我国铝土矿资源极为短缺的状况。粉煤灰可以成为提取氧化铝的宝贵资源，国内潜在高铝粉煤灰资源量150亿吨，超过全国已探明铝土矿资源总储量，是中国重要的铝土矿后备资源。从上世纪40年代至今，粉煤灰的综合利用研究技术一直是国内外科研结构的研究热点。粉煤灰提取氧化铝技术主要包括酸法、碱法和酸碱联合法。酸法工艺是将粉煤灰溶于盐酸或硫酸溶液中，实现硅铝分离，蒸发浓缩结晶后得到各类结晶铝盐中间产品再经焙烧制取工业级氧化铝。焙烧产生的含酸气经过吸收系统重新产生盐酸、硫酸，重新用于粉煤灰的酸溶出，实现酸的闭路循环。酸法工艺的结晶铝盐有六水结晶氯化铝、结晶硫酸铝等，碱法及其他工艺的结晶铝盐有硫酸铝铵、碳酸铝铵、氢氧化铝等。结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝反应机理如下：以六水氯化铝、氢氧化铝为例，其他类同：(1)除去附着水，六水氯化铝热酌减量为5％。AlCl3﹡6H2O+附着水→AlCl3﹡6H2O+水蒸气↑Al(OH)3﹡2H2O+附着水→Al(OH)3﹡2H2O+水蒸气↑(2)脱去结晶水、热分解，六水氯化铝热酌减量为71％。2AlCl3﹡6H2O→Al2O3+6HCl↑+9H2O↑Al(OH)3﹡2H2O→Al2O3+3H2O↑(3)晶型转变γ-Al2O3→α-Al2O3在1000℃时，AlCl3﹡6H2O的焙烧产物以γ–Al2O3为主，在1150℃时，逐渐由γ-Al2O3转变为α-Al2O3(4)级配调节α-Al2O3含量反映了氧化铝的焙烧程度。焙烧程度越高，α-Al2O3含量越多，工业级氧化铝产品规格见表1。表1工业级氧化铝产品结晶铝盐焙烧是制备工业级氧化铝的关键技术。在工业化生产条件下，结晶铝盐含水率高、极容易吸水潮解，且物料容易潮解板结。例如六水氯化铝晶体约含有10％左右的附着水，由六水氯化铝晶体焙烧生产一吨氧化铝，需要原料5.261吨，产生4.261吨水蒸气和氯化氢。回转窑是常规氧化铝生产过程中常用的氢氧化铝焙烧炉设备。在回转窑中，烟气同物料逆向而行对流传热，结晶铝盐物料存在传热效率低、能耗高、运行可靠性差、污染严重的缺陷，回转窑实际热效率仅为50～60％；传统氧化铝焙烧技术经过几十年的发展，各主要的氧化铝生产企业已经逐步采用流态化焙烧技术替代原有的回转窑，例如(流态闪速焙烧炉(F.F.C)、气体悬浮焙烧炉(G.S.C)、循环流态焙烧炉(C.F.C)都是当前先进的氢氧化铝焙烧技术，流态化焙烧炉热效率可以达到78～83％。由于结晶铝盐焙烧机理与常规氧化铝工艺存在较大差异，现有的流态化焙烧炉存在以下问题：(1)上料系统无法实现含腐蚀、易潮解结晶铝盐的输送，破碎和储存，含酸气体对系统腐蚀性严重；(2)文丘里干燥器热负荷过低，无法满足结晶铝盐脱水、热分解能量需求。文丘里干燥器受结构和气流限制，供热不足导致结晶铝盐反应不彻底、变粘、结块、堵塞烟气管道，造成停炉和生产事故；(3)焙烧炉对结晶铝盐的适应性差，焙烧炉容积热负荷及换热条件无法满足结晶铝盐的反应热需求，能量分配不合理；如果提高主炉温度，也造成氧化铝过度焙烧，α-Al2O3成分增加，产品质量下降；(4)炉内气流速度高，氧化铝的破损率高；空气流速过快，循环量加大，能耗增大；(5)焙烧后物料量是原有的1/3，后旋风换热系统效率降低，旋风及管线气流速度高15米/秒，可能造成氧化铝大量携带；(6)气态悬浮炉多级旋风预热器系统漏风、系统阻力大、控制系统调节困难等问题。专利CN101054192公开了一种由循环流化床粉煤灰制备结晶氯化铝的方法，未提出后续如何制备氧化铝工艺及装置。专利CN101811711A、CN101811712A公开了一种由粉煤灰提取氧化铝的工艺方法，该工艺采用酸法处理，将粉煤灰在盐酸中溶出后依次经过沉降、蒸发结晶生成六水氯化铝，六水氯化铝颗粒通过回转窑或流化床焙烧分解成氧化铝和氯化氢气体，未提出后续如何制备氧化铝工艺及装置。专利CN101486478A公开了一种用循环流化床粉煤灰制备超细氢氧化铝、氧化铝的方法，该工艺采用首先从粉煤灰中得到氢氧化铝晶体，再通过煅烧得到氧化铝。专利CN101117228公开了一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，该工艺先将硫酸铵配入粉煤灰进行烧结，生成的硫酸铝铵与氨气反应得到氢氧化铝晶体，氢氧化铝晶体焙烧得到氧化铝。专利CN103466672A、CN203529952U公开了一种结晶氯化铝焙烧系统及方法，包括第一流化床焙烧炉，用于对进料的结晶氯化铝进行焙烧，得到初品氧化铝；第二流化床焙烧炉，用于对来自第一流化床焙烧炉的初品氧化铝进行进一步煅烧，得到氧化铝产品。该专利针对结晶氯化铝焙烧但未提出具体的工艺过程，焙烧采用二步法，工业集成性差，能耗较高。CN203440103公开了一种结晶氯化铝煅烧系统，包括回转窑、流化床干燥器和旋风除尘器，利用高温烟气对六水氯化铝进行干燥脱水，可以有效降低锻烧能耗。该专利针对结晶氯化铝焙烧但未提出具体的工艺过程，焙烧采用回转窑、流化床组合二步法，工业集成性差，能耗较高。CN104649306A公开了一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，采用粉煤灰与硫酸铵两段式流态化焙烧，解决设备的高腐蚀、焙烧粘壁、结团、结焦的问题。未提出后续如何制备氧化铝工艺及装置，焙烧采用二步法。CN104058436A公开了一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装置及方法，焙烧采用回转窑，未提出后续如何制备氧化铝工艺。CN102502744A公开了一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统及方法，焙烧采用二步法工艺。专利分析表明，流态化焙烧炉气固接触良好，热、质传递快，生产效率高，产品质量好，采用流态化焙烧技术处理结晶铝盐制备工业级氧化铝符合行业发展趋势。目前涉及的专利不多，多是来源于常规氧化铝工艺技术，以回转窑和单级流化床组合焙烧、两级流化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝的集成装置，其特征在于：物料破碎及储备上料输送系统通过多路进料管线与流态化集成焙烧炉连接；流态化集成焙烧炉包括低温段和高温段；流态化集成焙烧炉的高温段上部通过第二烟道与干法除尘器连接；干法除尘器通过第三烟道与余热锅炉连接；余热锅炉通过第四烟道与酸回收系统连接；干法除尘器通过第四管线与流态化集成焙烧炉的高温段连接；干法除尘器通过第五管线与烟气再循环系统连接；烟气再循环系统通过第六管线与热风炉连接；热风炉与设置在流态化集成焙烧炉低温段的热风管线连接；热风炉通过第一热烟气管线与流态化集成焙烧炉的低温段下部连接；热风炉通过第二热烟气管线与流态化集成焙烧炉的高温段下部连接；流态化集成焙烧炉的低温段下部设置有第一排料管线；流态化集成焙烧炉的高温段下部通过第二排料管线与流化分离器连接；流化分离器通过第一管线与流化冷却器连接；流化冷却器通过第三管线与成品氧化铝包装系统连接；流化分离器通过第二管线与热风炉连接。

【技术特征摘要】
1.一种结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝的集成装置，其特征在于：物料破碎及储备上料输送系统通过多路进料管线与流态化集成焙烧炉连接；流态化集成焙烧炉包括低温段和高温段；流态化集成焙烧炉的高温段上部通过第二烟道与干法除尘器连接；干法除尘器通过第三烟道与余热锅炉连接；余热锅炉通过第四烟道与酸回收系统连接；干法除尘器通过第四管线与流态化集成焙烧炉的高温段连接；干法除尘器通过第五管线与烟气再循环系统连接；烟气再循环系统通过第六管线与热风炉连接；热风炉与设置在流态化集成焙烧炉低温段的热风管线连接；热风炉通过第一热烟气管线与流态化集成焙烧炉的低温段下部连接；热风炉通过第二热烟气管线与流态化集成焙烧炉的高温段下部连接；流态化集成焙烧炉的低温段下部设置有第一排料管线；流态化集成焙烧炉的高温段下部通过第二排料管线与流化分离器连接；流化分离器通过第一管线与流化冷却器连接；流化冷却器通过第三管线与成品氧化铝包装系统连接；流化分离器通过第二管线与热风炉连接。2.根据权利要求1所述的结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝的集成装置，其特征在于：所述的物料破碎及储备上料输送系统采用抗酸腐蚀材质，包括螺旋给料装置和气力输送给料装置，用于破碎及输送原料结晶铝盐。3.根据权利要求1所述的结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝的集成装置，其特征在于：所述的流态化集成焙烧炉为整体全密闭式的流态化焙烧炉，内部为多层循环流化床、沸腾流化床并行结构，设计为常规循环流化床或悬浮态流化床，炉墙为全炉衬的绝热炉墙或带有水冷壁的水冷炉墙。4.根据权利要求1所述的结晶铝盐焙烧制备工业级氧化铝的集成装置，其特征在于：所述的流态化集成焙烧炉的低温段和高温段经顶部第一烟道和底部的阀门联通；左侧的低温段采用高循环倍率流化床，操作温度350～450℃，循环倍率15～...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱永康，姜振华，侯凤云，王会宁，于槟恺，辛妍，冉治通，
申请(专利权)人：北京航天石化技术装备工程有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11