堿石灰燒結法生產氧化鋁

堿石灰燒結法生產氧化鋁第1頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月堿石灰燒結法生產氧化鋁燒結法存在的原因：拜耳法雖然流程簡單，能耗低，質量好。但受礦石品質的限制：只能處理鋁土礦，礦石A/S要高；燒結法可處理硅酸鹽礦石；要求鋁土礦的品位不高。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第2頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月Al2O3SiO2NaAl(OH)4Na2SiO2(OH)2+含硅化合物沉淀NaOHAl2O3SiO2Na2O.Al2O32CaO.SiO2NaAl(OH)4Na2SiO2(OH)2+含硅化合物沉淀NaOHorNa2CO3+CaOBayer法鋁硅分離sinter法鋁硅分離第3頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月燒結法生產氧化鋁的工藝發(fā)展歷史1858年比路易.勒.沙特里提出蘇打+礦石的兩成分燒結法;1880年繆列爾提出蘇打+礦石+石灰的三成分燒結法;1902年帕卡爾德提出燒結法石灰量取決于SiO2量,并提出鈣比為2.0;堿比為2.0;1897年別列闊夫提出芒硝燒結法;1916年提出石灰石+礦石的兩成分燒結法;1936年-1940年前蘇聯(lián)科學家對燒結法進行了完善和改進,日臻成熟.GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第4頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

第5頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月堿石灰燒結法生產氧化鋁鋁酸鹽爐料燒結過程的物理化學反應；鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝；鋁酸鹽熟料的溶出過程；鋁酸鈉溶液的脫硅過程；鋁酸鈉溶液的碳酸化分解。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第6頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月1,鋁酸鹽爐料燒結過程

-基本概念熟料折合比1噸氧化鋁產品的熟料量標準溶出率Al2O3和Na2O在最好的溶出條件下的溶出率熟料質量評價容重，塊度，S2-燒成過程的重要性車間投資1/3，成本1/2，能耗>1/2GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第7頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-主要物理化學反應總體目標:Al2O3Na2O·Al2O3+aq→NaAl(OH)4+aqFe2O3Na2O·Fe2O3+aq→NaOH+Fe2O3+aqSiO22CaO·SiO2+aq→×

TiO2CaO·TiO2+aq→×GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第8頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-主要物理化學反應Al2O3的行為；SiO2的行為；Fe2O3的行為；MgO的行為和TiO2的行為；硫的危害和防治；氟化物的影響；Na2O·Al2O3–Na2O·Fe2O3–2CaO·SiO2系；CaO–Al2O3–SiO2系;機理和影響因素GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第9頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Al2O3的行為

燒結過程可能存在的含Al2O3物相：Na2O·Al2O3;0.6Na2O·Al2O3;Na2O·11Al2O3;(

–Al2O3)C6A,C3A,CA2,C12A7,CAGroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第10頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Na2O·Al2O3的形成反應：Al2O3+Na2CO3→Na2O·Al2O3+CO2↑形成條件：溫度：500-700℃開始，800℃完全，升溫加速，1100℃1小時內完成；[Na2CO3]/[Al2O3]≧1（過量的Na2CO3不分解）GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第11頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-0.6Na2O·Al2O3的形成中性或弱氧化性氣氛下可能制得0.6Na2O·Al2O3,而在強氧化性氣氛中只能獲得Na2O·Al2O3GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第12頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-β–Al2O3的形成性質:不溶于水及稀堿溶液反應:11Na2O·Al2O3

→Na2O·11Al2O3

+10Na2O↑形成條件:溫度高于1300℃,發(fā)生上述反應;[Na2CO3]/[R2O3]＜1,Na2O不足以和全部Al2O3

形成Na2O·Al2O3;溫度升高和有還原劑存在時加劇>1300℃GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第13頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-鋁鈣化合物的形成同時制備鋁酸鈉和鋁酸鈣的爐料燒結過程不合理,因兩種物質溶出制度大不相同。只有C12A7,CA可被Na2CO3溶解；只要體系中Na2CO3的數量足以結合Al2O3就不會形成鋁鈣化合物，而只有Na2O·Al2O3

第14頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-SiO2的行為為達到鋁硅分離的目的，SiO2應轉變?yōu)椴缓珹l2O3和Na2O，高溫下與NA同時穩(wěn)定存在，溶出時不與鋁酸鈉溶液發(fā)生顯著作用的化合物；可能形成的化合物有：CS；C3S2；C3S;C2S；第15頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-SiO2的行為只有原硅酸鈣2CaO·SiO2滿足要求；含鈣較少的硅酸鈣（CS，C2S3）高溫下與NA反應：4CS+NA→NAS2+2C2SC3S不穩(wěn)定，穩(wěn)定區(qū)很小。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第16頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-SiO2的行為第17頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-原硅酸鈣的行為原硅酸鈣有六種同素異構體

`H`L

H

L

穩(wěn)定性次序（依此降低）：

–

C2S

–C2S’–C2S轉變溫度（依此降低）：

–C2S

–C2S

–C2S1420℃1675℃GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第18頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-原硅酸鈣的行為GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第19頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-原硅酸鈣相變特性冷卻過程中

–2CaO.SiO2

–2CaO.SiO2體積膨脹，熟料自粉碎；許多物質阻礙上述相變，包括可與β–2CaO.SiO2形成固溶體，或在冷凝時成為玻璃相將之包裹；Fe2O3含量很高的熟料，由于其中溶解有Fe2O3和Na2O,主要以’–

C2S,B2O3也有此作用；溫度過低，時間過短，配鈣不足可能導致`-C2S出現(xiàn)。第20頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Fe2O3的行為反應：Fe2O3+Na2CO3→Na2O·Fe2O3+CO2↑11Na2O·Fe2O3→Na2O·11Fe2O3+10Na2O↑形成條件：溫度：NF在1000℃下1小時內完成；

–Fe2O3由NF在1345℃高溫分解而致。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第21頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Fe2O3的行為第22頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-堿比對β–Fe2O3形成的影響

[Na2O]/[R2O3]物相組成>1(NA–NF)固溶體，游離Na2CO3

=1(NA–NF)固溶體<1(NA–NF),(

–Al2O3–

–Fe2O3)固溶體<0.09(

–Al2O3–

–Fe2O3)固溶體,Al2O3,Fe2O3GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第23頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Fe2O3與CaO的反應產物

配鈣足量：2CaO·Fe2O3；配鈣不足：2CaO·Fe2O3+Fe2O3→CaO·Fe2O3;2C2F+NA→C4AF+NF;（鐵含量過高，配鈣充足時，

Al2O3↓）4CF+NA→NF+C4AF+2FF+NA

→Na2O·11(Al,Fe)2O3（鐵含量過高，配鈣不足時，

Al2O3↓，

Na2O↓GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第24頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Fe2O3對溶出率的影響

第25頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-TiO2的行為

TiO2在燒結過程的最終產物是鈣鈦礦，不再參與反應；TiO2可與Na2O和K2O形成低熔點化合物，也可與熟料中的基本組成形成低溫共晶或固溶體，從而影響燒結過程；NTNT2NT3NS2T21030℃985℃1120℃600℃GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第26頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-MgO的行為

當堿和石灰配量不足時,在熟料中可能生成尖晶石(MgO·Al2O3)和堇青石(2MgO2·Al2O3·5SiO2);當石灰中MgO<6%時,燒結過程無變化;當石灰中MgO>7%時,MgO和C2S相互作用生成鎂薔薇輝石(C3MS2)和CaO,但在1200℃的高溫下對熟料無影響;若熟料中C3MS2>50%,爐料熔點降低,

Al2O3↓，

Na2O↓鈣鎂橄欖石(CMS)和鎂薔薇輝石(C3MS2)可發(fā)生下述反應:

CaO·MgO·SiO2+Na2O·Al2O3=Na2O·CaO·SiO2+MgO·Al2O3同時存在K2O和MgO時,由于生成KMS5-KAS4系固溶體,爐料熔點降低,燒成溫度范圍變窄,

Al2O3↓，

Na2O↓;第27頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-硫的危害和防治

危害:所有S形成Na2SO4而損失堿:3.4Kg-Na2CO3/Kg-S;Na2SO4與Na2CO3形成低熔點共晶(826℃):降低Na2CO3活度;阻礙CaO參與反應;燒結帶后部形成后結圈,在冷卻機內或入口處凝結析出;增大物料流量;影響蒸發(fā)作業(yè)。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第28頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-硫的危害和防治防治措施:限制S的來源：煤中S<1%,鋁土礦中S<0,7%;從流程中排硫:生料加煤形成FeS和Na2S，可有效防治。在分解帶全部還原，但在燒成帶和冷卻帶又被氧化；窯尾廢氣溫度高，熱耗大；高燃點還原劑（如廢陰級碳塊）可減輕此缺點。第29頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-氟化物的影響添加氟化物可降低燒成溫度，擴大燒成溫度范圍，從而提高熟料質量和窯產能；在燒結高鐵赤泥爐料時，可降低含水鋁硅酸鈉的脫水溫度，降低石灰石的分解溫度，加速液相形成，強化主要礦物生成過程，促進C4AF的分解和

–SiO2

–

SiO2的轉變,有利于溶出過程。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第30頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-氟化物的影響的機理Fˉ、Oˉ的離子半徑相近，F(xiàn)ˉ可進入鋁硅酸鹽晶格中，使之松動和活化，從而有利于內擴散和降低反應的活化能；氟化物可以與其它組分形成低溶點化合物或共晶，降低粘度，從而可促進外擴散。第31頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Na2O·Al2O3–Na2O·Fe2O3–2CaO·SiO2系Na2O-Al2O3-Fe2O3-SiO2系Na2O·Al2O3-2CaO·SiO2系Na2O·Al2O3-2CaO·SiO2系Na2O·Al2O3–Na2O·Fe2O3–2CaO·SiO2系第32頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Na2O-Al2O3-Fe2O3-SiO2系屬兩成分燒結（鋁土礦+蘇打）；用于個別并聯(lián)法廠或熱法苛化補堿；熟料中物相有：Na2O·Al2O3Na2O·Fe2O3Na2O·Al2O3·2SiO2溶出時先溶解，再以水合鋁硅酸鈉形式析出。理論上堿耗和Al2O3溶出率與拜耳法相同。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第33頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Na2O·Fe2O3–2CaO·SiO2系燒結溫度，℃冷卻方式物相組成低溫無發(fā)生任何反應高溫極緩NF,C2S高溫快速NCS,N2CS3,NC2S3,NFS4,NC3S6,NFS8,N6F4S5GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第34頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Na2O·Al2O3–2CaO·SiO2系燒結溫度，℃冷卻方式物相組成<1150無發(fā)生任何反應>1150極緩NA,C2S>1150快速NCS,NC8A3,C2AS;CA,C12A7,C3AGroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第35頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Na2O·Al2O3–Na2O·Fe2O3–2CaO·SiO2系GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第36頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-Na2O·Al2O3–Na2O·Fe2O3–2CaO·SiO2系由于更易形成三元化合物,成分靠近C2S-NF區(qū)和靠近S-F區(qū)一側的熟料溶出率明顯降低；NF含量高的熟料中，除生成NA-NF固溶體外，還單獨存在NF，從而易形成三元化合物，爐料熔點低，燒結困難。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第37頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-CaO–Al2O3–SiO2系適應于石灰燒結法石灰熔煉法（Perderson法）：電爐內同時制取生鐵和鋁酸鈣；上述方法優(yōu)點：原料豐富；爐料不需配堿；渣易用于制備水泥；缺點：溫度高；物料中Al2O3含量低；物料流量大，渣易變性。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第38頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-CaO–Al2O3–SiO2系

第39頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-CaO–Al2O3–SiO2系C2AS的出現(xiàn)將導致溶出率降低；為了避免在熟料中出現(xiàn)C2AS，爐料成分應選擇在aF線段上（1.31<[C]/[A]<1.71)。這樣才可保證熟料由C2S，C12A7，CA組成；熟料中SiO2>4~8%，-C2S緩慢冷卻轉變?yōu)?/p>

型，由于體積膨漲熟料自粉化。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第40頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-固相反應機理區(qū)別于熔煉過程，燒結屬固相反應。固相反應速度決定于內擴散和外擴散；溫度升高，晶體內質點振幅增大，躍入同晶粒內相鄰質點的位置，導致固相反應。此為內擴散；兩種物質燒結時，反應產物在熔點高的物質上生成，較低熔點的物質通過外擴散（兩晶粒間的擴散）遷移直產物表面然后由內擴散達反應表面；純固相反應速度慢，液相的出現(xiàn)使之加速，因為溶解擴散成分而加速外擴散。第41頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-

燒結過程反應序400~700℃水合物脫水，且開始形成NA-NF固溶體，高嶺石脫水后與蘇打反應形成NA和NS；750~800℃石灰石分解；750~900℃：Al2O3·2SiO2+Na2CO3=Na2O·Al2O3·

2SiO2+CO2↑Na2O·Al2O3·

2SiO2+2CaO=Na2O·Al2O3·

SiO2+2CaO·

SiO2Na2O·Al2O3·

SiO2+2CaO=Na2O·Al2O3+2CaO·

SiO2更高溫度下反應加速；緩慢加熱，以保持新生產物活性和中間反應的完全。緩慢冷卻可促使

C2S

C2SGroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第42頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程

-

燒結溫度范圍℃液相量熟料性質備注<T1—粉末，黃褐色，一定的標溶，工溶很差黃料T15~7%氣孔大，強度低，灰褐色，NA晶粒5

。標溶好，工溶差，泥渣沉降性能差近燒結T2~20%深灰色，強度和氣孔率適當，NA晶粒5~15

正燒結T3~40%顏色更深，表面熔體凝結，氣孔率低，容重和強度高過燒結T4100%熔結塊熔化燒結溫度范圍=T2-T1第43頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-堿石灰鋁土礦生料漿配制七項指標：鋁硅比A/S鐵鋁比[F]/[A]堿比[N]/([A]+[F])鈣比[C]/[S]水份固定碳含量GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第44頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

飽和配方：堿比=1鈣比=2高堿比：熔點高，燒結溫度范圍寬。但堿量大，且多于NF和NA用堿時Na2CO3+2CaO·SiO2=Na2O·CaO·SiO2+CaO+CO2↑低堿比：A和N不能完全轉變?yōu)镹A和NF，生成C2AS,C4AF等系列三元化合物；高鈣比：游離CaO存在；低鈣比：NAS2不能完全分解。鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-堿石灰鋁土礦生料漿配制GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第45頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-堿石灰鋁土礦生料漿配制低堿高鈣配方：原因：Fe2O3被還原；FeO與CaO和SiO2化合成C2FS,CFS,CFS2等；Na2Os被還原；煤灰份帶雜；TiO2形成CaO·TiO2GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第46頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月燃料技術條件和控制指標配料無煙煤：灰份Af≤15.0%揮發(fā)份Vf≤8.0%固定碳CF≥72.0%含硫Sf≤1.0%發(fā)熱量QGWf≥27.2MJ/kg粒度≤40mm第47頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月生料漿指標水分≤40.5%細度+120#≤14%堿赤泥漿含水55~65%熟料[N]/[R]0.95±0.04[C]/[S]2.02±0.05第48頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-燒結設備GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第49頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-燒結設備系統(tǒng)組成熟料窯的伺料系統(tǒng)；熟料窯的收塵系統(tǒng)；燃料燃燒系統(tǒng)；熟料冷卻機系統(tǒng)。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第50頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-熟料窯的伺料系統(tǒng)流入法:設備簡單，易調控，動力消耗少。但產能小，易結圈，要求L/D>30；噴入法:產能大，結圈少，L/D~20。但設備復雜，動力消耗大。噴霧裝置：單槍喂料多槍喂料刮料器：GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第51頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-熟料窯的收塵系統(tǒng)垂直煙道：60%旋風收塵器：92%電收塵：98%GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第52頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-燃料燃燒系統(tǒng)煤磨系統(tǒng)一次風：窯頭鼓風二次風：窯尾排風

通過調節(jié)一次風和二次風的量可以改變火焰的位置和形狀。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第53頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-熟料冷卻機系統(tǒng)筒體：揚料板：強化熱交換噴水裝置：強化冷卻，保護筒體爐柵：防止大塊熟料進入冷卻機而損壞揚料板GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第54頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-熟料窯的作業(yè)特點烘干帶；預熱分解帶；燒結帶；冷卻帶。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第55頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-熟料窯的作業(yè)特點第56頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽爐料燒結過程的工藝

-提高窯產能和降低熱耗的途徑穩(wěn)定操作降低水份穩(wěn)定料漿成分強化窯內熱交換強化冷卻加強密封項目104KJ%廢氣101.52815.67窯灰25.2113.89蒸發(fā)水255.49639.44熟料142.09921.94未燃燒7.3051.13反應72.39511.18窯殼散熱43.7146.75總計647.749100噸熟料計第57頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月燃料技術條件和控制指標燒成煙煤：灰份Af≤13.0%揮發(fā)份Vf25.0±3.0%含硫Sf≤1.0%發(fā)熱量QGWf≥26.8MJ/kg粒度≤50mm第58頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月熟料燒成技術條件窯尾溫度220℃±，≮180℃，≯400℃窯頭溫度550~600℃窯尾廢氣中CO2<0.5%，不冒黑煙窯尾負壓65±5mm水柱，≯80mm水柱電收塵運轉率≥98%,出口含塵≤0.15g/Nm3煤磨出口溫度65~70℃,≯74℃煤粉細度+120#≤12%,水份≤2%第59頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月熟料燒成控制指標熟料容重1.20~1.35熟料粒度≤80mm,溫度≤200℃熟料氧化鋁標溶≥93%,氧化鈉標溶≥95%熟料N/R0.95±0.04，C/S1.96±0.05第60頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽熟料的溶出過程

-主要反應NaAlO2+H2O=NaAl(OH)42NaFeO2+2H2O=2NaOH+Fe2O3·H2OCA+Na2CO3→C3AH6+NaOH

C12A7+Na2CO3→C3AH6+NaOHC2F+aq→C3FH6+2Fe(OH)3+aq

C2F+NaAl(OH)4+aq→C3AH6+NaOH+Fe(OH)3+aqCF+H2O→Ca(OH)2+Fe(OH)3

Ca(OH)2+Fe(OH)3→C3FH1.5+H2OGroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第61頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽熟料的溶出過程

-主要反應第62頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽熟料的溶出過程

-二次反應將C2S引起的反應叫之。由此導致堿和鋁的損失叫二次反應損失。2CaO·SiO2+1.17H2O=2CaO·SiO2·1.17H2O（緻密膜）

2CaO·SiO2+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+2CaCO3+2NaOH+aq

2CaO·SiO2+2NaOH+aq=2Ca(OH)2+Na2SiO3+aq

Ca(OH)2+Na2SiO3+aq=2CaO·SiO2·H2O（緻密膜）這些反應都不致造成二次反應損失。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第63頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽熟料的溶出過程

-二次反應3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4=3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH3CaO·Al2O3·6H2O+xNa2SiO3=

3CaO·Al2O3·xSiO2·

(6-2x)H2O+2xNaOH(x=0.5~0.8)3.(2+n)NaAl(OH)4+2Na2SiO3+aq=

Na2O·Al2O3·

2SiO2·

nNaAl(OH)4·

xH2O+4NaOH+aq4.3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq=

3CaO·Al2O3·xSiO2·

(6-2x)H2O+2(1+x)NaOH+aq含水鋁硅酸鈉和水化石榴石的形成，C2S表面緻密膜破壞；反應（4）中x比反應（3）大許多。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第64頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽熟料的溶出過程

-水化石榴石的反應3CaO·Al2O3·xSiO2·

(6-2x)H2O+2(1+x)NaOH+aq=3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq2.3CaO·Al2O3·xSiO2·

(6-2x)H2O+3Na2CO3+aq3CaCO3+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+4NaOH+aqx越大，水化石榴石越穩(wěn)定，上述反應越難進行。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第65頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第66頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鹽熟料的溶出過程和設備

-二次反應的影響因素和抑制措施熟料的質量和粒度；溫度；Nc濃度；SiO2濃度；溶出時間；溶出液固比；二次反應抑制劑。第67頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月熟料溶出條件和指標碳分母液Nc≥80g/L溶出液Al2O3105~115g/L,Nc16~19g/L,ak1.15~1.25溶出赤泥+60#≤13%,+160#>20%溶出溫度75~80粗液浮游物≤5g/L,底流L/S3.0~4.5氧化鋁凈溶≥88.8%氧化鈉凈溶≥93%第68頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程SiO2在鋁酸鈉溶液中的行為；基于形成水合鋁硅酸鈉的脫硅；基于形成水化石榴石的脫硅加石灰脫硅水合碳鋁酸鈣的脫硅脫硅過程與工藝。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第69頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-SiO2在鋁酸鈉溶液中的行為Ⅰ：未飽和區(qū)；Ⅱ：介穩(wěn)區(qū)；Ⅲ：不穩(wěn)定區(qū)GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第70頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-SiO2在鋁酸鈉溶液中的行為SiO2濃度較低的堿液中：SiO(OH)3-,SiO2(OH)22-

SiO2濃度較高的堿液中：SiO2(OH)22-，SiO3(OH)3-

低濃度鋁酸鈉溶液中：AlSiO3(OH)43-絡合離子GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第71頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-基于形成水合鋁硅酸鈉的脫硅SiO2(OH)22-+Al(OH)4-+aq=[SiAlO4(OH)m](1+m)-+(6-m)OH-+aq[SiAlO4(OH)m](1+m)-+(n+1)Al(OH)4-+aq=[SiAlnO2(n+1)(OH)m](n+m)-+aq[SiAlnO2(n+1)(OH)m](n+m)-+2Na++aq=Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O+2(n-1)Al(OH)4-+2mOH-+aq溶解度依次遞減：A型沸石→方鈉石→黝方石→鈣霞石GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第72頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-基于形成水合鋁硅酸鈉的脫硅第73頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-基于形成水合鋁硅酸鈉的脫硅第74頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-水合鋁硅酸鈉析出過程影響因素溫度：加速，溶解度有最低點；Al2O3濃度：由于離子形態(tài)的變化，溶解度有最低點；Na2O濃度：濃度升高，溶解度增大；K2O濃度：濃度升高，SiO2難析出，因為鉀沸石結晶緩慢；Na2CO3,Na2SO4,NaCl:使水合鋁硅酸鈉轉變?yōu)槿芙舛雀〉姆惺寤衔?，有利于脫硅；晶種：GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第75頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-基于形成水化石榴石的脫硅過程添加石灰脫硅過程的機理添加石灰脫硅過程的主要影響因素水合碳鋁酸鈣的深度脫硅GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第76頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-添加石灰脫硅過程的機理Ca(OH)2C3AH6C3ASxH6-xGroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第77頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-添加石灰脫硅過程的機理首先形成C3AH6；飽和系數由外向內梯度遞減；SiO2(OH)22-進入水合鋁酸鈣并替換其中的OH-，屬擴散過程。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第78頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-添加石灰脫硅過程的影響因素原液Al2O3和Na2O濃度A越高，形成的[SiAlnO2(n+1)(OH)m](n+m)-越多，而脫硅主要是

SiO2(OH)22-的擴散。不利。Nk越高，水化石榴石易被分解。不利。溶液中Na2CO3濃度Nc越高，水化石榴石易被分解。不利。石灰添加量和質量石灰的活性越高越好；石灰量多雖有利于脫硅，但造成Al2O3損失多。溫度有利于擴散，但過高的溫度會使水化石榴石分解。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第79頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-水合碳鋁酸鈣的深度脫硅機理:不同于加石灰脫硅。加石灰脫硅是通過SiO2(OH)22-在水合鋁酸鈣中擴散進行的。而水合碳鋁酸鈣的脫硅則是SiO2(OH)22-在水合碳鋁酸鈣轉變?yōu)樗袷倪^程中直接進入晶格。因此后者CaO用量少，且飽和系數的梯度不如前者明顯。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第80頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-水合碳鋁酸鈣的深度脫硅合成：2[Ca2Al(OH)6](OH)·nH2O+mCO32-=[Ca2Al(OH)6]2·mCO3(1-2m)OH·nH2O+2mOH-脫硅：[Ca2Al(OH)6]2·mCO3(1-2m)OH·nH2O+xSiO2(OH)22-→3CaO·Al2O3·xSiO2·

(6-2x)H2O+Na2CO3

由于水合碳鋁酸鈣不穩(wěn)定，合成溫度和脫硅溫度不宜過高。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第81頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-水合碳鋁酸鈣的深度脫硅GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第82頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的脫硅過程

-脫硅工藝和設備第83頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月技術條件和控制指標脫硅機溫度170~176℃二粗液浮游物25~35g/L石灰乳加入量fCaO3~6g/L沉降槽溢流浮游物<2g/L一精液:浮游物<0.012g/L,A/S≥300ak1.48~1.55,Al2O3≥97g/L二精液:浮游物<0.012g/L,A/S600~1000ak≤1.52,Al2O3≥95g/L過濾機濾餅含水率<40%硅渣漿液含水率≤46%第84頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-機理兩種觀點：破壞穩(wěn)定性OH-+CO2=→HCO3=OH-+HCO3=→H2O+CO3=NaAl(OH)4+aq→Al(OH)3↓+NaOH+aq直接作用和水解同時進行2NaAl(OH)4+CO2+aq→Al(OH)3↓+Na2CO3+aqNaAl(OH)4+aq→Al(OH)3↓+NaOH+aqGroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第85頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-產品中的雜質問題絲鈉鋁石的生成氧化硅的行為GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第86頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-絲鈉(鉀)鋁石生成：2NaAl(OH)4+4NaHCO3+aq→Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O+2Na2CO3+aqAl(OH)3+2NaHCO3+aq→Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O+aqAl(OH)3+2Na2CO3+aq→Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O+2NaOH+aq分解：Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O+4NaOH+aq→2NaAl(OH)4+2Na2CO3+aqNa2O·Al2O3·2CO2·nH2O+2NaOH+aq→Al(OH)3+2Na2CO3+aqGroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第87頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-絲鈉(鉀)鋁石形成碳酸鈉濃度高，尤其是有碳酸氫鈉存在；分解速度快；分解溫度過高；碳分末期，由于苛性堿濃度低，絲鈉鋁石易呈固相析出；而在初期，苛性堿濃度較高，形成的絲鈉鋁石則易被分解。添加晶種，降低分解速度和深度可緩解之。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第88頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-氧化硅的行為GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第89頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-氧化硅的行為碳分過程中SiO2的析出分三階段：AH和Si共同析出階段：由于初期析出的AH粒度小，Si易被吸附；AH析出階段：此階段Si變化小，一方面Si濃度比上階段小，另一方面AH粒度較粗，吸附能力??；Si快速析出階段：分解后期苛性堿濃度低，Si在溶液中的溶解度急劇下降。

GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第90頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-影響氧化硅析出的因素原液的硅量指數；分解溫度：溫度低，析出的AH細，吸附能力強，且在后其顆粒附聚長大時夾雜；添加晶種可減輕第一階段的吸附；分解深度：過高時，Si溶解度小而析出。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第91頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-影響因素

精液成分和分解率精液硅量指數AO濃度、Nt和K2O濃度分解時間、通氣速度和CO2濃度溫度晶種攪拌GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第92頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-硅量指數的影響硅量指數低，溶液中SiO2高：影響產品化學純度；由于分解初期SiO2在AH表面吸附，不利于AH的繼續(xù)長大，產品細。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第93頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-溶液成分的影響原液中AO濃度高有利于獲得粒度較粗的AH；Nt高，AH中堿含量高，碳分時間短時更明顯;Nt一定時,溶液中K2O越多,SiO2的平衡濃度越高,產品中Si的含量則越少;由于K2CO3的溶解度比Na2CO3高,易洗,故堿含量也低。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第94頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-分解時間、通氣速度和CO2濃度的影響碳分時間主要取決于氣體濃度和通氣速度；其它條件相同時，延長分解時間則有利于獲得粒度粗、堿含量低的產品；提高通氣速度或增大氣體濃度，AH變細，堿含量增加；但快速碳分時，由于產品中硅含量的變化研究結論不一。GroupofAlumina&Ceramics,SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CSU第95頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁酸鈉溶液的碳酸化分解

-溫度的影響提高溫度有利于獲得結晶良好，吸附能力小，強度高的粗AH，其中堿和硅含量也少；但分解末期提高碳分溫度，絲鈉(鉀)鋁石析出也多。Groupof