《氧化鋁焙燒過(guò)程探析》2900字

氧化鋁焙燒過(guò)程分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u17881氧化鋁焙燒過(guò)程分析綜述 [1]。原料漿的制備：從礦山運(yùn)來(lái)的鋁土礦礦石經(jīng)由機(jī)械破碎后，與石灰和種分蒸發(fā)母液一起被濕磨制備成原料漿。高壓溶出：采用高溫高壓的方法，將鋁土礦中的氧化鋁水化物溶解出來(lái)，得到了鋁酸鈉溶液與不溶性物質(zhì)所生成的赤泥殘留物。溶出礦漿的稀釋和分離洗滌赤泥：用赤泥洗滌液對(duì)溶出漿料進(jìn)行稀釋，然后經(jīng)過(guò)沉降槽將鋁酸鈉溶液與赤泥分離，分離出來(lái)的赤泥經(jīng)過(guò)洗滌液洗滌回收后被運(yùn)往赤泥堆場(chǎng)。晶種的分解：向處理后的鋁酸鈉溶液中加入細(xì)顆粒的氫氧化鋁作為晶種，促進(jìn)溶液的分解，使氫氧化鋁從鋁酸鈉溶液中析出。氫氧化鋁的分級(jí)和洗滌：將經(jīng)過(guò)晶種分解后的氫氧化鋁溶液進(jìn)行濃縮，通過(guò)沉降過(guò)濾處理等操作得到氫氧化鋁固體及種分母液。細(xì)顆粒的氫氧化鋁可作為晶種加入到上一步的晶種分解過(guò)程中去，剩余的氫氧化鋁則經(jīng)過(guò)洗滌液洗滌后送入下一過(guò)程，種分母液經(jīng)蒸發(fā)分離后被返送回原礦漿制備過(guò)程，重新進(jìn)入循環(huán)使用。氧化鋁的焙燒：洗滌過(guò)后的氫氧化鋁在高溫條件下被除去附著水和結(jié)晶水，得到滿足工業(yè)生產(chǎn)要求的砂狀氧化鋁。種分母液的蒸發(fā)和燒堿的苛化：通過(guò)蒸發(fā)，排除種分母液中多余的水分，保持循環(huán)體系中的水系平衡，并提高溶液中的堿濃度，使溶液達(dá)到滿足拜耳法溶出生料漿配料的要求。拜耳法生產(chǎn)的具體工藝流程如下圖2.1所示：圖STYLEREF1\s2.SEQ圖\*ARABIC\s11拜耳法制取氧化鋁的工藝路線圖焙燒溫度對(duì)氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量的影響焙燒過(guò)程的溫度對(duì)于氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度是最大的。其主要作用是將吸附在氫氧化鋁表面上的水分及晶體水分除去，從而實(shí)現(xiàn)晶體形態(tài)的轉(zhuǎn)化。在氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為α-Al?O?的整個(gè)過(guò)程中，因?yàn)闇囟鹊牟煌?，存在著不同性質(zhì)的氧化鋁，但如果溫度過(guò)高超過(guò)1200℃后，氫氧化鋁最終將全部轉(zhuǎn)化為α-Al?O?。盡管α-Al?O?含量越多，說(shuō)明氧化鋁焙燒率越高，其吸濕性能也會(huì)隨之下降，但α-Al?O?的比表面積較小，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高，所以它幾乎不具備催化活性，是一種耐高溫的惰性金屬氧化物。因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)中，焙燒所得的大部分氧化鋁都是作為電解鋁的原料，而α-Al?O?含量高的氧化鋁不利于鋁電解生產(chǎn)，所以，我們還是希望在焙燒過(guò)程中能夠盡量減少α-Al?O?的生成。同時(shí)，隨著脫水的開(kāi)始，氧化鋁的比表面積會(huì)因?yàn)榻Y(jié)晶的破碎和完善出現(xiàn)先增大后減低的現(xiàn)象。此外，焙燒過(guò)程中的升溫速度不同對(duì)于氧化鋁的相性及粒度也有著較大影響，減緩焙燒時(shí)的加熱速率會(huì)導(dǎo)致氧化鋁的硬度下降、粉化率增加、氧化鋁顆粒尺寸變小，這樣的結(jié)果并不是我們所希望看到的。在鋁電解上，相較于粉狀氧化，砂狀氧化鋁具有良好的流動(dòng)性，較高的比表面積和較強(qiáng)的吸附力。因此，在焙燒前對(duì)氫氧化鋁進(jìn)行充分的干燥和與脫水，有助于降低氧化鋁粉化率，生產(chǎn)出工業(yè)所需的砂狀氧化鋁。大量的研究表明，在1000~1100℃下對(duì)氫氧化鋁進(jìn)行焙燒，所制備的氧化鋁質(zhì)量?jī)?yōu)良，能滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，且其安息角小、比表面積大、流動(dòng)性好、α-Al?O?含量較低。焙燒過(guò)程對(duì)溫度的控制要求稀相流態(tài)化的氣態(tài)懸浮焙燒技術(shù)是目前氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)使用的最為廣泛的焙燒技術(shù)，其原理是經(jīng)過(guò)平盤過(guò)濾機(jī)過(guò)濾后的氫氧化鋁物料在通過(guò)焙燒爐時(shí)與爐內(nèi)的氣體不斷的進(jìn)行冷-熱交換和氣-固分離。因此，氫氧化鋁物料中的附著水和結(jié)晶水在高溫下被去除。氣態(tài)懸浮焙燒爐包括以下組成部分：給料倉(cāng)(LO1)、傳送帶(F01、F02)、喂料螺旋機(jī)(A01)、文丘里閃速干燥器(A02)、放料閥(AO4、A05)、焙燒主爐(P04)、輔助燃燒器（V08）、主燃燒器(V19)、多級(jí)旋風(fēng)筒(P01~P03、C01~C04)、加熱器（T11、T12）、電除塵器(P11)、ID引風(fēng)機(jī)(P17)、煙囪(P18)、流化冷卻器（K01、K02)、風(fēng)動(dòng)溜槽(H01、H02)、AO皮帶和AO大倉(cāng)。各組成部分之間相互聯(lián)系，相互影響，形成一套完整的氫氧化鋁焙燒系統(tǒng)。具體氣態(tài)懸浮焙燒爐的焙燒過(guò)程工藝流程圖，如圖2.1所示：圖STYLEREF1\s2.SEQ圖\*ARABIC\s12氣態(tài)懸浮焙燒爐焙燒過(guò)程工藝流程圖焙燒過(guò)程具體可分為以下幾部分：喂料部分：過(guò)濾出來(lái)的氫氧化鋁物料經(jīng)傳送機(jī)構(gòu)被送入文丘里閃速干燥器(A02)，此時(shí)氫氧化鋁物料的溫度大約在50℃左右。干燥部分：進(jìn)入A02的氫氧化鋁物料與一股350~400℃的熱氣流在此混合進(jìn)行熱交換，熱氣流將攜帶在物料上的附著水汽化，被蒸發(fā)后的物料溫度在130℃以上。在這一部分，為了防止因氫氧化鋁物料的含水量變化而對(duì)焙燒爐內(nèi)溫度產(chǎn)生影響，在A02下方加裝上加熱器(T11)，以便在A02溫度異常時(shí)動(dòng)作，確保物料干燥效果達(dá)標(biāo)。預(yù)熱部分：被干燥后從A02出來(lái)的氫氧化鋁物料及熱氣流進(jìn)入旋風(fēng)預(yù)熱器(P01)，經(jīng)歷第一次氣-固分離，分離出來(lái)的熱氣流來(lái)到電除塵器(P11)中，氫氧化鋁物料則與來(lái)自熱分離旋風(fēng)筒(P03)中950~1000℃的熱氣流混合進(jìn)入旋風(fēng)預(yù)熱器(P02)中，將氫氧化鋁物料加熱至350℃上下，除去部分結(jié)晶水后，經(jīng)歷第二次氣-固分離,熱氣流流入A02，物料則進(jìn)入焙燒主爐(P04)中。焙燒及分離部分：物料經(jīng)過(guò)預(yù)焙燒后進(jìn)入焙燒主爐內(nèi)部，在1020~1100℃高溫焙燒環(huán)境中進(jìn)行焙燒，除去氫氧化鋁晶體中剩余的結(jié)晶水，完成晶型轉(zhuǎn)變，獲到氧化鋁。焙燒后，高溫氧化鋁和熱氣流進(jìn)入P03，經(jīng)歷第三次氣-固分離，熱氣流進(jìn)入P02，高溫氧化鋁進(jìn)入冷卻系統(tǒng)中。冷卻部分：完成焙燒的氧化鋁進(jìn)入多級(jí)冷卻旋風(fēng)筒（C01~C03）分別與800℃、600℃、400℃的熱氣流相繼相遇實(shí)現(xiàn)熱交換，高溫氧化鋁進(jìn)行了初步冷卻，氣流得到預(yù)熱后，氧化鋁進(jìn)入冷卻旋風(fēng)筒(C04)與來(lái)自大氣的空氣相遇，經(jīng)歷第四次氣-固分離。這時(shí)，經(jīng)過(guò)初步冷卻的氧化鋁已經(jīng)將溫度降到200℃左右了，將其送入流化冷卻器（K01、K02）進(jìn)行最終冷卻，冷卻后的氧化鋁溫度在80℃左右，由傳送機(jī)構(gòu)風(fēng)動(dòng)溜槽(H01、H02)送至氧化鋁存放倉(cāng)A0大倉(cāng)存放。為了防止旋風(fēng)筒的氣流溫度達(dá)不到工藝要求，三級(jí)冷卻旋風(fēng)筒(C03)上方裝設(shè)有加熱器(T12)在生產(chǎn)前進(jìn)行烘爐。除塵和返灰部分：實(shí)際上，焙燒過(guò)程中經(jīng)歷的多次氣-固分離并不能完全將氣流與物料分離，氣流中仍然會(huì)含有少量的粉塵。因此，需要將從P01出來(lái)的煙氣送至P11中，對(duì)物料粉塵進(jìn)行回收利用，除塵后的氣流則經(jīng)煙囪(P18)排向大氣。從上述的焙燒過(guò)程可以看出,氧化鋁焙燒過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)于溫度的工藝要求都是不一樣的，氫氧化鋁并不是一下子就進(jìn)入高溫環(huán)境進(jìn)行高溫焙燒的，而是在經(jīng)歷一個(gè)不斷與氣流進(jìn)行冷-熱交換升溫焙燒再降