专利名称：一种含碱铝硅酸盐料浆烘干及烧成装置的制作方法
技术领域：
一种含碱铝硅酸盐料浆烘干及烧成装置技术领域一种含碱铝硅酸盐料浆烘干及烧成装置，涉及一种含碱铝硅酸盐料浆的雾 化烘干、循环烧成装置，用于氧化铝生产中生料浆、硅渣浆、赤泥浆的烘干、 烧成以及铝土矿预焙烧、氢氧化铝焙烧过程。
背景技术：
关于烘干技术，有很多成熟的技术，如雾化烘干、流态化烘干、闪速烘干 等等。但是，对于含碱物料的烘干、烧成，目前的工业上还没有成熟的应用技术。如成熟的水泥行业的干法窑外烘干预分解技术，对原料中的碱金属氧化物含量R20 (K2O+0.65Na2O)要求也很苛刻， 一般要求小于1.0-1.5% ， Cr含量要 求小于0.015-0.023% ， SO/—含量要求小于0. 8-1. 6%，。氧化铝生产则是以碱为 循环介质的，如烧结法配料中R20的含量则大于14%， C1—一般在0.2%以上，S0广 含量大于2. 8%。烧结法生产氧化铝是一个复杂、连续的化工过程，氧化铝熟料是其生产过 程中产生的中间产物，氧化铝熟料的烧成工艺技术主要是采用回转窑或其它的 高耗能烧结设备来完成的。现有的熟料生产工艺装置， 一般均采用回转窑，其 设备一般直径在3-5米，长度在60-120米，需要大型减速机和大功率电机带动 其回转，其料浆的喷入和烘干介质的流向是逆向的，同时在该设备内，物料从 进入设备到离开设备要经过烘干、预热、分解、煅烧四个过程，这四个过程在 一个回转窑内完成，这种烘干烧成工艺及设备有很多缺点 一是设备体积非常 庞大，占地面积大；二是动力消耗大，有三分之二的动力是用于设备本体的转 动；三、能耗高，由于煅烧完的物料需要冷却才能运输进入下一道工序，而堆 积状态的小颗粒物体，热交换效果差，需要用大量的冷却水进行冷却，因此热 能消耗大，热利用低。四、为了防止窑内的结疤影响物料的烘及物料、烟气的 通过，专门设置了刮料器。五、因为是回转设备，因此，其传动系统磨损大， 耐火内衬易损坏，设备检修费用高。硅渣是在烧结法氧化铝生产中，铝酸钠溶液脱硅过程中产生的，为了进一 步回收硅渣中的氧化铝和氧化钠，硅渣返回前面工序与铝矿石、碳酸钠、石灰
进行生料配料，再进行熟料烧成，这势必降低铝土矿的配矿质量和增大能源消 耗，随着烧结法生产氧化铝工艺技术的发展，以及铝土矿资源的供应紧张，为 进一步提高铝土矿的供矿质量和降低能源消耗，硅渣不再返回进行配制生料， 这必须为回收硅渣中氧化铝和氧化钠寻找条经济合理廉价的处理工艺技术。烧结法生产氧化铝工艺产生的废弃物——赤泥。近年来，随着环境保护日益 深入开展，赤泥作为一种可再生资源也在不断地开展综合利用研究，其干法烧 成烘干技术也是研究方向之一。对于含碱、cr、 so32—较高的料浆的雾化烘干、烧成，主要技术难题是结疤问题，造成结疤的原因主要有三个 一是料浆未烘干之前接触到烘干炉器壁， 特别是粘性较大的物料更容易在炉壁上结疤；二是烧成过程中因为高温作用，特别是含碱、C1—、 so32—较高的物料，挥发后，容易在温度较低的炉壁上凝结而 产生结疤；三是高温过程中低熔点物料出现的液相，遇到冷的炉壁上易形成结 疤。发明内容本发明的目的就是针对上述已有技术存在不足，提供一种具有热效率高、投资省、占地面积小、适宜于高碱、cr、 so32—含量的含碱铝硅酸盐料浆烘干及 烧成装置。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。 一种含碱铝硅酸盐料奖烘干及烧成装置，其特征在于其装置的结构包括一干燥炉、 一烧成炉、气固分离器；且干燥炉位于烧成炉上方； 其中干燥炉的结构包括-干燥炉壳体一该壳体为一上端为圆筒状、下端为縮锥形的内衬有耐热层的 壳体；排风口—该排风口设于壳体顶盖上；分离粉料回料管口一该回料管口设于筒体壳体侧壁上；雾化喷枪管口一该喷枪管口设于縮锥形壳体侧壁上；干燥物料排出管口一该排出管口位于縮锥形壳体锥底部；其烧成炉的结构包括烧成炉壳体一该壳体为一上端为圆筒状、下端为縮锥形的内衬有耐热层的 壳体； 烧成粉料排出管口一该排出管口居中设于縮锥形筒体壳体锥底部； 热进风管一该热风进风管设于縮锥形筒体壳体锥底部上的烧成粉料排出管 口侧壁上；干燥物料后进料口一该进料口设于壳体顶盖上；且该干燥物料后进料口进 与干燥器物料排出管法兰联接；其气固分离器为一旋风分离器，分离器的进风管与干燥炉排风口联接，分 离器的排粉管与干燥炉侧壁上的分离粉料回料管口联接。本实用新型的一种氧化铝生产过程中物料的流态化烧成装置，其特征在于 所述烧成反应器的壳体的縮锥形壳体内中部设有一向下为扩锥形的、上端为开 口的、下边固接在縮锥形壳体内壁上的锥形圈板。本实用新型的一种含碱铝硅酸盐料桨烘干及烧成装置，可以完成含碱铝硅 酸盐料浆雾化烘干和循环烧成的两个步骤，首先将含碱铝硅酸盐料浆雾化，雾 化后的料浆雾滴与垂直上升的干燥热气流接触进行干燥；在干燥后形成颗粒中， 其重量能克服垂直向上气流浮力的部分颗粒，自然下落到烧成炉内与向上的烧 成热气流接触，在悬浮状态下循环烧成长大；当颗粒烧成长大至其重力足以克 服向上的烧成热气流的浮力时，烧成的熟料从烧成炉底部排出，进入旋风冷却 系统，冷却后的熟料进入下道工序。雾化后的料浆雾滴与垂直上升的热气流接触进行干燥，颗粒小的干燥物料 在干燥炉内循环长大，只有长大具有一定粒度的颗粒才能克服垂直向上的气流 而下落到烧成炉内；进入烧成炉内的物料不断循环烧成，只有烧成较好、具有 较高比重的熟料才能从烧成炉底部出来，进入旋风冷却系统，冷却后的熟料进 入下道工序。物料在烘干炉内的循环使烘干炉内沿炉壁形成料幕，有效阻断了 未烘干颗粒在炉壁上的结疤，同时，从高温烧成炉来的含碱、cr、 S032—烟气， 一经进入烘干炉，温度迅速下降，将在炉底部的循环物料上凝结，从而有效防 止了其在炉壁上的结疤。在烧成炉底部大量循环的物料不断冲刷，使其底部不 易积累较多的液相，同时含有液相的烧成料下落时，和进来的热风进行热交换， 使其迅速冷却而不至于造成结疤。本实用新型的装具有较为明显的技术优势。1、特别适宜于碱金属氧化物含量高，或其它易产生高温挥发份浆液的烘干、 烧成。
2、 雾滴或粉状物料与高温烟气充分接触，换热迅速，传热效率高、热损耗低。3、 粉状物料在炉内烧结时间短，物料化学反应充分，单位容积产能较高。4、 烘干、烧成工艺流程简单，运行周期长，投资省，维护费用低、生产成 本低。5、 环境粉尘污染轻。 本发明具有以下技术优势和特点。1、 粉状物料悬浮烧结技术。氧化铝生产过程中的粉状物料由烧成炉的顶部进料，在炉内呈高分散状态， 高温烟气与粉状物料接触充分，传热效率高，粉状物料化学反应充分；粉状物 料在烧成炉内烧成时间短，且烧成质量较好，单位热耗下的粉状烧结物料成品 的产能较传统的烧成工艺可提高30%--60%以上。2、 粉状物料颗粒粒径容易控制。雾化液滴具有很高的传热面积，与高温烟气间热交换充分。在高温热气流 与雾化的作用下，颗粒之间、干燥颗粒与雾化液滴之间不断碰撞、接触，使粉 状物料颗粒之间得到吸附和粘结，或粉状料不断被雾滴包裹长大，这对于用户 需要得到适宜粒径颗粒的粉状物料烧成产品有较大的技术优势。3、 强化炉内粉状物料循环烧成技术 高温烟气由悬浮流态烧成炉锥底进入炉内，通过在烧成炉锥底设置了喇叭口形状的縮口装置，高温烟气热气流的流速提高了 30%以上，这样向上热气 流的动力得到加强，使炉内下落的粉状烧结物料获得一个重新向上的动力，粉 状烧结物料在悬浮流态烧成炉的中下部贴近内壁四周形成一个环形向上的料 幕，粉状烧结物料在此区域形成一个动态循环过程，强化了粉状物料的烧结效 果，延长了粉状物料的烧结时间，这对于需要化学反应时间相对较长的粉状物 料的烧成过程比较有利。4、 单向出料技术粉状物料在悬浮流态烧成系统内完成烧结过程后，由烧成炉锥底进行出料， 通过在其锥底出料管道上加装翻板止回阀，粉状物料经过翻板止回阀进行间断 出料，出料过程完成后，翻板止回阀关闭，这样有效地保证了整个烧成系统流 程的负压，炉内负压波动范围较小，不影响烧成系统内的高温烧结环境和负压
状况下的稳定操作。5、雾化烘干、循环烧结系统技术先进，结构简单，适用范围广悬浮流态烧成系统结构简单，适用范围广。适应于可以应用于50微米到5 毫米的多种粉状物料的烧结过程，既适宜于碱金属氧化物含量高，或其它易产 生高温挥发份浆液的烘干、烧成，又适宜于其它不含或少含碱金属氧化物含量 或其它易产生高温挥发份浆液的烘干、烧成。例如，在工业应用领域，可以应 用于氧化铝工业中的各种浆状料、粉状物料的烘干、烧结过程，也可应用于其 内附着水的烘干过程。同时在其它类似的行业中，比如陶瓷行业、粉末冶金行 业、食品行业、医药行业等，应用推广前景也比较广阔。本实用新型的装置，利用上升的热气流与雾化后的物料相接触，来完成氧 化铝生产过程中浆状料的烘干和物料的烧成过程，其设备不需要繁琐的转动装 置、热效率高、占地面积小，工艺可靠。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
一种含碱铝硅酸盐料浆烘干及烧成装置，其结构包括一干燥炉、 一烧成炉、 气固分离器；且干燥炉位于烧成炉上方； 其中干燥炉的结构包括干燥炉壳体1—该壳体为一上端为圆筒状、下端为縮锥形的内衬有耐热层的 壳体；排风口 2—该排风口设于壳体顶盖上； 分离粉料回料管口 3—该回料管口设于筒体壳体侧壁上； 雾化喷枪管口 4一该喷枪管口设于縮锥形壳体侧壁上； 干燥物料排出管口 5—该排出管口位于縮锥形壳体锥底部； 其烧成炉的结构包括烧成炉壳体6—该壳体为一上端为圆筒状、下端为縮锥形的内衬有耐热层的 壳体；烧成粉料排出管口 7—该排出管口居中设于縮锥形筒体壳体锥底部； 热进风管8—该热风进风管设于縮锥形筒体壳体锥底部上的烧成粉料排出 管口侧壁上；干燥物料后进料口 9一该进料口设于壳体顶盖上；且该干燥物料后进料口进 与干燥炉物料排出管法兰联接；气固分离器10为一旋风分离器，分离器的进风管与干燥炉排风口联接，分 离器的排粉管与干燥器侧上的分离粉料回料管口联接；烧成炉的壳体的縮锥形 壳体内中部设有一向下为扩锥形的、上端为开口的、下边固接在縮锥形壳体内 壁上的锥形圈板ll。图中12为气固分离器的强制排风口。操作时，含碱铝硅酸盐料浆烘由干燥炉的雾化喷枪管口用市购的喷枪雾化 后进入干燥炉中，800-1400°C的高温烟气由烧成炉锥底直管段热气流进风口进入烧成炉内，使炉内温度达到600-1350 x:的范围，通过排烟系统使炉内负压在300-11000 Pa范围内。浆状物料干燥后的粉状物料由悬浮流态烧成炉顶部进入炉 内，进行烧成。粉状物料在烧成炉内完成瞬间的烧结化学反应和一定的颗粒附 聚吸附长大过程，由烧成炉底部进行出料。对于颗粒较大化学反应时间较长的 粉状物料，在烧成炉锥部喇叭口的作用下，高温热气流流速增大，使粉状物料 形成一种向上喷动效果，在烧成炉中下部贴近炉壁四周形成向上的环形料幕， 使粉状物料在炉内得到循环，增加了物料烧结效果，延长了粉状物料在炉内的 烧结时间，烧结物料在炉内达到动态条件下的平衡后，粉状烧结物料开始向下 出料，经过翻板止回阀和冷却后形成需要的产品。烧成炉废烟气由顶部排出， 进入烘干炉。烘干炉内，雾化料浆与高温烟气进行热交换，料浆得到烘干，由 于在烘干炉内，循环物料形成料幕，有效防止了结疤的产生。烘干炉出口废气， 经过收尘冷却后排空，回收下的粉尘重新返回烘干炉。800-1400°C °C的高温烟气由悬浮流态烧成炉锥底直管段进入烧成炉内，使炉 内温度达到600-1350 "C的范围，负压在300—11000Pa范围内。50微米到1厘 米的粉状颗粒物料由悬浮流态烧成炉顶部进入炉内，进行烧成。粉状物料在烧 成炉内完成瞬间的烧结化学反应和一定的颗粒附聚吸附长大过程，由烧成炉底 部进行出料。对于颗粒较大化学反应时间较长的粉状物料，在烧成炉锥部喇叭 口的作用下，高温热气流流速增大，使粉状物料形成一种向上喷动效果，在烧 成炉中下部贴近炉壁的四周形成向上的环形料幕，增加了烧结效果，延长粉状 物料在炉内的烧结时间，粉状物料达到动态平衡后，开始向下出料，经过翻板 止回阀实现间断出料，同时翻板止回阀起到隔绝外部冷空气进入悬浮流态烧成 系统，这样既保证了粉状烧结物料的出料过程，又使悬浮流态烧成系统的温度
和负压保持稳定，高温粉状烧结物料经过冷却后形成用户需要的产品。粉状物料在悬浮流态烧成系统的烧结过程在5-60秒的时间内完成。整个悬浮流态烧成系统产生的废烟气由顶部排出进入烘干炉。烘干炉内，雾化料浆与高温烟气进 行热交换，料浆得到烘干，由于在烘干炉内，循环物料形成料幕，有效防止了 结疤的产生。烘干炉出口废气，经过收尘冷却后排空，回收下的粉尘进入粉状 物料的进料系统，经过混合形成粉状物料的闭路进料。
权利要求1. 一种氧化铝生产过程中物料的流态化烧成装置，其特征在于所述的烧成装置的结构包括一干燥炉、一烧成炉、气固分离器；且干燥炉位于烧成炉上方；其中干燥炉的结构包括干燥炉壳体—该壳体为一上端为圆筒状、下端为缩锥形的内衬有耐热层的壳体；排风口—该排风口设于壳体顶盖上；分离粉料回料管口—该回料管口设于筒体壳体侧壁上；雾化喷枪管口—该喷枪管口设于缩锥形壳体侧壁上；干燥物料排出管口—该排出管口位于缩锥形壳体锥底部；其烧成炉的结构包括烧成炉壳体—该壳体为一上端为圆筒状、下端为缩锥形的内衬有耐热层的壳体；烧成粉料排出管口—该排出管口居中设于缩锥形筒体壳体锥底部；热进风管—该热风进风管设于缩锥形筒体壳体锥底部上的烧成粉料排出管口侧壁上；干燥物料后进料口—该进料口设于壳体顶盖上；且该干燥物料后进料口进与干燥器物料排出管法兰联接；其气固分离器为一旋风分离器，分离器的进风管与干燥炉排风口联接，分离器的排粉管与干燥炉侧壁上的分离粉料回料管口联接。
2. 根据权利要求1所述的一种氧化铝生产过程中物料的流态化烧成装置， 其特征在于所述烧成反应器的壳体的縮锥形壳体内中部设有一向下为扩锥形 的、上端为开口的、下边固接在缩锥形壳体内壁上的锥形圈板。
专利摘要本实用新型涉及一种含碱铝硅酸盐料浆烘干及烧成装置，一种氧化铝生产过程中物料的流态化烧成装置，其特征在于所述的烧成装置的结构包括一干燥炉、一烧成炉、气固分离器；干燥炉位于烧成炉上方。本实用新型的装置雾化后的料浆雾滴与垂直上升的热气流接触进行干燥，循环长大后下落到烧成炉内；进入烧成炉内的物料不断循环烧成，烧成质量较好、具有较高比重的熟料从烧成炉底部出来，成为产品。采用实用新型雾化料浆、粉状物料与高温烟气充分接触，换热迅速完全，传热效率高、热损耗低。粉状物料在炉内烧结时间短，物料化学反应充分，单位容积产能较高。工艺流程设备简单、运行周期长，维护费用低。粉状物料实现闭路进料、闭路出料，环境粉尘污染轻。
文档编号C01F7/00GK201214632SQ20082007971
公开日2009年4月1日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者刘国红, 娄东民, 张立宙, 华 李, 李太昌, 栗志林, 涛 王, 王二星, 王松林, 旭 程, 胡国清, 莫进超, 赵东峰, 邢体义, 闫禄军, 靳古功, 韩黎明 申请人:中国铝业股份有限公司