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
【专利摘要】本发明提供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。其中，焙烧回转窑的窑头部位与助燃风机和重油加热器通过管路相连；焙烧回转窑的窑头部位底端下料口连通冷却窑；冷却窑出口与皮带包装机相连通；焙烧回转窑的窑尾部位与旋风分离器的底部出灰口和加料管相连通。待焙烧的六水氯化铝晶体物料自焙烧回转窑的窑尾部位经过加料管被送入到焙烧回转窑内；六水氯化铝晶体物料与烟气逆向而行，并发生剧烈的传热传质反应，成为氧化铝粉末，该氧化铝粉末作为产品被排出到冷却窑中。本发明可以成功从结晶氯化铝中提取冶金级氧化铝，同时产生的烟气中还可以回收盐酸供前工段使用，实现粉煤灰的综合利用。
【专利说明】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
【技术领域】
[0001] 本发明属于废弃物综合利用技术，具体为粉煤灰综合利用过程中运用回转窑焙烧 六水结晶氯化铝制备工业级氧化铝的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物，也是我国工业领域中排放量最大的工业固 体废弃物。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，粉煤灰已成为我国当 前排量较大的工业废渣之一，对生态环境造成了严重的破坏。因此，开展粉煤灰的综合利用 具有重要战略意义。
[0003] 铝作为仅次于铁的第二大金属，在国民经济的各个领域发挥着重要作用。但是随 着需求量的增加，现有铝土矿的数量已满足不了工业生产的要求。粉煤灰作为一种含有铝 和硅的特殊资源，已经成为世界各国资源化利用的重点研究对象。许多科研机构积极开展 高铝粉煤灰综合利用生产氧化铝项目研究。对于活性较高的循环流化床粉煤灰，常采用直 接与酸反应的方法制备氧化铝。粉煤灰酸法处理提取氧化铝已经成为一种趋势。主要工艺 倾向于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，再由六水氯化 铝生产氧化铝。但六水氯化铝制备工业级氧化铝的工艺技术和焙烧设备仍没有成熟广泛的 应用实例。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种运用回转窑焙烧六水结晶氯化 铝制备工业级氧化铝的装置及方法，实现粉煤灰中铝盐的提取和利用。
[0005] 实现本发明目的的技术方案：一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装 置，该装置包括焙烧回转窑、冷却窑、旋风分离器、助燃风机、皮带包装机和重油加热器；其 中，焙烧回转窑的窑头部位与助燃风机和重油加热器通过管路相连，助燃风机用于提供空 气，重油加热器用于提供加热后的重油；焙烧回转窑的窑头部位底端下料口连通冷却窑； 冷却窑出口与皮带包装机相连通；焙烧回转窑的窑尾部位与旋风分离器的底部出灰口和加 料管相连通；旋风分离器的上部烟气进口与焙烧回转窑的窑尾部位相联通；烟气经过除尘 后，从旋风分离器顶部出口排出后进入后处理系统。
[0006] 如上所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装置，其所述的重油加 热器与重油泵相连接，重油经重油泵加压到1. 2?1. 6MPa. g后进入重油加热器。
[0007] 如上所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装置，其整个装置始终 保持负压，保证焙烧回转窑的窑头部位-20?-l〇〇Pa. g状态。
[0008] 本发明所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的方法，其包括如下步 骤：
[0009] (a)重油经重油泵加压到1. 2?1. 6MPa. g后在重油加热器中由蒸汽换热加热后进 入焙烧回转窑的窑头部位，与来自助燃风机的空气混合燃烧形成烟气，并在焙烧回转窑的 窑头部位形成1100?1300°c的稳定温度场；
[0010] (b)待焙烧的六水氯化铝晶体物料自焙烧回转窑的窑尾部位经过加料管被送入到 焙烧回转窑内；六水氯化铝晶体物料在向焙烧回转窑的窑头部位移动的过程中，六水氯化 铝晶体物料与步骤（a)烟气逆向而行，并发生剧烈的传热传质反应；当六水氯化铝晶体运 动到焙烧回转窑的窑头部位时，成为了温度为700?1000°C的氧化铝粉末，该氧化铝粉末 作为产品通过焙烧回转窑的窑头部位底端的下料口被排出到冷却窑中；
[0011] (C)在冷却窑中，步骤（b)所得的氧化铝粉末一边与冷却窑外壁的冷却水间接换 热、一边与自冷却窑的头部吸入的冷空气直接换热，氧化铝粉末快速冷却到75?85°C，最 后氧化铝粉末进入皮带包装机。
[0012] 如上所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的方法，其步骤（a)中， 焙烧回转窑的窑头部位重油燃烧产生的烟气经过整个焙烧回转窑的窑体，在与六水氯化铝 晶体物料接触反应的同时，温度逐渐降低，到焙烧回转窑的窑尾部位温度达到190?210°C; 然后烟气进入旋风分离器中，将烟气中悬浮的氧化铝粉末分离下来，从旋风分离器的底部 送到焙烧回转窑的窑尾部位；分离净化后的烟气进入后吸收系统工序，进行盐酸回收处理。
[0013] 如上所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的方法，其整个装置始终 保持负压，保证焙烧回转窑的窑头部位-20?-lOOPa. g状态。
[0014] 如上所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的方法，其所述的六水氯 化铝晶体物料与步骤（a)烟气逆向而行，并发生剧烈的传热传质反应，包括以下过程：游离 水和游离HC1的气化吸热、结晶水的脱附吸热、氯化铝的水解放热以及氧化铝的升温。
[0015] 本发明的效果在于：本发明所述的回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装置 及方法，可以成功从结晶氯化铝中提取冶金级氧化铝，同时产生的烟气中还可以回收盐酸 供前工段使用，实现粉煤灰的综合利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本发明所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装置示意图。
[0017] 图中：1.焙烧回转窑；2.冷却窑；3.旋风分离器；4.重油泵；5.助燃风机；6.皮带 包装机；7.重油加热器；8.加料管。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和具体实施例对本发明所述的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作进一步详细的描述。
[0019] 实施例1
[0020] 如图1所示，本发明所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装置， 其包括焙烧回转窑1、冷却窑2、旋风分离器3、重油泵4、助燃风机5、皮带包装机6和重油加 热器7 ;
[0021] 其中，其中焙烧回转窑1的窑头部位与助燃风机5和重油加热器7通过管路相连， 助燃风机5用于提供空气，重油加热器7用于提供加热后的重油；焙烧回转窑1的窑头部位 底端下料口连通冷却窑2 ;冷却窑2出口与皮带包装机6相连通；
[0022] 焙烧回转窑1的窑尾部位与旋风分离器3的底部入口和加料管8相连通；
[0023] 旋风分离器3的上部烟气进口与焙烧回转窑1的窑尾部位相联通；烟气经过除尘 后，从旋风分离器顶部出口排出后进入后处理系统。
[0024] 重油加热器7与重油泵4相连接，重油经重油泵4加压到1. 2?1. 6MPa. g后进入 重油加热器7。
[0025] 整个装置始终保持负压，保证焙烧回转窑1的窑头部位-20?-lOOPa. g状态。
[0026] 实施例2
[0027] 采用实施例1所述装置的回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的方法，其包括 如下步骤：
[0028] (a)重油（例如：200号重油或其他标号重油）经重油泵4加压1. 2?1. 6MPa. g(例如：1. 2MPa. g、l. 4MPa. g或1. 6MPa. g)后在重油加热器7中由蒸汽换热加热后进入焙 烧回转窑1的窑头部位，与来自助燃风机5的空气混合燃烧形成烟气，并在焙烧回转窑1的 窑头部位形成1100?1300°c (例如：110(rc、120(rc或1300°C )的稳定温度场；
[0029] (b)待焙烧的六水氯化铝晶体物料自焙烧回转窑1的窑尾部位经过加料管8被 送入到焙烧回转窑1内；六水氯化铝晶体物料在向焙烧回转窑1的窑头部位移动的过程 中，六水氯化铝晶体物料与步骤（a)烟气逆向而行，并发生剧烈的传热传质反应，具体包括 以下过程：游离水和游离HC1的气化吸热、结晶水的脱附吸热、氯化铝的水解放热以及氧 化铝的升温。当六水氯化铝晶体运动到焙烧回转窑1的窑头部位时，成为了温度为700? 1000°C (例如：700°C、85(TC或1000°C)的氧化铝粉末，该氧化铝粉末作为产品通过焙烧回 转窑1的窑头部位底端的下料口被排出到冷却窑2中；
[0030] (C)在冷却窑2中，步骤（b)所得的氧化铝粉末一边与冷却窑2外壁的冷却水间 接换热、一边与自冷却窑2的头部吸入的冷空气直接换热，氧化铝粉末快速冷却到75? 85°C (例如：75°C、80°C或85°C )，最后氧化铝粉末进入皮带包装机6。
[0031] 焙烧回转窑1的窑头部位重油燃烧产生的烟气经过整个焙烧回转窑1的窑体，在 与六水氯化铝晶体物料接触反应的同时，温度逐渐降低，到焙烧回转窑1的窑尾部位温度 达到190?210°C (例如：190°C、200°C或210°C );然后烟气进入旋风分离器3中，将烟气 中悬浮的氧化铝粉末分离下来，从旋风分离器3的底部送到焙烧回转窑1的窑尾部位；分离 净化后的烟气进入后吸收系统工序，进行盐酸回收处理，整个焙烧流程完成。
[0032] 整个装置始终保持负压-20 ?-lOOPa. g (例如：-20Pa. g、_70Pa. g 或-lOOPa. g) 状态。
【权利要求】
1. 一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装置，其特征在于：该装置包括焙烧 回转窑（1)、冷却窑（2)、旋风分离器（3)、助燃风机（5)、皮带包装机（6)和重油加热器（7); 其中，焙烧回转窑（1)的窑头部位与助燃风机（5)和重油加热器（7)通过管路相连，助 燃风机（5)用于提供空气，重油加热器（7)用于提供加热后的重油；焙烧回转窑（1)的窑头 部位底端下料口连通冷却窑（2);冷却窑（2)出口与皮带包装机（6)相连通； 焙烧回转窑（1)的窑尾部位与旋风分离器（3)的底部出灰口和加料管（8)相连通； 旋风分离器（3)的上部烟气进口与焙烧回转窑（1)的窑尾部位相联通；烟气经过除尘 后，从旋风分离器顶部出口排出后进入后处理系统。
2. 根据权利要求1所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装置，其特 征在于：所述的重油加热器（7)与重油泵（4)相连接，重油经重油泵（4)加压到1. 2? 1. 6MPa. g后进入重油加热器（7)。
3. 根据权利要求2所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的装置，其特征 在于：整个装置始终保持负压，保证焙烧回转窑（1)的窑头部位-20?_100Pa.g状态。
4. 一种采用权利要求1至3所述装置的回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的方 法，其特征在于，该方法包括如下步骤： (a) 重油经重油泵（4)加压到1. 2?1. 6MPa. g后在重油加热器（7)中由蒸汽换热加热 后进入焙烧回转窑（1)的窑头部位，与来自助燃风机（5)的空气混合燃烧形成烟气，并在焙 烧回转窑（1)的窑头部位形成1100?1300°C的稳定温度场； (b) 待焙烧的六水氯化铝晶体物料自焙烧回转窑（1)的窑尾部位经过加料管（8)被送 入到焙烧回转窑（1)内；六水氯化铝晶体物料在向焙烧回转窑（1)的窑头部位移动的过程 中，六水氯化铝晶体物料与步骤（a)烟气逆向而行，并发生剧烈的传热传质反应；当六水氯 化铝晶体运动到焙烧回转窑（1)的窑头部位时，成为了温度为700?1000°C的氧化铝粉末， 该氧化铝粉末作为产品通过焙烧回转窑（1)的窑头部位底端的下料口被排出到冷却窑（2) 中； (c) 在冷却窑（2)中，步骤（b)所得的氧化铝粉末一边与冷却窑（2)外壁的冷却水间 接换热、一边与自冷却窑（2)的头部吸入的冷空气直接换热，氧化铝粉末快速冷却到75? 85°C，最后氧化铝粉末进入皮带包装机（6)。
5. 根据权利要求4所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的方法，其特征 在于，步骤（a)中，焙烧回转窑（1)的窑头部位重油燃烧产生的烟气经过整个焙烧回转窑 (1)的窑体，在与六水氯化铝晶体物料接触反应的同时，温度逐渐降低，到焙烧回转窑（1) 的窑尾部位温度达到190?210°C ;然后烟气进入旋风分离器（3)中，将烟气中悬浮的氧化 铝粉末分离下来，从旋风分离器（3)的底部送到焙烧回转窑（1)的窑尾部位；分离净化后的 烟气进入后吸收系统工序，进行盐酸回收处理。
6. 根据权利要求4所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的方法，其特征 在于，整个装置始终保持负压，保证焙烧回转窑（1)的窑头部位-20?_100Pa.g状态。
7. 根据权利要求4所述的一种回转窑焙烧六水结晶氯化铝制备氧化铝的方法，其特征 在于，所述的六水氯化铝晶体物料与步骤（a)烟气逆向而行，并发生剧烈的传热传质反应， 包括以下过程：游离水和游离HC1的气化吸热、结晶水的脱附吸热、氯化铝的水解放热以及 氧化铝的升温。
【文档编号】C01F7/30GK104058436SQ201410259633
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】钱永康, 姜振华, 张范, 王军, 侯凤云, 丁建亮, 唐山, 王伟彬, 罗剑, 肖伸亮 申请人:北京航天动力研究所