一种生产氧化铝用石灰的制备装置及方法与流程

技术领域：

本发明属于无机非金属加工技术领域，具体涉及一种生产氧化铝用石灰的制备装置及方法。

背景技术：
：

据统计，2017年我国氧化铝产量已超过6650万吨，稳居世界第一。按每制备1t氧化铝平均需要2.3t铝土矿计算，年需15295万吨铝土矿，按每吨铝土矿平均掺加7％的石灰计算，每年需要石灰1071万吨。

目前的生产氧化铝用石灰绝大数利用立窑生产，少数为回转窑生产。采用立窑生产时，单套装置产能低，石灰质量低活性差，自动化程度差；采用回转窑生产时，投资大、能耗高、占地面积大、污染严重。无论是用立窑生产还是用回转窑生产石灰，对石灰石原料的粒度要求相当严苛，要求的石灰石粒度为20～80mm之间，并且要求有一定的粒级分布，这就使得粒度＜20mm的石灰石丢弃在石灰石开采场，不仅浪费大约35％的石灰石资源，还需大量土地用于堆存这部分小块的石灰石。

因此，有必要开发一种新型环保节能装置及方法，制备高活性石灰的同时，还要充分利用石灰石资源，降低投资，提高企业经济效益。

技术实现要素：
：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种生产氧化铝用石灰的制备装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种生产氧化铝用石灰的制备装置，其结构采用如下方式中的一种：

(一)包括第一预热器，第二预热器，第三预热器，第一分离器，焙烧炉，第一冷却器，第二冷却器，第二分离器，燃烧炉和第三冷却器；

(二)包括第一预热器，第二预热器，第三预热器，第一分离器，焙烧炉，第一冷却器和第二冷却器；

其中，连接方式为：

所述的第一预热器进气口与第二预热器出气口的连通管道上设有石灰石原料进口；

所述的第一预热器进气口通过管道与第二预热器出气口连接；

所述的第一预热器出料口和第二预热器进气口与第三预热器出气口的连通管道连接；

所述的第二预热器进气口通过管道与第三预热器出气口连接；

所述的第二预热器出料口和第三预热器进气口与第一分离器出气口的连通管道连接；

所述的第三预热器进气口通过管道与第一分离器出气口连接；

所述的第三预热器出料口通过管道与焙烧炉进料口连接；

所述的第一分离器进气口通过管道与焙烧炉出气口连接；

所述的第一分离器出料口和第二冷却器出气口与第一冷却器进气口的连通管道连接；

所述的第一冷却器出料口和环境空气与第二冷却器进气口的连通管道连接；

当结构采用方式(一)时：

所述的第一冷却器出气口通过管道与第三冷却器的出气口一起与燃烧炉进气口连接；

所述的燃烧炉出气口通过管道与第二分离器进气口连接；

所述的第二分离器出气口通过管道与焙烧炉进气口连接；

所述的第二分离器出料口通过管道和环境空气与第三冷却器进气口的连通管道连接；

所述的燃烧炉上设有燃料进口。

当结构采用方式(二)时：

所述的第一冷却器出气口通过管道与焙烧炉进气口连接；

所述的焙烧炉上设有燃料进口。

所述的生产氧化铝用石灰的制备装置，当装置结构采用方式(一)时，使用煤粉做燃烧炉燃料；当装置结构采用方式(二)时，使用气体燃料做焙烧炉燃料。

采用所述的生产氧化铝用石灰的制备装置，制备生产氧化铝用石灰的方法，包括以下步骤：

步骤1，换热与分离：

(1)将石灰石原料定量喂入第一预热器进气口与第二预热器出气口的连接管道内，与热气体a进行充分热交换，形成一次换热石灰石原料，所述的一次换热石灰石原料温度为350～450℃；

(2)所述的一次换热石灰石原料被热气体带入第一预热器内，经第一预热器气固分离后形成一次分离石灰石原料和含尘气体，所述的一次分离石灰石原料温度为350～450℃；

(3)一次分离石灰石原料进入第三预热器出气口和第二预热器进气口的连接管道内，与热气体b进行充分热交换，形成二次换热物料随热气体进入第二预热器进行气固分离，形成二次分离物料和热气体a，所述的二次换热物料温度为600～700℃；

(4)二次分离物料进入第一分离器出气口和第三预热器进气口的连接管道内，与热气体c进行充分热交换并部分分解，形成三次换热物料，三次换热物料随b热气体进入第三预热器进行气固分离，形成三次分离物料和热气体b，其中：所述的三次换热物料温度为850～900℃；

步骤2，焙烧：

三次分离物料进入焙烧炉进行焙烧，生成焙烧物料和焙烧热气体；其中，所述的焙烧温度为1000～1100℃，焙烧时间为2～20s；

步骤3，冷却：

(1)焙烧物料随焙烧热气体进入第一分离器进行气固分离，形成四次分离物料和热气体c；

(2)四次分离物料进入第二冷却器出气口与第一冷却器进气口的连接管道内，与热空气d进行热交换，形成四次换热物料，所述的四次换热物料温度为500～600℃；

(3)所述的四次换热物料随热空气d进入第一冷却器进行气固分离，形成五次分离物料和热空气e，五次分离物料温度为500～600℃；

(4)五次分离物料进入第二冷却器进气口与环境空气进口连通的管道内，随预热后环境空气进入第二冷却器进行气固分离，形成六次分离物料和热空气d，六次分离物料即为生产氧化铝用石灰，所述的六次分离物料温度为200～300℃；

步骤4：

(1)当装置结构采用方式(一)时，所述的制备生产氧化铝用石灰的方法还包括煤粉处理过程，包括以下步骤：

(1-1)将煤粉定量喂入燃烧炉燃烧，产生的燃烧产物和热煤灰进入第二分离器，经第二分离器进行气固分离后，形成热煤灰和洁净的燃烧产物；

(1-2)所述的热煤灰进入第三冷却器进气口和环境空气进口连通的管道内进行热交换，形成换热后煤灰，所述的换热后煤灰温度为100～150℃；

(1-3)换热后煤灰随换热后的环境空气进入第三冷却器进行气固分离，形成热空气f和固体，固体为煤灰外售；

(2)当装置结构采用方式(二)时，完成生产氧化铝用石灰制备。

所述的步骤1(1)中，石灰石原料细度为0.1mm，附着水质量百分含量≤2.0％；

所述的步骤1(1)中，所述的热气体a温度为600～700℃，来自第二预热器出气口。

所述的步骤1(2)中，含尘气体的处理方式为：余热发电或增湿降温后，进入经常规净化处理后，气体含尘浓度≤10mg/nm³排空。

所述的步骤1(3)中，热气体b温度为830～850℃，来自第三预热器。

所述的步骤1(4)中，热气体c温度为1000～1100℃，来自第一分离器。

所述的步骤1(4)中，部分分解分解率为10～50％(质量比)，所述的分解率是指(三次换热物料中氧化钙质量与二次换热物料中氧化钙质量之比)×100％。

所述的步骤2中，生成的焙烧热气体温度为1000～1100℃。

所述的步骤3(2)中，热空气d温度为200～300℃，来自第二冷却器出气口。

所述的步骤3(3)中，热空气e温度为500～600℃。

所述的步骤3(3)中，当装置结构采用方式(一)时，即使用煤粉做燃料时，热空气e进入燃烧炉助燃；当装置结构采用方式(二)时，即使用气体燃料做燃料时，热空气e进入焙烧炉助燃。

所述的步骤4(1)(1-1)中，煤粉细度-0.088mm占质量百分比88～90％。

所述的步骤4(1)(1-1)中，所述的燃烧产物和洁净的燃烧产物的温度为1200～1500℃；

所述的步骤4(1)(1-1)中，所述的洁净的燃烧产物进入焙烧炉进行物料焙烧。

所述的步骤4(1)(1-3)中，所述的热空气f进入燃烧炉助燃。

本发明的有益效果：

(1)本发明的生产氧化铝用石灰的制备装置的单套生产能力大大提高，单套年产能可达到1000kt；

(2)采用本发明的生产氧化铝用石灰的制备装置及方法，热耗低，每t石灰可节约20kgcel，降低热耗为13.8％；

(3)本发明的生产氧化铝用石灰的制备装置及方法使得菱镁矿资源得到充分利用，节约石灰石资源35％左右；

(4)本发明的生产氧化铝用石灰的制备装置及方法能够大大降低废气排放，排放的废气含尘浓度≤10mg/nm³；

(5)采用本发明的生产氧化铝用石灰的制备装置及方法制备的石灰活性度好，活性度≥360。

附图说明：

图1为本发明实施例1的生产氧化铝用石灰的制备装置结构示意图；

图2为本发明实施例3的生产氧化铝用石灰的制备装置结构示意图；

其中：1-第一预热器，2-第二预热器，3-第三预热器，4-第一分离器，5-焙烧炉，6-第一冷却器，7-第二冷却器，8-第二分离器，9-燃烧炉，10-第三冷却器，a-石灰石原料，b-含尘气体，c-生产氧化铝用石灰，d-环境空气，e-燃料，f-煤灰。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

以下发明实施例所述的第一，第二，第三等描述仅用于装置部件区分，并不代表先后顺序；连接方式包括直接连接，间接连接等多种连接方式；

本发明实施采用的各设备规格为：

第一预热器：φ6070×15690mm；

第二预热器：φ6525×16660mm；

第三预热器：φ6840×15745mm；

第一分离器：φ7050×16420mm；

焙烧炉：φ7050×16420mm；

第一冷却器：φ3610×7810mm；

第二冷却器：φ3165×6770mm；

第二分离器：φ7050×15420mm；

热风炉：φ7050×11500mm；

第三冷却器：φ1100×3500mm；

本发明实施所采用的设备构成的装置年制备石灰400kt。

实施例1

一种生产氧化铝用石灰的制备装置，其结构示意图如图1所示，包括第一预热器1，第二预热器2，第三预热器3，第一分离器4，焙烧炉5，第一冷却器6，第二冷却器7，第二分离器8，燃烧炉9和第三冷却器10；其中：

所述的第一预热器1进气口与第二预热器2出气口的连通管道上设有石灰石原料进口；

所述的第一预热器1进气口通过管道与第二预热器2出气口连接；

所述的第一预热器1出料口和第二预热器2进气口与第三预热器3出气口的连通管道连接；

所述的第二预热器2进气口通过管道与第三预热器3出气口连接；

所述的第二预热器2出料口和第三预热器3进气口与第一分离器4出气口的连通管道连接；

所述的第三预热器3进气口通过管道与第一分离器4出气口连接；

所述的第三预热器3出料口通过管道与焙烧炉5进料口连接；

所述的第一分离器4进气口通过管道与焙烧炉5出气口连接；

所述的第一分离器4出料口和第二冷却器7出气口与第一冷却器6进气口的连通管道连接；

所述的第一冷却器6出料口和环境空气与第二冷却器7进气口的连通管道连接；

所述的第一冷却器6出气口通过管道与第三冷却器10的出气口一起与燃烧炉9进气口连接；

所述的燃烧炉9出气口通过管道与第二分离器进气口连接；

所述的第二分离器出气口通过管道与焙烧炉5进气口连接；

所述的第二分离器出料口通过管道和环境空气与第三冷却器10进气口的连通管道连接；

所述的燃烧炉9上设有燃料进口。

采用上述的制备装置，制备生产氧化铝用石灰的方法，包括以下步骤：

步骤1，换热与分离：

(1)将细度为0.1mm，附着水质量百分含量≤2.0％的石灰石原料a定量喂入第一预热器1进气口与第二预热器2出气口的连接管道内，与来自第二预热器2出气口的温度为600℃热气体a进行充分热交换，形成一次换热石灰石原料，温度为350℃；

(2)一次换热石灰石原料被热气体带入第一预热器1内，经第一预热器1气固分离后形成一次分离石灰石原料和含尘气体b，一次分离石灰石原料温度为350℃，含尘气体b的处理方式为：余热发电或增湿降温后，进入经常规净化处理后，气体含尘浓度≤10mg/nm³排空；

(3)一次分离石灰石原料进入第三预热器3出气口和第二预热器2进气口的连接管道内，与来自第三预热器3的温度为830℃热气体b进行充分热交换，形成二次换热物料随热气体进入第二预热器2进行气固分离，形成二次分离物料和热气体a，二次换热物料温度为600℃，二次分离物料温度为600℃；

(4)二次分离物料进入第一分离器4出气口和第三预热器3进气口的连接管道内，与来自第一分离器4的温度为1000℃热气体c进行充分热交换并部分分解，形成三次换热物料，分解率为10％(质量比)，分解率为(三次换热物料氧化钙质量与二次换热物料氧化钙质量之比)×100％，三次换热物料随热气体进入第三预热器3进行气固分离，形成三次分离物料和热气体b，三次换热物料温度为850℃，三次分离物料温度为850℃；

步骤2，焙烧：

三次分离物料进入焙烧炉5进行焙烧，焙烧温度为1000℃，焙烧时间为2～10s，生成焙烧物料和焙烧热气体，焙烧热气体温度为1000℃；

步骤3，冷却：

(1)焙烧物料随焙烧热气体进入第一分离器4进行气固分离，形成四次分离物料和热气体c，四次分离物料温度为1000℃；

(2)四次分离物料进入第二冷却器7出气口与第一冷却器6进气口的连接管道内，与来自第二冷却器7出气口的温度为200℃热空气d进行热交换，形成温度为600℃的四次换热物料；

(3)四次换热物料随热空气d进入第一冷却器6进行气固分离，形成五次分离物料和热空气e，五次分离物料温度为600℃，热空气e温度为600℃，进入燃烧炉9助燃；

(4)五次分离物料进入第二冷却器7进气口与环境空气进口连通的管道内，随预热后环境空气d进入第二冷却器7进行气固分离，形成六次分离物料和热空气d，六次分离物料温度为200℃，即为生产氧化铝用石灰c；

步骤4：

(1)当装置结构采用方式(一)时，所述的制备生产氧化铝用石灰的方法还包括煤粉处理过程，包括以下步骤：

(1-1)将细度占质量百分比88～90％的-0.088mm的煤粉作为燃料e定量喂入燃烧炉9燃烧，产生的燃烧产物和热煤灰进入第二分离器8，经第二分离器8进行气固分离后，形成热煤灰和洁净的燃烧产物，燃烧产物和洁净的燃烧产物的温度为1200℃，洁净的燃烧产物进入焙烧炉5进行物料焙烧；

(1-2)热煤灰进入第三冷却器10进气口和环境空气进口连通的管道内进行热交换，形成温度为100℃的换热后煤灰；

(1-3)换热后煤灰进入第三冷却器10进行气固分离，形成热空气f和固体，固体为煤灰f外售，热空气f进入燃烧炉9助燃。

实施例2

一种生产氧化铝用石灰的制备装置，其结构同实施例1。

采用上述的制备装置，制备生产氧化铝用石灰的方法，包括以下步骤：

步骤1，换热与分离：

(1)将细度为0.1mm，附着水质量百分含量≤2.0％的石灰石原料a定量喂入第一预热器1进气口与第二预热器2出气口的连接管道内，与来自第二预热器2出气口的温度为600℃热气体a进行充分热交换，形成一次换热石灰石原料，温度为400℃；

(2)一次换热石灰石原料被热气体带入第一预热器1内，经第一预热器1气固分离后形成一次分离石灰石原料和含尘气体b，一次分离石灰石原料温度为400℃，含尘气体b的处理方式为：余热发电或增湿降温后，进入经常规净化处理后，气体含尘浓度≤10mg/nm³排空；

(3)一次分离石灰石原料进入第三预热器3出气口和第二预热器2进气口的连接管道内，与来自第三预热器3的温度为840℃热气体b进行充分热交换，形成二次换热物料随热气体进入第二预热器2进行气固分离，形成二次分离物料和热气体a，二次换热物料温度为650℃，二次分离物料温度为650℃；

(4)二次分离物料进入第一分离器4出气口和第三预热器3进气口的连接管道内，与来自第一分离器4的温度为1050℃热气体c进行充分热交换并部分分解，形成三次换热物料，分解率为35％(质量比)，分解率为(三次换热物料氧化钙质量与二次换热物料氧化钙质量之比)×100％，三次换热物料随热气体进入第三预热器3进行气固分离，形成三次分离物料和热气体b，三次换热物料温度为880℃，三次分离物料温度为880℃；

步骤2，焙烧：

三次分离物料进入焙烧炉5进行焙烧，焙烧温度为1050℃，焙烧时间为5～15s，生成焙烧物料和焙烧热气体，焙烧热气体温度为1050℃；

步骤3，冷却：

(1)焙烧物料随焙烧热气体进入第一分离器4进行气固分离，形成四次分离物料和热气体c，四次分离物料温度为1050℃；

(2)四次分离物料进入第二冷却器7出气口与第一冷却器6进气口的连接管道内，与来自第二冷却器7出气口的温度为240℃热空气d进行热交换，形成温度为500℃的四次换热物料；

(3)四次换热物料随热空气d进入第一冷却器6进行气固分离，形成五次分离物料和热空气e，五次分离物料温度为500℃，热空气e温度为500℃，进入燃烧炉9助燃；

(4)五次分离物料进入第二冷却器7进气口与环境空气进口连通的管道内，随预热后环境空气d进入第二冷却器7进行气固分离，形成六次分离物料和热空气d，六次分离物料温度为240℃，即为生产氧化铝用石灰c；

步骤4：煤粉处理：

(1-1)将细度占质量百分比88～90％的-0.088mm的煤粉作为燃料e定量喂入燃烧炉9燃烧，产生的燃烧产物和热煤灰进入第二分离器8，经第二分离器8进行气固分离后，形成热煤灰和洁净的燃烧产物，燃烧产物和洁净的燃烧产物的温度为1500℃，洁净的燃烧产物进入焙烧炉5进行物料焙烧；

(1-2)热煤灰进入第三冷却器10进气口和环境空气进口连通的管道内进行热交换，形成温度为150℃的换热后煤灰；

(1-3)换热后煤灰进入第三冷却器10进行气固分离，形成热空气f和固体，固体为煤灰f外售，热空气f进入燃烧炉9助燃。

实施例3

一种生产氧化铝用石灰的制备装置，其结构示意图如图2所示，包括第一预热器1，第二预热器2，第三预热器3，第一分离器4，焙烧炉5，第一冷却器6和第二冷却器7；其中：

所述的第一预热器1进气口与第二预热器2出气口的连通管道上设有石灰石原料进口；

所述的第一预热器1进气口通过管道与第二预热器2出气口连接；

所述的第一预热器1出料口和第二预热器2进气口与第三预热器3出气口的连通管道连接；

所述的第二预热器2进气口通过管道与第三预热器3出气口连接；

所述的第二预热器2出料口和第三预热器3进气口与第一分离器4出气口的连通管道连接；

所述的第三预热器3进气口通过管道与第一分离器4出气口连接；

所述的第三预热器3出料口通过管道与焙烧炉5进料口连接；

所述的第一分离器4进气口通过管道与焙烧炉5出气口连接；

所述的第一分离器4出料口和第二冷却器7出气口与第一冷却器6进气口的连通管道连接；

所述的第一冷却器6出料口和环境空气与第二冷却器7进气口的连通管道连接；

所述的第一冷却器6出气口通过管道与焙烧炉5进气口连接；

所述的焙烧炉5上设有燃料进口。

采用上述的制备装置，制备生产氧化铝用石灰的方法，包括以下步骤：

步骤1，换热与分离：

(1)将细度为0.1mm，附着水质量百分含量≤2.0％的石灰石原料a定量喂入第一预热器1进气口与第二预热器2出气口的连接管道内，与来自第二预热器2出气口的温度为600℃热气体a进行充分热交换，形成一次换热石灰石原料，温度为450℃；

(2)一次换热石灰石原料被热气体带入第一预热器1内，经第一预热器1气固分离后形成一次分离石灰石原料和含尘气体b，一次分离石灰石原料温度为450℃，含尘气体b的处理方式为：余热发电或增湿降温后，进入经常规净化处理后，气体含尘浓度≤10mg/nm³排空；

(3)一次分离石灰石原料进入第三预热器3出气口和第二预热器2进气口的连接管道内，与来自第三预热器3的温度为850℃热气体b进行充分热交换，形成二次换热物料随热气体进入第二预热器2进行气固分离，形成二次分离物料和热气体a，二次换热物料温度为700℃，二次分离物料温度为700℃；

(4)二次分离物料进入第一分离器4出气口和第三预热器3进气口的连接管道内，与来自第一分离器4的温度为1100℃热气体c进行充分热交换并部分分解，形成三次换热物料，分解率为50％(质量比)，分解率为(三次换热物料氧化钙质量与二次换热物料氧化钙质量之比)×100％，三次换热物料随热气体进入第三预热器3进行气固分离，形成三次分离物料和热气体b，三次换热物料温度为900℃，三次分离物料温度为900℃；

步骤2，焙烧：

三次分离物料进入焙烧炉5进行焙烧，燃料e为气体燃料，进入焙烧炉5中提供热量，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为10～20s，生成焙烧物料和焙烧热气体，焙烧热气体温度为1050℃；

步骤3，冷却：

(1)焙烧物料随焙烧热气体进入第一分离器4进行气固分离，形成四次分离物料和热气体c，四次分离物料温度为1100℃；

(2)四次分离物料进入第二冷却器7出气口与第一冷却器6进气口的连接管道内，与来自第二冷却器7出气口的温度为300℃热空气d进行热交换，形成温度为600℃的四次换热物料；

(3)四次换热物料随热空气d进入第一冷却器6进行气固分离，形成五次分离物料和热空气e，五次分离物料温度为600℃，热空气e温度为600℃，进入焙烧炉5助燃；

(4)五次分离物料进入第二冷却器7进气口与环境空气进口连通的管道内，随预热后环境空气d进入第二冷却器7进行气固分离，形成六次分离物料和热空气d，六次分离物料温度为300℃，即为生产氧化铝用石灰c。