气体悬浮焙烧炉教材

一、回转窑的描述：

氢氧化铝焙烧是氧化铝生产工艺中最后一道工序，焙烧的目的是在1000℃左右的高温下把氢氧化铝的附着水和结晶水脱除后，从而生产出符合电解要求和其他用途的氧化铝。

自1856—1892年以来，分别由法国萨林德厂和奥地利人K.J拜耳研究发明碱-石灰烧结法和利用苛性碱溶液直接浸出铝兔矿生产氧化铝的拜耳法以来，已有100多年的历史了，截止到1963年，世界各国氧化铝厂基本上都采用回转窑焙烧氢氧化铝来生产氧化铝的工艺流程。

回转焙烧窑的长度一般都在100米左右，直径在3米左右，有2%左右的斜度。在开始下料前，首先要点燃安装在窑前的油枪，把窑内的温度加热到1000℃以上后，开始下料，入窑后的湿氢氧化铝随窑体的旋转由窑尾被送到窑头，而热气流从窑头向窑尾流动，使湿氢氧化铝在窑内经过烘干、脱水、晶型转变等物理化学变化而焙烧成氧化铝。

根据物料在窑内发生的物理化学变化，可以将窑从窑尾起划分为以下四个带：

1、烘干带：此带的主要作用是去除附着水，入窑后的湿氢氧化铝并参和电收尘来的窑灰由30℃左右被加热到200℃左右，附着水全部被蒸发，烘干带的热气则由600℃左右降低到250—350℃左右出窑，经旋风收尘器至电收尘后排入大气层。

2、脱水带：此带的主要作用是去除结晶水，氢氧化铝由200℃左右继续被加热到900℃左右，全部脱除结晶水变为嘎马氧化铝（γ—氧化铝），而此带的温度由1050℃左右降到600℃左右。

3、煅烧带：此带的主要作用是进行晶型转变，火焰温度可达1500℃左右，嘎马氧化铝（γ—氧化铝）转变为阿尔法氧化铝（α—氧化铝），焙烧温度在1100—1200℃左右，物料在窑内停留40—45分钟左右。

4、冷却带：氧化铝在此带冷却到900—800℃左右，然后进入冷却机即生产出产品氧化铝。

用回转窑生产氧化铝有几大缺点：

1、设备投资大；

2、占地面积大；

3、热耗高：理论热耗57.81万千卡/吨=2.42GJ/t，实际热耗130万千卡/吨=5.44 GJ/t左右；

4、设备运转周期短，维修强度大，费用高。

5、对环境污染严重；

6、产品质量不好掌握，波动性较大。

焙烧氧化铝的主要质量指标是灼减的控制，必须控制在1.0%以下，超过1.05%为等外品，回转焙烧窑灼减的判断是靠眼来观察高温下氧化铝的颜色及流动性来判断的。用一长把铁勺从窑头舀出一勺氧化铝，如为红色并且流动性很快，这种料一般都不合格，如为杏黄色，灼减一般在0.7—0.8%左右，如为金黄色并发亮，灼减一般在0.5%左右，如为金黄色且有少许结块，灼减一般在0.3—0.4%，如有10毫米以内的结块，灼减一般在0.2—0.3%，质量正好的氧化铝，其颜色应是杏黄色到黄金色之间，勺子斜放时流动较慢，表面出现凹凸不平的痕迹。

二、新型氧化铝焙烧窑炉的发展和应用：

当今世界各国氧化铝厂采用的新型焙烧炉主要有三种类型：

1、美国铝业公司的流态化闪速焙烧炉：美国铝业公司从1946年开始进行流态化焙烧的

实验和半工业化试验，到1963年第一座300t/d氧化铝的流态闪速焙烧炉诞生，用

了17年的时间，至今美国铝业公司的F ．F ．C 装置已发展为五种规格型号，产能最大可达到2400吨以上。

2、 德国鲁奇公司和联合铝业公司的循环流态焙烧炉，鲁奇公司从1958年开始研究氢氧化铝沸腾焙烧，1963年第一座25t/d 的试验装置成功。1970年在利泊厂建成一台500t/d 循环沸腾焙烧炉，从研究到产业化共用了12年时间，最大设计产能3000t/d 。

3、 丹麦史密斯公司的气体悬浮焙烧炉：丹麦史密斯公司的气体悬浮焙烧是从水泥窑的气体悬浮窑处分解装置移植而来，史密斯公司从1975年立项开始进行氢氧化铝气体悬浮焙烧试验，到1979年进入半工业化试验，进行了三个月的试验比较成功。1984年在印度的享达尔阔厂设计安装了一台850t/d 的气态悬浮焙烧炉（G.．S ．C ），1986年投产，从研究到产业化共用10年时间。

4、 法国F ．C ．B 公司的气体悬浮焙烧炉：在法国，流态化焙烧炉原先由尤仁辛尔曼公司和西德的K ．H ．D 公司所属的加丹氧化铝厂内建成一台30t/d 氧化铝的闪速焙烧炉，进行了6个月的焙烧—铝电解系统的联合试验，试验结果非常好，于是F ．C ．B 公司和希腊铝业公司在1981年6月决定在圣．尼古拉斯厂建设一套日产900吨氧化铝的气体悬浮焙烧炉，1984年建成投产。

三、流态化焙烧技术及装置的优缺点：

目前，世界上四个国家研制开发的三种类型的焙烧炉虽各有特点和略有优劣之别，但均具有共同的技术经济的先进性，与回转焙烧窑相比，流态化焙烧具有以下显着优点：

1、 焙烧氧化铝理论热耗约为2.42GJ/T —AL 2O 3，其余热量主要是出窑废气和焙烧后的氧化铝带走或通过窑体散失，而流态化或气态化焙烧的热耗约为3.18—3.27MJ/kg —AL 2O 3，可节煤气约为300m 3。

2、 产品质量好：⑴产品中有害杂质SiO 2基本不受焙烧过程的影响，只取决于它在氢氧

化铝中的含量；⑵流态化焙烧产品中不同粒级氧化铝的焙烧程度均匀，相同比表面积的氧化铝中阿尔法氧化铝（α—氧化铝）含量低，在铝电解中溶解速度较快，可

提高铝电解的电流效率；⑶流态化焙烧的破碎指数不高；⑷三种类型的流化焙烧炉均能满足生产砂状氧化铝要求。

3．投资少：流态化焙烧的投资比回转窑焙烧的投资少，国外各公司发表的数据为：（1）美国F．F．C少50%左右；（2）西德G.．S．C少20%左右；（3）法国G.．S．C少15-20%左右，国内于是1983年，以日产800吨氧化铝的焙烧装置为例，根据实物工作量按当时的国内价格计算，流态化焙烧装置的投资比回转窑少40—60%左右。

4．占地面积小：流态化焙烧装置的占地面积小，以日产800吨氧化铝的焙烧设备为例，仅是回转窑焙烧装置的五分之一，而建筑面积约为三分之一至三分之二。

5．设备简单，使用寿命长，维修难度低，费用低

流态化焙烧系统除了引风机、给料设备之外，没有大型的转动设备。炉衬使用寿命可长达10年左右，因而维修费用低，据有关厂家提供的数据：流态化焙烧炉的维修费用只是回转窑的35%左右。

6．对环境的污染轻

由于流态化焙烧炉燃烧完全，过剩空气系数低，废气中氧的含量低（1-2%），废的生成量均要比回转窑低；排入大气的烟含尘量均小于50mg/nm3，因此气中的SO

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对环境的污染轻。

四、流态化和气态化焙烧技术和设备在我国应用的状况：

流态化焙烧炉和气态悬浮焙烧是二十世纪八十年代以来，我国开始引进的具有世界先进水平的氢氧化铝焙烧技术和设备，该炉型装置具有热耗低、投资少、设备简单、使用寿命长、维修费用低、自动化程度高、有利于环境保护等特点，截止到2005年，我国已投入使用和正在建设中的流态化和气态悬浮焙烧炉大约有27台之多，如：山西正在使用的6