[精选]氧化铝生产工艺(碱石灰烧结法)37164.pptx

掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的工艺流程掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的工艺流程熟悉碱石灰烧结法生产氧化铝的主要设备熟悉碱石灰烧结法生产氧化铝的主要设备第第13章章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程烧结法生产氧化铝的原理和基本流程学习要求学习要求第第13章章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程烧结法生产氧化铝的原理和基本流程将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料，在回转窑将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料，在回转窑内进行高温烧结，炉料中的内进行高温烧结，炉料中的AlAl2 2OO3 3与与NaNa2 2COCO3 3反应生成易溶于水或反应生成易溶于水或稀碱溶液的铝酸钠稀碱溶液的铝酸钠 (Na(Na2 2OO AlAl2 2OO3 3)，杂质氧化铁生成易水解的铁酸，杂质氧化铁生成易水解的铁酸钠钠(Na(Na2 2OO FeFe2 2OO3 3)，二氧化硅和氧化钛分别生成不溶性的原硅酸钙，二氧化硅和氧化钛分别生成不溶性的原硅酸钙(2CaO(2CaO SiOSiO2 2)和钛酸钙和钛酸钙(CaO(CaO TiOTiO2 2)。将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时NaNa2 2OAlOAl2 2OO3 3便进入溶液，便进入溶液，NaNa2 2OFeOFe2 2OO3 3水解放出碱，原硅酸钙水解放出碱，原硅酸钙(2CaO(2CaO SiOSiO2 2)和钛酸钙和钛酸钙(CaO(CaO TiOTiO2 2)不溶进入赤泥。不溶进入赤泥。碱石灰烧结法的原理碱石灰烧结法的原理生料浆的制备（原料准备）生料浆的制备（原料准备）熟料烧结熟料烧结熟料溶出熟料溶出铝酸钠溶液脱硅铝酸钠溶液脱硅碳酸钠分解碳酸钠分解氢氧化铝分离、洗涤氢氧化铝分离、洗涤氢氧化铝焙烧氢氧化铝焙烧碳分母液蒸发碳分母液蒸发碱石灰烧结法的主要工序碱石灰烧结法的主要工序第第13章章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程烧结法生产氧化铝的原理和基本流程铝铝铝铝土土土土矿矿矿矿石灰矿石灰矿石灰矿石灰矿燃料燃料燃料燃料生料浆制备生料浆制备生料浆制备生料浆制备第第13章章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程烧结法生产氧化铝的原理和基本流程原料原料碱石灰烧结法适用原料：高硅铝土矿，碱石灰烧结法适用原料：高硅铝土矿，一水硬铝石型，一水硬铝石型，A/S=3-6化学成分要求：碳酸钙化学成分要求：碳酸钙 硅矿物等杂质含量硅矿物等杂质含量技术指标要求：矿物类型技术指标要求：矿物类型,粒度粒度碱石灰烧结法在湿磨时配入一定量的碱石灰烧结法在湿磨时配入一定量的石灰，使矿石中石灰，使矿石中SiO2和和TiO2生成不溶性的生成不溶性的原硅酸钙原硅酸钙(2CaOSiO2)和钛酸钙和钛酸钙(CaOTiO2)主主要用烟煤、无烟煤、焦炭。要用烟煤、无烟煤、焦炭。主要技术指标要求其燃烧值，碳含量。主要技术指标要求其燃烧值，碳含量。碱石灰烧结法除用于焙烧工艺外，还在碱石灰烧结法除用于焙烧工艺外，还在生料中加煤，作为还原剂，可以消除氧生料中加煤，作为还原剂，可以消除氧化铁和硫的有害影响，使化铁和硫的有害影响，使Na2SO4分解分解而生成而生成Na2OAl2O3，有利于溶出，同，有利于溶出，同时强化烧结过程。时强化烧结过程。从母液蒸发工序送来的蒸发母液，通过从母液蒸发工序送来的蒸发母液，通过碱液泵送到管磨与按比例分配下料的铝碱液泵送到管磨与按比例分配下料的铝土矿，石灰及干燥的碱粉一道进入磨机土矿，石灰及干燥的碱粉一道进入磨机桶体进行湿磨，管磨产出的生料浆通过桶体进行湿磨，管磨产出的生料浆通过输送系统输送到料浆槽，生料浆在此进输送系统输送到料浆槽，生料浆在此进行料浆调整和成分分析，料浆在此调配行料浆调整和成分分析，料浆在此调配合格。合格。熟料烧结熟料烧结 熟料烧结是将制成的合格的料浆经过高温烧熟料烧结是将制成的合格的料浆经过高温烧熟料烧结是将制成的合格的料浆经过高温烧熟料烧结是将制成的合格的料浆经过高温烧结成为熟料。熟料烧结在烧结法生产氧化铝中占结成为熟料。熟料烧结在烧结法生产氧化铝中占结成为熟料。熟料烧结在烧结法生产氧化铝中占结成为熟料。熟料烧结在烧结法生产氧化铝中占着非常重要的地位，目前氧化铝企业一般采用回着非常重要的地位，目前氧化铝企业一般采用回着非常重要的地位，目前氧化铝企业一般采用回着非常重要的地位，目前氧化铝企业一般采用回转窑进行熟料烧结。熟料烧结能耗占总能耗的三转窑进行熟料烧结。熟料烧结能耗占总能耗的三转窑进行熟料烧结。熟料烧结能耗占总能耗的三转窑进行熟料烧结。熟料烧结能耗占总能耗的三分之一以上，孰料的质量直接影响氧化铝生产的分之一以上，孰料的质量直接影响氧化铝生产的分之一以上，孰料的质量直接影响氧化铝生产的分之一以上，孰料的质量直接影响氧化铝生产的经济指标。经济指标。经济指标。经济指标。第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应就是要使调配合格后的生料浆在回转窑中高温烧结，使就是要使调配合格后的生料浆在回转窑中高温烧结，使生料各成分互相反应。使其中的生料各成分互相反应。使其中的Al2O3尽可能转变成易尽可能转变成易溶于水或稀碱溶液的溶于水或稀碱溶液的Na2OAl2O3，而使，而使Fe2O3转变成易转变成易水解的水解的Na2OFe2O3，SiO2等杂质转变为不溶于水或稀等杂质转变为不溶于水或稀碱溶液的碱溶液的2CaOSiO2。并形成具有一定容积密度和孔隙率、可磨性好的熟料，并形成具有一定容积密度和孔隙率、可磨性好的熟料，以便在溶出过程中将有用成份与有害杂质较好的进行分以便在溶出过程中将有用成份与有害杂质较好的进行分离，最大限度提取氧化铝和回收碱。离，最大限度提取氧化铝和回收碱。熟料烧结目的熟料烧结目的第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应熟料中熟料中Al2O3含量高，生产一吨氧化铝的熟料量少含量高，生产一吨氧化铝的熟料量少Al2O3与与Na2O必须是可溶性的物相，其余杂质则要成为必须是可溶性的物相，其余杂质则要成为不溶性物相不溶性物相原硅酸钙原硅酸钙2CaOSiO2还应尽可能转变为活性最小，在铝还应尽可能转变为活性最小，在铝酸钠溶液中最稳定的形态，结晶应该粗大酸钠溶液中最稳定的形态，结晶应该粗大熟料应有一定的强度和气孔率熟料应有一定的强度和气孔率熟料烧结要求熟料烧结要求第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应标准溶出率标准溶出率熟料的密度和粒度熟料的密度和粒度负二价硫含量负二价硫含量S2-判断熟料质量好坏的标准判断熟料质量好坏的标准第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应标准溶出率：标准溶出率：熟料中的熟料中的Al2O3和和Na2O在在标准溶出条件下的溶出率。标准溶出条件下的溶出率。标准溶出条件：标准溶出条件：是为了使熟料中可溶性是为了使熟料中可溶性的的Al2O3和和Na2O能够全部溶出来，而且能够全部溶出来，而且不再进入赤泥而制定的溶出条件。不再进入赤泥而制定的溶出条件。烧结法厂：烧结法厂：A标标96%，N标标97%；联合法厂：联合法厂：A标标93.5%，N标标95.5%反应烧结强度和气孔率。反应烧结强度和气孔率。密度：密度：烧结法厂烧结法厂1.2-1.3g/L;联合法厂联合法厂1.2-1.45g/L粒度：粒度：粒度应均匀，粒度应均匀，30-50mm。S2-0.25%的熟料是黑心多孔，质量好；的熟料是黑心多孔，质量好；S2-1，过量的，过量的Na2CO3 在在800 左右促进反应进行，左右促进反应进行，1000 以上阻碍反应进行。以上阻碍反应进行。在在Na2O-Al2O3二元系中可构成二元系中可构成5Na2OAl2O3，Na2OAl2O3，Na2O5Al2O3，Na2O11Al2O3等铝酸盐，对于碱石灰烧结法来说，只有等铝酸盐，对于碱石灰烧结法来说，只有Na2OAl2O3是有用的，是有用的，因为它易溶于水，碱含量也不高，更重要的是只有它才能在高温下与原硅酸因为它易溶于水，碱含量也不高，更重要的是只有它才能在高温下与原硅酸钙并存。钙并存。AlAl2 2OO3 3的反应：的反应：高温下高温下Al2O3与与CaO作用生成作用生成3CaOAl2O3，12CaO7Al2O3，CaOAl2O3，3CaO5Al2O3，12CaO7Al2O3和和CaOAl2O3可以溶于碳酸钠溶液，对氧化铝生产有意义。可以溶于碳酸钠溶液，对氧化铝生产有意义。第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应 制取同时含铝酸钠和铝酸钙的熟料是不合理的。因为制取同时含铝酸钠和铝酸钙的熟料是不合理的。因为:溶出铝酸钙时，溶出液中溶出铝酸钙时，溶出液中Al2O3浓度不应超过浓度不应超过70g/L，Na2Oc浓浓度为度为50-60g/L溶出铝酸钠熟料时，溶出液中溶出铝酸钠熟料时，溶出液中Al2O3浓度为浓度为120g/L，Na2Oc浓浓度小于度小于40g/L熟料烧结时，当熟料烧结时，当Na2CO3数量足以和数量足以和Al2O3化合时，铝酸钙不至化合时，铝酸钙不至于生成，而生成铝酸钠。于生成，而生成铝酸钠。FeFe2 2OO3 3的反应：的反应：FeFe2 2OO3 3在在熟料烧结过程中的行为与熟料烧结过程中的行为与Al2O3的相似，烧结的相似，烧结温度下可以与温度下可以与Na2CO3相互作用，生成铁酸钠相互作用，生成铁酸钠Na2OFe2O3。Fe2O3+Na2CO3Na2OFe2O3+CO2第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应Na2OFe2O3的形成速度比的形成速度比Na2OAl2O3的快的快500反应尚未进行，反应尚未进行，700 反应较快进行，在反应较快进行，在1000时，反时，反应可在应可在1小时内完成。小时内完成。当当Na2OAl2O3，Fe2O3同时存在时，低温下主要是铁酸钠，随着温同时存在时，低温下主要是铁酸钠，随着温度升高，铁酸钠数量减少，铝酸钠数量增加。铝酸钠和铁酸钠可生成连度升高，铁酸钠数量减少，铝酸钠数量增加。铝酸钠和铁酸钠可生成连续固溶体，固溶体中的续固溶体，固溶体中的Na2OFe2O3和和 Na2OAl2O3与单独的氧化物质一与单独的氧化物质一样可与碱和水反应样可与碱和水反应。当炉料中当炉料中Na2CO3配量不足且有配量不足且有CaO存在时，高温下存在时，高温下Fe2O3与与CaO反应生成反应生成CaOFe2O3和和 2CaOFe2O3，他们可与他们可与Na2OAl2O3反应，降反应，降低氧化铝的溶出率。低氧化铝的溶出率。SiOSiO2 2的反应：的反应：烧结法处理的是高硅铝土矿，因此烧结法处理的是高硅铝土矿，因此Al2O3与与SiO2的分离，的分离，烧结过程生成的含硅化合物必须满足：烧结过程生成的含硅化合物必须满足：第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应烧结过程中炉料中烧结过程中炉料中SiO2应转变为不含应转变为不含Na2O和和Al2O3的化合物的化合物在高温下能与在高温下能与Na2O和和Al2O3同时稳定存在同时稳定存在在溶出时不与铝酸钠溶液显著反应在溶出时不与铝酸钠溶液显著反应。SiO2可与可与CaO生成：生成：因此烧结时控制条件使因此烧结时控制条件使SiO2转变为转变为2CaOSiO2。碱石灰烧结法熟。碱石灰烧结法熟料中料中2CaOSiO2以以-2CaOSiO2形式存在形式存在lCaOSiO2(偏硅酸钙）：偏硅酸钙）：在高温下易与铝酸钠反应生成铝硅酸在高温下易与铝酸钠反应生成铝硅酸钠，造成氧化铝和氧化钠的损失钠，造成氧化铝和氧化钠的损失l3CaO2SiO2(二硅酸钙）：二硅酸钙）：同上同上l3CaOSiO2(三硅酸钙）：三硅酸钙）：含含CaO多，稳定存在范围窄，不稳定多，稳定存在范围窄，不稳定l2 CaOSiO2(原硅酸钙）：具备上述三个条件。原硅酸钙）：具备上述三个条件。TiOTiO2 2的反应：的反应：TiO2在烧结过程中生成在烧结过程中生成CaOTiO2（钙钛矿（钙钛矿),存在于熟存在于熟料和溶出渣中。因此配制炉料时，料和溶出渣中。因此配制炉料时，CaO的配入应同时满足的配入应同时满足SiO2和和TiO2所所需的量。需的量。第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应碱石灰铝土矿炉料烧结过程反应顺序：碱石灰铝土矿炉料烧结过程反应顺序：加热到加热到500时：时：脱水过程。氧化铝和氧化铁水合物脱出结晶水；脱水过程。氧化铝和氧化铁水合物脱出结晶水；高岭石（高岭石（Al2O32SiO2H2O）脱水后成为偏高岭石）脱水后成为偏高岭石(Al2O32SiO2)。700:生成生成Na2O2Al2O3和和Na2O2Fe2O3的反应开始。的反应开始。初期铁酸钠初期铁酸钠反应占优势，反应占优势，900以后，铝酸钠的反应加强，以后，铝酸钠的反应加强，1000铁酸钠生成铁酸钠生成反应完成，反应完成，1150时铝酸钠生成反应完成时铝酸钠生成反应完成。750-900：Al2O32SiO2+Na2CO2=Na2OAl2O32SiO2(霞石霞石)+CO21000:Na2OAl2O32SiO2+2CaO=Na2OAl2O3SiO2+2CaOSiO21200:Na2OAl2O3SiO2+2CaO=Na2OAl2O3+2CaOSiO2第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应炉料配方：炉料配方：为了保证炉料中各组分在烧结时能生成预期的化合物，因为了保证炉料中各组分在烧结时能生成预期的化合物，因此各组分间必须严格地保持一定的配合比例。它对于炉料的性质、烧结此各组分间必须严格地保持一定的配合比例。它对于炉料的性质、烧结进程和熟料质量有着决定性的影响。进程和熟料质量有着决定性的影响。铁铝比铁铝比F/A铝硅比铝硅比A/S饱和配方：碱比等于饱和配方：碱比等于1 1，钙比等于钙比等于2 2 高钙配方，低碱高钙高钙配方，低碱高钙配方、高碱低钙配方等都是配方、高碱低钙配方等都是与饱和配方相比较而言的。与饱和配方相比较而言的。我国采用低碱高钙配方。我国采用低碱高钙配方。钙比钙比C/S碱比碱比N/(A+F)水分含量水分含量固定碳含量固定碳含量生料的细度生料的细度第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应炉料配方：炉料配方：饱和配方：饱和配方：生产上把按化学反应所需理论量计算出的配方，生产上把按化学反应所需理论量计算出的配方，习惯地叫做习惯地叫做“饱和配方饱和配方”或正碱、正钙配方。或正碱、正钙配方。即碱比即碱比N/R=1；钙比；钙比C/S=2.0的配方。的配方。非饱和配方：非饱和配方：生产上把不能按化学反应所需理论量计算出生产上把不能按化学反应所需理论量计算出的量进行的配方统称为非饱和配方。的量进行的配方统称为非饱和配方。碱比碱比N/Rl.0的叫做低碱配方；的叫做低碱配方；钙比钙比C/S2.0的叫高钙配方；的叫高钙配方；钙比钙比C/S2.0的叫做低钙配方。的叫做低钙配方。第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应烧成温度：烧成温度：铝酸盐炉料烧结成为熟料的温度。铝酸盐炉料烧结成为熟料的温度。熟料烧结的最佳温度条件决定于原来的化学及矿物组成熟料烧结的最佳温度条件决定于原来的化学及矿物组成和生料的配料比。原料中的和生料的配料比。原料中的SiO2和和Fe2O3含量影响熟料的烧含量影响熟料的烧成温度范围。通常烧成温度范围为成温度范围。通常烧成温度范围为1000-1250。欠烧熟料：欠烧熟料：低的烧成温度下烧成的粉状的黄料。低的烧成温度下烧成的粉状的黄料。正烧熟料：正烧熟料：在最佳的烧成温度下烧成的黑心多孔的熟料。在最佳的烧成温度下烧成的黑心多孔的熟料。过烧熟料：过烧熟料：高的烧成温度下烧成的致密的熔结块状熟料。高的烧成温度下烧成的致密的熔结块状熟料。烧成温度范围：烧成温度范围：在得到正烧熟料和过烧熟料之间的温度范围。在得到正烧熟料和过烧熟料之间的温度范围。生料成分对熟料质量起着决定性作用，铝土矿中生料成分对熟料质量起着决定性作用，铝土矿中Al2O3、SiO2、Fe2O3含量对烧成温度及其温度范围有明显的影响。含量对烧成温度及其温度范围有明显的影响。当生料中当生料中A/S增大时，相应的增大时，相应的Fe2O3的含量减少，因此，熟料相应的含量减少，因此，熟料相应的的Na2OFe2O3和和2CaOSiO2也减少，导致烧成温度升高（生产上也减少，导致烧成温度升高（生产上称料子吃火），在一定的生产条件下，易出现欠烧结料称料子吃火），在一定的生产条件下，易出现欠烧结料黄料；黄料；相反，当相反，当A/S降低，物料虽然易烧结，但烧成温度范围缩小，熟料降低，物料虽然易烧结，但烧成温度范围缩小，熟料窑操作不好控制，还会造成熟料窑烧结带结圈，下料口堵塞等生窑操作不好控制，还会造成熟料窑烧结带结圈，下料口堵塞等生产故障。因此熟料烧结时希望铝硅比高一点好。产故障。因此熟料烧结时希望铝硅比高一点好。第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应生料成分对熟料质量的影响生料成分对熟料质量的影响 一定成份的熟料有着一定的烧结温度范围，如一定成份的熟料有着一定的烧结温度范围，如果烧结温度偏低，会出现欠烧熟料，果烧结温度偏低，会出现欠烧熟料，Al2O3的提取率的提取率下降，并且引起赤泥膨胀；温度太高，则出现过烧下降，并且引起赤泥膨胀；温度太高，则出现过烧熟料，过烧熟料不但固熔体多，熟料，过烧熟料不但固熔体多，Al2O3和和Na2O溶出率溶出率下降，熟料可磨性也差，而且烧结窑产能降低，并下降，熟料可磨性也差，而且烧结窑产能降低，并易损害窑皮，影响熟料窑的运转周期，能耗增加。易损害窑皮，影响熟料窑的运转周期，能耗增加。适宜的烧结温度一般为适宜的烧结温度一般为12001250。烧结温度对熟料质量的影响烧结温度对熟料质量的影响第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应 烧结过程需要一定的反应时间。在生产实践中，由于熟烧结过程需要一定的反应时间。在生产实践中，由于熟料窑的长度一定，斜度一定，物料在烧结带停留时间的长料窑的长度一定，斜度一定，物料在烧结带停留时间的长短是由熟料密的转速来控制的。如果熟料窑的转速太快，短是由熟料密的转速来控制的。如果熟料窑的转速太快，使物料在烧成带的停留时间少于物料反应所需要的时间，使物料在烧成带的停留时间少于物料反应所需要的时间，就会造成熟料就会造成熟料“欠烧欠烧”而影响质量；如果转速太慢，将降而影响质量；如果转速太慢，将降低窑的产能。一般来说窑的转速控制在低窑的产能。一般来说窑的转速控制在22.5转转/分。分。第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应烧结时间对熟料质量的影响烧结时间对熟料质量的影响硫对熟料烧结造成的危害：硫对熟料烧结造成的危害：生料中含有的硫能使碱耗增加。生料中含有的硫能使碱耗增加。进入生产流程中的硫与进入生产流程中的硫与Na2CO3反应生成反应生成Na2SO4。而。而Na2SO4不能与不能与Al2O3起反应，称为中性碱，起反应，称为中性碱，增加碱耗。增加碱耗。1Kg硫大约损失硫大约损失Na2CO33.4Kg。熟料中的熟料中的Na2SO4升高对烧结窑操作带来困难。升高对烧结窑操作带来困难。Na2SO4的熔点的熔点为为884，并且能与，并且能与Na2CO3等生成熔点较低的化合物等生成熔点较低的化合物(熔点熔点826 ），使炉料进入烧成带之前就出现液相。），使炉料进入烧成带之前就出现液相。Na2SO4熔体的粘熔体的粘度较大，易使炉料粘挂在窑壁上，结成厚的副窑皮和结圈，致度较大，易使炉料粘挂在窑壁上，结成厚的副窑皮和结圈，致使熟料滚成大蛋，造成下料口堵塞使熟料滚成大蛋，造成下料口堵塞第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应生料加煤：生料加煤：是碱石灰烧结法中消除硫危害的主要措施是碱石灰烧结法中消除硫危害的主要措施烧结过程排硫措施烧结过程排硫措施生料加煤的脱硫原理：生料加煤的脱硫原理：在在700-800反应如下。熟料中的硫化物除反应如下。熟料中的硫化物除FeS外，还含有氟盐外，还含有氟盐Na2SFeS，当熟料溶出时，当熟料溶出时，FeS和和Na2SFeS都进入都进入赤泥，使生产中的赤泥，使生产中的Na2SO4的积累缓慢，降低硫对烧结过程中的影响。的积累缓慢，降低硫对烧结过程中的影响。Na2SO4+4CO=Na2S+4CO2Fe2O3+CO=2FeO+CO2FeO+Na2S+Al2O3=Na2OAl2O3+FeS生料加煤的优点：生料加煤的优点：将熟料中的将熟料中的Na2SO4含量控制在含量控制在2%以下，稳定熟料窑的操作。以下，稳定熟料窑的操作。一部分一部分Fe2O3被还原为被还原为FeO或或FeS，降低碱耗。，降低碱耗。强化熟料烧结过程，提高窑的产能。强化熟料烧结过程，提高窑的产能。烧制的熟料烧制的熟料S2-0.32%，黑心多孔，粒度均为、可磨性好。，黑心多孔，粒度均为、可磨性好。提高氧化铝溶出率，改善赤泥沉降性能。提高氧化铝溶出率，改善赤泥沉降性能。熟料烧结在高温下能满足熟料烧结在高温下能满足Na2OAl2O3和和 Na2OFe2O3的优先生成，能保证的优先生成，能保证Al2O3的溶出；的溶出；生料加煤排硫结果使一部分生料加煤排硫结果使一部分Fe2O3转变为转变为FeS;在烧结过程中还生成一种铁的化合物在烧结过程中还生成一种铁的化合物(CaOAl2O3Fe2O3)，且这一相比较稳定，且这一相比较稳定.第第14章章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应我国铝土矿碱石灰烧结法为什么采用低碱高钙配方？我国铝土矿碱石灰烧结法为什么采用低碱高钙配方？低碱配方：低碱配方：高钙配方：高钙配方：能够保证能够保证2CaOSiO2和和CaOTiO2的生成；的生成；多余的钙能够分解三元化合物多余的钙能够分解三元化合物Na2OAl2O3SiO2 Na2OAl2O3SiO2+2CaO=Na2OAl2O3+2CaOSiO2 低碱高钙配方优点：低碱高钙配方优点：l碱耗低碱耗低l赤泥的稳定性能比较好赤泥的稳定性能比较好l能保证碱和氧化铝的溶出率能保证碱和氧化铝的溶出率熟料烧结系统熟料烧结系统回转窑现场图回转窑现场图回转窑平面图回转窑平面图 熟熟熟熟料烧结工序由煤粉制造、熟料烧结窑及冷却、中料烧结工序由煤粉制造、熟料烧结窑及冷却、中料烧结工序由煤粉制造、熟料烧结窑及冷却、中料烧结工序由煤粉制造、熟料烧结窑及冷却、中碎、烟尘净化等系统组成，各系统应密切配合。碎、烟尘净化等系统组成，各系统应密切配合。碎、烟尘净化等系统组成，各系统应密切配合。碎、烟尘净化等系统组成，各系统应密切配合。熟料烧熟料烧熟料烧熟料烧结目前基本使用的是熟料烧结窑结目前基本使用的是熟料烧结窑结目前基本使用的是熟料烧结窑结目前基本使用的是熟料烧结窑回转窑回转窑回转窑回转窑第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺熟料烧结系统熟料烧结系统回转窑窑体：回转窑窑体：回转窑窑体：回转窑窑体：根据物料在窑内发生的物理化学变化，可根据物料在窑内发生的物理化学变化，可根据物料在窑内发生的物理化学变化，可根据物料在窑内发生的物理化学变化，可将回转窑从窑尾到窑头分为烘干带、预热带、分解带、将回转窑从窑尾到窑头分为烘干带、预热带、分解带、将回转窑从窑尾到窑头分为烘干带、预热带、分解带、将回转窑从窑尾到窑头分为烘干带、预热带、分解带、烧成带和冷却带。烧成带和冷却带。烧成带和冷却带。烧成带和冷却带。烘干烘干预热预热分解分解烧成烧成冷却冷却第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺熟料烧结烧结过程反应熟料烧结烧结过程反应烘干带：烘干带：脱附着水干燥。脱附着水干燥。窑气窑气800250，炉料，炉料80 200预热带：预热带：脱结晶水，脱结晶水，Na2SO4开始分解开始分解 窑气窑气1200800 ，炉料，炉料200 750 分解带：分解带：Na2CO3+Al2O3 Na2OAl2O3+CO2 Na2CO3+Fe2O3 Na2OFe2O3+CO2 Na2CO3+Al2O32SiO2 Na2OAl2O32SiO2+CO2 窑气窑气14001200 ，炉料，炉料750 1200烧成带：烧成带：2CaO+Na2OAl2O32SiO2 Na2OAl2O3+2CaOSiO2 窑气窑气1500以上以上，炉料，炉料1250-1300冷却带：冷却带：熟料逐渐冷却到熟料逐渐冷却到900-1000 左右经下料口进入冷却机。左右经下料口进入冷却机。第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺熟料湿法烧结优点熟料湿法烧结优点可利用窑气的热量蒸发碳分母液中的水分，无须在蒸发器内将含可利用窑气的热量蒸发碳分母液中的水分，无须在蒸发器内将含水碳酸钠结晶析出。水碳酸钠结晶析出。采用管磨，即可提高磨机效率，又不必将物料烘干，料浆可用泵采用管磨，即可提高磨机效率，又不必将物料烘干，料浆可用泵输送，减少环境污染。输送，减少环境污染。便于将生料浆成分准确调配，保证成分稳定，有利于烧结窑的运便于将生料浆成分准确调配，保证成分稳定，有利于烧结窑的运转。转。熟料烧结系统熟料烧结系统饲料系统：饲料系统：饲料系统：饲料系统：生料浆用高压泵经过喷枪从窑尾喷入窑内，生料浆用高压泵经过喷枪从窑尾喷入窑内，生料浆用高压泵经过喷枪从窑尾喷入窑内，生料浆用高压泵经过喷枪从窑尾喷入窑内，烧成的熟料经过窑头下料口流入冷却机，将烧成的熟料经过窑头下料口流入冷却机，将烧成的熟料经过窑头下料口流入冷却机，将烧成的熟料经过窑头下料口流入冷却机，将1000 1000 以上以上以上以上的高温熟料冷却到的高温熟料冷却到的高温熟料冷却到的高温熟料冷却到300 300 燃烧系统：燃烧系统：燃烧系统：燃烧系统：燃料送入回转窑中进行燃烧，产生热量。燃料送入回转窑中进行燃烧，产生热量。燃料送入回转窑中进行燃烧，产生热量。燃料送入回转窑中进行燃烧，产生热量。烘干烘干预热预热分解分解烧成烧成冷却冷却第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺熟料烧结系统熟料烧结系统收尘系统：收尘系统：收尘系统：收尘系统：烧结生成的废气从窑尾进入旋风收尘系统，烧结生成的废气从窑尾进入旋风收尘系统，烧结生成的废气从窑尾进入旋风收尘系统，烧结生成的废气从窑尾进入旋风收尘系统，分离出的尘料再次进入窑中，废气送入电收尘系统，再分离出的尘料再次进入窑中，废气送入电收尘系统，再分离出的尘料再次进入窑中，废气送入电收尘系统，再分离出的尘料再次进入窑中，废气送入电收尘系统，再次净化后由烟囱排空。电收尘的窑灰经过螺旋输送机返次净化后由烟囱排空。电收尘的窑灰经过螺旋输送机返次净化后由烟囱排空。电收尘的窑灰经过螺旋输送机返次净化后由烟囱排空。电收尘的窑灰经过螺旋输送机返回窑内。回窑内。回窑内。回窑内。烘干烘干预热预热分解分解烧成烧成冷却冷却第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺煤粉制造系统煤粉制造系统煤粉制造系统平面图煤粉制造系统平面图 煤粉制造系统的作用是将原煤烘干、研磨成粉，供煤粉制造系统的作用是将原煤烘干、研磨成粉，供煤粉制造系统的作用是将原煤烘干、研磨成粉，供煤粉制造系统的作用是将原煤烘干、研磨成粉，供作熟料窑的燃料。其主要设备是煤粉磨，主要由筛分机、作熟料窑的燃料。其主要设备是煤粉磨，主要由筛分机、作熟料窑的燃料。其主要设备是煤粉磨，主要由筛分机、作熟料窑的燃料。其主要设备是煤粉磨，主要由筛分机、破碎机、给料机、送风系统等组成。由于煤粉有易燃易破碎机、给料机、送风系统等组成。由于煤粉有易燃易破碎机、给料机、送风系统等组成。由于煤粉有易燃易破碎机、给料机、送风系统等组成。由于煤粉有易燃易爆等特性，所以应采取防爆、防燃措施。爆等特性，所以应采取防爆、防燃措施。爆等特性，所以应采取防爆、防燃措施。爆等特性，所以应采取防爆、防燃措施。第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺熟料窑的结圈问题熟料窑的结圈问题窑皮：窑皮：是窑投产时特意提高温度，增加炉料中的熔体数量，使之是窑投产时特意提高温度，增加炉料中的熔体数量，使之粘附在耐火砖上的熟料层，保护耐火层不受炉气及炉料的侵蚀粘附在耐火砖上的熟料层，保护耐火层不受炉气及炉料的侵蚀和磨损。和磨损。结圈：结圈：熟料烧结过程，物料与窑皮之间的粘附，造成窑的截面积熟料烧结过程，物料与窑皮之间的粘附，造成窑的截面积减小的现象。分为泥浆圈（烘干带）和后结圈（烧成带）减小的现象。分为泥浆圈（烘干带）和后结圈（烧成带）防止结圈的措施：防止结圈的措施：l防止泥浆圈的措施：防止泥浆圈的措施：窑灰反饲；控制喂料量；改善料浆的雾化及窑灰反饲；控制喂料量；改善料浆的雾化及喷入物料的集中降落地区的条件；消除物料前近的障碍物；调喷入物料的集中降落地区的条件；消除物料前近的障碍物；调整窑尾刮料器的位置等。整窑尾刮料器的位置等。l防止高温结圈的措施：防止高温结圈的措施：控制烧成温度范围，降低液相的生成；烧控制烧成温度范围，降低液相的生成；烧成带的强化烧结，增加窑的转速。成带的强化烧结，增加窑的转速。第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺熟料窑的发热能力与窑的产能熟料窑的发热能力与窑的产能G窑的单位产能，窑的单位产能，Kg/hQ窑的发热能力，窑的发热能力，KJ/hq单位熟料热耗，单位熟料热耗，KJ/Kgm燃料消耗量，燃料消耗量，Kg/hQH燃料发热量，燃料发热量，KJ/Kg提高窑的发热能力以增大窑的产能，必须增大燃料消耗量。提高窑的发热能力以增大窑的产能，必须增大燃料消耗量。第第15章章 铝酸盐炉料烧结过程工艺铝酸盐炉料烧结过程工艺熟料窑烧成制度熟料窑烧成制度生料加煤是基础：生料加煤是基础：生料加煤量为总物料量的生料加煤量为总物料量的4-4.5%适当的过剩空气系数：适当的过剩空气系数：过剩空气系数过剩空气系数1.0-1.1短火焰的正烧结热工制度：短火焰的正烧结热工制度：火焰长度火焰长度4.5m均匀稳定的喂料制度：均匀稳定的喂料制度：喂料量尽可能大，喂料制度均匀喂料量尽可能大，喂料制度均匀稳定稳定粗的火焰形状：粗的火焰形状：减少烧成带硫的氧化减少烧成带硫的氧化第第16章章 熟料溶出及赤泥分离熟料溶出及赤泥分离熟料窑烧成制度熟料窑烧成制度生料加煤是基础：生料加煤是基础：生料加煤量为总物料量的生料加煤量为总物料量的4-4.5%适当的过剩空气系数：适当的过剩空气系数：过剩空气系数过剩空气系数1.0-1.1短火焰的正烧结热工制度：短火焰的正烧结热工制度：火焰长度火焰长度4.5m均匀稳定的喂料制度：均匀稳定的喂料制度：喂料量尽可能大，喂料制度均匀喂料量尽可能大，喂料制度均匀稳定稳定粗的火焰形状：粗的火焰形状：减少烧成带硫的氧化减少烧成带硫的氧化 熟料溶出的熟料溶出的目的目的就是将熟料中的铝酸钠就是将熟料中的铝酸钠Na2O A12O3和铁酸钠和铁酸钠Na2O Fe2O3最大限度地溶解于稀碱溶液中，最大限度地溶解于稀碱溶液中，制取铝酸钠溶液（粗液），而熟料中的原硅酸钙制取铝酸钠溶液（粗液），而熟料中的原硅酸钙2CaOSiO2和钛酸钙和钛酸钙CaOTiO2转入固相赤泥中。实现有转入固相赤泥中。实现有用成份氧化钠和氧化铝与杂质进行分离，并为赤泥分离用成份氧化钠和氧化铝与杂质进行分离，并为赤泥分离洗涤创造良好的条件。洗涤创造良好的条件。第第16章章 熟料溶出及赤泥分离熟料溶出及赤泥分离熟料溶出的主要目的熟料溶出的主要目的 工业上一般采用下面两种方法进行熟料的溶出：工业上一般采用下面两种方法进行熟料的溶出：一种是一种是颗粒溶出颗粒溶出，又称，又称对流溶出对流溶出。此法是将熟料破碎成。此法是将熟料破碎成8 8毫米以毫米以下的颗粒，在筒形溶出器内与溶液相对流动，溶出熟料中的下的颗粒，在筒形溶出器内与溶液相对流动，溶出熟料中的AlAl2 2OO3 3、NaNa2 2OO。在颗粒溶出时，颗粒内部的扩散过程有着很大的作用，它对。在颗粒溶出时，颗粒内部的扩散过程有着很大的作用，它对熟料质量要求高，作业难于控制。熟料质量要求高，作业难于控制。另一种是另一种是湿磨粉碎溶出湿磨粉碎溶出，它是将熟料与调整液一道加入溢流磨，它是将熟料与调整液一道加入溢流磨或格子磨内进行粉碎细磨过程中溶出或格子磨内进行粉碎细磨过程中溶出AlAl2 2OO3 3和和NaNa2 2OO。这种方法溶出。这种方法溶出时间短，溶出率高，我国烧结法氧化铝厂和联合法氧化铝厂熟料的时间短，溶出率高，我国烧结法氧化铝厂和联合法氧化铝厂熟料的溶出都采用这种方法溶出。溶出都采用这种方法溶出。第第16章章 熟料溶出及赤泥分离熟料溶出及赤泥分离熟料溶出工艺熟料溶出工艺第第16章章 熟料溶出及赤泥分离熟料溶出及赤泥分离熟料溶出的净溶出率：熟料溶出的净溶出率：是衡量熟料溶出过程好坏的标志是衡量熟料溶出过程好坏的标志Al2O3熟熟熟料中熟料中Al2O3含量，含量，%Al2O3泥泥赤泥中赤泥中Al2O3含量，含量，%Na2O熟熟熟料中熟料中Na2O含量，含量，%Na2O泥泥熟料中熟料中Na2O含量，含量，%第第16章章 熟料溶出及赤泥分离熟料溶出及赤泥分离熟料溶出的主要反应熟料溶出的主要反应易溶于水和稀碱溶液，是一个迅速进行的单纯的溶解过程，可以易溶于水和稀碱溶液，是一个迅速进行的单纯的溶解过程，可以得到氧化铝极为过饱和的溶液。是一放热反应。得到氧化铝极为过饱和的溶液。是一放热反应。磨细的熟料在磨细的熟料在100用碱溶液溶解，用碱溶液溶解，3min便可完全溶解，获得便可完全溶解，获得Al2O3100g/L，MR=1.6的铝酸钠溶液。的铝酸钠溶液。在生产中由熟料制得的铝酸钠溶液，在生产中由熟料制得的铝酸钠溶液，Al2O3浓度通常低于浓度通常低于120g/L，由于含有由于含有5-6g/L的的SiO2及一定数量的及一定数量的Na2CO3Na2SO4，溶出液稳定，溶出液稳定性显著增大，性显著增大，MR可低至可低至1.20-1.25，在赤泥分离和洗涤过程中溶液，在赤泥分离和洗涤过程中溶液仍然不致发生明显分解。仍然不致发生明显分解。铝酸钠（铝酸钠（Na2OAl2O3）：Na2OAl2O3+4H2O+aq=2NaAl(OH)4+aq第第16章章 熟料溶出及赤泥分离熟料溶出及赤泥分离熟料溶出的主要反应熟料溶出的主要反应在水中极不稳定，在溶出时立即发生水解。是吸热反应。生成的在水中极不稳定，在溶出时立即发生水解。是吸热反应。生成的NaOH进入溶液，提高铝酸钠溶液的稳定性和进入溶液，提高铝酸钠溶液的稳定性和Na2O溶出率，生成溶出率，生成的的Fe2O33H2O沉淀进入赤泥，成为赤泥组成的一部分。沉淀进入赤泥，成为赤泥组成的一部分。纯铁酸钠水解速度较慢，但与铝酸钠组成的固溶体具有较快的水纯铁酸钠水解速度较慢，但与铝酸钠组成的固溶体具有较快的水解速度。因此熟料中铁酸钠在溶出条件下水解速度与铝酸钠的溶解速度。因此熟料中铁酸钠在溶出条件下水解速度与铝酸钠的溶解速度相当。解速度相当。当熟料碱比当熟料碱比=1用熟料溶出时，溶出液的用熟料溶出时，溶出液的MR=1+F/（A净净），），可见矿石铁高，溶出液的可见矿石铁高，溶出液的MR高。我国铝土矿铁含量低，从而提供高。我国铝土矿铁含量低，从而提供了低分子比的溶出条件。了低分子比的溶出条件。铁酸钠（铁酸钠（Na2OFe2O3）：Na2OFe2O3+4H2O+aq=2Na(OH)+Fe2O33H2Oaq第第16章章 熟料溶出及赤泥分离熟料溶出及赤泥分离熟料溶出的主要反应熟料溶出的主要反应熟料中的钛酸钙溶出时不发生任何反应，残留于赤泥中熟料中的钛酸钙溶出时不发生任何反应，残留于赤泥中钛酸钙（