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1、“一步酸溶法一步酸溶法”粉煤灰生产氧化铝粉煤灰生产氧化铝焙烧炉的选型研究焙烧炉的选型研究 姬学良姬学良 神华准能资源综合开发有限公司神华准能资源综合开发有限公司 目录目录一、一、 中国铝土矿资源现状中国铝土矿资源现状二、中国高铝粉煤灰分布及利用情况二、中国高铝粉煤灰分布及利用情况四、四、我国氧化铝焙烧技术的发展我国氧化铝焙烧技术的发展三、粉煤灰三、粉煤灰“一步酸溶法一步酸溶法”氧化铝生产技氧化铝生产技术术五、五、“一步酸溶法一步酸溶法”氧化铝焙烧炉选型研氧化铝焙烧炉选型研究究六、结论六、结论 目录目录三、粉煤灰三、粉煤灰“一步酸溶法一步酸溶法”氧化铝生产技氧化铝生产技术术3一、一、 中国铝土矿
2、资源现状中国铝土矿资源现状4我国铝土矿资源现状我国铝土矿资源现状 依据现有储量，我国铝土矿服务年限只有依据现有储量，我国铝土矿服务年限只有15年。年。我国铝土矿区域分布图我国铝土矿区域分布图中国铝土矿资源现状中国铝土矿资源现状5我我国国铝铝土土矿矿资资源源较较为为贫贫乏乏，进进口口量量占占年年消消耗耗量量50%以以上上，且且品品位位下下降降、价价格格上上涨涨、进进口口受受限限，导导致致氧氧化化铝铝生产成本过高。生产成本过高。 寻寻找找铝铝土土矿矿替替代代资资源源、开开发发适适用用于于低低品品位位铝铝土土矿矿生生产氧化铝工艺技术刻不容缓。产氧化铝工艺技术刻不容缓。我国铝土矿资源进口量我国铝土矿资
3、源进口量中国铝土矿资源现状中国铝土矿资源现状6二、中国高铝粉煤灰分布及利用情况二、中国高铝粉煤灰分布及利用情况7高铝粉煤灰分布高铝粉煤灰分布 中国高铝粉煤灰主要分布在内蒙古中西部和山西北中国高铝粉煤灰主要分布在内蒙古中西部和山西北部。经初步统计，高铝粉煤灰约占粉煤灰总量的部。经初步统计，高铝粉煤灰约占粉煤灰总量的2530%。高铝粉煤灰中氧化铝平均含量可达。高铝粉煤灰中氧化铝平均含量可达40%以上，部以上，部分煤田含氧化铝情况如下表所示：分煤田含氧化铝情况如下表所示：中国高铝粉煤灰分布及利用情况中国高铝粉煤灰分布及利用情况序号序号煤田名称煤田名称煤中氧化铝含量煤中氧化铝含量（%）粉煤灰中氧化铝含
4、量（粉煤灰中氧化铝含量（%）1准格尔煤田准格尔煤田10-1340-512桌子山煤田桌子山煤田9.26-11.6403大青山煤田大青山煤田9.12-11.940准格尔煤炭拥有准格尔煤炭拥有265265亿吨煤炭地质储量，其中蕴含亿吨煤炭地质储量，其中蕴含Al2O3约约3535亿吨，相当于我国现有铝土矿资源储量的亿吨，相当于我国现有铝土矿资源储量的3 3倍；倍；Ga蕴含量蕴含量约约85.7万吨，约为世界万吨，约为世界总储量的总储量的80%80%。煤炭经发电厂燃烧后产。煤炭经发电厂燃烧后产生的粉煤灰中生的粉煤灰中Al2O3含量约为含量约为50%50%，GaGa为为89g/t89g/t，是我国提取氧，是
5、我国提取氧化铝和镓的重要潜在资源，具有广阔的开发前景。化铝和镓的重要潜在资源，具有广阔的开发前景。 高铝粉煤灰可作为铝土矿的替代资源。高铝粉煤灰可作为铝土矿的替代资源。长期以来，我国粉煤灰利用主要以修筑道路、低端建材、长期以来，我国粉煤灰利用主要以修筑道路、低端建材、水泥添料为主，且目前粉煤灰提取氧化铝工艺技术以水泥添料为主，且目前粉煤灰提取氧化铝工艺技术以“碱石灰碱石灰烧结烧结”为主导方法。虽然近期国家加大了对粉煤灰综合利用的为主导方法。虽然近期国家加大了对粉煤灰综合利用的政策引导，但形成产业化的高附加值利用技术很少。因此，政策引导，但形成产业化的高附加值利用技术很少。因此，亟亟需开展粉煤灰
6、提取氧化铝技术及其产业化研究。需开展粉煤灰提取氧化铝技术及其产业化研究。中国神华集团依据中国神华集团依据“减量化、资源化、近零排放减量化、资源化、近零排放”的原则，的原则，发明了发明了 “一步酸溶法一步酸溶法”循环流化床粉煤灰制备氧化铝成套工艺循环流化床粉煤灰制备氧化铝成套工艺技术，获得专利技术，获得专利100100余项。余项。这一技术的成功研发，缓解了我国铝资源短缺的难题，也这一技术的成功研发，缓解了我国铝资源短缺的难题，也将使我国镓这一战略资源得以开发利用。将使我国镓这一战略资源得以开发利用。高铝粉煤灰利用情况高铝粉煤灰利用情况10三、粉煤灰三、粉煤灰“一步酸溶法一步酸溶法” 氧化铝生产技
7、术氧化铝生产技术11 “一一步步酸酸溶溶法法” 是是神神华华集集团团为为缓缓解解我我国国铝铝土土矿矿资资源源紧紧缺缺局局面面，历历时时九九年年，自自主主研研发发的的一一种种用用盐盐酸酸直直接接溶溶出出高高铝铝粉粉煤煤灰灰等等含含铝铝资资源源生生产产氧氧化化铝铝的的工工艺艺技技术术，并并在在世世界界上上首首次次应应用用该该工工艺艺技技术术建建成成了了4000吨吨/年年氧氧化化铝铝工工业业化化中中试试装装置置，生生产产的的氧氧化化铝铝产产品品化化学学成成分分符符合合国国标标冶冶金金级氧化铝一级品标准，具备了工业化条件。级氧化铝一级品标准，具备了工业化条件。“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技
8、术研究1220042005年完成前期技术路线论证工作。年完成前期技术路线论证工作。 碱碱法法存存在在渣渣量量大大、能能耗耗高高等等缺缺陷陷，属属“加加量量化化”工工艺；酸法渣量少、能耗低，属艺；酸法渣量少、能耗低，属“减量化减量化”工艺。工艺。20062008年年完完成成实实验验室室小小试试、中中试试，通通过过内内蒙蒙古古自治区科技成果鉴定。自治区科技成果鉴定。20082010年年10月完善实验室工艺技术。月完善实验室工艺技术。“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术的形成工艺技术的形成“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究13“一步酸溶法一步酸溶法”工艺流程工艺流程水水高铝粉煤灰高铝粉煤灰
9、固液分离固液分离含杂氯化铝溶液含杂氯化铝溶液白泥白泥(SiO2)硅产品硅产品净化除杂净化除杂镓镓镓产品镓产品FeCl3溶液溶液铁红、铁黄铁红、铁黄氯化铝溶液氯化铝溶液蒸发结晶蒸发结晶氯化铝晶体氯化铝晶体焙烧焙烧冶金级氧化铝冶金级氧化铝氯化氢气体氯化氢气体酸吸收系统酸吸收系统“一步酸溶法一步酸溶法”工艺流程图工艺流程图“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究溶出溶出盐酸盐酸2010年年2011年年8月月，用用“一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺建建成成了了4000吨吨/年年氧氧化化铝铝工工业业化化中中试试装装置置，2011年年8月月25日日该该系系统统全全面面贯通，并产出第一批氧化铝。贯通，
10、并产出第一批氧化铝。共共运运行行6次次，总总计计495天天，第第五五次次试试运运行行从从2012年年10月月6日日2013年年3月月12日日连连续续运运行行156天天，生生产产氧氧化化铝铝1394.91吨吨，其其中中2012年年12月月12日日至至2013年年3月月12日日连连续续满满负负荷荷运运行行三三个个月月。2013年年6月月13日日通通过过了了有有色色协协会会和和煤煤炭炭协协会会的的鉴鉴定定，建议尽快开展工业化示范工厂建设。建议尽快开展工业化示范工厂建设。“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究4000吨吨/年氧化铝中试厂整体建设、运行情况年氧化铝中试厂整体建设、运行情况201
11、4年年第第六六次次运运行行，溶溶出出率率（85-90%）等等各各项项经经济济技技术术指指标标符符合合设设计计要要求求，为为工工业业化化示示范范厂厂的的建建设设提提供供了了强有力的技术支持。强有力的技术支持。“一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺技技术术产产出出成成品品氧氧化化铝铝，化化学学成成分分符合国标氧化铝冶金一级品标准（氧化铝符合国标氧化铝冶金一级品标准（氧化铝98.6%）。）。中中试试厂厂生生产产的的氧氧化化铝铝在在云云南南某某电电解解铝铝厂厂进进行行的的电电解解试试验验研研究究结结果果表表明明，铝铝锭锭质质量量达达到到一一级级品品以以上上（铝铝99.70%）。）。序号序号指标名称指标名称说
12、明说明单单 价价1生产成本生产成本1508.89元元2完全成本完全成本1630.96元元3总投资总投资458421万元万元4年营业收入年营业收入256410万元万元5年利润总额年利润总额平均平均90990万元万元6年缴纳所得税年缴纳所得税平均平均22747万元万元7投资回收期投资回收期全部投资全部投资(税后税后)6.69年年拟建拟建100100万吨万吨/ /年氧化铝主要技术经济指标年氧化铝主要技术经济指标工艺技术经济水平工艺技术经济水平“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究17工艺流程短工艺流程短 “一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺仅仅有有溶溶出出、分分离离洗洗涤涤净净化化、蒸蒸发发结
13、结晶晶、焙焙烧烧及及酸酸回回收收五五大大工工序序。因因此此，“一一步步酸溶法酸溶法“工艺相对碱法工艺流程短。工艺相对碱法工艺流程短。“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术优点工艺技术优点“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究18工艺技术条件宽泛，易于实现工业化工艺技术条件宽泛，易于实现工业化 “一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺采采用用中中温温（160）低低压压（1Mpa）直直接接酸酸溶溶的的方方法法提提取取氧氧化化铝铝，避避免免了了“碱碱法法”工工艺艺配配入入大大量量石石灰灰石石进进行行高高温温熟熟料料煅煅烧烧才才能能活活化化氧氧化化铝铝，进进而而实实现现氧氧化化铝铝溶溶出出这这一一缺缺点点
14、。因因此此，“一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺能能耗耗低低，工工艺艺技技术术条条件件宽宽泛泛，更易实现工业化。更易实现工业化。“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究19原料循环使用，能耗低原料循环使用，能耗低 工工艺艺流流程程短短，且且酸酸可可循循环环使使用用，损损耗耗低低，避避免免了了“碱法碱法”工艺工艺“能耗高能耗高”问题，成本低。问题，成本低。 与与品品位位相相近近的的铝铝土土矿矿烧烧结结法法或或粉粉煤煤灰灰碱碱法法相相比比，能能耗情况如下表所示：耗情况如下表所示：“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究原料原料工艺工艺生产生产100万吨万吨/年氧化铝厂的综合能耗年氧化铝
15、厂的综合能耗粉煤灰粉煤灰一步酸溶法一步酸溶法790kg/t-Al2O3标煤标煤预脱硅烧结法预脱硅烧结法15002000 kg/t-Al2O3标煤标煤烧结法烧结法铝土矿铝土矿烧结法烧结法1200 kg/t-Al2O3标煤标煤20生产成本低生产成本低 采采用用“一一步步酸酸溶溶法法”生生产产氧氧化化铝铝的的完完全全成成本本仅仅为为1700元元/吨吨左左右右，低低于于当当前前传传统统拜拜尔尔法法生生产产成成本本，其主要原因为：其主要原因为：粉煤灰颗粒细，无原料及其研磨成本；粉煤灰颗粒细，无原料及其研磨成本；工艺流程可在中温低压条件下实现。工艺流程可在中温低压条件下实现。“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技
16、术研究工艺技术研究21适用于高铝粉煤灰及低品位铝土矿适用于高铝粉煤灰及低品位铝土矿 “一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺利利用用了了“氧氧化化铝铝溶溶于于酸酸，而而氧氧化化硅硅不不溶溶于于酸酸”的的原原理理，溶溶出出工工序序就就实实现现了了氧氧化化铝铝和氧化硅两种主要组分的有效分离。和氧化硅两种主要组分的有效分离。 “一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺技技术术只只考考虑虑氧氧化化铝铝的的含含量量，不不受受铝铝硅硅比比的的影影响响，不不仅仅可可用用于于高高铝铝粉粉煤煤灰灰提提取取氧氧化化铝，也可用于我国大量低品位铝土矿生产氧化铝。铝，也可用于我国大量低品位铝土矿生产氧化铝。“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技
17、术研究工艺技术研究22固废减量化，环保固废减量化，环保 “一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺在在粉粉煤煤灰灰提提取取氧氧化化铝铝、金金属属镓镓的的同同时时，可可减减少少粉粉煤煤灰灰量量40%以以上上，剩剩余余的的渣渣以以氧氧化化硅硅为为主主，可可用用于于提提取取白白炭炭黑黑、硅硅微微粉粉、制制造造橡橡塑塑填填料料、加加气气混混凝凝土土砌砌块块、发发泡泡水水泥泥等等，整整个个过过程程可可将将粉粉煤煤灰灰“吃吃干干榨榨净净”，且且在在生生产产过过程程中中不不再再增增加新的固废。加新的固废。“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究23实现铝资源综合利用实现铝资源综合利用 铝铝土土矿矿和和高高铝铝
18、粉粉煤煤灰灰普普遍遍伴伴生生有有镓镓、铁铁、硅硅、及及钛钛等等元元素素，“一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺在在生生产产氧氧化化铝铝的的过过程程中中，各各伴伴生生元元素素可可生生产产多多种种产产品品，实实现现铝铝资资源源高高效效综综合利用，提高资源附加值。合利用，提高资源附加值。“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究24循环经济产业链图循环经济产业链图煤、煤矸石（煤、煤矸石（26002600万吨万吨 ）绿色煤矿绿色煤矿电厂电厂粉煤灰（粉煤灰（14101410万吨万吨 ）氧化铝厂氧化铝厂氧化铝（氧化铝（600600万吨万吨 ）原铝厂原铝厂铝液（铝液（300300万吨万吨 ）铝加工厂铝加工厂
19、铝材（铝材（300300万吨）万吨）炭素厂炭素厂氧化硅（氧化硅（480480万吨）万吨）硅系列产品厂硅系列产品厂镓（镓（990990吨吨 ）硅系列产品硅系列产品镓系列产品镓系列产品阳极（阳极（168168万吨万吨 ）镓系列产品厂镓系列产品厂电力电力电力电力“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究6600M6600MW W25总投资：总投资： 14071407亿元亿元营业收入：营业收入： 14881488亿元亿元利润：利润： 302302亿元亿元税金：税金： 173.6173.6亿元亿元劳动定员：劳动定员： 1952119521人人节约能耗：节约能耗：165165万吨标准煤万吨标准煤主要
20、技术经济指标主要技术经济指标“一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究26准准格格尔尔煤煤田田“高高铝铝、富富镓镓”煤煤炭炭资资源源的的开开发发和和综综合合利利用用，对我国高铝型煤炭资源的综合开发利用有重要示范作用。对我国高铝型煤炭资源的综合开发利用有重要示范作用。“一一步步酸酸溶溶法法”工工艺艺技技术术开开辟辟了了氧氧化化铝铝生生产产的的新新途途径径，在在高高铝铝粉粉煤煤灰灰集集中中地地区区采采用用该该技技术术开开展展工工业业化化建建设设，有有助于缓解我国铝土矿资源紧缺局面。助于缓解我国铝土矿资源紧缺局面。随随着着该该工工艺艺技技术术推推广广应应用用，占占我我国国已已探探明明铝铝土土矿
21、矿资资源源总总量量28.6%的的A/S5的低品位铝土矿能够用来生产氧化铝。的低品位铝土矿能够用来生产氧化铝。推广应用前景推广应用前景 未来满足中国国民经济发展所需的铝在煤里！未来满足中国国民经济发展所需的铝在煤里！27四、四、我国氧化铝焙烧技术的发展我国氧化铝焙烧技术的发展 焙烧是氧化铝生产的重要工序之一，碱法氧化铝焙烧是氧化铝生产的重要工序之一，碱法氧化铝焙烧就是烘干氢氧化铝滤饼附着水，脱除其中的结焙烧就是烘干氢氧化铝滤饼附着水，脱除其中的结晶水的过程，并完成部分晶水的过程，并完成部分-Al2O3型的氧化铝转化型的氧化铝转化为为- Al2O3。氢氧化铝（含附着水氢氧化铝（含附着水12）焙烧的
22、理论热耗为）焙烧的理论热耗为2.45MJ/Kg.AL2O3，焙烧能耗占整个氧化铝生产能，焙烧能耗占整个氧化铝生产能耗的耗的13 % 16 %。我国氧化铝焙烧技术的发展历程我国氧化铝焙烧技术的发展历程传统的氢氧化铝焙烧采用回转窑，其主要缺点为焙烧出传统的氢氧化铝焙烧采用回转窑，其主要缺点为焙烧出的产品质量低、热耗高、设备庞大、运转设备台数多、的产品质量低、热耗高、设备庞大、运转设备台数多、检修维护工作量大；劳动条件恶劣，环境污染严重。检修维护工作量大；劳动条件恶劣，环境污染严重。焙烧热耗平均在焙烧热耗平均在5.3 MJ/Kg.AL2O3，热效率仅为，热效率仅为45左左右。不同生产厂家由于焙烧设备
23、不同及其他原因，热耗右。不同生产厂家由于焙烧设备不同及其他原因，热耗存在着很大的差异。存在着很大的差异。我国氧化铝焙烧技术的发展历程我国氧化铝焙烧技术的发展历程上世纪上世纪80年代后，新型的氢氧化铝焙烧工艺年代后，新型的氢氧化铝焙烧工艺即流态化焙烧技术，逐步在世界各大氧化铝厂得即流态化焙烧技术，逐步在世界各大氧化铝厂得到广泛应用。到广泛应用。流态化焙烧与传统的回转窑焙烧相比具有无流态化焙烧与传统的回转窑焙烧相比具有无可比拟的优越性，具体表现在以下几方面：可比拟的优越性，具体表现在以下几方面：我国氧化铝焙烧技术的发展历程我国氧化铝焙烧技术的发展历程山西铝厂首次引进美铝技术、德国山西铝厂首次引进美
24、铝技术、德国KHD公司的流态化闪速公司的流态化闪速焙烧炉（焙烧炉（1#炉），设计产能炉），设计产能1320t/d，热耗，热耗740Kcal/kg.Al2O3 ，1987年投产。年投产。山西铝厂引进的山西铝厂引进的2#炉（炉（GSC）是我国氧化铝生产中的首台）是我国氧化铝生产中的首台气态悬浮焙烧炉，也是丹麦气态悬浮焙烧炉，也是丹麦FLS .SMidth公司第一台使用发公司第一台使用发生炉煤气的炉子，设计产能生炉煤气的炉子，设计产能1300t/d，热耗，热耗750kcal/kg- Al2O3 ，1992年投产。年投产。山东铝厂于山东铝厂于1996年年5月引进了德国鲁奇公司的月引进了德国鲁奇公司的1
25、600t/d循环炉，循环炉，热耗小于热耗小于3.2MJ/kg-Al2O3。 我国先后引进三种类型的流态化焙烧炉我国先后引进三种类型的流态化焙烧炉我国氧化铝焙烧技术的发展历程我国氧化铝焙烧技术的发展历程1.流态化闪速焙烧炉流态化闪速焙烧炉采用正压作业，稀相换热和浓相保温相结合的技术。采用正压作业，稀相换热和浓相保温相结合的技术。流态化闪速焙烧炉流程示意图流态化闪速焙烧炉流程示意图流态化焙烧热耗低，热利用效率高。传统的回转窑焙烧流态化焙烧热耗低，热利用效率高。传统的回转窑焙烧热耗大约在热耗大约在5.3MJ/Kg.Al2O3左右，而流态化焙烧热耗只有左右，而流态化焙烧热耗只有3.033.18 MJ/
26、Kg. Al2O3，热利用效率比传统的回转窑可，热利用效率比传统的回转窑可提高提高40左右，大大降低了燃料的消耗；左右，大大降低了燃料的消耗；流态化焙烧自动化水平高，大多采用计算机集散系统控流态化焙烧自动化水平高，大多采用计算机集散系统控制，设备运转率高，维修工作量小；制，设备运转率高，维修工作量小；流态化焙烧产品质量稳定，其中有害杂质流态化焙烧产品质量稳定，其中有害杂质SiO2的增加现的增加现象不明显，而回转窑则增加较多；象不明显，而回转窑则增加较多；流态化焙烧占地面积小，环境污染轻。流态化焙烧占地面积小，环境污染轻。我国氧化铝焙烧技术的发展历程我国氧化铝焙烧技术的发展历程流态化闪速焙烧炉经
27、过多年的实践及不断的改进，焙流态化闪速焙烧炉经过多年的实践及不断的改进，焙烧炉产能已达到了烧炉产能已达到了1350t/d的水平，实现了达标达产，并且的水平，实现了达标达产，并且生产成本进一步降低。生产成本进一步降低。我国氧化铝焙烧技术的发展历程我国氧化铝焙烧技术的发展历程2. 气态悬浮焙烧炉气态悬浮焙烧炉采用负压作业，稀相流态化技术。采用负压作业，稀相流态化技术。气态悬浮焙烧炉流程示意图气态悬浮焙烧炉流程示意图我国氧化铝焙烧技术的发展历程我国氧化铝焙烧技术的发展历程现在气态悬浮焙烧炉现在气态悬浮焙烧炉GSC的产能一般能达到设计产能，的产能一般能达到设计产能，甚至超过了设计产能，比如甚至超过了设
28、计产能，比如1300t/d炉型，可以达到炉型，可以达到1450t/d，1850 t/d炉型达到炉型达到2250t/d。 我国氧化铝焙烧技术的发展历程我国氧化铝焙烧技术的发展历程3. 循环流态化焙烧炉循环流态化焙烧炉采用正压作业，浓相循环流化床焙烧技术。采用正压作业，浓相循环流化床焙烧技术。循环流态化焙烧炉流程示意图循环流态化焙烧炉流程示意图我国氧化铝焙烧技术的发展历程我国氧化铝焙烧技术的发展历程 目前循环流态化焙烧炉目前循环流态化焙烧炉1400T/d炉型的能力已经到炉型的能力已经到1600T/d，1800T/d炉型的能力已经到炉型的能力已经到2000T/d以上。以上。我国氧化铝焙烧技术的发展历
29、程我国氧化铝焙烧技术的发展历程五、五、“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝生产氧化铝焙烧炉的选型研究焙烧炉的选型研究40结晶氯化铝焙烧是结晶氯化铝焙烧是“一步酸溶法一步酸溶法”循环流化床粉煤循环流化床粉煤灰提取氧化铝工艺的关键工序之一，其能耗占氧化铝综灰提取氧化铝工艺的关键工序之一，其能耗占氧化铝综合合能耗能耗的的50%以上，所以选择节能的焙烧装置至关重要。以上，所以选择节能的焙烧装置至关重要。 由于结晶氯化铝与氢氧化铝在物理、化学性质存由于结晶氯化铝与氢氧化铝在物理、化学性质存在较大差异，导致现行的流态化闪速焙烧炉、循环流态在较大差异，导致现行的流态化闪速焙烧炉、循环流态化焙烧炉、气态悬浮焙烧
30、炉均不能直接使用，需单独开化焙烧炉、气态悬浮焙烧炉均不能直接使用，需单独开发。发。“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究结晶氯化铝焙烧与氢氧化铝焙烧的主要差异结晶氯化铝焙烧与氢氧化铝焙烧的主要差异Al(OH)3的焙烧为的焙烧为Al2O33H2O脱去脱去3个结晶水的物理反应，而个结晶水的物理反应，而AlCl36H2O的焙的焙烧不仅仅是脱去烧不仅仅是脱去6个结晶水，还伴有水解的化学反应，反应过程更加复杂。个结晶水，还伴有水解的化学反应，反应过程更加复杂。氯化铝晶体低温干燥需要吸收大量热量，因此若采用常规多级串联旋风回收余氯化铝晶体低温干燥需要吸收大量热量，因此
31、若采用常规多级串联旋风回收余热作为预热单元，由于大量的结晶水集中放出，会出现热作为预热单元，由于大量的结晶水集中放出，会出现“越干燥越湿越干燥越湿”的情况，的情况，热能供给不足、不及时，物料持续低温状态，易出现结团、结渣现象，会导致热能供给不足、不及时，物料持续低温状态，易出现结团、结渣现象，会导致设备的连续运行性能较差，若采用单个焙烧炉，其排烟温度太高，能源极度浪设备的连续运行性能较差，若采用单个焙烧炉，其排烟温度太高，能源极度浪费；实现流态化焙烧工艺中的旋风预热过程需要试验。费；实现流态化焙烧工艺中的旋风预热过程需要试验。氯化铝晶体焙烧的烟气中含有大量的氯化铝晶体焙烧的烟气中含有大量的HC
32、l，腐蚀性极强，焙烧系统要考虑相应，腐蚀性极强，焙烧系统要考虑相应的防腐措施，而氢氧化铝焙烧则没有这一问题。的防腐措施，而氢氧化铝焙烧则没有这一问题。“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究1.回转窑回转窑 目前中试厂采用的焙烧设备是回转窑，焙烧能耗为：目前中试厂采用的焙烧设备是回转窑，焙烧能耗为：21.16MJ/Kg-Al2O3、热效率：、热效率：50%左右。目前耐火材料左右。目前耐火材料能够适应氯化氢。能够适应氯化氢。 中试厂试验的焙烧炉炉型中试厂试验的焙烧炉炉型“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究氧化铝中试厂回转
33、窑装置图氧化铝中试厂回转窑装置图 2. 两段式流态化循环焙烧炉两段式流态化循环焙烧炉 针对结晶氯化铝物料特点，某研究所研发了一套针对结晶氯化铝物料特点，某研究所研发了一套“结晶氯化铝生产结晶氯化铝生产2.34万吨万吨/年氧化铝流态化焙烧炉中试装年氧化铝流态化焙烧炉中试装置系统置系统”。 流态化焙烧二段炉燃料热耗预计最优可达为流态化焙烧二段炉燃料热耗预计最优可达为3477.5 Kcal/Kg-AO。“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究两段炉工艺流程图两段炉工艺流程图“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究氧化铝中试厂氧化
34、铝中试厂2.34万吨万吨/年氧化铝流态化焙烧炉中试装置图年氧化铝流态化焙烧炉中试装置图“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究3. 气态悬浮焙烧炉气态悬浮焙烧炉 目前目前 中试厂建造了一套气态悬浮焙烧炉台架试验装中试厂建造了一套气态悬浮焙烧炉台架试验装置。目前试验已经完成，证明气态悬浮焙烧炉可以用于六置。目前试验已经完成，证明气态悬浮焙烧炉可以用于六水氯化铝晶体的大型工业化焙烧，有明显节能效果。水氯化铝晶体的大型工业化焙烧，有明显节能效果。燃料热耗为燃料热耗为3142.3-3018.6Kcal/Kg-AO。 “一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究
35、生产氧化铝焙烧炉的选型研究气态悬浮焙烧炉示意图气态悬浮焙烧炉示意图 “一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究焙烧台架试验流程示意图焙烧台架试验流程示意图 “一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究中试厂气态悬浮焙烧炉台架试验装置图中试厂气态悬浮焙烧炉台架试验装置图“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究工业化示范厂气态悬浮焙烧炉结构示意图工业化示范厂气态悬浮焙烧炉结构示意图“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究循环流态化及气态悬浮焙烧炉的比较循环流态化
36、及气态悬浮焙烧炉的比较 循环流态化焙烧炉及气态悬浮焙烧炉在中国使用十分广泛。循环流态化焙烧炉及气态悬浮焙烧炉在中国使用十分广泛。两种炉型各有特点，均为成熟先进的流态化焙烧氢氧化铝两种炉型各有特点，均为成熟先进的流态化焙烧氢氧化铝技术。技术。气态悬浮焙烧炉的总投资及占地面积较循环流态化焙烧炉气态悬浮焙烧炉的总投资及占地面积较循环流态化焙烧炉稍高，但是其单位产品的热耗及电耗都比循环流态化焙烧稍高，但是其单位产品的热耗及电耗都比循环流态化焙烧炉低。炉低。流态化闪速焙烧炉在国内使用情况并不理想。流态化闪速焙烧炉在国内使用情况并不理想。 “一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉
37、的选型研究循环流态化焙烧炉物料在炉内需要大量的循环焙烧，氧化循环流态化焙烧炉物料在炉内需要大量的循环焙烧，氧化铝颗粒容易破损。气态悬浮焙烧炉的焙烧是一次性完成，铝颗粒容易破损。气态悬浮焙烧炉的焙烧是一次性完成，物料没有循环，氧化铝颗粒的破损率较小。物料没有循环，氧化铝颗粒的破损率较小。气态悬浮焙烧炉整个系统的运行动力全部来源于气态悬浮焙烧炉整个系统的运行动力全部来源于1台台ID风风机，无其它动力运转设备。循环流态化焙烧炉必须有一、机，无其它动力运转设备。循环流态化焙烧炉必须有一、二次风机以及气力提升泵等动力运转设备，并且设备种类二次风机以及气力提升泵等动力运转设备，并且设备种类多，操作维护工作
38、量较大。多，操作维护工作量较大。气态悬浮焙烧炉整套装置属于负压操作，其安全性能及操气态悬浮焙烧炉整套装置属于负压操作，其安全性能及操作环境更是循环流态化焙烧炉所不可比拟。作环境更是循环流态化焙烧炉所不可比拟。“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究气态悬浮焙烧炉优点气态悬浮焙烧炉优点采用了在干燥段设计热发生器这一新颖措施，不需像其它采用了在干燥段设计热发生器这一新颖措施，不需像其它炉型那样采取增加过剩空气的方式来增加干燥能力，仅需炉型那样采取增加过剩空气的方式来增加干燥能力，仅需启动干燥热发生器来增加干燥段热量，避免了废气量大增启动干燥热发生器来增加干燥段热
39、量，避免了废气量大增而大量损失热量。而大量损失热量。因此，气态悬浮焙烧炉与循环炉相比，热耗和电耗较低。因此，气态悬浮焙烧炉与循环炉相比，热耗和电耗较低。“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究整套装置设计简单：整套装置设计简单：物料自上而下流动，可避免事故停炉时的炉内积料和计划物料自上而下流动，可避免事故停炉时的炉内积料和计划停炉时的排料；停炉时的排料； 设备简单，除流态化冷却器外无任何流化床板，没有物料设备简单，除流态化冷却器外无任何流化床板，没有物料控制阀，方便了设备维检修；控制阀，方便了设备维检修；负压作业对焙烧炉的问题诊断和事故处理有利。负压作业对焙
40、烧炉的问题诊断和事故处理有利。有利于故障后生产的快速恢复，给生产组织带来方便。有利于故障后生产的快速恢复，给生产组织带来方便。气态悬浮焙烧炉优点气态悬浮焙烧炉优点“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究属稀相流态化焙烧，气、固两相接触好，传热快，传热系属稀相流态化焙烧，气、固两相接触好，传热快，传热系数比浓相流态化焙烧炉的高。焙烧时间仅几秒，故焙烧数比浓相流态化焙烧炉的高。焙烧时间仅几秒，故焙烧温度要高，一般为温度要高，一般为11501200 。炉体结构简单，炉底无气体分布板，气体阻力损失小。炉体结构简单，炉底无气体分布板，气体阻力损失小。控制回路简单，生产
41、中起主要作用的仅有控制回路简单，生产中起主要作用的仅有2条，一条是主条，一条是主燃烧系统的主炉温度控制回路，另一条是燃烧系统的主炉温度控制回路，另一条是O2含量控制回含量控制回路。路。气态悬浮焙烧炉技术稍具优势。气态悬浮焙烧炉技术稍具优势。“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究气态悬浮焙烧炉与二段炉的成本比较气态悬浮焙烧炉与二段炉的成本比较（煤气（煤气QL=1450 Kcal/ Nm3，价格按，价格按0.158元元/ Nm3计）计） “一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究1. 附水10%比较 气态悬浮焙烧炉：气态悬浮焙
42、烧炉：热效率热效率86.4%时的燃料热耗为时的燃料热耗为3018.6Kcal/Kg-AO，合煤气，合煤气2082Nm3/T-AO。热效率热效率83%时的燃料热耗为时的燃料热耗为3142.3Kcal/Kg-AO，合煤气，合煤气2167Nm3/T-AO。 二段炉：二段炉：热效率热效率75%时的燃料热耗为时的燃料热耗为3477.5 Kcal/Kg-AO，合煤气，合煤气2398Nm3/T-AO。比较比较1：Smidth气态悬浮焙烧炉（热效率气态悬浮焙烧炉（热效率86.4%）与二段炉（热效率）与二段炉（热效率75%） 吨氧化铝燃料热耗差吨氧化铝燃料热耗差(折煤气折煤气)： 316Nm3/T-AO。 吨氧
43、化铝成本差：吨氧化铝成本差：49.9元元/T-AO 按年产按年产100万吨计算成本差：万吨计算成本差：4993万元。万元。比较比较2：设计院气态悬浮焙烧炉（热效率：设计院气态悬浮焙烧炉（热效率83%）与二段炉（热效率）与二段炉（热效率75%） 吨氧化铝燃料热耗差（折煤气）：吨氧化铝燃料热耗差（折煤气）： 231Nm3/T-AO。 吨氧化铝成本差：吨氧化铝成本差：36.5元元/T-AO。 按年产按年产100万吨计算成本差：万吨计算成本差：3650万元万元/年。年。 “一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究2. 附水5%比较 气态悬浮焙烧炉气态悬浮焙烧炉 热效率
44、热效率86.4%时燃料热耗为时燃料热耗为2814Kcal/Kg-AO，合煤气，合煤气1940Nm3/T-AO。 热效率热效率83%时燃料热耗为时燃料热耗为2929.5Kcal/Kg-AO，合煤，合煤2020Nm3/T-AO。 二段炉（热效率二段炉（热效率75%）：）： 燃料热耗为燃料热耗为3242Kcal/Kg-AO，合煤气，合煤气2236Nm3/T-AO。比较比较1：Smidth气态悬浮焙烧炉（热效率气态悬浮焙烧炉（热效率86.4%）与二段炉（热效率）与二段炉（热效率75%） 吨氧化铝燃料热耗差（折煤气）：吨氧化铝燃料热耗差（折煤气）：296Nm3/T-AO。 吨氧化铝成本差：吨氧化铝成本差
45、：46.7元元/T-AO 按年产按年产100万吨计算成本差：万吨计算成本差：4676.8万元。万元。比较比较2：设计院气态悬浮焙烧炉（热效率：设计院气态悬浮焙烧炉（热效率83%）与二段炉（热效率）与二段炉（热效率75%） 吨氧化铝燃料热耗差（折煤气）：吨氧化铝燃料热耗差（折煤气）：216Nm3/T-AO。 吨氧化铝成本差：吨氧化铝成本差：34元元/T-AO 按年产按年产100万吨计算成本差：万吨计算成本差：3413万元。万元。“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝焙烧炉的选型研究生产氧化铝焙烧炉的选型研究六、结论六、结论气态悬浮焙烧炉与二段炉比较，均能完成结晶氯气态悬浮焙烧炉与二段炉比较，均能完成结晶氯化铝的焙烧，但气态悬浮焙烧炉热效率高，成本低。化铝的焙烧，但气态悬浮焙烧炉热效率高，成本低。 结论结论62谢谢 谢！谢！
