氢氧化铝的焙烧.ppt

* 冶金化工系冶金教研室 山东铝业职业学院 第八章 氢氧化铝的焙烧 第一节 概述 氧化铝生产采用流态化焙烧技术的试验研究开始于20世纪40年代，近40年来，流态化焙烧在工业生产中显示出其优质、低耗的强大优势，技术发展十分迅速。目前广泛应用于氧化铝生产的焙烧技术为美国的闪速焙烧、德国的循环焙烧、丹麦的气态悬浮焙烧三种，其中气态悬浮焙烧技术起步最晚，但技术先进，代表着必威体育精装版流态化焙烧水平，号称“第三代”。然而，因其在工业生产中应用较晚，实际运行中，仍然存在许多问题，若能很好地解决，进一步完善其工艺，则气态悬浮焙烧技术无疑是氧化铝生产的最佳选择。 第八章 氢氧化铝的焙烧 我国自1987年山西铝厂引进第一台美铝闪速焙烧炉以后，十多年来，相继又引进了德国鲁奇循环流态化焙烧炉、丹麦史密斯气态悬浮焙烧炉，其中以气态悬浮焙烧炉为主，占到总数的70%。目前国内氧化铝几乎全部采用流态化焙烧。 第八章 氢氧化铝的焙烧 流态化焙烧与回转窑比有其明显优点： （1）、热效率高、热耗低。热耗3.1~3.2GJ/t，流态化焙烧炉中燃料燃烧稳定，温度分布均匀，氢氧化铝和燃烧产物以及高温氧化铝和助燃空气间接触密切，换热迅速，空气预热温度高，过剩空气系数低，燃料燃烧温度提高，系统热效率大大提高，废气量则随之减少，加之散热损失只有回转窑的30%，流态化焙烧炉的热效率可达75~80%，而回转窑最好情况下的热效率也低于60%，流态化焙烧炉单位产品热耗比回转窑降低约1/3。国外回转窑热耗先进水平约为4.186GJ/t-Al2O3，而国内回转窑焙烧热耗约为5.032GJ/t- Al2O3。 第八章 氢氧化铝的焙烧 （2）产品质量好。这是由于炉衬磨损少，德国循环流态化焙烧产品中SiO2含量比回转窑产品约低0.006%，不同粒级氢氧化铝焙烧均匀，相同比表面积的氧化铝中α-Al2O3含量低，与回转窑比，流态化焙烧的产品中小于45μm粒级增加约4%，而小于15μm的粒级没有改变。各类型流态化焙烧炉都能制取砂状氧化铝。 （3）投资少：流化床焙烧炉单位面积产能高、设备紧凑、占地少。它的机电设备重量仅为回转窑的1/2，建筑面积仅为1/3~2/3，投资比回转窑低40~60%（以1983年国内价格计），国外发表数据，美国少50~70%，西德少20%，法国少15~20%。 第八章 氢氧化铝的焙烧 （4）设备简单、寿命长、维修费用低。流态化焙烧系统除了风机、油泵与给料设备之外没有大型的转动设备。焙烧炉内衬使用寿命可长达10年以上。维修费用比回转窑低得多。如德国的循环流态化焙烧炉的维修费仅为回转窑的35%。 （5）对环境污染轻。燃料燃烧完全，过剩空气系数低，废气中氧的含量低（1~2%），SO2和NOX的生成量均低于回转窑。 第八章 氢氧化铝的焙烧 第二节氢氧化铝焙烧过程中物理化学变化 一、氢氧化铝的脱水和相变过程 氢氧化铝的脱水和相变是非常复杂的物理化学反应，尽管有许多研究，至今仍存在不少分歧。主要原因在于原始氢氧化铝的制取方法、粒度大小、杂质种类及其含量以及焙烧条件不同，使脱水和相变的具体进程也随之而异，此外，氧化铝过渡命名不甚统一也带来紊乱。 总体来讲可分为以下几个变化过程。 1、附着水的脱除 工业生产氢氧化铝含有8~12%的附着水，该水份在100~110℃时，就可全部蒸发掉，成为不带附着水的干氢氧化铝。 第八章 氢氧化铝的焙烧 2、结晶水的脱除 研究资料表明，氢氧化铝开始脱水温度在130~190℃之间。三水铝石的脱水过程有三个吸热反应，依次脱出0.5、1.5及1个水分子，生成一水软铝石为中间产物。阿尔廖克利用多种方法研究工业氢氧化铝的脱水过程后指出：在脱水第一阶段（180~220℃）脱出约0.5个水分子，第二阶段（220~420℃）脱出约2个分子水，第三阶段脱水约0.4个分子水。种分产品在一、三阶段脱出的水份稍多于碳分产品，而在第二阶段则相反。在动态条件下，从600℃加热到1050℃的脱水产物中仍残留有0.05~0.1个水分子。 第八章 氢氧化铝的焙烧 3、晶型转变 氢氧化铝在脱水过程中伴随着晶型转变，氢氧化铝脱水后，温度提高到1200℃以上，最终都转变为α-Al2O3。在氢氧化铝转变为α-Al2O3的整个过程中，出现若干性质不同的过渡型氧化铝，它们的出现及其数量随原始氢氧化铝及加热条件的不同而异，并使焙烧产品的物理化学性质受到影响。 焙烧的目的是将过滤、洗涤后的氢氧化铝生产成冶金级的氧化铝。氢氧化铝经干燥、脱水、焙烧等过程得到合格的氧化铝产品。反应如下： 2Al(OH)3→Al2O3＋3H2O 第八章 氢氧化铝的焙烧