神华准能“一步酸溶法”粉煤灰生产氧化铝焙烧炉的选型研究

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我国铝土矿资源较为贫乏，进口量占年消耗量我国铝土矿资源较为贫乏，进口量占年消耗量50%以上，且品位下降、价格上涨、进口受限，导致氧化铝以上，且品位下降、价格上涨、进口受限，导致氧化铝生产成本过高。生产成本过高。 寻找铝土矿替代资源、开发适用于低品位铝土矿生寻找铝土矿替代资源、开发适用于低品位铝土矿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

3、我国铝土矿资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（%）

4、粉煤灰中氧化铝含量（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，

5、是我国提取氧，是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，

6、亟亟需开展粉煤灰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循环流化床粉煤灰制备氧化铝成套工艺技术，获得专利艺技术，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

7、溶法” 氧化铝生产技术氧化铝生产技术11 “一步酸溶法一步酸溶法” 是神华集团为缓解我国铝土矿资源是神华集团为缓解我国铝土矿资源紧缺局面，历时九年，自主研发的一种用盐酸直接溶紧缺局面，历时九年，自主研发的一种用盐酸直接溶出高铝粉煤灰等含铝资源生产氧化铝的工艺技术，并出高铝粉煤灰等含铝资源生产氧化铝的工艺技术，并在世界上首次应用该工艺技术建成了在世界上首次应用该工艺技术建成了4000吨吨/年氧化铝年氧化铝工业化中试装置，生产的氧化铝产品化学成分符合国工业化中试装置，生产的氧化铝产品化学成分符合国标冶金级氧化铝一级品标准，具备了工业化条件。标冶金级氧化铝一级品标准，具备了工业化条件。“一步酸溶法一

8、步酸溶法”工艺技术研究工艺技术研究12 20042005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。 碱法存在渣量大、能耗高等缺陷，属碱法存在渣量大、能耗高等缺陷，属“加量化加量化”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年完成实验室小试、中试，通过内蒙古年完成实验室小试、中试，通过内蒙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

9、”工艺流程工艺流程水水高铝粉煤灰高铝粉煤灰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，用月，用“一步酸溶法一步酸溶法”工艺建成了工艺建成了4000吨吨/年氧化铝工业化中试装置，年氧化铝工业化中试装置，2011年年8月月25日该系统

10、全面日该系统全面贯通，并产出第一批氧化铝。贯通，并产出第一批氧化铝。 共运行共运行6次，总计次，总计495天，第五次试运行从天，第五次试运行从2012年年10月月6日日2013年年3月月12日连续运行日连续运行156天，生产氧化铝天，生产氧化铝1394.91吨，吨，其中其中2012年年12月月12日至日至2013年年3月月12日连续满负荷运行三日连续满负荷运行三个月。个月。2013年年6月月13日通过了有色协会和煤炭协会的鉴定日通过了有色协会和煤炭协会的鉴定，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

11、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 2014年第六次运行，溶出率（年第六次运行，溶出率（85-90%）等各项经济技）等各项经济技术指标符合设计要求，为工业化示范厂的建设提供了术指标符合设计要求，为工业化示范厂的建设提供了强有力的技术支持。强有力的技术支持。 “一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术产出成品氧化铝，化学成分工艺技术产出成品氧化铝，化学成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%）。）。 中试厂生产的氧化铝在云南某电解铝厂进行的电解试中试厂生产的氧化铝在云南某电解铝厂进行的电解试验研究结果表明，铝锭质量达到一级品以上（铝验研究

12、结果表明，铝锭质量达到一级品以上（铝99.70%）。）。序号序号指标名称指标名称说明说明单单 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 “

13、一步酸溶法一步酸溶法”工艺仅有溶出、分离洗涤净化、工艺仅有溶出、分离洗涤净化、蒸发结晶、焙烧及酸回收五大工序。因此，蒸发结晶、焙烧及酸回收五大工序。因此，“一步一步酸溶法酸溶法“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 “一步酸溶法一步酸溶法”工艺采用中温（工艺采用中温（160）低压）低压（1Mpa）直接酸溶的方法提取氧化铝，避免了）直接酸溶的方法提取氧化铝，避免了“碱法碱法”工艺配入大量石灰石进行高温熟料煅烧才能工艺配入

14、大量石灰石进行高温熟料煅烧才能活化氧化铝，进而实现氧化铝溶出这一缺点。因此活化氧化铝，进而实现氧化铝溶出这一缺点。因此，“一步酸溶法一步酸溶法”工艺能耗低，工艺技术条件宽泛工艺能耗低，工艺技术条件宽泛，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 工艺流程短，且酸可循环使用，损耗低，避免了工艺流程短，且酸可循环使用，损耗低，避免了“碱法碱法”工艺工艺“能耗高能耗高”问题，成本低。问题，成本低。 与品位相近的铝土矿烧结法或粉煤灰碱法相比，能与品位相近的铝土矿烧结法或粉煤灰碱法相比，能耗情况如下表所示：耗情况如下表

15、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 采用采用“一步酸溶法一步酸溶法”生产氧化铝的完全成本仅生产氧化铝的完全成本仅为为1700元元/吨左右，低于当前传统拜尔法生产成本，吨左右，低于当前传统拜尔法生产成本，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

16、；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 “一步酸溶法一步酸溶法”工艺利用了工艺利用了“氧化铝溶于酸，而氧化铝溶于酸，而氧化硅不溶于酸氧化硅不溶于酸”的原理，溶出工序就实现了氧化铝的原理，溶出工序就实现了氧化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。 “一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术只考虑氧化铝的含量，工艺技术只考虑氧化铝的含量，不受铝硅比的影响，不仅可用于高铝粉煤灰提取氧化不受铝硅比的影响，不仅

17、可用于高铝粉煤灰提取氧化铝，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 “一步酸溶法一步酸溶法”工艺在粉煤灰提取氧化铝、金工艺在粉煤灰提取氧化铝、金属镓的同时，可减少粉煤灰量属镓的同时，可减少粉煤灰量40%以上，剩余的渣以上，剩余的渣以氧化硅为主，可用于提取白炭黑、硅微粉、制造以氧化硅为主，可用于提取白炭黑、硅微粉、制造橡塑填料、加气混凝土砌块、发泡水泥等，整个过橡塑填料、加气混凝土砌块、发泡水泥等，整个过程可将粉煤灰程可将粉煤灰“吃干榨净吃干榨净”，且在生产过程中不

18、再，且在生产过程中不再增加新的固废。增加新的固废。“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 铝土矿和高铝粉煤灰普遍伴生有镓、铁、硅、及铝土矿和高铝粉煤灰普遍伴生有镓、铁、硅、及钛等元素，钛等元素，“一步酸溶法一步酸溶法”工艺在生产氧化铝的过程工艺在生产氧化铝的过程中，各伴生元素可生产多种产品，实现铝资源高效综中，各伴生元素可生产多种产品，实现铝资源高效综合利用，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

19、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

20、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 准格尔煤田准格尔煤田“高铝、富镓高铝、富镓”煤炭资源的开发和综合利用煤炭资源的开发和综合利用，对我国高铝型煤炭资源的综合开发利用有重要示范作，对我国高铝型煤炭资源的综合开发利用有重要示范作用。用。 “一步酸溶法一步酸溶法”工艺技术开辟了氧化铝生产的新途径，工艺技术开辟了氧化铝生产的新途径，在高铝粉煤灰集中地区采用该技术开展工业

21、化建设，有在高铝粉煤灰集中地区采用该技术开展工业化建设，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。 随着该工艺技术推广应用，占我国已探明铝土矿资源总随着该工艺技术推广应用，占我国已探明铝土矿资源总量量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

22、其中的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，并完成部分结晶水的过程，并完成部分-Al2O3型的氧化铝转型的氧化铝转化为化为- Al2O3。氢氧化铝（含附着水氢氧化铝（含附着水12）焙烧的理论热耗为）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

23、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

24、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

25、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1600t/d循环循环炉，热耗小于炉，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

26、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/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

27、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过多年的实践及不断的改进，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焙烧炉产能已达到了1350t/d的水平，实现了达标达产，并的水平，实现了达标达产，并且生产成本进一步降低。且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

28、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

29、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，其能耗占氧化铝煤灰提取氧化铝工艺的关键工序之一，其能耗占氧化铝综合综合能耗能耗的的50%以上，所以选择节能的焙烧装置至关重以上，所以选择节能的焙烧装置至关重要

30、。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

31、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热作为预热单元，由于大量的结晶水集中放出，会出现余热作为预热单元，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，能源极导致设备的连续运行性能较差，若

32、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。度浪费；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HCl，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：5

33、0%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年氧化铝流态化焙烧炉中试装置系统装置系统”。 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/K

34、g-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

35、化铝晶体的大型工业化焙烧，有明显节能效果。六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

36、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。泛。两种炉型各有特点，均为成熟先进的流态化焙烧氢氧化两种炉型各有特点，均为成熟先进的流态化焙烧氢氧化铝技术。铝技术。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炉稍高

37、，但是其单位产品的热耗及电耗都比循环流态化焙烧炉低。焙烧炉低。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

38、，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

39、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；划停炉时

40、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；料控制阀，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，故焙系

41、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，一般为烧温度要高，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