鋁礬土煅燒技術(shù)及設(shè)備

鋁礬土煅燒技術(shù)及設(shè)備

1.鋁礬土的加熱變化

中國(guó)鋁礬土主要是D-K型,某些二級(jí)鋁礬土含有勃姆石,個(gè)別的還含有一些白云母:有些三級(jí)鋁礬土含有一定數(shù)量的地開石。鋁礬土的加熱變化可分為三個(gè)階段:分解階段、二次莫來(lái)石化階段和結(jié)晶燒結(jié)階段。

(1)分解階段(400~1200℃)

400~1200℃溫度范圍為鋁礬土的分解階段。在該階段,鋁礬土中的水鋁石和高嶺石在400℃時(shí)開始脫水,至450~600℃反應(yīng)激烈,700~800℃完成。水鋁石脫水后形成剛玉假象,此種假象仍保持原來(lái)水鋁石的外形,但邊緣模糊不清,折射率較水鋁石低,在高溫下逐轉(zhuǎn)變?yōu)閯傆瘛８邘X石脫水后形成偏高嶺石, 950℃以上時(shí)偏高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石和非晶態(tài)SiO2,后者在高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞�英。其反�?yīng)式為: 3(Al2O3·2SiO2)(偏高嶺石)→(400~600℃)→3Al2O3·2SiO2(莫來(lái)石) 4SiO2(非晶態(tài)SiO2)

表1耐火材料用鋁礬土礦的技術(shù)條件

注:①揀選分級(jí)后的某一級(jí)鋁礬土礦石中,其它級(jí)別礦石的混入量不超過(guò)總量10%;②礦石塊度50~ 300mm,若允許有小于50mm者,其數(shù)量不超過(guò)總量的10%;③礦石夾雜之雜質(zhì)(如山皮、粘土等)不得超過(guò)1%,并不得混入明顯的塊狀或片狀石灰石

表2耐火材料用鋁礬土精礦的技術(shù)條件

α-Al2O3·H2O(水鋁石)→(400~600℃)→α-Al2O3(剛玉假象) H2O↑

Al2O3·2SiO2·2H2O(高嶺石)→(400~600℃)→Al2O3·2SiO2(偏高嶺石) H2O↑

3(Al2O3·2SiO2)(偏高嶺石)→(400~600℃)→3Al2O3·2SiO2(莫來(lái)石) 4SiO2(非晶態(tài)SiO2)

(2)二次莫來(lái)石化階段(1200~1400℃或1500℃)

在1200℃以上,從水鋁石脫水形成的剛玉與高嶺石分解出來(lái)的游離SiO2繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)形成莫來(lái)石,被成為二次莫來(lái)石:

3Al2O3 2SiO2→(≥1200℃)→3Al2O3 2SiO2(二次莫來(lái)石)

在二次莫來(lái)石化時(shí),發(fā)生約10%的體積膨脹。同時(shí)在1300~1400℃以下時(shí)鋁礬土中的Fe2O3、TiO2和

其它雜質(zhì)與Al2O3、SiO2反應(yīng)既可形成液相,Fe2O3、TiO2也可進(jìn)入莫來(lái)石的晶格形成固溶體。液相的形成,有助于二次莫來(lái)石化的進(jìn)行,同時(shí)也為重晶燒結(jié)階段準(zhǔn)備了條件。

(3)重晶燒結(jié)階段(1400~1500℃)

在二次莫來(lái)石化階段,由于液相的形成,已經(jīng)開始發(fā)生某種程度的燒結(jié),但進(jìn)程很緩慢。只有隨著二次莫來(lái)石化的完成,重晶燒結(jié)作用才開始迅速進(jìn)行。在1400~1500℃以上,由于液相的作用,剛玉與莫來(lái)石晶體長(zhǎng)大,1500℃時(shí)約10μm,到1700℃分別為60μm和90μm;同時(shí),微觀氣孔在1200℃到1400~1500℃之間約為100~300μm,基本保持不變;在1400~1500℃以后迅速縮小與消失,氣孔率降低,物料迅速趨向致密。

2.鋁礬土的燒結(jié)

鋁礬土燒結(jié)的主要因素有二次莫來(lái)石化、液相及鋁礬土的組織結(jié)構(gòu)。二次莫來(lái)石化是D-K型鋁礬土在煅燒過(guò)程中必然發(fā)生的反應(yīng),該反應(yīng)往往引起10%左右的體積膨脹,對(duì)燒結(jié)起妨礙作用。其原因一是生成二次莫來(lái)石時(shí)由于比重的變化引起物料本身的體積增大;二是由于顆粒間發(fā)生二次莫來(lái)石反應(yīng)而相互推開,從而在顆粒間形成空隙。另外,反應(yīng)時(shí)在顆粒周圍首先形成莫來(lái)石薄膜也妨礙了鋁、硅離子的進(jìn)一步擴(kuò)散,使反應(yīng)難趨完全。

二次莫來(lái)石的形成量與鋁礬土中水鋁石、高嶺石的相對(duì)含量有關(guān)。如果高嶺石加熱分解出的SiO2與水鋁石分解出的Al2O3正好達(dá)到莫來(lái)石的組成,則二次莫來(lái)石的量將會(huì)達(dá)到最大。研究與生產(chǎn)實(shí)踐都證明,Al2O3含量在65%~70%的二級(jí)鋁礬土,Al2O3/SiO2比值接近莫來(lái)石的Al2O3/SiO2比值(2.55),在煅燒后莫來(lái)石的含量最高,二次莫來(lái)石化程度最大,最難于燒結(jié);而Al2O3含量較高或較低的特級(jí)或三級(jí)鋁礬土燒結(jié)較容易,溫度也較低。

鋁礬土的分散度對(duì)二次莫來(lái)石化的影響也是顯著的。鋁礬土原礦煅燒時(shí),由于礦物分布不均勻,顆粒反應(yīng)后相互推開而引起的膨脹起著重要作用。這種作用使反應(yīng)無(wú)法趨于完全,而生成的空隙往往不易彌合,使鋁礬土難于致密化。原塊鋁礬土除組織結(jié)構(gòu)較均勻的特級(jí)和三級(jí)在1500℃以下達(dá)到燒結(jié)外,其它鋁礬土往往吸水率較高。若將鋁礬土細(xì)磨制坯后煅燒,分散度提高,二次莫來(lái)石化進(jìn)行得較早,并易于完全,在較低的溫度下既產(chǎn)生膨脹,對(duì)燒結(jié)有利。

由于燒結(jié)基本上開始于二次莫來(lái)石化完成的溫度,所以充分的二次莫來(lái)石化是鋁礬土達(dá)到燒結(jié)的必要條件,特別是對(duì)二級(jí)鋁礬土尤為重要。

液相是影響鋁礬土燒結(jié)的另一重要因素。鋁礬土煅燒時(shí)所形成液相量(一、二級(jí)鋁礬土約10%,三級(jí)約20%~30%)不足以填滿顆粒間的全部空隙。在這種情況下,液相的作用首先是把固體顆粒拉在一起,使它們相互接觸。但二次莫來(lái)石化引起的膨脹卻是把它們推開,兩個(gè)相反的作用同時(shí)進(jìn)行。在1400~1500℃以內(nèi)時(shí),液相的數(shù)量較少、流動(dòng)性較低,二次莫來(lái)石化起主導(dǎo)作用。在1400~1500℃以上時(shí),二次莫來(lái)石趨于完全,液相數(shù)量和流動(dòng)性都增大,液相燒結(jié)作用明顯顯現(xiàn),成為燒結(jié)的主導(dǎo)因素。液相使固體顆�；�本上都相互接觸之后,就逐漸發(fā)生著固體顆粒的溶解與分析晶過(guò)程,逐步導(dǎo)致晶粒堆積致密,直到最后形成連續(xù)的固相骨架,液相填充空隙,使鋁礬土完全燒結(jié)。但液相也有其有害作用的一面,若液相量增多,或者它的熔點(diǎn)、粘度降低,則降低鋁礬土的高溫機(jī)械性能。填充在空隙中的液相冷卻后即為玻璃相。燒后鋁礬土的玻璃相化學(xué)組成有如下特點(diǎn):

①玻璃相中Al2O3/SiO2比值隨鋁礬土Al2O3/SiO2比值降低而降低。

②特級(jí)與一級(jí)鋁礬土中,Fe2O3、TiO2進(jìn)入玻璃相較多;而二級(jí)鋁礬土中則進(jìn)入結(jié)晶相較多。

③煅燒溫度提高時(shí)(由1500到1700℃),玻璃相中的Al2O3含量減少,SiO2含量增加;同時(shí),一級(jí)鋁礬土的玻璃相中Fe2O3增多而TiO2減少;二級(jí)鋁礬土Fe2O3、TiO2都更多地進(jìn)入玻璃相。

鋁礬土的組織結(jié)構(gòu)即均勻致密程度及鮞狀體的數(shù)量與分析,直接影響到鋁礬土熟料的燒結(jié)程度與致密性。如鮞狀體較多的二級(jí)鋁礬土,組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不均勻,燒后一般呈黃、白兩色,白色為水鋁石富集部分,黃色為高嶺石及一些雜質(zhì)集中部位,且常有膨脹現(xiàn)象,燒結(jié)困難。

3.鋁礬土煅燒的工藝流程

傳統(tǒng)的煅燒鋁礬土熟料的生產(chǎn)工藝流程如下:

原料進(jìn)廠→庫(kù)→破碎→粉磨→過(guò)壓濾→練泥→擠出成型→烘干→煅燒→破碎→出廠成品

由于鋁礬土原料成分的不穩(wěn)定,這種傳統(tǒng)的煅燒鋁礬土熟料的生產(chǎn)工藝所得到的鋁礬土熟料品質(zhì)不高,且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,為了得到品質(zhì)優(yōu)良的鋁礬土熟料,提出的新的煅燒鋁礬土熟料的生產(chǎn)工藝流程如下:

原料進(jìn)廠→庫(kù)→破碎→粉磨→脫硅→濕法均化→過(guò)壓濾→練泥→擠出成型→烘干→煅燒→破碎→出廠成品。

4.煅燒鋁礬土的設(shè)備

在生產(chǎn)鋁礬土熟料的過(guò)程中,鋁礬土的煅燒對(duì)熟料品味有很大影響,因此選擇鋁礬土的煅燒窯爐是很重要的。鋁礬土的煅燒設(shè)備主要有倒焰窯、回轉(zhuǎn)窯、隧道窯、梭式窯等。

(1)倒焰窯,是一種間歇式的窯爐。其名稱是由火焰流動(dòng)情況而獲得。燃燒所產(chǎn)生的火焰都從燃燒室的噴火口上行至窯頂,由于窯頂是密封的,火焰不能繼續(xù)上行,在窯頂部沒有出氣孔的情況下,就被煙囪的抽力拉向下行,經(jīng)過(guò)匣缽柱的間隙,自窯底吸火孔進(jìn)支煙道,主煙道,最后由煙囪排出。因?yàn)闊釟怏w重度輕,總是浮在上面,所以人們習(xí)慣把火焰從下到上稱為“順”。而把由上向下流動(dòng)的火焰稱為“倒”這就是“倒焰窯”稱呼的由來(lái)!

倒焰窯的優(yōu)點(diǎn)是窯的容積可大可小,生產(chǎn)上的靈活性,可以得到質(zhì)量好的產(chǎn)品,建設(shè)投資費(fèi)用少,金屬材料耗用少。其缺點(diǎn)是間歇操作,廢氣離窯時(shí)溫度很高,故單位制品的燃料消耗大;生產(chǎn)規(guī)模小;勞動(dòng)條件差;機(jī)械化水平低;操作控制困難;生產(chǎn)效率低;環(huán)保性能差。一般,倒焰窯的熱效率僅   6.48%,而每噸燒成品耗煤卻高達(dá)1.456噸。

(2)回轉(zhuǎn)窯是指旋轉(zhuǎn)煅燒窯,起源于水泥生產(chǎn)�，F(xiàn)在,在建材、冶金、化工、環(huán)保等許多生產(chǎn)行業(yè)中,也廣泛地使用回轉(zhuǎn)窯設(shè)備對(duì)固體物料進(jìn)行機(jī)械、物理或化學(xué)處理。煅燒鋁礬土的回轉(zhuǎn)窯大都由以重油為燃料改成以煤粉為燃料,每煅燒1噸高鋁礬土的耗煤量為200~250kg。

回轉(zhuǎn)窯的特點(diǎn)有:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、生產(chǎn)過(guò)程易控制和運(yùn)轉(zhuǎn)率高;易于大規(guī)模的生產(chǎn);并且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

(3)隧道窯是現(xiàn)代化的連續(xù)式燒成的熱工設(shè)備,廣泛用于陶瓷產(chǎn)品的焙燒生產(chǎn),在磨料等冶金行業(yè)中也有應(yīng)用。隧道窯主要用于制品的燒成,耐火材料行業(yè)根據(jù)使用溫度的不同可以分為三種,低溫隧道窯主要用于焙燒滑板磚等,燒成溫度約1000℃;中溫隧道窯主要用于燒成普通堿性磚、粘土磚、高鋁磚、硅磚等,燒成溫度1300℃~1650℃;高溫隧道窯主要用于燒成中檔鎂磚、高純鎂磚、鎂鋁質(zhì)及剛玉質(zhì)等制品,燒成溫度大于1700℃,一般介于1800℃~1900℃。勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低,熱耗高,難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

目前國(guó)內(nèi)外大型鋁礬土煅燒生產(chǎn)系統(tǒng)均采用回轉(zhuǎn)窯設(shè)備和工藝。

5. 400TPD鋁礬土煅燒生產(chǎn)系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

(1)生產(chǎn)能力400t/d 120000噸/年

(2)回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格Φ3.6×76m

(3)回轉(zhuǎn)窯的斜度   3.0%

(4)單筒冷卻機(jī)規(guī)格Φ3.6×40m

(5)原料指標(biāo)

特級(jí)Al2O3>85% Fe2O3

一級(jí)Al2O3>85% Fe2O3

(6)成品指標(biāo)

特級(jí)Al2O3>85% 體積密度>3.1g/cm3

一級(jí)Al2O3>80% 體積密度>2.9g/cm3

(7)燃料

(8)燃料熱值

(9)單位產(chǎn)品熱耗8000~9500kj/kg

(10)煅燒溫度≥1650℃

(11)年工作日300天

河南華冠環(huán)�？萍加邢薰�司在山西境內(nèi)有大量的煅燒鋁礬土行業(yè)業(yè)績(jī)，塊狀煅燒和粉狀，細(xì)度有325、800、1000、1250目， 產(chǎn)量有50-500噸每天產(chǎn)能，可技術(shù)轉(zhuǎn)讓，可出售設(shè)備，產(chǎn)品。

河南華冠環(huán)�？萍加邢薰�司專業(yè)致力于資源再利用、高嶺土行業(yè)，生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率可提高10%以上，產(chǎn)量提高5%～10%，能耗降低20%左右，產(chǎn)能達(dá)到50-500t/d，更加節(jié)能環(huán)保。如有需求，可直接咨詢18637113703(微信同號(hào))，華冠環(huán)�？萍脊�司為您竭誠(chéng)服務(wù)，隨時(shí)歡迎前來(lái)參觀!

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