一种制备高温氧化铝粉的相变炉及使用方法

摘要

本发明属于高温氧化铝粉生产装置技术领域，具体涉及一种制备高温氧化铝粉的相变炉及使用方法。为解决现有装置中的物料在转化时存在的停留时间不足的问题，本发明公开了一种制备高温氧化铝粉的相变炉，包括进料口、外壳体、出气管道、溢流口、墙体、炉衬、墙体走料口、风帽、风室、透气分布板，流态化粉料从进料室通过墙体走料口逐渐流至出料室，在出料室中逐渐积累，待出料室的料面高度达到溢流口处时，从溢流口流出，获得高温氧化铝粉产品。加入出料口和流动密封阀后，本发明的相变炉还可以实现冶金级氧化铝粉的制备，实现一炉多用。本发明成功实现在相变炉内生成高温氧化铝粉产品，且相变炉与传统回转窑相比节能60%以上，且节省占地，生产及运行更平稳。

权利要求

1.一种制备高温氧化铝粉的相变炉，其特征在于，包括进料口、外壳体、出气管道、溢流口、墙体、炉衬、墙体走料口、风帽、风室、透气分布板；

所述外壳体设置夹层，夹层内腔砌筑炉衬；所述相变炉内部设置墙体，相变炉内部下端设置透气分布板；

多个所述风帽呈圆拱形分布在相变炉内部底侧，所述风室设置于相变炉炉体底部，风帽与风室通过穿过外壳体的风管连通，风室连接外部供气管路；

所述墙体顶部与外壳体相连，底部与透气分布板相连，墙体底端设置墙体走料口，所述墙体把相变炉内部分为进料室和出料室，进料室一侧的炉体顶部设置进料口，出料室一侧的炉体顶部设置出气管道，出料室一侧的炉体上部设置溢流口；

所述相变炉还包括设置于炉体底部的出料口和流动密封阀；所述出料口位于所述相变炉的进料室一侧，所述进料口的边缘与墙体的进料室侧平齐；

在炉体内部透气分布板以下的区域设置隔板，将该区域也分为进料室和出料室两侧；

所述流动密封阀内部分成密封腔和出料腔，密封腔顶部设置流动密封阀入口，所述流动密封阀入口与相变炉出料口连通，出料腔设置流动密封阀出口，密封腔和出料腔中间设置可开合的挡板，挡板闭合时，密封腔与出料腔相互分隔，挡板打开时，密封腔与出料腔相互连通；

所述密封腔和出料腔内部底侧设置风帽，所述流动密封阀底部设置风室，密封腔和出料腔内部的风帽和流动密封阀底部的风室通过穿过流动密封阀外壳的风管连通，流动密封阀底部的风室连接外部供气管路。

2.根据权利要求1所述的制备高温氧化铝粉的相变炉，其特征在于，所述墙体两侧均设置拉筋，所述拉筋两端焊接在相变炉外壳体上。

3.根据权利要求1中任一项所述的制备高温氧化铝粉的相变炉，其特征在于，所述的墙体和炉衬均采用耐高温浇注料铸成，耐温1400℃以上；所述风帽由陶瓷材料制成。

4.权利要求1所述的制备高温氧化铝粉的相变炉的使用方法，其特征在于，所述相变炉能够根据不同生产需求完成生产高温氧化铝粉和冶金级氧化铝粉的切换；

生产冶金级氧化铝粉时的使用方法包括以下步骤：将相变炉加热至生产温度，打开流动密封阀的挡板，并在相变炉内和流动密封阀内开启松动风，将粉料从进料口投入相变炉，流态化粉料沿墙体滑入出料口，进入流动密封阀的密封腔，流态化粉料从密封腔通过打开的挡板进入出料腔，从出料腔的流动密封阀出口流出，生成冶金级氧化铝粉产品；

生产高温氧化铝粉时的使用方法包括以下步骤：

（1）将相变炉加热至生产温度，关闭所述流动密封阀的挡板，将粉料从进料口投入相变炉，在相变炉内和流动密封阀内开启松动风，流态化粉料沿墙体滑落进入流动密封阀的密封腔，在密封腔内积累；

（2）当密封腔内的流态化粉料积累至相变炉出料口时，开启流化风，流态化粉料逐渐进入进料室，在进料室中通过墙体走料口流至出料室，在出料室中逐渐积累，待出料室的料面高度达到溢流口处时，从溢流口流出，获得高温氧化铝粉产品；

生产高温氧化铝粉时控制粉料在相变炉内停留时间超过30min。

5.权利要求4所述的制备高温氧化铝粉的相变炉的使用方法，其特征在于：生产冶金级氧化铝粉时，所述相变炉加热温度为炉内温度950 1050℃；生产高温氧化铝粉时，所述相变~炉加热温度为炉内温度1350 1400℃。

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说明书

一种制备高温氧化铝粉的相变炉及使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于高温氧化铝粉生产装置技术领域，具体涉及一种制备高温氧化铝粉的相变炉及使用方法。

背景技术

[0002] 高温氧化铝是特种氧化铝的一种重要的产品之一，广泛应用于耐火浇注料、合成耐火原料等领域。生产高温氧化铝粉时，粉状物料需在炉内约停留30 40分钟，完成氧化铝~晶型转变，转化率一般为大于90%。进入相变炉的反应温度需1350℃ 1400℃。
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[0003] 传统设备如回转窑，存在能耗高，占地面积大，资金投入大等缺陷，无法满足激烈的市场竞争需求。而现有技术中的其他氧化铝生产装置也难以同时满足连续生产产品和保证物料有足够反应时间的要求，例如中国专利号CN104692432 B的公开的“一种生产α‑氧化铝的流化式停留转化装置及转化方法”，就是因物料停留时间不足，导致转化率低于90%。

[0004] 因此，亟需一种制备高温氧化铝粉的相变炉。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种适用于高温氧化铝粉生产的相变炉及使用方法，解决现有装置中的物料在转化时存在的停留时间不足的问题，成功实现在炉内加热温度在1350℃ 1400℃的前提下，物料在炉内停留足够长的时间完成晶型转化，得到符合行业标准的转~化率大于95%的高品质高温氧化铝粉。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0007] 一种制备高温氧化铝粉的相变炉，其特征在于，包括进料口、外壳体、出气管道、溢流口、墙体、炉衬、墙体走料口、风帽、风室、透气分布板。

[0008] 相变炉内部下端设置透气分布板，多个风帽呈圆拱形分布在相变炉内部底侧，风室设置于相变炉炉体底部，风帽与风室通过穿过外壳体的风管连通，风室连接外部供气管路。外部供气管路将压缩气体供入风室，风室与风帽连通，风帽上设有气孔，空气能够流出气孔在炉内形成一定速度的气流，控制炉内粉料的流态化和流动，供气量的大小可以通过设置在风室处的阀门以及外部供气管路的供气压力等进行调节。风室、风帽和风帽上方的透气分布板，形成了一个整体布料的部分。

[0009] 所述外壳体设置夹层，夹层内腔中砌筑炉衬，以提高耐高温能力。相变炉内部设置墙体，墙体顶部与外壳体相连，底部与透气分布板相连，墙体底端设置墙体走料口。墙体把相变炉内部分为进料室和出料室，进料室一侧的炉体顶部设置进料口，出料室一侧的炉体顶部设置出气管道，出料室一侧的炉体上部设置溢流口。

[0010] 上述相变炉能满足高温氧化铝粉制备的需求，为了实现“一炉多用”，即实现相变炉能够根据不同生产需求完成生产高温氧化铝粉和冶金级氧化铝粉的切换，除了上述特征外，所述的相变炉还可以包括以下特征：

[0011] 所述相变炉还包括设置于炉体底部的出料口和流动密封阀；所述出料口位于所述相变炉的进料室一侧，所述进料口的边缘与墙体的进料室侧平齐，这样从进料口进入的粉料在通过松动风实现流态化之后，可以沿着墙体运动并滑落至出料口。在炉体内部透气分布板以下的区域（称之为气室）设置隔板，将气室也分为进料室和出料室两侧，以免从出料口返回炉内的粉料直接进入出料室导致停留时间不足。

[0012] 所述流动密封阀内部分成密封腔和出料腔，密封腔顶部设置流动密封阀入口，所述流动密封阀入口与相变炉出料口连通，出料腔设置流动密封阀出口，密封腔和出料腔中间设置可开合的挡板。挡板闭合时，密封腔与出料腔相互分隔，此时适用于进行高温氧化铝粉的生产；挡板打开时，密封腔与出料腔相互连通，此时适用于进行普通冶金级氧化铝粉的生产。

[0013] 所述密封腔和出料腔内部底侧设置风帽，所述流动密封阀底部设置风室，密封腔和出料腔内部的风帽和流动密封阀底部的风室通过穿过流动密封阀外壳的风管连通，流动密封阀底部的风室连接外部供气管路。上述密封腔和出料腔内部底侧的风帽、流动密封阀底部的风室和风管，与相变炉内部底侧的风帽、相变炉炉底的风室和相变炉外壳体上的风管的设置方式和供风方法一致，可在流动密封阀内提供使物料呈流态化的气流。

[0014] 设置在相变炉和流动密封阀上的风帽、风室和风管能够在相变炉内底侧产生两路供气：一为松动风，风速相对较低，使粉料呈流态化状态，粉体在重力作用下呈向下运动的趋势，会沿着墙体滑落，穿过透气分布板，从出料口进入流动密封阀；二为流化风，流化风的风速较高，可使流动密封阀中的流态化粉料呈流动状态，使物料从出料口返回炉内并在炉内产生流动。松动风和流化风的具体流速与进料速度、物料进料量等因素相关，可根据实际情况进行调整。

[0015] 所述的墙体两侧可设置拉筋，拉筋两端与相变炉外壳体焊接牢固，以防止炉墙倒塌，保证墙体在长期运行下稳固平稳。

[0016] 所述的相变炉外壳体可为碳钢材质，墙体和外壳体内腔砌筑的炉衬均可采用耐高温浇注料铸成，耐温1400℃以上，例如刚玉浇注料，所述风帽可由陶瓷材料制成，从而保证这些结构在高温状态下稳定运行，同时满足高温氧化铝物料的长期流动。流动密封阀的壳体与内腔可与相变炉采用相同的材质。

[0017] 本发明的制备高温氧化铝粉的相变炉的使用方法如下：

[0018] 不包括出料口和流动密封阀的相变炉只能进行高温氧化铝粉的制备，制备方法包括以下步骤：

[0019] 将相变炉加热至高温氧化铝粉的生产温度（一般为1350 1400℃），将氢氧化铝粉~料从进料口投入相变炉，开启流化风使粉料呈流态化状态流动，流态化粉料从进料室通过墙体走料口逐渐流至出料室，在出料室中逐渐积累，待出料室的料面高度达到溢流口处时，从溢流口流出，获得高温氧化铝粉产品。生产高温氧化铝粉时控制粉料在相变炉内停留时间超过30min。

[0020] 对于设置了出料口和流动密封阀的相变炉，则可以根据不同生产需求完成生产高温氧化铝粉和冶金级氧化铝粉的切换，使用方法包括以下步骤：

[0021] 生产冶金级氧化铝粉时：将相变炉加热至冶金级氧化铝粉的生产温度（一般为9501050℃），打开流动密封阀的挡板，开启相变炉底侧松动风，将氢氧化铝粉料从进料口投入~
相变炉，流态化粉料沿墙体滑入出料口，进入流动密封阀的密封腔，进而从出料腔的流动密封阀出口流出，期间粉料不在流动密封阀内停留，生成冶金级氧化铝粉产品。

[0022] 生产高温氧化铝粉时的使用方法包括以下步骤：

[0023] （1）将相变炉加热至高温氧化铝粉的生产温度（一般为1350 1400℃），关闭所述流~动密封阀的挡板，将氢氧化铝粉料从进料口投入相变炉，在相变炉内和流动密封阀内开启松动风，流态化粉料沿墙体滑落进入流动密封阀的密封腔，在密封腔内进行积累，这一过程可以保证通入流化风时，炉内已经有足够多的流态化粉料。

[0024] （2）当密封腔内被流态化粉料充满，积累至相变炉出料口时，开启相变炉底侧的流化风，积累的流态化粉料逐渐从出料口进入相变炉进料室，并在流化风的作用下在炉内悬浮流动，流态化粉料在进料室中通过墙体走料口流至出料室，在出料室中逐渐积累，待出料室的料面高度达到溢流口处时，从溢流口流出，获得高温氧化铝粉产品；生产高温氧化铝粉时控制粉料在相变炉内停留时间超过30min。

[0025] 上述方法中，生产高温氧化铝粉时需要控制粉料在相变炉内停留时间超过30min。根据相变炉内腔的容积及物料累计时间可保证停留时间满足工艺要求。具体地，可随时通过化验产物成分，根据化验结果调整进料量和气速，来保障停留时间和产品的质量，达到预期效果。

[0026] 本发明的有益效果为：

[0027] （1）本发明解决现有装置中的高温氧化铝物料在运行时存在的停留时间不足的问题，成功实现在相变炉内生成高温氧化铝粉产品的目的。粉料在进入相变炉内之后要通过进料室、墙体走料口流入出料室，在出料室完成足够的积累时间，达到溢流口后离开相变炉，这一过程能够保障粉料足够的停留时间，得到含量大于95%的高品质高温氧化铝粉。

[0028] （2）本发明的相变炉与传统回转窑相比节能 60%以上，且节省占地，生产及运行更平稳。

[0029] （3）本发明采用的墙体和炉衬等结构采用耐高温浇注料，耐温1400℃以上，保证在高温状态下稳定运行，同时满足高温氧化铝物料的长期流动。

[0030] （4）本发明所述的相变炉可根据不同生产需求完成生产高温氧化铝粉和普通冶金级氧化铝粉的切换，实现“一炉多用”。

附图说明

[0031] 图1 本发明的制备高温氧化铝粉的相变炉正面剖视图；

[0032] 图2 本发明的制备高温氧化铝粉的相变炉的墙体侧面示意图。

[0033] 1‑进料口；2‑外壳体；3‑出气管道；4‑溢流口；5‑墙体；6‑拉筋；7‑炉衬；8‑墙体走料口；9‑风帽；10‑风室；11‑透气分布板；12‑出料口；13‑流动密封阀密封腔；14‑挡板；15‑流动密封阀出料腔；16‑流动密封阀；17‑进料室；18‑出料室；19‑流动密封阀出口；20‑隔板。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

[0035] 如图1和图2所示，一种制备高温氧化铝粉的相变炉，包括进料口1、外壳体2、出气管道3、溢流口4、墙体5、炉衬7、墙体走料口8、风帽9、风室10、透气分布板11，还包括出料口12及流动密封阀16。

[0036] 所述外壳体2设置夹层，夹层内腔中砌筑炉衬7；所述相变炉内部设置墙体5，相变炉内部下端设置透气分布板11。

[0037] 多个风帽9呈圆拱形分布在相变炉内部底侧，风室10设置于相变炉炉体底部，风帽与风室通过穿过外壳体2的风管连通，风室连接外部供气管路；通过风帽上的气孔流出具有一定速度的气流，使高温粉料呈流态化分布，并在相变炉中悬浮流动，保证工艺要求，且保证物料稳定、均匀地走料。

[0038] 墙体5顶部与外壳体2相连，墙体底部与透气分布板11相连，墙体底端设置墙体走料口8，所述墙体5把相变炉内部分为进料室17和出料室18。进料室17一侧的炉体顶部设置进料口1，所述进料口1的边缘与墙体5的进料室侧平齐；出料室18一侧的炉体顶部设置出气管道3，出料室18一侧的炉体上部设置溢流口4。

[0039] 在炉体内部透气分布板11以下的区域（称之为气室）设置隔板20，将气室也分为进料室和出料室两侧，以免从出料口返回炉内的粉料直接进入出料室导致停留时间不足。

[0040] 以上结构即能保证物料在相变炉内的反应时间大于30分钟，使物料在炉内完成晶型转化，得到含量大于95%的高品质高温氧化铝粉。

[0041] 为了实现一炉多用，如图1所示，相变炉底部设置出料口12和流动密封阀16；所述出料口12位于所述相变炉的进料室17一侧。

[0042] 所述流动密封阀16内部在水平方向上分成密封腔13和出料腔15，密封腔顶部设置流动密封阀入口，所述流动密封阀入口与相变炉出料口12连通，出料腔设置流动密封阀出口19，密封腔和出料腔中间设置可开合的挡板14，挡板14闭合时，密封腔13与出料腔15相互分隔，挡板打开时，密封腔13与出料腔15相互连通。

[0043] 于密封腔13和出料腔15内部底侧设置风帽9，所述流动密封阀底部设置风室10，密封腔和出料腔内部的风帽和流动密封阀底部的风室通过穿过流动密封阀外壳的风管连通，流动密封阀底部的风室连接外部供气管路。

[0044] 图1中的相变炉可根据不同生产需求完成生产高温氧化铝粉和普通冶金级氧化铝粉的切换，相变炉下侧连有流动密封阀16，生产高温氧化铝粉时，通过控制关闭挡板14使流化态的粉料在密封腔13内完成积累，粉料积累到一定高度通过出料口11进入上部的相变炉内的进料室17，再经墙体走料口8流入出料室18，在出料室18中粉料进行积累，积累至从侧部溢流口4流出，完成出料流程；生产冶金级氧化铝粉时，打开挡板14，进入炉内的粉料经流化加热后，直接通过出料口12进入流动密封阀16的密封腔13和出料腔15，从流动密封阀出口19流出，不在流动密封阀中停留，也无需在流动密封阀和相变炉内积累物料。

[0045] 所述的墙体和炉衬均采用耐高温浇注料铸成，耐温1400℃以上，保证在高温状态下稳定运行，同时满足高温氧化铝物料的长期流动。

[0046] 如图2所示所述的墙体两侧均有拉筋6，拉筋6两端与壳体焊接牢固，防止炉墙倒塌，保证墙体5在长期运行下稳固平稳。

[0047] 所述的风帽9上设置有若干气孔。风帽为陶瓷材料制成，耐温能力强，完全适合高温氧化铝粉生产。

[0048] 所述的相变炉装置与传统回转窑相比节能 60%以上，且节省占地，生产及运行更平稳。

[0049] 上述相变炉的使用方法包括以下步骤：

[0050] 生产冶金级氧化铝粉时：生产温度加热至950 1050℃，打开流动密封阀的挡板4，~并在相变炉内和流动密封阀内开启1/4圈风室阀门，产生松动风，将粉料从进料口投入相变炉，流态化粉料沿墙体滑入出料口，进入流动密封阀的密封腔13，再从密封腔通过打开的挡板处进入出料腔15，从出料腔15的流动密封阀出口19流出，生成冶金级氧化铝粉产品。

[0051] 生产高温氧化铝粉时的使用方法包括以下步骤：

[0052] （1）需保证粉料停留时间30min以上，本实施例中相变炉容积约40m3，可保证停留时间，将生产温度加热至1350 1400℃，关闭所述流动密封阀的挡板4，将粉料从进料口投入~相变炉，在相变炉内和流动密封阀内开启1/4圈风室阀门，产生松动风，流态化粉料沿墙体5滑落进入流动密封阀的密封腔13，在密封腔13内积累；

[0053] （2）当密封腔13内的流态化粉料积累至相变炉出料口12时，逐步开启流化风至最大，流态化粉料逐渐进入进料室17，在进料室中通过墙体走料口8流至出料室18，在出料室中逐渐积累，待出料室的料面高度达到溢流口4处时，从溢流口4流出，获得高温氧化铝粉产品；生产高温氧化铝粉时控制粉料在相变炉内停留时间超过30min。

[0054] 本领域技术人员可以设想和理解，当去掉图1中的出料口12和流动密封阀16时，该相变炉也可以用来生产高温氧化铝粉，只是在生产过程中少了通入松动风使粉料在流动密封阀的密封腔和出料口内的积累过程。