[发明专利]用于热处理颗粒状固体的方法和系统

说明书

本发明涉及用于热处理颗粒状固体的方法和相应的装置，特别是用于由氢氧化铝生产氧化铝，其中所述固体在至少一个预热阶段中被加热，然后在反应器中于700‑1400℃下反应。在至少一个预热阶段，所述固体的平均温度梯度为<15K/s，所述固体的停留时间为≥15s。

技术领域

本发明涉及用于热处理颗粒状固体的方法，其中首先在至少一个预热阶段中加热固体，然后在700-1400℃的反应器中反应。本发明还包括用于实施该方法的系统。

背景技术

在金属及其盐的生产中，原料的热处理通常是各生产工艺例如矿石的煅烧工艺的一部分，。固体的热处理在金属氧化物的生产中也是必需的，特别是因为这通常由另一金属盐通过煅烧来生产，例如由二氧化钛水合物产生混合的金红石相(参见例如DE 26 05 651A1)。

例如，由氢氧化铝生产氧化铝(Al₂O₃)(如由EP 0 861 208 B1已知的)具有特殊的经济重要性。在该方法中，潮湿的氢氧化铝首先在第一悬浮热交换器中干燥并预热到大约160℃的温度。在旋风分离器中分离气体之后，然后将固体送入第二悬浮预热器，在该第二悬浮预热器中，利用来自循环流化床的循环旋风分离器的排气进一步干燥固体。接下来，将固体装入具有循环流化床的流化床反应器中，在其中氢氧化铝在大约1000℃的温度下煅烧成氧化铝。来自该流化床的排气被用作第二悬浮预热器中的加热介质。此外，预热的氢氧化铝子流(subs tream)在第一悬浮预热器之后被分出，并与从循环流化床的再循环旋风分离器中排出的热氧化铝混合。然后将热的产物混合物在多级悬浮冷却器中与空气直接接触而冷却，然后送至用于最终冷却的流化床冷却器。这形成了具有高γ氧化物含量且同时能够以最小热量消耗生产的氧化铝。

DE 102 60 739 B3中描述的方法还包括与两个预热阶段组合的循环流化床，其中生产高品质的γ-氧化铝。预热的氢氧化铝在第二悬浮预热器后分出并与来自流化床的热氧化铝混合。

利用该方法的一个问题是中间产物和最终产物晶粒的大量分解，这是通过颗粒尺寸小于45μm的晶粒含量的增加来测量的。因此，这将导致空气粉尘，其必须从该过程中去除并导致有价值产物的损失。

此外，具有10μm或更小颗粒直径的粉尘是可吸入的，因此它可以进入肺部，这一点更为重要。这样的粉尘能够导致肺部损伤或癌症，这就是为什么这里的工作现场极限值保持相对低的原因。

最后，尽可能窄的晶粒尺寸分布也是期望的，因为这改善了产物品质。要实现的价格也随着产物品质的改善而提高。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法，利用该方法，在颗粒状固体(特别包括在到氧化铝转化中的氢氧化铝)的热处理过程中，晶粒分解能够显著降低。

该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。

根据本发明，首先将颗粒状固体送入预热器中，其中该预热具有至少一个预热阶段，优选两个预热阶段。然后将预热的固体转移到在700-1400℃，优选800-1200℃，特别优选950-1050℃下操作的反应器中。在具有≥15s的停留时间(停滞时间)和<15K/s的平均温度梯度的至少一个预热阶段加热固体，能够显著降低晶粒的分解。这里的平均温度梯度(TG)应理解为在整个停留时间(Δt)内的平均温度增量(ΔT)，即：

TG＝△T/△t

根据本发明的工艺条件基于如下发现：在预热过程中，存在晶格的转化。由于晶格的转化，在晶格中出现不稳定性，使得单个晶粒对机械应力诸如磨蚀、冲击等变得非常敏感。令人惊讶地发现，在具有晶体结构的非常缓慢转化时晶格中的缺陷会愈合，使得晶粒中可能的裂缝数显著减少，且因此晶粒分解也显著降低。