البوكسيت المُخمّر (المعروف أيضًا باسم خام البوكسيت أو البوكسيت) مادة خام مهمة لإنتاج الألومينا والمواد الحرارية والمنتجات عالية الألومينا. يُعدّ الفرن الرأسي من المعدات الرئيسية لتكليس البوكسيت. ويُستخدم بشكل رئيسي لإنتاج كلينكر البوكسيت المُكلس، ويُستخدم على نطاق واسع في المواد الحرارية والسيراميك ومواد البناء وغيرها من الصناعات. فيما يلي مقدمة مفصلة حول خصائص البوكسيت، وعملية تكليسه في الفرن الرأسي، وتطبيقات المنتج، وغيرها.
1. الخصائص الأساسية للبوكسيت
(1) التركيب الكيميائي والمعدني
المكون الرئيسي للبوكسيت هو أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃)، ويحتوي على شوائب مثل SiO₂ وFe₂O₃ وTiO₂، إلخ. ووفقًا للتركيب المعدني، يمكن تقسيمه إلى:
نوع أحادي الهيدرات (Al₂O₃·H₂O): يحتوي على نسبة عالية من الألومنيوم ونسبة منخفضة من السيليكون، وهو مناسب لإنتاج أكسيد الألومنيوم عالي النقاء.
نوع الجيبسيت (Al₂O₃·3H₂O): قابل للذوبان بسهولة في القلويات، يستخدم بشكل رئيسي في إنتاج الألومينا بواسطة عملية باير.
نوع الكاولينيت (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O): يحتوي على نسبة عالية من السيليكون، ويتطلب تجهيز الخام وتنقيته.
(2) تصنيف البوكسيت
درجة Al₂O₃ المحتوى (%) التطبيق
درجة خاصة ≥85 مواد حرارية عالية النقاء، منتجات كوروندوم
الدرجة الأولى 75-85 الطوب الحراري، السيراميك
الدرجة الثانية 65-75 الأسمنت، المواد الحرارية العادية
الدرجة الثالثة 50-65 صهر الألومنيوم، مواد البناء
2. عملية التكليس في الفرن الرأسي للبوكسيت
الفرن الرأسي هو جهاز تكليس مستمر رأسي، مناسب لإنتاج كلينكر البوكسيت المحروق على نطاق واسع، مع كفاءة حرارية عالية، واستهلاك منخفض للطاقة وإنتاج كبير.
(1) هيكل الفرن العمودي
جسم الفرن: ارتفاعه 10-20 متر، قطره 2-4 متر، مبطن بالطوب الحراري.
نظام التغذية: موزع علوي، توزيع الخام بالتساوي.
نظام الاحتراق: احتراق غاز الفحم أو الغاز الطبيعي أو مسحوق الفحم، يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى 1500 درجة مئوية.
نظام التبريد: تبريد الانفجار السفلي، درجة حرارة التفريغ <100 درجة مئوية.
(2) عملية التكليس
السحق والغربلة
يتم سحق الخام إلى حجم كتلة 30-80 ملم ويتم إزالة شوائب التربة.
التسخين المسبق (200-600 درجة مئوية)
قم بإزالة الماء الحر وماء البلورات (درجة حرارة تجفيف الدياسبور حوالي 450 درجة مئوية).
التكليس بدرجة حرارة عالية (1200-1500 درجة مئوية)
يتم تحويل Al₂O₃ إلى α-Al₂O₃ (طور الكوراندوم) لتحسين استقرار الحجم.
يتفاعل الشوائب SiO₂ مع Al₂O₃ لتكوين الموليت (3Al₂O₃·2SiO₂)، مما يعزز من مقاومته للحرارة.
التبريد والتفريغ
التبريد البطيء لتجنب التشقق الناتج عن الصدمات الحرارية، يتمتع الكلنكر بصلابة وكثافة عالية.
(3) معلمات العملية الرئيسية
نطاق التحكم في المعلمة التأثير
درجة حرارة التكليس 1400-1500 درجة مئوية يحدد تحول بلورة Al₂O₃
وقت الإقامة 8-12 ساعة يؤثر على درجة التلبيد
نوع الوقود الغاز الطبيعي/غاز الفحم يؤثر على محتوى الشوائب
معدل التبريد <50 درجة مئوية/دقيقة يمنع انفجار الكلنكر
3. أداء كلنكر البوكسيت المكلس
درجة عالية من المقاومة للحرارة: ≥1770 درجة مئوية (عندما تكون Al₂O₃>85%).
استقرار الحجم: الانكماش بعد التكليس <3٪، ومناسبة للبيئة ذات درجة الحرارة العالية.
مقاومة التآكل: مقاومة التآكل الحمضي والقلوي، مناسبة لبطانة الفرن المعدني.
4. استخدام البوكسيت المحروق
(1) المواد الحرارية (الاستخدام الرئيسي، ويمثل أكثر من 70٪)
الطوب عالي الألومينا: يستخدم في أفران الصهر، والأفران الكهربائية، وأفران الأسمنت الدوارة.
مادة الصب: ممزوجة مع أسمنت الألومينات، تستخدم لتبطين المغرفة.
منتجات الموليت: أثاث الفرن ذو درجة الحرارة العالية، والأفران الخزفية.
(2) صناعة السيراميك
كعامل تبييض للتزجيج السيراميكي (يتم تقليل محتوى Fe₂O₃ بعد التكليس).
إنتاج السيراميك المقاوم للتآكل (مثل بطانات مطحنة الكرات).
(3) تطبيقات أخرى
صناعة المواد الكاشطة: صناعة الكوراندوم البني والكوراندوم الأبيض.
صناعة مواد البناء: المواد الخام لإنتاج الأسمنت عالي الألومينا.
الصناعة الكيميائية: إنتاج كبريتات الألومنيوم وكلوريد البولي ألومنيوم (PAC).
5. الفرن الرأسي مقابل الفرن الدوار: مقارنة طريقة التكليس
عناصر المقارنة الفرن الرأسي الفرن الدوار
الكفاءة الحرارية عالية (>60٪) متوسطة (40-50٪)
حجم الجسيمات المناسب كتلة (30-80 مم) مسحوق / جزيئات صغيرة (<10 مم)
توحيد درجة الحرارة أسوأ قليلاً (يحتاج إلى توزيع موحد) أفضل (الدوران والتسخين الموحد)
تكلفة الاستثمار أقل أعلى
المنتجات المطبقة كلينكر الألومنيوم متوسط إلى مرتفع (Al₂O₃>70٪) أكسيد الألومنيوم عالي النقاء (مواد خام عملية باير)
6. اتجاه تطوير الصناعة
التحول الموفر للطاقة: اعتماد تكنولوجيا احتراق تخزين الحرارة لتقليل استهلاك الطاقة (<100 كجم من الفحم القياسي / طن من الكلنكر).
تنقية عالية: تقليل محتوى Fe₂O₃ وTiO₂ من خلال التعويم والفصل المغناطيسي لتلبية الطلب على أكسيد الألومنيوم من الدرجة الإلكترونية.
ترقية حماية البيئة: إزالة الكبريت من غازات المداخن (SO₂) وإزالة الغبار (PM<10mg/m³) تلبي معايير الانبعاثات.
