버프 보크사이트(보크사이트 광석 또는 보크사이트라고도 함)는 알루미나, 내화재 및 고알루미나 제품 생산에 중요한 원료입니다. 수직 가마는 보크사이트 소성의 핵심 장비 중 하나입니다. 주로 소성 보크사이트 클링커 생산에 사용되며, 내화재, 세라믹, 건축 자재 및 기타 산업 분야에 널리 사용됩니다. 다음은 보크사이트의 특성, 수직 가마 소성 공정, 제품 응용 분야 등에 대한 자세한 소개입니다.
1. 보크사이트의 기본적 특성
(1) 화학 및 광물 조성
보크사이트의 주성분은 산화알루미늄(Al₂O₃)이며, SiO₂, Fe₂O₃, TiO₂ 등의 불순물이 함유되어 있다. 광물 조성에 따라 다음과 같이 구분할 수 있다.
일수화물형(Al₂O₃·H₂O): 알루미늄 함량이 높고 실리콘 함량이 낮아 고순도 알루미나 생산에 적합합니다.
기브사이트형(Al₂O₃·3H₂O): 알칼리에 쉽게 용해되며, 주로 바이엘 공정에 의한 알루미나 생산에 사용됩니다.
카올리나이트계(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O): 규소 함량이 높아 선광 및 정제가 필요함.
(2) 보크사이트 분류
등급 Al₂O₃ 함량(%) 용도
특수등급 ≥85 고순도 내화물, 코런덤 제품
1등급 75-85 내화벽돌, 세라믹
2등급 65-75 시멘트, 일반 내화물
3등급 50-65 알루미늄 제련, 건자재
2. 보크사이트의 수직로 소성 공정 수직로는
수직 연속 소성 장비로, 열효율이 높고 에너지 소모가 적으며 생산량이 많은 소성 보크사이트 클링커의 대량 생산에 적합합니다.
(1) 수직 가마구조
가마체 : 높이 10~20m, 지름 2~4m, 내화벽돌로 마감.
공급 시스템: 상부 분배기, 광석을 균등하게 분배합니다.
연소 시스템: 석탄가스, 천연가스 또는 석탄가루 연소, 온도는 1500℃에 도달할 수 있습니다.
냉각 시스템: 바닥 분사 냉각, 배출 온도 <100℃.
(2) 소성공정
파쇄 및 선별
원광석을 30~80mm 블록 크기로 분쇄하고 토양 불순물을 제거합니다.
예열(200~600℃)
자유수와 결정수를 제거한다(이온포자의 탈수온도는 약 450℃이다).
고온소성(1200~1500℃)
Al₂O₃는 α-Al₂O₃(코런덤상)으로 전환되어 부피 안정성을 향상시킵니다.
불순물 SiO₂는 Al₂O₃와 반응하여 멀라이트(3Al₂O₃·2SiO₂)를 형성하여 내화성을 향상시킵니다.
냉각 및 배출
열충격 균열을 피하기 위해 천천히 냉각하면 클링커의 경도와 밀도가 높아집니다.
(3) 주요 공정 변수 변수
제어 범위 영향
소성 온도 1400-1500℃ Al₂O₃ 결정 변형 결정
체류 시간 8-12시간 소결도에 영향
연료 종류 천연가스/석탄가스 불순물 함량에 영향
냉각 속도 <50℃/min 클링커 폭발 방지
3. 소성 보크사이트 클링커의 성능
높은 내화도: ≥1770℃ (Al₂O₃>85%일 때)
체적 안정성: 소성 후 수축률 <3%, 고온 환경에 적합함.
내식성: 산 및 알칼리 침식 저항성이 있어 야금로 라이닝에 적합합니다.
4. 소성보크사이트의 응용분야
(1) 내화재료(주용도, 70% 이상 차지)
고알루미나벽돌 : 고로, 전기로, 시멘트 회전로 등에 사용.
주조 재료: 알루미늄 시멘트와 결합하여 주형 내벽에 사용됨.
멀라이트 제품: 고온 가마 가구, 세라믹 가마.
(2) 도자공업
도자유약의 미백제로서 사용(소성후 Fe₂O₃함량이 감소함).
내마모성 세라믹(볼밀 라이닝 등) 생산
(3) 기타 응용 분야
연마 산업 : 갈색 코런덤 및 흰색 코런덤 제조.
건축자재 산업: 고알루미나 시멘트의 원료.
화학 산업: 황산알루미늄과 폴리염화알루미늄(PAC) 생산.
5. 수직로 vs 회전로: 소성법 비교
비교항목 수직로 회전로
열효율 높음(>60%) 중간(40-50%)
적합 입자크기 덩어리(30-80mm) 분말/소립자(<10mm)
온도균일성 약간 나쁨(균일한 분포가 필요함) 좋음(회전 및 균일한 가열)
투자비용 낮음 높음
적용제품 중간-높음 알루미늄 클링커(Al₂O₃>70%) 고순도 알루미나(바이엘 공정 원료)
6. 산업 발전 추세
에너지 절약 전환: 열 저장 연소 기술을 채택하여 에너지 소비를 줄임(<100kg 표준 석탄/톤 클링커).
높은 정제도: 부유선별과 자기분리를 통해 Fe₂O₃ 및 TiO₂ 함량을 줄여 전자급 알루미나에 대한 수요를 충족합니다.
환경 보호 업그레이드: 배기가스 탈황(SO₂) 및 먼지 제거(PM<10mg/m³)가 배출 기준을 충족합니다.
