CN103710550A

CN103710550A - 一种基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法

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Publication number: CN103710550A
Application number: CN201310731975.7A
Authority: CN
Inventors: 兰新哲; 马红周; 周军; 杨双平; 田宇红
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明公开了一种基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法，包括以下步骤：用低变质煤规模化生产兰炭；兰炭替代焦炭生产硅铁，硅铁用于皮江法、硅热法或火法还原氧化镁生产金属镁的还原剂；将兰炭炉尾气直接引入白云石煅烧窑并配以适当体积空气进行燃烧；燃烧放热量能够使白云石煅烧窑的温度达到白云石的分解温度，煅烧出氧化镁；氧化镁与硅铁混合压球装入镁还原炉，将兰炭炉尾气引入硅热法还原镁生产的供热炉系统，加热还原罐在高温下还原生产金属镁；兰炭尾气燃烧后可循环利用余热和可燃有价成分。本发明有利于采用硅还原法炼镁的镁冶炼行业的清洁规模化发展，煤炭分级提质清洁利用，兰炭、金属镁的耦合多联产产业链和产业集群协同创新发展。

Description

一种基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法

技术领域

本发明属于煤炭提质清洁转化利用和联产有色金属技术领域，涉及煤炭热解生产兰炭及火(皮江)法炼镁多联产规模化耦合生产技术，尤其涉及一种基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法。

背景技术

传统火法炼镁过程是将白云石原料通过高温煅烧的方法生产出氧化镁(煅白)，再将氧化镁(煅白)通过向其中加入硅铁，经制粒后装入还原罐，在还原罐外部加热至1200℃并保温一段时间使煅白中的氧化镁被还原为粗镁，原有用火法炼镁在煅烧及热还原过程中主要采用的燃料是煤炭，也有部分小规模(5万吨／年)生产兰炭的企业用兰炭尾气作为热源生产镁。由于其兰炭生产规模较小，一般兰炭产量在5万吨／年以下，与兰炭配套的金属镁规模普遍较小，主要原因是兰炭生产规模小，产生的兰炭尾气量小，且成分不易稳定，因此造成金属镁生产的规模不能提高。随着国家对镁冶炼产业政策的调整，要求镁的生产规模必须达到2-5万吨／年，镁产业规模的扩大，需要大量的煤或者天然气作为热源来对镁生产的需热环节进行加热，而煤及天然气资源的价格较高，造成炼镁过程的成本较高，需要一种低成本的热源来对镁冶炼需热环节进行加热，在炼镁产能要求的前提下，要用兰炭尾气作为热源生产镁，则必须要使兰炭的生产规模提高才能满足要求。

火法炼镁需要的还原剂为硅铁(75硅铁)，对硅铁的质量要求为高硅、低铝，硅高可以提高硅铁对镁的还原率，硅铁的生产是以二氧化硅、铁粉为原料，炭作为还原剂在电炉内经高温还原而生产出硅铁，传统的硅铁生产用的还原剂为二级冶金焦，由于我国焦煤储量较少，因此二级冶金焦的价格较高，同时冶金焦炭中的灰分高，铝高，导致冶炼的硅铁产品中铝较高，影响了硅铁产品质量，在兰炭生产过程中产出的主要产品兰炭具有比电阻率较冶金焦大，灰分较冶金焦小和铝低的特点，因此兰炭作为硅铁生产的还原剂是非常适合的，利用兰炭作为冶炼硅铁的还原剂，不但能降低焦耗，还能降低硅铁生产过程的电耗，同时兰炭的价格较二级冶金焦低1倍以上，因此将兰炭大规模的应用于硅铁的规模化生产，其成本会大降，随着国家对硅铁行业产业政策的调整，要求硅铁炉功率必须在25000KVA以上，硅铁炉的功率提高，使硅铁的产量也在增加，从而也为兰炭做还原剂拓展了用量。

兰炭生产过程是将煤通过在600℃左右进行干馏，生产出兰炭，兰炭炉尾气及煤焦油等产品，目前生产每吨兰炭约产出600Nm³左右的兰炭炉尾气，兰炭炉尾气的热值在1800千卡-2000千卡／m³之间，目前，通过技术改造，将兰炭炉的生产规模由最初的生产规模为5万吨／年扩大到了30-60万吨／年，原来小规模(5万吨／年)的兰炭炉生产的兰炭炉尾气仅能供年产量1千吨镁的煤冶炼厂使用，在兰炭生产中如果不能创造出大规模的兰炭生产技术(年产兰炭在30万吨／年-60万吨／年及以上，如90-120万吨／年)，即不能产生足够量的兰炭尾气来满足炼镁的需要，导致后续镁冶炼的产能不能扩大，同时因为小规模兰炭炉产量小而不满足国家兰炭产业政策，使小规模兰炭及小规模镁冶炼均面临淘汰的危险。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法，旨在解决现有的火法炼镁存在的成本高，使用硅铁作为还原剂，对硅铁的质量要求较高，对焦炭的消耗大、煤耗高、成本高、排放大，制约了镁冶炼行业发展的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法，该基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法包括以下步骤：

步骤一，用低变质煤规模化生产兰炭；

步骤二，兰炭替代焦炭生产硅铁，硅铁用于皮江法、硅热法或火法还原氧化镁生产金属镁的还原剂；

步骤三，将兰炭炉尾气直接引入白云石煅烧窑并配以适当体积空气进行燃烧；燃烧放热量能够使白云石煅烧窑的温度达到白云石的分解温度，煅烧出氧化镁；

步骤四，氧化镁与硅铁混合压球装入镁还原炉，将兰炭炉尾气引入硅热法还原镁生产的供热炉系统，配以体积空气使兰炭炉尾气燃烧，加热还原罐在高温下还原生产金属镁；

步骤五，煅烧白云石和燃烧供热还原生产金属镁的兰炭尾气燃烧后可循环利用余热和可燃有价成分。

进一步，该基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法利用兰炭炉尾气，包括有价成分含量为H₂28％～50％，CO10％～15％，CH₄10％～20％，N₂5％～50％作为热源煅烧分解碳酸镁或白云石获得氧化镁，再用兰炭尾气燃烧作为热源供热高温还原生产金属镁，利用兰炭代替焦炭生产的低成本硅铁做为生产镁的还原剂，实现了从低变质煤和碳酸镁分别生产规模化生产兰炭和金属镁的耦合多联产。

进一步，兰炭的生产线规模年产量大于30万吨／年，兰炭与金属镁的耦合配套产能比例为50～20∶1。

进一步，该基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法还可以通过把兰炭炉尾气净化脱硫后，用于煅烧和加热。

进一步，采用兰炭尾气煅烧白云石生产氧化镁时，采用余热循环利用，利用H2、CH4燃烧，从而降低尾气量，减少二氧化碳排放，实现节能减排。

本发明提供的基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法，通过将兰炭炉并联和系统控制技术，将单台兰炭产能为5-10万吨／年热解炉进行六台并联，即可达到兰炭产能30-60万吨／年的规模，同法6-12台并联兰炭产能达到60-120万吨／年；在将兰炭热解炉并联后，可以将每台炉子产生的焦油、废水及尾气(焦炉煤气)进行稳定统一收集，在脱除尾气中的焦油及水分后，用作火法炼镁过程中的热源，或脱硫后清洁燃烧供热。本发明利用规模化生产兰炭生产出的稳定尾气作为规模化白云石煅烧和镁热还原过程的热源，既使兰炭炉尾气得到了充分利用，又使兰炭炉尾气综合利用不外排，既节能减排，又保护了环境；本发明利用兰炭做为硅铁生产过程的还原剂，生产出高质量的硅铁，并且使硅铁生产过程中的焦耗和电耗降低，将生产出的硅铁应用于镁的生产过程。此外，本发明降低了镁冶炼过程中的能耗，降低了二氧化碳排放、降低了成产的成本，提高了工作效率，有利于镁冶炼行业的发展。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的基于兰炭的金属镁的生产流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法流程。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。

本发明实施例的基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法，该基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法包括以下步骤：

将兰炭炉尾气直接引入白云石煅烧窑并配以空气进行燃烧；

燃烧放热量能够使白云石煅烧窑的温度达到白云石的分解温度，煅烧出氧化镁；

将兰炭炉尾气引入镁热还原加热炉内，配以空气使兰炭炉尾气燃烧。

作为本发明实施例的一优化方案，该基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法还可以通过把兰炭炉尾气引入带换向阀的蓄热式热风炉中进行燃烧，燃烧产生的热量加热热风炉中的蓄热格子砖，加热后关闭兰炭炉尾气阀，开启送风阀使常温空气进入热风炉而被加热，加热后的热空气再作为白云石煅烧窑及热还原加热炉的配风辅助送入这两种炉子内的兰炭炉尾气燃烧。

作为本发明实施例的一优化方案，该基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法利用兰炭炉尾气作为热源生产金属镁，利用兰炭作为硅铁生产的还原剂，实现了兰炭和镁的多联产。

作为本发明实施例的一优化方案，该基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法具体步骤为：

在兰炭炉产量为5万吨／年时，使用兰炭炉尾气作为热源能配套生产金属镁的量为1000吨/年，兰炭炉产量在30万吨／年时，使用兰炭炉尾气作为热源能配套生产金属镁的量为7500～10000吨／年，当60-120万吨兰炭／年金属镁产能达到5万吨／年，通过以上三组数据可以得出，在兰炭炉生产规模扩大后，配套金属镁的产能会提高，当5万吨／年兰炭规模时，配套镁产能为200吨镁／万吨兰炭，而30万吨／年兰炭规模时，配套镁产能为250～333吨镁／万吨兰炭，兰炭金属镁耦合生产比例可达50-20∶1。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的基于兰炭和镁多联产规模化生产的方法包括以下步骤：

S101：将兰炭炉尾气直接引入白云石煅烧窑并配以空气进行燃烧；

S102：燃烧放热量能够使白云石煅烧窑的温度达到白云石的分解温度，煅烧出氧化镁；

S103：将兰炭炉尾气引入镁热还原加热炉内，配以空气使兰炭炉尾气燃烧。

结合图1、图2和图3，本发明的具体步骤为：

将兰炭炉尾气直接引入白云石煅烧窑并配以兰炭炉尾气体积1-1.3倍的空气进行燃烧，其燃烧放热量能够使白云石煅烧窑的温度达到1200℃左右，使白云石的分解，煅烧出合格的氧化镁(煅白)，将兰炭炉尾气引入镁热还原加热炉内，配以炭炉尾气体积1-1.3倍的的空气使兰炭炉尾气燃烧；

本发明还可以通过把兰炭炉尾气一部分引入带换向阀的蓄热式热风炉中进行燃烧，燃烧产生的热量加热热风炉中的蓄热格子砖，加热一段时间后关闭兰炭炉尾气阀，开启送风阀使常温空气进入热风炉而被加热，加热后的热空气再作为白云石煅烧窑及热还原加热炉的配风辅助送入这两种炉子内的兰炭炉尾气燃烧，。

本发明的具体实施例：

实施例1：

在兰炭炉产量为5万吨／年时，其使用兰炭炉尾气作为热源能配套生产金属镁的量为1000吨/年，兰炭炉产量在30万吨／年时，其使用兰炭炉尾气作为热源能配套生产金属镁的量为7500吨／年，通过以上两组数据可以得出，在兰炭炉生产规模扩大后，配套金属镁的产能会提高，当5万吨／年兰炭规模时，配套镁产能为200吨镁/万吨兰炭，而30万吨/年兰炭规模时，配套镁产能为250吨镁／万吨兰炭，由此可见，兰炭规模扩大使镁的产能也扩大，并在镁生产扩大的同时降低了能耗。

本发明利用兰炭炉尾气作为热源生产金属镁，利用兰炭作为硅铁生产的还原剂，实现了兰炭，镁的多联产；该基于兰炭和镁多联产规模化生产方法的方法具在所用兰炭炉产量规模为5万吨／年时，使用兰炭炉尾气作为热源能配套生产金属镁的量产能为1000吨／年，当兰炭炉生产线产量在规模达30万吨／年时，使用兰炭炉尾气作为热源能配套生产的金属镁的量为7500吨/年～10000吨／年，通过以上两组数据可以得出，在兰炭与金属镁规模化耦合生产后，炉生产规模扩大后，配套金属镁的产能会效率从兰炭：金属镁为50∶1提高到30∶1，提高，即，当5万吨／年兰炭规模时，配套镁产能为200吨镁／万吨兰炭，而30万吨／年兰炭规模生产线时，配套镁产能为250吨镁／万吨兰炭～333吨镁／万吨兰炭；节能效率比单炉5万吨／年兰炭炉生产金属镁提高20％～35％以上；

本发明用于规模化生产兰炭的单炉产能包括5万吨／年以上，如7.5万吨／年和10万吨／年等。用于规模化联产金属镁的规模产能在5000吨／年以上。两者匹配质量关系为兰炭：金属镁为50～20∶1；用兰炭规模化生产硅铁的矿热炉功率在25000kw／h以上，如34000kw／h等；用生产30万吨～60万吨／年兰炭生产线匹配1万吨／年～2万吨／年金属镁生产线规模化耦合联产，兰炭尾气量从22000m³／吨镁可降为18000m³／吨镁，其镁还原过程可减排二氧化碳50％以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法，其特征在于，该基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法包括以下步骤：

步骤一，用低变质煤规模化生产兰炭；

2.如权利要求1所述的基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法，其特征在于，该基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法利用兰炭炉尾气，包括有价成分含量为H₂28％～50％，CO10％～15％，CH₄10％～20％，N₂5％～50％作为热源煅烧分解碳酸镁或白云石获得氧化镁，再用兰炭尾气燃烧作为热源供热高温还原生产金属镁，利用兰炭代替焦炭生产的低成本硅铁做为生产镁的还原剂，实现了从低变质煤和碳酸镁分别生产规模化生产兰炭和金属镁的耦合多联产。

3.如权利要求1所述的基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法，其特征在于，兰炭的生产线规模年产量大于30万吨／年，兰炭与金属镁的耦合配套产能比例为50～20∶1。

4.如权利要求1所述的基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法，其特征在于，该基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法还可以通过把兰炭炉尾气净化脱硫后，用于煅烧和加热。

5.如权利要求4所述的基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法，其特征在于，采用兰炭尾气煅烧白云石生产氧化镁时，采用余热循环利用，利用H₂、CH₄燃烧，从而降低尾气量，减少二氧化碳排放，实现节能减排。