CN105731838B - 一种用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置及方法 - Google Patents

一种用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置及方法，属于镁质耐火材料技术领域，该装置包括预热单元、焙烧单元、冷却单元、除尘单元、窑灰喂料单元、燃烧单元和控制单元，该装置中，窑灰喂料单元直接与焙烧单元相连接。利用该装置用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，包括以下步骤：(1)预热，对菱镁矿石进行预热；(2)焙烧与除尘，对菱镁矿石进行焙烧，得到轻烧氧化镁中间品同时，对预热单元的含尘废气进行除尘；(3)冷却，得到轻烧氧化镁；(4)窑灰喂料，窑灰直接喂入焙烧单元。通过本发明的装置及方法，制备轻烧氧化镁，在提高产能的同时，提高自动化水平与劳动生产率，又降低了单位产品的热耗，同时制得的轻烧氧化镁具有较好的活性。

Description

一种用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置及方法
技术领域：
本发明属于镁质耐火材料技术领域，特别涉及一种用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置及方法。
背景技术：
轻烧氧化镁是重要的战略物资，我国年产能1000万吨以上，广泛应用于冶金、建材和烟气脱硫等领域。
菱镁矿石，作为一种重要的工业原料，根据菱镁矿石中MgO含量的不同，其用途也有所不同，MgO＝38.3～45.5％，做脱硫剂和建筑装饰材料用；MgO＞45.5％时，做高档镁质耐火材料用。同时，菱镁矿石也是焙烧制备轻烧氧化镁的重要原料，到目前为止，我国的轻烧氧化镁焙烧，绝大多数采用反射窑工艺。该种工艺存在诸多不足，反射窑生产工艺技术装备落后，单套生产能力低，单套年产能仅6kt～10kt；热耗高，每t轻烧氧化镁耗标准煤260kg；动化程度低、生产连续性差，普遍采用人工上料，人工出料，经常出现闷窑、堵窑等现象；污染严重，排放的废气含尘浓度都在700mg/Nm3以上；劳动生产率低，只有800t/人·a左右；制得的轻烧氧化镁的活性差，柠檬酸法反应时间普遍在160s以上；产业集中度差，有的只有一套生产，多的也不过20套左右，该产业被辽宁省科技厅戴上了“村村点火、处处冒烟和“小、散、乱”的帽子，由此可见，该产业之落后的程度。为此，如何提高菱镁产业的技术和装备水平，是每一位菱镁科技工作者面临的重要课题之一。
发明内容：
本发明的目的是为了克服现有菱镁矿石的焙烧技术上的不足，提供一种用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置及方法，提高单套系统产能，提高自动化水平，提高劳动生产率，增加轻烧镁的活性，节能减排，提高企业经济效益。
本发明提供的用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，包括预热单元、焙烧单元、冷却单元、除尘单元、窑灰喂料单元、燃烧单元和控制单元；
其中，所述焙烧单元包括喂料仓、窑头罩、回转窑和窑尾罩，所述喂料仓、窑头罩、回转窑与窑尾罩依次连接；所述除尘单元含有进气口、出气口与出料口；
所述预热单元出料口与焙烧单元的窑尾罩连接，预热单元出气口与除尘单元进气口连接，除尘单元出料口与窑灰喂料单元进料口连接，除尘单元出气口与大气连通，窑灰喂料单元出料口与焙烧单元的喂料仓连接，燃烧单元与焙烧单元的窑头罩连接，焙烧单元的窑头罩与冷却单元进料口连接，预热单元、焙烧单元、冷却单元、除尘单元、窑灰喂料单元、燃烧单元分别与控制单元连接。
所述预热单元，包括预热器和液压油站，预热器和液压油站通过载流管道相连；
所述焙烧单元的回转窑长度与筒体内直径之比为1：(12～15)，转数为0.3～3.0rpm，斜度(sinα)＝3.5％；
所述燃烧单元，包括一次风机和燃烧器，一次风机和燃烧器通过载流管道相连；所述燃烧器设置有4个喷嘴，燃烧器所用燃料为气体燃料或液体燃料；
所述冷却单元，包括冷却器和冷却风机，冷却器和冷却风机通过载流管道相连；
所述除尘单元，包括换热器、袋式除尘器、排风机、输灰机、阀门和烟囱，各部件之间通过载流管道相连；
所述窑灰喂料单元，包括料仓、阀门、输送泵、鼓风机和给料机，各部件之间通过载流管道相连；所述输送泵为富勒泵，所述鼓风机为罗茨鼓风机；
采用所述用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，预热
将菱镁矿石，在预热单元进行预热，预热后菱镁矿石温度为400～450℃，分解率为10～20％，同时产生含尘废气；其中，预热单元的热源由焙烧单元提供；
步骤2，同时进行(1)和(2)：
(1)焙烧
预热后的菱镁矿石经窑尾罩进入回转窑内，进行焙烧，焙烧时间60～90min，焙烧温度900～950℃，生成的轻烧氧化镁中间品随回转窑旋转至窑头，温度降至750～800℃；其中，焙烧单元热量由燃烧单元提供；
(2)除尘
含尘废气，进入除尘单元，换热后温度降至140～160℃，经除尘净化后，含尘气体排入大气，窑灰进入窑灰喂料单元；
步骤3，冷却
焙烧后的轻烧氧化镁中间品由窑头罩，进入冷却单元，进行换热，获得轻烧氧化镁；其中，轻烧氧化镁温度为100～200℃；
步骤4，窑灰喂料
将窑灰，通过窑灰喂料单元，进入喂料仓，喂入窑头罩内，进行分解和焙烧，与步骤2(1)中的轻烧氧化镁中间品一起进入步骤(3)。
所述步骤1中，预热单元热源的提供方法：由回转窑窑尾的热气体提供热源，热气体通过窑尾罩进入预热器，与菱镁矿石进行热交换，热气体温度为600～650℃，预热后产生的含尘废气温度为250～300℃，通过风管输送到除尘单元；
所述步骤1中，菱镁矿石中MgO≥38.3％；粒度为12～50mm；
所述步骤2(1)中，燃烧单元使用的燃料为发生炉煤气；
所述步骤2(2)中，换热方式为：含尘废气与换热器中的水进行换热；所述除尘净化方式，采用袋式除尘器进行除尘净化；除尘净化后形成的含尘气体，由排风机经烟囱排入大气；所述除尘净化后形成的含尘气体的含尘量≤10mg/Nm3；所述窑灰经输灰机进入窑灰喂料单元；
所述步骤3中，轻烧氧化镁换热方式为，与冷却风机提供的冷却风进行逆流换热；所述换热后的冷却风，温度为500～550℃，通过窑头罩通入回转窑，作为燃烧单元的助燃空气；
所述步骤4中，窑灰经输送泵吹送至焙烧单元的喂料仓经过计量后，喂入窑头罩。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、单套生产能力大大提高，热耗降低。由窑灰喂料单元来的窑灰计量后，喂入回转窑摇头罩内并迅速分解和焙烧，这样既可以增加回转窑5～10％的产能，使单套生产能力达到620kt/a(2000t/d)；同时，又降低了单位产品的热耗，每t轻烧氧化镁耗仅消耗170kg标准煤，比反射窑节约90kg标准煤/t·产品；
2、减少污染。排放的废气含尘浓度都在10mg/Nm3以下；
3、轻烧氧化镁的活性好。柠檬酸法反应时间≤90s；
4、自动化程度高。劳动生产率每人每年15000t以上。
附图说明：
图1为本发明实施例中的用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置的结构原理图；其中，A-菱镁矿石，B-轻烧氧化镁，C-燃料，D-水；1预热单元，1-1预热器，1-2液压油站；2焙烧单元，2-1窑尾罩，2-2窑头罩，2-3喂料仓，2-4回转窑；3冷却单元；3-1冷却风机，3-2冷却器；4除尘单元；5窑灰喂料单元；6燃烧单元，6-1燃烧器，6-2一次风机；
图2为本发明实施例中的用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法的工艺流程图；其中，E-热气体，F-换热后冷却风。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例中，菱镁矿石A中MgO≥38.3％，粒度为12～50mm；
本实施例中装置的主要设备，来自市购：
预热器：φ10×16.5m
回转窑：φ4×58m
冷却器：4×4×7.6m；冷却风机：Q＝40500m3/h，P＝11.5kPa
袋式除尘器：总过滤面积为5500m2；排风机Q＝195000m3/h，P＝11.5kPa
富勒泵：Qmax.＝8t/h
燃烧器：发热量q＝252MJ/h
上述设备组成的装置年产轻烧氧化镁310kt。
实施例1
如图1所示，用菱镁矿石A制备轻烧氧化镁的焙烧装置，包括预热单元1、焙烧单元2、冷却单元3、除尘单元4、窑灰喂料单元5、燃烧单元6和控制单元；
其中，焙烧单元2包括喂料仓2-3、窑头罩2-2、回转窑2-4和窑尾罩2-1，喂料仓2-3、窑头罩2-2、回转窑2-4与窑尾罩2-1依次连接；除尘单元4含有进气口、出气口与出料口；
预热单元1出料口与焙烧单元2的窑尾罩2-1连接，预热单元1出气口与除尘单元4进气口连接，除尘单元4出料口与窑灰喂料单元5进料口连接，除尘单元4出气口与大气连通，窑灰喂料单元5出料口与焙烧单元2的喂料仓2-3连接，燃烧单元6与焙烧单元2的窑头罩2-2连接，焙烧单元2的窑头罩2-2与冷却单元3进料口连接，预热单元1、焙烧单元2、冷却单元3、除尘单元4、窑灰喂料单元5、燃烧单元6分别与控制单元连接。
预热单元1，包括预热器1-1和液压油站1-2，预热器1-1和液压油站1-2通过载流管道相连；
焙烧单元2的回转窑长度与筒体内直径之比为1：(12～15)，转数为0.3～3.0rpm，斜度(sinα)＝3.5％；
燃烧单元6，包括一次风机6-2和燃烧器6-1，一次风机6-2和燃烧器6-1通过载流管道相连，燃烧器6-1设置有4个喷嘴，燃烧器6-1所用燃料C为气体燃料或液体燃料；
冷却单元3，包括冷却器3-2和冷却风机3-1，冷却器3-2和冷却风机3-1通过载流管道相连；
除尘单元4，包括换热器、袋式除尘器、排风机、输灰机、阀门和烟囱，各部件之间通过载流管道相连；
窑灰喂料单元5，包括料仓、阀门、输送泵、鼓风机和给料机，各部件之间通过载流管道相连；输送泵为富勒泵，鼓风机为罗茨鼓风机；
采用用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，该方法工艺流程图如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤1，预热
回转窑2-4窑尾的600℃的热气体E通过窑尾罩2-1进入预热器1-1，通过热交换对菱镁矿石A进行预热；预热后菱镁矿石A温度为400℃，分解率为10％，同时产生温度为250℃的含尘废气，通过风管输送到除尘单元4；
步骤2，同时进行(1)和(2)：
(1)焙烧
预热后的菱镁矿石A经窑尾罩2-1进入回转窑2-4内，进行焙烧，焙烧时间60min，焙烧温度900℃，生成的轻烧氧化镁中间品随回转窑2-4旋转至窑头，温度降至750℃；其中，焙烧单元2热量由燃烧单元6提供，使用的燃料B为发生炉煤气；
(2)除尘
含尘废气，进入除尘单元4，与水D进行换热，换热后温度降至140℃，经袋式除尘器除尘净化后，含尘气体含尘量≤10mg/Nm3，由排风机经烟囱排入大气，窑灰经输灰机进入窑灰喂料单元5；
步骤3，冷却
焙烧后的轻烧氧化镁中间品由窑头罩2-2，进入冷却单元3冷却器3-2，与冷却风机3-1提供的冷却风进行逆流换热，获得温度为100℃的轻烧氧化镁B，换热后的温度为500℃的冷却风F，通过窑头罩2-2通入回转窑2-4，作为燃烧单元的助燃空气；
步骤4，窑灰喂料
窑灰经富勒泵吹送至喂料仓2-3经过计量后，喂入窑头罩2-2，进行分解和焙烧，与步骤2(1)中的轻烧氧化镁中间品一起进入步骤(3)。
本实施例制得的轻烧氧化镁，对其活性进行测试，经柠檬酸法测得反应时间≤90s。
实施例2
本实施例采用的装置同实施例1。
采用用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，该方法工艺流程图如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤1，预热
回转窑2-4窑尾的620℃的热气体E通过窑尾罩2-1进入预热器1-1，通过热交换对菱镁矿石A进行预热；预热后菱镁矿石A温度为410℃，分解率为12％，同时产生温度为260℃的含尘废气，通过风管输送到除尘单元4；
步骤2，同时进行(1)和(2)：
(1)焙烧
预热后的菱镁矿石A经窑尾罩2-1进入回转窑2-4内，进行焙烧，焙烧时间70min，焙烧温度920℃，生成的轻烧氧化镁中间品随回转窑2-4旋转至窑头，温度降至760℃；其中，焙烧单元2热量由燃烧单元6提供，使用的燃料B为发生炉煤气；
(2)除尘
含尘废气，进入除尘单元4，与水进行换热，换热后温度降至145℃，经袋式除尘器除尘净化后，含尘气体含尘量≤10mg/Nm3，由排风机经烟囱排入大气，窑灰经输灰机进入窑灰喂料单元5；
步骤3，冷却
焙烧后的轻烧氧化镁中间品由窑头罩2-2，进入冷却单元3冷却器3-2，与冷却风机3-1提供的冷却风进行逆流换热，获得温度为130℃的轻烧氧化镁B，换热后的温度为520℃的冷却风F，通过窑头罩2-2通入回转窑2-4，作为燃烧单元的助燃空气；
步骤4，窑灰喂料
窑灰经富勒泵吹送至喂料仓2-3经过计量后，喂入窑头罩2-2，进行分解和焙烧，与步骤2(1)中的轻烧氧化镁中间品一起进入步骤(3)。
本实施例制得的轻烧氧化镁，对其活性进行测试，经柠檬酸法测得反应时间≤90s。
实施例3
本实施例采用的装置同实施例1。
采用用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，该方法工艺流程图如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤1，预热
回转窑2-4窑尾的640℃的热气体E通过窑尾罩2-1进入预热器1-1，通过热交换对菱镁矿石A进行预热；预热后菱镁矿石A温度为430℃，分解率为15％，同时产生温度为280℃的含尘废气，通过风管输送到除尘单元4；
步骤2，同时进行(1)和(2)：
(1)焙烧
预热后的菱镁矿石A经窑尾罩2-1进入回转窑2-4内，进行焙烧，焙烧时间80min，焙烧温度940℃，生成的轻烧氧化镁中间品随回转窑2-4旋转至窑头，温度降至780℃；其中，焙烧单元2热量由燃烧单元6提供，使用的燃料B为液体燃料；
(2)除尘
含尘废气，进入除尘单元4，与水进行换热，换热后温度降至150℃，经袋式除尘器除尘净化后，含尘气体含尘量≤10mg/Nm3，由排风机经烟囱排入大气，窑灰经输灰机进入窑灰喂料单元5；
步骤3，冷却
焙烧后的轻烧氧化镁中间品由窑头罩2-2，进入冷却单元3冷却器3-2，与冷却风机3-1提供的冷却风进行逆流换热，获得温度为160℃的轻烧氧化镁B，换热后的温度为540℃的冷却风F，通过窑头罩2-2通入回转窑2-4，作为燃烧单元的助燃空气；
步骤4，窑灰喂料
窑灰经富勒泵吹送至喂料仓2-3经过计量后，喂入窑头罩2-2，进行分解和焙烧，与步骤2(1)中的轻烧氧化镁中间品一起进入步骤(3)。
本实施例制得的轻烧氧化镁，对其活性进行测试，经柠檬酸法测得反应时间≤90s。
实施例4
本实施例采用的装置同实施例1。
采用用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，该方法工艺流程图如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤1，预热
回转窑2-4窑尾的650℃的热气体E通过窑尾罩2-1进入预热器1-1，通过热交换对菱镁矿石A进行预热；预热后菱镁矿石A温度为450℃，分解率为20％，同时形成温度为300℃的含尘废气，通过风管输送到除尘单元4；
步骤2，同时进行(1)和(2)：
(1)焙烧
预热后的菱镁矿石A经窑尾罩2-1进入回转窑2-4内，进行焙烧，焙烧时间90min，焙烧温度950℃，生成的轻烧氧化镁中间品随回转窑2-4旋转至窑头，温度降至800℃；其中，焙烧单元2热量由燃烧单元6提供，使用的燃料B为液体燃料；
(2)除尘
含尘废气，进入除尘单元4，与水进行换热，换热后温度降至160℃，经袋式除尘器除尘净化后，获得含尘气体和窑灰，含尘气体含尘量≤10mg/Nm3，由排风机经烟囱排入大气，窑灰经输灰机进入窑灰喂料单元5；
步骤3，冷却
焙烧后的轻烧氧化镁中间品由窑头罩2-2，进入冷却单元3冷却器3-2，与冷却风机3-1提供的冷却风进行逆流换热，获得温度为160℃的轻烧氧化镁B，换热后的温度为550℃的冷却风F，通过窑头罩2-2通入回转窑2-4，作为燃烧单元的助燃空气；
步骤4，窑灰喂料
窑灰经富勒泵吹送至喂料仓2-3经过计量后，喂入窑头罩2-2，进行分解和焙烧，与步骤2(1)中的轻烧氧化镁中间品一起进入步骤(3)。
本实施例制得的轻烧氧化镁，对其活性进行测试，经柠檬酸法测得反应时间≤90s。

Claims (9)

1.一种用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，其特征在于，包括预热单元、焙烧单元、冷却单元、除尘单元、窑灰喂料单元、燃烧单元和控制单元；其中，所述焙烧单元包括喂料仓、窑头罩、回转窑和窑尾罩，所述喂料仓、窑头罩、回转窑与窑尾罩依次连接；所述除尘单元含有进气口、出气口与出料口；
所述预热单元出料口与焙烧单元的窑尾罩连接，预热单元出气口与除尘单元进气口连接，除尘单元出料口与窑灰喂料单元进料口连接，除尘单元出气口与大气连通，窑灰喂料单元出料口与焙烧单元的喂料仓连接，燃烧单元与焙烧单元的窑头罩连接，焙烧单元的窑头罩与冷却单元进料口连接，预热单元、焙烧单元、冷却单元、除尘单元、窑灰喂料单元、燃烧单元分别与控制单元连接；
所述预热单元，包括预热器和液压油站，预热器和液压油站通过载流管道相连；
所述焙烧单元的回转窑转数为0.3～3.0rpm，斜度sinα＝3.5％；
所述燃烧单元，包括一次风机和燃烧器，一次风机和燃烧器通过载流管道相连；
所述冷却单元，包括冷却器和冷却风机，冷却器和冷却风机通过载流管道相连；
所述除尘单元，包括换热器、袋式除尘器、排风机、输灰机、阀门和烟囱，各部件之间通过载流管道相连；
所述窑灰喂料单元，包括料仓、阀门、输送泵、鼓风机和给料机，各部件之间通过载流管道相连。
2.根据权利要求1所述的一种用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，其特征在于：所述燃烧器设置有4个喷嘴。
3.根据权利要求1所述的一种用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，其特征在于：所述输送泵为富勒泵。
4.采用权利要求1所述的用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的焙烧装置，用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1，预热
将菱镁矿石，在预热单元进行预热，预热后菱镁矿石温度为400～450℃，分解率为10～20％，同时产生含尘废气；其中，预热单元的热源由焙烧单元提供；
步骤2，同时进行(1)和(2)：
(1)焙烧
预热后的菱镁矿石经窑尾罩进入回转窑内，进行焙烧，焙烧时间60～90min，焙烧温度900～950℃，生成的轻烧氧化镁中间品随回转窑旋转至窑头，温度降至750～800℃；其中，焙烧单元热量由燃烧单元提供；
(2)除尘
含尘废气，进入除尘单元，换热后温度降至140～160℃，经除尘净化后，含尘气体排入大气，窑灰进入窑灰喂料单元；
步骤3，冷却
焙烧后的轻烧氧化镁中间品由窑头罩，进入冷却单元，进行换热，获得轻烧氧化镁；其中，轻烧氧化镁温度为100～200℃；
步骤4，窑灰喂料
将窑灰，通过窑灰喂料单元，进入喂料仓，喂入窑头罩内，进行分解和焙烧，与步骤2(1)中的轻烧氧化镁中间品一起进入步骤(3)。
5.根据权利要求4所述的用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，其特征在于，所述步骤1中，预热单元热源的提供方法：由回转窑窑尾的热气体提供热源，热气体通过窑尾罩进入预热器，与菱镁矿石进行热交换，热气体温度为600～650℃，预热后产生的含尘废气温度为250～300℃，通过风管输送到除尘单元。
6.根据权利要求4所述的用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，其特征在于，所述步骤1中，菱镁矿石中MgO≥38.3％；粒度为12～50mm。
7.根据权利要求4所述的用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，其特征在于，所述步骤2(2)中，换热方式为：含尘废气与换热器中的水进行换热；所述除尘净化方式，采用袋式除尘器进行除尘净化；除尘净化后形成的含尘气体，由排风机经烟囱排入大气；所述除尘净化后形成的含尘气体的含尘量≤10mg/Nm3；所述窑灰经输灰机进入窑灰喂料单元。
8.根据权利要求4所述的用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，其特征在于，所述步骤3中，轻烧氧化镁换热方式为，与冷却风机提供的冷却风进行逆流换热；所述换热后的冷却风，温度为500～550℃，通过窑头罩通入回转窑，作为燃烧单元的助燃空气。
9.根据权利要求4所述的用菱镁矿石制备轻烧氧化镁的方法，其特征在于，所述步骤4中，窑灰经输送泵吹送至焙烧单元的喂料仓经过计量后，喂入窑头罩。
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