CN106560447A - 一种喷雾热解制备氧化镁的方法及其喷雾热解炉 - Google Patents
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Abstract
一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁的方法及装置，包括：圆柱形炉腔及设置其下侧的圆柱形旋转室，圆柱形旋转室切向鼓入热风旋转，设置于圆柱形旋转室下方的锥形旋风结构，圆柱形旋转室中部设置有与所述圆柱形旋转室共轴的一次圆筒和设置于一次圆筒内、小直径二次圆筒，圆柱形炉腔中的喷嘴喷雾热解氯化镁溶液，与热风接触发生干燥与热分解反应，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解后，90％以上的固体氧化镁原料从所述锥底出料口(3)排出后收集。根据本发明，实现了喷雾热解炉的小型化，减少逆反应，保证了物料液滴的充分热解，并且气固分离过程可在炉膛内完成，简化了后续的分离操作。
Description
技术领域
本发明涉及无机化工技术领域，特别是涉及一种喷雾热解炉及其喷雾热解制备氧化镁的方法，所述喷雾热解炉喷雾热解制备氧化镁方法系一种以卤水喷雾热解制备氧化镁原料的装置及其方法。
背景技术
镁质产品在国民经济、环境保护、功能材料和高技术领域有着广泛的应用，因此其开发利用引起业界的广泛关注。另一方面，我国属多盐湖国家，盐湖卤水中蕴含丰富的镁资源，其水氯镁石是世界上质量最好、产量最大的炼镁原料。采用水氯镁石热解制备氧化镁，其产品纯度高，环境友好。针对我国盐湖资源利用现状，重视镁资源的有效利用是解决盐湖资源综合利用的关键所在。
传统的喷雾热解设备借鉴喷雾干燥炉的设计，炉内喷雾液滴与干燥介质热风的流动方式有顺流、逆流、混合流动三种类型。由于喷雾热解过程包括干燥、物料热分解两个过程，若采用顺流式设计，则炉内整体温度偏低，液滴干燥后热解所需热量得不到补充，热解不完全；若采用逆流式设计，为保证颗粒沉降则需采用较粗糙的雾化效果来保证较大的液滴直径，这样，不仅可能造成颗粒内部热解不完全，而且存在因小颗粒停留时间短而难以及时热解完全的问题。另外，同时，不论采用传统顺流、逆流或者混流式设计，所需喷雾热解设备炉体直径都较大，例如，常见的喷雾热解设备炉体直径一般为2米以上。
其次，在水氯镁石喷雾热解制备氧化镁的过程中，因热解反应会产生氯化氢气体，在炉膛内形成高温潮湿的氯化氢气氛，从而，对金属材质的生产设备具有很大的腐蚀性，此时，还需通过技术等手段降低反应温度或降低腐蚀性气氛的浓度。
再有，使用传统的喷雾热解设备，因其热解产物多为细小的粉末，为此，往往需采用随尾气一起通过尾气管道排出后再进行气固分离的方法。
综上所述，使用传统的喷雾热解设备对水氯镁石进行喷雾热解制备氧化镁的工序，其操作负荷较大，成本较大，而效率不够理想。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明目的在于，提供一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法及装置，所述喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法及装置系一种以卤水喷雾热解制备氧化镁原料的方法及装置，根据本发明，实现了设备的小型化，液滴停留时间较长，炉膛内温度、浓度分布合理，减少了逆反应，保证了物料液滴的充分热解，并且气固分离过程可在炉膛内完成，由此，简化了后续的分离操作，成本较低，而效率较高。
为达到上述目的，本发明一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法的技术方案如下：
一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，使用一种喷雾热解炉，包括炉体和围绕所述炉体安装的耐火材料制成的保温层，其特征在于，
所述炉体包括：
圆柱形炉腔，
设置于圆柱形炉腔下侧的圆柱形旋转室，圆柱形旋转室外壁一侧设置有矩形切向入口，用于切向鼓入热风旋转，
设置于圆柱形旋转室下方的锥形旋风结构，锥形旋风结构底部锥顶设置有锥底出料口，
圆柱形旋转室中部设置有与所述圆柱形旋转室共轴的一次圆筒和设置于一次圆筒内、直径小于所述一次圆筒的二次圆筒，
与二次圆筒(6)直角连接的尾气出口管(2)；
在所述圆柱形炉腔中心轴线上布置有压力式喷嘴，用于喷雾热解氯化镁溶液，
从所述矩形切向入口(1)通入热风，在圆柱形旋转室内形成旋转热风，压力式喷嘴喷雾氯化镁溶液，与热风接触发生干燥与热分解反应，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解后，90％以上的固体反应产物，氧化镁原料从所述锥底出料口(3)排出后收集。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，其特征在于，
从所述矩形切向入口(1)通入5-6m/s的750-850℃热风，在所述圆柱形炉膛的轴线上布置竖直向上喷雾的压力式喷嘴，喷雾流量4-6kg/h，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，其特征在于，
所述的尾气出口管(2)与所述的矩形切向入口(1)的夹角为90°。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料原料的方法，其特征在于，
所述的一次圆筒(5)的下端开口的水平位置低于所述的矩形切向入口(1)，所述二次圆筒(6)的下端开口的水平位置高于所述一次圆筒(5)的下端开口位置，
所述的尾气出口管水平布置，与所述的矩形切向入口(1)可根据设备布置需求成一角度。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，其特征在于，
在封闭炉顶(9)的中心开孔，喷嘴连接杆由开孔固定伸入所述圆柱形炉腔(8)内，并在不同高度安装垂直向下喷雾的喷嘴。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，其特征在于，
采用垂直向上喷雾方式，喷嘴的连接杆通过所述的圆柱形炉腔(8)的侧壁沿着所述的尾气出口管(2)的上方伸入，并弯折90°后与所述圆柱形炉腔(8)的轴线重合。
一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，包括炉体和围绕所述炉体安装的耐火材料制成的保温层，其特征在于，
喷雾热解炉包括：
圆柱形炉腔，
设置于圆柱形炉腔下侧的圆柱形旋转室，圆柱形旋转室外壁一侧设置有矩形切向入口，用于切向鼓入热风旋转，
设置于圆柱形旋转室下方的锥形旋风结构，锥形旋风结构底部锥顶设置有锥底出料口，
圆柱形旋转室中部设置有与所述圆柱形旋转室共轴的一次圆筒和设置于一次圆筒内、直径小于所述一次圆筒的二次圆筒，
与二次圆筒(6)直角连接的尾气出口管(2)；
在所述圆柱形炉腔中心轴线上布置有压力式喷嘴，用于喷雾热解氯化镁溶液，
从所述矩形切向入口(1)通入热风，在圆柱形旋转室内形成旋转热风，压力式喷嘴喷雾氯化镁溶液，与热风接触发生干燥与热分解反应，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解后，90％以上的反应固体产物从所述锥底出料口(3)排出后收集。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，其特征在于，
所述的尾气出口管(2)与所述的矩形切向入口(1)的夹角为90°。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，其特征在于，
所述的一次圆筒(5)的下端开口的水平位置低于所述的矩形切向入口(1)，所述二次圆筒(6)的下端开口的水平位置高于所述一次圆筒(5)的下端开口位置，
所述的尾气出口管水平布置，与所述的矩形切向入口(1)可根据设备布置需求成一角度。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，其特征在于，
在封闭炉顶(9)的中心开孔，喷嘴连接杆由开孔固定伸入所述圆柱形炉腔(8)内，并在不同高度安装垂直向下喷雾的喷嘴。
一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，使用一种喷雾热解炉，包括炉体和围绕所述炉体安装的耐火材料制成的保温层，其特征在于，
所述炉体包括：
圆柱形炉腔，
设置于圆柱形炉腔下侧的圆柱形旋转室，圆柱形旋转室外壁一侧设置有矩形切向入口，用于切向鼓入热风旋转，
设置于圆柱形旋转室下方的锥形旋风结构，锥形旋风结构底部锥顶设置有锥底出料口，
圆柱形旋转室中部设置有与所述圆柱形旋转室共轴的一次圆筒和设置于一次圆筒内、直径小于所述一次圆筒的二次圆筒，
与二次圆筒(6)直角连接的尾气出口管(2)；
在所述圆柱形炉腔中心轴线上布置有压力式喷嘴，用于喷雾热解氯化镁溶液，
从所述矩形切向入口(1)通入热风，在圆柱形旋转室内形成旋转热风，压力式喷嘴喷雾氯化镁溶液，与热风接触发生干燥与热分解反应，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解后，90％以上的固体反应产物，氧化镁原料从所述锥底出料口(3)排出后收集。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，其特征在于，
从所述矩形切向入口(1)通入5-6m/s的750-850℃热风，在所述圆柱形炉膛的轴线上布置竖直向上喷雾的压力式喷嘴，喷雾流量4-6kg/h，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁的方法，其特征在于，
所述的尾气出口管(2)与所述的矩形切向入口(1)的夹角为90°。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁的方法，其特征在于，
所述的一次圆筒(5)的下端开口的水平位置低于所述的矩形切向入口(1)，所述二次圆筒(6)的下端开口的水平位置高于所述一次圆筒(5)的下端开口位置，
所述的尾气出口管水平布置，与所述的矩形切向入口(1)可根据设备布置需求成一角度。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁的方法，其特征在于，
在封闭炉顶(9)的中心开孔，喷嘴连接杆由开孔固定伸入所述圆柱形炉腔(8)内，并在不同高度安装垂直向下喷雾的喷嘴。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁的方法，其特征在于，
采用垂直向上喷雾方式，喷嘴的连接杆通过所述的圆柱形炉腔(8)的侧壁沿着所述的尾气出口管(2)的上方伸入，并弯折90°后与所述圆柱形炉腔(8)的轴线重合。
另外，根据本发明，炉体材质为陶瓷、碳化硅等无机材料，或者耐腐蚀金属材料。
根据本发明，所述圆柱形旋转室(7)的内径为500-600mm。
根据本发明，通过法兰连接热风炉向炉膛送入热风，或者直接将燃烧机安装在矩形切向入口(1)上，向炉膛内喷入火焰。
另外，所述的锥底出料口(3)与相应的粉尘出料装置相连接。
根据本发明，所述氯化镁溶液为水氯化石饱和溶液。
本发明又提供一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，包括炉体和围绕所述炉体安装的耐火材料制成的保温层，其特征在于，
喷雾热解炉包括：
圆柱形炉腔，
设置于圆柱形炉腔下侧的圆柱形旋转室，圆柱形旋转室外壁一侧设置有矩形切向入口，用于切向鼓入热风旋转，
设置于圆柱形旋转室下方的锥形旋风结构，锥形旋风结构底部锥顶设置有锥底出料口，
圆柱形旋转室中部设置有与所述圆柱形旋转室共轴的一次圆筒和设置于一次圆筒内、直径小于所述一次圆筒的二次圆筒，
与二次圆筒(6)直角连接的尾气出口管(2)；
在所述圆柱形炉腔中心轴线上布置有压力式喷嘴，用于喷雾热解氯化镁溶液，
从所述矩形切向入口(1)通入热风，在圆柱形旋转室内形成旋转热风，压力式喷嘴喷雾氯化镁溶液，与热风接触发生干燥与热分解反应，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解后，90％以上的反应固体产物从所述锥底出料口(3)排出后收集。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，其特征在于，
所述的尾气出口管(2)与所述的矩形切向入口(1)的夹角为90°。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，其特征在于，
所述的一次圆筒(5)的下端开口的水平位置低于所述的矩形切向入口(1)，所述二次圆筒(6)的下端开口的水平位置高于所述一次圆筒(5)的下端开口位置，
所述的尾气出口管水平布置，与所述的矩形切向入口(1)可根据设备布置需求成一角度。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，其特征在于，
在封闭炉顶(9)的中心开孔，喷嘴连接杆由开孔固定伸入所述圆柱形炉腔(8)内，并在不同高度安装垂直向下喷雾的喷嘴。
根据本发明所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁的方法，其特征在于，
采用垂直向上喷雾方式，喷嘴的连接杆通过所述的圆柱形炉腔(8)的侧壁沿着所述的尾气出口管(2)的上方伸入，并弯折90°后与所述圆柱形炉腔(8)的轴线重合。
另外，根据本发明，炉体材质为陶瓷、碳化硅等无机材料，或者耐腐蚀金属材料。
根据本发明，所述圆柱形旋转室(7)的内径为500-600mm。
根据本发明，通过法兰连接热风炉向炉膛送入热风，或者直接将燃烧机安装在矩形切向入口(1)上，向炉膛内喷入火焰。
另外，所述的锥底出料口(3)与相应的粉尘出料装置相连接。
根据本发明，所述氯化镁溶液为水氯化石饱和溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过旋转的热空气流动确保了较长的液滴停留时间，实现了喷雾热解设备的小型化。
本发明炉膛内温度、浓度分布合理，将高腐蚀气氛浓度与高温度分离，减轻了设备的腐蚀。同时热解产生的氯化氢不易聚集在炉膛内，逆反应程度小，保证了原料的充分热解。
本发明提出的炉型实现了炉膛内的气固分离操作，降低了后续工序的分离操作负荷。
附图说明
图1为实施例1中的喷雾热解炉炉体的结构示意图。
图中：1.矩形切向入口；2.尾气出口管；3.锥底出料口；4.锥形旋风结构；5.一次圆筒；6.二次圆筒；7.圆柱形旋转室；8.圆柱形炉腔；9.封闭炉顶；10-13为圆柱形炉腔轴线上不同位置的喷嘴布置位置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例包括炉体和围绕所述炉体安装的耐火材料制成的保温层。保温层采用常见的石棉材料加不锈钢外壳制成。图1为实施例1中炉体的结构示意图，包括：矩形切向入口(1)，圆柱形旋转室(7)，锥形旋风结构(4)，锥底出料口(3)，尾气出口管(2)，与所述尾气出口管(2)连接的与所述圆柱形旋转室(7)共轴的一次圆筒(5)和二次圆筒(6)，圆柱形炉腔(8)，封闭炉顶(9)，在所述圆柱形炉腔(8)轴线上布置的液体喷嘴(可选位置如10-12等位置)和喷嘴连接管，喷嘴连接管由所述的圆柱形炉腔(8)的侧壁伸入，并通过法兰密封固定。
在本实施例中，从所述矩形切向入口(1)通入5m/s的800℃热风，在所述圆柱形炉膛的轴线上布置竖直向上喷雾的压力式喷嘴，喷雾流量5kg/h，氯化镁溶液可得到充分的干燥热解。
在本实施例中，所述圆柱形旋转室(7)的内径为560mm；所述的尾气出口管(2)与所述的矩形切向入口(1)的夹角为90°。
在本实施例中，喷雾液滴在所述炉膛内与热风接触发生干燥与热分解反应，反应产生的气体经过所述一次圆筒(5)和所述二次圆筒(6)从所述尾气出气口(2)排出，90％以上的反应固体产物可从所述锥底出料口(3)进行收集。
在本实施例中，所述圆柱体旋转室(7)和所述锥形旋转结构(4)的壁面附近的水蒸气和氯化氢浓度相对较低，减轻了高温区的材料腐蚀问题。
通过旋转的热空气流动确保了较长的液滴停留时间，实现了喷雾热解设备的小型化。
本发明炉膛内温度、浓度分布合理，将高腐蚀气氛浓度与高温度分离，减轻了设备的腐蚀。同时热解产生的氯化氢不易聚集在炉膛内，逆反应程度小，保证了原料的充分热解。
根据本发明，实现了炉膛内的气固分离操作，降低了后续工序的分离操作负荷；通过旋转的热空气流动确保了较长的液滴停留时间，实现了喷雾热解设备的小型化；将高腐蚀气氛浓度与高温度分离，减轻设备的腐蚀。同时热解产生的氯化氢不易聚集在炉膛内，逆反应程度小，保证了原料的充分热解。成本较低，而效率较高。
Claims (10)
1.一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，使用一种喷雾热解炉，包括炉体和围绕所述炉体安装的耐火材料制成的保温层，其特征在于，
所述炉体包括：
圆柱形炉腔，
设置于圆柱形炉腔下侧的圆柱形旋转室，圆柱形旋转室外壁一侧设置有矩形切向入口，用于切向鼓入热风旋转，
设置于圆柱形旋转室下方的锥形旋风结构，锥形旋风结构底部锥顶设置有锥底出料口，
圆柱形旋转室中部设置有与所述圆柱形旋转室共轴的一次圆筒和设置于一次圆筒内、直径小于所述一次圆筒的二次圆筒，
与二次圆筒(6)直角连接的尾气出口管(2)；
在所述圆柱形炉腔中心轴线上布置有压力式喷嘴，用于喷雾热解氯化镁溶液，
从所述矩形切向入口(1)通入热风，在圆柱形旋转室内形成旋转热风，压力式喷嘴喷雾氯化镁溶液，与热风接触发生干燥与热分解反应，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解后，90％以上的固体反应产物，氧化镁原料从所述锥底出料口(3)排出后收集。
2.如权利要求1所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，其特征在于，
从所述矩形切向入口(1)通入5-6m/s的750-850℃热风，在所述圆柱形炉膛的轴线上布置竖直向上喷雾的压力式喷嘴，喷雾流量4-6kg/h，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解。
3.如权利要求1所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，其特征在于，
所述的尾气出口管(2)与所述的矩形切向入口(1)的夹角为90°。
4.如权利要求1所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁的方法，其特征在于，
所述的一次圆筒(5)的下端开口的水平位置低于所述的矩形切向入口(1)，所述二次圆筒(6)的下端开口的水平位置高于所述一次圆筒(5)的下端开口位置，
所述的尾气出口管水平布置，与所述的矩形切向入口(1)可根据设备布置需求成一角度。
5.如权利要求1所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，其特征在于，
在封闭炉顶(9)的中心开孔，喷嘴连接杆由开孔固定伸入所述圆柱形炉腔(8)内，并在不同高度安装垂直向下喷雾的喷嘴。
6.如权利要求1所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的方法，其特征在于，
采用垂直向上喷雾方式，喷嘴的连接杆通过所述的圆柱形炉腔(8)的侧壁沿着所述的尾气出口管(2)的上方伸入，并弯折90°后与所述圆柱形炉腔(8)的轴线重合。
7.一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，包括炉体和围绕所述炉体安装的耐火材料制成的保温层，其特征在于，
喷雾热解炉包括：
圆柱形炉腔，
设置于圆柱形炉腔下侧的圆柱形旋转室，圆柱形旋转室外壁一侧设置有矩形切向入口，用于切向鼓入热风旋转，
设置于圆柱形旋转室下方的锥形旋风结构，锥形旋风结构底部锥顶设置有锥底出料口，
圆柱形旋转室中部设置有与所述圆柱形旋转室共轴的一次圆筒和设置于一次圆筒内、直径小于所述一次圆筒的二次圆筒，
与二次圆筒(6)直角连接的尾气出口管(2)；
在所述圆柱形炉腔中心轴线上布置有压力式喷嘴，用于喷雾热解氯化镁溶液，
从所述矩形切向入口(1)通入热风，在圆柱形旋转室内形成旋转热风，压力式喷嘴喷雾氯化镁溶液，与热风接触发生干燥与热分解反应，使得氯化镁溶液得到充分的干燥热解后，90％以上的反应固体产物从所述锥底出料口(3)排出后收集。
8.如权利要求7所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，其特征在于，
所述的尾气出口管(2)与所述的矩形切向入口(1)的夹角为90°。
9.如权利要求7所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，其特征在于，
所述的一次圆筒(5)的下端开口的水平位置低于所述的矩形切向入口(1)，所述二次圆筒(6)的下端开口的水平位置高于所述一次圆筒(5)的下端开口位置，
所述的尾气出口管水平布置，与所述的矩形切向入口(1)可根据设备布置需求成一角度。
10.如权利要求7所述一种喷雾热解氯化镁溶液制备氧化镁原料的喷雾热解炉，其特征在于，
在封闭炉顶(9)的中心开孔，喷嘴连接杆由开孔固定伸入所述圆柱形炉腔(8)内，并在不同高度安装垂直向下喷雾的喷嘴。
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