CN108083658A - 一种感应加热装置及其生产轻烧氧化镁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种感应加热装置及其采用感应加热装置生产轻烧氧化镁的方法，本发明的感应加热装置由炉体、冷却系统和出料系统构成，其特点在于在炉体的外部设置有感应加热系统，炉顶设置有装料系统和气体收集系统，炉体的底部设置有冷却系统和出料系统，本发明还在加热装置炉体内部设置有多个导磁柱；本发明的方法在于通过电源给感应加热装置感应加热，使炉体内及多个导磁柱获得热量，通过炉顶装料系统使物料连续进入该装置的炉内，物料在炉内的下降过程中在炉内均匀受热，分解生成氧化镁和二氧化碳；从而实现有效利用小于25mm菱镁矿粉矿生产轻烧氧化镁的目的；本发明实现了连续化生产，具有生产效率高、节能环保，充分利用矿产资源的优点。

Description

一种感应加热装置及其生产轻烧氧化镁的方法

技术领域

本发明涉及矿物质加工技术领域，尤其涉及一种感应加热装置及其采用该感应加热装置生产轻烧氧化镁的方法。

背景技术

轻烧氧化镁是一种十分重要的基础镁质原料,镁质深加工产品都以它为基础原料。轻烧氧化镁主要由菱镁矿煅烧而制成，广泛应用于冶金、化工、农业和建筑等领域。

我国菱镁矿资源丰富，目前已探明的储量约为34亿吨，约占世界总储量的1/4，居世界首位。目前，通过煅烧菱镁矿生产轻烧氧化镁的设备主要包括竖窑、回转窑、反射窑、隧道窑和悬浮炉等。其中，竖窑因其设备简单、热效率高、投入较低而被广泛应用。但是，利用竖窑生产轻烧氧化镁时，由于是以煤或焦炭为燃料，通过窑下部鼓入空气助燃而为菱镁矿分解提供热量的，因此，要求入窑菱镁矿的粒度必须大于25mm，以免炉料被窑内上升的气流从窑顶带出。而在菱镁矿开采过程中产生的粒度小于25mm的粉矿约占采出菱镁矿的40％。由于这部分粉矿在竖窑工艺下不能有效的利用，因此，造成了菱镁矿资源的极大浪费。

此外，目前煅烧菱镁矿所使用的窑炉，包括竖窑、回转窑、反射窑和隧道窑等，均采用煤、焦炭或天然气为燃料提供热源。生产实践表明，使用这些燃料时不能为窑内提供均匀的热源，容易造成窑内温度分布不均，难以保证菱镁矿均匀加热分解。因此，易产生过烧或欠烧现象，导致所生产的轻烧氧化镁产品质量较差、活性较低。同时，燃料燃烧还会产生大量的有害气体和灰分，严重污染周边环境。

发明内容

本发明为解决目前竖窑等设备在煅烧菱镁矿生产轻烧氧化镁过程中存在的上述诸多问题，提供一种感应加热装置以及采用该装置生产轻烧氧化镁的方法。本发明提供的技术方案如下：

本发明的技术方案之一是提供一种感应加热装置，该加热装置由炉体、冷却系统和出料系统构成，其特点在于在炉体的外部设置有感应加热系统，在感应加热装置的炉顶设置有装料系统和气体收集系统，冷却系统和出料系统设置在炉体的底部。该方案的特点还在于感应加热装置的炉体由隔热保温层、石墨-碳化硅导磁层构成，炉体的外部为隔热保温层，炉体内层为碳化硅材料层，外部和内层之间的炉体中部设置有石墨材料层，从而形成石墨-碳化硅复合材料导磁层。本发明在感应加热装置炉体内部还设置有多个由石墨-碳化硅复合材料构成的导磁柱，导磁柱柱体为碳化硅材料层，柱体内部设置有石墨材料层，从而形成石墨-碳化硅导磁柱。本发明在感应加热装置外部设置有感应加热系统，该系统的感应加热线圈环绕在感应加热装置炉体外部的隔热保温层上，在感应加热线圈外还砌筑有隔热保温外壳，以提高热源的有效利用。感应加热装置的炉体顶部或炉体顶部的外部炉体上还设置有气体收集系统，以收集在分解过程中所产生的气体。

本发明的另一技术方案是提供一种采用上述感应加热装置生产轻烧氧化镁的方法。其特点在于通过电源给感应加热装置感应加热，使炉体内部和炉体中部的石墨-碳化硅导磁层以及多个由石墨-碳化硅导磁柱获得热量，控制炉内温度在1200℃-1500℃；通过炉顶装料系统使菱镁矿物料连续进入感应加热装置炉内，菱镁矿物料在炉内的下降过程中通过炉内以及炉体内层和多个导磁柱均匀受热，分解生成氧化镁和二氧化碳；分解生成的氧化镁进入炉底冷却并从出料系统依次排出，得到轻烧氧化镁产品；分解产生的二氧化碳气体在上升过程中通过炉体顶部或炉体顶部外围炉体上的气体收集系统所收集。本发明的方法还在于感应加热装置的加热温度可通过设置在炉体内部的导磁柱的多少进行控制。本发明所采用菱镁矿物料的粒度可以小于25mm，或大于25mm。本发明的生产方法实现了连续化生产。所生产的菱镁矿物料在不考虑有其它杂质的情况下，全部分解生成了轻烧氧化镁，有效的利用了矿产资源。

本发明的感应加热装置及其生产方法，充分利用了小于25mm的菱镁矿粉矿，同时还利用感应加热技术温度均匀的特点，有效地避免了菱镁矿过烧和欠烧的现象。并且还避免了现有炉窑采用煤、焦炭或天然气等燃料在燃烧过程中产生大量污染物，保护了生态环境。本发明的加热装置及其生产方法具有生产效率高、节能环保以及产品质量高，充分利用矿产资源的优点。

附图说明

图1是本发明感应加热装置的示意图；其中，图中的序号为：1-隔热保温外壳；2-感应加热线圈；3-隔热保温层；4-炉体中部；5-炉体内层；6-导磁柱柱体；7-导磁柱内部；8-装料系统；9-气体收集系统；10-冷却系统和出料系统。

图2是本发明所生产的轻烧氧化镁产品的X射线衍射图。

具体实施方式

以下参照附图以及示例性实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。本发明可以进行各种不同的改进，以及可以包括各种实施方式。附图中所示出的是优选实施例。为了清楚地说明附图，附图中的结构尺寸和区域范围可能被放大或夸张，或者有些结构在文字说明清楚的情况下没有示出。但这些优选实施例和结构的大小并不限定本发明的具体实施方式。

本发明的原理是利用感应加热技术，加热设置在感应加热装置炉体和炉体内部的石墨-碳化硅复合材料所构成的导磁层，即石墨-碳化硅导磁层，为装入炉内小于25mm或大于25mm的菱镁矿粉或块状物料生产轻烧氧化镁提供热量。并且利用感应加热技术温度均匀的特点，使所利用的菱镁矿物料在不考虑其它杂质的情况下，全部分解生成轻烧氧化镁。有效地利用了约占菱镁矿40％的小于25mm的菱镁矿矿产资源。同时，由于本发明在加热装置炉体内部设置有多个由石墨-碳化硅复合材料构成的导磁柱，这些导磁柱可以进行数量上的调节，使得感应加热装置的温度可以根据物料的大小更加容易进行控制，有效地避免了菱镁矿过烧和欠烧的现象，使生产的产品成分更加均匀，生产效率更高。

本发明的技术方案包括感应加热装置，以及采用该感应加热装置生产轻烧氧化镁产品的方法。

本发明的感应加热装置包括设置在炉体外部的感应加热系统，该系统包括隔热保温外壳1、感应加热线圈2和炉体的隔热保温层3；感应加热装置炉体的炉顶设置有装料系统8和气体收集系统9，炉体的底部设置有冷却系统和出料系统10；感应加热装置炉体的外部为隔热保温层3，炉体内的炉体内层5为碳化硅材料层，炉体的外部和内层之间的炉体中部4设置有石墨材料层，从而形成由石墨-碳化硅复合材料构成的石墨-碳化硅导磁层；在感应加热装置炉体内部还设置有多个由石墨-碳化硅复合材料构成的石墨-碳化硅导磁柱，导磁柱柱体6为碳化硅材料层，导磁柱内部7设置有石墨材料层；感应加热系统的感应加热线圈2环绕在炉体外部的隔热保温层3上，在感应加热线圈2外砌筑有隔热保温外壳1，以提高热源的有效利用。感应加热装置的炉顶或炉顶的外部炉体上还设置有气体收集系统9，以收集在分解过程中产生的气体。

本发明感应加热装置的炉体由隔热保温层3和石墨-碳化硅质导磁层构成。石墨是强导磁性材料，使其与碳化硅材料复合既保证了材料的热量传导性能，又可以利用碳化硅优异的耐磨性提高材料的耐摩擦和耐撞击能力。同时，为保证炉内具有足够的热源且温度均匀，再于炉体内布置有数支柱状的石墨-碳化硅质导磁柱，根据装入炉内物料的大小不同，可以通过调节炉内导磁柱的多少进行炉内温度的控制。本发明的感应加热线圈2布置在感应加热装置的整个圆筒形炉体的外部，通过变频电源以实现装置的感应加热。为充分利用热源，本发明采用隔热耐火材料在感应加热线圈2的外部砌筑有隔热保温外壳1。

本发明采用感应加热装置生产轻烧氧化镁产品的方法是先将变频电源打开，使感应加热装置快速升温至1200℃-1500℃，使菱镁矿物料通过装料系统连续进入感应加热装置炉内，物料在逐步下降的过程中通过在炉内以及通过炉体内层5和多个导磁柱均匀受热，使菱镁矿很快分解生成氧化镁和二氧化碳。分解生成的氧化镁进入炉底冷却并从出料系统依次排出，从而得到轻烧氧化镁产品；分解过程中产生的二氧化碳气体通过炉顶部或炉顶外部炉体上的气体收集系统9收集起来。

本发明的方法中，菱镁矿物料通过感应加热装置炉顶的装料系统8连续进入炉内，分解后获得的轻烧氧化镁通过炉底出料系统依次被排出，从而实现了连续化生产作业。

本发明的以下实施例是采用了可以省略不计杂质的菱镁矿原料进行具体实验的。本发明感应加热装置的炉体可以为竖炉形状的炉体或其它加热炉炉体形状。本发明的感应加热装置并不局限于仅生产轻烧氧化镁产品，还可用于其它煅烧产品。

实施例1

参照图1和图2，本实施例的炉体为竖炉型。将石墨-碳化硅质复合导磁材料压制成砖砌筑感应加热装置的炉体，炉体内层5为碳化硅材料层，炉体中部4为石墨材料层，炉体中部4包裹有隔热保温材料形成的隔热保温层3；将感应加热系统的电磁感应加热线圈2围绕在炉体外部的隔热保温层3上，并在感应加热线圈2外砌筑一层保温耐火材料作为炉体的隔热保温外壳1而形成炉外保护壳；炉体内部布置有4支导磁柱，导磁柱由导磁柱柱体6和导磁柱内部7构成，导磁柱柱体6为碳化硅材料，导磁柱内部7为石墨材料，炉体的顶部布置有装料系统8和气体收集系统9，炉体的底部布置有冷却系统和出料系统10。

生产时，采用变频电源加热竖炉型感应加热装置，当炉内温度达到1200℃时，将小于25mm的菱镁矿粉矿通过炉顶的装料系统8连续装入炉内，粉矿料在炉内连续下降的过程中，通过炉体内部和炉体内层5以及设置在炉内的4支导磁柱均匀加热，很快分解为氧化镁和二氧化碳；其中氧化镁进入炉底的冷却系统冷却并且从出料系统排出，得到轻烧氧化镁产品；产生的二氧化碳气体上升并通过炉顶的气体收集系统9所收集。

本实施例所生产的轻烧氧化镁的X射线衍射图如图2最下方1的波形图所示，表明菱镁矿被全部分解生成了轻烧氧化镁，说明小于25mm的菱镁矿粉矿的有效利用率达到了100％。

实施例2

参照图1和图2，本实施例的炉体同样为竖炉型，将石墨-碳化硅质复合导磁材料压制成砖砌筑感应加热装置的炉体，炉体内层5为碳化硅材料层，炉体中部4为石墨材料层，炉体中部4包裹有隔热保温材料形成的隔热保温层3；将感应加热系统的感应加热线圈2围绕在炉体外部的隔热保温层3上，并在感应加热线圈2外砌筑炉体的隔热保温外壳1而形成炉外保护壳；炉体内部布置有6支导磁柱，导磁柱由导磁柱柱体6和导磁柱内部7构成，导磁柱柱体6为碳化硅材料，导磁柱内部7为石墨材料，炉体的顶部布置有装料系统8，气体收集系统9设置在炉体顶部的外部炉体上，炉体的底部布置有冷却系统和出料系统10。

生产时，采用工频电源加热竖炉型感应加热装置，当炉内温度达到1300℃时，将混合有小于25mm粉矿和大于25mm块矿的菱镁矿物料通过炉顶的装料系统8连续装入炉内，块矿料和粉矿料在炉内连续下降的过程中，通过炉体内部和炉体内层5以及设置在炉内的6支导磁柱均匀加热，分解为氧化镁和二氧化碳。其中氧化镁进入炉底的冷却系统冷却并且从出料系统排出，得到轻烧氧化镁产品；产生的二氧化碳气体上升并通过炉顶的气体收集系统9所收集。所生产的轻烧氧化镁的X射线衍射图如图2中间2的波形图所示，表明菱镁矿被全部分解生成了轻烧氧化镁。说明大于25mm的块矿和小于25mm的粉矿有效利用率同样可以达到100％。

实施例3

参照图1和图2，本实施例的炉体为常规加热炉型，将石墨-碳化硅复合导磁材料压制成砖砌筑感应加热装置的炉体，炉体内层5为碳化硅材料层，炉体中部4为石墨材料层，炉体中部4包裹有隔热保温材料形成的隔热保温层3；感应加热系统的电磁感应加热线圈2围绕在炉体外部的隔热保温层3上，感应加热线圈2外砌筑有采用保温耐火材料制作的炉体隔热保温外壳1；炉体内部布置有8支导磁柱，导磁柱由导磁柱柱体6和导磁柱内部7构成，导磁柱柱体6为碳化硅材料，导磁柱内部7为石墨材料，炉体的顶部布置有装料系统8，气体收集系统9设置在炉体顶部的外部炉体上，炉体的底部布置有冷却系统和出料系统10。

本实施例采用中频电源加热感应加热装置，当炉内温度达到1500℃时，将大于25mm块矿的菱镁矿物料通过炉顶的装料系统8连续装入炉内，块矿料在炉内连续下降的过程中，通过炉体内部和炉体内层5以及设置在炉内的8支导磁柱均匀加热，分解为氧化镁和二氧化碳。其中氧化镁进入炉底的冷却系统冷却并从出料系统排出，得到轻烧氧化镁产品；加热过程中产生的二氧化碳气体上升并通过炉顶的气体收集系统9收集起来。所生产的轻烧氧化镁的X射线衍射图如图2最上方3的波形图所示，表明大于25mm的块矿也全部被分解生成了轻烧氧化镁，说明大于25mm的块矿的有效利用率同样可以达到100％。

通过以上的具体实施实例表明，本发明的感应加热装置及其生产轻烧氧化镁的方法，通过电磁感应加热采用石墨-碳化硅质复合材料砌筑的感应加热装置炉体，以及通过设置在该装置炉内的石墨-碳化硅复合材料导磁柱，可以根据物料的大小调节炉内导磁柱的多少进行温度的控制，从而使炉内物料得到均匀受热，实现了小于25mm的粉矿或大于25mm的块矿物料能够完全分解生成氧化镁和二氧化碳的目的，得到成分均匀品质高的轻烧氧化镁。

本发明的实验成功，在于使小于25mm的菱镁矿粉矿得到了充分有效地利用。本发明利用感应加热技术温度均匀的特点，实现了菱镁矿物料的完全分解，使产品的质量得到提高。本发明的连续加料和依次排出实现了连续化生产，提高了生产效率。本发明采用电加热作为热源，改善了生产环境，达到了节能环保的要求。

本发明的上述各个实施例仅仅是示例性的，在不脱离本发明设计原理的情况下，可对这些实施例进行各种改变，这些改变将在本发明的权利要求范围及其等同物中限定。

Claims (10)

1.一种感应加热装置，由炉体、冷却系统和出料系统构成，其特征在于，炉体的外部设置有感应加热系统，炉顶设置有装料系统和气体收集系统，冷却系统和出料系统设置在炉体的底部；炉体由隔热保温层和导磁层构成，炉体内部设置有多个导磁柱。

2.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于所述炉体的外部为隔热保温层，炉体内层为碳化硅材料层，炉体的外部与内层之间的炉体中部设置有石墨材料层，从而形成石墨-碳化硅导磁层。

3.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于所述感应加热系统的感应加热线圈环绕在炉体外部的隔热保温层上，在感应加热线圈外还砌筑有隔热保温外壳。

4.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于所述导磁柱柱体为碳化硅材料层，导磁柱内部设置有石墨材料层，从而形成石墨-碳化硅导磁柱。

5.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于所述气体收集系统设置在炉体的顶部或炉体顶部的外部炉体上，以收集分解过程中产生的气体。

6.一种采用感应加热装置生产轻烧氧化镁的方法，其特征在于，

通过电源给感应加热装置感应加热，使炉体内部和炉体中部的石墨-碳化硅导磁层以及多个石墨-碳化硅导磁柱获得热量；控制炉内温度在1200℃-1500℃；

通过炉顶装料系统使菱镁矿物料连续进入感应加热装置炉内，物料在炉内的下降过程中通过炉内以及炉体内层和多个导磁柱均匀受热，分解生成氧化镁和二氧化碳；

分解生成的氧化镁进入炉底冷却并从出料系统依次排出，得到轻烧氧化镁产品；分解产生的二氧化碳气体在上升过程中通过炉顶或炉顶外围炉体上的气体收集系统所收集。

7.根据权利要求6所述采用感应加热装置生产轻烧氧化镁的方法，其特征在于感应加热装置的加热温度可通过炉体内部所设置的导磁柱的多少进行控制。

8.根据权利要求6所述采用感应加热装置生产轻烧氧化镁的方法，其特征在于菱镁矿物料的粒度小于25mm或大于25mm。

9.根据权利要求6所述采用感应加热装置生产轻烧氧化镁的方法，其特征在于该方法实现了连续化生产作业。

10.根据权利要求6所述采用感应加热装置生产轻烧氧化镁的方法，其特征在于该方法所利用的菱镁矿物料在不考虑其它杂质的情况下，全部分解生成了轻烧氧化镁。