CN115124264B - 一种煅烧菱镁矿除钙提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煅烧菱镁矿除钙提纯方法：S1：将菱镁矿置于煅烧炉中煅烧，得到轻烧氧化镁；煅烧产生的尾气经净化处理后分成净化尾气A和净化尾气B；S2：将轻烧氧化镁以醋酸溶液为水化剂进行水化处理，水化处理结束后过滤，得到滤液A和滤饼A，滤饼A依次经洗涤和过滤后得到滤液B和滤饼B；将滤饼B烘干后进行二次煅烧即得到高纯氧化镁；S3：将滤液A和滤液B混合后得到碳化液，向碳化液中通入净化尾气A进行碳化处理，碳化处理过程中调节pH；碳化处理后向碳化液中加入聚丙烯酰胺，然后过滤得到滤液C和滤饼C；滤饼C经烘干后得到碳酸钙固体。本发明制备的氧化镁中钙含量小于0.1wt％，实现了废水的循环利用和二氧化碳零排放。

Description

一种煅烧菱镁矿除钙提纯方法

技术领域

本发明涉及氧化镁提纯技术领域。具体地说是一种煅烧菱镁矿除钙提纯方法。

背景技术

菱镁矿是一种碳酸镁矿物，其理论组成中CO₂占比52.19wt％，它是镁的主要来源，在生产镁的过程中伴随大量CO₂产生，窑炉尾气中CO₂浓度约为 25％。目前，中国菱镁矿年开采量约2000万吨，由菱镁矿(碳酸镁)分解转化为相关氧化镁产品，所产生的二氧化碳量约为1000万吨(不含加工过程中的能耗)，如果采用该碳零排放技术，则最少可以实现碳减排1000万吨。另外，菱镁矿的主要杂质相为含钙化合物，要想以菱镁矿为原料获得高纯氧化镁(纯度为99wt％以上的氧化镁)，关键问题在于如何降低加工过程中碳排放以及如何实现杂质钙的有效去除。

目前，菱镁矿制备高纯氧化镁的方法主要有：碳化法、碳酸化法、氨化法、浮选法等。利用碳化法制备的产品纯度高，但工艺复杂，且能耗高、效率低；碳酸化法较碳化法工艺简单，但制备的氧化镁纯度较低；氨化法工艺比较简单，但是氢氧化镁为胶状沉淀，颗粒较细，滤饼含水量高，过滤困难使产品的纯度难以保证，实际生产中操作困难；浮选法，浮选药剂复杂，不易回收利用，浮选过程耗水量巨大，废水排放造成严重的水体和土壤污染，且对杂质钙去除效果一般。

辽宁镁誉新材料股份有限公司的专利申请CN 111732115 A中公开了一种冶金沉淀级氧化镁的制备方法及应用，其方法为煅烧菱镁矿，将200-325 目氧化镁粉加入到反应釜中，按比例加入定量氯化镁溶液，搅拌并往罐内输入蒸汽，保持反应釜内温度在60～90℃用以脱钙制备冶金沉淀剂氧化镁，其活性及纯度均获得提高，钙含量可以达到小于0.2wt％且对尾水进行回收处理。然而，该方法菱镁矿煅烧产生大量CO₂气体，不经处理的尾气与目前降低工业CO₂排放，实现温室气体减排的目标不符，并且脱钙过程引入氯化物，氯离子无法彻底去除，在滤饼烘干或煅烧过程中将有HCl气体逸出，对烘干或煅烧设备造成腐蚀；且其最终制备的氧化镁中0.2wt％的钙含量仍较高，无法满足某些领域对高纯度的要求。

另外，在对菱镁矿进行煅烧的过程中，矿料在炉内的分散度、煅烧时间和煅烧温度等对煅烧效果有着较大的影响，矿料分散度较差将导致矿料煅烧不充分，从而降低矿料的煅烧效果；而氧化镁的煅烧效果对后续氧化镁中钙的去除有重要影响。常规的煅烧方式是将矿料直接投入煅烧炉内，矿料在自由下落的过程中进行煅烧，由于矿料在炉内的初始分散度较差，且下落速度较快，容易导致物料有效煅烧时间不足、煅烧不充分，且装置维护时需停机操作，降低工作效率，自动化程度较低。这不仅影响菱镁矿的煅烧效果，而且还影响菱镁矿的煅烧效率，不利于提高氧化镁的生产效率。

因此，急需开发一种菱镁矿除钙提纯方法，以使其提纯过程中可以实现水资源循环利用及CO₂气体零排放，并进一步提高采用菱镁矿生产氧化镁的效率。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种煅烧菱镁矿除钙提纯方法，以解决菱镁矿煅烧高碳排放、杂质钙含量高及现有菱镁矿除钙技术效果不足等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种煅烧菱镁矿除钙提纯方法，包括如下步骤：

S1：将菱镁矿置于煅烧炉中煅烧，得到轻烧氧化镁；煅烧过程中产生的尾气经净化处理后分成净化尾气A和净化尾气B两部分；

S2：将轻烧氧化镁以醋酸溶液为水化剂进行水化处理，水化处理结束后过滤，得到滤液A和滤饼A，滤饼A依次经洗涤和过滤后得到滤液B和滤饼B；将滤饼B进行二次煅烧即得到高纯氧化镁；滤饼A的洗涤为一次洗涤或多次洗涤，相应地，滤液B为一次或多次洗涤后的滤液总和；

S3：将滤液A和滤液B混合后得到碳化液，向碳化液中通入净化尾气 A进行碳化处理，碳化处理过程中加入氧化镁或氢氧化镁调节pH；碳化处理后向碳化液中加入聚丙烯酰胺，然后过滤得到滤液C和滤饼C；滤饼C经烘干后得到碳酸钙固体；

S4：将滤液C分成滤液C1和滤液C2两部分，滤液C1通入水化剂中循环利用，滤液C2作为滤饼A的洗涤液循环利用；将净化尾气B中的二氧化碳采用化学吸收法捕集后制备成工业干冰，或者将碳化处理过程排出的气体与净化尾气B合并后得到净化尾气C，将净化尾气C中的二氧化碳采用化学吸收法捕集后制备成工业干冰。

上述煅烧菱镁矿除钙提纯方法，步骤S1中：菱镁矿的粒径为10目～100 目，菱镁矿煅烧温度为600～1300℃，煅烧时间为2～6h，该煅烧条件下可以保证菱镁矿煅烧后能够完全分解且煅烧产物轻烧氧化镁具有一定活性；轻烧氧化镁还进行破碎处理，且破碎后的轻烧氧化镁过100目筛后备用，以便于进行水化处理；

步骤S2中：水化处理温度为5～95℃，水化处理时间为5～180min；轻烧氧化镁与水化剂的质量之比为1：1～10；水化剂中的醋酸与轻烧氧化镁中氧化钙的质量之比为2.14～4:1；在该水化条件下，轻烧氧化镁中的钙能够尽可能地转化为醋酸钙而溶液水中，且只有少量的氧化镁被水化为氢氧化镁，而水化过程中氢氧化镁生成量越少越有利于后续二次煅烧中的节能；滤饼B的二次煅烧温度为400～1300℃，二次煅烧时间为2～8h。

上述煅烧菱镁矿除钙提纯方法，骤S1中：菱镁矿煅烧温度为800～1000 ℃，煅烧时间为2～3h；

步骤S2中：水化处理温度为10～40℃，水化处理时间为30～60min；轻烧氧化镁与水化剂的质量之比为1：3～5；水化剂中的醋酸与轻烧氧化镁中氧化钙的质量之比为2.2:1；滤饼B的二次煅烧温度为600～1000℃，煅烧时间为4～6h。

上述煅烧菱镁矿除钙提纯方法，步骤S3中：为保证碳化过程顺利进行且节能，碳化处理温度为5～80℃，碳化处理时间为20～180min；碳化处理过程中控制碳化液pH在7.5～9.5范围内；滤饼C的烘干温度为110～250 ℃，烘干时间为30～180min。

上述煅烧菱镁矿除钙提纯方法，步骤S3中：碳化处理温度为10～40℃，碳化处理时间为60～100min；碳化处理过程中控制碳化液pH在8.0～8.5 范围内；滤饼C的烘干温度为150℃，烘干时间为60min。

上述煅烧菱镁矿除钙提纯方法，步骤S2和步骤S3中过滤为真空抽滤、压滤或离心过滤；步骤S3中：聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为800万～1200万，碳化液中聚丙烯酰胺的加入量为100ppm～500ppm以保证悬浮颗粒快速沉降；步骤S4中：采用化学吸收法捕集二氧化碳时，所用捕集液为胺类水溶液。

上述煅烧菱镁矿除钙提纯方法，步骤S1中，煅烧炉包括炉体、支架、燃烧喷嘴、驱动电机、振动机构和吹浮机构，所述炉体侧壁的顶部设有进料口，所述炉体的底部设有出料口，所述支架固定连接在炉体的内部，所述驱动电机固定连接在炉体顶部，所述驱动电机的输出轴上同轴固定连接有转轴，所述转轴上设有卡条；所述振动机构包括固定套盘、转动套盘和载料盘，所述固定套盘固定连接在支架中部，所述转轴的底端转动连接在固定套盘内，所述转动套盘转动连接在固定套盘内部，所述转动套盘和固定套盘之间滚动设置有多个滚珠，所述转动套盘的底部设有内齿环，所述转轴上固定连接有第一驱动齿轮，所述固定套盘的内部转动连接有与第一驱动齿轮相啮合的换向齿轮，所述换向齿轮与内齿环相啮合，所述转动套盘的顶部开设有转动槽，所述转动槽的内部均匀设有多个凸块，所述载料盘滑动连接在转轴上且载料盘的中部开设有与卡条相卡接的卡槽，所述载料盘可跟随转轴同步转动，所述载料盘的底部固定连接有转动环，所述转动环的底部均匀开设有多个凹槽，所述凸块和凹槽数量和尺寸均相同，所述载料盘上均匀开设有多个落料孔；所述燃烧喷嘴固定连接在炉体的侧壁上；所述吹浮机构固定连接在炉体内部。

上述煅烧菱镁矿除钙提纯方法，所述转轴上滑动连接有一个固定盘且固定盘的中部开设有与卡条相卡接的卡槽，所述固定盘可跟随转轴和载料盘同步转动，所述固定盘的底部固定连接有多个疏通杆，每个所述疏通杆均与落料孔上下一一对应，且每个所述疏通杆的直径均略小于落料孔的孔径，所述固定盘的内部转动连接有卡环，所述炉体的顶部固定连接有两个贯穿至炉体内部的液压杆，两个所述液压杆的底端均固定连接在卡环上；

所述炉体的侧壁开设有刮板容纳槽，所述刮板容纳槽的内部转动连接有贯穿至炉体顶部的转杆，所述转杆上固定连接有弧形刮板，位于右侧的所述液压杆上固定连接有贯穿炉体的齿条，所述炉体的顶部转动连接有与齿条相啮合的第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮的齿轮轴上固定连接有第一锥齿轮，所述炉体的顶部转动连接有传动轴，所述传动轴上固定连接有与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，所述传动轴和转杆上均固定连接有链轮，两个所述链轮之间共同连接有一个链条。

上述煅烧菱镁矿除钙提纯方法，所述吹浮机构包括第一通气环和第二通气环，所述第一通气环固定连接在炉体内部，所述第一通气环上固定连接有连通至炉体外部的进气管，所述第一通气环上均匀连通有多个导气管，每个所述导气管上均均匀开设有多个气孔，所述第二通气环连通设置在第一通气环的外侧，所述第一通气环和第二通气环上均均匀设置有多个喷气口，所述第一通气环上的喷气口和第二通气环上的喷气口交错设置。

上述煅烧菱镁矿除钙提纯方法，所述燃烧喷嘴的数量有多个，多个所述燃烧喷嘴位于同一水平面且均匀分布在炉体上，每个所述燃烧喷嘴与竖直方向的夹角均为60°；每个所述气孔均竖直向上设置，每个所述喷气口与竖直方向夹角均为30°。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

本发明采用的技术方案是菱镁矿煅烧，煅烧固体产物以CH₃COOH为水化剂，进行水化除钙提纯，除钙后的滤饼经洗涤、过滤、烘干、二次煅烧得到高纯氧化镁；煅烧所产生的尾气经净化后，部分用于碳化反应，余下经化学吸收法捕集CO₂气体，并制备成工业用干冰；滤液经碳化处理后得到高纯碳酸钙固体，且处理后的滤液重新用于煅烧固体产物的水化或滤饼的洗涤；本发明生产工艺简单、节能降耗、生产过程安全且生产得到的氧化镁纯度高、钙含量低，同时得到纯度较高的碳酸钙副产物。

采用本发明的煅烧菱镁矿除钙提纯方法，工艺简单、操作方便，除钙过程中无任何杂质离子引入，除钙效果好，最终产品杂质钙含量降至0.1wt％以内，且无任何废水外排，水资源得以循环利用，同时二氧化碳零排放，实现了水资源循环利用及菱镁矿加工行业窑炉尾气处理利用和二氧化碳零排放。

与行业内目前常用的氯化镁提纯相比，本发明的方法具有无氯的典型优点，其在氧化镁生产过程中可以避免对金属设备的腐蚀和环境的污染。同时，所产生的氧化镁中不含氯离子，可以避免氯离子在氧化镁使用过程中对设备和环境造成的腐蚀和污染。

以醋酸溶液为水化剂，并控制水化处理温度和时间同时控制轻烧氧化镁的粒径，能够促进氧化钙或者氢氧化钙转化为可溶性钙盐醋酸钙，从而使钙离子存在于溶液中；同时，在本发明的水化条件下，水化过程中仅有少量氧化镁经水化生成氢氧化镁，并以沉淀的形式存在于沉淀物中；然后通过固液分离，有效实现钙镁元素的分离。本发明通过控制醋酸的加入量(以氧化钙的量计算)，由于氢氧化镁溶解度小、氢氧化钙溶解大，使得最终留存在水化处理溶液中的是醋酸钙，溶液中不会或者仅有极少量的醋酸镁存在。

碳化过程中，通过向碳化液中加入氢氧化镁或氧化镁，既可以避免引入新的杂质元素，使得碳化处理后的滤液可以循环利用，又可以调碳化液的 pH在合理范围内，使得反应向生成碳酸钙的方向进行，从而制备得到高纯度碳酸钙。

本发明还提供了一种能够提高菱镁矿矿料分散度，减缓矿料下落速度，且自动化程度相对较高的菱镁矿煅烧窑炉；控制菱镁矿的粒径为10目～100 目，使用该菱镁矿煅烧窑炉并控制菱镁矿的煅烧温度在600～1300℃，煅烧时间为2～6h范围内，不但能够显著提高菱镁矿煅烧效率，而且菱镁矿在煅烧过程中物料分散更均匀、煅烧更充分，使得煅烧得到的轻烧氧化镁在水化反应过程中水化效果更好，有效地提高了钙的脱除率和脱除效率。

本发明在菱镁矿煅烧设置多个落料孔，达到了使矿料分散下落的效果，使矿料在下落过程中分散的更加均匀；通过设置凸块和凹槽使其相互配合，达到了使载料盘反复震动的目的，便于矿料从落料孔下落，避免堆积；通过设置多个斜向下的燃烧喷嘴，且每个燃烧喷嘴与竖直方向的夹角为60°，每个燃烧喷嘴喷出的燃烧气体将落下的矿料吹散，使一部分矿料较为均匀的分散在炉体内部，提高了矿料在炉体内部的分散度，另一部分矿料在各个方向的燃烧气体的共同吹浮作用下，沿炉体的中轴线竖直向下散落，能够达到从各个方向对矿料进行煅烧的目的，提高了物料煅烧的煅烧效果。

本发明的菱镁矿煅烧窑炉，其液压杆底端连接有卡环，卡环在固定盘内部转动，固定盘跟随转轴转动，使得固定盘可始终跟随载料盘进行同步转动，液压杆通过卡环带动固定盘和疏通杆向下运动，实现了无需停机即可进行疏通工作的目的，达到了减少装置维护时间，提高工作效率的目的。

本发明将菱镁矿煅烧窑炉的第一通气环上的喷气口和第二通气环上的喷气口交错设置，且每个喷气口和竖直方向的夹角均为30°，使得气体通过喷气口斜向上均匀分散喷出，遇到炉体内壁时形成沿炉体内壁向上运动的气流，对炉体内部周边的矿料进行吹散，并减缓矿料的下落速度；由于炉体中间的矿料在燃烧喷嘴斜向下60°的气流的冲击下，向下下落较快导致这部分矿料在炉体中的燃烧时间较短，因此，通过在吹浮机构的中间设置能够喷射竖直向上气流的气孔，使得从气孔中喷出的竖直向上的气流能够对沿炉体中轴线竖直向下散落的矿料进行吹浮，竖直向下散落的矿料在竖直向上的气体吹浮冲击作用下，矿料颗粒被气体冲散，并向炉体四周进行翻滚扩散，实现了使矿料均匀分散在炉体内部的效果，并达到了进一步减缓矿料下落速度的目的，延长矿料在炉体内的滞留时间；从喷气口喷出的斜向上的气体再对扩散至炉体内部周边的矿料进行吹散，在竖直向上和沿炉体内壁向上的气流的配合作用下，使炉体内的矿料充分混合均匀且较为均匀的分散在炉体内部的效果，提高了矿料煅烧的均匀度，实现了提高煅烧效率和产品质量的效果。

附图说明

图1本发明实施例1中煅烧炉的结构示意图；

图2本发明实施例1中煅烧炉炉体的剖面结构示意图；

图3本发明实施例1中煅烧炉炉体的另一张剖面结构示意图；

图4本发明图2中A处的放大示意图；

图5本发明图3中B处的放大示意图；

图6本发明实施例1中煅烧炉的固定套盘和转动套盘配合关系示意图；

图7本发明实施例1中煅烧炉的第一驱动齿轮和换向齿轮的配合关系示意图；

图8本发明实施例1中煅烧炉的转动套盘的结构示意图；

图9本发明实施例1中煅烧炉的转动环的位置示意图；

图10本发明实施例1中煅烧炉的固定盘和卡环的配合关系示意图；

图11本发明实施例1中煅烧炉的吹浮机构的位置示意图；

图12本发明实施例1中煅烧炉的链条的安装示意图；

图13本发明煅烧菱镁矿除钙提纯工艺流程图；

图14本发明煅烧菱镁矿除钙提纯工艺中滤液C的循环利用示意图；

图15本发明实施例1中净化尾气C的回收利用示意图。

图中附图标记表示为：1-炉体；2-支架；3-燃烧喷嘴；4-驱动电机；5- 进料口；6-出料口；7-转轴；8-固定套盘；9-转动套盘；10-载料盘；11- 滚珠；12-内齿环；13-第一驱动齿轮；14-换向齿轮；15-转动槽；16-凸块； 17-转动环；18-凹槽；19-落料孔；20-固定盘；21-疏通杆；22-卡环；23- 第一通气环；24-第二通气环；25-进气管；26-导气管；27-气孔；28-喷气口；29-刮板容纳槽；30-转杆；31-齿条；32-第二驱动齿轮；33-传动轴； 34-链轮；35-链条；36-液压杆；37-弧形刮板。

具体实施方式

实施例1

本实施例中煅烧菱镁矿除钙提纯方法包括如下步骤：

S1：将粒径为10目～00目的菱镁矿置于煅烧炉中经900℃煅烧3h，得到轻烧氧化镁(轻烧氧化镁中CaO质量分数为3.0wt％)；煅烧过程中产生的尾气依次经除尘和脱硝处理后再分成净化尾气A和净化尾气B两部分；将得到的轻烧氧化镁进行破碎处理，且破碎后的轻烧氧化镁过100目筛后备用。

S2：将1kg轻烧氧化镁以醋酸溶液(由3kg水和0.066kg醋酸配制而成) 为水化剂进行水化处理，在室温下搅拌40min；水化处理结束后进行真空抽滤，得到滤液A和滤饼A，滤饼A依次经1次洗涤后再次进行真空抽滤，得到滤液B和滤饼B；将滤饼B烘干后进行二次煅烧即得到高纯氧化镁；滤饼 B直接进入多层炉于800℃煅烧6h。本实施例制备得到的高纯氧化镁中氧化镁的质量分数为99.56wt％，氧化钙的质量分数为0.08wt％。

S3：将滤液A和滤液B混合后得到碳化液，向碳化液中通入净化尾气A 进行碳化处理，在室温下搅拌75min；碳化处理过程中加入氢氧化镁调节pH，使其pH控制在8.2～8.5范围内；碳化过程中，碳化处理后向碳化液中加入分子量为800万的聚丙烯酰胺，碳化液中聚丙烯酰胺的加入量为200ppm；然后真空抽滤得到滤液C和滤饼C；滤饼C经烘干后得到碳酸钙固体；滤饼 C的烘干温度为150℃，烘干时间为60min。本实施例制备得到的碳酸钙固体中碳酸钙的纯度为≥99.50wt％。

S4：将滤液C分成滤液C1和滤液C2两部分，滤液C1通入水化剂中循环利用，滤液C2作为滤饼A的洗涤液循环利用；碳化处理过程排出的气体与净化尾气B合并后得到净化尾气C，将净化尾气C中的二氧化碳采用化学吸收法捕集后制备成工业干冰，采用化学吸收法捕集二氧化碳时，所用捕集液为胺类水溶液，将净化尾气C通入胺类水溶液中充分反应后，得到二氧化碳吸收液，经胺类水溶液捕集二氧化碳后的尾气直接排放，二氧化碳吸收液经煮沸器加热后将二氧化碳释放，得到纯净二氧化碳气体，然后将二氧化碳气体制备得到工业干冰；本实施例中所用胺类溶液为二乙醇胺水溶液。

本实施例所用的煅烧炉其结构请参阅图1至图3，包括炉体1、支架2、燃烧喷嘴3、驱动电机4、振动机构和吹浮机构，所述炉体1侧壁的顶部设有进料口5，所述炉体1的底部设有出料口6，所述支架2固定连接在炉体 1的内部，所述驱动电机4固定连接在炉体1顶部，所述驱动电机4可连接外部电源，如图5所示，所述驱动电机4的输出轴上同轴固定连接有转轴7，所述转轴7上设有卡条；如图6、图7、图8所示，所述振动机构包括固定套盘8、转动套盘9和载料盘10，所述固定套盘8固定连接在支架2中部，所述转轴7的底端转动连接在固定套盘8内，所述转动套盘9转动连接在固定套盘8内部，所述转动套盘9和固定套盘8之间滚动设置有多个滚珠11，多个所述滚珠11可有助于转动套盘9在固定套盘8内转动，所述转动套盘 9的底部设有内齿环12，所述转轴7上固定连接有第一驱动齿轮13，所述固定套盘8的内部转动连接有与第一驱动齿轮13相啮合的换向齿轮14，所述换向齿轮14和内齿环12相啮合，所述转动套盘9的顶部开设有转动槽 15，所述转动槽15的内部均匀设有多个凸块16，所述载料盘10滑动连接在转轴7上且载料盘10的中部开设有与卡条相卡接的卡槽，所述载料盘10 可跟随转轴7同步转动，如图9所示，所述载料盘10的底部固定连接有转动环17，所述转动环17的底部均匀开设有多个凹槽18，所述凸块16和凹槽18数量和尺寸均相同，所述载料盘10上均匀开设有多个落料孔19；煅烧时，将矿料从进料口5投入炉体1内部，矿料首先落至载料盘10上，启动驱动电机4，驱动电机4通过转轴7带动载料盘10同步转动，在载料盘10带动转动环17同步转动的同时，转轴7带动第一驱动齿轮13转动，第一驱动齿轮13通过换向齿轮14和内齿环12带动转动套盘9在固定套盘8 内转动，此时载料盘10底部的转动环17和转动套盘9的转动方向相反，此时在多个凸块16和多个凹槽18的往复配合下，载料盘10在转动的同时将沿转轴7进行往复的上下滑动，从而达到反复震动的效果，便于矿料从落料孔19落下，矿料从多个落料孔19落下，避免堆积，提高了矿料下落过程中的分散均匀度，所述燃烧喷嘴3固定连接在炉体1的侧壁上，所述燃烧喷嘴 3的数量有多个，多个所述燃烧喷嘴3位于同一水平面且均匀分布在炉体1 上，每个所述燃烧喷嘴3与竖直方向的夹角均为60°；所述燃烧喷嘴3喷出的燃烧气体将使载料盘10的下方形成微负压的环境，进一步促进矿料通过落料孔19落下，且均匀设置的多个燃烧喷嘴3可使落下的矿料得到各个方向的煅烧，提高煅烧效果；所述吹浮机构固定连接在炉体1内部；所述吹浮机构喷出的气体将从落料孔19落下的矿料吹散，使之均匀分散在炉体1 内部，且可有效减缓矿料下落的速度，延长矿料在炉体1内部的滞留时间，提高矿料的煅烧效果。

如图2和图10所示，所述转轴7上滑动连接有一个固定盘20且固定盘 20的中部开设有与卡条相卡接的卡槽，所述固定盘20可跟随转轴7和载料盘10同步转动，所述固定盘20的底部固定连接有多个疏通杆21，每个所述疏通杆21均和落料孔19上下一一对应，且每个所述疏通杆21的直径均略小于落料孔19的孔径，所述固定盘20的内部转动连接有卡环22，所述炉体1的顶部固定连接有两个贯穿至炉体1内部的液压杆36，两个所述液压杆36的底端均固定连接在卡环22上；在对矿料进行煅烧的过程中，固定盘20始终和载料盘10保持同步转动，卡环22在固定盘20内转动，当出现落料孔19被矿料堵塞时，启动液压杆36，液压杆36通过卡环22推动固定盘20沿转轴7向下滑动，直至固定盘20底部的疏通杆21插入相应的落料孔19内，再控制液压杆36带动固定盘20向上恢复至原始位置，完成对落料孔19的疏通，无需停机即可对进行疏通工作，减少装置维护所需的时间，进一步提高工作效率。

如图2和图11所示，所述吹浮机构包括第一通气环23和第二通气环 24，所述第一通气环23固定连接在炉体1内部，所述第一通气环23上固定连接有连通至炉体1外部的进气管25，所述第一通气环23上均匀连通有多个导气管26，每个所述导气管26上均均匀开设有多个气孔27，所述第二通气环24连通设置在第一通气环23的外侧，所述第一通气环23和第二通气环24上均均匀设置有多个喷气口28，所述第一通气环23上的喷气口28和第二通气环24上的喷气口28交错设置，每个所述气孔27均竖直向上设置，每个所述喷气口28与竖直方向的夹角均为30°，竖直向上的气孔27喷射出的气体可有效减缓矿料下落的速度，斜向上设置的喷气口28喷射出的气体可沿炉体1的内壁形成向上的气流，进一步减缓矿料的下落速度，提高矿料在炉体1内部的煅烧时间，在气孔27和喷气口28喷射出的气体的配合作用下，矿料最终以分散的状态均匀分布在炉体1内部，提高了矿料的煅烧均匀度，使对矿料的煅烧更加充分、彻底，提高了煅烧效率和产品质量。

如图4和图12所示，所述炉体1的侧壁开设有刮板容纳槽29，所述刮板容纳槽29的内部转动连接有贯穿至炉体1顶部的转杆30，所述转杆30 上固定连接有弧形刮板37，位于右侧的所述液压杆36上固定连接有贯穿炉体1的齿条31，所述炉体1的顶部转动连接有与齿条31相啮合的第二驱动齿轮32，所述第二驱动齿轮32的齿轮轴上固定连接有第一锥齿轮，所述炉体1的顶部转动连接有传动轴33，所述传动轴33上固定连接有和第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，所述传动轴33和转杆30上均固定连接有链轮34，两个所述链轮34之间共同连接有一个链条35；在对矿料进行煅烧的过程中，液压杆36和固定盘20处于最高位置，此时弧形刮板37位于载料盘10的上方，载料盘10转动时，弧形刮板37对载料盘10上堆积的矿料进行刮平，防止矿料堆积在载料盘10的一处，使矿料均匀分散在载料盘10上，当需要对落料孔19进行疏通时，液压杆36带动齿条31向下运动，此时齿条31通过第二驱动齿轮32带动传动轴33转动，传动轴33通过链轮34和链条35 带动转杆30和弧形刮板37转动，使弧形刮板37在固定盘20下降的过程中自动收入刮板容纳槽29内，便于进行对落料孔19疏通的操作，提高了装置的自动化。

菱镁矿煅烧炉的工作流程：将矿料从进料口5投入炉体1内部，矿料首先落至载料盘10上，启动驱动电机4，驱动电机4通过转轴7带动载料盘 10同步转动，此时的液压杆36和固定盘20处于最高位置，弧形刮板37位于载料盘10的上方，载料盘10转动时，弧形刮板37对载料盘10上堆积的矿料进行刮平；

在载料盘10带动转动环17同步转动的同时，转轴7带动第一驱动齿轮 13转动，第一驱动齿轮13通过换向齿轮14和内齿环12带动转动套盘9在固定套盘8内转动，此时载料盘10底部的转动环17和转动套盘9的转动方向相反，此时在多个凸块16和多个凹槽18的往复配合下，载料盘10在转动的同时将沿转轴7进行往复的上下滑动，从而达到反复震动的效果，矿料从多个落料孔19落下；

竖直向上的气孔27喷射出的气体可有效减缓矿料下落的速度并将矿料吹散开，斜向上设置的喷气口28喷射出的气体可沿炉体1的内壁形成向上的气流，进一步减缓矿料的下落速度，提高矿料在炉体1内部的分散均匀度，在气孔27和喷气口28喷射出的气体的配合作用下，矿料最终以分散的状态均匀分布在炉体1内部，燃烧喷嘴3喷出的燃烧气体将使载料盘10的下方形成微负压的环境，进一步促进矿料通过落料孔19落下，均匀设置的多个燃烧喷嘴3对落下的矿料进行各个方向的煅烧；煅烧后的矿料最终从出料口 6导出炉体1；

当出现落料孔19被矿料堵塞时，启动液压杆36，液压杆36通过卡环 22推动固定盘20沿转轴7向下滑动，此时齿条31通过第二驱动齿轮32在第一锥齿轮和第二锥齿轮的啮合作用下带动传动轴33转动，传动轴33通过链轮34和链条35带动转杆30和弧形刮板37转动，使弧形刮板37在固定盘20下降的过程中自动收入刮板容纳槽29内，当固定盘20底部的疏通杆 21插入相应的落料孔19内后，再控制液压杆36带动固定盘20向上恢复至原始位置，完成对落料孔19的疏通。

实施例2

本实施例中煅烧菱镁矿除钙提纯方法包括如下步骤：

S1：将粒径为10目～100目的菱镁矿置于煅烧炉中经850℃煅烧3h，得到轻烧氧化镁(轻烧氧化镁中CaO质量分数为3.02wt％)；煅烧过程中产生的尾气依次经除尘和脱硝处理后再分成净化尾气A和净化尾气B两部分；将得到的轻烧氧化镁进行破碎处理，且破碎后的轻烧氧化镁过100目筛后备用。

S2：将1kg轻烧氧化镁以醋酸溶液(由4kg水和0.11kg醋酸配制而成) 为水化剂进行水化处理，在室温下搅拌30min；水化处理结束后进行真空抽滤，得到滤液A和滤饼A，滤饼A依次经2次洗涤和真空抽滤，2次洗涤和抽滤得到的滤液合并得到滤液B，真空抽滤得到滤饼B；将滤饼B烘干后进行二次煅烧即得到高纯氧化镁；滤饼B进入多层炉于1000℃煅烧4h。本实施例制备得到的高纯氧化镁中氧化镁的质量分数为99.6wt％，氧化钙的质量分数为0.05wt％。

S3：将滤液A和滤液B混合后得到碳化液，向碳化液中通入净化尾气A 进行碳化处理，在室温下搅拌80min；碳化处理过程中加入氢氧化镁调节pH，使其pH控制在8.0～8.4范围内；碳化过程中，碳化处理后向碳化液中加入分子量为800万的聚丙烯酰胺，碳化液中聚丙烯酰胺的加入量为450ppm；然后真空抽滤得到滤液C和滤饼C；滤饼C经烘干后得到碳酸钙固体；滤饼 C的烘干温度为120℃，烘干时间为80min。本实施例制备得到的碳酸钙固体中碳酸钙的纯度为99.62wt％。

S4：将滤液C分成滤液C1和滤液C2两部分，滤液C1通入水化剂中循环利用，滤液C2作为滤饼A的洗涤液循环利用；碳化处理过程排出的气体与净化尾气B合并后得到净化尾气C，将净化尾气C中的二氧化碳采用化学吸收法捕集后制备成工业干冰，采用化学吸收法捕集二氧化碳时，所用捕集液为胺类水溶液，将净化尾气C通入胺类水溶液中充分反应后，得到二氧化碳吸收液，经胺类水溶液捕集二氧化碳后的尾气直接排放，二氧化碳吸收液经煮沸器加热后将二氧化碳释放，得到纯净二氧化碳气体，然后将二氧化碳气体制备得到工业干冰；本实施例中所用胺类溶液为二乙醇胺水溶液。本实施例所用煅烧炉与实施例1中所用的煅烧炉相同。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种煅烧菱镁矿除钙提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将菱镁矿置于煅烧炉中煅烧，得到轻烧氧化镁；煅烧过程中产生的尾气经净化处理后分成净化尾气A和净化尾气B两部分；

S2：将轻烧氧化镁以醋酸溶液为水化剂进行水化处理，水化处理结束后过滤，得到滤液A和滤饼A，滤饼A依次经洗涤和过滤后得到滤液B和滤饼B；将滤饼B进行二次煅烧即得到高纯氧化镁；

水化处理温度为10～40℃，水化处理时间为30～60min；轻烧氧化镁与水化剂的质量之比为1：3～5；水化剂中的醋酸与轻烧氧化镁中氧化钙的质量之比为2.14～4:1；

S3：将滤液A和滤液B混合后得到碳化液，向碳化液中通入净化尾气A进行碳化处理，碳化处理过程中加入氧化镁或氢氧化镁调节pH；碳化处理后向碳化液中加入聚丙烯酰胺，然后过滤得到滤液C和滤饼C；滤饼C经烘干后得到碳酸钙固体；

碳化处理温度为10～40℃，碳化处理时间为60～100min；碳化处理过程中控制碳化液pH在8.0～8.5范围内；

S4：将滤液C分成滤液C1和滤液C2两部分，滤液C1通入水化剂中循环利用，滤液C2作为滤饼A的洗涤液循环利用；将净化尾气B中的二氧化碳采用化学吸收法捕集后制备成工业干冰，或者将碳化处理过程排出的气体与净化尾气B合并后得到净化尾气C，将净化尾气C中的二氧化碳采用化学吸收法捕集后制备成工业干冰；

步骤S1中，煅烧炉包括炉体(1)、支架(2)、燃烧喷嘴(3)、驱动电机(4)、振动机构和吹浮机构，所述炉体(1)侧壁的顶部设有进料口(5)，所述炉体(1)的底部设有出料口(6)，所述支架(2)固定连接在炉体(1)的内部，所述驱动电机(4)固定连接在炉体(1)顶部，所述驱动电机(4)的输出轴上同轴固定连接有转轴(7)，所述转轴(7)上设有卡条；所述振动机构包括固定套盘(8)、转动套盘(9)和载料盘(10)，所述固定套盘(8)固定连接在支架(2)中部，所述转轴(7)的底端转动连接在固定套盘(8)内，所述转动套盘(9)转动连接在固定套盘(8)内部，所述转动套盘(9)和固定套盘(8)之间滚动设置有多个滚珠(11)，所述转动套盘(9)的底部设有内齿环(12)，所述转轴(7)上固定连接有第一驱动齿轮(13)，所述固定套盘(8)的内部转动连接有与第一驱动齿轮(13)相啮合的换向齿轮(14)，所述换向齿轮(14)与内齿环(12)相啮合，所述转动套盘(9)的顶部开设有转动槽(15)，所述转动槽(15)的内部均匀设有多个凸块(16)，所述载料盘(10)滑动连接在转轴(7)上且载料盘(10)的中部开设有与卡条相卡接的卡槽，所述载料盘(10)可跟随转轴(7)同步转动，所述载料盘(10)的底部固定连接有转动环(17)，所述转动环(17)的底部均匀开设有多个凹槽(18)，所述凸块(16)和凹槽(18)数量和尺寸均相同，所述载料盘(10)上均匀开设有多个落料孔(19)；所述燃烧喷嘴(3)固定连接在炉体(1)的侧壁上；所述吹浮机构固定连接在炉体(1)内部。

2.根据权利要求1所述的煅烧菱镁矿除钙提纯方法，其特征在于，步骤S1中：菱镁矿的粒径为10目～100目，菱镁矿煅烧温度为600～1300℃，煅烧时间为2～6h；轻烧氧化镁还进行破碎处理，且破碎后的轻烧氧化镁过100目筛后备用；

步骤S2中：滤饼B的二次煅烧温度为400～1300℃，二次煅烧时间为2～8h。

3.根据权利要求2所述的煅烧菱镁矿除钙提纯方法，其特征在于，步骤S1中：菱镁矿煅烧温度为800～1000℃，煅烧时间为2～3h；

步骤S2中：水化剂中的醋酸与轻烧氧化镁中氧化钙的质量之比为2.2:1；滤饼B的二次煅烧温度为600～1000℃，煅烧时间为4～6h。

4.根据权利要求1所述的煅烧菱镁矿除钙提纯方法，其特征在于，步骤S3中：滤饼C的烘干温度为110～250℃，烘干时间为30～180min。

5.根据权利要求4所述的煅烧菱镁矿除钙提纯方法，其特征在于，步骤S3中：滤饼C的烘干温度为150℃，烘干时间为60min。

6.根据权利要求1所述的煅烧菱镁矿除钙提纯方法，其特征在于，步骤S2和步骤S3中过滤为真空抽滤、压滤或离心过滤；步骤S3中：聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为800万～1200万，碳化液中聚丙烯酰胺的加入量为100ppm～500ppm；步骤S4中：采用化学吸收法捕集二氧化碳时，所用捕集液为胺类水溶液。

7.根据权利要求1所述的煅烧菱镁矿除钙提纯方法，其特征在于，所述转轴(7)上滑动连接有一个固定盘(20)且固定盘(20)的中部开设有与卡条相卡接的卡槽，所述固定盘(20)可跟随转轴(7)和载料盘(10)同步转动，所述固定盘(20)的底部固定连接有多个疏通杆(21)，每个所述疏通杆(21)均与落料孔(19)上下一一对应，且每个所述疏通杆(21)的直径均略小于落料孔(19)的孔径，所述固定盘(20)的内部转动连接有卡环(22)，所述炉体(1)的顶部固定连接有两个贯穿至炉体(1)内部的液压杆(36)，两个所述液压杆(36)的底端均固定连接在卡环(22)上；

所述炉体(1)的侧壁开设有刮板容纳槽(29)，所述刮板容纳槽(29)的内部转动连接有贯穿至炉体(1)顶部的转杆(30)，所述转杆(30)上固定连接有弧形刮板(37)，位于右侧的所述液压杆(36)上固定连接有贯穿炉体(1)的齿条(31)，所述炉体(1)的顶部转动连接有与齿条(31)相啮合的第二驱动齿轮(32)，所述第二驱动齿轮(32)的齿轮轴上固定连接有第一锥齿轮，所述炉体(1)的顶部转动连接有传动轴(33)，所述传动轴(33)上固定连接有与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，所述传动轴(33)和转杆(30)上均固定连接有链轮(34)，两个所述链轮(34)之间共同连接有一个链条(35)。

8.根据权利要求7所述的煅烧菱镁矿除钙提纯方法，其特征在于，所述吹浮机构包括第一通气环(23)和第二通气环(24)，所述第一通气环(23)固定连接在炉体(1)内部，所述第一通气环(23)上固定连接有连通至炉体(1)外部的进气管(25)，所述第一通气环(23)上均匀连通有多个导气管(26)，每个所述导气管(26)上均均匀开设有多个气孔(27)，所述第二通气环(24)连通设置在第一通气环(23)的外侧，所述第一通气环(23)和第二通气环(24)上均均匀设置有多个喷气口(28)，所述第一通气环(23)上的喷气口(28)和第二通气环(24)上的喷气口(28)交错设置。

9.根据权利要求8所述的煅烧菱镁矿除钙提纯方法，其特征在于，所述燃烧喷嘴(3)的数量有多个，多个所述燃烧喷嘴(3)位于同一水平面且均匀分布在炉体(1)上，每个所述燃烧喷嘴(3)与竖直方向的夹角均为60°；每个所述气孔(27)均竖直向上设置，每个所述喷气口(28)与竖直方向夹角均为30°。

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