一種常溫碳化低溫熱解高純氧化鎂新工藝的製作方法
2023-05-07 05:00:16 1
專利名稱：一種常溫碳化低溫熱解高純氧化鎂新工藝的製作方法
技術領域：
本發明專利涉及一種常溫碳化低溫熱解高純氧化鎂新工藝；屬節能窯爐熱化工領 域。
背景技術：
現有的高純氧化鎂工藝有層燃爐如立式爐箅子爐、反射爐等工藝進行焙燒，然後 採用高溫碳化高溫水解，對煤質要求高，耗煤量大，碳化過程複雜，成本高。產品適應性差， 大多設備煤耗高，回收高純度C02難度較大。環保設施差，勞動條件惡劣，汙染嚴重。生產 過程多以手工操作，安全性能差，缺乏從礦物原料到加工利用各環節的綜合利用。產品質量 偏低，穩定性較差。
發明內容
本發明的目的是提供一種常溫碳化低溫熱解高純氧化鎂新工藝，具體講是採用 兩燒一烘乾常溫碳化低溫熱解工藝，即先對含各種品位的菱鎂礦煅燒，煅燒的窯氣二氧化 碳，在加速傳質的條件下得到輕燒鎂粉，C02經氣固分離淨化後得到純淨C02氣體；輕燒鎂 粉經水水化求磨除雜注入C02氣體常溫碳化再經低溫熱解後壓濾烘乾再煅燒可得到微細 級高純度氧化鎂產品；該工藝閉合性好，碳化過程產生的水可100%復用，除產出少量廢渣 外，無其他三廢產生，不會對環境造成汙染，全線實現自動化控制，項目工藝技術先進合理， 最大限度的充分利用熱能，提高裝置的利用率，節能降耗，實現能耗低，成本低，產品的高質 量，包括下列工藝步驟1、原料輕燒將菱鎂礦破碎至0_25mm計量定量共給原料外燒式迴轉窯，在 600-850°C下煅燒30-45min，得到輕燒氧化鎂，此過程為熱解脫碳，其反應式如下MgC03 — Mg0+C022、燜化冷卻將基本焙燒好的輕燒氧化鎂停爐反轉後將熾熱物料輸出煅燒窯進入 燜化冷卻倉，上部在物料攜帶輻射熱的作用下繼續熱解物料，使未熱解徹底的物料熱解，隨 著時間推移，物料轉如下部的冷卻倉，在多組水排管的對流中將熱量變成蒸汽經水環泵輸 入熱解釜，排出的物料溫度可調，一般可在100-200°C範圍內選用；3、水化球磨將冷卻至100-200°C的物料，輸送至臥式球蘑機內磨至120目，同時 加入一定量的水，水量控制以易磨為標準，一般是礦料3-6倍的水，邊磨邊水化，水化後過 濾除雜，該過程反應生成MgCHH2O = Mg(OH)2 +16. 87kJCaCHH2O = Ca (OH) 2 +66. 6kJ4、碳化首先將磨細水化好的漿液過濾後泵送碳化塔，然後將高低溫煅燒窯分離 的純淨C02氣體輸入碳化塔進行碳化，碳化在25-35°C常溫下進行，反應時間60-80min，反 應生成碳酸氫鎂，其反應式如下 Mg (OH) 2+C02 = Mg (HCO3) 2 +132. 09kJ
Ca (OH) 2+C02 = CaC03+H20 +112. 46kJ5、低溫熱解將碳化好的溶液泵送至熱解釜，然後將燜化冷卻倉產生的水蒸氣輸 入熱解釜，在60士20°C條件下反應60-80min，形成4MgC03 · Mg(OH)2 · 8H20，其反應式如下Mg (HCO3) 2 = 4MgC03 · Mg (OH) 2 · 8H206、壓濾乾燥低溫熱解後的漿體溶液，經壓濾機壓濾後輸入烘乾機乾燥，乾燥機亦 是外燒式的，由高低溫煅燒窯產生的餘熱經除塵輸入乾燥爐，對濾餅進行烘乾，烘乾至水分 小於10%時，7、低溫煅燒直接將乾燥後的物料輸入低溫煅燒窯450_55(TC進行再次脫碳反 應，煅燒時60士20°C，得到99%的高純氧化鎂。其反應式如下4MgC03 · Mg (OH) 2 · 8H20 = Mg0+C028、成品輸出儲存煅燒好的高純氧化鎂經燜化冷卻倉冷卻至70°C以下，用氣體輸 送泵輸送至乾粉倉備用。本發明專利提供的一種常溫碳化低溫熱解高純氧化鎂新工藝包括原料礦供應系 統，原礦煅燒系統，煤料供應系統，熱煙氣回收利用烘乾系統，CO2氣體回收及碳化系統，熾 熱物料燜化冷卻餘熱利用系統，高純碳酸鎂煅燒及高純氧化鎂輸出儲存系統；所述的原料 礦供應系統經粉碎至0 25mm計量後的物料輸送煅煅燒窯；所述的原礦煅燒系統有全封閉 外燒迴轉窯、外燒窯包含窯體，底部的煤氣燃燒系統，上部的排煙系統，外燒窯的傳動支撐 系統、兩端柔性密封系統，和控制系統組成；所述的燃料供應系統可以是煤氣發生爐，或煤 粉爐、沸騰爐等；所述的熱煙氣回收利用烘乾系統，是指兩個外燒窯產生的熱煙氣進入一個 氣固分離器，經分離後未燃盡煤粉被回收在利用，分離後的熱煙氣直接輸入烘乾機的爐膛 進行烘乾；烘乾後的高純碳酸鎂在進入低溫煅燒窯，高低溫煅燒窯內產生的CO2氣體，分別 經水封閥進入各段高溫氣固分離器、將80%粉塵回收後，再集中進入模結構高效收塵器，然 後經多管水冷器、羅茨風機、集氣箱、壓縮機進入碳化塔、泥漿泵等組成；所述的高純碳酸鎂 烘乾煅燒系統有臥式熱解釜、有氧化鎂溶液泥漿泵、水環泵熱解釜、熱解物溶池，壓濾機、 帶式輸送機、乾燥機外燒式焙燒窯、燜化冷卻倉、氣力輸送泵，成品乾粉倉等組成。本發明專利提出的一種常溫碳化低溫熱解高純氧化鎂新工藝的優點是該系統前 段原礦煅燒和碳化熱解後的高純碳酸鎂煅燒爐並排安裝，產生的餘熱煙氣通過兩煅燒爐中 間的氣固分離器進入烘乾窯進行烘乾熱解壓濾後的高純碳酸鎂，兩爐下面的燜化冷卻倉在 冷卻物料過程中產生的高溫蒸汽引入臥式熱解釜加溫，替代了蒸汽鍋爐，兩煅燒爐產生的 CO2氣體，集中輸入冷卻器、多管收塵器和模結構高效收塵器過羅茨風機輸送至集氣箱，然 後輸送至碳化塔進行碳化，替代了專門的CO2收集器，通過上述三條途徑的設計改進，使得 熱能得到了充分有效的利用，大幅度節約了能耗，煙氣幾乎實現了零排放，採用的設備都是 經過優化篩選的市售設備，設備利用率高，兼容性好，投資小見效快，取得了事半功倍的效 果，綜合經濟，社會、環保效益極為顯著。
圖1是本發明專利高溫熱解低溫碳化高純氧化鎂新工藝示意1中，菱鎂礦原料1外燒式迴轉窯(簡稱煅燒窯)2，原料氧化鎂燜化冷卻倉3， GX螺旋輸送機4、水化球蘑機5、水計量器6、過濾桶7、泥漿泵8、廢渣池9、碳化塔10、水封閥12，耐高溫多管氣固分離器13，模結構高效收塵器16，冷卻器17，羅茨風機18，集氣箱19，壓 縮機20，臥式熱解釜21、熱解物溶池22、壓濾機23、帶式輸送機24、乾燥機25、水蒸氣放空 閥26、水蒸氣管(對稱兩燜化罐下方)27，截止閥28 (對稱)、水環泵29、產物料氧化鎂燜化 冷卻倉30、氣力輸送泵31，乾粉倉32、公用煙氣氣固分離器33、多管收塵器34、模結構收塵 器35，引風機36、煙囪37、燃料系統38組成。
具體實施例方式
本發明專利提出的高溫熱解低溫碳化高純氧化鎂新工藝，其工藝結構如圖1所 示，包括原料礦粗(鍔式)破碎機29，皮帶輸送機19底部與29出口相連，上部與18上口 相連，細破(錘破)機18，提升機16底部與18的出口相連，上部與與15的進料口相連，料 倉15底部安裝計量裝置13，大傾角皮帶輸送機10底部與13相連，上部與外燒式原礦料煅 燒窯4的一端進料口上部的料鬥相連；燃料系統由破煤機3底部出口與大傾角皮帶輸送機 1相連，上部與煤氣發生爐上部料鬥2的料鬥相連，然後產生的水煤氣熱源供兩臺外燒式回 轉窯煅燒物料；煅燒窯4的另一端與下部的燜化冷卻倉9相連，9的底部與鬥式提升機相 連，上部與熟料倉12的進口相連，12的出口與磨粉機上口相連，磨粉機底部與螺旋計量器 52相連，計量器的另一端與料漿混合攪拌機17相連，攪拌機同時接入來自水塔21的水計量 泵20按水料比100 1.2-1. 3(水/輕燒粉)在混合攪拌機17中消化調漿，然後經泥漿泵 24直接泵入碳化塔26進行碳化，碳化塔有多組組成，由三通閥22切換；經碳化後的殘渣經 過濾桶26過濾再經泥漿泵28輸送至渣池29，然後人工或機械排出另做它用；由外燒窯內 產生的C02氣體41，經水封閥57調節，過多管水冷器38冷卻，然後進入耐高溫多管氣固分 離器39粗分離，再經耐高溫模結構高效收塵器40過濾，被淨化至含塵小於20mL/m3，然後經 羅茨風機42鼓入集氣箱46，然後通過壓縮機53與碳化加速器54接口對接進行氣液固混合 在碳化塔內碳化，碳化形成Mg (HCO3) 2，碳化完成後的漿液Mg (HCO3) 2進入過濾桶26沉降，其 中已碳化的Mg (HCO3) 2溶渣經過濾桶26底部排渣口後由泥漿泵28排入廢渣池58 ；Mg (HCO3) 2 溶液將經泥漿泵55輸送至臥式熱解釜43進行低溫熱解得到4MgC03 · Mg(OH)2 · 8H20，然後 經壓濾機56壓濾，壓濾後得到的殘餘濾液循環至初級混合機17與輕燒粉調漿；壓濾後的濾 餅經帶式輸送機31送至乾燥機7進行乾燥；乾燥機熱源來自煅燒窯4和外燒窯5的熱煙氣 餘熱；經分離器8分離後提供給乾燥機7 ；乾燥機蒸發的水分經水蒸氣排管排入大氣，乾燥 機剩餘熱煙氣經多管收塵器30和高效收塵器33收塵達標後再經引風機35引入煙@ 36排 空；被乾燥的輕質碳酸鎂利用餘熱乾燥到一定程度後再經乾燥機的出口裝置直接流入外燒 窯5內進行進一步煅燒得到高純氧化鎂MgO，然後停止外燒窯5，切換到反轉位置，在窯內出 料裝置的作用下將燒好的高純鎂砂全部輸入到燜化冷卻倉34內，燜化冷卻罐作用同9 ；亦 具有兩種功能，上部是用於燜化物料，具體講就是利用出爐物料攜帶的熱能(輻射熱)在窯 外燜化罐內繼續熱解，使外燒窯內未熱解的殘餘繼續熱解，下部安裝了多組水冷管，當熱物 料通過時進行冷卻，管內水通過熱交換產生大量水蒸氣，再將水蒸氣弓I入熱解釜43進行熱 解；燜化冷卻後的高純鎂砂經氣力輸送機37輸送至於粉倉47，然後接入倉下包裝機48包 裝後進入成品庫50到出售渠道51 ；窯內煅燒時氣體中夾帶的少量粉塵料隨同C02氣體進 入冷卻器38，分離器39、除塵器40後的C02氣體41過經羅茨風機42進入集氣箱46，然後 通過壓縮機分配至各碳化塔，進入碳化循環過程，其中淨化過程中收集的粉料被輸入鬥提機11進入再循環過程。本發明專利提出的高溫熱解低溫碳化高純氧化鎂新工藝，其工藝結構如圖1所 示，包括原料礦粗(鍔式)破碎機29，皮帶輸送機19，細破(錘破)機18，提升機16，料倉 15，計量裝置13，大傾角皮帶輸送機10，原礦料外燒窯4，形成了從原料到煅燒工段；煅燒窯 採用外燒式迴轉窯，其燃料由破煤機3將大塊煤破成滿足煤氣發生爐需要的塊度20-80mm， 然後經大傾角皮帶輸送機1輸送至煤氣發生爐料鬥2，然後產生的水煤氣供窯爐燃燒。煅 燒熱解後形成兩種物質，一種是固體叫輕燒鎂，另一種是礦石分解後形成的C02氣體，其中 輕燒鎂形成後外燒窯停止切換到反轉位置，在窯內出料裝置的作用下將燒好的物料全部輸 入到燜化冷卻倉9內，燜化冷卻倉設計兩種功能，上部是用於燜化物料，具體講就是利用出 爐物料攜帶的熱能(輻射熱)在窯外燜化罐內繼續熱解，使外燒窯內未熱解的殘餘物繼續 熱解，下部安裝了多組水冷管，當熱物料通過時進行冷卻，管內水通過熱交換產生大量水蒸 氣，再用水環泵32將水蒸氣引入熱解釜43進行熱解；冷卻後的物料經鬥式提升機11輸送 至料倉12，然後經磨機14磨細至100目，然後經物料計量器52計量，與水塔21的引水計 量泵20按水料比100 1. 2-1. 3(水/輕燒粉)在混合攪拌機17中消化調漿，水化後首先 形成Mg(OH)2,然後經泥漿泵24直接泵入碳化塔26同時經壓縮機53將C02氣體鼓入26內 進行碳化，碳化塔有多組組成，由三通閥22切換；經碳化後的殘渣經過濾桶26過濾再經泥 漿泵28輸送至渣池29，然後人工或機械排出另做它用；所述的C02氣體，除原料煅燒窯煅 燒時產生的外，另一個來源是碳化熱解後的4MgC03 ·Mg(OH)2 ·8Η20，外燒窯內產生的C02氣 體41，經水封閥57調節，過多管水冷器38冷卻，然後進入耐高溫多管氣固分離器39粗分 離，再經耐高溫模結構高效收塵器40過濾，1被淨化至含塵小於20mL/m3 ；然後經羅茨風機 42鼓入集氣箱46，然後通過壓縮機53與碳化加速器54接口對接進行氣液固混合，經泥漿 泵55輸入碳化塔25進行碳化，碳化完成後熟漿液進入過濾桶26沉降。進行壓濾分離後， 其中非氧化鎂溶渣經過濾桶26底部排渣口後由泥漿泵28排入廢渣池58 ；氧化鎂溶液將經 泥漿泵55輸送至臥式熱解釜43進行常溫熱解得到碳酸鎂，經壓濾機56壓濾，壓濾後得到 的殘餘濾液循環至17與輕燒粉調漿；壓濾後的濾餅經帶式輸送機31送至乾燥機7進行幹 燥；乾燥機熱源來自煅燒窯4和外燒窯5的熱煙氣餘熱；經分離器8分離後提供給乾燥機 7 ；乾燥機蒸發的水分經水蒸氣排管排入大氣。乾燥機剩餘熱煙氣經多管收塵器30和高效 收塵器33收塵達標後再經引風機35引入煙 36排空；被乾燥的輕質碳酸鎂利用餘熱乾燥 到一定程度後再經乾燥機的出口裝置直接流入外燒窯5內進行進一步煅燒得到高純鎂砂， 然後外燒窯5停止，切換到反轉位置，在窯內出料裝置的作用下將燒好的高純鎂砂全部輸 入到燜化冷卻倉34內，燜化冷卻罐作用同9 ；亦具有兩種功能，上部是用於燜化物料，具體 講就是利用出爐物料攜帶的熱能(輻射熱)在窯外燜化罐內繼續熱解，使外燒窯內未熱解 的殘餘繼續熱解，下部安裝了多組水冷管，當熱物料通過時進行冷卻，管內水通過熱交換產 生大量水蒸氣，再將水蒸氣引入熱解釜43進行熱解；燜化冷卻後的高純鎂砂經氣力輸送機 37輸送至乾粉倉47，然後接入倉下包裝機48包裝後進入成品庫50到出售渠道51 ；窯內煅 燒時氣體中夾帶的少量粉塵料隨同C02氣體進入冷卻器38，分離器39、除塵器40後的C02 氣體41過經羅茨風機42進入集氣箱46，然後通過壓縮機分配至各碳化塔，進入碳化循環過 程，其中淨化過程中收集的粉料被輸入鬥提機11進入循環過程。為實現上述目的，本發明提供的一種常溫碳化低溫熱解高純氧化鎂新工藝、採用
6兩燒一烘乾技術，首先對原礦(0-25mm)在外燒式迴轉窯內進行焙燒熱解，全封閉的窯內熱 解產生的C02氣體經過封閉的多級氣固分離器將氣體和粉塵固體分開，其中C02氣體用於 碳化，生產過程的主要的化學反應為煅燒
MgCO3 = Mg0+C02-121kJ
CaCO3 = Ca0+C02-177. 94kJ
消化
MgCHH2O = Mg (OH) 2+16. 87kJ
CaCHH2O = Ca (OH) 2+66. 6kJ
碳化
Mg (OH) 2+C02 = Mg (HCO3) 2+132. 09kJ
Ca (OH) 2+C02 = CaC03+H20+112. 46kJ
熱解
Mg (HCO3) 2 = 4MgC03 · Mg (OH) 2 · 8H20
高純鎂砂煅燒
4MgC03 · Mg (OH) 2 · 8H20 =Mg0+C0權利要求
1.本發明的目的是提供一種常溫碳化低溫熱解高純氧化鎂新工藝，具體講是採用兩燒 一烘乾常溫碳化低溫熱解工藝，即先對含各種品位的菱鎂礦煅燒，煅燒的窯氣二氧化碳，在 加速傳質的條件下得到輕燒鎂粉，經冷卻氣固分離淨化後得到純淨C02氣體，輕燒鎂粉經 水解注入C02氣體常溫碳化後分離除雜、沉澱、過濾再經低溫熱解後壓濾烘乾再煅燒可得 到微細級高純度氧化鎂產品，期間熱解使用的熱源是來自迴轉窯煅燒物料出窯後的餘熱， 在燜化冷卻倉內蒸汽管帶出的熱蒸汽，該工藝閉合性好，碳化過程產生的水可100%復用， 除產出少量廢渣外，無其他三廢產生，不會對環境造成汙染，國內外尚無類似工藝，因此，項 目工藝技術先進合理，最大限度的充分利用熱能，提高裝置的利用率，節能降耗，實現能耗 低，成本低，產品的高質量。
2.根據權利要求1所述的兩燒一烘乾其特徵是原礦經破碎至0 25mm經前段外燒式 迴轉窯4煅燒，煅燒時產生兩種物質，一種是輕燒氧化鎂，一種是C02氣體；其中輕燒氧化鎂 進入燜化冷卻倉冷卻後經磨粉機磨至小於100目，然後水化，C02氣體經冷卻淨化進入集氣 箱待用，後段外燒式迴轉窯煅燒的物料是經水化碳化熱解壓濾烘乾後的高純細粉狀氫氧化 鎂，煅燒產物是高純氧化鎂和C02氣體，其中高純氧化鎂為終極產品，C02氣體與前段工藝， 被冷卻淨化後一併進入C02集氣箱。
3.根據權利要求1所述的常溫碳化，其特徵是將前後端煅燒窯的C02氣體集中經冷卻 氣固分離淨化後儲存再集氣箱共用，然後通過三通閥再分配至各碳化塔。
4.根據權利要求1所述的餘熱烘乾，其特徵是將前後端迴轉窯排出的熱煙氣集中收集 後弓I入乾燥窯對碳化熱解壓濾後的物料進行乾燥。
5.根據權利要求1所述的熱解用熱源，其特徵是將迴轉窯前後端的出料端料分別進入 各自的燜化冷卻倉後，各自產生的蒸汽均可集中在熱解釜內，以防熱力的不均衡。
全文摘要
本發明提供的一種常溫碳化低溫熱解高純氧化鎂新工藝，採用兩燒一烘乾步驟，即原礦煅燒，然後水解碳化烘乾後再煅燒即得高純氧化鎂產品；兩套外燒式迴轉窯煅燒裝置，系統封閉式生產，迴轉窯內產生的CO2氣體集中收集淨化後供碳化使用；窯外產生的熱煙氣餘熱供烘乾使用；煅燒後熾熱物料餘熱，在窯外繼熱解過程中產生的水蒸氣供熱解使用，實現了熱能的有效循環利用，工藝裝備優化配套利用率高，熱能充分有效利用，產品高質量，能耗低，成本低，效益佳、無汙染，該工藝可適應各種品位的菱鎂石白雲石等礦的煅燒。
文檔編號C04B2/10GK102030487SQ20091009305
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月28日 優先權日2009年9月28日
發明者朱國才, 王全祥, 王 華 申請人:王全祥