一種連續煅燒生產高活性石灰的方法與流程
2023-04-30 22:16:11 2
本發明涉及石灰製備領域，特別是一種連續煅燒生產高活性石灰的方法。
背景技術：
活性石灰具有比表面積大、體積密度小、氣孔率高、晶粒細小等顯著特點。將活性石灰應用於煉鋼過程中，會使造渣化渣變快、冶煉時間變短，並且脫硫脫磷效果也會更好。生產實踐證明:採用活性石灰煉鋼，脫磷率和脫硫率分別提高10％～60％，石灰消耗降低10％～35％，氟化鈣消耗降低30％，渣量減少10％～12％，吹煉時間縮短10％。而傳統工藝煅燒石灰石時，石灰石的粒度區間較大，煅燒過程中，由於石灰的傳熱速率遠小於石灰石的傳熱速率，隨著外層的石灰層越來越厚後，導致向內層石灰石顆粒的傳熱速率會越來越慢，煅燒時間就越長，而長時間高溫會使石灰石表面過燒「瓷化」，進而使煅燒中產生的CO2氣體難以排出，脫碳不完全，形成生燒。不僅浪費能源，而且影響低碳高活性石灰的質量。
現有的石灰燒制通常以煤或煤氣味燃料對石灰石進行煅燒製取，這種方式最大的缺陷是會形成大量的汙染物的排放，造成嚴重的空氣汙染。目前北方的霧霾很大比重由於如石灰煅燒汙染物的工業排放造成；因此提供一種節能環保的高活性的石灰製備方法是十分必要的。
現有技術中，石灰的活性度和石灰石分解速度存在矛盾：煅燒溫度高，石灰石分解速度快，但石灰活性度低，甚至過燒而失去活性；而煅燒溫度低，雖然石灰活性度高，但石灰石分解速度慢，煅燒時間長；而煅燒溫度低，還有可能造成生燒，同樣會降低石灰的活性度。且現有大多工藝方法獲得的石灰活性度一般小於360ml，而且通常在950-1150℃溫度下煅燒，耗能大，容易發生過燒。
技術實現要素：
本發明的發明目的是，針對上述問題，提供一種連續煅燒生產高活性石灰的方法，通過在真空中實現連續煅燒，且煅燒溫度低於通常煅燒溫度，解決了石灰活性度與石灰石分解速度之間的關係，能夠較少能耗下獲得360ml以上的活性度。
為達到上述目的，本發明所採用的技術方案是：
一種連續煅燒生產高活性石灰的方法，包括以下步驟：
預處理，將採集到石灰石原礦依次經過破碎，清洗除泥，分級處理得到粒度大小為20-30mm的石灰石粉料，將石灰石粉料送入料倉存儲；
預熱處理，將料倉中的石灰石粉料依次送入預熱器、第一減壓倉和第二減壓倉，所述預熱器將石灰石粉料表面及內部溫度加熱到850±10℃並送入第一減壓倉，第一減壓倉填滿石灰石粉料後關閉與預熱器連接通道並進行抽真空至1E0～1E2pa；第一減壓倉在抽真空作業完成後將石灰石粉料全部送入第二減壓倉；第二減壓倉關閉與第一減壓倉通道並進行抽真空至1E-1～1E-2pa；
煅燒處理，所述第二減壓倉將石灰石粉料送入與第二減壓倉等壓的迴轉窯中進行煅燒處理，得到高溫石灰，煅燒溫度為840-900℃，煅燒時間為60-90min；
冷卻處理，所述迴轉窯將高溫石灰依次送入第三減壓倉、第四減壓倉和冷卻室，所述所述迴轉窯將高溫石灰送入與其等壓的第三減壓倉，第三減壓倉填滿高溫石灰後關閉與迴轉窯通道，並將高溫石灰送入第四減壓倉；第四減壓倉填滿高溫石灰後關閉與第三減壓倉通道，並將高溫石灰送入冷卻室進行冷風冷卻，並在25min將溫度降到100℃以下；
所述迴轉窯中的窯尾通過第一閥門連接第二減壓倉，其窯頭通過第二閥門連接第三減壓倉；所述迴轉窯由內至外依次為外殼、外保溫層、中間隔層、內保溫層和內殼；迴轉窯上設有加熱裝置和抽真空裝置，所述加熱裝置包括第一線圈、第二線圈和加熱管，所述加熱管沿迴轉窯中心軸線設置，第一線圈沿加熱管長度方向設置，第二線圈繞設在迴轉窯的中間隔層內；迴轉窯的中間隔層通過第二線圈加熱保持在750±10℃；所述抽真空裝置包括單向閥、排氣管和真空泵，所述排氣管設置在迴轉窯內，排氣管位於迴轉窯中心軸線上方且與迴轉窯中心軸線平行；所述單向閥均勻設置在排氣管上且單向閥由外至內導通，所述真空泵位於迴轉窯外並與排氣管連通；所述真空泵的出氣端連通預熱器。
上述方案中通過多級減壓倉實現石灰石原料到迴轉窯的輸送，其作用在於通過多級減壓調節，將石灰石原料送入迴轉窯過程中減少對迴轉窯的影響，使其長時間保持在需要的真空狀態下，以便實現連續的生產。現有技術中，雖然也有在真空中煅燒，但是其更多是保持部分段為真空狀態，如窯頭；或者改真空是固定的，每次投料都需要重新揭開煅燒的爐子；這樣不但耗費不必要的能源，而且是間歇性生產，其不存在生產連續性，只能適合小批量的生成需求。同時應該知道大型的迴轉窯其容積十分龐大，其抽真空是十分耗能的，因而需要節約每個步驟的能量損耗。
優選地，所述預熱器連接有廢氣處理裝置。設置廢氣處理裝置能夠有效減少對大氣之間排放汙染物，可以減少對環境的壓力。
優選地，所述第一減壓倉位於第二減壓倉正上方且之間設置連通閥門，所述第二減壓倉大於第一減壓倉，該連通閥門直徑大小不小於第一減壓倉直徑大小的四分之一。這樣設置能夠使得第一減壓倉中的石灰石粉料快速進入第二減壓倉，而且第二減壓倉容積更大可以方便收容第一減壓倉落下的石灰石粉料，同時預留一定空間給抽真空作業，避免石灰石粉料對管道進行堵塞，影響參數調整。
優選地，所述第三減壓倉位於第四減壓倉正上方且之間設置連通閥門，所述第四減壓倉大於第三減壓倉，該連通閥門直徑大小不小於第四減壓倉直徑大小的四分之一。這樣設置能夠使得第三減壓倉中的石灰石粉料快速進入第四減壓倉，而且第四減壓倉容積更大可以方便收容第三減壓倉落下的石灰石粉料；減少第三減壓倉抽真空作業。
優選地，所述第二減壓倉底部設有朝向迴轉窯的螺旋送料裝置，螺旋送料裝置正對第一閥門。通過螺旋送料裝置可以進行物料直線輸送，同時可以減少及優化結構設置。
優選地，所述第三減壓倉位於迴轉窯的窯頭下方。這樣迴轉窯中的高溫石灰可以直接落入第三減壓倉中，方便快捷，減少不必要運輸裝置。
優選地，所述第一減壓倉和第二減壓倉由內至外均依次包括外殼、外保溫層、中間隔層和內殼；所述真空泵的出氣端依次經過第二減壓倉的中間隔層、第一減壓倉的中間隔層後連通預熱器。預熱後的石灰石粉末在經過第一減壓倉和第二減壓倉後會存在溫度下降的情況，達不到預熱應有的作用，而通過真空泵排出煙氣對第一減壓倉和第二減壓倉進行加熱，可以在第一減壓倉和第二減壓倉上形成高溫保溫層，最大程度上減少或者使得預熱後的石灰石粉末在經過第一減壓倉和第二減壓倉後不存在熱量損耗的問題。同時可以充分利用真空泵排出熱量的預熱，減少熱量損耗。
優選地，所述第一減壓倉、第二減壓倉和第三減壓倉的上端均安裝有用於抽真空的真空泵。
由於採用上述技術方案，本發明具有以下有益效果：
1.本發明通過設置多級減壓倉使得迴轉窯可以在1E-1～1E-2pa真空環境下連續不中斷的生產，其具有煅燒溫度低，燃料燒好低，得到石灰活性度高的特點。其中，石灰活性度均在360ml以上。
附圖說明
圖1是本發明功能結構示意圖。
附圖中，1-料倉、2-預熱器、3-第一減壓倉、4-第二減壓倉、5-迴轉窯、6-第三減壓倉、7-第四減壓倉。
具體實施方式
以下結合附圖對發明的具體實施進一步說明。
如圖1所示，一種連續煅燒生產高活性石灰的方法，包括以下步驟：
預處理，將採集到石灰石原礦依次經過破碎，清洗除泥，分級處理得到粒度大小為25mm的石灰石粉料，將石灰石粉料送入料倉1存儲。
預熱處理，將料倉1中的石灰石粉料依次送入預熱器2、第一減壓倉3和第二減壓倉4，所述預熱器2將石灰石粉料表面及內部溫度加熱到840℃並送入第一減壓倉3，第一減壓倉3填滿石灰石粉料後關閉與預熱器2連接通道並進行抽真空至1E2pa。預熱器2連接有廢氣處理裝置。第一減壓倉3在抽真空作業完成後將石灰石粉料全部送入第二減壓倉4。第二減壓倉4關閉與第一減壓倉3通道並進行抽真空至1E-2pa。
第一減壓倉3位於第二減壓倉4正上方且之間設置連通閥門，第二減壓倉4大於第一減壓倉3，該連通閥門直徑大小不小於第一減壓倉3直徑大小的四分之一。這樣設置能夠使得第一減壓倉3中的石灰石粉料快速進入第二減壓倉4，而且第二減壓倉4容積更大可以方便收容第一減壓倉3落下的石灰石粉料，同時預留一定空間給抽真空作業，避免石灰石粉料對管道進行堵塞，影響參數調整。第一減壓倉3和第二減壓倉4由內至外均依次包括外殼、外保溫層、中間隔層和內殼。第一減壓倉3、第二減壓倉4的上端均安裝有用於抽真空的真空泵。第二減壓倉4底部設有朝向迴轉窯5的螺旋送料裝置，螺旋送料裝置正對第一閥門。通過螺旋送料裝置可以進行物料直線輸送，同時可以減少及優化結構設置。
煅燒處理，第二減壓倉4將石灰石粉料送入與第二減壓倉4等壓的迴轉窯5中進行煅燒處理，得到高溫石灰，煅燒溫度為870℃，煅燒時間為75min。迴轉窯5中的窯尾通過第一閥門連接第二減壓倉4，其窯頭通過第二閥門連接第三減壓倉6。迴轉窯5由內至外依次為外殼、外保溫層、中間隔層、內保溫層和內殼。迴轉窯5上設有加熱裝置和抽真空裝置，加熱裝置包括第一線圈、第二線圈和加熱管，加熱管沿迴轉窯5中心軸線設置，第一線圈沿加熱管長度方向設置，並將迴轉窯5煅燒溫度加熱到870℃；第二線圈繞設在迴轉窯5的中間隔層內，並將迴轉窯5的中間隔層溫度保持在750℃。抽真空裝置包括單向閥、排氣管和真空泵，排氣管設置在迴轉窯5內，排氣管位於迴轉窯5中心軸線上方且與迴轉窯5中心軸線平行。單向閥均勻設置在排氣管上且單向閥由外至內導通，真空泵位於迴轉窯5外並與排氣管連通；真空泵的出氣端連通預熱器。這裡整個裝置用到生化燃料，不會存在汙染物排放，同時預熱器張也加有廢氣處理裝置，可以對排出的CO2進行有效降低，從而降低了溫室氣體的排放，其是十分環保的。
第一減壓倉3和第二減壓倉4由內至外均依次包括外殼、外保溫層、中間隔層和內殼。真空泵的出氣端依次經過第二減壓倉4的中間隔層、第一減壓倉3的中間隔層後連通預熱器。預熱後的石灰石粉末在經過第一減壓倉3和第二減壓倉4後會存在溫度下降的情況，達不到預熱應有的作用，而通過真空泵排出煙氣對第一減壓倉3和第二減壓倉4進行加熱，可以在第一減壓倉3和第二減壓倉4上形成高溫保溫層，最大程度上減少或者使得預熱後的石灰石粉末在經過第一減壓倉3和第二減壓倉4後不存在熱量損耗的問題。同時可以充分利用真空泵排出熱量的預熱，減少熱量損耗。
冷卻處理，迴轉窯5將高溫石灰依次送入第三減壓倉6、第四減壓倉7和冷卻室，迴轉窯5將高溫石灰送入與其等壓的第三減壓倉6，第三減壓倉6填滿高溫石灰後關閉與迴轉窯5通道，並將高溫石灰送入第四減壓倉7。第四減壓倉7填滿高溫石灰後關閉與第三減壓倉6通道，並將高溫石灰送入冷卻室進行冷風冷卻，並在25min將溫度降到100℃以下。最後得到活性度為404ml的石灰。通常的高溫950-1100℃會導致過燒發生，主要是該溫度下不容易對溫度控制；而通過真空煅燒可以降低石灰石分解的溫度，在交低溫度下進行煅燒，確保不會產生過燒發生，而快速冷風冷卻可以快速降低煅燒後的石灰溫度，使得石灰之間不會發生熱量堆積而燒結或過燒。
第三減壓倉6位於第四減壓倉7正上方且之間設置連通閥門，第四減壓倉7大於第三減壓倉6，該連通閥門直徑大小不小於第四減壓倉7直徑大小的四分之一。這樣設置能夠使得第三減壓倉6中的石灰石粉料快速進入第四減壓倉7，而且第四減壓倉7容積更大可以方便收容第三減壓倉6落下的石灰石粉料；減少第三減壓倉6抽真空作業。第三減壓倉6的上端安裝有用於抽真空的真空泵。第三減壓倉6位於迴轉窯5的窯頭下方。這樣迴轉窯5中的高溫石灰可以直接落入第三減壓倉6中，方便快捷，減少不必要運輸裝置。
上述方案中通過多級減壓倉實現石灰石原料到迴轉窯5的輸送，其作用在於通過多級減壓調節，將石灰石原料送入迴轉窯5過程中減少對迴轉窯5的影響，使其長時間保持在需要的真空狀態下，以便實現連續的生產。現有技術中，雖然也有在真空中煅燒，但是其更多是保持部分段為真空狀態，如窯頭；或者改真空是固定的，每次投料都需要重新揭開煅燒的爐子；這樣不但耗費不必要的能源，而且是間歇性生產，其不存在生產連續性，只能適合小批量的生成需求。同時應該知道大型的迴轉窯5其容積十分龐大，其抽真空是十分耗能的，因而需要節約每個步驟的能量損耗。
上述說明是針對本發明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例並非用以限定本發明的專利申請範圍，凡本發明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬於本發明所涵蓋專利範圍。