皮江法炼镁煅烧白云石技术综述

皮江法炼镁煅烧白云石技术综述

贾庚荣

(沈阳铝镁设计研究院　辽宁沈阳　110001)

摘要　本文针对皮江法炼镁生产过程中,因白云石自身结构有差异,论述了对煅烧白云石工艺条件要求的不同及所选煅烧设备的不同、燃料的不同所造成的对煅烧白云石活性度与灼减的影响。

关键词　白云石结构　煅烧活性度　灼减　煅烧设备

　　在硅热法炼镁中,煅烧白云石的效果直接影响到镁的还原收率,不同类型的炉窑和不同的燃料以及不同结构类型的白云石,其煅烧条件及煅烧效果亦有差异。本文就此加以综述。即粉碎率低。

e.无定形网状结构的白云石由于其晶格能小,热分解时吸热能力较六方菱形结构的白云石低,即煅烧时能量也较低,且在煅烧时热裂性小。

从以上结论可以看出:具有六方菱形结构白云石煅烧后,粉碎率高,易磨,不太适用于竖窑、混装立窑。而在沸腾炉、回转窑中效果比较理想。因为竖窑、混装立窑的煅后料均会积在底部出料口,受上面料层压力,极易变成较小粒度的料,使窑内透气性差,易堵,影响整个窑的正常运行。但在回转窑及沸腾炉上不存在这个问题。

无定形状具有网状结构的白云石,由于强度大、硬度高、晶格能小、热分解时吸热较六方菱形结构白云石低。所以在竖窑、混装立窑内也可以取得较理想的煅烧效果。它所适应的炉型范围很广,回转窑内也可以取得好的煅烧效果。

综上所述,在现在的生产厂家中,同样是竖窑,因为白云石矿具有的结构特征不一样,煅后还原性能不同也是正常现象。

1　两种结构类型的白云石及其煅烧

　　白云石由于其杂质成分的不同,结构的不同它所具备的物理、化学性能有一定的差异。目前大致分为两类:一类是无定形状具有网状结构的白云石;一类是具有六方菱形结构的白云石。

a.无一定形状具有网状结构的白云石,煅

烧后仍能保留白云石的结构特性。这种煅白其粒子表面缺陷大,颗粒的聚合力大,受机械作用后易发生变形。它的还原性较具六方菱形结构的白云石大。

b.具有六方菱形结构的白云石易破碎,煅

白细磨时也较网状结构的白云石易磨,且不粘磨,但其反应性较低。

c.两种煅白的水化活性相差很小,而还原

性能相差很大。表明煅白的水化活性度只代表煅白吸湿性。不能完全代表其还原性。一般来说水化活性度高,还原性能也高。但相同的水化活性,由于白云石结构不一样,其还原性能不一定相同。

d.选用无一定形状网状结构的白云石,由

2　不同煅烧设备煅烧白云石分析

当前煅烧白云石的主要设备有回转窑、沸腾炉、燃气立窑及混装立窑等。对于年产5000吨以上的大型皮江法炼镁厂家,在新设计中要考虑节能,尾气余热利用等。峨嵋镁厂的初步

于强度大硬度大,碎矿时容易保证白云石块度,

1998年№10　　　　　　　　　　　　　轻　金　属　　　　　　　　　　　　　　　　　　・37・

设计我们就考虑了在窑尾加炉蓖机的可能性。这样可以减少回转窑长度,扩大直径,大幅提高回转窑产能。2.1　回转窑

2.2　竖　窑

竖窑是一种不转动的立式煅烧设备。目前国内小规模热法镁厂,尤其是乡镇企业,个体企业采用较多。年产200吨～300吨镁厂,大都采用这种形式的煅烧设备。它的特点是结构简单,一次性投资小,与回转窑相比,竖窑产量低,

损耗大,煅白活性低。因为煅白在窑内冷却停留时间长,易吸水和粉化,而且存在煅烧带温度低,欠烧,热效率低,料层阻力大,煅烧料粒度(60mm～150mm)相差较大等问题。因此要求我们在利用竖窑煅烧白云石技术上需要改进,除了完善操作,精选原料外,还可以改进炉子结构,提高机械化程度,使用燃煤机械减轻劳动强度,采用半煤气外燃烧室,底部出料。合理使用好竖窑,仍是目前小型镁厂必不可少的一个环节。

国内皮江法炼镁厂家,大部分采用回转窑煅烧白云石。回转窑煅烧白云石,无论白云石是何种结构,只要控制好工艺条件,其煅烧效果均很好。

图1　回转窑内传热过程示意图q辐———炉气和砌体以辐射方式传给炉料暴露表面2.3　沸腾炉

沸腾煅烧是国内近年来煅烧白云石的一种新技术。国外把沸腾加热技术应用于煅烧白云石质石灰,效果很好。由于这种设备投资少,产能大,能耗比回转窑更低,所以国内开始研究采

用该工艺,其基本流程是:把破碎细小颗粒的白云石加入炉内,炉内通入燃烧气体,整个炉内沸腾搅拌,各料层温度均匀,白云石高效分解。控制煅烧温度,使其无欠烧、过烧现象,煅烧时间为15分左右。白云石得到完全分解,白云石中MgCO3分解温度为734℃～835℃,CaCO3的分解温度904℃～1200℃。白云石煅烧时加入CaF2,以加速分解过程。白云石煅烧时间与煅

的热量;q辐———由砌体表面以辐射及传导方式传给炉料内表面的热量;q对———以对流方式传给炉料暴露表面的热量

　　原因是回转窑主要是辐射传热,也有对流

传热(见图1)。

白云石矿粒度较小(5mm～25mm),窑内料随着窑的旋转,充分翻滚,强化了辐射传热过程。物料加热均匀,煅烧完全。煅烧温度容易控制。在合理的窑转速和给料量下煅烧获得极好的活性度与较低的灼减。与竖窑比较,它的原料利用率是竖窑的两倍,高达90%以上。而竖窑仅为40%～50%,从降低生产成本考虑,回转窑是镁厂最理想的设备选择。

生产实践证明,回转窑生产出的煅白活性度高,镁的提取率和硅的利用率也比较高。而其它一些炉型生产出的煅烧白云石活性度高,镁的提取率和硅的利用率也比较高。而其它一些炉型生产出的煅烧白云石活性度就比较差。目前国内用于煅烧白云石的最大回转窑是宝钢Φ3m×70m回转窑,日产煅白600吨。较小的回转窑有Φ112m×26m,日产煅白18吨。

烧温度和白云石的粒度大小有很大的关系,沸腾焙烧是高温快速煅烧。

在沸腾炉内白云石煅烧效果理想,投资少,沸腾炉煅烧白云石是一项值得推广的新技术,尤其适用于中、小规模镁厂。

3　不同煅烧设备煅烧白云石所选

燃料及效果

　　所选燃料中,煤、煤气、油等都可用于煅烧白云石。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　轻　金　属　　　　　　　　　　　　　　1998年№10・38・3.1　回转窑所用燃料选择

回转窑所用燃料种类很多。气体燃料有:发生炉煤气、半水煤气、焦炉煤气;液体燃料有:柴油、重油、原油;固体燃料有:煤粉、冶金焦粉,窑头加反射式燃烧室时也可用块煤做燃料。

根据煅烧白云石的特点:煅烧白云石要求煅烧带温度1150℃～1250℃,天燃气、重油易控制。发生炉煤气在压力、热值不够时,可以配上少量煤粉,效果均很理想。不同燃料的煅烧温度列于表1。回转窑高温系数η=0165～0175,煅烧带窑温

Qh+Qwt=η⑴・tr,而tr=

CVn式中:Qh———燃料的低发热值kJ/kg或kJ/Nm3;

Qw———预热燃料及空气的物理热。二次压缩空气,将白云石粉搅拌并充分煅烧。

这种形式的煅烧可以使白云石充分分解。活性>30%,灼减<016%。海城炼铁厂沸腾炉沸腾焙烧数据是:炉直径Φ外=218m,Φ内=214m,高H=1417m。所用原料:MgO21%、CaO30%、SiO2<015%;煅白活性:32114%,灼减<01545%(1996年12月4日)。沸腾炉焙烧燃耗很低,平均每生产一吨煅白耗煤小于300kg,煅烧温度950℃～1000℃,煅烧时间13～17分钟,加料粒度80～100目,产量1t/h煅白。与Φ119m×36m回转窑相比产能相差无几,煅烧温度<1000℃,能耗低,热损失小。

4　结　语关于煅烧白云石,有许多因素影响它的煅烧效果,根据白云石结构的不同特点,调整好工艺条件,选择合理的燃料及设备,可以获得理想的煅烧效果。

a.对于无定形网状结构白云石,根据其自身特点,用竖窑、燃气立窑、隧道窑等煅烧设备煅烧时,仍可以取得较好的效果。

b.对于六方菱形结构的白云石具有解理面,硬度小,易破碎,白云石晶格能较大,煅烧时吸热能力较大,适用于回转窑。燃料可选煤气、天燃气、焦炉煤气、重油、柴油、煤粉等。

c.白云石煅烧是皮江法炼镁工艺的第一道工序,也是很重要的工序,白云石煅烧受煅烧温度、煅烧时间、原料块度等多方因素制约,煅白储存时间长,活性降低,所以要选择合理的煅烧设备,选择适宜的燃料,才能取得高质量煅白。

参　考　文　献

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1991,36　李金文.硅热法炼镁中煅烧白云石的活性度.东北大学.

1990,7

所以在燃料种类一定时,要提高tr势必增加Qw值,即燃料和空气都要预热。另外,为了提高η值,必须增加窑的热负荷,加快燃烧速度和提高火焰和辐射能力。在其它条件不变时,选择Qh值高的燃料来提高煅烧带温度。

表1　不同燃料的煅烧温度

燃温度tr

201613101512

203813251529

171011121283

161010471208

226014691695

218221041418136816371578

料天然气焦炉煤气热煤气冷煤气水煤气烟煤重油

η=0165

η=0175

3.2　外燃烧室竖窑燃料的选择

对竖窑来说,主要使用长焰固体燃料烟煤或褐煤燃料,发热值要求在2511～2913kJ之间。在燃烧室进行不完全燃烧,气化产生半煤气,遇到二次空气达到完全燃烧,煅烧带在竖窑内筒中。因为原料的各面各层温度有差异。这种煅烧特点是:煅烧好的矿石活性很好,可达30%以上,部分>28%,较回转窑煅烧效果差一些。

3.3　沸腾炉用燃料的选择

沸腾炉所用燃料主要也是烟煤,它是通过烟煤在煤碳气化燃烧炉内燃烧,通入蒸气,配入

收稿日期:1998-07-03