塔式混燃轻烧镁竖窑工艺技术应用_赵春竹.pdf

收稿日期：作者简介：赵春竹（），高级工程师；塔式混燃轻烧镁竖窑工艺技术应用赵春竹 方国庆 刘 凯（中钢集团鞍山热能研究院有限公司）摘 要 文章介绍了反射窑、回转窑、竖窑、多层炉和悬浮窑等传统轻烧窑炉存在的问题。为解决传统焙烧窑存在的问题，某公司研制出塔式混燃轻烧镁竖窑，并成功地应用于实践。不仅拓宽了原料菱镁石粒径使用范围，而且其生产工艺，装备水平，自动化程度比较先进，产品质量达到行业产业标准，满足国家环保要求。关键词 混燃 轻烧镁 塔式 竖窑文献标识码：文章编号：（）（，），我国拥有丰富的菱镁矿资源，据中国耐材协会资料显示，中国菱镁矿资源已探明储量达.亿，约占全球总量的.，居世界第一。从我国菱镁矿储量分布来看，辽宁储量最为丰富，达到.亿，且品质优良，含量一般为 。在镁行业生产中，轻烧镁是极其重要的基本产品，同时是中档镁砂、高纯镁砂、电熔镁砂的主要原料，更是镁化工、镁建材的主要原料。采用不同的轻烧窑炉生产轻烧镁，按焙烧原料粒度自大到小可划分为反射窑、回转窑、竖窑、多层炉和悬浮窑等。轻烧镁焙烧技术及窑炉.反射窑目前辽宁轻烧反射窑有 余座，产量 万 左右，但存在诸多问题：（）反射窑生产能力小（炉容积小 、产量低 ）、自动化程度低、不能连续生产；（）矿石原料必须是在一定粒度以上的块矿；（）反射炉出料温度 ，能源浪冶 金 能 源 .费严重，能耗高达 ，需要场地自然冷却，并有大量扬尘，环境污染严重；（）反射炉生产采用人工操作，间歇式生产，焙烧温度不易控制，产品存在过烧或欠烧现象，产品活性低且不稳定，产品质量差（活性 以上或烧碱）。国家 产业结构调整指导目录（年本）及 辽宁省镁质材料行业发展指导目录（年本），已明确将“有效容积 及以下轻烧反射窑”列入淘汰类。.回转窑和竖窑竖窑和回转窑是近十几年来广泛用于煅烧石灰石、白云石的成熟窑炉，可生产出质量稳定、指标优良的活性石灰、轻烧白云石产品，而在辽宁地区用于轻烧氧化镁的则很少。我国在 世纪 年代开展过回转窑煅烧菱镁石的试验，近年来也陆续有企业用竖窑、回转窑进行尝试，限制其使用的最大的问题在于矿石分解过程中的炸裂过多，产生大量粉尘，影响竖窑的透气性及回转窑的整体窑况，而这种情况主要出现于辽宁地区的菱镁矿石。分析其原因，我国辽宁地区的菱镁矿属于晶质菱镁矿石，其在煅烧时更易裂成小块甚至细粉，在窑炉内产生大量粉尘。.多层炉多层炉是利用多层炉床连续生产的热工设备，炉膛的大小和层数根据产能要求和热效率确定，常用产能规模为年产轻烧氧化镁 万。其煅烧物料粒度范围在 ，既包含小块，又包含粉料。采用多层多点加热方式，严格控制焙烧温度及加热时间，保证焙烧均匀，产品质量好、活性高，燃烧气体可以充分与物料接触传热，单位产品热耗在 。可完全实现自动化生产，排放烟气集中收集处理。多层炉国外引进成本很高，整套装备采用国产化加工制造及系统操控技术，其成本与同等产能规模的悬浮炉相当。.悬浮炉悬浮焙烧技术最早用于水泥的悬浮预热，石灰石、菱镁矿等碳酸盐物质的分解温度不高、时间短，非常适合采用悬浮焙烧工艺。年，原辽宁镁矿公司从欧洲引进了一座 轻烧菱镁矿的悬浮窑，用于年产 万 高纯镁砂生产线的轻烧工段，原料为 的浮选精矿粉，燃料为重油，轻烧温度设计为 ，单位产品热耗 ，但受生产成本和技术条件的影响，当时未能全面推广，后期得益于矿石浮选项目的加速上马，菱镁矿石悬浮轻烧炉受到了企业的青睐。虽然悬浮炉非常适合粉料的焙烧，但由于其原料适应性差、生产参数不易调整等缺点，悬浮炉一旦投入运行，设计参数难以进行调整，需要长时间的调试和改造。入炉原料的粒度、组分波动，会影响悬浮焙烧炉的产量和质量，同时还易出现堵料、收料困难等问题。新型塔式混燃轻烧镁竖窑.工艺概述为解决上述焙烧窑存在的问题，提高效率，某公司研制出塔式混燃轻烧镁竖窑，其主要艺流程：菱镁石通过料仓下部振动给料机、经单斗提升机送入窑顶部菱镁石料仓。菱镁石的焙烧过程分别在预热带、焙烧带、均热带和冷却带中独立完成，如图 所示。窑顶料仓中的菱镁石在预热带内充分预热，表面温度可达，部分菱镁石分解。然后进入带有块粉分离功能的焙烧带，焙烧后的菱镁石（）进入均热带进行均化，最后经沸腾流化冷却排出。冷却后的轻烧氧化镁（）经过振动给料机出料，通过皮带机均匀输送到半成品斗提图 塔式混燃轻烧镁竖窑.冶 金 能 源 机入口处。各个下料点及成品料仓处设置除尘点对扬尘进行控制。塔式混燃轻烧镁竖窑采用中心均质燃烧室，发生炉煤气为燃料，设计专门的燃烧器。（）预热菱镁石进入预热带，与热废气逆向运动，充分换热之后，热废气的温度降至 以下。（）焙烧菱镁石焙烧主要在具有块粉分离功能的焙烧带内完成，由于使用均质燃烧技术，整个焙烧过程非常均匀。焙烧燃料为发生炉煤气，焙烧带为负压操作。（）均热焙烧好的氧化镁进入均热带，利用余热继续分解由于晶体不同未分解的碳酸镁，达到整体物料完全分解目的，保证物料的活性。（）冷却氧化镁成品进入冷却带，冷却带底部鼓入的二次风，利用沸腾流化床技术均匀布置在整个冷却带，将氧化镁成品冷却到 以下。换热后的二次风直接参与燃烧。冷却后的氧化镁成品经过振动给料机均匀出料。.应用案例 某公司轻烧窑改造项目，设计参数见表。以额定产量 ，空气系数.，计算每小时的热平衡，见表。其中：成品出窑温度 ；烟气出窑温度 ；计算塔式混燃竖窑产品单耗 （）。几种不同形式窑炉指标对比见表。表 设计参数参数数值备注菱镁石量（万）.粒度 （或精矿球）粒度合格率 轻烧镁产能（万）.窑利用系数.灼减 发生炉煤气热值（）压力 表 热平衡 收入项支出项燃料燃烧热 成品带走热 菱镁石带入热烟气带走热 一次风带入物理热炉体散热 二次风带入物理热分解热 排烟吸冷风 分解气体带走热 表 不同窑炉指标对比对比指标多层炉沸腾炉回转窑反射窑悬浮窑塔式混燃竖窑原料规格 约 .单炉产能（）燃料单耗（）电耗（）不详不详 烟气颗粒物（）质量可控可控可控不可控可控可控操作水平自动化自动化自动化人工操作自动化自动化劳动强度低低低高低低占地面积中中大大大小一次性投资费用高较高高很少高少运行和维护费用很高较高高很少很高少 通过表 对比可知，塔式混燃竖窑相比于其他窑炉设备具有以下优点：（）能适应各种结晶菱镁矿的物料，也可以加工各种粒度的原矿进行分批次生产（，），还可以焙烧粉矿压球料；产品（烧制的成品）可以根据用户要求，通过调整生产工艺参数而实现；单炉产能显著提高。（）环保：烟气颗粒物排放 ，实现有组织排放。（）实现轻烧氧化镁的连续化和自动化生产、降低人工成本、生产均衡稳定；系统可靠稳定，一次性投资费用低、运行维护成本低。（下转第 页）冶 金 能 源 .加工，（）：.高旭伟，吴勇生.黄磷渣资源化利用的现状及发展趋势 中国资源综合利用，（）：.卢佳林，陈景，甘戈金，等.新型高性能水泥基无收缩 灌 浆 料 的 研 制 材 料 导 报，（）：刘林焱，谢俊，李先海，等.黄磷尾渣超细粉粒度特性和掺量对混凝土性能的影响 武汉工程大学学报，（）：.冉隆文，朱红，娄阳.黄磷炉渣的用途及应用前景 广州化工，（）：.熊学海，邓涛，徐绍飞，等.关于黄磷渣作为粗骨料替代废石的可行性研究 中国水运下半月，（）：，.廖国燕，李夕兵，赵国彦.黄磷渣充填胶凝材料激发剂的选择与优化 金属矿 山，（）：，.李夕兵，刘冰，姚金蕊，等.全磷废料绿色充填理论与实践 中国有色金属学报，（）：.李甫，沈毅.贵州省黄磷渣资源化利用研究 中国非金属矿工业导刊，（）：.杨家宽，肖波，王秀萍.黄磷渣资源化进展与前景 矿产综合利用，（）：.刘军祥，于庆波，李朋，等.高炉渣干法粒化试验研究 钢铁，（）：.，（）：.吴君军，王宏，朱恂，等.不同结构粒化器表面高炉渣液膜的流动特性 钢铁研究学报，（）：张力.液态钢渣干式转盘粒化过程仿真与研究 武汉理工大学，林斌.熔融高温高炉渣冷却过程相变研究 重庆大学，（）：.万 雪编辑（上接第 页）（）塔式混燃竖窑结构紧凑，占地面积小。.万 轻烧镁塔式混燃竖窑（所有产品综合酌减小于）相比反射窑（酌减 以下产品只占）每年可节约燃料（）.万 ，节约成本约 万元。结语新型塔式混燃竖窑不仅拓宽了原料菱镁石粒径使用范围，为合理利用小粒径菱镁石原料提供新的途径，而且其生产工艺、装备水平和自动化程度比较先进，产品质量达到行业产业标准，满足国家环保要求。万 雪编辑冶 金 能 源 .