CN108585555B - 一种工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备，包括磨机、提升机、悬浮预热器、中空悬浮炉、回转窑和篦冷收尘机组成，并提供了一种利用所述工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备制备工业化粉体熟料匀质煅烧方法。通过使用中空悬浮炉作为分解炉，提高分解炉中碳酸盐的充分分解，实现粉体熟料均质煅烧，从而得到产品均一、性质稳定的粉体熟料产品。

Description

一种工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备及制备方法

技术领域

本发明涉及一种工业化粉体熟料的匀质煅烧制备方法，特别涉及一种采用以悬浮预热器、中空悬浮炉、回转窑和篦冷收尘机组合，实现工业化粉体熟料稳定煅烧技术。

背景技术

粉体熟料是目前重要的工业原料，如氧化镁，氧化钙等。一般熟料的煅烧成品是成大小不规则的球体，通过煅烧熟料的液相组分会包裹固相成球，通过粉磨形成粉体熟料，需较高的能耗才能制成成品。在有很少或者没有液相组分的生料，通过煅烧而成的粉体熟料，不需要二次粉磨就能满足工业需要。

在工业上，生产粉体熟料的方法通常是使用碳酸盐矿的生料，通过粉碎、悬浮预热煅烧的方法，最终收集得到粉体熟料。例如常用的沸腾炉，炉内下部预热空气将矿石粉粒吹起，悬浮于炉膛内，使原料流态化，并被炉体侧部喷入的热气所加热、分解。但该工艺能耗大，物料在炉内停留时间较短，物料分解不完全，晶粒发育尺寸较小，活性调节空间小。以及在悬浮预热和煅烧的基础上，人们又发展了预分解窑技术，在悬浮预热器和回转窑之间，增设一个分解炉，在其中加入30～60％的燃料，使燃料燃烧放热过程与生料吸热分解过程同时在悬浮态或流化态下极其迅速地进行，使生料在入回转窑之前基本上完成碳酸盐的分解反应，因而窑***的煅烧效率大幅度提高。人们针对上述悬浮预热、分解炉和煅烧生产粉体熟料的过程进行了大量的研究。如公开号为CN102603216A的专利文献，公开了一种活性石灰煅烧***，包括：预分解炉，其用于接受待煅烧的石灰石原料并使石灰石原料预分解；回转窑，其用于接受来自预分解炉的含有预分解产物的物料，并输出所形成的活性石灰，同时将第一烟气提供给预分解炉。其中，该煅烧***还包括预分解炉燃烧装置，其用于产生第二烟气并提供到预分解炉中，使得石灰石原料在预分解炉中在第一和第二烟气的作用下预分解。但上述技术方案并未包含悬浮预热的步骤，降低了物料与热源的充分接触和分解的均匀度，熟料晶粒发育、活性调节空间有限，分解效率较低。公开号为CN101987783A的专利文献，公开了将悬浮态预热分解炉利用煤气煅烧石灰石生产活性石灰石粉的方法，在分解室完成分解和煅烧过程，并在五级旋风筒中完成活性制备过程，但上述技术方案无回转窑的部分，物料在分解室和旋风筒中停留时间较短，无法进行较长时间的保温，物料晶粒发育不全，导致煅烧不够彻底，分解效率低，熟料活性调节空间较小。公开号CN106220004A的专利文献公开了直接煅烧粉状石灰的回转窑生产线，包括预悬浮设备、分解炉和回转窑，分解炉与第四级旋风筒和回转窑连接，预热生料进入到分解炉中分解，然后运送到回转窑中煅烧，最终得到粉状石灰熟料。但上述技术方案并未限定分解炉的具体结构，且五级旋风筒仅起到送气的作用，利用率较低。

发明人发现，将悬浮预热、分解炉、回转窑煅烧三者有机结合，能够有效地提高粉体的受热均匀，形成产品活性均一，最后通过篦冷收尘机控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，可获得不同细度的粉体熟料，因而公开号CN106220004A的技术方案较为优选。但上述技术方案仍存在一定的技术问题。其中分解是其中重要的一环，只有当分解炉中的碳酸盐充分分解时，到达回转窑中氧化物粉体经过煅烧才能得到较为均一的产品活性；反之，碳酸盐进入到回转窑中煅烧会导致粉体活性不均一，分布范围较大。但如果粉体保持较好的悬浮状态下分解，受热均匀，能够有效控制碳酸盐的充分分解，因而需要对分解炉的结构进行改进，延长分解炉与预热器间的连接管道形成“炉体+管道”的结构，扩大分解炉的体积，同时，改进炉内结构，延长物料在炉内停留时间，使物料在分解炉中充分的中空悬浮分解。其次，上述方案中生料从第四级旋风筒中进入分解炉，然后再进入回转窑中，第五级旋风筒未起到悬浮预热的作用，从回转窑进入五级旋风筒高温气流也仅从第五级旋风筒中穿过，未有效地利用。因而需对物料流向进行工艺改造：物料从悬浮预热器第四级旋风筒进入中控悬浮炉进行悬浮分解，然后输送进入到第五级旋风筒中，物料在上升热气流的作用下通过入口管道(换热管道)进入第五级旋风筒，在此过程中继续分解，然后从第五级旋风筒的物料出口进入回转窑中煅烧成熟料粉。同时，第五级旋风筒的入口管道长度较长，能够有效提高第五级的热交换利用率，延长了分解的时间，有利于碳酸盐的充分分解,从而在煅烧步骤上能够得到稳定活性的产品。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种工业化粉体熟料匀质煅烧制备方法，促进分解炉中碳酸盐的充分分解，实现粉体熟料均质煅烧，从而得到产品均一、性质稳定的粉体熟料产品。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备，包括磨机1、所述磨机1通过提升机2与悬浮预热器3相连，所述悬浮预热器3的第五级旋风筒的物料出口连通回转窑7内的煅烧腔室，悬浮预热器3的第四级旋风筒的物料出口连通中空悬浮炉4，中空悬浮炉4的物料出口通过第一管道41连通悬浮预热器3的第五级旋风筒的上部，回转窑7的第一热气流管道71与中空悬浮炉4底部相连；所述的第一管道41为弯折管道，回转窑7的第二热气流管道72与第一管道41在弯折处连通；回转窑7的煅烧腔室出口连接篦冷收尘机5；燃料仓6一路连通回转窑7的燃烧室，另外一路连通中空悬浮炉4，所述中空悬浮炉4为窑炉在线式，通过底部的热气流和燃料燃烧实现粉体的悬浮分解。

所述工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备的工作方式如下：磨机1将生料研磨，通过提升机2输送到悬浮预热器3，悬浮预热器3的第二级旋风筒热流将生料输送到悬浮预热器3的第一级旋风筒，然后从悬浮预热器3的第一级旋风筒物料出口，被悬浮预热器3的第三级旋风筒热流输送到悬浮预热器3的第二级旋风筒，依次类推，生料从悬浮预热器3的第四级旋风筒物料出口输送到中空悬浮炉4中，进行悬浮分解，然后输送到悬浮预热器3的第五级旋风筒中，在第一管道41热气流的供热下继续分解，然后从悬浮预热器3的第五级旋风筒的物料出口到达回转窑7中煅烧成熟料粉，最后通过篦冷收尘机5控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体熟料。

进一步地，所述的回转窑7采用直径不低于2.5m窑筒的回转窑。

进一步地，所述的篦冷收尘机5采用篦冷机与布袋除尘结合。

进一步地，燃料仓6中的燃料为气体燃料、液体燃料或固体燃料，如煤气、汽油、煤粉等。

进一步地，所述生料是任意一种其粉体熟料不能烧结的生料，如菱镁矿石、石灰石。

进一步地，所述粉体熟料为氧化镁、或氧化钙。

进一步地，中空悬浮炉的温度为700-1000℃，优选为800-900℃；回转窑的温度为900-1500℃，优选为950-1250℃。但无论两者的温度选取范围，同一生产过程中，回转窑的温度高于中空悬浮炉的温度。

进一步地，本发明的第二方面，提供了上述中空悬浮炉4的优选结构，包括内腔42和外腔43；内腔42的底部为圆锥形，无顶部；内腔42底部与第一热气流管道71相连；外腔43顶部高于内腔，底部呈斜面，最低点为物料出口，与第一管道41相连；外腔43顶部有伸入内腔中部的第二管道44，与悬浮预热器3的第四级旋风筒的物料出口连通；外腔43的顶部还有第三热气流管道45，连通悬浮预热器3的第五级旋风筒的上部；第一管道41为弯折管道，第一管道41在弯折点与第二热气流管道72连通。

预热生料在中空悬浮炉中的分解工作过程如下：预热的生料从悬浮预热器3的第四级旋风筒的物料出口通过第二管道44，进入中空悬浮炉内腔42中部；预热生料在中空悬浮炉内腔42底部热气流的作用下悬浮分解，并逐渐沉积在外腔43，在外腔43底部斜面的作用下到达物料出口和第一管道41，然后在第二热气流管道72中热气流的作用下输送到悬浮预热器3的第五级旋风筒，然后在悬浮预热器3的第五级旋风筒中热气流的作用下继续分解，然后从悬浮预热器3的第五级旋风筒的物料出口到达回转窑7中煅烧成熟料粉。

所述的中空悬浮炉4内腔热气流包括，通过回转窑7的第一热气流管道71进入内腔的热气流，以及中空悬浮炉4通过燃料燃烧形成热气流；所述的悬浮预热器3的第五级旋风筒中热气流包括通过回转窑7的第二热气流管道72进入第五级旋风筒的热气流和通过中空悬浮炉3第三热气流管道45进入第五级旋风筒的热气流。

进一步地，本发明的第三方面，提供了利用所述工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备制备工业化粉体熟料匀质煅烧方法，包括生料研磨、生料提升、悬浮预热、分解和煅烧的步骤，其中生料在所述的悬浮预热器3中进行悬浮预热，然后在所述的中空悬浮炉4和悬浮预热器3的第五级旋风筒中进行碳酸盐分解，分解后的物料在所述的回转窑7中进行煅烧得到粉体熟料，最后通过篦冷收尘机5控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体熟料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用中空悬浮炉作为生料分解设备，相对于常规的分解炉能够有效提高分解的均匀度，从而提高最终产品的均一性和稳定性。

(2)将第五级旋风筒也作为分解的设备，能够有效提高第五级旋风筒的利用，而且相同条件下延长了分解的时间，有利于碳酸盐的充分分解,从而在煅烧步骤能够得到稳定活性的产品。

(3)回转窑的热气流温度高于中空悬浮炉，通过对中空悬浮炉结构以及连接方式的改进，能够将回转窑的热气流充分利用，碳酸盐的分解率达到95％以上。

(4)通过有机结合悬浮预热、中空悬浮分解、回转窑煅烧和篦冷收尘机，提供了一种工业化粉体熟料稳定煅烧方法。

附图说明

图1为本发明工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备的结构示意图；

图2为本发明优选的中空悬浮炉结构示意图；

其中：

1-磨机、2-提升机、3-悬浮预热器、4-中空悬浮炉、5-篦冷收尘机、6-燃料仓、7-回转窑、71-第一热气流管道、72-第二热气流管道、41-第一管道、42-内腔、43-外腔、44-第二管道、45-第三热气流管道。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备，包括磨机1、所述磨机1通过提升机2与悬浮预热器3相连，所述悬浮预热器3的第五级旋风筒的物料出口连通回转窑7内的煅烧腔室，悬浮预热器3的第四级旋风筒的物料出口连通中空悬浮炉4，中空悬浮炉4的物料出口通过第一管道41连通悬浮预热器3的第五级旋风筒的上部，回转窑7的第一热气流管道71与中空悬浮炉4底部相连，回转窑7的第二热气流管道72与第一管道41相连，所述的第一管道41为弯折管道；回转窑7的煅烧腔室出口连接篦冷收尘机5；燃料仓6一路连通回转窑7的燃烧室，另外一路连通中空悬浮炉4，所述中空悬浮炉4为窑炉在线式，通过底部的热气流和燃料燃烧实现粉体的悬浮分解。

工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备的工作方式如下：磨机1将生料研磨，通过提升机2输送到悬浮预热器3，悬浮预热器3的第二级旋风筒热流将生料输送到悬浮预热器3的第一级旋风筒，然后从悬浮预热器3的第一级旋风筒物料出口，被悬浮预热器3的第三级旋风筒热流输送到悬浮预热器3的第二级旋风筒，依次类推，生料从悬浮预热器3的第四级旋风筒物料出口输送到中空悬浮炉4中，进行悬浮分解，然后输送到悬浮预热器3的第五级旋风筒中，在第一管道41热气流的供热下继续分解，然后从悬浮预热器3的第五级旋风筒的物料出口到达回转窑7中煅烧成熟料粉，最后通过篦冷收尘机5控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体熟料。

实施例2

如图1所示，一种工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备，包括磨机1、所述磨机1通过提升机2与悬浮预热器3相连，所述悬浮预热器3的第五级旋风筒的物料出口连通回转窑7内的煅烧腔室，悬浮预热器3的第四级旋风筒的物料出口连通中空悬浮炉4，中空悬浮炉4的物料出口通过第一管道41连通悬浮预热器3的第五级旋风筒的上部，回转窑7的第一热气流管道71与中空悬浮炉4底部相连，回转窑7的第二热气流管道72与第一管道41相连，所述的第一管道41为弯折管道；回转窑7的煅烧腔室出口连接篦冷收尘机5；燃料仓6一路连通回转窑7的燃烧室，另外一路连通中空悬浮炉4。

其中中空悬浮炉4的结构如图2所示，包括内腔42和外腔43；内腔42的底部为圆锥形，无顶部；外腔43顶部高于内腔，底部呈斜面，最低点为物料出口，与第一管道41相连；外腔43顶部有伸入内腔中部的第二管道44，与悬浮预热器3的第四级旋风筒的物料出口连通；外腔43的顶部还有第三热气流管道45，连通悬浮预热器3的第五级旋风筒的上部；第一管道41为弯折管道，第一管道41在弯折点与第二热气流管道72连通。

工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备的工作方式如下：磨机1将生料研磨，通过提升机2输送到悬浮预热器3，悬浮预热器3的第二级旋风筒热流将生料输送到悬浮预热器3的第一级旋风筒，然后从悬浮预热器3的第一级旋风筒物料出口，被悬浮预热器3的第三级旋风筒热流输送到悬浮预热器3的第二级旋风筒，依次类推。预热的生料从悬浮预热器3的第四级旋风筒的物料出口通过第二管道44，进入中空悬浮炉内腔42中部；预热生料在中空悬浮炉内腔42底部热气流的作用下悬浮分解，并逐渐沉积在外腔43，在外腔43底部斜面的作用下到达物料出口和第一管道41，然后在第二热气流管道72中热气流的作用下输送到悬浮预热器3的第五级旋风筒，然后在悬浮预热器3的第五级旋风筒中热气流的作用下继续分解，然后从悬浮预热器3的第五级旋风筒的物料出口到达回转窑7中煅烧成熟料粉。最后通过篦冷收尘机5控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体熟料。

实施例3

工业化CaO粉体熟料匀质煅烧方法：使用实施例2所述工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备制备，包括以下步骤：将石灰石研磨成70-100目的石灰石粉，使用链式提升机将石灰石粉输送到悬浮预热器3中进行悬浮预热，然后在所述的中空悬浮炉4和悬浮预热器3的第五级旋风筒中进行分解成CaO粉体，然后回转窑7中进行煅烧得到粉体熟料，最后通过篦冷收尘机5控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体熟料。其中中空悬浮炉4的温度控制为900℃，回转窑7的温度控制为1250℃，燃料采用煤气，篦冷收尘机5变频控制风速，控制10min降温850℃以上，收尘细度控制在5％(0.08mm筛余)以内，得到细度为3.56％氧化钙粉体熟料。取少量悬浮预热器3的第五级旋风筒出料口的CaO粉体，进行充分煅烧，根据重量变化，计算CaO粉体分解率，经过计算，分解率为98.48％。

实施例4

工业化MgO粉体熟料匀质煅烧方法：使用实施例2所述工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备制备，包括以下步骤：将菱镁矿石研磨成70-100目的菱镁矿石粉，使用链式提升机将菱镁矿石粉输送到悬浮预热器3中进行悬浮预热，然后在所述的中空悬浮炉4和悬浮预热器3的第五级旋风筒中进行分解成MgO粉体，然后回转窑7中进行煅烧得到粉体熟料，最后通过篦冷收尘机5控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体熟料。其中中空悬浮炉4的温度控制为800℃，回转窑7的温度控制为950℃，燃料采用煤气，篦冷收尘机5变频控制风速，控制10min降温850℃以上，收尘细度控制在5％(0.08mm筛余)以内，得到细度为3.28％氧化钙粉体熟料。取少量悬浮预热器3的第五级旋风筒出料口的MgO粉体，进行充分煅烧，根据重量变化，计算MgO粉体分解率，经过计算，分解率为99.13％。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种工业化粉体熟料匀质煅烧制备设备，其特征在于，包括磨机(1)、所述磨机(1)通过提升机(2)与悬浮预热器(3)相连，所述悬浮预热器(3)的第五级旋风筒的物料出口连通回转窑(7)内的煅烧腔室，悬浮预热器(3)的第四级旋风筒的物料出口连通中空悬浮炉(4)，中空悬浮炉(4)的物料出口通过第一管道(41)连通悬浮预热器(3)的第五级旋风筒的上部，回转窑(7)的第一热气流管道(71)与中空悬浮炉(4)底部相连，回转窑(7)的第二热气流管道(72)与第一管道(41)相连，所述的第一管道(41)为弯折管道；回转窑(7)的煅烧腔室出口连接篦冷收尘机(5)；燃料仓(6)一路连通回转窑(7)的燃烧室，另外一路连通中空悬浮炉(4)，所述中空悬浮炉(4)为窑炉在线式，通过底部的热气流和燃料燃烧实现粉体的悬浮分解；

所述中空悬浮炉(4)的结构包括内腔(42)和外腔(43)；内腔(42)的底部为圆锥形，无顶部；内腔(42)底部与第一热气流管道(71)相连；外腔(43)顶部高于内腔，底部呈斜面，最低点为物料出口，与第一管道(41)相连；外腔(43)顶部有伸入内腔中部的第二管道(44)，与悬浮预热器(3)的第四级旋风筒的物料出口连通；外腔(43)的顶部还有第三热气流管道(45)，连通悬浮预热器(3)的第五级旋风筒的上部；第一管道(41)为弯折管道，第一管道(41)在弯折点与第二热气流管道(72)连通。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的回转窑(7)采用直径不低于2.5m窑筒的回转窑。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的篦冷收尘机(5)采用篦冷机与布袋除尘结合。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的燃料仓(6)中的燃料为气体燃料、液体燃料或固体燃料。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述粉体熟料为氧化镁或氧化钙。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述中空悬浮炉(4)的温度为700-1000℃，所述回转窑(7)的温度为900-1500℃，且同一生产过程中，所述回转窑(7)的温度高于所述中空悬浮炉(4)的温度。

7.一种使用权利要求1-6任一项所述设备制备工业化粉体熟料的匀质煅烧方法，其特征在于，包括生料研磨、生料提升、悬浮预热、分解和煅烧的步骤，其中生料在所述的悬浮预热器(3)中进行悬浮预热，然后在所述的中空悬浮炉(4)和悬浮预热器(3)的第五级旋风筒中进行碳酸盐分解，分解后的物料在所述的回转窑(7)中进行煅烧得到粉体熟料，最后通过篦冷收尘机(5)控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体熟料。

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