一种生产氧化镁及回收二氧化碳的装置及方法
文献发布时间：2023-06-19 09:27:35
技术领域：
本发明属于菱镁矿资源综合利用技术领域，具体涉及一种生产氧化镁及回收二氧化碳的装置及方法。
背景技术：
菱镁矿粉煅烧生产氧化镁，均采用直火加热煅烧分解工艺。物料受热煅烧分解生产氧化镁，同时分解同量二氧化碳气体。由于粉体煅烧过程，分解气体与加热烟气相混合，以致其浓度低(二氧化碳气体体积浓度为15-20％)而不能被回收利用。本发明人曾在专利201611101736.3公开了一种用菱镁矿浮选精矿粉生产轻烧氧化镁的装置及方法，该工艺方法虽然成功解决了用菱镁矿浮选精矿粉作为生产原料煅烧生产氧化镁这一工程难题，并得到成功推广，但本专利工艺方法未能实现二氧化碳气体回收利用。因此，在菱镁矿粉煅烧生产氧化镁生产领域，实现二氧化碳气体回收利用，这将对菱镁矿资源的合理利用及减少碳排放，化害为利、变废为宝，有着重要工业和社会意义。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种生产氧化镁及回收二氧化碳的装置及方法。
本发明所采用的工艺方法是，将原菱镁矿粉或浮选菱镁矿粉干燥后经给料器送入系统装置，依序进行物料预热和物料煅烧分解工艺处理。物料煅烧分解过程中，分解气体二氧化碳作为系统内循环气体。通过采用蓄热式热风炉对循环气体加热，获得载热循环气体。载热循环气体与粉体物料以稀相载流状态实现气固传质换热，完成物料的煅烧、预热处理。系统生产氧化镁，同时连续溢出相应量分解气体，实现高浓度二氧化碳收集、回收。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种生产氧化镁及回收二氧化碳的装置，包括送料器，预热器，除尘器，煅烧炉，蓄热式热风炉和产品收集器，所述的送料器，预热器，除尘器，蓄热式热风炉，煅烧炉和产品收集器通过管路依次连接，所述的预热器与煅烧炉通过管路连接，其中：
所述的预热器为多级旋风式预热器，所述的煅烧炉为气态煅烧炉。
所述的多级旋风式预热器各级之间串联连接，以实现物料梯阶分级预热处理。
所述的煅烧炉连接蓄热式热风炉。
所述的蓄热式热风炉作为系统热源，由一组热风炉组合。为实现连续为系统供热，蓄热式热风炉组分别为蓄热室蓄热、循环气体加热的两种工作状态。
所述的气态煅烧炉，使进入炉内物料与循环载热气体呈流动态，并在流动中完成煅烧分解，实现高效煅烧处理；
所述的除尘器用于满足循环气体在系统的正常运行和实现溢出系统外二氧化碳气体含尘量要求。
一种生产氧化镁及回收二氧化碳的方法，其工艺步骤如下：
步骤1，预热：
菱镁矿粉干燥去除自由水分后，经送料器进入三级旋风式预热器，三级旋风式预热器内通入由煅烧炉排出的煅烧尾气，并与菱镁矿粉以稀相载流状态实现气固传质换热，实现物料梯阶分级预热处理，完成物料预热和气固分离，获得预热后物料；所述的预热温度为500-700℃，其中，一级预热温度为500℃，二级预热温度为600℃，三级预热温度为700℃；
步骤2，煅烧：
预热后物料经收集进入煅烧炉，与内循环载热气体以稀相载流状态实现气固传质换热，完成物料煅烧分解，获得煅烧氧化镁产品与分解气体CO
步骤3，产品回收：
所述的煅烧氧化镁产品经产品收集器收集并排出，并包装入仓；二氧化碳气体作为循环气体，经蓄热式热风炉加热，以获得内循环载热气体，并在循环过程中，经气体收集器溢出、收集高浓度CO
所述的步骤1中，菱镁矿粉为菱镁矿原矿粉或菱镁矿浮选矿粉，所述的菱镁矿粉中氧化镁含量为40-47％，细度-200目占85-96％，自由水分为10-20％。
所述的步骤1中，煅烧尾气具体为经产品收集器经气固分离出的煅烧尾气，所述的煅烧尾气引入三级旋风式预热器。
所述的步骤1中，煅烧尾气中包括动态更新的二氧化碳-内循环载热气体以及煅烧炉内煅烧分解新生成的二氧化碳。
所述的步骤2中，采用蓄热式热风炉对内循环气体进行加热，以获得内循环载热气体，同时排出蓄热尾气，所述的蓄热炉蓄热温度为1200～1300℃，加热温度(循环二氧化碳气体加热温度)为1150～1250℃，所述的蓄热尾气经余热回收利用。
所述的步骤1，2中，物料分解气体CO
所述的步骤3中，高浓度CO
所述的方法中，物料煅烧、预热工艺处理过程均为稀相载流状态传质换热。系统内循环气体为物料分解二氧化碳气体，内循环载热气体所载热由蓄热式热风炉蓄热室加热所提供。
具体工艺流程：蓄热式热风炉燃烧室燃气燃烧产生高温热烟气，加热热风炉蓄热室，实现蓄热。达到蓄热温度后热风炉通过切换阀切入切换，循环气体经蓄热室加热。同时从系统切换切出热风炉为炉内高温热烟气加热，实现蓄热室蓄热。热风炉所加热循环气体为物料分解气体二氧化碳，蓄热式热风炉依序切换工作状态，实现为系统连续供热。载热循环气体提供物料煅烧、预热工艺处理所需热量。物料由给料机连续定量加入系统内，实现物料预热、煅烧分解工艺处理。氧化镁产品经收集器收集排出，包装入仓；物料煅烧分解二氧化碳气体，同系统内循环气体在循环风机作用下，经多级旋风式预热器进入除尘器除尘，再经二氧化碳气体收集器溢出、收集，实现回收利用。
本发明的有益效果：
1.本发明的工艺中物料煅烧、预热载热气体采用内循环方式，循环气体为物料分解二氧化碳气体，循环气体的加热，采用蓄热式热风炉加热方式，由于无燃烧烟气参与，系统在生产氧化镁同时，可实现二氧化碳高纯、高浓度收集回收，产品二氧化碳气体体积浓度可达95％以上，实现资源综合利用，同时减少碳排放，化害为利、变废为宝。
2.本发明工艺方法在物料煅烧系统物料依序进行煅烧分解和分级预热工艺处理，以实现系统热能实现梯次充分利用。
3.本发明工艺方法物料煅烧设备采用气态煅烧炉，物料进入煅烧炉内同加入煅烧炉循环载热气体混合，产生悬浮流动达到高效传热、快速分解。
4.本发明工艺方法利用蓄热式热风炉排出的蓄热尾气，可对含湿物料进行干燥处理，以实现热风炉余热充分利用。
附图说明：
图1为本发明实施例1的生产氧化镁及回收二氧化碳的装置结构示意图，其中：
1-煅烧炉、2-蓄热式热风炉、3-产品收集器、4-III级旋风式预热器、5-II级旋风式预热器、6-I级旋风式预热器、7-除尘器、8-送料器、9-循环风机、10-气体收集器。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种生产氧化镁及回收二氧化碳的装置，包括送料器，预热器，除尘器，煅烧炉，蓄热式热风炉和产品收集器，所述的送料器，预热器，除尘器，蓄热式热风炉，煅烧炉和产品收集器通过管路依次连接，所述的预热器与煅烧炉通过管路连接，其中：
所述的预热器为多级旋风式预热器，所述的煅烧炉为气态煅烧炉。
所述的多级旋风式预热器各级之间串联连接，以实现物料梯阶分级预热处理。
所述的煅烧炉连接蓄热式热风炉。
所述的蓄热式热风炉作为系统热源，由一组热风炉组合。为实现连续为系统供热，蓄热式热风炉组分别为蓄热室蓄热、循环气体加热的两种工作状态。
所述的气态煅烧炉，使进入炉内物料与循环载热气体呈流动态，并在流动中完成煅烧分解，实现高效煅烧处理；
所述的除尘器用于满足循环气体在系统的正常运行和实现溢出系统外二氧化碳气体含尘量要求。
一种生产氧化镁及回收二氧化碳的方法，其工艺步骤如下：
步骤1，预热：
菱镁矿粉干燥处理至自由水分去除后，经送料器进入三级旋风式预热器，三级旋风式预热器内通入由煅烧炉排出的煅烧尾气，并与菱镁矿粉以稀相载流状态实现气固传质换热，实现物料梯阶分级预热处理，完成物料预热和气固分离，获得预热后物料；所述的预热温度为500-700℃，其中，一级预热温度为500℃，二级预热温度为600℃，三级预热温度为700℃；所述的菱镁矿粉为菱镁矿原矿粉或菱镁矿浮选矿粉，所述的菱镁矿粉中氧化镁含量为40-47％，细度-200目占85-96％，自由水分为10-20％；
煅烧尾气具体为经产品收集器经气固分离出的煅烧尾气，所述的煅烧尾气引入三级旋风式预热器。
煅烧尾气中包括动态更新的二氧化碳-内循环载热气体以及煅烧炉内煅烧分解新生成的二氧化碳。
步骤2，煅烧：
预热后物料经收集进入煅烧炉，与内循环载热气体以稀相载流状态实现气固传质换热，完成物料煅烧分解，获得煅烧氧化镁产品与分解气体CO
步骤3，产品回收：
所述的煅烧氧化镁产品经产品收集器收集并排出，并包装入仓；二氧化碳气体作为循环气体，经蓄热式热风炉加热，以获得内循环载热气体，并在循环过程中，经气体收集器溢出、收集体积浓度为98％-98.5％的高浓度CO
实施例1
本实施例中原料采用菱镁矿精矿粉，为大石桥菱镁矿经浮选分离提纯精矿粉，其氧化镁含量为47.5％，自由水分为20％。本实施例生产规模，氧化镁38吨/日(1600kg/h)、二氧化碳38吨/日(1600kg/h)。
本实施例的生产氧化镁及回收二氧化碳的装置结构示意图如图1所示，包括送料器8，预热器，除尘器7，煅烧炉1，蓄热式热风炉2和产品收集器3，所述的送料器8，预热器，除尘器7，蓄热式热风炉2，煅烧炉1和产品收集器3通过管路依次连接，所述的预热器与煅烧炉1通过管路连接，所述的煅烧炉连接蓄热式热风炉，其中：
所述的预热器为三级旋风式预热器，包括III级旋风式预热器4、II级旋风式预热器5、和I级旋风式预热器6，所述的煅烧炉1为气态煅烧炉。
所述的三级旋风式预热器各级之间串联连接，以实现物料梯阶分级预热处理。
其工艺步骤如下：
1.将菱镁矿精矿粉通过干燥机干燥，去除自由水分。
2.干燥后物料经给料器送入煅烧系统内，经三级旋风式预热器逐次升温预热。其中，I级预热器预热温度为500℃、II级预热器预热温度为600℃、III级预热器预热温度为700℃。
3.预热物料经预热器气固分离、收集并送入煅烧炉，实现物料煅烧分解处理，获得氧化镁产品以及CO
4.蓄热式热风炉炉组；蓄热温度为1250℃、加热温度为1150℃。
5.煅烧氧化镁产品经产品收集器收集并排出，并包装入仓；CO