一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的系统
技术领域
本实用新型涉及镁质材料生产技术领域，尤其涉及一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的系统。
背景技术
烧结和电熔是制备镁砂的两种主要工艺，其中，烧结工艺是以天然气、重油等为燃料，在耐火窑炉中于1500～2300℃温度范围内煅烧生产镁砂；电熔工艺是利用电能在电弧炉内将镁质原料熔炼到3000℃以上制得电熔镁砂产品。电熔镁砂产品中的主晶相方镁石晶粒更加粗大、结构更加致密，在2300℃以上仍能保持稳定，其高温强度、抗渣性、耐冲刷性及抗水化性均较烧结镁砂优越，其中的大结晶镁砂产品还具有特殊的光学性能。电熔镁产品除作为优质耐火材料原料用在冶金、建材、玻璃、水泥等行业外，还可用作电力、航天、国防、核工业等领域的高端原材料。
目前，世界上生产镁砂的原料主要是天然菱镁矿以及海水、卤水中提取的富镁原料。我国辽宁地区有优质的菱镁矿资源，自20世纪90年代开始，即成为全球镁砂市场的主要生产基地和出口基地，而长期以来的无序、粗放开采，导致矿石品质下降、资源浪费、生态破坏和环境污染严重。同时，我国海水和卤水资源丰富，每年可产生几千万吨富镁的浓海水和卤水，以海水和卤水化学处理后的氢氧化镁为原料，可制得纯度98％以上、体积密度3.45g/cm3以上的镁砂产品。以氢氧化镁为原料制备镁砂的现有技术以烧结工艺为主，且工艺流程长、生产成本高，国内相关生产企业还很少。
近年来，炉窑烟气的处理要求逐渐提高，除了粉尘外，还需要处理二氧化硫、氮氧化物，特别是采用烧结工艺的高温窑炉中氮氧化物浓度高、处理费用高，大幅拉高了企业的生产成本。而电炉生产中的烟气主要含有粉尘，基本没有二氧化硫和氮氧化物，同时我国发电、供电设施建设日趋完备，工业用电价格逐步降低，使得电熔工艺生产镁砂的价格优势日益凸显。
本实用新型针对菱镁矿资源匮乏、生态环境污染等问题，将以海水或卤水制得的优质富镁原料与电熔工艺相结合，开发出一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的工艺及系统，有利于缩短工艺流程、提升产品质量、推广节能技术、降低生产成本，对促进镁资源可持续发展和节能环保具有极为重要的意义。
发明内容
本实用新型提供了一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的系统，以海水或卤水制得的氢氧化镁为原料，采用高效节能的新型电熔工艺，制得高纯度、高密度、高附加值的电熔镁砂产品，其工艺流程短、生产成本低，并且节能环保。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的系统，包括滤饼贮仓、箱式给料机、锤式破碎干燥机、悬浮焙烧装置、高温高压压球系统、斗式提升机、电炉供料仓及电炉熔炼系统；所述滤饼贮仓的出料口与箱式给料机的进料口相连，箱式给料机的出料口连接锤式破碎干燥机的进料口，锤式破碎干燥机的出料口连接悬浮焙烧装置的进料口，悬浮焙烧装置的出料口连接高温高压压球系统的进料口，高温高压压球系统的出料口连接斗式提升机的上料端，斗式提升机的卸料端连接电炉供料仓的进料口，电炉供料仓的出料口连接电炉熔炼系统的进料口。
所述悬浮焙烧装置设烟气出口与烟气总管连接，烟气总管通过烟气输送管道一连接锤式破碎干燥机的干燥风入口，通过烟气输送管道二连接烟气净化系统的烟气入口，烟气净化系统的净烟气出口连接烟囱；烟气总管上设风机，烟气输送管道一、烟气输送管道二上分别设调节阀；烟气输送管道一上还设有冷风入口与冷风管道相连，冷风管道上也设有调节阀。
所述电炉熔炼系统设烟气出口，通过烟气管道连接悬浮焙烧装置的热源入口。
所述悬浮焙烧装置为全封闭式结构，设有3～6个旋风器，并设置预热段和焙烧段。
所述悬浮焙烧装置自带一套燃料系统。
所述高温高压压球系统包含预压装置和高压装置，压球机线压力为80～110kN/cm，球槽为杏仁状或桃核状，容量为10～20cm3。
所述电炉熔炼系统设有4000kVA以上变压器及电极自动升降装置，炉口位置整体封闭。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型将以海水或卤水制得的优质富镁原料与电熔工艺相结合，与传统的烧结镁砂或电熔镁砂生产工艺相比，充分发挥资源、工艺的优点，将氢氧化镁原料经过干燥、焙烧脱结合水、高温压球、电炉熔炼等工艺过程，制成高附加值的优质电熔镁砂产品，工艺简单、流程短，充分利用烟气余热，装置连续性、封闭性好，环境污染小，节能环保效益显著；
2)箱式给料机通过调节闸板高度及输送带的速度，可实现均匀定量给料，适合于粘度大、湿度大的滤饼给料；
3)锤式破碎干燥机集破碎、干燥功能于一体，且利用悬浮焙烧装置烟气余热，提高了后续悬浮焙烧效率，降低了能耗；
4)本实用新型采用悬浮焙烧装置在500～650℃温度下脱去氢氧化镁的结合水，因为焙烧温度越低，分解所获得的氧化镁晶粒尺寸越小，经压球后高温烧结性能越好；传统的菱镁矿二步煅烧法生产镁砂产品，在900℃左右轻烧才能产生活性氧化镁，而氢氧化镁在300℃左右就开始分解脱结合水，其脱去结合水后可以产生双空位，结构松弛、缺陷增多，利于高温下进一步熔炼；
5)悬浮焙烧装置分为预热与焙烧两段，减少了旋风筒数量，其结构简单，操作方便；悬浮焙烧装置的热源主要来自于电炉烟气余热，并且悬浮焙烧装置排出的烟气还能供锤式破碎干燥机二次使用，降低了生产成本与能耗，实现了节能降耗；
6)悬浮焙烧装置不设冷却筒，焙烧后的氧化镁不需冷却直接进行热压，可避免氧化镁冷却后的体积收缩，成球体积密度与现有技术相比能提高0.1～0.3g/cm3；采用循环压球工艺(经筛分后的碎料返回系统重新压球)，解决粉末物料成球难的问题，提高成球率；
7)电炉熔炼系统采用4000kVA以上专用电熔镁变压器及新型节能自动电极升降装置，熔炼过程电耗低、操作环境好、自动化程度高；
8)经本实用新型所述工艺制得的电熔镁砂纯度高、质量好，体积密度能达到3.55g/cm3以上，优于目前市场上销售的烧结镁砂及海水镁砂。
附图说明
图1是本实用新型所述一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的系统的结构示意图。
图2是本实用新型所述一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的系统的工艺流程图。
图中：1.滤饼贮仓 2.箱式给料机 3.锤式破碎干燥机 4.悬浮焙烧装置 5.高温高压压球系统 6.斗式提升机 7.电炉供料仓 8.电炉熔炼系统 9.风机 10.调节阀 11.烟气净化系统 12.烟囱
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本实用新型所述一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的系统，包括滤饼贮仓1、箱式给料机2、锤式破碎干燥机3、悬浮焙烧装置4、高温高压压球系统5、斗式提升机6、电炉供料仓7及电炉熔炼系统8；所述滤饼贮仓1的出料口与箱式给料机2的进料口相连，箱式给料机2的出料口连接锤式破碎干燥机3的进料口，锤式破碎干燥机3的出料口连接悬浮焙烧装置4的进料口，悬浮焙烧装置4的出料口连接高温高压压球系统5的进料口，高温高压压球系统5的出料口连接斗式提升机6的上料端，斗式提升机6的卸料端连接电炉供料仓7的进料口，电炉供料仓7的出料口连接电炉熔炼系统8的进料口。
所述悬浮焙烧装置4设烟气出口与烟气总管连接，烟气总管通过烟气输送管道一连接锤式破碎干燥机3的干燥风入口，通过烟气输送管道二连接烟气净化系统11的烟气入口，烟气净化系统11的净烟气出口连接烟囱12；烟气总管上设风机9，烟气输送管道一、烟气输送管道二上分别设调节阀10；烟气输送管道一上还设有冷风入口与冷风管道相连，冷风管道上也设有调节阀10。
所述电炉熔炼系统8设烟气出口，通过烟气管道连接悬浮焙烧装置4的热源入口。
本实用新型所述一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的系统的工艺过程为：将海水或卤水制得的氢氧化镁滤饼，经箱式给料机2送入锤式破碎干燥机3中进行粉碎、干燥，粉碎、干燥后的氢氧化镁粉料随干燥风一起进入悬浮焙烧装置4进行预热、焙烧，得到的氧化镁送入高温高压压球系统5中进行循环热压，得到的氧化镁球通过斗式提升机6存入电炉供料仓7，之后送入电炉熔炼系统8内熔炼，制得电熔镁砂产品。
所述锤式破碎干燥机3利用悬浮焙烧装置4烟气的余热对物料进行干燥，之后干燥风重新返回悬浮焙烧装置4中；干燥后的氢氧化镁细粉含水率≤5％。
所述悬浮焙烧装置4为全封闭式结构，设有3～6个旋风器，并设置预热段和焙烧段，焙烧温度为500～650℃，排出温度为300～450℃。
所述悬浮焙烧装置4的热源主要来自电炉烟气的余热，悬浮焙烧装置4自带一套燃料系统，该燃烧系统用于调节焙烧时的温度；悬浮焙烧装置4排出烟气的一部分用于锤式破碎干燥机3的干燥热源，剩余烟气经处理达标后排放。
所述悬浮焙烧装置4焙烧得到的氧化镁，不经冷却直接进入高温高压压球系统5，在400～600℃下进行循环热压；高温高压压球系统5包含预压装置和高压装置，压球机线压力为80～110kN/cm，球槽为杏仁状或桃核状，容量为10～20cm3。
所述电炉熔炼系统8设有4000kVA以上变压器及电极自动升降装置，熔炼温度在3000℃以上，电炉加料、电极升降操作采用自动控制，炉口位置整体封闭。
所生产的电熔镁砂MgO含量≥99％，体积密度≥3.55g/cm3。
本实用新型中，箱式给料机2适用于输送含水量高的氢氧化镁滤饼，可自动化控制并调节输料量。锤式破碎干燥机3装有耐磨、耐高温锤头，可同时实现对氢氧化镁滤饼的粉碎和干燥。
电炉熔炼系统8排出的烟气全部进入悬浮焙烧装置4作为主要热源，悬浮焙烧装置4自带一套燃烧系统，悬浮焙烧装置4的烟气经风机9排出后，通过安装在烟气输送管道一、烟气输送管道二上的调节阀10配合调节，一部分进入锤式破碎干燥机3，一部分经烟气净化系统11处理后从烟囱12排出。
本实用新型所述一种以氢氧化镁为原料生产电熔镁砂的系统的工艺过程具体如下：
1)滤饼贮仓1中贮存的由海水或卤水制得的氢氧化镁滤饼，经过箱式给料机2给料输送，给料量可调；
2)氢氧化镁滤饼送入锤式破碎干燥机3中进行粉碎、干燥，干燥温度为300～450℃，干燥过程中可通过设于冷风管道上的调节阀10掺入冷风调节温度，最终得到含水率≤5％的氢氧化镁细粉；
3)氢氧化镁细粉随干燥风一起进入悬浮焙烧装置4，悬浮焙烧装置4主要利用电炉熔炼系统8的烟气余热，通过自带的燃烧系统调节焙烧温度，保证焙烧温度为500℃～650℃；
4)焙烧后的氧化镁经收集后直接送入密闭的高温高压压球系统5中进行循环热压，经过预压和高压压制后，球料经斗式提升机6送入电炉供料仓7，碎料返回高温高压压球系统5重新参与压制。图1所示为循环压球方式示意，实际生产过程不仅限于这一种方式。
5)电炉供料仓7中的球料送入电炉熔炼系统8中，经熔炼、冷却、拣选后获得电熔镁砂产品。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
