一种高温煅烧氧化镁装置及其煅烧方法
技术领域
本发明属于氧化镁煅烧技术领域，特别涉及一种以菱镁矿粉料或轻烧镁粉料为原料进行高温煅烧生产氧化镁的装置及其煅烧方法。
背景技术
以氧化镁为基材生产的镁基水泥，广泛应用于建筑材料、装饰材料和包装材料等，因为应用领域不同，各领域对基材氧化镁的物理化学性能使用要求也不同。采用富含氧化镁成分菱镁矿粉体或轻烧氧化镁粉体为原料，通过调整高温煅烧工艺的温度和调质物料保温时间，可以生产出不同质量品类的氧化镁，达到不同领域的应用指标要求。
其中，以粉体材料高温煅烧氧化镁，煅烧温度接近重烧镁，以最大可能减小物料活性，可满足建筑新材料的使用指标需求。目前，以菱镁矿粉体或以轻烧氧化镁粉体为生产原料，直接进行高温煅烧生产，其设备和生产方法没有成型工业案例，因此，开发一种工业窑炉以满足新型建筑材料的生产需求，已成为行业领域内又一重要攻关项目。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种高温煅烧氧化镁装置及其煅烧方法，以菱镁矿粉体或轻烧氧化镁粉体为原料，通过高温煅烧和保温调质，其中，煅烧尾气以实现物料干燥、预热工艺处理，是动态物料载流传质、传热过程，在生产出高品质的氧化镁的同时，有效利用热能，节约成本；并可实现生产适用于建筑材料领域所需的不同质量指标的氧化镁产品，其具体技术方案如下：
一种高温煅烧氧化镁装置，包括给料机1、气流干燥机2、第一级旋风预热器3、第二级旋风预热器4、第三级旋风预热器5、除尘器6、引风机7、煅烧炉8、自动燃气燃烧机9、保温调质炉10、排料装置11、物料收集器12和冷却系统13，如图1所示；
所述给料机1与气流干燥机2的侧壁进料口连接；所述气流干燥机2的顶端上风口通过管道连接第一级旋风预热器3的侧壁进料口；所述气流干燥机2的侧壁下风口通过管道连接第二级旋风预热器4的顶端出风口；所述第一级旋风预热器3的顶端出风口通过管道连接除尘器6的侧壁进风口；所述除尘器6的顶端出风口通过管道连接引风机7；
所述第一级旋风预热器3的底部出料口通过管道分别连接第二级旋风预热器4的侧壁进料口和第三级旋风预热器5的顶端出风口；所述第一级旋风预热器3底部出料口的管道与除尘器6底部出料口通过管道相连通；
所述第三级旋风预热器5的底部出料口通过管道连接煅烧炉8的顶端进料口；所述煅烧炉8侧壁上部连接自动燃气燃烧机9；
所述煅烧炉8下方连接保温调质炉10；所述保温调质炉10下方设置有排料装置11，所述排料装置11低端出料口通过管道连接冷却系统13；
所述保温调质炉10的侧壁出风口通过管道连接物料收集器12的侧壁进风口；所述物料收集器12的顶端出风口通过管道连接第三级旋风预热器5的侧壁进料口；所述物料收集器12和第三级旋风预热器5连接的管道与第二级旋风预热器4的底部出料口通过管道相连通；
所述气流干燥机2的内部设置有打散装置；
所述煅烧炉8与自动燃气燃烧机9的燃烧烟气口通过法兰连接；
所述煅烧炉8与保温调质炉10通过法兰连接；
所述冷却系统13为现有技术；
上述的一种高温煅烧氧化镁装置的煅烧方法，包含如下阶段：
阶段1：利用给料机1将菱镁矿粉料或轻烧氧化镁粉体原料送入气流干燥机2内，开启打散装置13和第二级旋风预热器4，在打散装置13的机械力作用和来自第二级旋风预热器4出风口的热风作用下，分散及干燥物料的自由水分，形成干燥物料；
阶段2：开启引风机7，干燥物料载流在气流夹带下，进入第一级旋风预热器3，进行物料的第一级预热处理，并进行气固分离；其中，第一级旋风预热器3分离后的气体夹杂少量物料由第一级旋风预热器3顶端的出风口进入除尘器6，经除尘器6除尘后，洁净的气体通过除尘器6顶端出风口进入引风机7，乏气经引风机8引出排空，少量物料通过除尘器6低端出料口回收进入第二级旋风预热器4；第一级旋风预热器3分离后的物料通过第一级旋风预热器3低端的出料口进入第二级旋风预热器4，物料在第二级旋风预热器4内进行第二级预热处理；
阶段3：经第二级预热处理后的物料由第二级旋风预热器4的下端出料口排出并通过管道进入第三级旋风预热器5，进行第三级预热处理，并进行气固分离；其中，第三级旋风预热器5分离后的热气体通过第三级旋风预热器5的顶端出风口循环进入第二级旋风预热器4，热气体为第一级旋风预热器3气固分离后进入第二级旋风预热器4的物料进行预热和载流；第三级旋风预热器5分离后的物料经第三级旋风预热器5的低端出料口进入煅烧炉8内，同时开启自动燃气燃烧机9，使物料在燃烧热烟气作用下雾化及受热，并在煅烧炉8内载流运行过程中，完成物料煅烧分解处理，形成煅烧处理后物料；
阶段4：煅烧处理后物料依重力落入保温调质炉10中，对物料进行保温、均化、调质处理，物料保温调质所需热量来自由煅烧炉8进入保温调质炉10的物料煅烧气体，及自动燃气燃烧机9气体燃烧的辐射热；保温、均化、调质处理后的物料经保温调质炉10下端出料口排出进入排料装置11；
阶段5：保温调质炉10排出气体和夹带少量物料，通过保温调质炉10侧壁管道进入物料收集器12，在物料收集器12中进行气固分离；其中，物料收集器12分离后的少量物料由物料收集器12下端的出料口返入保温调质炉10内；物料收集器12分离后的气体由物料收集器12顶端的出风口进入第三级旋风预热器5，为阶段3中的第三级预热处理和阶段1中的干燥物料提供载流气体及所需热量；热能实现循环煅烧利用；
阶段6：排料装置11中的物料经管道进入冷却系统13，进行冷却处理，得到氧化镁产品；
所述物料在气流干燥机2内的干燥温度为450℃～1000℃；
所述物料在第一级旋风预热器3内的预热温度为350℃～900℃；
所述物料在第二级旋风预热器4内的预热温度为500℃～1250℃；
所述物料在第三级旋风预热器5内的预热温度为600℃～1350℃；
所述物料在煅烧炉8内的煅烧温度为1000～1750℃；
所述物料在保温调质炉10内的保温调质温度为800～1550℃，物料调质停留时间为30～120分钟；
所述经冷却系统冷却后的氧化镁产品温度为70℃～80℃；
所述氧化镁产品颗粒小于150目。
本发明的一种高温煅烧氧化镁装置及其煅烧方法，与现有技术相比，有益效果为：
一、本发明为粉状物料(菱镁矿粉料或轻烧氧化镁粉体)煅烧处理新型窑炉，用于粉料高温煅烧生产氧化镁。物料在燃烧气体的作用下雾化及受热，并在煅烧气体载流运行过程中完成物料煅烧分解工艺处理，物料雾化分散的物料比表面积大，在煅烧过程中受热充分，传热速率快、煅烧处理均匀。
二、本发明的保温调质炉，可依据物料物性及产品应用性能指标要求设置保温调质工艺参数，能够生产出建筑材料所需的多种标准规格氧化镁，以满足建筑材料市场需求。
三、本发明设置有气流干燥机，并且气流干燥机内部设置有打散装置，有利于粉状物料在载流气体中分散和物料干燥处理。
四、本发明采用三级旋风预热器组完成物料的预热处理，物料干燥和预热处理所需热量均取自物料煅烧热量的循环利用，和调质处理工艺后排出尾气热量循环利用。可最大限度提高煅烧炉系统的热有效利用率，以达到装置节能高效目的。
五、本发明保温调质出炉后的物料，进行密闭冷却处理，其目的为稳定产品性能，保证产品质量，以避免高温物料与湿空气接触而发生的质变。
附图说明
图1为本发明的一种高温煅烧氧化镁装置示意图：1-给料机，2-气流干燥机，3-第一级旋风预热器，4-第二级旋风预热器，5-第三级旋风预热器，6-除尘器，7-引风机，8-煅烧炉，9-自动燃气燃烧机，10-保温调质炉，11-排料装置，12-物料收集器，13-冷却系统。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
一种高温煅烧氧化镁装置，包括给料机1、气流干燥机2、第一级旋风预热器3、第二级旋风预热器4、第三级旋风预热器5、除尘器6、引风机7、煅烧炉8、自动燃气燃烧机9、保温调质炉10、排料装置11、物料收集器12和冷却系统13，如图1所示；
所述给料机1与气流干燥机2的侧壁进料口连接；所述气流干燥机2的顶端上风口通过管道连接第一级旋风预热器3的侧壁进料口；所述气流干燥机2的侧壁下风口通过管道连接第二级旋风预热器4的顶端出风口；所述第一级旋风预热器3的顶端出风口通过管道连接除尘器6的侧壁进风口；所述除尘器6的顶端出风口通过管道连接引风机7；
所述第一级旋风预热器3的底部出料口通过管道分别连接第二级旋风预热器4的侧壁进料口和第三级旋风预热器5的顶端出风口；所述第一级旋风预热器3底部出料口的管道与除尘器6底部出料口通过管道相连通；
所述第三级旋风预热器5的底部出料口通过管道连接煅烧炉8的顶端进料口；所述煅烧炉8侧壁上部连接自动燃气燃烧机9；
所述煅烧炉8下方连接保温调质炉10；所述保温调质炉10下方设置有排料装置11，所述排料装置11低端出料口通过管道连接冷却系统13；
所述保温调质炉10的侧壁出风口通过管道连接物料收集器12的侧壁进风口；所述物料收集器12的顶端出风口通过管道连接第三级旋风预热器5的侧壁进料口；所述物料收集器12和第三级旋风预热器5连接的管道与第二级旋风预热器4的底部出料口通过管道相连通；
所述气流干燥机2的内部设置有打散装置；
所述煅烧炉8与自动燃气燃烧机9的燃烧烟气口通过法兰连接；
所述煅烧炉8与保温调质炉10通过法兰连接；
所述冷却系统13为现有技术。
上述的一种高温煅烧氧化镁装置的煅烧方法，包含如下阶段：
中试生产线处理原料为菱镁矿粉料，菱镁矿粉料的颗粒为180目，含水8％，MgO含量40.5％，中试生产能力500kg过烧氧化镁/小时，燃料为天然气(8500kcal/Nm3)。
阶段1：利用给料机1将菱镁矿粉料或轻烧氧化镁粉体原料送入气流干燥机2内，开启打散装置13和第二级旋风预热器4，在打散装置13的机械力作用和来自第二级旋风预热器4出风口的热风作用下，分散及干燥物料的自由水分，形成干燥物料；
阶段2：开启引风机7，干燥物料载流在气流夹带下，进入第一级旋风预热器3，进行物料的第一级预热处理，并进行气固分离；其中，第一级旋风预热器3分离后的气体夹杂少量物料由第一级旋风预热器3顶端的出风口进入除尘器6，经除尘器6除尘后，洁净的气体通过除尘器6顶端出风口进入引风机7，乏气经引风机8引出排空，少量物料通过除尘器6低端出料口回收进入第二级旋风预热器4；第一级旋风预热器3分离后的物料通过第一级旋风预热器3低端的出料口进入第二级旋风预热器4，物料在第二级旋风预热器4内进行第二级预热处理；
阶段3：经第二级预热处理后的物料由第二级旋风预热器4的下端出料口排出并通过管道进入第三级旋风预热器5，进行第三级预热处理，并进行气固分离；其中，第三级旋风预热器5分离后的热气体通过第三级旋风预热器5的顶端出风口循环进入第二级旋风预热器4，热气体为第一级旋风预热器3气固分离后进入第二级旋风预热器4的物料进行预热和载流；第三级旋风预热器5分离后的物料经第三级旋风预热器5的低端出料口进入煅烧炉8内，同时开启自动燃气燃烧机9，使物料在燃烧热烟气作用下雾化及受热，并在煅烧炉8内载流运行过程中，完成物料煅烧分解处理，形成煅烧处理后物料；
阶段4：煅烧处理后物料依重力落入保温调质炉10中，对物料进行保温、均化、调质处理，物料保温调质所需热量来自由煅烧炉8进入保温调质炉10的物料煅烧气体，及自动燃气燃烧机9气体燃烧的辐射热；保温、均化、调质处理后的物料经保温调质炉10下端出料口排出进入排料装置11；
阶段5：保温调质炉10排出气体和夹带少量物料，通过保温调质炉10侧壁管道进入物料收集器12，在物料收集器12中进行气固分离；其中，物料收集器12分离后的少量物料由物料收集器12下端的出料口返入保温调质炉10内；物料收集器12分离后的气体由物料收集器12顶端的出风口进入第三级旋风预热器5，为阶段3中的第三级预热处理和阶段1中的干燥物料提供载流气体及所需热量；热能实现循环煅烧利用；
阶段6：排料装置11中的物料经管道进入冷却系统13，进行冷却处理，得到氧化镁产品；
所述物料在气流干燥机2内的干燥温度为750℃；
所述物料在第一级旋风预热器3内的预热温度为550℃；
所述物料在第二级旋风预热器4内的预热温度为850℃；
所述物料在第三级旋风预热器5内的预热温度为950℃；
所述物料在煅烧炉8内的煅烧温度为1300±30℃；
所述物料在保温调质炉10内的保温调质温度为1100±30℃，物料调质停留时间为2h；
所述经冷却系统冷却后的氧化镁产品温度为80℃。
本实施例煅烧产出的氧化镁产品指标为：氧化镁含量为81％，活性为3％，灼减量为≤1％，密度为3.2g/cm3，颗粒粒度为180目。
实施例2
一种高温煅烧氧化镁装置，包括给料机1、气流干燥机2、第一级旋风预热器3、第二级旋风预热器4、第三级旋风预热器5、除尘器6、引风机7、煅烧炉8、自动燃气燃烧机9、保温调质炉10、排料装置11、物料收集器12和冷却系统13，如图1所示；
所述给料机1与气流干燥机2的侧壁进料口连接；所述气流干燥机2的顶端上风口通过管道连接第一级旋风预热器3的侧壁进料口；所述气流干燥机2的侧壁下风口通过管道连接第二级旋风预热器4的顶端出风口；所述第一级旋风预热器3的顶端出风口通过管道连接除尘器6的侧壁进风口；所述除尘器6的顶端出风口通过管道连接引风机7；
所述第一级旋风预热器3的底部出料口通过管道分别连接第二级旋风预热器4的侧壁进料口和第三级旋风预热器5的顶端出风口；所述第一级旋风预热器3底部出料口的管道与除尘器6底部出料口通过管道相连通；
所述第三级旋风预热器5的底部出料口通过管道连接煅烧炉8的顶端进料口；所述煅烧炉8侧壁上部连接自动燃气燃烧机9；
所述煅烧炉8下方连接保温调质炉10；所述保温调质炉10下方设置有排料装置11，所述排料装置11低端出料口通过管道连接冷却系统13；
所述保温调质炉10的侧壁出风口通过管道连接物料收集器12的侧壁进风口；所述物料收集器12的顶端出风口通过管道连接第三级旋风预热器5的侧壁进料口；所述物料收集器12和第三级旋风预热器5连接的管道与第二级旋风预热器4的底部出料口通过管道相连通；
所述气流干燥机2的内部设置有打散装置；
所述煅烧炉8与自动燃气燃烧机9的燃烧烟气口通过法兰连接；
所述煅烧炉8与保温调质炉10通过法兰连接；
所述冷却系统13为现有冷技术。
上述的一种高温煅烧氧化镁装置的煅烧方法，包含如下阶段：
中试生产线处理原料为轻烧氧化镁粉，轻烧氧化镁粉的颗粒为180目，含水8％，MgO含量40.5％，中试生产能力500kg过烧氧化镁/小时，燃料为天然气(8500kcal/Nm3)。
阶段1：利用给料机1将菱镁矿粉料或轻烧氧化镁粉体原料送入气流干燥机2内，开启打散装置13和第二级旋风预热器4，在打散装置13的机械力作用和来自第二级旋风预热器4出风口的热风作用下，分散及干燥物料的自由水分，形成干燥物料；
阶段2：开启引风机7，干燥物料载流在气流夹带下，进入第一级旋风预热器3，进行物料的第一级预热处理，并进行气固分离；其中，第一级旋风预热器3分离后的气体夹杂少量物料由第一级旋风预热器3顶端的出风口进入除尘器6，经除尘器6除尘后，洁净的气体通过除尘器6顶端出风口进入引风机7，乏气经引风机8引出排空，少量物料通过除尘器6低端出料口回收进入第二级旋风预热器4；第一级旋风预热器3分离后的物料通过第一级旋风预热器3低端的出料口进入第二级旋风预热器4，物料在第二级旋风预热器4内进行第二级预热处理；
阶段3：经第二级预热处理后的物料由第二级旋风预热器4的下端出料口排出并通过管道进入第三级旋风预热器5，进行第三级预热处理，并进行气固分离；其中，第三级旋风预热器5分离后的热气体通过第三级旋风预热器5的顶端出风口循环进入第二级旋风预热器4，热气体为第一级旋风预热器3气固分离后进入第二级旋风预热器4的物料进行预热和载流；第三级旋风预热器5分离后的物料经第三级旋风预热器5的低端出料口进入煅烧炉8内，同时开启自动燃气燃烧机9，使物料在燃烧热烟气作用下雾化及受热，并在煅烧炉8内载流运行过程中，完成物料煅烧分解处理，形成煅烧处理后物料；
阶段4：煅烧处理后物料依重力落入保温调质炉10中，对物料进行保温、均化、调质处理，物料保温调质所需热量来自由煅烧炉8进入保温调质炉10的物料煅烧气体，及自动燃气燃烧机9气体燃烧的辐射热；保温、均化、调质处理后的物料经保温调质炉10下端出料口排出进入排料装置11；
阶段5：保温调质炉10排出气体和夹带少量物料，通过保温调质炉10侧壁管道进入物料收集器12，在物料收集器12中进行气固分离；其中，物料收集器12分离后的少量物料由物料收集器12下端的出料口返入保温调质炉10内；物料收集器12分离后的气体由物料收集器12顶端的出风口进入第三级旋风预热器5，为阶段3中的第三级预热处理和阶段1中的干燥物料提供载流气体及所需热量；热能实现循环煅烧利用；
阶段6：排料装置11中的物料经管道进入冷却系统13，进行冷却处理，得到氧化镁产品；
所述物料在气流干燥机2内的干燥温度为850℃；
所述物料在第一级旋风预热器3内的预热温度为750℃；
所述物料在第二级旋风预热器4内的预热温度为1150℃；
所述物料在第三级旋风预热器5内的预热温度为1250℃；
所述物料在煅烧炉8内的煅烧温度为1600±30℃；
所述物料在保温调质炉10内的保温调质温度为1400±30℃，物料调质停留时间为2h；
所述经冷却系统冷却后的氧化镁产品温度为80℃；
本实施例煅烧产出的氧化镁产品指标为：氧化镁含量为81％，活性为0％，灼减量为≤0.5％，密度为3.2g/cm3，颗粒粒度为180目。
