一种煅烧、热还原炼镁的方法和装置

摘要

本发明提供一种煅烧、热还原炼镁的方法和装置，包括有煅烧物料的窑炉和至少一台热还原炉，热还原炉中装有还原罐，窑炉有预热区、煅烧区和冷却区，热还原炉的烟气出口连接到窑炉的煅烧区，用热还原炉出来的高温烟气煅烧窑炉中的白云石。同时用窑炉的废气和热空气为热还原炉的燃料和助燃空气预热，或将窑炉冷却产品的热空气直接用作助燃空气。本发明实现了热还原法炼镁和煅烧白云石优化结合，充分利用镁生产过程的余热，节省燃料约30～40％；装置紧凑，占地面积小；多台热还原炉并联操作，连续运行，操作灵活性好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种煅烧、热还原炼镁的方法和装置，属于工业窑炉和轻金属冶金技术领域。

背景技术

热还原法炼镁是生产金属镁的方法之一，主要以白云石、菱镁石等为原料，在窑炉中煅烧成氧化镁，然后加入还原剂在热还原炉中加热还原成金属镁。国内普遍采用皮江法工艺炼镁，即以煅烧后的白云石(MgO、CaO)为原料，以硅铁(Si-Fe)为还原剂，按一定比例混合磨成细粉，压成团块，装进还原罐，在热还原炉中加热还原得到镁蒸汽，冷凝结晶成固态镁，再熔成镁锭。这种方法的优点是方法简单，其不足之处是能耗过高。煅烧白云石和热还原炼镁过程都是在高温下进行，持续时间长，需要消耗大量的煤或燃料气，而且两个过程分别进行，这样加大了镁生产过程燃料的消耗量和加工成本。

受权公告号为CN201003068Y的中国专利提供了“一种节能金属镁热还原炉”，可以使煤充分燃烧，提高炉体内的温度，减少粉尘和废气污染。但该专利不能解决热还原炉出来的高温烟气利用问题，因此节能程度受到限制。本申请人在专利申请号为200810054931.4的发明专利申请中披露“一种煅烧物料的方法及其竖窑装置”，所提供的竖窑装置为外设燃烧炉的石灰窑结构，窑体顶部的烟气线通过密闭的进料线连接到排放系统；窑体下部的产品出口与密闭的出料通道连通，助燃风机经出料通道连接到燃烧炉助燃风入口。该专利申请利用窑炉的烟气预热物料，用冷却产品后的热空气作助燃风，解决了煅烧石灰石、白云石过程余热利用的问题，充分利用热量，节省燃料，减少废气排放。但该专利申请未对热还原过程余热的利用提出方案，不能解决热还原法炼镁过程中能量消耗过大的问题。

发明内容

为解决热还原法炼镁过程能量消耗高的问题，本发明提供一种煅烧、热还原炼镁的方法和装置，使热还原炼镁和煅烧白云石过程优化结合，产生的余热得到充分利用，减少能量消耗，降低生产成本。

本发明提供的煅烧、热还原炼镁的方法为，用煅烧物料的窑炉煅烧白云石，用热还原炉炼制金属镁，从热还原炉出来的烟气通入窑炉的煅烧区，用于煅烧白云石。

本发明所述的煅烧、热还原炼镁的装置包括有煅烧物料的窑炉和至少一台热还原炉，热还原炉中装有还原罐，窑炉有预热区、煅烧区和冷却区，热还原炉的烟气出口连接到窑炉的煅烧区。热还原炉使用的燃料为固体燃料、液体燃料、气体燃料或者其结合。

为优化操作，所述热还原炉烟气出口经过重力除尘器和温度调节炉连接到窑炉的煅烧区。温度调节炉装有烧嘴和空气入口，用于调节烟气的温度以适应煅烧物料的需要。所述烧嘴为固体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴、气体燃料烧嘴或者其结合。所述窑炉为竖窑或回转窑或流化床煅烧炉，不排除其它类型的窑炉。所述竖窑的煅烧区设有周边烧嘴，周边烧嘴的数量根据窑炉的尺寸确定。

为使装置连续运行和热量匹配，所述煅烧、热还原炼镁的装置设有一台窑炉和2～5台热还原炉，热还原炉的烟气出口并联连接在一起，经过重力除尘器和温度调节炉连接到窑炉的煅烧区。每台热还原炉烟气出口管线上设有阀门。

为利用窑炉废气和热空气的热量，窑炉的废气线经热还原炉燃料换热器和/或空气换热器连接到烟囱；窑炉冷却产品后的热空气线经热还原炉燃料换热器和/或空气换热器连接到烟囱。利用窑炉余热的另一方案为鼓风机通过窑炉的产品冷却器连接到热还原炉的助燃空气线，用冷却产品的热空气作热还原炉的助燃空气。

与现有技术相比，本发明的优点是实现了热还原法炼镁和煅烧白云石的优化结合，热还原炼镁和煅烧白云石过程产生的热量得到充分利用，节省燃料约30～40％；装置紧凑，占地面积小；多台热还原炉并联操作，可以连续运行，竖窑煅烧区设有周边烧嘴，根据需要补充热量，操作灵活性好。

附图说明

图1为本发明煅烧、热还原炼镁装置示意图；

图2为本发明换热流程示意图；

图3为本发明调节炉示意图；

图4为本发明另一方案煅烧、热还原炼镁装置示意图；

图5为本发明竖窑与四台热还原炉组成的煅烧、热还原炼镁装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例如图1、图2所示，为梁式竖窑与热还原炉构成的装置，包括有热还原炉4和窑炉1，热还原炉装有还原罐5，还原罐用耐热镍铬合金钢制成，热还原炉设有燃气烧嘴和固体燃料烧嘴；窑炉中分预热区、煅烧区和冷却区，预热区上部设有上抽吸梁9，煅烧区设有进气梁10，冷却区的中部设有下抽吸梁11。热还原炉上部的烟气出口经过重力除尘器3和温度调节炉2连接到窑炉1煅烧区的进气梁10。如图3所示，温度调节炉装有烧嘴16和空气入口15，用于调节烟气的温度。温度调节炉使用的燃料为气体燃料，也可使用煤粉等固体燃料。当从热还原炉出来的烟气温度低于煅烧白云石所要求的温度时，打开烧嘴16燃烧，使烟气温度达到煅烧温度；当烟气温度高于煅烧白云石所需要的温度时，打开空气入口15，通入空气降低烟气温度，以防窑炉1中物料过烧。热还原炉4、窑炉1、温度调节炉2和连接管线都为钢结构，内衬保温材料和耐火砖。

如图2所示，上抽吸梁9连接到空气换热器12，然后经过除尘器21、引风机22连接到烟囱14；下抽吸梁11经过燃料换热器13、除尘器和引风机连接到烟囱。空气线经空气换热器12连接到热还原炉烧嘴处的助燃空气入口7，燃料线经燃料换热器13连接到热还原炉燃料入口6。

煅烧、热还原炼镁的方法为，燃料在热还原炉4中燃烧加热还原罐5炼制金属镁，所用燃料为气体燃料或固体燃料，或同时使用气体燃料和固体燃料。产生的高温烟气从热还原炉烟气出口出去，经重力除尘器3和温度调节炉2，通过进气梁10进入窑炉1的煅烧区煅烧白云石，烟气离开煅烧区向上经预热区预热进入窑炉的白云石，然后进入上抽吸梁9。离开窑炉的废气经空气预热器12与热还原炉的助燃空气换热。另一路在窑炉1的冷却区冷却产品后的热空气通过下抽吸梁11，经燃料换热器13与燃料换热，然后两路会合经除尘器21、引风机22到烟囱14排放大气。竖窑的煅烧区设有周边烧嘴23，以备烟气热量不足时打开烧嘴补充热量，周边烧嘴使用的燃料为气体燃料。也可根据热还原炉烟气温度情况和煅烧物料的温度要求选择打开烧嘴16或空气出口15。

实施例2

本发明另一实施方式如图4所示，包括有热还原炉4和回转窑19。热还原炉烟气出口经重力除尘器3、温度调节炉2连接到回转窑19煅烧区的高温气体入口20。鼓风机18经回转窑的产品冷却器17连接到热还原炉4的助燃空气入口7。热还原炉炼镁产生的高温烟气进入回转窑煅烧白云石，烟气离开窑体到原料预热器预热白云石原料后通过烟囱排放。根据回转窑19煅烧白云石温度的需要，用温度调节炉2调节进入回转窑烟气的温度。在回转窑19的产品冷却器17冷却煅烧白云石产品后的热空气进入热还原炉4助燃空气入口7用作助燃空气。本实施例热还原炉4和温度调节炉2使用的燃料为煤粉。

实施例3

本发明第三实施方式如图5所示，包括有四台热还原炉4和一台窑炉1。四台热还原炉的烟气出口并联连接在一起，然后经过重力除尘器3，温度调节炉2连接到窑炉1的煅烧区。每台热还原炉烟气出口管线上装有阀门8，当一台热还原炉装料或卸料时可以关掉阀门，断开与系统的连接，其它几台热还原炉仍在运行，确保装置运行的连续性。