菱镁精矿粉的轻烧与活性MgO粉的技术处理

第二讲菱镁精矿粉的轻烧与活性MgO粉的技术处理一、菱镁矿的热分解特性

菱镁矿是碳酸镁（MgCO3）的矿物名称，它是以碳酸镁为主要成分的天然碱性矿物原料。其分为晶质与非晶质两大类，辽南地区均为晶质菱镁矿。菱镁矿是以菱镁石为主要成分与方解石、白云石等无机碳酸盐矿物共生。其中SiO2以滑石、绿泥石、石英等矿物形态，CaO以白云石形态存在矿石中。

1.菱镁矿煅烧特性

加热到500℃时，晶粒出现裂纹

加热到550℃时，开始分解

加热到600℃－800℃时，完成分解

加热到1100℃时，仍无烧结现象

菱镁矿完成分解后，纯MgO粉结合强度低易粉化

2.菱镁石分解反应的热动力学原理

碳酸盐、氢氧化物的加热分解反应有如下特点

A．矿物只要达到分解温度，其分解瞬间完成。

B．被加热诉矿物其分解的时间与以下因素的关系：与粒度大小成反比

与加热诉温度成正比

C．分解反应过程

菱镁矿的热分解主要有两种传热形式

热介质（高温烟气）将热量传给菱镁矿块（或粉）

——对流传热过程

Ø对流＝F

T T α1

21- T 1—烟气温度

T 2—被加热的矿物的温度

α1

—热阻 α—换热系数

F —换热面积

总结分析：

(1)加热介质温度T 1越高，反应速度越快。

(2)粒度越细会使换热面积越大，越分解的速度也越快。

(3)气流速度越快，会形成湍流，边界层越小，热阻也越小，传热越快，热分解的速度也越快。

菱镁矿块（或粉）由其表面向内部导热的过程

——传导热过程

Ø传导＝λδ∙-21T T

T 1—表面温度

T 2—内部温度

λ—材料导热系数

δ—传导厚度

综合叙述菱镁矿分解过程：

加热介质（火焰或烟气）将热量主要通过对流传热形式传

给菱镁矿粒度表面，其分解反应从表面开始，其传热效率与比

表面积（物料的粒度）成正比，也与介质温度成正比。

对物料进行持续加热，热能会通过表面反应层向物料内部未分解的部分传送（传导传热），其反应时间与原矿粒度成正

比。当一个矿体在未完全完成分解反应前，其温度保持在分解

温度的区间内，不会迅速升高温度而使矿体表面过烧。

焙烧炉的焙烧温度是指在焙烧作用中被焙烧物料的表面温度，而不是内部温度。

二、菱镁矿的轻烧工艺

1.反射炉

A．反射炉轻烧工艺特点

（1）装窑块矿要求等块度

（2）炉底装有耐火材料炉箅。在炉箅下用煤气焙烧，高温烟

由下而上流动，物料由上而下经预热、逐步分解。经过高温烟

气的加热达到完全分解，熟料达到完全松散。采用人工透料，

间隙出窑，工作环境又热又脏。以煤气为加热源，燃料为半煤

气。

（3）出窑产品为熟料，在下部料箱内存放一个出窑周期，在

下一个出窑周期出炉冷却，人工拣选，然后进库或加工。

B．反射炉的特点

（1）由于反射炉入炉原料块度大，分解时间长，烟气排放量大，成品出炉温度高，带走大量的热能，导致生产的能源单耗高，

一般优质烟煤（热值>6000Kcal/kg），单耗为3000公斤/吨粉。（2）由于反射炉的结构与工艺，其焙烧均匀性不好，产品的生过烧多，活性度差。

（3）由于装出窑及煤气发生炉作业为人工，占用人工多，属于劳动密集型生产。

（4）关于现有反射炉、二段式煤气发生炉集中供气的相关思路。

现有反射炉在未完全淘汰前，可用二段式煤气发生炉建集中供煤气管网，减少单炉工人分散操作，减少岗位工人，降低人工费用。并且二段煤气发生炉能采用劣质煤降低能耗费用。但与原半煤气热炉气的单炉发生炉相比，由于煤气温度低，其火焰温度可能有所降低，有可能与原作业状况相比，其产量与产品灼减指标将受影响。

建议在出窑产品装料箱的底部，适当鼓入冷风，从料面引射热风供一次助热空气，估计综合助燃空气温度能达350℃以上，火焰温度提高100℃左右，见附图一。

这样的构造是一个喷射器的原理，喷射器是利用高速气流由小管流入两端开口的大管中，在大管入口处形成负压，带动低速（静止）的气体运动，使后者增加能量，以便克服气体运动的阻力，并随高速气体一道向前运动。

喷射器是一种间接抽风设备，当窑炉内气体温度很高，不能用风机来输送时，可以采用喷射器。例如可以采用喷射器由隧道窑冷却带抽出热风并送至烧成带各烧嘴；利用喷射器喷射

排烟来输送窑内废气；同时由于在喷射器内两种气体（喷射气体，被喷射气体）可以互相混合，所以它也是一种良好的混合设备。喷射式无焰燃烧器就是利用这一原理设计而成的。

喷射器由喇叭形入口、混合管、扩展管等部分组成，见附图二。

2．多层炉

3．沸腾炉

沸腾炉系浓稀相组合的流态化焙烧炉，一般物料粒度较粗，能源利用率差。

4．气态悬浮炉

是在载热气体的作用下，使细粒状或粉状物料悬浮于热气流中，气固间发生激烈的传热和传质过程

该炉由三部分组成：

1.原料预热系统：由二级旋风预热器Ｐ01、p02和A02文丘里干

燥器组成，并有A01给料螺旋，所加原料在预热系统中完成水份蒸发，并预热到600—700℃，并有一定比例矿物分解。

2.原料轻烧系统：主要有燃烧器和气态悬浮炉主反应炉P03、P04

组成并设有下料溜子等组成。

3.冷却系统：主要由四级冷却旋风筒C01、C02、C03、C04组成，

使全部助燃空气经以上四旋风筒由出炉热料预热到中温，进主反应炉与煤气混合燃烧。