一种以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的工艺及系统的制作方法

本发明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烧结镁砂的工艺及系统。

背景技术：

目前，世界上生产镁砂的方法主要有两种：一种是用天然菱镁矿煅烧或电熔而成，另一种是将由海水或卤水制得的氢氧化镁再经高温煅烧而成。而获得高密度、高纯度的烧结镁砂产品，一直是镁砂生产的发展方向。

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含镁的浓海水和卤水，以海水和卤水化学处理后的氢氧化镁为原料生产的镁砂产品，纯度更容易达到98％以上，体积密度可达到3.45g/cm³以上；但目前以氢氧化镁为原料生产镁砂的现有技术普遍存在工艺流程长、生产成本高的问题，国内的相关生产企业还很少。

本发明针对菱镁矿资源尤其是优质菱镁矿资源日益匮乏和生态环境破坏严重的问题，深入研究并开发出一种以海水或卤水制得的氢氧化镁为原料制备烧结镁砂的方法，有利于缩短工艺流程、推广节能降耗技术、降低生产成本，其产品最终可代替菱镁矿煅烧镁砂产品，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。

技术实现要素：

本发明提供了一种以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的工艺及系统，其工艺流程短、生产能耗低、环境污染小、生产成本低；所制得的高纯度、高密度烧结镁砂产品可替代菱镁矿煅烧的烧结镁砂产品和电熔产品，用作各种镁质耐火砖、不定形耐火材料的生产原料，广泛应用于冶金、石化、有色等高温工业；有利于减少自然资源和能源消耗，改善生态环境，实现镁资源的可持续发展。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的工艺，以海水或卤水制得的氢氧化镁滤饼为原料，经变量联合给料机组给料，送入快速干燥装置中进行干燥，将干燥后的氢氧化镁粉用无轴螺旋输送机输送至悬浮焙烧装置中进行焙烧，获得高活性氧化镁粉；将高活性氧化镁粉经高温高压压球系统进行循环热压球后送入高温竖窑中煅烧，获得烧结镁砂产品。

所述变量联合给料机组由手动闸板阀、星形给料机、螺旋输送机、解碎机及变频电机组成，变量联合给料机组的进料端设手动闸板阀；星形给料机、螺旋输送机由变频电机驱动，螺旋输送机的进料端设解碎机；手动闸板阀能够直接调节进料量，解碎机用于把结块的物料打散，星形给料机、螺旋输送机用于强制给料、输送，并具有进一步打散、均化物料的作用；变频电机用于调节给料速度。

所述快速干燥装置利用悬浮焙烧装置的烟气余热进行干燥，热烟气进入温度为300～450℃，烟气排出温度为50～150℃；烟气出口连接烟气净化处理系统；经干燥后的氢氧化镁含水量≤5％。

所述悬浮焙烧装置利用高温竖窑的烟气余热进行焙烧，热烟气进入温度为500～650℃，烟气排出温度为300～450℃；悬浮焙烧装置设2～5个旋风器。

所述高温高压压球系统包括预压装置和高压装置，用于对轻烧后的氧化镁进行循环热压，热压温度为400～600℃；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。

所述高温竖窑以重油或天然气为燃料，由plc控制系统控制进行连续生产，煅烧温度为1800～2000℃。

所生产的烧结镁砂mgo含量≥98％，体积密度≥3.45g/cm³。

本发明所述以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的系统，包括滤饼贮仓、变量联合给料机组、快速干燥装置、无轴螺旋输送机、斗式提升机一、悬浮焙烧装置、高温高压压球系统、斗式提升机二、竖窑供料仓及高温竖窑；所述滤饼贮仓的出料口与变量联合给料机组的进料口相连；变量联合给料机组的出料口连接快速干燥装置的进料口，快速干燥装置的出料口连接无轴螺旋输送机的进料口，无轴螺旋输送机的出料口连接斗式提升机一的上料端，斗式提升机一的卸料端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二的上料端，斗式提升机二的卸料端连接竖窑供料仓的进料口，竖窑供料仓的出料口高温竖窑的进料口。

所述高温竖窑的烟气出口通过第一烟气管道连接悬浮焙烧装置的焙烧热源入口，悬浮焙烧装置的烟气出口通过第二烟气管道连接快速干燥装置的干燥热源入口；快速干燥装置的烟气出口通过第三烟气管道连接烟气净化处理系统的烟气入口，烟气净化处理系统的净烟气出口连接烟囱。

所述变量联合给料机组、快速干燥装置、无轴螺旋输送机、悬浮焙烧装置、高温高压压球系统及高温竖窑均为全封闭结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明实现了海水或卤水资源的有效利用，与传统的高纯镁砂生产工艺相比，本发明的烧结镁砂制备工艺为连续式、全封闭式生产过程，将氢氧化镁原料经过干燥、焙烧脱除结合水、高温压球、高温烧结等工艺过程制成烧结镁砂，仅设一套燃料系统和一套窑炉烟气净化处理及排烟系统，充分利用烟气余热，工艺简单、流程短，环境污染小，节能环保效益好；

2)采用变量联合给料机组给料，设备结构紧凑、整体封闭，使用现场安装便捷、无粉尘外溢；手动闸板阀可直接调节料量，减少星形给料机的运行阻力，并能完全切断料流，便于故障时的维修作业；解碎机用来把结块的物料打散，便于后续输送；星形给料机和螺旋输送机能进行强制给料、输送，同时具有进一步打散、均化作用，可提高氢氧化镁滤饼的干燥效率；采用变频电机传动系统，可调整给料速度，实现自动化控制；

3)无轴螺旋输送机采用全封闭输送，螺旋表面易清洗、结构紧凑、节省空间、能耗低，氢氧化镁不受污染、不泄漏、不易堵塞；

4)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高纯镁砂，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，利于促进氧化镁的烧结；

5)悬浮焙烧装置分预热与焙烧两段，不设燃烧系统，焙烧温度低，减少了旋风筒数量，结构简单，操作方便；悬浮焙烧装置的热源来自于高温竖窑的热烟气，并且悬浮焙烧装置排出的烟气还能供快速干燥装置二次使用，降低了生产成本与能耗，实现了节能降耗；

6)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(筛下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)高温竖窑通过plc控制系统实现全自动化控制，整个系统只在高温竖窑处设置一套燃料系统，充分利用烟气余热；

8)所制备的烧结镁砂纯度高、杂质少、质量均匀稳定、体积密度能达到3.45g/cm³以上。以其为原料制得的耐火制品高温性能好、耐热强度、抗渣能力及抗侵蚀性能优良，使用寿命长，是优质的高端耐火原料，应用领域及前景广阔。

附图说明

图1是本发明所述一种以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的系统的结构示意图。

图2是本发明所述一种以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的工艺流程图。

图中：1.滤饼贮仓2.变量联合给料机组3.快速干燥装置4.无轴螺旋输送机5.斗式提升机一6.悬浮焙烧装置7.高温高压压球系统8.斗式提升机二9.竖窑供料仓10.高温竖窑11.烟气净化处理系统12.烟囱13.燃料系统

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1、图2所示，本发明所述一种以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的工艺，以海水或卤水制得的氢氧化镁滤饼为原料，经变量联合给料机组2给料，送入快速干燥装置3中进行干燥，将干燥后的氢氧化镁粉用无轴螺旋输送机4输送至悬浮焙烧装置6中进行焙烧，获得高活性氧化镁粉；将高活性氧化镁粉经高温高压压球系统7进行循环热压球后送入高温竖窑10中煅烧，获得烧结镁砂产品。

所述变量联合给料机组2由手动闸板阀、星形给料机、螺旋输送机、解碎机及变频电机组成，变量联合给料机组2的进料端设手动闸板阀；星形给料机、螺旋输送机由变频电机驱动，螺旋输送机的进料端设解碎机；手动闸板阀能够直接调节进料量，解碎机用于把结块的物料打散，星形给料机、螺旋输送机用于强制给料、输送，并具有进一步打散、均化物料的作用；变频电机用于调节给料速度。

所述快速干燥装置3利用悬浮焙烧装置6的烟气余热进行干燥，热烟气进入温度为300～450℃，烟气排出温度为50～150℃；烟气出口连接烟气净化处理系统；经干燥后的氢氧化镁含水量≤5％。

所述悬浮焙烧装置6利用高温竖窑10的烟气余热进行焙烧，热烟气进入温度为500～650℃，烟气排出温度为300～450℃；悬浮焙烧装置6设2～5个旋风器。

所述高温高压压球系统7包括预压装置和高压装置，用于对轻烧后的氧化镁进行循环热压，热压温度为400～600℃；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。

所述高温竖窑10以重油或天然气为燃料，由plc控制系统控制进行连续生产，煅烧温度为1800～2000℃。

所生产的烧结镁砂mgo含量≥98％，体积密度≥3.45g/cm³。

本发明所述一种以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的系统，包括滤饼贮仓1、变量联合给料机组2、快速干燥装置3、无轴螺旋输送机4、斗式提升机一5、悬浮焙烧装置6、高温高压压球系统7、斗式提升机二8、竖窑供料仓9及高温竖窑10；所述滤饼贮仓1的出料口与变量联合给料机组2的进料口相连；变量联合给料机组2的出料口连接快速干燥装置3的进料口，快速干燥装置3的出料口连接无轴螺旋输送机4的进料口，无轴螺旋输送机4的出料口连接斗式提升机一5的上料端，斗式提升机一5的卸料端连接悬浮焙烧装置6的进料口；悬浮焙烧装置6的出料口连接高温高压压球系统7的进料口，高温高压压球系统7的出料口连接斗式提升机二8的上料端，斗式提升机二8的卸料端连接竖窑供料仓9的进料口，竖窑供料仓9的出料口高温竖窑10的进料口。

所述高温竖窑10的烟气出口通过第一烟气管道连接悬浮焙烧装置6的焙烧热源入口，悬浮焙烧装置6的烟气出口通过第二烟气管道连接快速干燥装置3的干燥热源入口；快速干燥装置3的烟气出口通过第三烟气管道连接烟气净化处理系统11的烟气入口，烟气净化处理系统11的净烟气出口连接烟囱12。

所述变量联合给料机组2、快速干燥装置3、无轴螺旋输送机4、悬浮焙烧装置6、高温高压压球系统7及高温竖窑10均为全封闭结构。

本发明所述一种以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的工艺具体如下：

1)在滤饼贮仓1中贮存的由海水或卤水制得的氢氧化镁滤饼，首先经过变量联合给料机组2(市售定套设备)打散、输送，给料速率根据镁砂产量而定；

2)将打散后的氢氧化镁送入快速干燥装置3中干燥，干燥温度为300～450℃，得到含水率≤5％的氢氧化镁；

3)干燥后的氢氧化镁由无轴螺旋输送机4以及斗式提升机一5输送至悬浮焙烧装置6中，无轴螺旋输送机4输送速率根据镁砂产量而定；

4)氢氧化镁粉末在悬浮焙烧装置6中经预热段预热后，进入焙烧段进行焙烧，悬浮焙烧装置设2～5个旋风器(旋风器数量根据镁砂产量和旋风筒规格而定)，焙烧温度为500℃～650℃；

5)焙烧后的活性氧化镁直接送入密闭的高温高压压球系统7中进行循环热压，经过预压和高压压制后，球料经斗式提升机二8送入竖窑供料仓9，碎料返回高温高压压球系统7中循环压球(图1所示为一种循环压球方式，但本发明不仅限于这一种方式)，热压温度为400℃～600℃。

6)竖窑供料仓9中的生球送入高温竖窑10中煅烧，煅烧温度为1800～2000℃，获得烧结镁砂产品；

7)高温竖窑10设有燃烧系统13，其产生的热烟气送入悬浮焙烧装置6中焙烧氢氧化镁，热烟气温度为500～650℃；悬浮焙烧装置6产生的热烟气送入快速干燥装置3中干燥氢氧化镁，烟气温度为300～450℃；快速干燥装置3排出烟气温度为50～150℃；

8)快速干燥装置3排出的烟气经烟气净化处理系统11处理达标后，通过烟囱12排出。

上述工艺过程中，步骤1)、步骤2)和步骤3)主要是进行原料的前期处理，包括氢氧化镁滤饼的分散与干燥，获得氢氧化镁粉末，其目的是为氢氧化镁在悬浮焙烧装置中的焙烧做准备；步骤4)将干燥后的氢氧化镁在悬浮焙烧装置焙烧，获得高活性氧化镁，其目的是为高温竖窑煅烧出高品质镁砂做好准备；步骤5)将焙烧后的活性氧化镁粉进行循环热压球，提高氧化镁球的体积密度，有助于高温竖窑煅烧出高密度镁砂；步骤6)将氧化镁球在高温竖窑中煅烧，获得高密度、高品质镁砂；步骤7)和步骤8)是对高温竖窑及悬浮焙烧装置烟气余热的合理利用以及烟气的净化处理过程，本发明所述工艺最大限度降低了对环境的污染和资源的浪费，实现了节能环保。

综上，本发明所述一种以氢氧化镁为原料生产烧结镁砂的工艺及系统，通过对工艺流程的简化与自动化控制、采用低温焙烧与循环热压、减少燃料燃烧及烟气合理利用，最终实现了烧结镁砂生产全自动化控制与节能环保的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。