我国的菱镁矿矿床类型为沉积变质型矿床,矿石类型属于显晶质菱镁矿,轻烧装置的选用应综合矿石原料的化学组分、粒度、炸裂性,以及燃料条件、产品质量要求等因素。目前使用的轻烧装置主要有反射炉、悬浮炉和多层炉。我国西藏地区的隐晶质菱镁矿则使用菱镁矿回转窑和竖窑进行轻烧。
菱镁矿常用的轻烧装置都有哪些
1、反射炉
反射炉是一种简单、粗放型的轻烧装置,炉体连续作业,加料及卸料为间歇操作,用于轻烧菱镁矿石已有七八十年的历史。入炉镁石粒度通常在100~200mm,不能焙烧粉料和碎料,产品质量不稳定,同时生产能耗高,单位产品热耗7300~8300kJ,kg'粉尘排放量大且不易控制,自动化水平低,劳动强度大。
近年来,在高品质原矿资源短缺、环保压力大的情况下,反射炉已逐渐淘汰使用。
2、悬浮炉
悬浮焙烧技术从20世纪50年代开始发展,最早用于水泥的悬浮预热,石灰石、菱镁矿等碳酸盐物质的分解温度不高、时间短,非常适合采用悬浮焙烧工艺。
得益于浮选项目的加速上马,菱镁矿石悬浮轻烧炉受到了企业的青睐,在上述海城地区环评审批的浮选项目中,有一半都配套了悬浮炉生产轻烧氧化镁,总产能约100万吨/年。悬浮炉可直接焙烧含水率1%~2%、粒度≤200μm的浮选矿粉,在悬浮状态下气固两相接触面积大、热交换快、热耗低,产品质量均匀稳定,系统完全封闭,烟气可集中收集处理,自动化程度高,同时占地小、建设快。
尽管悬浮炉非常适合粉料的焙烧,但结构特点也决定了其具有原料适应性差、生产参数不易调整等缺点,一旦装置投入运行,难以对其设计参数进行调整,需要长时间的调试和改造。入炉原料的粒度、组分波动,悬浮焙烧炉的产量和质量都会受影响,同时还易出现堵料、收料困难等问题。目前,辽宁地区已建成和计划建设的悬浮炉达二十余座,但能连续稳定生产的并不多。因此,应用悬浮炉轻烧菱镁矿石应尽量稳定原料特性,减小炉况运行中的参数波动,保证炉况和产品质量稳定。
3、多层炉
多层炉是利用多层炉床连续生产的热工设备,20世纪70年代的日本、朝鲜、希腊、巴西等国应用其生产轻烧氧化镁。
多层炉炉膛的大小和层数多少根据产能要求和热效率确定,常用产能规模为年产轻烧氧化镁10万吨。
其煅烧物料粒度范围在0~40mm,即可煅烧小块、又适合粉料煅烧。采用多层多点加热方式,可以严格控制焙烧温度及加热时间,保证焙烧均匀,产品质量好、活性高,燃烧气体可以充分与物料接触传热,单位产品热耗在5400~6200kJ·kg-1可完全实现自动化生产,排放烟气集中收集处理。
目前,以多层炉为轻烧装置、利用二步煅烧工艺生产的高纯镁砂,是市场上质量最好、最稳定的产品。
郑州环球重工针对多层炉轻烧技术开展了大量的研发工作,目前已掌握多层炉整套装备的国产化加工制造及系统操控技术,其成本与同等产能规模的悬浮炉相当。
4、竖窑、回转窑
竖窑和回转窑是近十几年来广泛用于煅烧石灰石、白云石的成熟窑炉,都可生产出质量稳定、指标优良的活性石灰、轻烧白云石产品,而在辽宁地区用于轻烧氧化镁的则很少。
上世纪希腊等国的镁砂生产企业曾使用竖窑、回转窑生产轻烧氧化镁,我国在20世纪70年代即开展过回转窑煅烧菱镁石的试验,近年来也陆续有企业用竖窑、回转窑进行尝试,限制其使用的最大的问题在于矿石分解过程中的炸裂过多,产生大量粉尘,影响竖窑的透气性及回转窑的整体窑况,而这种情况主要出现于辽宁地区的菱镁矿石。
分析其原因,我国辽宁地区的菱镁矿属于晶质菱镁矿石,其在煅烧时更易裂成小块甚至细粉,在窑炉内产生大量粉尘,而希腊地区的隐晶质菱镁矿石则炸裂很少且仅破成小块,成型性更好,因此可使用竖窑或回转窑生产轻烧产品。同样,郑州环球重工以我国西藏卡玛多的隐晶质菱镁矿石为原料,使用竖窑、回转窑生产轻烧氧化镁,均运行稳定、产品达标。因此,能否使用竖窑或回转窑进行轻烧生产,应根据自身矿石特点,通过试验来确定。