同步逆位煅燒爐生產(chǎn)高活性氧化鎂 
張國(guó)臣，李新平，張娟，韓艷敏 
(1.焦作市霧神化工機(jī)械有限公司；2.焦作市技師學(xué)院)

　　摘要 簡(jiǎn)要介紹了同步逆位煅燒爐的原理、特點(diǎn)和工藝流程。說(shuō)明了該煅燒裝置在生產(chǎn)高活性氧化鎂中的應(yīng)用情況，并與其它干燥設(shè)備進(jìn)行了對(duì)比。 
　　關(guān)鍵詞 同步逆位煅燒爐，活性氧化鎂，干燥，煅燒 

一、概述 
　　活性氧化鎂是制備高功能精細(xì)無(wú)機(jī)材料、電子元件、油墨、有害氣體吸附劑的重要原料，也用于高溫、高腐蝕等苛刻條件下的尖端材料，亦可作為油漆、紙張及化妝品的填料，塑料和橡膠的填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑以及各種電子材料的輔助材料?；钚允茄趸V重要的物化性質(zhì)，活性的高低，直接影響氧化鎂的使用效果，這也就決定了氧化鎂的使用市場(chǎng)和銷(xiāo)售價(jià)格?；钚匝趸V的分子式是xMgO·yMg(OH)2，即堿式氧化鎂，其中氧化鎂的百分含量對(duì)活性起著重要作用。一般活性氧化鎂都是用堿式碳酸鎂或氫氧化鎂在高溫下長(zhǎng)時(shí)間分解制得，爐型結(jié)構(gòu)特殊，能耗很高，制得產(chǎn)品視比容波紋補(bǔ)償器較低，活性也較低。 
　　同步逆位煅燒爐是用高溫煅燒尾氣干燥（或預(yù)煅燒）氫氧化鎂或堿式碳酸鎂，系統(tǒng)襯四氟軟管能量梯級(jí)利用，采用動(dòng)態(tài)方式在瞬間完成氧化鎂的干燥和煅燒過(guò)程，非常實(shí)用于活性氧化鎂的生產(chǎn)，不僅高效節(jié)能，而且活性大超過(guò)常規(guī)生產(chǎn)工藝，對(duì)提高我國(guó)活性氧化鎂的品質(zhì)，具有重大意義。 
二、氧化鎂的物化特性： 
　　活性氧化鎂的化學(xué)組成、物理形態(tài)等指標(biāo)與普通氧化鎂區(qū)別不大。但活性氧化鎂的部分指標(biāo)與普通氧化鎂的要求不同，如粒度分布、平均粒徑、鋁管微觀形態(tài)等要求不同?；钚缘闹笜?biāo)常用檸檬酸活性值（指標(biāo)為12—25s）和吸碘值表示。常規(guī)生產(chǎn)的活性氧化鎂的吸碘值為80—120（mg I2／100gMgO）,視比容在6—8.5 mL／g之間。同步逆位煅燒爐生產(chǎn)的活性氧化鎂的吸碘值在150—180（mg I2／100gMgO），視比容較大，在9～12.5mL／g，比常規(guī)生產(chǎn)的活性氧化鎂有較大提高。 
　　許多專(zhuān)家認(rèn)為“氧化鎂的活性取決于加熱速率和加熱時(shí)間，特別是溫度，緩慢和持續(xù)加熱能提供最大活性和比表面積”，要求加熱時(shí)間在45min分鐘以上，加熱溫度在650～700℃。本裝置生產(chǎn)高活性氧化鎂，高溫氣體入口溫度為800℃，煅燒時(shí)間5秒，產(chǎn)品活性可達(dá)到170（mg I2／100gMgO）以上。說(shuō)明不同的裝置在不同的條件下，得到的產(chǎn)品的理化性質(zhì)差異很大。 
三、同步逆位煅燒爐的工藝流程 
　　同步逆位補(bǔ)償器煅燒爐是閃速干燥、懸浮煅燒和流體力學(xué)原理的最新科學(xué)應(yīng)用成果，是高效節(jié)能的煅燒和化學(xué)分解設(shè)備。其工藝流程如下： 
可燃?xì)怏w——燃燒室——高溫加速裝置——高壓引風(fēng)機(jī)——布袋除塵器——動(dòng)態(tài)煅燒爐——高效收粉器——連續(xù)關(guān)風(fēng)機(jī)——高效冷卻機(jī)——成品活性氧化鎂——干燥塔—高速打散器——鎂鹽喂料機(jī)——高效收粉器——連續(xù)關(guān)風(fēng)機(jī) 
　　以堿式碳酸鎂制備高活性輕質(zhì)氧化鎂為例敘述同步逆位煅燒爐的工藝過(guò)程： 
　　將堿式碳酸鎂濾餅加入定量螺旋加料斗中，依據(jù)煅燒爐尾部（或布袋收粉器尾部）的溫度控制系統(tǒng)傳遞過(guò)來(lái)的信號(hào)調(diào)整定量螺旋的加料速度，將待干燥和煅燒的堿式碳酸鎂濾餅送入干燥塔，由來(lái)自高效旋風(fēng)分離器的高溫尾氣將堿式碳酸鎂濾餅送入打散機(jī)，經(jīng)打散機(jī)打散后的堿式碳酸鎂濾餅在高速氣流的作用下，被送入干燥塔中，在干燥塔中物料的表面水被脫除。干燥后的物料在熱氣流的作用下進(jìn)入高效旋風(fēng)分離器，在旋風(fēng)分離器的作用下，干燥后的物料落入集料箱中，尾氣進(jìn)入布袋收粉器，超細(xì)粉被收集下來(lái),包裝即得超細(xì)粉料。在尾部高壓離心引風(fēng)機(jī)的作用下，尾氣經(jīng)高壓離心通風(fēng)機(jī)排入大氣。 
　　集料斗中干燥后的物料經(jīng)特種關(guān)風(fēng)機(jī)后落入高溫?zé)犸L(fēng)管，由來(lái)自高溫?zé)犸L(fēng)爐的高溫氣體攜帶物料經(jīng)高速打散器，進(jìn)入加速室，物料經(jīng)加速度室后，提高運(yùn)行速度，進(jìn)入煅燒塔，在煅燒塔中堿式碳酸鎂煅燒、分解得到輕質(zhì)氧化鎂產(chǎn)品，輕質(zhì)氧化鎂在氣流的攜帶下進(jìn)入下一級(jí)高效旋風(fēng)分離器。分離后成品落入暫存箱，物料流經(jīng)特種關(guān)風(fēng)機(jī)，再經(jīng)高效冷卻、包裝即得高活性成品輕質(zhì)氧化鎂成品。分離后的高溫尾氣在高壓引風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入系統(tǒng)的干燥段，攜帶來(lái)自定量螺旋給料器的晶體濾餅，經(jīng)高速打散機(jī)進(jìn)入干燥系統(tǒng)。熱風(fēng)經(jīng)干燥段后進(jìn)入布袋收粉器經(jīng)風(fēng)機(jī)排空，完成系統(tǒng)干燥煅燒工藝。 
　　該機(jī)可采用高位給料和低位給料兩種方式，高位給料是最佳方式。可根據(jù)用戶場(chǎng)地情況而定。 
　　該機(jī)可采用自控、手控兩種方式操作。采用自動(dòng)控制操作時(shí)，通過(guò)水分控制系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量尾氣溫度，將信號(hào)反饋到前面加料機(jī)的高速電機(jī)，控制進(jìn)機(jī)加料量。 
四、活性氧化鎂在同步逆位煅燒爐生產(chǎn)過(guò)程中耗熱量計(jì)算； 
　　以自由水含量為30%，每小時(shí)成品氧化鎂產(chǎn)量按1000㎏計(jì)算: 
　　1、煅燒反應(yīng)如下： 
　　4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O 5MgO + 4CO2 + 5H2O 
　　336 + 58 + 72=466 200 176 90 
　　1680 + 290 + 360= 2330 1000㎏ 880 450 
　　游離水量: 2330*(30/70)= 998.57㎏ 
　　QMg(OH)2 ＝-750～-1200.19 Kcol/（㎏MgO） 
　　QMgCO3= -900～-1250 Kcol/（㎏MgO） 
　　煅燒時(shí)以總和耗熱量取: -1000/mol= 1000 KCOL/（㎏MgO） 
　　增加氣體量: 煅燒增加量: 880+450=1330㎏ 
　　干燥增加量: 1330+998.57=2328.57㎏ 
　　2、化學(xué)耗熱量: 
　　Q化學(xué)耗熱量=1000*1000=1000000 KCaL/h 
　　游離水消耗熱量: 
　　Q2=998.57*(565+100-20)+0.34*2330*(100-20)= 707453.65kcol 
　　設(shè)備損耗15%則必須耗熱量為: 
　　Q必須= 1000000*1.15=1150000kcol 
　　進(jìn)氣溫度為900℃ 
　　平均氣體溫度為：(450+900)/2=675℃， 
　　M=1000000/(0 .2701*(900-450))= 8227.41㎏/h 
　　3、煅燒余熱： 
　　Q450℃煅燒余熱=0.258*(8227.41+1330)*(450-128.25)= 793374.5l/h 
　　4、尾氣溫度： 
　　T=450-793374.5/(0.25*（8227.41+1330）)= 117.95℃ 
　　干燥必須耗熱量: 707453.65 kcal/h 
　　5、Q總耗熱=0.25*8227.405*(900-20) =1810029.1kcal/h 
　　煤氣消耗量: 1810029.1/1250=1448.0Nm3/h，折合煤為428㎏/h 
　　直接生產(chǎn)成本： 序號(hào)名稱(chēng)單價(jià)數(shù)量合計(jì) 
　　1電0.75元/度90 kw/T67.5 
　　2燃料（煤氣，以煤計(jì)）1000元/噸432㎏/T432 
　　3包裝物50條3.5175 
　　4機(jī)械消耗 55 
　　工資福利 100100 
　　合計(jì) 779.5 

　　目前回轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝：煅燒MgO煤耗為1000㎏/(t. MgO)左右，電耗200kw.h/(t. MgO)。 同步逆位煅燒爐生產(chǎn)的活性氧化鎂的能耗指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于回轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝?；剞D(zhuǎn)爐耗煤量是本工藝的2.3倍。 
五、工藝特點(diǎn) 
　　同步逆位煅燒爐是一種新型、高效、瞬間氣流煅燒設(shè)備，是干燥和煅燒結(jié)晶產(chǎn)品(含結(jié)構(gòu)水的晶體產(chǎn)品)或化學(xué)分解的專(zhuān)用系列設(shè)備。它改變了以往粉狀物料傳統(tǒng)的隧道窯、滾筒為代表的靜態(tài)或半動(dòng)態(tài)煅燒方式，利用流態(tài)化的方式使待煅燒粉狀物料與加熱后的高溫氣體充分懸浮混合，在流態(tài)化狀態(tài)中完成瞬間煅燒過(guò)程?？蓪⒑w產(chǎn)品的附著水和結(jié)構(gòu)水瞬間同步脫除，使傳統(tǒng)干燥工藝需要分開(kāi)進(jìn)行的干燥、煅燒工藝在一個(gè)工序中瞬間完成，極大地節(jié)約了寶貴的能源。與傳統(tǒng)干燥設(shè)備相比，具有連續(xù)運(yùn)行、密封操作、蒸發(fā)強(qiáng)度大、溫度梯度分布合理、動(dòng)力消耗低、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。 
　　1、 氣固兩項(xiàng)間傳熱介質(zhì)的表面積大，固體顆粒在氣流中高速分散呈懸浮狀態(tài)，這樣使氣固兩項(xiàng)間的傳熱傳質(zhì)表面積大大增加。由于采用較高氣流速度，使得氣固兩項(xiàng)間的相對(duì)速度也較高，不僅使氣固兩項(xiàng)間具有較大的傳熱面積而且體積傳熱系數(shù)也較高，本煅燒系統(tǒng)的體積系數(shù)為2300~7000W/（m3.k），是回轉(zhuǎn)爐干燥器的20～30倍。 
　　2、 熱效率高、干燥時(shí)間短、處理量大。這樣可使該過(guò)程的熱效率高達(dá)85～90％。本煅燒系統(tǒng)的煅燒和干燥兩個(gè)工藝過(guò)程均采用氣固兩項(xiàng)并流操作，夾帶大量熱量的尾氣，部分熱量占總熱量支出的分率很大，若能將廢氣回收利用，也將大大提高干燥過(guò)程的熱效率。并使用煅燒系統(tǒng)的高溫尾氣干燥濕物料，提高了煅燒物料的初始溫度，進(jìn)入煅燒系統(tǒng)的物料具有220℃以上的初始溫度，不僅提高了煅燒系統(tǒng)的熱效率，同時(shí)也提高了干燥系統(tǒng)的產(chǎn)量。同步逆位煅燒爐利用高溫煅燒物料后的高溫尾氣，來(lái)干燥高水份的濕物料，可將熱能利用率提高到85％以上。 
　　3、 瞬間完成物料的煅燒過(guò)程，可極大地提高產(chǎn)品的活性和產(chǎn)品品位。 
　　4、 運(yùn)行費(fèi)用低：同步逆位干燥煅燒系統(tǒng)主要?jiǎng)恿κ窍到y(tǒng)高壓引風(fēng)機(jī)，工藝過(guò)程自然形成自動(dòng)化，一個(gè)系統(tǒng)只需要2人/班操作即可，所以大大降低了運(yùn)行成本。 
　　5、 同步逆位煅燒爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、生產(chǎn)能力大。 
　　6、 設(shè)備易損件少，生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中維修率低，費(fèi)用少。 
　　7、 操作方便，參數(shù)控制點(diǎn)少。 
　　目前“同步逆位煅燒爐”生產(chǎn)高活性氧化鎂 
六、結(jié)語(yǔ) 
　　氧化鎂的活性直接決定著氧化鎂產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)位和應(yīng)用領(lǐng)域，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該品種的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，用量也與日俱增，對(duì)于產(chǎn)品的活性也會(huì)有新的要求，同步逆位煅燒裝置生產(chǎn)的活性氧化鎂活性高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)用領(lǐng)域廣，產(chǎn)品價(jià)位高。因此，同步逆位煅燒生產(chǎn)高純活性氧化鎂技術(shù)裝置推向市場(chǎng)很有必要。