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ag亚洲集团弗卡斯窑煅烧石灰石的原理及其应用

时间:2020-06-10 03:03

  非金属矿Vol.25No.6 2002 2002弗卡斯窑煅烧石灰石的原理及其应用 陈英军 (河北辛集钡盐集团,辛集 052360 对弗卡斯石灰窑的煅烧原理、燃料燃烧机理以及石灰石煅烧过程中的次生反应机理进行了详细的分析。将弗卡斯窑和普通燃料、原料混装石灰窑进行了对比,阐述了弗卡斯窑在碳酸钡行业应用的种种优点,提出了碳酸钡行业采用弗卡斯窑的广阔前景。 关键词 弗卡斯窑 石灰石 煅烧 碳酸钡 二氧化碳 在碳化法生产碳酸钡过程中,能否生产出高质 量的产品,关键就在于石灰窑能否产生高品质的二 氧化碳气,对硫化钡进行碳化反应。对于其它行业 的石灰窑,只要求控制其中二氧化碳含量和石灰质 量,而在碳酸钡生产中要求碳气中绝对不能有氧,同 时还要控制一氧化碳的含量,反应机理非常复杂,所 以石灰窑工序是碳酸钡生产过程中非常重要的一个 环节,而石灰窑又是这一工序最主要的设备。碳酸 钡行业采用弗卡斯石灰窑在原料消耗、碳气质量及 石灰活性方面都优于传统燃料、原料混装型石灰窑。 弗卡斯窑煅烧原理1.1 碳酸钙、碳酸镁的热分解及燃料的燃烧 200~800C加热石灰石时,矿石产生大量龟裂,体积 增加 2%~4% ,极限抗压强度则降低 40%~70% 当进一步加热时,石灰石中碳酸钙及碳酸镁产生热分解,其反应是多相反应,方程式如下: 当温度为200C 分别为(kJ 800C时,分解热为 1617.66kJ 温度为900C 时,则降低到 1565.86kJ 898C时完全分解。 MgO 在温度为710C 完全分解。石灰石分解时由外向内分解,分解速度与煅烧温度的关系见图 在石灰窑中,燃料(以无烟煤为例)的燃烧存在四种反应: 碳的不完全氧化,得 1.2aO 的再结晶和烧结及石灰煅烧过程的次生 煅烧温度对石灰石内分解区移动速度的影响反应 850~1000C下逐渐加热加石灰石时,可 形成多孔隙结构、高活性的 aO aO的结晶颗粒 尺寸为 0.3~1 ,比表面积10 高煅烧温度时,伴随着aO 的再结晶,而形成比表 面积 300~400m aO粗晶体,其活性大为降 低,并开始烧结。烧结过程伴随着石灰进一步密实 和其化学活性的降低,同时石灰颜色逐渐变深。 在煅烧碳酸盐类矿石过程中形成的 aO MgO,同在原料或燃料灰份中的粘土质成份相互作 用,发生次生反应,生成新的化合物:硅酸钙( 2aO )和铁铝酸钙(4aO 次生反应会严重影响煅烧窑的正常操作,当次生反应达到一定程度时可使煅烧窑发生结窑事故。 弗卡斯窑结构、工艺流程和对原料的要求2.1 弗卡斯窑结构 弗卡斯窑大体上可分为四部 2~3h的石灰正 常生产。这样,在例行检修石料倒运及上料装置需 要暂短停机时,并不影响石灰窑的连续生产。 预热带:石料在这里吸收向上升腾的热煤气中 的热量。这种有效的热交换过程,使石料充分预热, 并进入煅烧带。 煅烧带:石料的煅烧,是在这里完成的,煅烧带 有上下两层燃烧梁,各燃烧梁上的喷嘴将燃料均匀 地喷在石料层上,充分燃烧,为矿石的分解提供热 量。燃烧梁下面有观察孔,可使操作者观察煅烧窑 整个横断面中石料流动的情况。冷却带:位于煅烧窑的底部,热石灰通过和冷空 气进行热交换,石灰被冷却,ag亚洲集团,空气被预热,然后升入 煅烧带。 石灰石产量为例)普通混料立窑 弗卡斯石灰窑 序号 名称 规格型号 数量序号 名称 规格型号 数量 原料仓3m 原料仓3m 卷扬机50t 卷扬机50t )范围:贮料带:100! 200 ;预热带: 200!800 ;燃烧带: 700!1100 ;冷却带: 100!700 2.2工艺流程 块度合格的石料,由卷扬机输送到 窑顶,经由密封进料门卸入料斗。该进料门自动开 启,以接收石料。 当预调定数量的石料进入料斗后,上料停止,顶 门关闭。然后,第二道进料由气动装置自动开启,通 过一个称作“裤腿”的布料器,石料落入煅烧窑的贮 料带。石料落入贮料带的位置,是自动选择的。通 过使料流的体积与隔离门相匹配,布料器可井然有 序地均匀布料。每次由卷扬机提升的石料,都经由 几个“裤腿”中的一个进料。下一次进料,使用另一 个“裤腿”。 两个交替操作的料斗门,可避免装料时空气泄 入窑内而影响煅烧窑的正常运行,特别是不影响通 过安装在石料贮存带的抽风管从石灰窑上部正常抽 进料系统由定时器和料位计自动控制。这个特点可免去对石料进料状况的连续检验。 当矿石入窑后,即缓慢而有序地通过预热带、煅 烧带和冷却带,此时即烧制成了熟料。 燃料经由燃烧梁均匀地喷射到窑内石料层。燃 烧梁横跨过石灰窑断面,每根燃烧梁都是由一个巨 大的、延长了的由导热油冷却的矩形钢箱装置而成。 燃烧梁内的导管将燃料导至均匀分布在梁上的 一系列喷射孔,将燃料喷到石料层,与一次助燃空气 (由上层燃烧梁端部吸入并经导热油冷却系统预热) 和二次助燃空气(由石灰窑底部吸入)混合。此时严 格控制的燃料 空气混合物开始燃烧,为高效而均匀的煅烧提供热量。二次助燃空气从煅烧窑底部进入 窑内,在出料斜坡部位冷却熟料成品,同时,上升时 生料被预热,而后进入煅烧带。 导热油冷却系统避免燃烧梁过热,装置有相应 的控制设备,以达到最高的安全工作保险系数。 一经导热油温度升高,报警讯号立即出现。柴 油马达可确保停电时导热油正常循环。 由一台离心风机抽吸供燃烧的热煤气,该风机 附属于排气系统,装有油压动力耦合器,以调整转 速。通过安装在窑顶的排风管抽吸热气,并将热气 延展到燃烧窑每个断面空间,使热煤气均匀地向上 通过石料层,从而确保煅烧的热量均匀地分布到煅 烧窑内各个部位。这样就避免了热量的“槽式”流 向,造成煅烧不均匀和可能的耐火衬的损坏。 成品通过一组料斗、振荡出料器及新型称量器, 每个出料斗由一个电磁振荡式出料器伺服,出料斗将熟料送入称量器。每次熟料送入称量器的间 隔时间预调定。每当预调定重量的熟料全部送入称 量器后,振荡器停机,然后称量器将熟料卸入熟料贮 料斗,此料斗亦安装一振荡器,以卸出熟料,周而复 始地运转。每个工作周期卸料的间隔时间及每一次 卸料量,根据实际产量预调定。上述调定系由计算 机通过工艺控制自动完成。新一代的称量器可连续 控制实际出灰重量,据此自动调整煅烧窑的工艺参 2.3对原料的要求 窑气的质量在很大程度上取 决于原料石灰石的质量,弗卡斯窑煅烧石灰石时,原 料石灰石应符合下列要求:粒度, 8!14cm aO!52% 弗卡斯窑优点3.l 可使用不同燃料 弗卡斯窑可使用多种燃料, 如:重油,天然气,回收煤气、煤粉等,既可使用上述 其中一种,也可使用任意两种或更多的混合燃产。 3.2 降低能耗 普通混料式立窑所用石灰石最小 50mm,而弗卡斯窑所用石灰石可小到 20mm 高了原料的利用率。由于在燃烧梁系统应用了闭合冷却回路能回收热量,使得热效率特别高,因而热能 和电能消耗大幅下降。 3.3 出现问题调整及时 普通混料式立窑是石灰 石和燃料一起加入到窑中,要经过预热带才能到达 煅烧带,这需要 24!481 ,出现石灰生烧和过烧问 题,只能通过控制生石灰和燃料的比例来调节,既耗 时又耗力。而弗卡斯窑能通过燃烧梁上的观察孔及 时发现不正常情况,迅速调整燃料用量,从而避免不 正常现象的发生。 3.4 能产生高品质二氧化碳气 采用双裤腿进料, 避免上料时进入过多的冷空气,燃料经由燃烧梁均 匀地喷到石灰石料层上,使石灰石分解更完全,燃料 燃烧更充分,产生的二氧化碳气更均匀。严格控制 燃料与空气的配比,可使碳气中的二氧化碳含量高 42%,一氧化碳含量降到 以下,氧气降为零。3.5 提高石灰质量 由于石灰窑内各个部位被均 匀煅烧,燃料的燃烧量能随时控制,彻底消除了生烧 和过烧现象,石灰质地非常均匀,活性更大,可广泛 应用于冶金、ag亚洲集团造纸、电石、化工、建筑等行业。 3.6 生产更灵活 弗卡斯窑可根据碳化工序对窑 气的需求,在额定产量的 50%!l00% 之间任意调 整,避免了普通混装石灰窑生产的不可调性。当碳 化工序出现故障停车时,弗卡斯窑可非常方便地减 少落灰量和窑气的排放量,提高原料的利用率。 3.7 操作简便、稳定,使用寿命长 由于采用自动 操作,所需操作员为每班一人。由于弗卡斯窑没有 任何过分集中热量的区域,使窑的耐火衬工作寿命 大为延长。 应用前景目前,我国碳酸钡行业大多采用燃料、原料混装 式石灰窑,由于窑气的质量问题,导致我国碳酸钡质 量普遍低于国外产品。碳酸钡行业采用弗卡斯窑, 可控制窑气中二氧化碳、一氧化碳的含量,把氧气降 到最低限度,提高我国碳酸钡产品质量和整体技术 水平。 另外,弗卡斯窑的煅烧原理和工作参数符合煤 系高岭土的煅烧工艺要求,如能应用在非金属矿深 加工上,其前景更加广阔。 参考文献 北京:中国建筑出版社,l986 (意)弗卡斯公司资料,l997 收稿日期: 2002-03-30(上接第 58 Cnl363539A一种高硫有机生物肥及其生产方法(利用炉渣和石 Cnl36l208A一种用于纳米复合材料的累托石的生产方法 Cnl36l2l0A 水性除锈防锈漆(含滑石粉、有机膨润土等) Cnl36l2l2A 装饰用修补腻子膏(含滑石粉等) Cnl36l2l3A 耐水刮墙粉(含白云石粉和氢氧化钙等) Cnl36l2l6A 甲壳质环保涂料(含钛白粉、滑石粉等) Cnl36l2l7A 新型乳胶漆(含钛白粉、云母粉、碳酸钙等) Cnl36236lA 沸石及其制备方法Cnl362362A 一种 沸石及其制备方法Cnl362367A 沸石用稀土离子改性的方法及其产品Cnl362382A 高强 半水石膏的制备工艺Cnl362383A 一种免烧砖的配制方法(利用高风化花岗石颗粒料) Cnl362386A 纳米 TiO2 抗菌陶瓷的制备方法 Cnl364742A 可潜入铁水的喷枪修理枪衬用耐火混合物(含莫来 石、刚玉、耐火粘土等) Cnl364743A 生物活性硅灰石陶瓷的制备方法 Cnl364833A 一种制备金红石相纳米 TiO2 的方法 Cnl364834A 一种远红外节能涂料(由碳化硅、氧化钴、滑石粉和 水玻璃组成) Cnl365873A 一种高纤维素型焊条(其药皮含金红石、海泡石、云 母、菱苦土、钛白粉等) Cnl365947A 煅烧、活化滑石粉 Cnl365957A 一种从富钾岩石 Cnl366006A多功能触媒环保涂料(含 TiO2 、花岗岩或电气石粉料 Cnl3660l9A一种新型防火材料(含海泡石、石膏、膨胀珍珠岩等) Cnl367035A 海泡石型天然矿物系列活性干燥剂及其制造工艺 Cnl367l95A 白炭黑的新用途 Cnl3672l0A 阴极射线管内用导电涂料及其制备方法(含石墨、高 Cnl3672llA一种石墨导电涂料 Cnl368405A 超细微粒矿物选矿剂 Cnl368424A 石料的配色制造方法 Cnl369328A 一种铝土矿的选矿脱硅方法 Cnl369432A 纳米蒙脱石的制备方法 Cnl369434A 高烧结活性氧化铝粉的制备方法 Cnl369457A 去除养殖水体中磷和亚硝态氮的铁改性蒙脱石制备 方法 Cnl369440A 一种沸石滤料曝气生物滤池处理污水的方法及沸石 Cnl369455A高效硫铝酸钙型膨胀剂及工艺(利用石灰石、石膏和 铝矾土) Cnl369457A 一种粉刷石膏的制造方法(以化工废石膏为原料)

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