1、窑型与选择
用回转窑煅烧白云石,生产能力大,机械化程度高,维护操作简单,煅白活性高,灼减低,所以硅热法炼镁中应选用回转窑来实现白云石的煅烧。
回转窑常用的窑型有如下几种。
(1)直筒型:筒体形状为直筒形,窑体的钢筒内径窑头与窑尾一致,这种窑形制造和安装方便,物料在窑内填充系数一致,移动速度均匀。
(2)窑头扩大型:这种窑形由于燃烧空间扩大了,窑头的供热能力可以增大,有利于提高产量。
(3)窑尾扩大型:可以提高窑的预热能力,降低窑尾风速和废气温度,节约能耗,在窑的传热面积相同的条件下,窑尾扩大后可以缩短窑长。
(4)两端扩大型:兼有以上两种窑的优点,但制造安装较复杂些,由于煅烧白云石工艺过程较简单,很少用这种窑型。
2、回转窑与冷却机的结构
回转窑一般由下列八个部分组成。
(1)筒体与窑衬:筒体由钢板卷成,是物料完成物理与化学变化的容器,因而是回转窑基体,窑内物料温度可达1200℃以上,故筒体内都砌筑耐火材料(即窑衬),起保护筒体与减少散热作用。按煅烧白云石过程,简体分三带,即预热带(占总长50%)、分解带(占总长25%)、冷却带(占总长25%)。其各带长度与物料的化学反应有关。
(2)滚圈:简体、窑衬、物料等听有回转部分的重量通过滚圈传到支承装置上。滚圈传递可以达几百吨重的载荷,是回转窑最重要的零件(本身重量可达几十吨)。
(3)支承装置:它承受回转窑部分的全部重量,由一对托轮轴承组和一个大底座组成。一对托轮支承着滚圈,既允许筒体自由转动,又向基础传递了巨大荷重。支承装置的套数称为窑的挡数,一般为三挡,其中一挡支承装置上装有挡轮(一般在中间挡),称为带挡轮支承装置。挡轮的作用是限制或控制窑回转部分的轴向窜动。
(4)传动装置:它的作用是通过设在筒体部的齿圈使筒体回转,齿圈用弹簧板安装在简体上。由于操作与维修的需要,较大的窑还设有使窑以极低转速转动的辅助传动。
(5)窑头罩:它是连接窑头端与流程中下道工序的设施(如冷却机)的中间体。燃烧器及燃烧所需空气经窑头罩入窑。这里是看火工进行生产操作的地点,因此窑头罩上设有看火孔及检修门。窑头罩内也捣固有耐火材料,在静止的窑头罩与回转的筒体之间有密封装置,称窑头密封。
(6)燃烧器:回转窑的燃烧器从简体窑头端插入,通过火焰辐射将物料加热到需要的温度。燃烧器因采用的燃料不同而不同,有油喷枪,煤气喷嘴等。燃烧器为直流—套管式煤气烧嘴,这种烧嘴的结构简单,煤气从内管喷出,空气经过内管和外管之间的环形空间喷出,在烧嘴外部混合而燃烧,由于两股气流基本上是平行地流出,混合条件差,燃烧时间较长,生成的火焰也较长。由于煤气和空气在烧嘴内受阻力较小,因而煤气和空气的压力较低,一般为800—1500h,这种烧嘴不易发生回火现象。回转窑可以重油为燃料,所使用的油喷枪也基本相似。
如反应温度较低,可在窑头罩旁另设燃烧室,将热气流通人窑内来供热。
(7)窑尾罩:它是连接窑尾端与物料预处理设备以及烟气处理设备的中间体,烟气经窑尾罩排出而人烟道及收尘系统。白云石由振动给料器或圆盘给料机按一定量通过溜槽(下料管)再经窑尾罩直接进入窑的尾部。
窑尾罩内也捣固有耐火材料、保温材料,在静止的窑尾罩与回转的简体间有密封装置,称窑尾密封。
(8)加料装置:它是回转窑的附属装置。硅热法炼镁用于白云石煅烧的加料装置,一般采用电磁振动给料器、圆盘给料机、星形加料器,或直接用溜槽。进入窑中的白云石,其块度一般在15—35mm之间,上述加料装置都能满足工艺要求。
对于所采用的加料装置,要求加料量稳定、均匀、且容易控制,以便配合窑的操作。
冷却机有单筒冷却机和多简冷却机两种。在实际生产中,回转窑产生的高温物料(1100—1200℃的煅白),必须经冷却机冷却到一定温度,方可进行运输。白云石煅烧后所得的煅白,经冷却机冷却到200℃后才能用斗式提升机提到料仓中贮存。冷却机还可将高温物料携带的大量热量回收,把入窑的助燃空气预热到较高的温度(300—500℃),以强化煅烧,降低能耗。
单筒冷却机的结构与回转窑一样,也有简体,滚圈、托轮、挡轮支承装置和齿圈式传动装置。机头、机尾根据需要配有进料装置及出料罩:其不同点是筒体内无内衬。可设换热装置和扬料板,以利于与通过的气流进行热交换(也可以不设)。多筒冷却机的每个筒内与单筒冷却机是一样的,每个筒通过两个支点与窑简体固紧,物料从窑简体冷却带上的出料口进入冷却筒。按物料进入冷却筒后的流向而转向,多筒冷却机可分为顺流式和逆流式两种。
3、烧结白云石回转窑用耐火材料的选用
在煅烧白云石生产过程中通常不添加矿化剂。燃料如采用半水煤气或重油时,烟气含SO2气很低,所以腐蚀性很小,这就有利于窑衬的选用,对于煅烧白云石的窑通常只考虑它的保温、耐火、耐磨和高温机械性能就可以;厂。煅烧白云石的高温带温度在1150—1300吧之间,一般的耐火砖都可以用。但综合考虑,窑尾部分易受物料磨损,用砌筑强度较高的高铝砖为好。中间段受机械传动和高温的影响用镁铝砖或高铝砖较适合,窑头部分(占窑总长的25%)用粘土砖价格便宜又适用。当然也有整个窑体全部用粘土砖砌筑的。但无论用哪种砖,砖的质量一定要严格按国家标准验收,包括对尺寸公差均不能含糊。目前很多镁厂的窑砖时常脱落,其主要原因是砖的质量和砌筑质量不好。
窑体保温是工艺条件和节能要求所决定的,而且凡是有机械电气传动设备和钢结构的窑体都不允许窑体表面温度过高,但过厚的耐火材料层会加重窑体自重,增加机械负荷、动力和造价。理想的窑衬——般由两层耐火材料组成,一层用轻质的保温材料(轻质砖)铺设在钢筒内壁上,也可以用不定形的保温材料浇注;另一层用耐火砖和耐磨的材料作直接接触火焰和物料的衬里。这种双层砖窑衬是经济合理的,但设计与砌筑不好,窑砖易脱落,所以一般厂家都习惯用单层耐火砖作窑衬。单层砖厚度可用热传导公式算出。窑高温段钢筒表面温度不应超过100—120℃,在实际工业生产中有些窑衬过薄,简体表面温度高达200—300℃,简体变形,这是不合理的。根据经验,有单层砖砌筑的白云石煅烧窑,高温带砖层厚度为220—250mm最适宜。有保温层的窑衬,两层总厚度在220—240mm之间。
窑尾罩内也捣固有耐火、保温材料,在静止的窑尾罩与回转的简体间有密封装置,称窑尾密封。
(8)加料装置:它是回转窑的附属装置。硅热法炼镁用于白云石煅烧的加料装置,一般采用电磁振动给料器、圆盘给料机、星形加料器,或直接用溜槽。进入窑中的白云石,其块度一般在15—35mm之间,上述加料装置都能满足工艺要求。
对于所采用的加料装置,要求加料量稳定、均匀、且容易控制,以便配合窑的操作。
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