本发明属于煅烧熟料的回转窑生产技术领域，尤其涉及一种氧化镁精确制备装置及方法。
背景技术：
目前，国内煅烧生产熟料采用的装置主要有普通竖窑、机械化竖窑、回转窑三种类型。普通竖窑存在着质量差、能耗高、环境污染严重等缺点，已处于淘汰阶段；机械化竖窑有采用国外技术开发的麦尔兹窑、弗卡斯窑和国内开发的节能立窑；回转窑由于其具有原料利用率高、产品质量高、机械化程度高、操作控制易于掌握、单窑生产能力高、环保易于达标等优点，近年来在国内得到较多使用。
中国cn106220004a号专利涉及直接煅烧粉状石灰的回转窑生产线及生产方法，本发明的目的是提供直接煅烧粉状石灰的回转窑生产线及生产方法；采用的技术方案为：直接煅烧粉状石灰的回转窑生产线及生产方法，包括磨机，所述磨机通过生料提升机与悬浮预热器连接，所述悬浮预热器的第五级旋风筒的出口连通回转窑内的煅烧腔室，第四级旋风筒的物料出口连通分解炉，所述分解炉的出口连通回转窑内的煅烧腔室；所述生产线还包括煤粉仓，煤粉仓通过管道一路连通回转窑内的燃烧室，另一路连通分解炉的燃烧室；所述回转窑内的煅烧腔室出口连接篦冷机，篦冷机通过白灰提升机连接到白灰库；所述生产线还包括液氧罐，所述液氧罐的输送管路分别连通回转窑和分解炉内的燃烧室。该回转窑生产线对于第五级旋风筒的利用率较低，第五级旋风筒内的物料在未进行分解的情况下直接进入回转窑中进行煅烧，影响成品的品质。
中国cn102173608a号专利涉及一种电石渣高比例配料五级预热器窑外分解生产水泥熟料工艺方法，经过电石渣干燥、生料粉磨、熟料烧成三步完成。电石渣干燥步骤包括同时进行的干燥和除杂两个流程，生料粉磨步骤包括粉磨和废气排放两个流程，熟料烧成包括窑外预热、窑外分解、煅烧、熟料储存四步。本发明的实施，解决了目前国内乙炔法制化工原料行业的废渣处理难题，使电石渣、碎石灰石、石灰渣等废渣得到最大化利用，解决了废渣处置的环境污染问题。该熟料工艺仅采用四级旋风筒余热，再将分解后的熟料输送至第五级旋风筒中，对于第五级旋风筒的热量利用率较低，能耗成本高。
在制备氧化镁熟料的煅烧工艺中，一般采用普通立窑、反射窑、沸腾炉、悬浮炉、无悬浮预热器的回转窑等工艺进行生产。
普通立窑生产的氧化镁熟料为块料，燃料填充于菱镁矿石中进行燃烧放热使菱镁矿石分解，间歇式出料。煅烧过程中窑内温度场不均匀，温度不能有效调节，块状菱镁矿煅烧过程中存在表层温度高，里层温度低，物料易出现过烧或生烧情况。产品存在活性波动大，品质不稳定、生产效率低的缺点。
反射窑是块状菱镁矿石从炉顶加入慢慢下移，烟气从炉底入窑上升，与矿石逆流进行热交换，矿石被预热，炉底部的矿石受篦条砖下面的火焰辐射加热，在1000-1100℃下分解，在篦条上物料自然下滑连续生产出料，此过程依然存在块料内外部温度不一致，产品活性波动大、产能低等缺点。
沸腾炉可使菱镁矿颗粒在液态化下连续烧成氧化镁熟料，沸腾炉内下部预热空气将菱镁矿石颗粒吹起，悬浮于炉膛内，使原料流态化，并被炉体侧部喷入的热气所加热、分解。该工艺物料在沸腾炉内停留时间较短，晶粒尺寸较小，煅烧时间不可控，氧化镁熟料活性调节空间较小。
悬浮炉的焙烧原理是在悬浮炉系统中，物料与气体的运动状态并流与逆流并存。物料下行，气体上行，两者处于逆流状态，而在两个相邻的旋风器之间，气体携带物料并流而行，物料颗粒悬浮于气体之中。进行旋风器后，物料与气体分离，气体上行，由旋风器顶部排出，物料则向下，通过底部溜槽排出。物料颗粒通过预热段的几级旋风器预热后，温度已接近焙烧温度，由预热器的末级旋风器底部溜出，从焙烧器底部烧嘴的上方进入焙烧器，并立即悬浮于气流中。燃料经烧嘴喷入焙烧器，并在物料与气体的混合物中燃烧，燃烧释放的热量使物料受热分解，物料在焙烧器中停留1-1.5s即完成焙烧，物料在旋风器和焙烧器中停留时间较短，无法进行较长时间的保温，晶粒发育不全，活性调节空间较小。
无悬浮预热器的回转窑烧制氧化镁熟料，菱镁矿石主要在回转窑内进行煅烧分解，煅烧过程中耗热量最大的分解过程全部集中在窑内，大大提高了回转窑内耐火衬料的热负荷，减少了回转窑的寿命。同时，物料无悬浮预热分解，减少了物料与热源的充分接触，熟料晶粒发育、活性调节空间有限。
因此，针对上述各种氧化镁生产工艺的种种缺点，急需设计一种氧化镁精确制备装置及方法以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种氧化镁精确制备装置及方法，将悬浮预热器、分解炉、回转窑三者有机结合，充分利用第五级旋风筒和中空悬浮炉的分解作用，提高镁矿石中碳酸镁的分解效率，精确获得不同活性的氧化镁熟料，使其活性均质性在±20s以内。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种氧化镁精确制备装置。包括磨机，所述磨机通过提升机与悬浮预热器连接，所述悬浮预热器的第五级旋风筒的物料出口连通回转窑内的煅烧腔室，所述悬浮预热器的第四级旋风筒的物料出口连通中空悬浮炉，所述中空悬浮炉的物料出口通过第一管道连通所述第五级旋风筒上部，回转窑通过第一热气流管道与中空悬浮炉底部相连，所述第一热气流管道上设有用于分流热气的第二热气流管道；所述第一管道为弯折管道，所述第二热气流管道与所述第一管道的弯折处相连；所述氧化镁精确制备装置还包括燃料仓，所述燃料仓一路连通回转窑的燃烧室，另外一路连通中空悬浮炉，所述中空悬浮炉为窑炉在线式，通过底部的热气流和燃料燃烧实现粉体的悬浮分解。
本发明所述装置的工作原理：生料经磨机研磨后，由提升机输送至悬浮预热器的第一级旋风筒内，该进风管道与第二级旋风筒出风的管相连，来自悬浮预热器尾部回转窑内的热烟气切向进入第一级旋风筒，由于流速大，生料粉即随热烟气同流顺次切向进入第一级旋风筒，在第一级旋风筒内做螺旋运动，并与热烟气进行充分的悬浮热交换，由于受到离心力地作用，生料粉与热烟气分离，沉降于第一级旋风筒底部，在此分解与聚集的过程中，生料粉已被加热到接近第一级旋风筒出风口处热气流的温度，随后生料由第一级旋风筒底部经管道进入第二级旋风筒进风的管道，随热烟气进入第二级旋风筒，在第二级旋风筒内生料粉再次与热烟气进行悬浮热交换，并被收集下来进入下一级旋风筒，如此反复，最后生料粉经第四级旋风筒收集进入所述中空悬浮炉中进行悬浮分解，所述第一管道为弯折管道，所述第二热气流管道与所述第一管道的弯折处相连，热气通过第二热气流管道将中空悬浮炉内的物料输送至第五级旋风筒内，物料在第五级旋风筒中热气流的作用下继续分解，然后从第五级旋风筒的物料出口到达回转窑中煅烧成活性氧化镁。
所述中空悬浮炉内腔的热气流包括回转窑内通过第一热气流管道进入内腔的热气流，以及通过燃料仓燃烧形成的热气流；所述第五级旋风筒内的热气流包括回转窑内通过第二热气流管道进入第五级旋风筒的热气流。
优选地，所述中空悬浮炉包括内腔和外腔，所述内腔顶部为敞口、底部为锥形结构，所述锥形结构的最低处与第一热气流管道连通；所述外腔顶部高于所述内腔、底部为楔形结构，所述楔形结构的最低与第一管道连通；所述外腔顶部设有伸入所述内腔中部的第二管道，所述第二管道与第四级旋风筒的物料出口连通。
本发明所述中空悬浮炉的工作原理为：预热的镁矿石从第四级旋风筒的物料出口通过第二管道进入所述中空悬浮炉的内腔；所述内腔底部为锥形结构，物料沉积在底部，所述锥形结构的最低处与第一热气流管道连通，内腔中的物料在热气流的作用下悬浮分解，并逐渐沉积在外腔底部，外腔底部为楔形结构，楔形结构的最低处与第一管道连通，第一管道上连接有第二热气流管道，外腔底部的物料在第二热气流管道中的热气流的作用下输送至第五级旋风筒中继续分解，然后从第五级旋风筒的物料出口到达回转窑中进行煅烧，得到活性氧化镁。
所述回转窑窑筒的直径大于等于2.5m，能够保证窑筒的温度场稳定、产品品质稳定。
所述回转窑的煅烧腔室出口连接篦冷收尘机；通过篦冷机控制冷却速度，并将氧化镁熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体氧化镁熟料。
所述的燃料仓中的燃料为气体燃料、液体燃料或固体燃料。
所述中空悬浮炉的温度为700-1000℃；所述回转窑的温度为900-1300℃，同一生产过程中，回转窑的温度高于中空悬浮炉的温度。
本发明还提供一种使用氧化镁精确制备装置精确制备氧化镁的方法，包括生料研磨、生料提升、悬浮预热、分解、煅烧；其中生料在所述悬浮预热器中进行悬浮预热，然后在所述中空悬浮炉和第五级旋风筒中进行碳酸盐分解，分解后的物料在所述回转窑中根据氧化镁活性生产需求进行煅烧得到所需活性的氧化镁熟料，最后冷却回收。
本发明使预热后的生料在所述中空悬浮炉和第五级旋风筒中充分分解，进一步延长分解时间，提高分解效率，提高热气流的利用率，所述中空悬浮炉的分解率能够达到95％以上，此时氧化镁的活性在50-70s，然后进入回转窑煅烧成100s、150s、200s、250s、300s及以上活性的氧化镁，氧化镁活性均质性在±20s。
所述镁矿石中氧化镁的含量为18％-47％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所述中空悬浮炉包括内腔和外腔，分别与所述回转窑和第五级旋风筒相连实现悬浮分解，相对于常规的分解炉能够有效提高分解效率，提高均匀度；
(2)本发明所述中空悬浮炉内分解后的氧化镁进入第五级旋风筒中继续分解，能够有效提高第五级旋风筒的利用率，并且相同条件下延长了分解时间，有利于碳酸镁充分分解，使煅烧步骤能够得到稳定活性的产品；
(3)本发明述中空悬浮炉为窑炉在线式，通过底部的热气流和燃料燃烧实现粉体的悬浮分解，通过将第五级旋风筒、分解炉、回转窑煅烧三者有机结合，能够将回转窑的热气流充分利用，碳酸镁的分解率达到95％以上，煅烧后得到的氧化镁活性均质性在±20s。
附图说明
图1为本发明所述氧化镁精确制备装置的结构示意图；
图2为本发明优选的中空悬浮炉结构示意图；
其中：
1、磨机；2、提升机；3、悬浮预热器；4、中空悬浮炉；5、篦冷收尘机；6、燃料仓；7、回转窑；71、第一热气流管道；72、第二热气流管道；41、第一管道；42、内腔；43、外腔；44、第二管道。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种氧化镁精确制备装置，包括磨机1，所述磨机1通过提升机2与悬浮预热器3连接，所述悬浮预热器3的第五级旋风筒的物料出口连通回转窑7内的煅烧腔室，所述悬浮预热器3的第四级旋风筒的物料出口连通中空悬浮炉4，所述中空悬浮炉4的物料出口通过第一管道41连通所述第五级旋风筒上部，回转窑7通过第一热气流管道71与中空悬浮炉4底部相连，所述第一热气流管道71上设有用于分流热气的第二热气流管道72；所述第一管道41为弯折管道，所述第二热气流管道72与所述第一管道41的弯折处相连；所述氧化镁精确制备装置还包括燃料仓6，所述燃料仓6一路连通回转窑7的燃烧室，另外一路连通中空悬浮炉4，所述中空悬浮炉4为窑炉在线式，通过底部的热气流和燃料燃烧实现粉体的悬浮分解。
本实施例采用氧化镁精确制备装置制备氧化镁的方法为：镁矿石经磨机1研磨成70-100目的镁矿石粉，所述镁矿石中氧化镁的含量为40％。由链式提升机2输送至悬浮预热器3的第一级旋风筒内，该进风管道与第二级旋风筒出风的管相连，来自悬浮预热器3尾部回转窑7内的热烟气切向进入第一级旋风筒，由于流速大，镁矿石粉即随热烟气同流顺次切向进入第一级旋风筒，在第一级旋风筒内做螺旋运动，并与热烟气进行充分的悬浮热交换，由于受到离心力的作用，镁矿石粉与热烟气分离，沉降于第一级旋风筒底部，在此分解与聚集的过程中，镁矿石粉已被加热到接近第一级旋风筒出风口处热气流的温度，随后镁矿石由第一级旋风筒底部经管道进入第二级旋风筒进风的管道，随热烟气进入第二级旋风筒，在第二级旋风筒内镁矿石粉再次与热烟气进行悬浮热交换，并被收集下来进入下一级旋风筒，如此反复，最后镁矿石粉经第四级旋风筒收集进入所述中空悬浮炉4中进行悬浮分解成氧化镁，所述第一管道41为弯折管道，所述第二热气流管道72与所述第一管道41的弯折处相连，热气通过第二热气流管道72将中空悬浮炉4内的镁矿石粉输送至第五级旋风筒内，镁矿石粉在第五级旋风筒中热气流的作用下继续分解，然后从第五级旋风筒的物料出口到达回转窑7中煅烧成活性氧化镁；其中中空悬浮炉4的温度控制为750℃，回转窑7的温度控制在900℃，取第五级旋风筒内的镁矿石进行分析，得到镁矿石中碳酸镁的分解率达到95.5％，在上述条件下计划生产氧化镁活性为100s，煅烧后实际得到的氧化镁活性检测值为110s，采用本方法和设备能够控制氧化镁活性均质性在±20s。
实施例2
本实施例提供一种氧化镁精确制备装置，与实施例1相比，不同之处在于，所述中空悬浮炉4包括内腔42和外腔43，所述内腔42顶部为敞口、底部为锥形结构，所述锥形结构的最低处与第一热气流管道71连通；所述外腔43顶部高于所述内腔42、底部为楔形结构，所述楔形结构的最低与第一管道41连通；所述外腔43顶部设有伸入所述内腔42中部的第二管道44，所述第二管道44与第四级旋风筒的物料出口连通。
本实施例制备活性氧化镁的方法为：将镁矿石研磨成70-100目的镁矿石粉，所述镁矿石中氧化镁的含量为18％，使用链式提升机2将镁矿石粉输送至悬浮预热器3中，预热的镁矿石从第四级旋风筒的物料出口通过第二管道44进入所述中空悬浮炉4的内腔42；所述内腔42底部为锥形结构，所述锥形结构的最低处与第一热气流管道71连通，内腔42中的物料在热气流的作用下悬浮分解，并逐渐沉积在外腔43底部，外腔43底部为楔形结构，楔形结构的最低处与第一管道41连通，第一管道41上连接有第二热气流管道72，外腔43底部的物料在第二热气流管道72中的热气流的作用下输送至第五级旋风筒中继续分解，然后从第五级旋风筒的物料出口到达回转窑7中进行煅烧，得到活性氧化镁；其中，中空悬浮炉4的温度控制为830℃，回转窑7的温度控制为1000℃，取第五级旋风筒内的镁矿石进行分析，得到镁矿石中碳酸镁的分解率达到98.5％，在上述条件下计划生产氧化镁活性为200s，煅烧得到的氧化镁活性检测值为197s。
实施例3
本实施例提供一种氧化镁精确制备装置，与实施例2相比，不同之处在于，所述回转窑7的煅烧腔室出口连接篦冷收尘机5，通过篦冷收尘机5控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体熟料。
本实施例制备活性氧化镁的方法为：将镁矿石研磨成70-100目的镁矿石粉，所述镁矿石中氧化镁的含量为30％，使用链式提升机2将镁矿石粉输送到悬浮预热器3中进行悬浮预热，然后在所述的中空悬浮炉4和第五级旋风筒中进行分解成氧化镁粉体，然后回转窑7中进行煅烧得到活性氧化镁熟料，最后通过篦冷收尘机5控制冷却速度，并将粉体熟料通过除尘方式分级，获得不同细度的粉体熟料。其中中空悬浮炉4的温度控制为915℃，回转窑7的温度控制为1300℃，篦冷收尘机5变频控制风速，控制10min降温850℃以上，收尘细度控制在5％(0.08mm筛余)以内，得到细度为3.28％的氧化镁粉体熟料。取第五级旋风筒内的镁矿石进行分析，得到镁矿石中碳酸镁的分解率达到99％，在上述条件下计划生产氧化镁活性为350s，煅烧得到的氧化镁活性检测值为355s。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。