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在硅热法炼镁中，煅烧白云石的效果直接影响到镁的还原收率，不同类型的炉窑和不同的燃料以及不同结构类型的白云石，其煅烧条件及煅烧效果亦有差异。本文就此加以综述。
一、两种结构类型的白云石及其煅烧
白云石由于其杂质成分的不同，结构的不同它所具备的物理、化学性能有一定的差异。目前大致分为两类：一类是无定形状具有网状结构的白云石；一类是具有六方菱形结构的白云石。
1、无一定形状具有网状结构的白云石，煅烧后仍能保留白云石的结构特性。这种煅白其粒子表面缺陷大，颗粒的聚合力大，受机械作用后易发生变形。它的还原性较具六方菱形结构的白云石大。
2、具有六方菱形结构的白云石易破碎，煅白细磨时也较网状结构的白云石易磨，且不粘磨，但其反应性较低。
3、两种煅白的水化活性相差很小，而还原性能相差很大。表明煅白的水化活性度只代表煅白吸湿性。不能完全代表其还原性。一般来说水化活性度高，还原性能也高。但相同的水化活性，由于白云石结构不一样，其还原性能不一定相同。
4、选用无一定形状网状结构的白云石，由于强度大硬度大，碎矿时容易保证白云石块度，即粉碎率低。
5、无定形网状结构的白云石由于其晶格能小，热分解时吸热能力较六方菱形结构的白云石低，即煅烧时能量也较低，且在煅烧时热裂性小。
从以上结论可以看出：具有六方菱形结构白云石煅烧后，粉碎率高，易磨，不太适用于竖窑、混装立窑。而在沸腾炉、回转窑中效果比较理想。因为竖窑、混装立窑的煅后料均会积在底部出料口，受上面料层压力，极易变成较小粒度的料，使窑内透气性差，易堵，影响整个窑的正常运行。但在回转窑及沸腾炉上不存在这个问题。
无定形状具有网状结构的白云石，由于强度大、硬度高、晶格能小、热分解时吸热较六方菱形结构白云石低。所以在竖窑、混装立窑内也可以取得较理想的煅烧效果。它所适应的炉型范围很广，回转窑内也可以取得好的煅烧效果。
综上所述，在现在的生产厂家中，同样是竖窑，因为白云石矿具有的结构特征不一样，煅后还原性能不同也是正常现象。
二、不同煅烧设备煅烧白云石分析
当前煅烧白云石的主要设备有回转窑、沸腾炉、燃气立窑及混装立窑等。对于年产5000吨以上的大型皮江法炼镁厂家，在新设计中要考虑节能，尾气余热利用等。峨嵋镁厂的初步设计我们就考虑了在窑尾加炉蓖机的可能性。这样可以减少回转窑长度，扩大直径，大幅提高回转窑产能。
（一）回转窑
国内皮江法炼镁厂家，大部分采用回转窑煅烧白云石。回转窑煅烧白云石，无论白云石是何种结构，只要控制好工艺条件，其煅烧效果均很好。
回转窑内传热过程示意图
q辐－炉气和砌体以辐射方式传给炉料暴露表面的热量；q辐－由砌体表面以辐射及传导方式传给炉料内表面的热量；q对－以对流方式传给炉料暴露表面的热量
原因是回转窑主要是辐射传热，也有对流传热(见上图)。
白云石矿粒度较小(5mm～25mm)，窑内料随着窑的旋转，充分翻滚，强化了辐射传热过程。物料加热均匀，煅烧完全。煅烧温度容易控制。在合理的窑转速和给料量下煅烧获得极好的活性度与较低的灼减。与竖窑比较，它的原料利用率是竖窑的两倍，高达90%以上。而竖窑仅为40%～50%，从降低生产成本考虑，回转窑是镁厂最理想的设备选择。
生产实践证明，回转窑生产出的煅白活性度高，镁的提取率和硅的利用率也比较高。而其它一些炉型生产出的煅烧白云石活性度高，镁的提取率和硅的利用率也比较高。而其它一些炉型生产出的煅烧白云石活性度就比较差。
目前国内用于煅烧白云石的最大回转窑是宝钢Φ3m×70m回转窑，日产煅白600吨。较小的回转窑有Φ1.2m×26m，日产煅白18吨。
（二）竖 窑
竖窑是一种不转动的立式煅烧设备。目前国内小规模热法镁厂，尤其是乡镇企业，个体企业采用较多。年产200吨～300吨镁厂，大都采用这种形式的煅烧设备。它的特点是结构简单，一次性投资小，与回转窑相比，竖窑产量低，损耗大，煅白活性低。因为煅白在窑内冷却停留时间长，易吸水和粉化，而且存在煅烧带温度低，欠烧，热效率低，料层阻力大，煅烧料粒度(60mm～150mm)相差较大等问题。因此要求我们在利用竖窑煅烧白云石技术上需要改进，除了完善操作，精选原料外，还可以改进炉子结构，提高机械化程度，使用燃煤机械减轻劳动强度，采用半煤气外燃烧室，底部出料。合理使用好竖窑，仍是目前小型镁厂必不可少的一个环节。
（三）沸腾炉
沸腾煅烧是国内近年来煅烧白云石的一种新技术。国外把沸腾加热技术应用于煅烧白云石质石灰，效果很好。由于这种设备投资少，产能大，能耗比回转窑更低，所以国内开始研究采用该工艺，其基本流程是：把破碎细小颗粒的白云石加入炉内，炉内通入燃烧气体，整个炉内沸腾搅拌，各料层温度均匀，白云石高效分解。控制煅烧温度，使其无欠烧、过烧现象，煅烧时间为15分左右。白云石得到完全分解，白云石中MgCO3分解温度为734℃～835℃，CaCO3的分解温度904℃～1200℃。白云石煅烧时加入CaF2，以加速分解过程。白云石煅烧时间与煅烧温度和白云石的粒度大小有很大的关系，沸腾焙烧是高温快速煅烧。
在沸腾炉内白云石煅烧效果理想，投资少，沸腾炉煅烧白云石是一项值得推广的新技术，尤其适用于中、小规模镁厂。
三、不同煅烧设备煅烧白云石所选燃料及效果
所选燃料中，煤、煤气、油等都可用于煅烧白云石。
（一）回转窑所用燃料选择
回转窑所用燃料种类很多。气体燃料有：发生炉煤气、半水煤气、焦炉煤气；液体燃料有：柴油、重油、原油；固体燃料有：煤粉、冶金焦粉，窑头加反射式燃烧室时也可用块煤做燃料。
根据煅烧白云石的特点：煅烧白云石要求煅烧带温度1150℃～1250℃，天燃气、重油易控制。发生炉煤气在压力、热值不够时，可以配上少量煤粉，效果均很理想。不同燃料的煅烧温度列于表1。回转窑高温系数η=0.65～0.75，煅烧带窑温：
式中：Qh－燃料的低发热值kJ/kg或kJ/Nm3；
Qw－预热燃料及空气的物理热。
所以在燃料种类一定时，要提高tr势必增加Qw值，即燃料和空气都要预热。另外，为了提高η值，必须增加窑的热负荷，加快燃烧速度和提高火焰和辐射能力。在其它条件不变时，选择Qh值高的燃料来提高煅烧带温度。
不同燃料的煅烧温度表
（二）外燃烧室竖窑燃料的选择
对竖窑来说，主要使用长焰固体燃料烟煤或褐煤燃料，发热值要求在25.1～29.3kJ之间。在燃烧室进行不完全燃烧，气化产生半煤气，遇到二次空气达到完全燃烧，煅烧带在竖窑内筒中。因为原料的各面各层温度有差异。这种煅烧特点是：煅烧好的矿石活性很好，可达30%以上，部分>28%，较回转窑煅烧效果差一些。
（三）沸腾炉用燃料的选择
沸腾炉所用燃料主要也是烟煤，它是通过烟煤在煤碳气化燃烧炉内燃烧，通入蒸气，配入二次压缩空气，将白云石粉搅拌并充分煅烧。这种形式的煅烧可以使白云石充分分解。活性>30%，灼减<0.6%。海城炼铁厂沸腾炉沸腾焙烧数据是：炉直径Φ外=2.8m，Φ内=2.4m，高H=14.7m。所用原料：MgO 21%、CaO 30%、SiO2<015%；煅白活性：32.14%，灼减<0.545%(1996年12月4日)。沸腾炉焙烧燃耗很低，平均每生产一吨煅白耗煤小于300kg，煅烧温度950℃～1000℃，煅烧时间13～17分钟，加料粒度80～100目，产量1t/h煅白。与Φ1.9m×36m回转窑相比产能相差无几，煅烧温度<1000℃，能耗低，热损失小。
四、结语
关于煅烧白云石，有许多因素影响它的煅烧效果，根据白云石结构的不同特点，调整好工艺条件，选择合理的燃料及设备，可以获得理想的煅烧效果。
1、对于无定形网状结构白云石，根据其自身特点，用竖窑、燃气立窑、隧道窑等煅烧设备煅烧时，仍可以取得较好的效果。
2、对于六方菱形结构的白云石具有解理面，硬度小，易破碎，白云石晶格能较大，煅烧时吸热能力较大，适用于回转窑。燃料可选煤气、天燃气、焦炉煤气、重油、柴油、煤粉等。
3、白云石煅烧是皮江法炼镁工艺的第一道工序，也是很重要的工序，白云石煅烧受煅烧温度、煅烧时间、原料块度等多方因素制约，煅白储存时间长，活性降低，所以要选择合理的煅烧设备，选择适宜的燃料，才能取得高质量煅白。
(责任编辑：中冶有色技术网) |
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