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回转窑矿物加工应用

来源:日期:2022-07-21浏览次数:

使用回转窑作为主要反应器的过程很多,它们涵盖了所有行业,包括食品、专用干燥器和矿物加工。在这里,我们专注于矿物和材料加工,并提供了一些关键的工业流程,使用回转窑作为主要工作。我们从水泥和石灰工艺开始,然后描述一些使用回转窑作为主要设备的碳热还原工艺,我们研究了两种工艺,铁矿石还原(SL/RN(钢铁公司Stelco、Lurgi和Republic National的缩写)工艺和钛铁矿石还原(Becher工艺)。然后,我们研究了轻集料过程,最后以生物质炭化或低温热解/烘干的案例研究结束了本章。

回转窑矿物加工应用

从燃料需求的角度来看,回转窑是所有石灰窑中最灵活的(Oates,1998)。它们成功地使用天然气、燃油和各种类型的粉末燃料(包括煤、焦炭和锯末)进行燃烧。根据Boynton(1980),迄今为止世界上回转窑石灰生产的领导者,约88%的商业产能和约70%的自备工厂产能由窑炉提供。传统的石灰回转窑的长径比在30-40范围内,长度为75-500英尺(22.7-152.5米),直径为4-11英尺(1.2-3.3米)。石灰窑通常倾斜约3°–5°,物料在高架端装料,在下端卸料。填充程度相对较深,约为10-12%。由于其导热性较低,直径约为2英寸(5厘米)的石灰石比较小的石头具有更高的有效床层导热性。较大的进料尺寸往往会在大块中具有较大的孔隙体积,从而最大限度地提高颗粒间的热传递,这通常由解离温度下的辐射决定。较小的饲料石头往往会在旋转时堆积起来,使床层成为不良的导热体。多年来,大多数长窑由于热量回收不良或缺乏热量回收,例如冷却器和预热器(图10.4),运行时的燃料效率很低,热消耗高达1200-1500万Btu/t(3336-4170 kcal/kg)。由于有了巧妙的热回收系统,如冷却器、预热器和提升机,今天,石灰回转窑的热效率在600-800万英热单位/吨(1668-2224千卡/千克)范围内,使用燃料的速度约为早期长窑的一半。

一些石灰回转窑在还原条件下运行,将燃烧空气减少到亚化学计量水平,以便挥发石灰石中可能存在的任何硫,以满足钢铁和化工用户施加的严格硫规范。对于除死烧白云石以外的大多数操作,燃烧器尖端速度可以在25 m/s的低速度和60 m/s左右的高速度之间。这些速度明显低于水泥窑的速度,水泥窑的速度在80–100 m/s左右。动量比和相关的Craya–Curtet参数通常低于2,这意味着燃烧器射流再循环将有涡流,燃料/空气混合适度,火焰强度低于死烧白云石窑或水泥窑。石灰制备过程中窑段的简单热量和质量平衡如图10.5所示。

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