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1、2 0 0 5 年中国4 L - r - - 学会无机盐学术年会浅论白云石碳化法生产轻质氧化镁的节能途径胡永琪，刘润静，李津津，胡庆福 ( 河北科技大学化学与制药工程学院，石家庄0 5 0 0 1 8 )摘要：目前白云石碳化法生产轻质氧化镁，均采用常压低温( 2 5 C ) 碳化法进行钙镁分离制取轻质碳酸镁再进行煅烧制取轻质氧化镁。全过程温度高低变化大，能量消耗高，属高能耗产品单位产品综合能耗占工厂成本6 0 一8 0 。而煤的消耗达1 0 余吨以上严重影响企业经济效益通过对白云石碳化法能耗理论计算并结合生产实际提出加压碳化( o 3 0 5 M P a ) ，热解C O ：回收以提高碳化气C
2、 0 z 浓度、降低碳化温度( 2 0 ) 提高重镁水浓度、采用先进干燥及燃烧设备能量分级利用等措施单位产品综合能耗可望降低6 0 以上大大提高企业经济效益。关键调：自云石碳化l 工业氧化镁l 节能；措施1 概述轻质氧化镁是一种高能耗的产品，单位产品的原来综合能耗占工厂成本的4 0 一6 0 。因能源涨价现已占6 0 一8 0 表1 为常压碳化、厢式立窑轻烧工艺生产轻质氧化镁的实际综合能耗组成，单位产品达4 1 5 7 2 G J ，相当于消耗标准煤1 4 1 8 t t M g 。在综合能耗中热分解为5 3 7 2 。轻烧占3 6 9 2 ，余下为白云石煅烧；电耗在综合能耗中比例虽小，但能耗
3、费用占1 0 - - 2 0 ，其中约4 0 左右消耗于压缩机的运转上对生产厂而言，努力革新工艺技术，采用节能设备，节约能耗以降低成本是提高企业技术经济效益和产品市场竞争能力的根本途径之一。 表1 生产1 t 轻质氧化镁的能耗2 降低综合能耗的技术途径( 1 ) 提高重镁水中的氧化镁浓度，降低蒸汽消耗。重镁水中的氧化镁浓度与能耗的关系见图1 。重镁水中M g O 浓度由7 9 L 提高到1 4 9 L ，综合能耗降低5 3 3 l ；若重镁水M g O 浓度由7 9 L 下降到5 9 L ，能耗急剧升高4 0 ，达到2 0 0 1 G J T M g O 。重镁水中M g O 浓度随碳化温度降
4、低、C O ：分压升高而提高。因此尽量降低碳化作业温度，提高C O ：分压是增加重镁水中M g O 含量的基本途径。在生产上对成品灰乳、碳化过程及C O ：气体实行强制降温( 特别是在夏季) ；同时采用提高窑气中C O 。浓度、回收C O ：提高分压或二段进气、二段碳化以及提高气体总压以提高C O ：溶解度等办法都是提高重镁水M g O 浓度有效的技术措施。为了强化碳化过程，增加反应速度，一切有利于C O ：气体分18 62 0 0 5 年中国化工学会无机盐学术年会割呈微细气泡的技术措施，例如采用新型泡罩或机械搅拌都是有效提高产量和C 0 ：利用率的工艺及设备方法，并收到节能降耗、增加生产能力
5、的效果。( 2 ) 回收C O ：，降低电耗与气耗。碳化法从含M 9 0 2 1 1 、C a 0 2 9 9 的白云石中，生产1 t 含M 9 0 9 9 9 7 的M g O ，总回收率为6 0 时的C O z 平衡表见表2 ，其中重镁水M g O 浓度按1 2 9 L 计算。生产l t 轻质氧化镁需 C O z 3 9 7 9 2 4 4 公斤；生成C a C O ，消耗C O ：量占总量的2 7 9 7 ，余下占总量7 2 0 3 的C O 。均在热分解与轻烧过程分解出来并均能回收利用。回收的C O ：气体浓度接近1 0 0 。可以与净化后的窑气混合或分开压缩后进入碳化塔；二段通气或二
6、段碳化最有利于节约电耗，提高重镁水中M g O 浓度和降低蒸汽消耗。图2 为不同C O 。利用率下，碳酸气中C O ：浓度对压缩机电能消耗的影响。由图2 知，C O ：浓度由2 5 提到3 8 ，电耗下降5 0 以上；在0 S M p a 下，M g O 浓度可达到1 2 9 9 9 L 如果采用连续分解。分开压缩碳酸气用二段碳化或二段通气的办法， M g O 浓度至少提高到1 5 9 L 以上。能 耗( G J )M E ) 浓度( 克升)囝lM g O 浓度与能耗的关系二氧化碳利用率( )囝2 二氯化碳浓度与二氧化碳利用率对电能的能耗的影响表2 生产I t 轻质氧化镁的C O 。平衡表1
7、8 72 0 0 5 年中国4 L T - 学会无机盐学术年会( 3 ) 降低湿碱式碳酸镁的含水率。采用二段轻烧，降低煤耗。湿碱式碳酸镁的含水率与其分散度有密切关系，并与生产方法、分解流程与作业条件及分离设备类型有关，采用间断热分解作业时。含水率一般为8 0 左右。图3 为含水率与能耗的关系，含水率升高1 ，能耗平均增加3 6 7 G J ；含水率为9 0 的湿碱式碳酸镁为含水率7 5 湿碱式碳酸镁的能耗2 倍。因此，在保证产品质量的前提下，通过改进分解作业工艺与分离设备，努力降低含水率可以获得节能的良好效果。 表3 列出了轻烧湿碱式碳酸镁生产1 吨轻质氧化镁理论能耗的计算结果。由表列数据知道
8、轻烧过程中总能耗的8 6 1 3 用于烘干，而在8 0 0 将干碱式碳酸镁轻烧成轻质氧化镁的能耗仅占1 4 8 7 因此，建议选用热效率高的燃煤烘干设备预先烘干之后，再将干碱式碳酸镁进行轻烧。表3 轻烧1 t 轻质氧化镁的能耗( 4 ) 提高M g O 总回收率。搞好C a C O 。的综合利用 图4 为氧化镁总回收率与能耗的关系氧化镁总回收率由4 0 提高到5 0 ，能耗降低1 0 1 1 ；再提高到6 0 ，又较5 0 时节能5 1 3 ，总回收率达到7 0 B 寸能耗为3 4 3 7 G J 。能 蔑( J )1 8 8含水率( ) 图3 含水率与能耗的关系奠 麓凹)总回收率( ) 图4
9、 氧化镁总回收率与能耗的关系2 0 0 5 年中国化工学会无机盐学术年会C a C O 。的综合利用亦为降低单位产品能耗的途径口 由表2 知，作为商品的C a C O 。应当分摊压缩机电耗的3 5 左右白云石煅烧过程分解耗能按组成分担。3结论综上所述，轻质氧化镁生产的节能大有文章可做，可以从工艺流程、设备选型等进行改造以实现节能；也可从改进生产作业条件、加强生产管理与操作入手实现节能。设定为常压碳化、立窑轻烧工艺改为C O 。回收、二段碳化( 或二段通气) ，将重镁水中M g O 浓度提高到1 5 克升湿碱式碳酸镁含水率保持7 5 ，M g O 总回收率达到7 0 ，采用链式炉、带式炉、闪蒸干燥等干燥设备，旋流动态煅烧炉、回转炉等轻烧碳酸镁，则生产1 t 轻质氧化镁的综合能耗可能达到表4 所列能耗指标，相当消耗标煤8 7 5 8 t t M g O ；与原工艺相比较节约标煤5 4 2 2 t t M g O 。表4 生产l t 轻质氧化镁的能耗表5 为改进前后的能耗与经济效益的比较由于单位产品的综合能耗大幅度降低，单位产品的能耗费用下降2 4 6 5 1 元表5 改进前后的能耗量与经济效益1 8 9
