一种用于由原料生产高度煅烧且煅烧均匀的产品的方法。该方法包括以下步骤：将所述原料研磨成粉末；对所述粉末进行预热；在反应器设备中煅烧所述粉末，所述反应器设备包括多个反应器区段，其中，在每个顺序的反应器区段中使用快速煅烧器以通过在每个区段中升高温度来使所述粉末逐渐反应。最后区段是高温反应器，所述高温反应器具有受控的停留时间和温度，所述受控的停留时间和温度能够使煅烧过程受控完成，以获得所需的煅烧和烧结程度的产品；以及对所述产品进行冷却。以及对所述产品进行冷却。以及对所述产品进行冷却。
【技术实现步骤摘要】
用于生产煅烧产品的煅烧化合物的制备方法和装置
[0001]本申请是2015年11月11日递交的申请号为201580062367.9，专利技术名称为“用于生产煅烧产品的煅烧化合物的制备方法和装置”的分案申请。
[0002]本专利技术广泛地涉及一种用于制备煅烧矿物的方法、系统和装置。本专利技术可具有制备或生产用于镁生产的煅烧白云石的特定应用，其适用于促进碳捕获；以及具有由煅烧过程来普遍生产材料的特定应用，该煅烧过程需要高规格程度的煅烧程度和/或烧结程度。
技术介绍
[0003]镁金属生产可通过电解方法由氯化镁(该氯化镁被电解形成镁金属)来生成，或者利用硅热还原方法以由煅烧白云石还原镁。电解方法由于电力消耗而是操作成本高昂的，并且已经被硅热方法所替代。
[0004]硅热方法具有三个阶段。在煅烧阶段中，将白云石矿物(MgCO3)
x
.(CaCO3)
y
.(Mg(OH)2)
z
煅烧成煅烧白云石(MgO)
x+z
(CaO)
y
。矿物是水镁石Mg((OH)2、菱镁矿和白云石MgCO3.CaCO3的复合物，并且可包含诸如二氧化硅和铁氧化物的杂质。可通过将矿物共混来优化该过程中输入流的组成。该过程产生大量的不可避免的二氧化碳CO2以及蒸汽H2O。在硅热阶段中，研磨煅烧白云石并且将其与还原剂(通常是铁硅合金)相混合以形成块状物(briquette)，以使煅烧白云石颗粒和铁硅合金相接触，并且该在高温和低压下在反应器中处理该块状物以产生镁金属蒸气以及硅酸钙和铁的矿渣。使镁金属蒸气在反应器中冷凝成固体，并且进行冷却以在该反应器中形成固体金属。打开该反应器，取出镁包壳，并且对该镁包壳进行处理以在第三阶段中形成锭块。
[0005]对于硅热阶段，存在四种工业过程，即Pidgeon
TM
过程、Balzano
TM
过程、Magnatherm
TM
过程以及Mintek
TM
过程。
[0006]Mintek
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过程是连续过程，其中，将进料分别引入到熔炉中；而其它过程则是间歇过程，其中，研磨过的进料是通过压制粉末形成的块状物。Pidgeon
TM
过程和Balzano
TM
过程是基于在约1100℃至1200℃下的固态反应，而Magnatherm
TM
过程和Mintek
TM
过程是在1550℃至1750℃下的液相反应，并且为了实现熔融，这些过程包括铝氧化物或铝的加入。Pidgeon
TM
过程使用不锈钢蒸馏罐(retort)，其可通过电力或燃烧来加热，而其它过程利用电加热。在固态反应中，块状化过程对于固态处理是必需的。该过程使煅烧白云石和铁硅合金的反应物进行紧密的物理接触以能够发生反应，其中，煅烧白云石和铁硅合金各自处于小于100微米直径的粉末形式。在块状物中使用添加剂(诸如氯化钙)以促进熔炉中固体的熔化。镁冷凝成固体发生在熔炉的冷却区段，其通常在真空下进行以降低操作温度。这些过程的变形是在超音速膨胀中使用镁蒸气的快速淬火，以产生固体粉末。
[0007]这些硅热过程使用煅烧白云石作为输入物，并且对所有煅烧白云石输入物的要求是相似的，主要是高煅烧程度。本领域技术人员将知晓的是，由于硅热过程通常是低压过程，所以来自该硅热过程的任何气态排放物将是有害的。具体地，在该过程中，煅烧白云石
中任何残余碳将被煅烧为CO2，并且CO2可被铁硅合金还原成碳或一氧化碳。该过程消耗铁硅合金，并且碳可随镁一起冷凝。高度可取的是，煅烧白云石的碳含量尽可能少，通常小于0.1％。
[0008]对于煅烧阶段，目前的技术是在窑炉中由破碎的岩石来生产煅烧白云石。在窑炉中，来自碳酸盐煅烧的CO2与来自燃烧的热气体混合，从而来自该过程的CO2的总量将因混合有来自燃烧的CO2而增多。通常，在燃煤最佳实践的窑炉中，排放的二氧化碳中有60％来自碳酸盐煅烧。本专利技术公开了一种生产煅烧白云石的方法，其中，显著降低了碳酸盐排放物。
[0009]所有镁生产工艺的共同特征是它们的能量强度以及相关的高二氧化碳排放。例如，目前世界上大多数的镁是利用Pidgeon工艺来生产的，其中，由煤气化来产生用于煅烧白云石熔炉以及硅热处理的热量。据报道，镁的全球变暖潜势(GWP)为43.3千克二氧化碳/每千克镁金属，而铝锭的平均GWP为12.7千克二氧化碳/每千克铝。根据镁金属的较低重量和较高强度，用镁代替铝是可取的。这就需要将镁生产中的二氧化碳排放尽可能地降低到与铝生产中的二氧化碳排放一样低，或优选低于铝生产中的二氧化碳排放，以使产品具有相当或更低的碳排放量。
[0010]通过在煅烧阶段中使用天然气，并且通过使用水力发电来电加热用于硅热处理的熔炉，能够大幅度降低二氧化碳排放。据报道，利用这些替代能源，能够将GWP降低至9.1千克二氧化碳/每千克镁。如果用生物燃料(诸如来自天然产品的木炭)替代天然气，可进一步降低化石燃料的排放。然而，在所有这些过程中，来自白云石煅烧的过程排放物被释放到大气中，并促进温室变暖。
[0011]US 4555388公开了利用悬浮煅烧器进行热处理。
[0012]GB 2076308公开了对颗粒状浆料的煅烧。
[0013]US 4128392公开了在流化床和快速煅烧炉的组合下煅烧白云石或石灰石。
[0014]据报道，对在汽车中使用的镁金属生命周期进行分析。该模型基于在标准汽车中使用154kg的镁金属替代318kg的铁、钢和铝。较低的重量意味着来自汽油消耗的二氧化碳排放量的减少。生命周期分析既考虑金属生产中的二氧化碳排放量又考虑来自汽油燃烧的排放量。结果以公里数来表示，该公里数为必须驱动汽车达到源自于重量减少所带来的较低的汽油消耗所产生的排放量减少与和镁所替代的金属相比，镁生产中所导致的排放量增加之间的平衡点。利用煤作为燃料的Pidgeon工艺的平衡距离为约275600 km，而使用天然气和水力发电使该平衡距离减少到约69,500 km1。因此，对过程排放物进行捕获将使得该平衡减少到约12500 km。这是汽车在其生命周期中的总行程的一小部分，所以如果可以防止过程中CO2的排放，则环保效益将是显著的。这就需要减少镁制备中的CO2排放量，以制造实现净减排的轻质金属车辆。
[0015][0016]本专利技术主要涉及降低硅热镁生产工艺的第一阶段，即在煅烧过程中由白云石生产煅烧白云石期间的排放量。如果将水力发电用于该硅热过程，且生物质用作煅烧燃料，则能够在接近零排放下来生产镁金属。此外，如果将水力发电还用于煅烧过程，则可在零排放或基本零排放下来生产镁金属。
[0017]在一个实施方式中，本专利技术公开了这样的方式：通过燃烧燃料，使二氧化碳与白云
石矿物煅烧直接分离，使得二氧化碳不会与任何燃烧烟道气和/或空气混合，并且不必进行分离。该流可被压缩且被封存以避免排放。烟道气捕获过程的避本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于由原料生产高度煅烧且煅烧均匀的产品的方法，所述方法包括以下步骤：a.将所述原料研磨成粉末；b.对所述粉末进行预热；c.在反应器设备中煅烧所述粉末，所述反应器设备包括顺序的反应器区段，其中，在每个顺序的反应器区段中使用快速煅烧器以通过在每个区段中升高温度来使所述粉末逐渐反应；d.最后区段是高温反应器，所述高温反应器具有受控的停留时间和温度，能够使煅烧过程受控完成，以获得所需的煅烧和烧结程度的产品；以及e.对所述产品进行冷却；其中，所述原料为碳酸盐，或碳酸盐和水合矿物，从而使得在间接加热的反应器区段中释放的二氧化碳不与烟道气混合，从而能够捕获碳；或者白云石菱镁矿的组合物，包括水合化合物，适用于生产镁金属；或者白云石菱镁矿的组合物，包括水合化合物，适用于生产耐火材料；所述粉末具有小于或等于100微米的直径。2.根据权利要求1所述的方法，其中，最后的反应器区段是循环流化床反应器，并且优选地所述循环流化床反应器通过热气体来直接加热，并且对废气进行独立于在先前的反应器区段中间接加热的反应器区段的废气的处理。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应器区段是利用源自燃烧过程的气流来外部加热的中间反应器区段。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应器区段是电动的。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应器区段是间接加热的。6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述反应器区段定位到塔状配置中，在所述塔状配置中，反应从顶部进行至底部。7.根据权利要求1所述的方法，其中，使用惰性气体、还原性气体或任何特定气体来在所述反应器中夹带固体，而不与烟道气混合。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉末具有小于或等于100微米的直径。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煅烧过...
【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：卡利有限公司，
类型：发明
国别省市：
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