一种微波分解石灰的工艺方法技术

一种微波分解石灰的工艺方法，包括：1)将石灰石物料进行预热；2)采用高温风对预热后的石灰石物料供热，使得物料分解得到表面具有CaO层的石灰石物料；3)采用微波源对表面具有CaO层的石灰石物料进行供热，物料煅烧分解生成CaO并释放CO2气体；4)将生成的高温CaO冷却，获得成品石灰。本发明专利技术通过预分解在石灰石物料表面形成CaO层，改善物料的吸波特性，再采用微波供热，使得物料表层和内部同时吸热，从而克服外部CaO层导热率低、传热慢导致的分解速率低的问题。而本发明专利技术通过微波为石灰煅烧过程供热，其废气产物直接为高纯度CO2气体，高纯度CO2可直接资源化利用，从而实现石灰生产过程CO2零排放，有效解决现有石灰生产工艺CO2排放量大、资源浪费的问题。资源浪费的问题。资源浪费的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微波分解石灰的工艺方法


[0001]本专利技术涉及一种石灰生产方法，具体涉及一种微波分解石灰的工艺方法，属于石灰生产


技术介绍

[0002]石灰是重要的工业原料，在冶金、建筑等领域有广泛的应用。2020年国内石灰产量约3亿吨，产业规模庞大。但同时，石灰生产会造成大量的CO2排放。据统计，生产1kg石灰会产生1.1kgCO2排放，以此估计，我国石灰生产过程向大气中排放的CO2总量超过3亿吨/年，在全行业碳减排碳达峰背景下，开发低CO2排放的石灰生产工艺和技术，成为本领域技术研究的热点和难点。
[0003]现阶段工业石灰生产，主要采用简单的预热
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煅烧
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冷却工艺生产工艺。煅烧环节所需的热量采用化石燃料燃烧直接供热的方式提供，冷却环节冷媒介质采用常温空气，预热环节则利用煅烧和冷却环节产生的高温烟气作为热源。这样的工艺设计能够充分的利用烟气余热，具有较高的燃料利用效率。但是，由于煅烧烟气与冷却空气混合，尾气中N2等杂质气体较多，导致外排尾气中CO2浓度较低，一般仅为(20～30％)，使得对尾气中CO2的富集捕集技术难度大、成本高。导致现阶段石灰窑尾气中CO2富集捕集几乎为零，产生严重的温室气体排放和资源浪费。
[0004]图1是现阶段使用最广泛的石灰生产工艺。常温(～20℃)石灰原料(石灰石CaCO3)物料在预热工序被逐渐加热至预热温度(～600℃)，物料中(游离的或以化合物形式存在的)水分被脱除，后进入煅烧工序；在煅烧工序中，向物料提供大功率的热量，使物料迅速升温至约1050℃，物料在高温下分解生成CaO并释放CO2，完成煅烧；生成的高温CaO在冷却工序中被冷却至100℃，形成成品石灰。煅烧工序物料升温和物料分解所需的热量通常以原煤等固体燃料的燃烧放热提供，冷却工序采用常温空气作为冷却介质，冷却工序和煅烧工序产生的高温烟气则进入预热工序，为物料的预热提供热量，最后形成低温(～120℃)尾气从系统中排出。
[0005]上述工序下，烟气的热能被充分利用，能源的利用效率非常高，同时由于工艺简单，装备容易实现，因此被广泛的应用于石灰的生产中。但是，在新的政策背景下，上述工序存在几个明显的缺陷：
[0006]第一、单位石灰生产过程中副产物CO2产生量大；
[0007]根据CaCO3煅烧分解化学式可知，生产1kg生石灰，CaCO3会释放约0.8kgCO2。同时，石灰分解过程吸热量178kJ/mol_CaO。现有工序下分解过程热量全部由化石燃料直接燃烧供给，燃烧过程的CO2排放量约0.3kgCO2/CaO。因此，在现有工序下，每生产1kgCaO产品，同时会产生副产物CO2约1.1kg，副产物产生量非常大。
[0008]第二、尾气中CO2浓度低，富集捕集难度大、成本高；
[0009]现有工序下，化石燃料的燃烧过程和基于空气的冷却过程都会往烟气系统中引入大量N2等杂质成分，使排出系统的尾气中CO2浓度非常低。在一个典型的石灰生产系统中，尾
气中CO2体积浓度一般仅为20～30％。CO2富集、捕集成本与烟气中CO2初始浓度呈负相关，CO2浓度越低，富集捕集成本越高。现有工序下尾气CO2浓度太低导致富集捕集成本高，成为制约石灰生产过程中CO2回收利用的主要障碍。

技术实现思路

[0010]针对上述现有技术石灰生产过程中由于CO2富集难度大而导致的CO2排放量大、资源浪费的问题，本专利技术提出一种微波分解石灰的工艺方法。该方法在煅烧工序之前新增预分解工序，采用高温风对预热后的石灰石物料供热，使得物料表面分解得到表面具有CaO层的石灰石物料，然后采用微波对预分解后的表面具有CaO层的石灰石物料进行加热煅烧，生成的高温CaO经冷却即得到成品石灰。本专利技术通过预分解工序在石灰石物料表面形成CaO层，改善物料对微波能的吸收特性，即在物料表面形成一个稳定的高功率的供热源，而后再采用微波供热，使得物料表层和内部同时吸热，从而克服由于外部CaO层导热率低、传热慢导致的分解速率低的问题。
[0011]在这一基础上，本专利技术采用微波为石灰煅烧过程供热，其废气产物直接为高纯度CO2气体，而高纯度CO2气体能够直接进行资源化利用，从而实现石灰生产过程CO2零排放，有效解决现有石灰生产工艺CO2排放量大、资源浪费的问题。
[0012]根据本专利技术的实施方案，提供一种微波分解石灰的工艺方法。
[0013]一种微波分解石灰的工艺方法，该方法包括以下步骤：
[0014]1)预热：将石灰石物料进行预热。
[0015]2)预分解：采用高温风对预热后的石灰石物料供热，使得石灰石物料表面开始分解，得到表面具有CaO层的石灰石物料。
[0016]3)煅烧：采用微波源对预分解后得到的表面具有CaO层的石灰石物料进行微波辐射，完成物料的煅烧分解，生成CaO并释放CO2气体。
[0017]4)冷却：将分解生成的高温CaO进行冷却，获得成品石灰。
[0018]在本专利技术中，在步骤1)的预热工序之前，该方法还包括以下步骤：
[0019]a)筛分：先对石灰石原料进行筛分，得到符合粒径的石灰石物料、小于粒径下限的细颗粒石灰石和大于粒径上限的粗粒石灰石。
[0020]b)水洗：将符合粒径的石灰石物料进行水洗，去除附着在块状石灰石物料表面的细颗粒石灰石和粉尘。
[0021]c)干燥：将水洗后的块状石灰石物料进行烘干，得到干燥的块状石灰石物料。
[0022]在本专利技术中，在步骤a)中，所述符合粒径的石灰石物料的粒径为30～80mm，优选为40～80mm。
[0023]在步骤2)中，预分解后石灰石物料表面的CaO层的厚度为3～10mm，优选为4～8mm。
[0024]在本专利技术中，在步骤4)中，冷却工序采用CO2气体作为冷却介质对分解生成的高温CaO进行冷却。
[0025]在本专利技术中，在步骤2)中，煅烧工序和冷却工序产生的两股高温CO2气体在混合后形成高温风，该高温风进入预分解工序为石灰石物料的预分解提供热量。
[0026]在步骤1)中，从预分解工序排出的高温烟气进入预热工序，为石灰石物料的预热提供热量。
[0027]在步骤c)中，从预热工序排出的热风进入干燥工序，为石灰石物料的烘干提供热量。
[0028]作为优选，在步骤2)中，所述高温风通过电补热的方式加热升温后再进入预分解工序。
[0029]作为优选，在步骤c)中，预热工序排出的热风先经过除尘处理，得到纯净热风和CaO粉，纯净热风再作为干燥介质送入干燥工序。
[0030]在本专利技术中，步骤c)干燥工序排出的低温热风进入水浴工序，其中，步骤b)水洗工序产生的废水作为水浴工序的原水，通过水浴，将低温热风中的固体颗粒与气体分离，即得到冷却气体和细颗粒石灰石。
[0031]作为优选，将冷却气体进行分流，一部分送入步骤4)的冷却工序，一部分经干燥后获得高纯度的CO2气体。
[0032]作为优选，将步骤a)中筛分得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波分解石灰的工艺方法，该方法包括以下步骤：1)预热：将石灰石物料进行预热；2)预分解：采用高温风对预热后的石灰石物料供热，使得石灰石物料表面开始分解，得到表面具有CaO层的石灰石物料；3)煅烧：采用微波源对预分解后得到的表面具有CaO层的石灰石物料进行微波辐射，完成物料的煅烧分解，生成CaO并释放CO2气体；4)冷却：将分解生成的高温CaO进行冷却，获得成品石灰。2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：在步骤1)的预热工序之前，该方法还包括以下步骤：a)筛分：先对石灰石原料进行筛分，得到符合粒径的石灰石物料、小于粒径下限的细颗粒石灰石和大于粒径上限的粗粒石灰石；b)水洗：将符合粒径的石灰石物料进行水洗，去除附着在块状石灰石物料表面的细颗粒石灰石和粉尘；c)干燥：将水洗后的块状石灰石物料进行烘干，得到干燥的块状石灰石物料。3.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于：在步骤a)中，所述符合粒径的石灰石物料的粒径为30～80mm，优选为40～80mm；在步骤2)中，预分解后石灰石物料表面的CaO层的厚度为3～10mm，优选为4～8mm。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的工艺方法，其特征在于：在步骤4)中，冷却工序采用CO2气体作为冷却介质对分解生成的高温CaO进行冷却。5.根据权利要求4所述的工艺方法，其特征在于：在步骤2)中，煅烧工序和冷却工序产生的两股高温CO2气体在混合后形成高温风，该高温风进入预分解工序为石灰石物料的预分解提供热量；在步骤1)中，从预分解工序排出的高温烟气进入预热工序，为石灰石物料的预热提供热量；在步骤c)中，从预热工序排出的热风进入干燥工序，为石灰石物料的烘干提供热量。6.根据权利要求5所述的工艺方法，其特征在于：在步骤2)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘前，周浩宇，魏进超，李谦，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：