阅读说明：本技术 微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置 (Device for continuously producing magnesium oxide and carbon dioxide by roasting magnesite by microwave energy ) 是由 何平 吕卫 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置,包括炉体、换热机构、微波源阵列；所述的炉体为不锈钢结构,从上至下分为原料段、焙烧段、成品段,炉体顶部设有二氧化碳收集口、进料口；原料段与焙烧段之间固定有上网板,焙烧段与成品段之间固定有下网板,吸波炉套上下两端分别与上网板、下网板固定连接,吸波炉套外部均匀固定连接有微波源阵列,用于为吸波炉套内的原料加热。本发明的优点是：设备结构简单,占地面积小,便于普及应用,实现连续化不间断生产,提高了生产效率。(The invention relates to a device for continuously producing magnesium oxide and carbon dioxide by roasting magnesite by microwave energy, which comprises a furnace body, a heat exchange mechanism and a microwave source array; the furnace body is of a stainless steel structure and is divided into a raw material section, a roasting section and a finished product section from top to bottom, and a carbon dioxide collecting port and a feeding port are formed in the top of the furnace body; an upper screen plate is fixed between the raw material section and the roasting section, a lower screen plate is fixed between the roasting section and the finished product section, the upper end and the lower end of the wave-absorbing furnace sleeve are respectively and fixedly connected with the upper screen plate and the lower screen plate, and a microwave source array is uniformly and fixedly connected to the outside of the wave-absorbing furnace sleeve and used for heating the raw material in the wave-absorbing furnace sleeve. The invention has the advantages that: the equipment has simple structure and small occupied area, is convenient to popularize and apply, realizes continuous and uninterrupted production and improves the production efficiency.)

微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置。

背景技术

氧化镁是一种重要的无机化工原料及产品，熔点为2850℃，沸点高达3600℃，是制作耐火材料的绝佳原料。其物理化学性质因制备工艺不同而表现出很大差别，在较低温度条件下制备出的氧化镁晶体结构发育不完整，晶粒细小，堆积密度小，化学性质不稳定，暴露在空气中则会缓慢与水和二氧化碳作用生产氢氧化镁和碱式碳酸镁而发生变质；而经高温焙烧所得氧化镁其晶格发育完善，排列致密有序，晶粒粗大，化学性质非常稳定，不与水或二氧化碳起反应，因此具有高度耐火性能和绝缘性能。氧化镁的生产原料可简单划分为固态矿物资源，如菱镁矿、白云石、蛇纹岩等天然含镁矿物；和液态矿物资源，如海水、盐湖水、井卤等含镁液体。氧化镁的生产以菱镁矿等含镁矿物为主，工艺过程简单，生产成本低，可进行大规模批量生产。

菱镁矿矿石的主要成分是MgCO₃，现有技术中，通常利用菱镁矿矿石作为原料生产氧化镁，制备工艺复杂，制备过程中存在加热不均，成本过高，二氧化碳排放的问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置，通过立式结构炉腔焙烧穿过炉腔的菱镁矿石粉末，实现连续生产活性氧化镁，并回收高纯度二氧化碳，实现高效、节能、无二氧化碳排放的生产工艺。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置，包括炉体、换热机构、微波源阵列；

所述的炉体为不锈钢结构，从上至下分为原料段、焙烧段、成品段，炉体顶部设有二氧化碳收集口、进料口；

原料段与焙烧段之间固定有上网板，焙烧段与成品段之间固定有下网板，吸波炉套上下两端分别与上网板、下网板固定连接，吸波炉套外部均匀固定连接有微波源阵列，用于为吸波炉套内的原料加热；

所述的换热机构包括冷却装置、余热释放管路、余热回收管路，余热释放管路设置在原料段，余热回收管路设置在成品段，余热释放管路、余热回收管路与冷却装置连接，余热释放管路与余热回收管路连接。

所述的原料段中间竖直的设有泄气管，泄气管顶部与二氧化碳收集口相对应，底部穿过上网板伸入到吸波炉套。

所述的吸波炉套内固定有向下倾斜的调速板。

所述的上网板、下网板上设有通孔。

所述的上网板的通孔布置密度大于下网板的通孔布置密度。

微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的方法，包括以下步骤：

1)粒径≤1mm的菱镁矿石粉末由进料口投入到炉内的原料段；

2)微波源阵列通过吸波炉套为进入焙烧段的菱镁矿石粉末加热，使菱镁矿石粉末颗粒内外同时加热；产生的二氧化碳气体由二氧化碳收集口排出收集；固态粉末经下网板进入成品段；

3)固态粉末由炉体底部的出料口排出，由氧化镁收集仓收集。

步骤1)中余热释放管路为进入原料段的菱镁矿石粉末预热；步骤3中余热回收管路吸收成品段固态粉末的热量。

步骤2)产生的二氧化碳经泄气管上排。

步骤2)中进入吸波炉套的菱镁矿石粉末由调速板调整下落的速度，进而调整菱镁矿石粉末的加热时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设备结构简单，占地面积小，便于普及应用，实现连续化不间断生产，提高了生产效率。采用微波加热使焙烧段温度可控，可保证温度均匀，稳定性好，使通过焙烧段的菱镁矿石粉末颗粒内外同时加热，从而大大提高焙烧效率；微波泄露符合国家安全标准。换热机构实现余热再利用，直接对原料段的菱镁矿石粉末预热，实现节能。二氧化碳能够全部回收，实现零排放，收集的高纯度CO₂可创造较高的附加经济价值。

菱镁矿石粉末从炉体上方原料仓的出料口自由落体落下，经过几段焙烧段，落入炉底的氧化镁收集仓，再经收集仓的出料口，由输送带将氧化镁送至下道生产环节；而焙烧过程中产生的大量高温高纯度二氧化碳气体，将穿过炉体上方的原料仓，由安装在炉体顶端的二氧化碳回收装置回收，实现二氧化碳零排放的目的。

附图说明

图1是微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置的结构示意图一。

图2是微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置的结构示意图二。

图3是微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置的结构示意图三。

图中：1-炉体2-原料段3-焙烧段4-成品段5-微波源阵列6-二氧化碳收集口7-进料口8-上网板9-下网板10-吸波炉套11-冷却装置12-余热释放管路13-余热回收管路14-出料口15-泄气管16-调速板。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1，微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的装置，包括炉体1、换热机构、微波源阵列5；炉体1从上至下分为原料段2、焙烧段3、成品段4，炉体1顶部设有二氧化碳收集口6、进料口7；原料段2与焙烧段3之间固定有上网板8，焙烧段3与成品段4之间固定有下网板9，吸波炉套10上下两端分别与上网板8、下网板9固定连接，吸波炉套10外部均匀固定连接有微波源阵列5，用于为吸波炉套10内的原料加热。吸波炉套10可采用中国专利CN104926330 A，公开的炉套吸波材料制作。

换热机构包括冷却装置11、余热释放管路12、余热回收管路13，余热释放管路12设置在原料段2，余热回收管路13设置在成品段4，余热释放管路12、余热回收管路13与冷却装置11连接，余热释放管路12与余热回收管路13连接。余热释放管路12、余热回收管路13均可蛇形布置，内通冷却水，冷却装置11实现散热功能外，提供冷却水循环动力。

见图2、图3，原料段2中间竖直的设有泄气管15，泄气管15顶部与二氧化碳收集口6相对应，底部穿过上网板8伸入到吸波炉套10。此外，泄气管15还起到防止菱镁矿石粉末大面积结块的作用。

吸波炉套10内固定有向下倾斜的调速板16，调速板可由不锈钢网板制造，可为多段往复结构，延长菱镁矿石粉末的行程。

上网板8、下网板9上设有通孔，上网板8的通孔直径与下网板9的通孔直径可不同。上网板8、下网板9均可采用不锈钢板制造。上网板8的通孔布置密度大于下网板9的通孔布置密度，根据上网板8与下网板9的通孔布置密度比，调整菱镁矿石粉末在吸波炉套10内的降速。

见图1，微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的方法，包括以下步骤：

1)粒径≤1mm的菱镁矿石粉末由进料口7自由落体的投入到炉内的原料段2；菱镁矿石粉末经上网板8直接进入焙烧段3的吸波炉套10；

2)微波源阵列5通过吸波炉套10为进入焙烧段3的菱镁矿石粉末加热，使菱镁矿石粉末颗粒内外同时加热；焙烧过程中产生的二氧化碳气体将穿过原料段2，经二氧化碳收集口6排出收集回收，实现二氧化碳零排放的目的；

固态粉末经下网板9进入成品段4；产生的二氧化碳经上网板8上排，或者经上网板8及泄气管15上排，见图2。

3)固态粉末落到成品段4，回收余热，最后由炉体1底部的出料口14排出，由氧化镁收集仓收集，由输送带将氧化镁送至下道生产环节。

余热释放管路12为进入原料段2的菱镁矿石粉末预热；余热回收管路13吸收成品段4固态粉末的热量。

见图3，微波能焙烧菱镁矿石连续生产氧化镁和二氧化碳的方法，包括以下步骤：

1)粒径≤1mm的菱镁矿石粉末由进料口7投入到炉内的原料段2；菱镁矿石粉末经上网板8进入焙烧段3的吸波炉套10；

2)微波源阵列5通过吸波炉套10为进入焙烧段3的菱镁矿石粉末加热，使菱镁矿石粉末颗粒内外同时加热；焙烧过程中产生的二氧化碳气体将穿过原料段2，经二氧化碳收集口6排出收集回收，实现二氧化碳零排放的目的；固态粉末经下网板9进入成品段4；产生的二氧化碳经上网板8及泄气管15上排。进入吸波炉套10的菱镁矿石粉末由调速板16调整下落的速度，进而调整菱镁矿石粉末的加热时间。

3)固态粉末落到成品段4，回收余热，最后由炉体1底部的出料口14排出，由氧化镁收集仓收集，由输送带将氧化镁送至下道生产环节。

余热释放管路12为进入原料段2的菱镁矿石粉末预热；余热回收管路13吸收成品段4固态粉末的热量。

本发明可以聚集、调控不同区段微波能强度进行加热，焙烧穿过吸波炉套10的菱镁矿石粉末，连续生产活性氧化镁，并回收高纯度二氧化碳，实现高效、节能、无二氧化碳排放的生产氧化镁。在不同的区段，通过控制微波能强度达到调控区段温度的目的；由于吸波炉套10材料耐高温性能好，具有很强的吸波性能，诱导耦合反应快，使吸波炉套10内升温迅速，且能保证温度均匀，稳定性好；可使通过焙烧段3的矿石粉末颗粒内外同时加热，从而大大提高焙烧效率。