[发明专利]一种小颗粒碳酸盐矿石煅烧联产高纯CO2

说明书

一种小颗粒碳酸盐矿石煅烧联产高纯CO2反应器及其方法，所述反应器包括矿石进料口，移动床反应器，中心集气腔，气体产物出口，固体产物出口，空气进口，清洁燃气进口，烟气出口，燃烧室，排料装置，传热壁。工艺包括小颗粒碳酸盐矿石于移动床反应器顶部进料，由燃烧室中燃气与空气燃烧提供煅烧所需热量，热量通过传热壁传递于移动床反应器内；气体横向穿过床层，经中心集气腔的气体产物出口排出，冷却后经除尘、净化，获得高纯CO2；固体金属氧化物由移动床反应器底部排出，与气体产物除尘分离出固体一同冷却后收集。本发明实现了小颗粒矿石高效、低能耗煅烧，联产固体金属氧化物和高纯CO2。解决了小颗粒矿石难利用、气体中CO2纯度低。

技术领域

本发明涉及一种联产高纯CO₂反应器及其方法，特别是涉及一种小颗粒碳酸盐矿石煅烧联产高纯CO₂反应器及其方法。

背景技术

碳酸盐矿石分布广泛，其理论成分是由金属阳离子与碳酸根离子组成的化合物。目前，已发现的碳酸盐矿石超过100种，常见的包括菱镁矿MgCO₃、方解石CaCO₃、白云石CaMg(CO₃) ₂菱锌矿ZnCO₃、菱铁矿FeCO₃、菱锰矿MnCO₃、菱钴矿CoCO₃等。通常，碳酸盐矿石煅烧过程是其资源化利用的第一步，被广泛应用于化工、冶金、建筑等众多领域。

碳酸盐矿石通过煅烧产出固体金属氧化物以及气体CO₂，其中固体金属氧化物可以广泛地应用于化工制造、建材工业、造纸行业、食品加工以及农业生产等众多领域；CO₂作为一种具有较高的应用价值的优质原料，在石油开采、农业制肥、医疗救助、人工降雨、化工合成、食品生产等众多行业范围内都有着应用实例，具备着良好的发展前景。而传统的矿石煅烧过程通常采用燃料燃烧产生热烟气作为热源直接加热矿石，使产物CO₂气体中于混有大量烟气，并含有微量SO₂、NO_x以及大量粉尘，使得CO₂分离难度大、成本高。因此，气体产物通常经过简单处理，直接排入大气中，造成了资源浪费以及碳排放问题。因此，煅烧碳酸盐矿石联产高纯CO₂具有重要的研究意义和应用价值。

目前，规模化碳酸盐矿石煅烧装置有许多种，如反射炉、竖窑、悬浮炉和回转窑等。其中，反射炉和竖窑作为常用煅烧装置，适用于粒径较大的块状物料，难以处理小颗粒矿石及浮选矿粉，如中国专利ZL201110049511.9提出了轻烧氧化镁的热选方法及其装置，将60～300mm的物料在反射窑中煅烧，固体产物输送到热选筛进行粒度分级，小于40mm的进入热管换热器，与冷空气进行热量交换，回收热空气作为助燃空气，冷却后的产物处理后入库；如中国专利ZL201310371812.2提出了一种用于生产轻烧氧化镁的内燃气烧竖窑及方法，取30～80mm物料，在预热段经热烟气进行干燥预热，然后在煅烧段进行煅烧，后向下进入冷却段，与通入的逆流空气进行热交换，冷却后的物料由炉底出料口排出。悬浮炉非常适用于粉料状物料，具有反应时间短，产品活性高、单台套处理量大等优点，同时可处理小颗粒矿石，如中国专利ZL201610643705.4提出了轻烧氧化镁焙烧窑炉悬浮焙烧装置，预热后的矿石粉与空气从下部进入炉内，炉内向上流动的气体使矿石粉呈上升的悬浮态，同时通入燃料于炉内与空气中的氧气燃烧产生热量，使物料在上升过程中受热分解，产物从上部移出后进行气料分离。