專利名稱：一種豎爐式氧化鈉化焙燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及以釩鈦磁鐵礦、含釩石煤為原料冶金提釩工藝流程中氧化鈉化焙燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種經(jīng)濟(jì)的高效節(jié)能型豎爐式氧化鈉化焙燒裝置。
背景技術(shù)：
釩具有優(yōu)良的物理性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能以及良好的催化性，其被廣泛用于工業(yè)、 軍事、航空等諸多領(lǐng)域。鈦也因具有優(yōu)異的物理、化學(xué)性能，而廣泛應(yīng)用于化工、冶金、航空等領(lǐng)域。發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視釩鈦工業(yè)的發(fā)展，并一直把釩鈦?zhàn)鳛閼?zhàn)略物資儲(chǔ)備，我國(guó)將釩列入了限制出口的稀有元素之一?，F(xiàn)有以釩鈦磁鐵礦、含釩石煤等為原料，生產(chǎn)五氧化二釩和三氧化二釩等釩氧化物的釩工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程是預(yù)處理一焙燒一浸出一沉淀一熱解或還原。其中焙燒通常為氧化鈉化焙燒，在整個(gè)工藝過(guò)程中起著非常重要的作用。所謂氧化鈉化焙燒，就是以鈉鹽為添加劑，通過(guò)氧化反應(yīng)，將原料中各種價(jià)態(tài)的釩離子(V+3，V+4)轉(zhuǎn)化為可溶性釩離子(V+5) 的過(guò)程，即在氧化氣氛下，使之氧化后與鈉鹽反應(yīng)生成可溶解于水的釩酸鈉的過(guò)程。焙燒過(guò)程中，溫度和氣氛是影響焙燒質(zhì)量，進(jìn)而影響釩轉(zhuǎn)化率的主要因素。釩鈦磁鐵礦或含釩石煤，在爐內(nèi)焙燒的溫度，是連續(xù)地從低溫到高溫，再?gòu)母邷氐降蜏刂鸩阶兓倪^(guò)程，在上述溫度環(huán)境下，釩鈦磁鐵礦或含釩石煤逐步完成氧化、鈉化和冷卻過(guò)程。從釩鈦磁鐵礦球團(tuán)進(jìn)入爐內(nèi)開(kāi)始，到600°c左右完成氧化；從6001開(kāi)始，到最高溫度之間，完成鈉化過(guò)程，一般最高溫度控制在80(Tl200°C ;從最高溫度到約500°C為冷卻過(guò)程。所謂焙燒氣氛是指要使反應(yīng)豎爐內(nèi)處于氧化性氣氛，即氧氣有一定的過(guò)剩。目前，焙燒設(shè)備多采用回轉(zhuǎn)窯、多膛爐、平窯。其中回轉(zhuǎn)窯是具有較小傾斜角度的圓筒型的爐窯，內(nèi)襯耐火材料。釩鈦磁鐵礦球團(tuán)從窯體一端裝入，在窯體的另一端即出料端設(shè)有加熱燒嘴以對(duì)窯內(nèi)的釩鈦磁鐵礦球團(tuán)進(jìn)行加熱。窯體內(nèi)的爐料從旋轉(zhuǎn)的爐壁不斷下落而被攪拌焙燒，從窯體出料端的下部排出。由于煙氣的抽吸，防止了從爐子的兩端露出煙氣和粉塵?；剞D(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、攪拌良好、熱分布較均勻、生產(chǎn)能力較大、維護(hù)及操作簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是初始投資較大，對(duì)物料配比要求嚴(yán)格，對(duì)原料的適應(yīng)性較差，爐溫控制較難，易結(jié)成球狀料，甚至結(jié)成環(huán)狀爐結(jié)(即窯內(nèi)結(jié)圈)，從而給操作帶來(lái)困難，釩酸鈉轉(zhuǎn)化率低。多膛爐是具有多層爐膛的豎式圓筒型爐窯，其內(nèi)襯耐火磚，自下往上8 12層，每一層均有鋼板砌耐火磚，每層上面安有耙齒，由中心軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。原料由上層裝入，通過(guò)攪拌由周邊向中心集中，又從中心向周邊分散地逐層下移，經(jīng)干燥、焙燒后從最底層排出。這種爐型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，初始投資大、焙燒溫度和氣氛不能進(jìn)行較好的控制，機(jī)械故障率高，而且， 耙齒因低熔點(diǎn)生成物易被黏結(jié)、積料。平窯產(chǎn)量低(約O. I噸/平方米·小時(shí))，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，煙塵四溢，操作環(huán)境惡劣，釩酸鈉轉(zhuǎn)化率低約50%。顯然，現(xiàn)有氧化鈉化焙燒設(shè)備存在初始投資大、焙燒溫度與氣氛不能進(jìn)行較好的控制和因物料黏結(jié)造成窯體結(jié)圈或耙齒黏結(jié)積料的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)氧化鈉化焙燒設(shè)備存在初始投資大、產(chǎn)量低、轉(zhuǎn)化率低、焙燒溫度與氣氛不能進(jìn)行較好的控制和因物料黏結(jié)造成窯體結(jié)圈或耙齒黏結(jié)積料的缺陷的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種豎爐式氧化鈉化焙燒裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為設(shè)計(jì)一種豎爐式氧化鈉化焙燒裝置，所述豎爐式氧化鈉化焙燒裝置包括 豎直設(shè)置的爐墻砌磚體；由爐墻砌磚體圍合而成且豎直設(shè)置的爐腔；位于爐墻砌磚體上方用于進(jìn)料的旋轉(zhuǎn)給料機(jī)；與所述旋轉(zhuǎn)給料機(jī)連接且朝下傾斜以使物料進(jìn)入爐腔的烘干床；設(shè)于爐墻砌磚體外側(cè)的燃燒室，所述燃燒室設(shè)有位于爐墻砌磚體中部且與所述爐腔相通以使燃燒室燃燒產(chǎn)生的燃燒氣體進(jìn)入爐腔的噴火口；位于爐墻砌磚體下方中央以產(chǎn)生冷卻空氣于爐腔中的鼓風(fēng)機(jī)；位于爐墻砌磚體下方且用于排出完成氧化鈉化及冷卻后的物料的卸料裝置。所述豎爐式氧化鈉化焙燒裝置還包括設(shè)置在所述爐墻砌磚體中央且將所述爐墻砌磚體一分為二的導(dǎo)流隔墻，所述爐腔被所述導(dǎo)流隔墻一分為二，所述旋轉(zhuǎn)給料機(jī)設(shè)于所述導(dǎo)流隔墻的正上方，所述烘干床包括兩個(gè)，且以所述導(dǎo)流隔墻為中心對(duì)稱設(shè)置。所述豎爐式氧化鈉化焙燒裝置還包括與所述導(dǎo)流隔墻下端連接且朝下傾斜至連接所述卸料裝置的箅板，所述鼓風(fēng)機(jī)位于所述箅板下方，所述箅板上設(shè)置有進(jìn)風(fēng)孔。所述豎爐式氧化鈉化焙燒裝置還包括與爐墻砌磚體頂部連接的集煙罩和設(shè)于集煙罩頂部的排煙管道。所述爐墻砌磚體和爐腔的橫截面均呈矩形，且所述爐腔橫截面的大小沿高度方向從上至下依次呈漸縮、恒定、漸擴(kuò)和漸縮變化。所述燃燒室的外側(cè)設(shè)置有至少兩個(gè)煤氣燒嘴。本實(shí)用新型通過(guò)將造球后物料經(jīng)位于爐墻砌磚體上方的旋轉(zhuǎn)給料機(jī)給料至朝下傾斜的烘干床，經(jīng)烘干床干燥后進(jìn)入經(jīng)爐墻砌磚體圍合而成的豎直的爐腔中，物料在爐腔中下移過(guò)程中，先同由燃燒室燃燒產(chǎn)生并經(jīng)位于爐墻砌磚體中部的噴火口進(jìn)入爐腔中的燃燒氣體和由來(lái)自于爐腔下部的二次風(fēng)構(gòu)成的混合氣作用完成氧化鈉化焙燒，再經(jīng)由位于爐墻砌磚體下方的鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷卻空氣冷卻完成焙燒后的物料，所述二次風(fēng)即為冷卻空氣冷卻完成焙燒后的物料所形成的風(fēng)，最后經(jīng)位于爐墻砌磚體下方的卸料裝置排出。使得氧化鈉化焙燒裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能縮小初始投資，同時(shí)，又能對(duì)焙燒溫度和氣氛進(jìn)行較好的控制，克服了因物料黏結(jié)造成了窯體結(jié)圈或耙齒黏結(jié)積料等弊端，使得裝置的適應(yīng)性很強(qiáng)，同時(shí)具有較高的產(chǎn)量和較高的釩轉(zhuǎn)化率。

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中圖I是本實(shí)用新型豎爐式氧化鈉化焙燒裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見(jiàn)圖I。本實(shí)用新型豎爐式氧化鈉化焙燒裝置包括爐墻砌磚體I、爐腔2、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)3、烘干床4、燃燒室5、鼓風(fēng)機(jī)6、箅板7、卸料裝置8和集煙罩9。其中爐墻砌磚體I豎直設(shè)置。在本具體實(shí)施例中，爐強(qiáng)砌磚體的橫截面呈矩形。爐腔 2由爐墻砌磚體圍合而成且豎直設(shè)置。在本具體實(shí)施例中，爐腔的橫截面也呈矩形，爐腔橫截面的大小沿高度方向從上至下依次呈漸縮、恒定、漸擴(kuò)和漸縮變化。爐墻砌磚體I的中央設(shè)置有將所述爐墻砌磚體一分為二的導(dǎo)流隔墻U。爐腔2被所述導(dǎo)流隔墻一分為二。旋轉(zhuǎn)給料機(jī)3位于爐墻砌磚體上方，主要用于進(jìn)料。在本具體實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)給料機(jī)設(shè)于所述導(dǎo)流隔墻的正上方。烘干床4與所述旋轉(zhuǎn)給料機(jī)連接且朝下傾斜以使物料進(jìn)入爐腔。烘干床一則用于使物料在自身重力作用下進(jìn)入爐腔，二則可對(duì)物料進(jìn)行干燥，強(qiáng)化了后續(xù)的焙燒效果。在本具體實(shí)施例中，所述烘干床包括兩個(gè)，且以所述導(dǎo)流隔墻為中心對(duì)稱設(shè)置。烘干床的下表面還設(shè)置有水梁41。燃燒室5設(shè)于爐墻砌磚體外側(cè)，所述燃燒室設(shè)有位于爐墻砌磚體中部且與所述爐腔相通以使燃燒室燃燒產(chǎn)生的燃燒氣體進(jìn)入爐腔的噴火口 51。燃燒室5的外側(cè)設(shè)置有煤氣燒嘴52。在本具體實(shí)施例中，煤氣燒嘴52具有多個(gè)，即采用了多燒嘴結(jié)構(gòu)，使得燃燒氣體的
流量可調(diào)。鼓風(fēng)機(jī)6位于爐墻砌磚體下方中央以產(chǎn)生冷卻空氣于爐腔中。箅板7與所述導(dǎo)流隔墻下端連接且朝下傾斜至連接所述卸料裝置。所述鼓風(fēng)機(jī)位于所述箅板下方，所述箅板上設(shè)置有進(jìn)風(fēng)孔71。進(jìn)風(fēng)孔71均勻設(shè)置，從而使得鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷卻風(fēng)可均勻吹進(jìn)爐腔。箅板傾斜設(shè)置的目的在于使完成焙燒冷卻后的物料在自身重力作用下進(jìn)入卸料裝置。卸料裝置8位于爐墻砌磚體下方，主要用于排出完成氧化鈉化及冷卻后的物料。集煙罩9與爐墻砌磚體頂部連接，其頂部設(shè)有排煙管道91。集煙罩主要用于收集焙燒后的廢氣，并通過(guò)排煙管道排出。本實(shí)用新型豎爐式氧化鈉化焙燒方法為造球后的物料經(jīng)位于爐墻砌磚體上方的旋轉(zhuǎn)給料機(jī)給料至朝下傾斜的烘干床，經(jīng)烘干床干燥后在物料自身重力作用下進(jìn)入由爐墻砌磚體圍合而成的豎直的爐腔中，物料在爐腔中下移過(guò)程中，先同由燃燒室燃燒產(chǎn)生并經(jīng)位于爐墻砌磚體中部的噴火口進(jìn)入爐腔中的燃燒氣體和由來(lái)自于爐腔下部的二次風(fēng)構(gòu)成的混合氣作用完成氧化鈉化焙燒，再經(jīng)由位于爐墻砌磚體下方的鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷卻空氣冷卻完成焙燒后的物料，所述二次風(fēng)即為冷卻空氣冷卻完成焙燒后的物料所形成的熱交換熱風(fēng)，最后經(jīng)位于爐墻砌磚體下方的卸料裝置排出，完成氧化鈉化后的廢氣經(jīng)與爐墻砌磚體頂部連接的集煙罩和設(shè)于集煙罩頂部的排煙管道排出。所述豎爐式氧化鈉化焙燒方法還包括在所述爐墻砌磚體中央設(shè)置將所述爐墻砌磚體一分為二的導(dǎo)流隔墻，所述爐腔被所述導(dǎo)流隔墻一分為二。所述豎爐式氧化鈉化焙燒方法還包括在導(dǎo)流隔墻下端設(shè)置與所述導(dǎo)流隔墻下端連接且朝下傾斜至連接所述卸料裝置的箅板，所述鼓風(fēng)機(jī)位于所述箅板下方，所述箅板上設(shè)置有進(jìn)風(fēng)孔，鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷卻空氣經(jīng)進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入爐腔。[0038]所述爐墻砌磚體和爐腔的橫截面均呈矩形，且所述爐腔橫截面的大小沿高度方向從上至下依次呈漸縮、恒定、漸擴(kuò)和漸縮變化。下面以提釩工藝流程為例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。首先將造球后的釩鈦磁鐵礦或含釩石煤球團(tuán)經(jīng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)給料機(jī)給料，再經(jīng)由烘干床干燥后進(jìn)入到爐腔中。釩鈦磁鐵礦或含釩石煤球團(tuán)在爐腔中緩慢下移的過(guò)程中，與來(lái)自于燃燒室的燃燒氣體，以及同來(lái)自于爐腔下部的熱空氣(即二次風(fēng))構(gòu)成的混合氣進(jìn)行熱量交換，進(jìn)而完成氧化鈉化焙燒，使得釩鈦磁鐵礦中各種價(jià)態(tài)的釩轉(zhuǎn)化為易溶于水的五價(jià)釩。自于燃燒室的一定溫度(80(Ti20(rc) 的燃燒氣體由爐腔兩側(cè)的噴火口沿著斜下方鼓入釩鈦磁鐵礦球團(tuán)料層內(nèi)。完成焙燒反應(yīng)的釩鈦磁鐵礦球團(tuán)再緩慢下移，被由下部鼓入的冷卻空氣冷卻后經(jīng)由卸料裝置排出。所述混合氣的溫度為80(Γ1200 ，且燃燒氣體與二次風(fēng)標(biāo)況下的體積流量之比約為3 5:1。鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生冷卻空氣通過(guò)篦板這一布風(fēng)裝置，均勻鼓入到釩鈦磁鐵礦或含釩石煤球團(tuán)料層中， 對(duì)進(jìn)入爐腔下部完成氧化鈉化焙燒后的物料進(jìn)行冷卻，與下移的完成焙燒反應(yīng)的釩鈦磁鐵礦或含釩石煤球團(tuán)進(jìn)行熱量交換。完成熱交換后的具有一定溫度的熱空氣即構(gòu)成所述二次風(fēng)，作為焙燒帶氧氣的補(bǔ)充與來(lái)自于燃燒室的燃燒氣體混合，使得釩鈦磁鐵礦球團(tuán)在一定氧濃度(體積分?jǐn)?shù)為39Γ5%)和溫度(80(Γ12(ΚΓΟ下實(shí)現(xiàn)氧化鈉化焙燒反應(yīng)。而最后完成氧化鈉化焙燒后的廢氣經(jīng)集煙罩收集后從排煙管道排出。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I、初始投資較小。借鑒煉鐵領(lǐng)域中的酸性球團(tuán)豎爐與燒結(jié)礦回轉(zhuǎn)窯初始投資的對(duì)比分析，相同生產(chǎn)規(guī)模前提下，豎爐的初始投資僅為回轉(zhuǎn)窯初始投資的509Γ70%。2、焙燒溫度和氣氛可以進(jìn)行很好的控制。燃燒氣體的溫度(80(Γ 200°Ο和氣氛 (氧氣的體積分?jǐn)?shù)39Γ5%)，一方面可以通過(guò)燃燒室內(nèi)助燃空氣和燃料的體積分?jǐn)?shù)之比來(lái)得以控制，另一方面，通過(guò)控制二次風(fēng)的流量來(lái)進(jìn)行輔助控制。助燃空氣和燃料的體積分?jǐn)?shù)比要通過(guò)燃料的種類即根據(jù)燃料的低位發(fā)熱量來(lái)得以確定。3、同回轉(zhuǎn)窯或多膛爐相比，采用具有一定強(qiáng)度的球團(tuán)來(lái)進(jìn)行焙燒，溫度和氣氛控制較好，就一定程度從根源上避免了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料結(jié)圈或多膛爐內(nèi)耙齒物料黏結(jié)積料等弊端，同時(shí)使得焙燒裝置對(duì)爐料的適應(yīng)性很強(qiáng)，既能適應(yīng)釩鈦磁鐵礦的焙燒，又能適應(yīng)含釩石煤的生產(chǎn)。4、導(dǎo)流隔墻的設(shè)置，使得燃燒氣體能與球團(tuán)料層進(jìn)行充分的接觸，避免了爐腔中間死料柱的產(chǎn)生。5、烘干床的設(shè)置，使得待焙燒的球團(tuán)得以干燥，強(qiáng)化了后續(xù)的焙燒效果。6、由于物料在爐腔中下移過(guò)程中完成反應(yīng)，氣固接觸充分，且焙燒溫度和氣氛可控，使得焙燒裝置具有較高的釩轉(zhuǎn)化率，可達(dá)85%以上，產(chǎn)量可提高到I. 5噸/平方米·小時(shí)至2. O噸/平方米·小時(shí)。7、操作環(huán)境好，焙燒產(chǎn)生的廢氣可集中處理。本實(shí)用新型豎爐式氧化鈉化焙燒方法采用的方法合理，高效，設(shè)備簡(jiǎn)潔易操作，比較利于在提釩工藝流程中氧化鈉化焙燒技術(shù)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種豎爐式氧化鈉化焙燒裝置，其特征在于所述豎爐式氧化鈉化焙燒裝置包括 豎直設(shè)置的爐墻砌磚體；由爐墻砌磚體圍合而成且豎直設(shè)置的爐腔；位于爐墻砌磚體上方用于進(jìn)料的旋轉(zhuǎn)給料機(jī)；與所述旋轉(zhuǎn)給料機(jī)連接且朝下傾斜以使物料進(jìn)入爐腔的烘干床；設(shè)于爐墻砌磚體外側(cè)的燃燒室，所述燃燒室設(shè)有位于爐墻砌磚體中部且與所述爐腔相通以使燃燒室燃燒產(chǎn)生的燃燒氣體進(jìn)入爐腔的噴火口；位于爐墻砌磚體下方中央以產(chǎn)生冷卻空氣于爐腔中的鼓風(fēng)機(jī)；位于爐墻砌磚體下方且用于排出完成氧化鈉化及冷卻后的物料的卸料裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的豎爐式氧化鈉化焙燒裝置，其特征在于所述豎爐式氧化鈉化焙燒裝置還包括設(shè)置在所述爐墻砌磚體中央且將所述爐墻砌磚體一分為二的導(dǎo)流隔墻， 所述爐腔被所述導(dǎo)流隔墻一分為二，所述旋轉(zhuǎn)給料機(jī)設(shè)于所述導(dǎo)流隔墻的正上方，所述烘干床包括兩個(gè)，且以所述導(dǎo)流隔墻為中心對(duì)稱設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的豎爐式氧化鈉化焙燒裝置，其特征在于所述豎爐式氧化鈉化焙燒裝置還包括與所述導(dǎo)流隔墻下端連接且朝下傾斜至連接所述卸料裝置的箅箅板，所述鼓風(fēng)機(jī)位于所述箅板下方，所述箅板上設(shè)置有進(jìn)風(fēng)孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的豎爐式氧化鈉化焙燒裝置，其特征在于所述豎爐式氧化鈉化焙燒裝置還包括與爐墻砌磚體頂部連接的集煙罩和設(shè)于集煙罩頂部的排煙管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的豎爐式氧化鈉化焙燒裝置，其特征在于所述爐墻砌磚體和爐腔的橫截面均呈矩形，且所述爐腔橫截面的大小沿高度方向從上至下依次呈漸縮、恒定、 漸擴(kuò)和漸縮變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的豎爐式氧化鈉化焙燒裝置，其特征在于所述燃燒室的外側(cè)設(shè)置有至少兩個(gè)煤氣燒嘴。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種豎爐式氧化鈉化焙燒裝置，其包括豎直設(shè)置的爐墻砌磚體；由爐墻砌磚體圍合而成且豎直設(shè)置的爐腔；位于爐墻砌磚體上方用于進(jìn)料的旋轉(zhuǎn)給料機(jī)；與所述旋轉(zhuǎn)給料機(jī)連接且朝下傾斜以使物料進(jìn)入爐腔的烘干床；設(shè)于爐墻砌磚體外側(cè)的燃燒室，所述燃燒室設(shè)有位于爐墻砌磚體中部且與所述爐腔相通以使燃燒室燃燒產(chǎn)生的燃燒氣體進(jìn)入爐腔的噴火口；位于爐墻砌磚體下方中央以產(chǎn)生冷卻空氣于爐腔中的鼓風(fēng)機(jī)；位于爐墻砌磚體下方且用于排出完成氧化鈉化及冷卻后的物料的卸料裝置。本實(shí)用新型可用于氧化鈉化焙燒領(lǐng)域。
文檔編號(hào)F27B1/00GK202347064SQ20112046417
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者張井凡, 朱大為, 王連勇, 蘇偉, 董輝, 蔡九菊, 趙勇 申請(qǐng)人:深圳市盛鑫源環(huán)?？萍技夹g(shù)有限公司