一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，由外筒和爐芯兩個基本單元組成。外筒固定，內(nèi)部填充保溫材料，爐芯兩端通過耐熱密封軸承與外筒結(jié)合，二者構(gòu)成還原焙燒的密閉爐腔；動力及傳動裝置帶動爐芯旋轉(zhuǎn)。外筒筒體上等距布置三組溫控探頭，中部上側(cè)設(shè)氣氛調(diào)節(jié)孔，爐頭上側(cè)設(shè)尾氣排放孔，下側(cè)設(shè)排料口，爐尾上側(cè)設(shè)進料斗。爐芯由耐鋼管和焊接在上面的螺紋狀翼板組成，爐芯內(nèi)部為加熱區(qū)。本發(fā)明實現(xiàn)了進料、翻料、出料的同步和連續(xù)；靠爐芯旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)物料回轉(zhuǎn)，動力能耗顯著降低；旋轉(zhuǎn)過程中翼板實時切削粘結(jié)物料，能有效阻止結(jié)圈形成。
【專利說明】一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種還原焙燒回轉(zhuǎn)爐，尤其適用于難選赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦以及鐵尾礦、赤泥、高鐵粉煤灰等含鐵固體廢棄物的磁化焙燒。
【背景技術(shù)】
[0002]磁選是鐵礦石處理的最常用方法，但由于赤鐵礦(Fe203)、菱鐵礦(FeC03)、揭鐵礦(Fe2O3.ηΗ20)等含鐵礦物磁性較弱,米用弱磁磁選不能將其有效分選出來,米用強磁磁選則選別性差，精礦品位偏低。磁化焙燒是解決這一問題的有效方法。其原理是將上述礦料在還原氣氛下焙燒，使弱磁性礦物赤鐵礦(Fe2O3)還原為強磁性的磁鐵礦(Fe3O4),進而采用弱磁磁選出聞品位的鐵精礦。
[0003]回轉(zhuǎn)爐可實現(xiàn)全粒級(O?20 mm )焙燒，但焙燒氣氛、溫度等不易精確控制，且容易易出現(xiàn)結(jié)窯結(jié)圈，導(dǎo)致爐內(nèi)截面積逐漸縮小，熱效率降低，產(chǎn)能逐漸下降，設(shè)備負荷增大而必須停工處理，嚴重影響作業(yè)率。此外，傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)爐靠安裝傾角產(chǎn)生的重力分力驅(qū)動物料由爐頭進料口向爐尾排料口方向運動，一旦局部結(jié)圈形成，會導(dǎo)致進料、排料不暢，使運行不穩(wěn)。處理結(jié)圈的常規(guī)方法是使窯圈局部受到顯著冷熱交替作用而開裂崩落。此種方法除了導(dǎo)致減產(chǎn)和停產(chǎn)，還會使爐襯產(chǎn)生局部開裂甚至脫落。因而結(jié)圈是回轉(zhuǎn)爐面臨的最為嚴重的問題。
[0004]中國專利200410037079.1公布了 一種清除回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的方法及裝置，基本原理是將一頂端設(shè)置有刮刀的清除臂伸入窯內(nèi)，利用窯體回轉(zhuǎn)時與刮刀產(chǎn)生的相對位移切削窯圈以達到清除或阻止窯圈形成的目的。該發(fā)明具有不停窯、清理快速、不損壞窯襯的優(yōu)點。但其需要在窯體上設(shè)置開口，對于還原回轉(zhuǎn)窯/爐而言，不易保持還原氣氛；控制系統(tǒng)復(fù)雜，輔助設(shè)施較多。中國專利申請201210104263.8公布了一種高效節(jié)能的磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯，在窯內(nèi)預(yù)熱段與焙燒段之間設(shè)置了一個固定的三葉翻料刮壁器裝置，用于清除結(jié)圈。其缺點在于該翻料刮壁器位置固定，作用范圍有限。
[0005]本發(fā)明具有以下三點特征:(1)實時、全面地清理結(jié)塊，杜絕結(jié)圈，清理范圍包含了焙燒爐的整個內(nèi)壁甚至包括了兩端頭的爐壁；(2)還原反應(yīng)區(qū)與加熱區(qū)隔離，便于還原氣氛調(diào)控，同時方便加熱部的檢修與維護；(3)外筒固定爐芯回轉(zhuǎn)，運行穩(wěn)定，動力能耗顯著降低，整合了螺旋輸送機結(jié)構(gòu)簡化、節(jié)能降耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對常規(guī)還原回轉(zhuǎn)爐存在易結(jié)圈、還原氣氛不易控制等問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡化、可連續(xù)生產(chǎn)、有效阻止結(jié)圈、高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐。
[0007]本發(fā)明包含還原爐主體、給料和排料裝置、加熱裝置、氣氛調(diào)節(jié)及測溫裝置、廢氣排放和捕收裝置、動力及傳動裝置幾大部分。根據(jù)焙燒物料特性，可選擇爐體水平或以某一角度安裝。進料斗位于爐尾向上一側(cè)，排料孔位于爐頭向下一側(cè)，二者均帶有流量調(diào)節(jié)閥。外筒上布置和連接有溫度測控裝置、氣氛檢測和調(diào)節(jié)裝置、廢氣排放及捕集裝置。爐芯通過耐熱密封軸承與外筒結(jié)合，二者構(gòu)成了還原焙燒反應(yīng)的密閉腔室。爐芯呈中空管狀，外壁焊接有螺紋狀翼板，與外筒內(nèi)壁保持一定間距。工作時電動機帶動爐芯旋轉(zhuǎn)，翼板翻動物料使焙燒均勻，并勻速推動物料向爐頭排料口一側(cè)運動直至排出爐體，完成全部焙燒流程；運轉(zhuǎn)過程中翼板實時切削爐壁上粘結(jié)的熔融物料，防止結(jié)圈的發(fā)生。加熱部位于爐芯內(nèi)，與還原反應(yīng)腔室完全隔離，使得溫度和氣氛調(diào)節(jié)彼此獨立互無干擾。
[0008]加熱方式可采用電加熱或燃煤(氣、油)加熱。切換方便，無須改動其他部件。采用電加熱時，為適應(yīng)不用焙燒物料要求，可在爐芯內(nèi)水平方向設(shè)置一組或多組電熱元件:只設(shè)一組電熱元件時，整個焙燒過程中溫度均衡，更不易發(fā)生結(jié)圈；設(shè)置多組電熱元件時，可獨立調(diào)節(jié)各組溫度，形成包含諸如預(yù)熱段、焙燒段、燜礦段等的多段焙燒模式。采用燃煤(氣、油)加熱時，撤掉電熱元件，在爐芯爐頭一端加裝燃燒器。加熱部獨立開來的另一個優(yōu)勢是便于檢修、維護、清理燃燒產(chǎn)物等。
[0009]所述爐芯包括其上的翼板均采用硬質(zhì)耐熱合金鋼制成，具備良好導(dǎo)熱性，確保切削爐壁粘結(jié)物時不變形、少磨損。焙燒及冷卻過程中爐芯及翼板亦起到散熱片的作用，傳熱快速，物料焙燒更加均勻、冷卻更加快速。利用金屬材質(zhì)與物料結(jié)痂的熱膨脹系數(shù)差異，采用冷熱交替法可使爐芯及翼板上粘掛的物料結(jié)痂快速崩落下來隨物料排出。
[0010]所述動力及傳動裝置由電動機、變速和反轉(zhuǎn)機構(gòu)、制動機構(gòu)三部分組成。
[0011]所述還原焙燒爐可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)和間歇生產(chǎn)兩種方式。
[0012](I)連續(xù)生產(chǎn):物料持續(xù)由爐尾進料斗加入還原回轉(zhuǎn)爐，爐芯連續(xù)旋轉(zhuǎn)，翻動、推送物料勻速通過焙燒區(qū)域，直至到達爐頭由排料口排出。視物料種類及下一步處理方式，排料口接水淬槽或冷卻筒，避免焙燒物料被重新氧化。連續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率高，但需要附屬冷卻設(shè)備，且不易保持良好的密封。
[0013](2)間歇生產(chǎn):排料口預(yù)先封閉，一定量的物料經(jīng)由進料斗加入還原回轉(zhuǎn)爐后亦封閉進料口。開始加熱焙燒后爐芯以一定速率和時間間隔交替正傳、反轉(zhuǎn)；焙燒結(jié)束后切斷熱源，向爐芯內(nèi)持續(xù)通入冷風(fēng)進行物料的冷卻，期間保持爐芯的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。冷卻結(jié)束后恢復(fù)正轉(zhuǎn)，打開排料口排料。間歇生產(chǎn)可以在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)完成焙燒和冷卻兩個流程，無須外加冷卻設(shè)備；可以保證良好的密封還原環(huán)境。但該方法生產(chǎn)效率較低，操作較為復(fù)雜。
[0014]本發(fā)明主要針對鐵尾礦、粉煤灰、赤泥和其他難選鐵礦石的磁化焙燒，但不僅限于以上物料的磁化焙燒，還適用于錳、鎳、銅、錫、銻等礦物原料的還原焙燒。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明爐體橫向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種節(jié)能高效還原焙燒爐進行進一步說明，焙燒物料以某燃煤電廠硫化床鍋爐高鐵粉煤灰的磁化焙燒為例。
[0018]如圖1所示，所述還原焙燒爐由外筒I和爐芯2兩個基本單元組成。外筒I通過支架固定于帶有高度調(diào)節(jié)功能的基座上，使爐體在傾角0-5°內(nèi)可調(diào)。電動機通過傳動裝置驅(qū)動齒輪帶動爐芯2在外筒I內(nèi)部轉(zhuǎn)動，通過調(diào)節(jié)變速裝置，可實現(xiàn)爐芯的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及改變旋轉(zhuǎn)速率。爐芯2兩端通過耐熱密封軸承4與外筒I結(jié)合，構(gòu)成了物料還原焙燒的密閉爐腔。外筒I內(nèi)外壁所用材料為耐熱合金鋼，內(nèi)部填充耐熱保溫材料。如圖2所示，爐芯2由耐熱鋼管22和焊接在上面的螺紋狀翼板23組成。螺紋狀翼板23兼具翻動和推動焙燒物料、切削爐壁上的熔融粘結(jié)物料阻止結(jié)圈、快速傳熱三重功能。
[0019]筒體上下兩側(cè)分別對稱地等距布置三組溫控探頭11用于實時檢測爐腔各區(qū)段的溫度。中部上側(cè)設(shè)氣氛調(diào)節(jié)孔13，還原氣氛不足或過還原時可由此通入還原性氣體或通入空氣予以調(diào)節(jié)。頭部上側(cè)設(shè)尾氣排放孔12，用于排放和收集焙燒產(chǎn)生的C0、H2S、S02、C02等氣體。
[0020]所述粉煤灰TFe含量10%以上，均以赤鐵礦形式存在，弱磁和強磁選別效果均較差。采用磁化焙燒一弱磁磁選的方法則效果較好。以粉煤灰所含未燃盡碳作還原劑，無須額外添加。開機加熱狀態(tài)下，粉煤灰以一定速率由爐尾上側(cè)的進料斗5喂入還原爐，在螺紋狀翼板23的翻動和推送作用下向爐頭下側(cè)的排料口 6運動直至排出，完成一次焙燒；排料口 6連接有水淬槽，排出的焙燒粉煤灰立即落入水中進行隔氧水淬冷卻；水淬槽底部再連接濕式弱磁選機進行磁選鐵精礦的操作。最終獲得TFe品位50%左右的鐵精礦，全鐵回收率大于50%。經(jīng)磁化焙燒-磁選后，粉煤灰碳、鐵、三氧化硫含量均顯著降低，拓寬了其應(yīng)用范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，由外筒(I)和爐芯(2)兩個基本單元組成，外筒(I)固定，爐芯(2)兩端通過耐熱密封軸承(4)與外筒(I)結(jié)合；動力及傳動裝置(7)帶動爐芯(2)旋轉(zhuǎn)，爐芯(2)內(nèi)部中空為加熱部；外筒(I)上等距布置三組溫控探頭(11)，中部上側(cè)設(shè)氣氛調(diào)節(jié)孔(13)，爐頭上側(cè)設(shè)尾氣排放孔(12)，下側(cè)設(shè)排料口(6);爐尾上側(cè)設(shè)進料斗(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于，所述外筒(I)剖面上具有三層結(jié)構(gòu):外壁和內(nèi)壁材質(zhì)為耐高溫鋼板，內(nèi)部填充耐火保溫材料。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于，所述爐芯(2)由鋼管(22)和焊接在上面的螺紋狀翼板(23)組成，其材質(zhì)均為硬質(zhì)耐高溫合金鋼。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于，所述加熱部的加熱方式為電加熱或燃煤加熱或燃油加熱或燃氣加熱。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于，所述動力及傳動裝置(7)由電動機、調(diào)速及反轉(zhuǎn)機構(gòu)、制動機構(gòu)三部分組成。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于，所述溫控探頭(11)材料為熱電偶，連接有溫度顯示及調(diào)節(jié)裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于，所述進料斗(5)和排料口(6)均帶有流量調(diào)節(jié)閥。
8.如權(quán)利要求1和3所述的一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于，所述螺紋狀翼板(23)為連續(xù)型或間斷型。
9.如權(quán)利要求1和7所述的一種高效節(jié)能的還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于，所述螺紋狀翼板(23)螺旋形制為單線 螺紋型或雙線螺紋型。
【文檔編號】F27B7/24GK103604304SQ201310592982
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】劉匯東, 代世峰, 李大華, 劉 東, 趙利信, 李霄 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京), 重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院