專利名稱：冷卻及散熱速率可調(diào)的催化沸騰焙燒爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高含硫礦粉(如銅精粉、鋅精粉、金精粉、硫精粉、鎳精粉等礦粉均含硫在18％以上)和低含硫礦粉(如氧化銅和硫化銅礦混合的礦粉、低含硫金精粉等礦粉含硫可能在18％以下)的催化沸騰焙燒爐，通過(guò)該焙燒工藝的產(chǎn)物焙砂，可以直接生產(chǎn)相應(yīng)的硫酸鹽或相應(yīng)的其它鹽類，或相應(yīng)的電解金屬。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)是申請(qǐng)?zhí)枮?2104010.5的“硫酸銅的生產(chǎn)工藝及其焙燒沸騰爐”中公開(kāi)的沸騰爐，其特點(diǎn)為1、沸騰爐的冷卻水箱為爐壁水箱或冷卻水套或爐壁內(nèi)環(huán)形水套。2、水箱的冷卻面積是固定的因而不能適應(yīng)原料燃燒發(fā)熱變化大的情況。3、沸騰爐只能靠常規(guī)保溫材料減少熱損失，因而保溫層厚度大，使用材料多，且不能焙燒低含硫礦物。4、催化劑為保溫層或耐火層中添加微量元素鍋、釩、鉬。5、沸騰爐爐氣和尾氣的多余熱量通過(guò)各除塵器和管道壁自然喪失于空氣中，或靠水(酸)噴淋帶走，以使尾氣降至100℃以下或環(huán)境溫度。
由于這樣，目前的沸騰焙燒爐要達(dá)到自熱時(shí)其礦粉必須含有較高的硫，或者由外部供給能量，才能維持自身的能量平衡，維持爐料的正常氧化燃燒，而且所加催化劑成本較高。
本發(fā)明設(shè)計(jì)目的是避免現(xiàn)有技術(shù)中不足之處，使沸騰焙燒爐既可焙燒高硫礦粉，也可焙燒低硫礦物，甚至可焙燒超低硫礦粉(含硫低于12％)，使其能形成理想的保溫及能量集中體系，以維持氧化燃燒的適宜溫度，同時(shí)對(duì)爐子的保溫層或耐火層添加一種新型低成本固體超強(qiáng)酸催化劑，以加速硫化物的分解氧化。
本發(fā)明設(shè)計(jì)思想是建立在現(xiàn)代熱傳導(dǎo)理論和現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，以致可任意增加或減少焙燒料層的熱量損失，甚至可采用熱交換技術(shù)回收尾氣中的余熱集中到焙燒料層來(lái)維持氧化燃燒所需的溫度并為加速硫化物分解，而采用了現(xiàn)代的固體超強(qiáng)酸理論，在爐子保溫層或耐火層中形固體超強(qiáng)酸催化劑。
本發(fā)明設(shè)計(jì)方案為一種含硫礦粉的催化沸騰焙燒爐，a、爐子的冷卻水箱具有效冷卻面積可以自由調(diào)整的裝置1～6個(gè)；b、爐子的爐殼采用真空保溫結(jié)構(gòu)；c、鼓入爐內(nèi)的空氣自鼓風(fēng)機(jī)出來(lái)后先經(jīng)過(guò)尾氣或爐氣的熱交換系統(tǒng)后再鼓入爐內(nèi)；d、爐子的爐底耐火層中含有固體超強(qiáng)酸。
冷卻水箱有效冷卻面積有自由調(diào)整裝置，其具有使冷卻水通過(guò)的冷卻水管(1)，冷卻水管(1)兩端套有冷卻水管固定管(2)，在固定管(2)上旋有頂絲(3)，在冷卻水管(1)上還套有便于與爐墻內(nèi)予埋管(6)法蘭(5)相連接的法蘭(4)。
冷卻水箱有效冷卻面積自由調(diào)整裝置中的冷卻水管(1)伸入爐內(nèi)部分為U形管。
冷卻水箱有效冷卻面積自由調(diào)整裝置中的冷卻水管(1)伸入爐內(nèi)部分?jǐn)U大為筒形且進(jìn)水部分延長(zhǎng)至筒形底部。
焙燒爐的風(fēng)箱段、焙燒段、錐形段、擴(kuò)大段的爐殼部分或全部采用真空保溫爐殼，其結(jié)構(gòu)采用雙層金屬間形成一密閉狹窄的圓筒形容器，將其抽至絕對(duì)壓力為5Pa以下形成絕熱真空。
由文氏管至旋風(fēng)除塵器的管道、由旋風(fēng)除塵器、至重力除塵器管道由重力除塵器至爐體的管道均可部分或全部在外部形成夾層，以使由鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣經(jīng)過(guò)這些夾層時(shí)進(jìn)行予熱，并可進(jìn)而再進(jìn)入沸騰焙燒爐內(nèi)的爐氣中的蛇形管進(jìn)行熱交換提高溫度后最后進(jìn)入爐底風(fēng)箱段，再鼓入焙燒料層后形成了一種利用自身熱量的空氣予熱系統(tǒng)。
沸騰爐的爐底耐火層中添0.01％～38％的二氧化鈦和0.01％～40％的氧化鐵，并在烘爐前對(duì)此耐火層噴淋一次0.1％到10％的硫酸水溶液并形成固體超強(qiáng)酸催化劑。
該沸騰爐的爐殼采用一段、二段或全部真空保溫爐殼并與一部分或全部的自身空氣予熱系統(tǒng)任意組合。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)范圍廣，冷卻面積可隨意調(diào)節(jié)，自身子熱系統(tǒng)節(jié)省了能源，催化劑有利于提高金屬的提取率。


圖1為冷卻水箱示意圖(U形管式)。
圖2為冷卻水箱示意圖(筒式)。
圖3為真空保溫爐殼示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式做具體描述。
本發(fā)明的冷卻水箱是以無(wú)縫鋼管彎曲而成的U形管式冷卻水箱(如附圖1所示)或?yàn)闊o(wú)縫鋼管焊接而成的筒式冷卻水箱(如附圖2所示)，當(dāng)緊定螺桿(即頂絲)松開(kāi)后，其伸入爐內(nèi)部分即可自由伸縮，這就調(diào)整了冷卻水箱的有效冷卻面積，后再將緊定螺桿(即頂絲)頂緊，即將冷卻水箱固定。當(dāng)不需要本冷卻箱時(shí)，可將冷卻水箱及法蘭4一起抽出，另用一個(gè)法蘭蓋與法蘭5配合，即將爐墻上的予埋管6密封。
2、真空保溫爐殼。本發(fā)明對(duì)焙燒低硫(含硫12～18％)或起低硫礦粉(含硫＜12％)爐子采用直空保溫爐殼，其結(jié)構(gòu)示意于圖3，本發(fā)明將現(xiàn)有單層爐殼變?yōu)殡p層密封爐殼，其結(jié)構(gòu)類似熱水保溫瓶或冰壺的內(nèi)膽，為防止雙層爐殼因受外壓而失穩(wěn)變形，故在兩層間每隔一定距離放置一個(gè)頂桿，其頂桿可編織固定于鐵絲網(wǎng)架上，以防止相互錯(cuò)位，其頂桿也可將爐殼的外側(cè)或內(nèi)側(cè)鉆孔后，使鋼柱穿過(guò)孔后頂住另一側(cè)，然后進(jìn)行密封加強(qiáng)度焊接，其雙層真空爐殼的每一段(按通常沸騰爐分段為風(fēng)箱段、本床段、錐形段、擴(kuò)大段)各設(shè)置一個(gè)抽氣口，當(dāng)該段焊接好并密封焊接后，先以0.1MPa的水壓試漏，當(dāng)全部焊縫均密封良好后，放出試漏水，再以真空泵抽成其絕對(duì)壓力小于5Pa以下，并將此抽氣口閥門關(guān)嚴(yán)，以維持雙層內(nèi)的真空狀態(tài)，經(jīng)這樣處理的爐殼其爐墻厚度可由原來(lái)約400mm左右減少到100到200mm，不但可節(jié)省保溫材料，而且可以減輕爐體重量。當(dāng)然也可以僅沸騰爐的一段、二段以致全部采用這種真空保溫殼體。
3、熱交換系統(tǒng)。
焙燒低硫(含硫?yàn)?2～18％)和超低硫(含硫＜12％)礦粉的空氣利用尾氣和爐氣予熱后再鼓入爐內(nèi)。本發(fā)明通過(guò)爐前鼓風(fēng)機(jī)鼓入沸騰爐內(nèi)的空氣經(jīng)文氏管至旋風(fēng)除塵器的管道夾層，然后再進(jìn)入旋風(fēng)除塵器至重力除塵器(也叫慣性沉降器)的管道夾層，再進(jìn)入重力除塵器的殼體夾層中，再進(jìn)入重力除塵器至沸騰爐的管道夾層中，再進(jìn)入沸騰爐內(nèi)的蛇形管中，最后進(jìn)入沸騰爐的爐底風(fēng)箱而鼓入焙燒料層，這樣可以使尾氣和爐氣的余熱得到充分回收，使礦粉中氧化燃燒所產(chǎn)生的熱量絕大部分集中于維持焙燒層的溫度，使沸騰爐可焙燒超低硫(含硫低于12％)礦粉而仍然可不用外供能量，當(dāng)然根據(jù)礦粉的含硫情況也可僅一部分、二部分到全部采用空氣夾套的熱交換系統(tǒng)。
4、組合系統(tǒng)本發(fā)明對(duì)超低硫(含S＜12％)礦粉還可采用真空保溫爐殼和尾氣(包括爐氣)的熱交換系統(tǒng)的組合來(lái)維持沸騰焙燒層的爐溫，使?fàn)t料能正常氧化燃燒，本發(fā)明的這種組合是任意的，即可采用沸騰爐的一段、二段或全部采用真空保溫爐殼與空氣予熱交換系統(tǒng)的任意一部分直到全部的任意組合，以滿足不同爐料或不同焙燒產(chǎn)量的要求。
5、催化劑層為降低成本及增加催化劑活性，本發(fā)明采用含二氧化鈦為萬(wàn)分之一到百分之三十八，含三氧化二鐵為萬(wàn)分之一到百分之四十及其它耐火材料、粘合劑組成的爐底耐火層，并在烘爐前噴灑一次0.1％到10％的硫酸水溶液，以形成固體超強(qiáng)酸，它可以加速各種硫化物的氧化分解速度，提高沸騰爐的焙燒效率，尤其可提高相應(yīng)金屬(如銅、鎳、金、銀、鋅、鈷等)的酸浸出率，這樣既可減少資源的浪費(fèi)又可降低生產(chǎn)成本。
實(shí)施例1爐膛有效面積為2m2的催化沸騰焙燒爐，現(xiàn)由焙燒含硫25％的銅精粉改為焙燒含硫30％的銅精粉，沸騰焙燒爐仍采用通常的設(shè)計(jì)，但采用可調(diào)整有效冷卻面積的筒式冷卻水箱4個(gè)，同時(shí)爐底耐火層加入5％的TiO2和10％的Fe2O3這時(shí)只需擰松頂絲將冷卻水箱往爐內(nèi)推進(jìn)0.3米，使4個(gè)冷卻水箱的有效冷卻面積的總和由原來(lái)的2.5m2增加到3.1m2，即可使沸騰爐日焙燒量維持為8.5噸左右，其銅的酸浸出率均達(dá)99.5％以上。
實(shí)施例2爐膛有效面積為2m2的催化沸騰焙燒爐，現(xiàn)要求焙燒含硫?yàn)?2％的金精粉，由于原料中含硫低，屬低硫礦粉，現(xiàn)將爐殼的風(fēng)箱段、焙燒段采用真空保溫爐殼，其余部分為普通單層爐殼，并且鼓入的空氣先經(jīng)過(guò)重力除塵器的夾套中，然后再進(jìn)入爐內(nèi)爐氣中約5m2的蛇形管中最后進(jìn)入風(fēng)箱入焙燒層，爐內(nèi)不設(shè)冷卻水箱，其進(jìn)入焙燒層的空氣溫度由鼓風(fēng)機(jī)直接進(jìn)入風(fēng)箱的氣量(不經(jīng)過(guò)予熱的空氣量或叫冷激空氣量)來(lái)調(diào)整，其日焙燒礦粉可穩(wěn)定在8噸左右，焙燒爐溫度可控制在580至650℃的任一指定溫度，在爐層耐火層中加入8％的二氧化鈦和15％的三氧化二鈦，并在烘爐前在耐火層上噴灑一次1％的稀硫酸以形成固體超強(qiáng)酸，其焙燒產(chǎn)物的酸溶銅為99.0％以上，金的氰化提取率為99.3％。
權(quán)利要求
1.一種含硫礦粉的催化沸騰焙燒爐，其特征是a、爐子的冷卻水箱具有效冷卻面積可以自由調(diào)整的裝置1～6個(gè)；b、爐子的爐殼采用真空保溫結(jié)構(gòu)；c、鼓入爐內(nèi)的空氣自鼓風(fēng)機(jī)出來(lái)后先經(jīng)過(guò)尾氣或爐氣的熱交換系統(tǒng)后再鼓入爐內(nèi)；d、爐子的爐底耐火層中含有固體超強(qiáng)酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焙燒爐，其特征在于所述的冷卻水箱有效冷卻面積有自由調(diào)整裝置，其具有使冷卻水通過(guò)的冷卻水管(1)，冷卻水管(1)兩端套有冷卻水管固定管(2)，在固定管(2)上旋有頂絲(3)，在冷卻水管(1)上還套有便于與爐墻內(nèi)予埋管(6)法蘭(5)相連接的法蘭(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焙燒爐，其特征在于所述的冷卻水箱有效冷卻面積自由調(diào)整裝置中的冷卻水管(1)伸入爐內(nèi)部分為U形管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焙燒爐，其特征是所述的冷卻水箱有效冷卻面積自由調(diào)整裝置中的冷卻水管(1)伸入爐內(nèi)部分?jǐn)U大為筒形且進(jìn)水部分延長(zhǎng)至筒形底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焙燒爐，其特征在于焙燒爐的風(fēng)箱段、焙燒段、錐形段、擴(kuò)大段的爐殼部分或全部采用真空保溫爐殼，其結(jié)構(gòu)采用雙層金屬間形成一密閉狹窄的圓筒形容器，將其抽至絕對(duì)壓力為5Pa以下形成絕熱真空。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焙燒爐，其特征在于由文氏管至旋風(fēng)除塵器的管道、由旋風(fēng)除塵器、至重力除塵器管道由重力除塵器至爐體的管道均可部分或全部在外部形成夾層，以使由鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣經(jīng)過(guò)這些夾層時(shí)進(jìn)行予熱，并可進(jìn)而再進(jìn)入沸騰焙燒爐內(nèi)的爐氣中的蛇形管進(jìn)行熱交換提高溫度后最后進(jìn)入爐底風(fēng)箱段，再鼓入焙燒料層后形成了一種利用自身熱量的空氣予熱系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化沸騰焙燒爐，其特征在于在沸騰爐的爐底耐火層中添0.01％～38％的二氧化鈦和0.01％～40％的氧化鐵，并在烘爐前對(duì)此耐火層噴淋一次0.1％到10％的硫酸水溶液并形成固體超強(qiáng)酸催化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、5、6所述的沸騰焙燒爐，其特征在于該沸騰爐的爐殼采用一段、二段或全部真空保溫爐殼并與一部分或全部的自身空氣予熱系統(tǒng)任意組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含硫礦粉(銅精粉、鎳精粉、金精粉、鋅精粉、硫精粉等,直接生產(chǎn)相應(yīng)的鹽類或金屬的沸騰焙燒爐。本發(fā)明是在硫酸“銅的生產(chǎn)工藝及其焙燒沸騰爐”實(shí)踐的基礎(chǔ)上為解決礦粉中含硫波動(dòng)大,有時(shí)含硫低于12%,有時(shí)卻超過(guò)35%的情況而提出的。本發(fā)明采用了可調(diào)整有效冷卻面積的水箱,真空保溫爐殼,尾氣和爐氣的熱交換系統(tǒng)預(yù)熱空氣等項(xiàng)技術(shù),以滿足上述要求。本發(fā)明同時(shí)采用了新型固體超強(qiáng)酸催化劑來(lái)加速硫化物的氧化分解,以提高銅、鎳、金、鋅等金屬的提取率。
文檔編號(hào)C22B1/00GK1263250SQ9911572
公開(kāi)日2000年8月16日 申請(qǐng)日期1999年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月12日
發(fā)明者何柱生 申請(qǐng)人:何柱生