專利名稱：一種新型多功能焙燒反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦物原料的處理設(shè)備，具體地說(shuō)，是一種新型多功能 焙燒反應(yīng)裝置，該裝置是一種能夠增強(qiáng)焙燒效果、節(jié)省能源的多功能 焙燒反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
焙燒是把物料(如礦石)加熱而不使熔化，以改變其化學(xué)組成或 物理性質(zhì)(如氧化、還原、脫水、干燥等)。而我們通常指的焙燒工 藝是指固體物料在高溫不發(fā)生熔融的條件下進(jìn)行的反應(yīng)過(guò)程，可以 有氧化、熱解、還原、鹵化等，通常用于無(wú)機(jī)化工和冶金工業(yè)。焙燒
過(guò)程有加添加劑和不加添加劑兩種類型。
不加添加劑的焙燒也稱煅燒，按用途可分為①分解礦石，如 石灰石化學(xué)加工制成氧化鈣，同時(shí)制得二氧化碳?xì)怏w；②活化礦石， 目的在于改變礦石結(jié)構(gòu)，使其易于分解，例如將高嶺土焙燒脫水， 使其結(jié)構(gòu)疏松多孔，易于進(jìn)一步加工生產(chǎn)氧化鋁；③脫除雜質(zhì)，如脫 硫、脫除有機(jī)物和吸附水等； 晶型轉(zhuǎn)化，如焙燒二氧化鈦使其改變
晶型，改善其使用性質(zhì)。
加添加劑的焙燒添加劑可以是氣體或固體，固體添加劑兼有助 熔劑的作用，使物料熔點(diǎn)降低，以加快反應(yīng)速度。按添加劑的不同有 多種類型
氧化焙燒粉碎后的固體原料在氧氣中焙燒，使其中的有用成分 轉(zhuǎn)變成氧化物，同時(shí)除去易揮發(fā)的砷、銻、硒、碲等雜質(zhì)。在硫酸工
3業(yè)中，硫鐵礦焙燒制備二氧化硫是典型的氧化焙燒。冶金工業(yè)中氧化 焙燒應(yīng)用更加廣泛，例如硫化銅礦、硫化鋅礦經(jīng)氧化焙燒得到氧化 銅、氧化鋅，同時(shí)得到二氧化硫。
還原焙燒在礦石或鹽類中添加還原劑進(jìn)行高溫處理，常用的還 原劑是碳。在制取高純度產(chǎn)品時(shí)，可用氫氣、 一氧化碳或甲烷作為焙 燒還原劑。例如貧氧化鎳礦在加熱下用水煤氣還原，可使其中的三 氧化二鐵大部分還原為四氧化三鐵，少量還原為氧化亞鐵和金屬鐵； 鎳、鈷的氧化物則還原為金屬鎳和鈷。因?yàn)樵撨^(guò)程中的三氧化二鐵具 有弱磁性，四氧化三鐵具有強(qiáng)磁性，利用這種差別可以進(jìn)行磁選，故 此過(guò)程又稱磁化焙燒。
氯化焙燒在礦物或鹽類中添加氯化劑進(jìn)行高溫處理,使物料中 某些組分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)或凝聚態(tài)的氧化物，從而同其他組分分離。氯化 劑可用氯氣或氯化物(如氯化鈉、氯化鈣等)。例如金紅石在流化 床中加氯氣進(jìn)行氯化焙燒，生成四氯化鈦，經(jīng)進(jìn)一歩加工可得二氧化 鈦。又如在鋁土礦化學(xué)加工中，加炭(高質(zhì)煤)粉成型后氯化焙燒可 制得三氯化鋁。若在加氯化劑的同時(shí)加入炭粒，使礦物中難選的有價(jià) 值金屬礦物經(jīng)氯化焙燒后，在炭粒上轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?，并附著在炭粒上?隨后用選礦方法富集，制成精礦，其品位和回收率均可以提高，稱為 氯化離析焙燒。
硫酸化焙燒以二氧化硫?yàn)榉磻?yīng)劑的焙燒過(guò)程，通常用于硫化物 礦的焙燒，使金屬硫化物氧化為易溶于水的硫酸鹽。若以Me表示金 屬，硫酸化焙燒主要包括下列過(guò)程
2MeS+302—~^2MeO+2S02
例如閃鋅礦經(jīng)硫酸化焙燒制得硫酸鋅、硫化銅經(jīng)硫酸化焙燒制得硫酸銅等。
堿性焙燒以純堿、燒堿或石灰石等堿性物質(zhì)為反應(yīng)劑，對(duì)固體 原料進(jìn)行高溫處理的一種堿解過(guò)程。例如軟錳礦與苛性鉀焙燒制取 錳酸鉀；鉻鐵礦與苛性鉀焙燒制取鉻酸鉀。
鈉化焙燒在固體物料中加入適量的氯化鈉、硫酸鈉等鈉化劑， 焙燒后產(chǎn)物為易溶于水的鈉鹽。例如濕法提釩過(guò)程中，細(xì)磨釩渣， 經(jīng)磁選除鐵后，加鈉化劑在回轉(zhuǎn)窯中焙燒，渣中的三價(jià)釩氧化成五價(jià) 釩。
焙燒過(guò)程所用設(shè)備，按固體物料運(yùn)動(dòng)特性，可分為固定床、移動(dòng) 床和流動(dòng)床幾類；按其所用加熱爐的形式可分為反射爐、多膛爐、豎 窯、回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐、施風(fēng)爐等。
焙燒的前提是對(duì)物料的加熱，這就涉及一個(gè)熱利用效率的問(wèn)題。 當(dāng)今社會(huì)，能源日漸成為稀缺資源，如何節(jié)能已成為社會(huì)與科技的前 沿?zé)狳c(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述已有設(shè)備的缺點(diǎn)與不足，提出了 一種新型多功能焙燒反應(yīng)裝置。該裝置能夠增強(qiáng)焙燒效果、節(jié)省能源。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是
一種新型多功能焙燒反應(yīng)裝置，由熱風(fēng)吸入口、熱風(fēng)/物料管道、 料斗、燃燒爐、由多個(gè)相互獨(dú)立的筒節(jié)模塊組成的反應(yīng)器組成，反應(yīng) 器置于燃燒爐爐膛內(nèi)。
所述的筒節(jié)模塊由一小筒和一大筒節(jié)連接而成，小筒節(jié)中心線和 大筒節(jié)中心線的夾角以80~90度為宜。這樣的角度范圍可以保證物料 的旋轉(zhuǎn)流化效果。所述的度是指角度，而非弧度。各個(gè)筒節(jié)模塊以大筒節(jié)連接另一模塊的小筒節(jié)的形式互相連接。
所述的小筒節(jié)中心線和大筒節(jié)中心線的夾角最優(yōu)先的選擇是85度。
在所述的焙燒反應(yīng)裝置的出口還設(shè)有負(fù)壓風(fēng)機(jī)。
一種焙燒礦物原料的方法，其特點(diǎn)是，使用上述的焙燒反應(yīng)裝置 焙燒礦物原料。
焙燒礦物原料的方法，其特征在于，包含以下步驟
A. 將礦石磨成粒徑小于38um的超細(xì)粉粒入料；
B. 直接利用煤在爐膛內(nèi)不充分燃燒和礦物原料分解產(chǎn)生的CO 作為還原劑；
C. 利用熱風(fēng)吸入口直接向整個(gè)反應(yīng)器導(dǎo)入燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫 煙氣形成隔氧氣氛，直接參與反應(yīng)。
反應(yīng)器直接放在燃燒爐爐膛內(nèi)，這樣做有以下幾個(gè)好處
一、 節(jié)省燃料；直接放在爐膛內(nèi)加熱，綜合利用熱傳導(dǎo)、熱輻射 等方式吸收熱量，大大提高燃料的利用率，達(dá)到節(jié)省燃料的目的，十 分環(huán)保。
二、 易于保溫；反應(yīng)器整個(gè)置于爐膛內(nèi)，爐膛的保溫就是對(duì)反應(yīng) 器的保溫，無(wú)需從新考慮對(duì)反應(yīng)器的專門保溫。
三、 溫度控制精確、快捷；連續(xù)生產(chǎn)時(shí)爐膛的溫度就是反應(yīng)器的 溫度，對(duì)爐膛溫度的調(diào)節(jié)就是對(duì)反應(yīng)器溫度的調(diào)節(jié)，極大減少了控制 的延遲性和傳遞長(zhǎng)度，使對(duì)反應(yīng)器的溫度控制十分快捷與精確。
四、 節(jié)省投資和空間；由于反應(yīng)器放置在爐膛內(nèi)，使得整個(gè)系統(tǒng) 建設(shè)方便、經(jīng)濟(jì)高效同時(shí)提高空間利用率。
由于采用了上述技術(shù)方案，使本發(fā)明與已有設(shè)備相比具有如下優(yōu)
6點(diǎn)及效果a、 通過(guò)將主要管道和反應(yīng)器內(nèi)置于燃燒爐內(nèi)，在整個(gè)裝置內(nèi)部 集成了物料輸送、預(yù)熱、干燥、焙燒、反應(yīng)等多種功能，達(dá)到節(jié)省能 源和設(shè)備多功能化、小型化的目的。同時(shí)，單臺(tái)裝置即可實(shí)現(xiàn)從物料 到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變，大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)線的復(fù)雜程度。b、 將反應(yīng)器放入燃燒爐膛內(nèi)，通過(guò)燃料的燃燒，直接將熱能傳 給反應(yīng)器，由于反應(yīng)器始終處于內(nèi)、外全結(jié)構(gòu)、最大面積受熱狀態(tài)， 綜合利用了熱傳導(dǎo)和熱輻射快速傳遞熱量，保證了焙燒溫度，大幅提高了熱效率，降低了能耗和熱損失；c、 在以CO為還原劑的還原焙燒中，焙燒所需要的還原劑可以 選擇在加入物料的同時(shí)摻入適量燃料，由其在高溫中不完全燃燒產(chǎn)生 的CO提供，也可由燃燒爐自身未耗盡的CO滿足。從而減少CO發(fā) 生設(shè)備和加熱設(shè)備，同時(shí)由燃燒爐煙氣保證隔氧氣氛，大大減少在該 環(huán)節(jié)的設(shè)備投入，也能最大限度利用燃燒爐的煙氣，節(jié)省能源、經(jīng)濟(jì) 環(huán)保；d、 本發(fā)明的反應(yīng)器，能保證增大物料和反應(yīng)劑接觸面積并在有 限的空間內(nèi)加長(zhǎng)物料的運(yùn)行路徑，強(qiáng)化傳熱和保證反應(yīng)時(shí)間，能夠確 保物料的快速理、化反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)模量化生產(chǎn)；e、 置于裝置末端的負(fù)壓引風(fēng)機(jī)，其作用在于；第一，可以保證 燃燒爐的燃燒；第二，可以保證礦物顆粒在焙燒爐中切向進(jìn)風(fēng)中懸浮 流的形成，從而使反應(yīng)路徑和反應(yīng)時(shí)間增加；第三，將爐膛內(nèi)熱風(fēng)吸 入反應(yīng)器以保證熱交換有效地進(jìn)行。在實(shí)現(xiàn)上述功能的同時(shí)并沒(méi)有增并起到預(yù)熱和節(jié)省空間的作用，使工藝路徑最短， 一舉多得；g、 本發(fā)明所采用物料細(xì)體流化輸送，能在反應(yīng)器內(nèi)快速焙燒反 應(yīng)，因而能夠快速、大量、連續(xù)性生產(chǎn)，同時(shí)構(gòu)造簡(jiǎn)單、設(shè)備數(shù)量減 少、容易實(shí)現(xiàn)整體大量的工業(yè)化復(fù)制，市場(chǎng)前景十分廣闊。h、 本發(fā)明采用燃燒、焙燒、理化反應(yīng)等一次性直接完成，加熱、 焙燒與理化反應(yīng)等過(guò)程集于一體，總體溫度易控，因此對(duì)于燃料的要 求不高，適應(yīng)性廣泛，宜于就地取材、大規(guī)模生產(chǎn)。i、 由于本發(fā)明的集成度高、變量參數(shù)少、控制容易，所以可高 度自動(dòng)化，大大的節(jié)約了運(yùn)行成本。j、根據(jù)實(shí)際焙燒的需要， 一次調(diào)節(jié)燃燒爐的溫度即可達(dá)到所需 焙燒反應(yīng)溫度，控制簡(jiǎn)單、有效、精確，使整條工藝流程最穩(wěn)定。


圖1為新型多功能焙燒反應(yīng)裝置示意圖。圖2為單個(gè)反應(yīng)器筒節(jié)示意圖。小筒節(jié)中心線和大筒節(jié)中心線的 夾角e l和92均是85度。圖3為反應(yīng)器內(nèi)置示意圖(俯視)。附圖標(biāo)記說(shuō)明1.熱風(fēng)吸入口； 2.熱風(fēng)/物料管道；3.料斗；4. 鎖風(fēng)入料閥；5.燃燒爐；6.反應(yīng)器；7.負(fù)壓風(fēng)機(jī)；8.爐壁；9.小 筒節(jié)；10.大筒節(jié)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明由熱風(fēng)吸入口 1、熱風(fēng)/物料管道2、料斗3、 燃燒爐5、由多個(gè)相互獨(dú)立的筒節(jié)模塊組成的反應(yīng)器6組成，反應(yīng)器 6置于燃燒爐5爐膛內(nèi)。在料斗3下部設(shè)有鎖風(fēng)入料閥4，控制入風(fēng)和入料。所述的筒節(jié)模塊由一小筒9和一大筒10節(jié)連接而成，小筒節(jié)中 心線和大筒節(jié)中心線的夾角以80~90度為宜，本實(shí)施例為85度，如 圖2所示，夾角e 1和e 2均為85度。各個(gè)筒節(jié)模塊以大筒節(jié)連接另 一模塊的小筒節(jié)的形式互相連接。在所述的焙燒反應(yīng)裝置的出口還設(shè) 有負(fù)壓風(fēng)機(jī)7。如圖3所示，反應(yīng)器6置于燃燒爐5爐膛內(nèi)，燃燒爐5設(shè)有爐壁8。實(shí)施例2利用實(shí)施例1所述的焙燒反應(yīng)裝置來(lái)焙燒菱鐵礦 將燃燒爐5點(diǎn)燃，調(diào)整、提供物料焙燒工藝要求所需溫度等各項(xiàng) 條件、參數(shù)，把物料經(jīng)料斗3、鎖風(fēng)入料閥4、加入熱風(fēng)/物料管道2， 與熱風(fēng)吸入口吸入的燃燒爐5中高溫?zé)煔庠谒查g充分混合，進(jìn)入內(nèi)置 于燃燒爐腔內(nèi)的反應(yīng)器6，得到充分的熱量，在負(fù)壓風(fēng)機(jī)7所形成懸 浮流的條件下，流化并反應(yīng)，完成焙燒反應(yīng)的過(guò)程，最后生成合格產(chǎn)將礦石磨成粒徑小于38 u m的超細(xì)粉粒入料，直接利用煤在爐 膛內(nèi)不充分燃燒和菱鐵礦分解產(chǎn)生的CO作為還原劑，利用熱風(fēng)吸入 口直接向整個(gè)反應(yīng)器導(dǎo)入燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庑纬筛粞鯕夥?，?接參與反應(yīng)。采用上述方法，有如下的好處1:將焙燒爐放入燃燒爐中，燃燒爐里通過(guò)煤的燃燒，直接將熱能傳給焙燒爐，保證了焙燒溫度，熱損失小，熱效率高，能耗降低。2:反應(yīng)需要的還原氣氛是由煤不充分燃燒產(chǎn)生的CO所提供的，減少了 CO發(fā)生設(shè)備和加熱設(shè)備。93:在裝置末尾有負(fù)壓引風(fēng)機(jī)， 一方面可以保證煤的燃燒，另一 方面可以讓礦物顆粒在焙燒爐中切向進(jìn)風(fēng)形成懸浮流，從而使反應(yīng)路 徑和反應(yīng)時(shí)間增加，但反應(yīng)設(shè)備卻沒(méi)有增多。4:礦物處理能力大，連續(xù)性生產(chǎn)能力強(qiáng)，設(shè)備工業(yè)化復(fù)制能力強(qiáng)。以上對(duì)本發(fā)明所提供的新型多功能焙燒反應(yīng)裝置進(jìn)行了詳細(xì)介 紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述， 以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同 時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方 式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解 為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種新型多功能焙燒反應(yīng)裝置，其特征在于由熱風(fēng)吸入口、熱風(fēng)/物料管道、料斗、燃燒爐、由多個(gè)相互獨(dú)立的筒節(jié)模塊組成的反應(yīng)器組成，反應(yīng)器置于燃燒爐爐膛內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多功能焙燒反應(yīng)裝置，其特征在 于所述的筒節(jié)模塊由一小筒和一大筒節(jié)連接而成，小筒節(jié)中心線和 大筒節(jié)中心線的夾角是80~90度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型多功能焙燒反應(yīng)裝置，其特征在于所述的小筒節(jié)中心線和大筒節(jié)中心線的夾角是85度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的新型多功能焙燒反應(yīng)裝置，其特征在于在所述的焙燒反應(yīng)裝置的出口還設(shè)有負(fù)壓風(fēng)機(jī)。
5. —種焙燒礦物原料的方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1所述的焙燒反應(yīng)裝置焙燒礦物原料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的焙燒礦物原料的方法，其特征在于，包含以下步驟A. 將礦石磨成粒徑小于38um的超細(xì)粉粒入料；B. 直接利用煤在爐膛內(nèi)不充分燃燒和礦物原料分解產(chǎn)生的CO 作為還原劑；c.利用熱風(fēng)吸入口直接向整個(gè)反應(yīng)器導(dǎo)入燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庑纬筛粞鯕夥眨苯訁⑴c反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型多功能焙燒反應(yīng)裝置。該多功能焙燒反應(yīng)裝置由熱風(fēng)吸入口、熱風(fēng)/物料管道、料斗、燃燒爐、由多個(gè)相互獨(dú)立的筒節(jié)模塊組成的反應(yīng)器組成，反應(yīng)器置于燃燒爐爐膛內(nèi)。本發(fā)明將反應(yīng)器內(nèi)置于燃燒爐，在整個(gè)裝置內(nèi)部集成了物料輸送、預(yù)熱、干燥、焙燒、反應(yīng)等多種功能，由燃燒爐煙氣保證隔氧氣氛，大大減少在該環(huán)節(jié)的設(shè)備投入，也能最大限度利用燃燒爐的煙氣，節(jié)省能源、環(huán)境友好。本發(fā)明的多功能焙燒反應(yīng)裝置適用于水泥、赤鐵礦、金礦、鋁土礦、金屬硫酸鹽、錳酸鉀等的制備。
文檔編號(hào)F27B5/02GK101650122SQ20081013466
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者劉海衛(wèi), 鑫 張, 李柏榮, 王紹華, 黃星星 申請(qǐng)人:李柏榮