專利名稱：一種新型多功能螺旋輸送反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將集成輸送和反應(yīng)兩大功能的螺旋輸送反應(yīng)器內(nèi)置于加熱爐膛內(nèi)以達(dá)到增強(qiáng)物料輸送和反應(yīng)焙燒效果、節(jié)省能源之目的的多功能反應(yīng)裝置。
技術(shù)背景工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要對(duì)物料進(jìn)行加熱使其發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而生成產(chǎn)品，故而需要對(duì)物料進(jìn)行加熱，其中又以焙燒反應(yīng)最為常見。 焙燒-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)過程，可以有氧化、熱解、還原、鹵化等，通常用于無機(jī)化工和冶金工業(yè)。焙燒過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；④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)用廣泛，例如硫化銅礦、硫化鋅礦經(jīng)氧化焙燒得氧化銅、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^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)一步加工可得二氧化鈦。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程2MeS+302- — 2Me0+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)。本發(fā)明就是針對(duì)原有焙燒裝置
存在的諸如焙燒時(shí)間長(zhǎng)、物料輸送效率低、連續(xù)化生產(chǎn)能力弱、熱利用效率不夠高等缺點(diǎn)，
精心設(shè)計(jì)，將特殊的螺旋輸送反應(yīng)器內(nèi)置于加熱爐膛內(nèi)，集成物料輸送和反應(yīng)兩大功能于
一體，達(dá)到增強(qiáng)輸送和焙燒效果并節(jié)省能源之目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是 —、該新型多功能螺旋輸送反應(yīng)裝置由料斗(1)、螺旋輸送反應(yīng)器(2)、加熱爐(3)
等部件組成，其中螺旋輸送反應(yīng)器又由若干個(gè)獨(dú)立模塊組成，模塊主要結(jié)構(gòu)包括螺桿、電
機(jī)、管壁和各相關(guān)零部件組成； 二、螺旋輸送反應(yīng)器中通過螺桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)物料運(yùn)動(dòng)并提供反應(yīng)焙燒的發(fā)生場(chǎng)所；
三、將螺旋輸送反應(yīng)器內(nèi)置于加熱爐腔內(nèi)，根據(jù)焙燒工藝的溫度需要，由加熱爐直接烘烤反應(yīng)器提供反應(yīng)所需溫度條件，同時(shí)物料在反應(yīng)器內(nèi)螺旋輸送動(dòng)并發(fā)生反應(yīng)，生成產(chǎn)品由反應(yīng)器末端排出進(jìn)入后續(xù)工藝步驟。
其特征在于 a、反應(yīng)器設(shè)計(jì)巧妙、集物料輸送和反應(yīng)器兩大功能于一體； b、反應(yīng)器直接放在加熱爐爐膛內(nèi)加熱； c、螺旋輸送反應(yīng)器由螺桿、電機(jī)、管壁及各附屬部分組成； d、模塊化設(shè)計(jì)，螺旋輸送反應(yīng)器可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要采用不同的組合方式； e、加熱爐選擇廣泛，可使用諸如燃煤爐、熱風(fēng)爐、沸騰爐、電熱爐、循環(huán)流化床爐、
鏈條爐等加熱設(shè)備； f、設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、集成度高、適用范圍廣、能夠連續(xù)化生產(chǎn)，投資低、生產(chǎn)效率高。
由于采用了上述技術(shù)方案，使本發(fā)明與已有設(shè)備、技術(shù)工藝相比具有如下優(yōu)點(diǎn)及效果 a、通過將大部分管道和反應(yīng)器內(nèi)置于加熱爐，在整個(gè)裝置內(nèi)部集成了物料輸送、預(yù)熱、干燥、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)器放入加熱爐膛內(nèi)，通過煤的燃燒，直接將熱能傳給旋流反應(yīng)器，綜合利用熱傳導(dǎo)和熱輻射快速傳遞熱量，保證了焙燒溫度，同時(shí)提高了熱效率高，降低了能耗和熱損失； c、全新設(shè)計(jì)的螺旋輸送反應(yīng)器，能增大物料和反應(yīng)劑接觸面積并在有限的空間內(nèi)加大物料的行走路徑，強(qiáng)化傳熱和保證反應(yīng)時(shí)間，能夠確保物料的快速反應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)物料的大量快速輸送； d、螺旋輸送反應(yīng)器中螺桿的旋轉(zhuǎn)除了起到輸送物料的作用外還起到諸如剪切加熱物料、充分混合物料等作用，相應(yīng)的螺桿參數(shù)和管壁參數(shù)皆可根據(jù)不同物料和反應(yīng)進(jìn)行 相應(yīng)調(diào)整，大大提高設(shè)備的通用性和適應(yīng)性； e、該設(shè)備采用物料細(xì)體輸送，螺旋輸送反應(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)造比較簡(jiǎn)單、設(shè)備數(shù)量較少、能夠?qū)崿F(xiàn)整體大量的工業(yè)化復(fù)制；由 于整套設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)不同物料及現(xiàn)場(chǎng)條件靈活搭配設(shè)備，大大提高設(shè)備 的通用性和適應(yīng)性，市場(chǎng)前景十分廣闊。


圖1為新型多功能螺旋輸送反應(yīng)裝置示意圖
圖2為單個(gè)螺旋輸送模塊示意圖
圖3為螺旋輸送反應(yīng)器內(nèi)置示意圖
具體實(shí)施例方式整套系統(tǒng)由螺旋輸送反應(yīng)器(3)中的電機(jī)提供螺桿旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力， 由加熱爐(2)直接烘烤旋流反應(yīng)器(3)提供反應(yīng)所需溫度條件，物料由螺桿帶動(dòng)被從料斗 (1)中輸出，并在整個(gè)螺旋輸送反應(yīng)器中作螺旋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到螺桿的剪切和混合作用，在 反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)生成產(chǎn)品，隨后生成的產(chǎn)品被排出整套反應(yīng)裝置進(jìn)入后續(xù)工藝步驟。
權(quán)利要求
一種通過內(nèi)置特殊構(gòu)造螺旋輸送反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)物料輸送和反應(yīng)焙燒效果并節(jié)省能源的新型多功能反應(yīng)裝置。它包括料斗(1)、螺旋輸送反應(yīng)器(2)、加熱爐(3)等部件；螺旋輸送反應(yīng)器(3)內(nèi)置于加熱爐(2)腔內(nèi)，本身由多個(gè)相互獨(dú)立的模塊組成，相互成一定角度連接；單個(gè)螺旋輸送反應(yīng)模塊由螺桿、電機(jī)、管壁和相關(guān)各零部件組成；物料由旋轉(zhuǎn)的螺桿帶動(dòng)從料斗中卸出，并在整套反應(yīng)器中螺旋運(yùn)動(dòng)同時(shí)完成反應(yīng)生成產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的焙燒反應(yīng)裝置，其特征在于螺旋輸送反應(yīng)器(3)內(nèi)置于加熱爐(2)腔內(nèi)，本身由多個(gè)相互獨(dú)立的模塊組成，相互成一定角度連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的焙燒反應(yīng)裝置，其特征在于加熱爐(2)可以是燃煤爐、熱風(fēng)爐、沸騰爐、電熱爐、循環(huán)流化床爐、鏈條爐等加熱設(shè)備。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焙燒反應(yīng)裝置，其特征在于螺旋輸送反應(yīng)器(3)可用耐熱金屬或其他材料制作，其由多個(gè)獨(dú)立模塊串聯(lián)或并聯(lián)組成，單個(gè)模塊由螺桿、電機(jī)、管壁和相關(guān)各零部件組成，各模塊之間相互成一定角度連結(jié)成整個(gè)反應(yīng)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的焙燒反應(yīng)裝置，其特征在于獨(dú)立螺旋輸送反應(yīng)模塊中諸如螺距、螺槽深度等螺桿參數(shù)和其他諸如電機(jī)參數(shù)、管壁參數(shù)皆可根據(jù)不同情況進(jìn)行調(diào)整。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焙燒反應(yīng)裝置，其特征在于獨(dú)立螺旋輸送反應(yīng)模塊的數(shù)目和爐膛容積等參數(shù)皆可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，組成最合適的反應(yīng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明是一種將集成輸送和反應(yīng)兩大功能的螺旋輸送反應(yīng)器內(nèi)置于加熱爐膛內(nèi)以達(dá)到增強(qiáng)物料輸送和焙燒效果、節(jié)省能源之目的的多功能螺旋輸送反應(yīng)裝置。由料斗、螺旋輸送反應(yīng)器、燃燒爐等部件組成。其中螺旋輸送反應(yīng)器又由若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊組成，模塊之間以一定角度相互連接。反應(yīng)器的入口與料斗連接，物料由螺桿旋轉(zhuǎn)被從料斗中卸出并在各段反應(yīng)器內(nèi)做螺旋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)完成反應(yīng)焙燒。單個(gè)螺旋輸送反應(yīng)模塊由螺桿、電機(jī)、管壁及各相關(guān)零部件組成，針對(duì)不同物料及現(xiàn)場(chǎng)條件可采用多種方式連結(jié)成整套螺旋輸送反應(yīng)器。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明最大優(yōu)勢(shì)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、通用性高、適用范圍廣，同時(shí)能源消耗大為減少，環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益明顯。
文檔編號(hào)B01J19/20GK101733059SQ200810218870
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者劉海衛(wèi), 張?chǎng)? 李柏榮, 王紹華, 黃星星 申請(qǐng)人:李柏榮