一種高效節能的還原回轉爐的制作方法
【專利摘要】本發明公布了一種高效節能的還原回轉爐，由外筒和爐芯兩個基本單元組成。外筒固定，內部填充保溫材料，爐芯兩端通過耐熱密封軸承與外筒結合，二者構成還原焙燒的密閉爐腔；動力及傳動裝置帶動爐芯旋轉。外筒筒體上等距布置三組溫控探頭，中部上側設氣氛調節孔，爐頭上側設尾氣排放孔，下側設排料口，爐尾上側設進料斗。爐芯由耐鋼管和焊接在上面的螺紋狀翼板組成，爐芯內部為加熱區。本發明實現了進料、翻料、出料的同步和連續；靠爐芯旋轉實現物料回轉，動力能耗顯著降低；旋轉過程中翼板實時切削粘結物料，能有效阻止結圈形成。
【專利說明】一種高效節能的還原回轉爐
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種還原焙燒回轉爐，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】
[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]回轉爐可實現全粒級(O?20 mm )焙燒，但焙燒氣氛、溫度等不易精確控制，且容易易出現結窯結圈，導致爐內截面積逐漸縮小，熱效率降低，產能逐漸下降，設備負荷增大而必須停工處理，嚴重影響作業率。此外，傳統回轉爐靠安裝傾角產生的重力分力驅動物料由爐頭進料口向爐尾排料口方向運動，一旦局部結圈形成，會導致進料、排料不暢，使運行不穩。處理結圈的常規方法是使窯圈局部受到顯著冷熱交替作用而開裂崩落。此種方法除了導致減產和停產，還會使爐襯產生局部開裂甚至脫落。因而結圈是回轉爐面臨的最為嚴重的問題。
[0004]中國專利200410037079.1公布了 一種清除回轉窯結圈的方法及裝置，基本原理是將一頂端設置有刮刀的清除臂伸入窯內，利用窯體回轉時與刮刀產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。該發明具有不停窯、清理快速、不損壞窯襯的優點。但其需要在窯體上設置開口，對于還原回轉窯/爐而言，不易保持還原氣氛；控制系統復雜，輔助設施較多。中國專利申請201210104263.8公布了一種高效節能的磁化焙燒回轉窯，在窯內預熱段與焙燒段之間設置了一個固定的三葉翻料刮壁器裝置，用于清除結圈。其缺點在于該翻料刮壁器位置固定，作用范圍有限。
[0005]本發明具有以下三點特征:(1)實時、全面地清理結塊，杜絕結圈，清理范圍包含了焙燒爐的整個內壁甚至包括了兩端頭的爐壁；(2)還原反應區與加熱區隔離，便于還原氣氛調控，同時方便加熱部的檢修與維護；(3)外筒固定爐芯回轉，運行穩定，動力能耗顯著降低，整合了螺旋輸送機結構簡化、節能降耗。
【發明內容】
[0006]針對常規還原回轉爐存在易結圈、還原氣氛不易控制等問題，本發明提供了一種結構簡化、可連續生產、有效阻止結圈、高效節能的還原回轉爐。
[0007]本發明包含還原爐主體、給料和排料裝置、加熱裝置、氣氛調節及測溫裝置、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，排料孔位于爐頭向下一側，二者均帶有流量調節閥。外筒上布置和連接有溫度測控裝置、氣氛檢測和調節裝置、廢氣排放及捕集裝置。爐芯通過耐熱密封軸承與外筒結合，二者構成了還原焙燒反應的密閉腔室。爐芯呈中空管狀，外壁焊接有螺紋狀翼板，與外筒內壁保持一定間距。工作時電動機帶動爐芯旋轉，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運動直至排出爐體，完成全部焙燒流程；運轉過程中翼板實時切削爐壁上粘結的熔融物料，防止結圈的發生。加熱部位于爐芯內，與還原反應腔室完全隔離，使得溫度和氣氛調節彼此獨立互無干擾。
[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，為適應不用焙燒物料要求，可在爐芯內水平方向設置一組或多組電熱元件:只設一組電熱元件時，整個焙燒過程中溫度均衡，更不易發生結圈；設置多組電熱元件時，可獨立調節各組溫度，形成包含諸如預熱段、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勢是便于檢修、維護、清理燃燒產物等。
[0009]所述爐芯包括其上的翼板均采用硬質耐熱合金鋼制成，具備良好導熱性，確保切削爐壁粘結物時不變形、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。利用金屬材質與物料結痂的熱膨脹系數差異，采用冷熱交替法可使爐芯及翼板上粘掛的物料結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、變速和反轉機構、制動機構三部分組成。
[0011]所述還原焙燒爐可實現連續生產和間歇生產兩種方式。
[0012](I)連續生產:物料持續由爐尾進料斗加入還原回轉爐，爐芯連續旋轉，翻動、推送物料勻速通過焙燒區域，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。連續生產的生產效率高，但需要附屬冷卻設備，且不易保持良好的密封。
[0013](2)間歇生產:排料口預先封閉，一定量的物料經由進料斗加入還原回轉爐后亦封閉進料口。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；焙燒結束后切斷熱源，向爐芯內持續通入冷風進行物料的冷卻，期間保持爐芯的正轉、反轉。冷卻結束后恢復正轉，打開排料口排料。間歇生產可以在回轉爐內完成焙燒和冷卻兩個流程，無須外加冷卻設備；可以保證良好的密封還原環境。但該方法生產效率較低，操作較為復雜。
[0014]本發明主要針對鐵尾礦、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為本發明一種高效節能的還原回轉爐縱向剖面結構示意圖。
[0016]圖2為本發明爐體橫向剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明一種節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節功能的基座上，使爐體在傾角0-5°內可調。電動機通過傳動裝置驅動齒輪帶動爐芯2在外筒I內部轉動，通過調節變速裝置，可實現爐芯的正轉、反轉以及改變旋轉速率。爐芯2兩端通過耐熱密封軸承4與外筒I結合，構成了物料還原焙燒的密閉爐腔。外筒I內外壁所用材料為耐熱合金鋼，內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物料阻止結圈、快速傳熱三重功能。
[0019]筒體上下兩側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段的溫度。中部上側設氣氛調節孔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節。頭部上側設尾氣排放孔12，用于排放和收集焙燒產生的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。開機加熱狀態下，粉煤灰以一定速率由爐尾上側的進料斗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，拓寬了其應用范圍。
【權利要求】
1.一種高效節能的還原回轉爐，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)結合；動力及傳動裝置(7)帶動爐芯(2)旋轉，爐芯(2)內部中空為加熱部；外筒(I)上等距布置三組溫控探頭(11)，中部上側設氣氛調節孔(13)，爐頭上側設尾氣排放孔(12)，下側設排料口(6);爐尾上側設進料斗(5)。
2.如權利要求1所述的一種高效節能的還原回轉爐，其特征在于，所述外筒(I)剖面上具有三層結構:外壁和內壁材質為耐高溫鋼板，內部填充耐火保溫材料。
3.如權利要求1所述的一種高效節能的還原回轉爐，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，其材質均為硬質耐高溫合金鋼。
4.如權利要求1所述的一種高效節能的還原回轉爐，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.如權利要求1所述的一種高效節能的還原回轉爐，其特征在于，所述動力及傳動裝置(7)由電動機、調速及反轉機構、制動機構三部分組成。
6.如權利要求1所述的一種高效節能的還原回轉爐，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節裝置。
7.如權利要求1所述的一種高效節能的還原回轉爐，其特征在于，所述進料斗(5)和排料口(6)均帶有流量調節閥。
8.如權利要求1和3所述的一種高效節能的還原回轉爐，其特征在于，所述螺紋狀翼板(23)為連續型或間斷型。
9.如權利要求1和7所述的一種高效節能的還原回轉爐，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 優先權日:2013年11月22日
【發明者】劉匯東, 代世峰, 李大華, 劉 東, 趙利信, 李霄 申請人:中國礦業大學(北京), 重慶地質礦產研究院