一种高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置,属于除杂和生产一体化装置，所述除铁除碳装置包括熔融槽，所述熔融槽顶部敞口，所述熔融槽的槽底倾斜设置，所述槽底的中部位置设有出料口，所述槽底的最低位置设有铁液出口，所述熔融槽内设有三根用于加热所述熔融槽内物料的熔融电极，三根所述熔融电极之间互成一定角度的夹角。本实用新型解决了难以彻底去除粉煤灰中的金属氧化物、粉煤灰利用率低的技术问题，可广泛应用于陶瓷纤维制造业中。
【专利说明】一种高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种除杂装置，尤其涉及一种高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，属于高铝粉煤灰的加工除杂和再利用领域。
【背景技术】
[0002]我国是煤炭生产和消费大国，尤其是在电力生产领域，每年都要消耗数十亿吨计的煤炭，而这产生了大量的粉煤灰。尤其是在煤炭大省，例如内蒙古、山西等地堆存了大量粉煤灰，这既占用土地，又污染环境。
[0003]但另一方面，粉煤灰中富含铝和硅等有价元素，是一种潜在的二次资源；特别是山西北部、内蒙等地含有高氧化铝的粉煤灰更具有优越的高值化利用价值。因此，若能实现高铝粉煤灰的高效综合利用，则不仅能解决环境污染问题，而且能获取可观的经济效益。
[0004]针对粉煤灰的化学组成等特点，目前处理粉煤灰的方法主要是用作建材的原料，制备蒸压转、蒸压砌块、墙体材料及免烧砖等等，高值化技术较少。对于高铝粉煤灰，可替代部分高岭石来制备陶瓷纤维，实现高值化利用，但这需要除去其中存在的杂质如碳和氧化铁等，如果存在这些杂质，则导致由高铝粉煤灰制得的陶瓷纤维的高温使用性能不能满足实际要求，因此在粉煤灰的高附加值利用之前，需要除去其中的这些杂质。
[0005]除杂方法中，碳热还原法是重要的一种，使用该方法可除去粉煤灰中的碳及氧化铁，但是在处理过程中，需要高温反应，导致处理成本过高，，一直是难以解决的技术问题。
[0006]因此，基于上述缺陷，在粉煤灰处理领域，如何彻底去除粉煤灰中的残余碳和金属氧化物尤其是氧化铁，充分利用高铝粉煤灰中有价元素则成为一个研究热点和重点，更是本发明得以完成的出发点和动力所在。
实用新型内容
[0007]针对上述存在的诸多缺陷，本发明人经过大量的深入研究，在付出了充分的创造性劳动后，从而完成了本发明。
[0008]具体而言，本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，以解决难以彻底去除粉煤灰中的残余碳和金属氧化物尤其是氧化铁，从而解决了高铝粉煤灰利用率及利用附加值低的技术问题，实现了高铝粉煤灰的高附加值再利用，变废为宝，同时保护了环境，具有很高的经济价值、社会意义和环境保护价值。
[0009]为解决上述技术问题和实现上述技术需求，本实用新型的技术方案在于提供了一种高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，所述除铁除碳装置包括熔融槽，所述熔融槽顶部敞口，所述熔融槽的槽底倾斜设置，所述槽底的中部位置设有出料口，所述槽底的最低位置设有铁液出口，所述熔融槽内设有三根用于加热所述熔融槽内物料的熔融电极，三根所述熔融电极之间互成60-120°夹角，例如可为60°、80。UOO0或120。。
[0010]在本实用新型的除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，优选三根所述熔融电极之间互成120°夹角。[0011]在本实用新型的除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述出料口内设有一防止熔融液凝固的防凝电极。
[0012]在本实用新型的除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述铁液出口内设有一防止铁液凝固的防凝电极。
[0013]在本实用新型的除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述熔融槽包括内槽体和外槽体，所述内槽体与外槽体之间设有冷却夹层，所述冷却夹层通过管道连接冷却水源，所述管道上设有截止阀。
[0014]在本实用新型的除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述熔融槽内设有若干横向布置且由陶瓷材料制成的曝气管，所述曝气管上开设有若干通气孔，所述曝气管贯穿所述熔融槽且所述曝气管一端封闭，另一端连接压缩空气源。
[0015]在本实用新型的除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述曝气管设置成靠近所述槽底，从而具有最大的曝气效率。
[0016]在本实用新型的除铁除碳装置中，除非另有规定，自始至终，术语“熔融液”是指高铝粉煤灰及高岭石融化后包括氧化铝、氧化硅液体的、除去了氧化铁和残存碳后的液体，除去碳和铁后的该熔融液从出料口流出，经过甩丝方法可得到高品质、高性能的陶瓷纤维。而原来粉煤灰中的残存碳与氧化铁在高温加热中发生反应生成气体排出，生成的铁液则从铁液出口排出，回收金属铁。
[0017]在本实用新型的除铁除碳装置中，除非另有规定，自始至终，术语“熔融体”是指包含了铁液和熔融液的最初的熔融混合物，而随着处理的进行，慢慢物理分层成为所述铁液和所述熔融液。
[0018]由于采用了上述技术方案，本实用新型取得了如下的有益技术效果:
[0019]1.由于熔融槽内设置了三根互成一定夹角的熔融电极，可以很均匀地接触最大融化区域的粉煤灰(可通过增加相互之间的角度来更均匀地熔融粉煤灰)，使得粉煤灰中的氧化铁与碳发生还原反应，生成的二氧化碳由出气口排出，还原得到的铁在熔融槽内融化，在熔融槽底部顺着倾斜汇集到铁液出口，由铁液出口排出收集，剩余的粉煤灰和高岭土则可以生成可用来制备高品质陶瓷纤维的熔融液。
[0020]2.由于熔融液出口(即出料口)内设有防凝电极，在熔融液出口处可以加热，保持熔融液不在生产过程中凝固，防止堵塞出料口。
[0021]3.由于铁液出口内可设有防凝电极，从而可以防止铁液冷凝堵塞出料口，保证了铁液可以顺利排出。
[0022]4.由于内槽体与外槽体之间设有冷却夹层，可以用来冷却和保护内槽体和外槽体，同时回收一部分热量。
[0023]5.由于熔融槽内设有由陶瓷材料制成的曝气管，当熔融槽内形成熔融体时，可以使用高压气体形成气泡进行搅拌，使得反应更加充分，克服了高温熔融体无法搅拌的技术难题。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型实施例一的除铁除碳装置结构示意图；
[0025]图2是本实用新型实施例二的除铁除碳装置结构示意图。[0026]其中，在图1和图2中，各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件或部件。
[0027]图中:1、外槽体，2、内槽体，3、冷却夹层，4、出料口，5、铁液出口，6、熔融电极，7、截止阀，8、防凝电极，9、曝气管。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图，通过具体的实施方式对本实用新型进行详细说明，但这些列举性实施方式的用途和目的仅用来列举本实用新型，并非对本实用新型的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本实用新型的保护范围局限于此。
[0029]实施例一
[0030]如图1所示，本实用新型的高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，包括熔融槽,熔融槽顶部敞口，熔融槽的槽底倾斜设置,槽底的中部位置设有出料口 4，槽底的最低位置设有铁液出口 5，熔融槽内设有三根用于加热熔融槽内物料的熔融电极6，三根熔融电极6之间互成60°夹角，铁液出口 5内设有一防止铁液冷凝的防凝电极8，熔融液出料口 4中也可以设有防止熔融液凝固的防凝固电极(附图中未示出)。当然，熔融槽的加热方式并无特别的限定，例如可以采用高频熔融，本领域技术人员可根据需要而自行选择。
[0031]所述熔融槽包括内槽体2和外槽体1，内槽体2与外槽体I之间设有冷却夹层3，冷却夹层3通过管道连接冷却水源，管道上设有截止阀7。
[0032]众所周知，氧化铝与氧化硅的二元相图可知，熔点可以控制在1800-2000°C之间使用，使用时，熔融槽的温度控制在1800-2000°C之间，这在铁的熔点以上，将高铝粉煤灰和高岭土均匀混合后通过加料装置(未示出)加入内槽体2中之后，对三根熔融电极6通电，随着通电的进行，熔融电极6周围区域慢慢融化，并逐渐扩大，由于所形成的熔融体本身具有很高的电阻，从而可以通过自身的电流加热，这时可以慢慢上提熔融电极6，而依靠熔融体的自身电流继续对未融化的粉煤灰进行加热。在加热过程中，粉煤灰中的杂质氧化铁与碳发生还原反应，其中碳转化为碳氧化物如二氧化碳或一氧化碳排出，而铁氧化物杂质则在内槽体2内融化形成铁液，并在自身重力作用下顺着槽底的倾斜而汇集到铁液出口 5，由铁液出口 5排出进行收集或进一步成型，剩余的粉煤灰和高岭土则可以生成高品质熔融液，该熔融液可由出料口 4而排出，从而可以用来制备陶瓷纤维。由于杂质减少、纯度提高，得到的陶瓷纤维高温性能更好、颜色更亮。其中，出料口 4中可设有防止熔融液凝固的防凝电极(未示出)。
[0033]实施例二
[0034]如图2所示，本实用新型的一种高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，其结构与实施例一基本相同，其区别在于:熔融槽内还额外设有若干横向布置且由陶瓷材料制成的曝气管9，曝气管9的数量根据熔融槽的容积设定，曝气管9上开设有若干通气孔，曝气管9贯穿熔融槽且靠近槽底设置，曝气管9 一端封闭，另一端连接压缩空气源。
[0035]使用时，当内槽体2内形成熔融体时，可以使用高压气体形成气泡进行搅拌，使得反应更加充分，除杂更加彻底。除杂完毕后，排料时，打开截止阀7，冷却夹层3中加入循环冷却水，回收熔融体的热量后再利用。
[0036]尽管为了举例和描述之目的，而介绍了本实用新型的上述实施方式和附图所示结构及处理过程。但这些并非是详尽的描述，也不能将本实用新型的范围局限于此。对本领域技术人员来说，可对本实用新型的上述实施方式做出多种修改和变化，而这些所有的修改和/或变化都包括在如本实用新型的权利要求所限定的范围之内，并不脱离如权利要求所限定的本实用新型的范围和精神。
【权利要求】
1.一种高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，包括熔融槽，所述熔融槽顶部敞口，其特征在于:所述熔融槽的槽底倾斜设置，所述槽底的中部位置设有出料口，所述槽底的最低位置设有铁液出口，所述熔融槽内设有三根用于加热所述熔融槽内物料的熔融电极，三根所述熔融电极之间互成60-120°夹角。
2.如权利要求1所述的高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，其特征在于:三所述熔融电极之间互成120°夹角。
3.如权利要求1所述的高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，其特征在于:所述出料口内设有一防止熔融液凝固的防凝电极。
4.如权利要求1-3任一项所述的高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，其特征在于:所述铁液出口内设有一防止铁液凝固的防凝电极。
5.如权利要求4所述的高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，其特征在于:所述熔融槽包括内槽体和外槽体，所述内槽体与外槽体之间设有冷却夹层，所述冷却夹层通过管道连接冷却水源，所述管道上设有截止阀。
6.如权利要求5所述的高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，其特征在于:所述熔融槽内设有若干横向布置且由陶瓷材料制成的曝气管，所述曝气管上开设有若干通气孔，所述曝气管贯穿所述熔融槽，所述曝气管一端封闭，另一端连接压缩空气源。
7.如权利要求6所述的高铝粉煤灰制备陶瓷纤维的除铁除碳装置，其特征在于:所述曝气管设置成靠近所述槽底。
【文档编号】C04B35/626GK203700212SQ201420042251
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】张作泰, 王习东 申请人:北京大学