专利名称：一种竖炉式氧化钠化焙烧装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及以钒钛磁铁矿、含钒石煤为原料冶金提钒工艺流程中氧化钠化焙烧技术领域，尤其是涉及一种经济的高效节能型竖炉式氧化钠化焙烧装置。
背景技术：
钒具有优良的物理性能、稳定的化学性能以及良好的催化性，其被广泛用于工业、 军事、航空等诸多领域。钛也因具有优异的物理、化学性能，而广泛应用于化工、冶金、航空等领域。发达国家都非常重视钒钛工业的发展，并一直把钒钛作为战略物资储备，我国将钒列入了限制出口的稀有元素之一。现有以钒钛磁铁矿、含钒石煤等为原料，生产五氧化二钒和三氧化二钒等钒氧化物的钒工业产品的生产流程是预处理一焙烧一浸出一沉淀一热解或还原。其中焙烧通常为氧化钠化焙烧，在整个工艺过程中起着非常重要的作用。所谓氧化钠化焙烧，就是以钠盐为添加剂，通过氧化反应，将原料中各种价态的钒离子(V+3，V+4)转化为可溶性钒离子(V+5) 的过程，即在氧化气氛下，使之氧化后与钠盐反应生成可溶解于水的钒酸钠的过程。焙烧过程中，温度和气氛是影响焙烧质量，进而影响钒转化率的主要因素。钒钛磁铁矿或含钒石煤，在炉内焙烧的温度，是连续地从低温到高温，再从高温到低温逐步变化的过程，在上述温度环境下，钒钛磁铁矿或含钒石煤逐步完成氧化、钠化和冷却过程。从钒钛磁铁矿球团进入炉内开始，到600°c左右完成氧化；从6001开始，到最高温度之间，完成钠化过程，一般最高温度控制在80(Tl200°C ;从最高温度到约500°C为冷却过程。所谓焙烧气氛是指要使反应竖炉内处于氧化性气氛，即氧气有一定的过剩。目前，焙烧设备多采用回转窑、多膛炉、平窑。其中回转窑是具有较小倾斜角度的圆筒型的炉窑，内衬耐火材料。钒钛磁铁矿球团从窑体一端装入，在窑体的另一端即出料端设有加热烧嘴以对窑内的钒钛磁铁矿球团进行加热。窑体内的炉料从旋转的炉壁不断下落而被搅拌焙烧，从窑体出料端的下部排出。由于烟气的抽吸，防止了从炉子的两端露出烟气和粉尘。回转窑结构简单、搅拌良好、热分布较均匀、生产能力较大、维护及操作简单。其缺点是初始投资较大，对物料配比要求严格，对原料的适应性较差，炉温控制较难，易结成球状料，甚至结成环状炉结(即窑内结圈)，从而给操作带来困难，钒酸钠转化率低。多膛炉是具有多层炉膛的竖式圆筒型炉窑，其内衬耐火砖，自下往上8 12层，每一层均有钢板砌耐火砖，每层上面安有耙齿，由中心轴带动旋转。原料由上层装入，通过搅拌由周边向中心集中，又从中心向周边分散地逐层下移，经干燥、焙烧后从最底层排出。这种炉型结构复杂，初始投资大、焙烧温度和气氛不能进行较好的控制，机械故障率高，而且， 耙齿因低熔点生成物易被黏结、积料。平窑产量低(约O. I吨/平方米·小时)，工人劳动强度大，烟尘四溢，操作环境恶劣，钒酸钠转化率低约50%。显然，现有氧化钠化焙烧设备存在初始投资大、焙烧温度与气氛不能进行较好的控制和因物料黏结造成窑体结圈或耙齿黏结积料的缺陷。
实用新型内容本实用新型为了解决现有技术氧化钠化焙烧设备存在初始投资大、产量低、转化率低、焙烧温度与气氛不能进行较好的控制和因物料黏结造成窑体结圈或耙齿黏结积料的缺陷的技术问题，提供了一种竖炉式氧化钠化焙烧装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为设计一种竖炉式氧化钠化焙烧装置，所述竖炉式氧化钠化焙烧装置包括 竖直设置的炉墙砌砖体；由炉墙砌砖体围合而成且竖直设置的炉腔；位于炉墙砌砖体上方用于进料的旋转给料机；与所述旋转给料机连接且朝下倾斜以使物料进入炉腔的烘干床；设于炉墙砌砖体外侧的燃烧室，所述燃烧室设有位于炉墙砌砖体中部且与所述炉腔相通以使燃烧室燃烧产生的燃烧气体进入炉腔的喷火口；位于炉墙砌砖体下方中央以产生冷却空气于炉腔中的鼓风机；位于炉墙砌砖体下方且用于排出完成氧化钠化及冷却后的物料的卸料装置。所述竖炉式氧化钠化焙烧装置还包括设置在所述炉墙砌砖体中央且将所述炉墙砌砖体一分为二的导流隔墙，所述炉腔被所述导流隔墙一分为二，所述旋转给料机设于所述导流隔墙的正上方，所述烘干床包括两个，且以所述导流隔墙为中心对称设置。所述竖炉式氧化钠化焙烧装置还包括与所述导流隔墙下端连接且朝下倾斜至连接所述卸料装置的箅板，所述鼓风机位于所述箅板下方，所述箅板上设置有进风孔。所述竖炉式氧化钠化焙烧装置还包括与炉墙砌砖体顶部连接的集烟罩和设于集烟罩顶部的排烟管道。所述炉墙砌砖体和炉腔的横截面均呈矩形，且所述炉腔横截面的大小沿高度方向从上至下依次呈渐缩、恒定、渐扩和渐缩变化。所述燃烧室的外侧设置有至少两个煤气烧嘴。本实用新型通过将造球后物料经位于炉墙砌砖体上方的旋转给料机给料至朝下倾斜的烘干床，经烘干床干燥后进入经炉墙砌砖体围合而成的竖直的炉腔中，物料在炉腔中下移过程中，先同由燃烧室燃烧产生并经位于炉墙砌砖体中部的喷火口进入炉腔中的燃烧气体和由来自于炉腔下部的二次风构成的混合气作用完成氧化钠化焙烧，再经由位于炉墙砌砖体下方的鼓风机产生的冷却空气冷却完成焙烧后的物料，所述二次风即为冷却空气冷却完成焙烧后的物料所形成的风，最后经位于炉墙砌砖体下方的卸料装置排出。使得氧化钠化焙烧装置的结构简单，能缩小初始投资，同时，又能对焙烧温度和气氛进行较好的控制，克服了因物料黏结造成了窑体结圈或耙齿黏结积料等弊端，使得装置的适应性很强，同时具有较高的产量和较高的钒转化率。
下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中图I是本实用新型竖炉式氧化钠化焙烧装置的结构原理图。
具体实施方式
请参见图I。本实用新型竖炉式氧化钠化焙烧装置包括炉墙砌砖体I、炉腔2、旋转给料机3、烘干床4、燃烧室5、鼓风机6、箅板7、卸料装置8和集烟罩9。其中炉墙砌砖体I竖直设置。在本具体实施例中，炉强砌砖体的横截面呈矩形。炉腔 2由炉墙砌砖体围合而成且竖直设置。在本具体实施例中，炉腔的横截面也呈矩形，炉腔横截面的大小沿高度方向从上至下依次呈渐缩、恒定、渐扩和渐缩变化。炉墙砌砖体I的中央设置有将所述炉墙砌砖体一分为二的导流隔墙U。炉腔2被所述导流隔墙一分为二。旋转给料机3位于炉墙砌砖体上方，主要用于进料。在本具体实施例中，旋转给料机设于所述导流隔墙的正上方。烘干床4与所述旋转给料机连接且朝下倾斜以使物料进入炉腔。烘干床一则用于使物料在自身重力作用下进入炉腔，二则可对物料进行干燥，强化了后续的焙烧效果。在本具体实施例中，所述烘干床包括两个，且以所述导流隔墙为中心对称设置。烘干床的下表面还设置有水梁41。燃烧室5设于炉墙砌砖体外侧，所述燃烧室设有位于炉墙砌砖体中部且与所述炉腔相通以使燃烧室燃烧产生的燃烧气体进入炉腔的喷火口 51。燃烧室5的外侧设置有煤气烧嘴52。在本具体实施例中，煤气烧嘴52具有多个，即采用了多烧嘴结构，使得燃烧气体的
流量可调。鼓风机6位于炉墙砌砖体下方中央以产生冷却空气于炉腔中。箅板7与所述导流隔墙下端连接且朝下倾斜至连接所述卸料装置。所述鼓风机位于所述箅板下方，所述箅板上设置有进风孔71。进风孔71均匀设置，从而使得鼓风机产生的冷却风可均匀吹进炉腔。箅板倾斜设置的目的在于使完成焙烧冷却后的物料在自身重力作用下进入卸料装置。卸料装置8位于炉墙砌砖体下方，主要用于排出完成氧化钠化及冷却后的物料。集烟罩9与炉墙砌砖体顶部连接，其顶部设有排烟管道91。集烟罩主要用于收集焙烧后的废气，并通过排烟管道排出。本实用新型竖炉式氧化钠化焙烧方法为造球后的物料经位于炉墙砌砖体上方的旋转给料机给料至朝下倾斜的烘干床，经烘干床干燥后在物料自身重力作用下进入由炉墙砌砖体围合而成的竖直的炉腔中，物料在炉腔中下移过程中，先同由燃烧室燃烧产生并经位于炉墙砌砖体中部的喷火口进入炉腔中的燃烧气体和由来自于炉腔下部的二次风构成的混合气作用完成氧化钠化焙烧，再经由位于炉墙砌砖体下方的鼓风机产生的冷却空气冷却完成焙烧后的物料，所述二次风即为冷却空气冷却完成焙烧后的物料所形成的热交换热风，最后经位于炉墙砌砖体下方的卸料装置排出，完成氧化钠化后的废气经与炉墙砌砖体顶部连接的集烟罩和设于集烟罩顶部的排烟管道排出。所述竖炉式氧化钠化焙烧方法还包括在所述炉墙砌砖体中央设置将所述炉墙砌砖体一分为二的导流隔墙，所述炉腔被所述导流隔墙一分为二。所述竖炉式氧化钠化焙烧方法还包括在导流隔墙下端设置与所述导流隔墙下端连接且朝下倾斜至连接所述卸料装置的箅板，所述鼓风机位于所述箅板下方，所述箅板上设置有进风孔，鼓风机产生的冷却空气经进风孔进入炉腔。[0038]所述炉墙砌砖体和炉腔的横截面均呈矩形，且所述炉腔横截面的大小沿高度方向从上至下依次呈渐缩、恒定、渐扩和渐缩变化。下面以提钒工艺流程为例详细说明本实用新型。首先将造球后的钒钛磁铁矿或含钒石煤球团经通过旋转给料机给料，再经由烘干床干燥后进入到炉腔中。钒钛磁铁矿或含钒石煤球团在炉腔中缓慢下移的过程中，与来自于燃烧室的燃烧气体，以及同来自于炉腔下部的热空气(即二次风)构成的混合气进行热量交换，进而完成氧化钠化焙烧，使得钒钛磁铁矿中各种价态的钒转化为易溶于水的五价钒。自于燃烧室的一定温度(80(Ti20(rc) 的燃烧气体由炉腔两侧的喷火口沿着斜下方鼓入钒钛磁铁矿球团料层内。完成焙烧反应的钒钛磁铁矿球团再缓慢下移，被由下部鼓入的冷却空气冷却后经由卸料装置排出。所述混合气的温度为80(Γ1200 ，且燃烧气体与二次风标况下的体积流量之比约为3 5:1。鼓风机产生冷却空气通过篦板这一布风装置，均匀鼓入到钒钛磁铁矿或含钒石煤球团料层中， 对进入炉腔下部完成氧化钠化焙烧后的物料进行冷却，与下移的完成焙烧反应的钒钛磁铁矿或含钒石煤球团进行热量交换。完成热交换后的具有一定温度的热空气即构成所述二次风，作为焙烧带氧气的补充与来自于燃烧室的燃烧气体混合，使得钒钛磁铁矿球团在一定氧浓度(体积分数为39Γ5%)和温度(80(Γ12(ΚΓΟ下实现氧化钠化焙烧反应。而最后完成氧化钠化焙烧后的废气经集烟罩收集后从排烟管道排出。本实用新型具有以下优点I、初始投资较小。借鉴炼铁领域中的酸性球团竖炉与烧结矿回转窑初始投资的对比分析，相同生产规模前提下，竖炉的初始投资仅为回转窑初始投资的509Γ70%。2、焙烧温度和气氛可以进行很好的控制。燃烧气体的温度(80(Γ 200°Ο和气氛 (氧气的体积分数39Γ5%)，一方面可以通过燃烧室内助燃空气和燃料的体积分数之比来得以控制，另一方面，通过控制二次风的流量来进行辅助控制。助燃空气和燃料的体积分数比要通过燃料的种类即根据燃料的低位发热量来得以确定。3、同回转窑或多膛炉相比，采用具有一定强度的球团来进行焙烧，温度和气氛控制较好，就一定程度从根源上避免了回转窑内物料结圈或多膛炉内耙齿物料黏结积料等弊端，同时使得焙烧装置对炉料的适应性很强，既能适应钒钛磁铁矿的焙烧，又能适应含钒石煤的生产。4、导流隔墙的设置，使得燃烧气体能与球团料层进行充分的接触，避免了炉腔中间死料柱的产生。5、烘干床的设置，使得待焙烧的球团得以干燥，强化了后续的焙烧效果。6、由于物料在炉腔中下移过程中完成反应，气固接触充分，且焙烧温度和气氛可控，使得焙烧装置具有较高的钒转化率，可达85%以上，产量可提高到I. 5吨/平方米·小时至2. O吨/平方米·小时。7、操作环境好，焙烧产生的废气可集中处理。本实用新型竖炉式氧化钠化焙烧方法采用的方法合理，高效，设备简洁易操作，比较利于在提钒工艺流程中氧化钠化焙烧技术领域推广应用。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种竖炉式氧化钠化焙烧装置，其特征在于所述竖炉式氧化钠化焙烧装置包括 竖直设置的炉墙砌砖体；由炉墙砌砖体围合而成且竖直设置的炉腔；位于炉墙砌砖体上方用于进料的旋转给料机；与所述旋转给料机连接且朝下倾斜以使物料进入炉腔的烘干床；设于炉墙砌砖体外侧的燃烧室，所述燃烧室设有位于炉墙砌砖体中部且与所述炉腔相通以使燃烧室燃烧产生的燃烧气体进入炉腔的喷火口；位于炉墙砌砖体下方中央以产生冷却空气于炉腔中的鼓风机；位于炉墙砌砖体下方且用于排出完成氧化钠化及冷却后的物料的卸料装置。
2.根据权利要求I所述的竖炉式氧化钠化焙烧装置，其特征在于所述竖炉式氧化钠化焙烧装置还包括设置在所述炉墙砌砖体中央且将所述炉墙砌砖体一分为二的导流隔墙， 所述炉腔被所述导流隔墙一分为二，所述旋转给料机设于所述导流隔墙的正上方，所述烘干床包括两个，且以所述导流隔墙为中心对称设置。
3.根据权利要求2所述的竖炉式氧化钠化焙烧装置，其特征在于所述竖炉式氧化钠化焙烧装置还包括与所述导流隔墙下端连接且朝下倾斜至连接所述卸料装置的箅箅板，所述鼓风机位于所述箅板下方，所述箅板上设置有进风孔。
4.根据权利要求I所述的竖炉式氧化钠化焙烧装置，其特征在于所述竖炉式氧化钠化焙烧装置还包括与炉墙砌砖体顶部连接的集烟罩和设于集烟罩顶部的排烟管道。
5.根据权利要求I所述的竖炉式氧化钠化焙烧装置，其特征在于所述炉墙砌砖体和炉腔的横截面均呈矩形，且所述炉腔横截面的大小沿高度方向从上至下依次呈渐缩、恒定、 渐扩和渐缩变化。
6.根据权利要求I所述的竖炉式氧化钠化焙烧装置，其特征在于所述燃烧室的外侧设置有至少两个煤气烧嘴。
专利摘要本实用新型公开了一种竖炉式氧化钠化焙烧装置，其包括竖直设置的炉墙砌砖体；由炉墙砌砖体围合而成且竖直设置的炉腔；位于炉墙砌砖体上方用于进料的旋转给料机；与所述旋转给料机连接且朝下倾斜以使物料进入炉腔的烘干床；设于炉墙砌砖体外侧的燃烧室，所述燃烧室设有位于炉墙砌砖体中部且与所述炉腔相通以使燃烧室燃烧产生的燃烧气体进入炉腔的喷火口；位于炉墙砌砖体下方中央以产生冷却空气于炉腔中的鼓风机；位于炉墙砌砖体下方且用于排出完成氧化钠化及冷却后的物料的卸料装置。本实用新型可用于氧化钠化焙烧领域。
文档编号F27B1/00GK202347064SQ20112046417
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者张井凡, 朱大为, 王连勇, 苏伟, 董辉, 蔡九菊, 赵勇 申请人:深圳市盛鑫源环保科技技术有限公司