专利名称：改进的炉子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于烧制粉沫的炉子，特别涉及一种众所周知的直接加热旋转式的炉子。
直接加热旋转式炉子使用一种固体物质被其直接接触的热液体(通常是气体)加热的热传输方法。典型的情况为热气体是碳氢化合物燃料的混合物产品，当炉子绕着通常与水平轴有微小倾斜的炉子的轴旋转的时候，燃料就在旋转式燃烧炉中的固体物质上流动。
因为固体物质表面积的相对小的部分暴露在热气体中。所以在这些炉子中从气体向固体物质传输热量的效率就低。通过安装带有条板炉的内壁可以提高效率，当固体物质通过炉子时，条板提升固体物质并且使固体物质象雨点一样通过气体流。无论如何，当正在被烧制成灰状的固体物质有非常微小的尺寸的时候，例如当固体物质是象二氧化钛那样的颜料的时候，雨点一样的固体物质引起了气体流中夹杂固体物质，且除非炉子安装了从排除的气体中清除固体物质的设备，否则损失是明显的。
本发明的目的是提供一种改进的，比现有的炉子有更高的热传输效率的炉子，且该炉子被夹带的固体物质的损失是在可以接受的限度之内。
依照本发明，烧制粉沫的炉子包括一个直接加热的旋转式炉子，至少在炉子的一部分环形内壁上安装了大量的凸出物，所述的凸出物的形状是这样的，它使得所述的粉沫在凸出物的使用期间实际上炉子旋转的结果而不把凸出物提升起来。
根据本发明的炉子内壁的表面积比传统的有相同直径但为光滑内壁的炉子的内壁的表面积大。在通常的操作中仅仅是内壁的一部分直接与正在烧制的粉沫接触，内壁的其它部分一般是与热气体接触。内壁中与气体接触的部分就被加热，当炉子旋转后，与气体接触的内壁就与粉沫接触。然后热量就传输给了粉沫，因为本发明的炉子的内壁的表面积比传统的炉子的表面增大了，也因为凸出物引起粉沫炉膛的活动，这个热传输过程就比现有技术中炉子的热传输过程更有效。凸出物也在气体流中引起涡流，有涡流的气体流有助于热量向内壁和粉末的表面传输。
使炉子的内壁的表面积增加的凸出物可以是任何适合的形状，这种形状其在使用时不能使粉末被提出粉沫炉膛并象雨点一样打入热气流中。例如，凸出物的形状可以是球体的一部分，或者可以是针状的或杆状的。无论如何，凸出物最好是棱柱形的。这种形状提供了高的有效的表面积并且棱柱相对容易加工。
当在本发明的炉子中使用棱柱形凸出物时，它们的安装必须使它们不呈现出一个平面，由于在炉旋转的时候凸出物是凸出于粉沫炉膛的，在该面上的粉沫能够被聚集起来。在优选的排列方式中，棱柱状凸出物非常有效，通过炉子的旋转，它们就象刮板一样通过粉沫炉膛运动。随后会结合附图对该排列进行更详细的描述。
在操作期间，确保在炉内有粉沫炉膛，由于炉膛内使用了凸出物，使热传输效率得到改善。更好地是，这种炉膛有一定深度，这个深度使得凸出物的主要部分在每一次旋转的某个时期全部陷入该炉膛中。在某些工艺过程中，如二氧化钛颜料的烧制过程中，控制粉沫通过炉子的速度是有益的。如果通过限定沿炉子的长度方向上的一段或多段炉子的直径形成相对深的粉沫炉膛，则可以控制在炉子的选择部分的置留时间。本发明的一个特别优选的实施例安装了前述的凸出物和限制直径的区域段。通常，限制直径的一部分区域段靠近炉子的出料端，而沿着炉子长度方向几段上附加设置的限制提供了沿炉子长度方向上的大部分有用的粉沫的炉膛深度。这些限制可以用任何方便的方式提供，如在炉中夹带环形壁或挡板，但是优选地炉子是以如此方式限制，在该限制之下粉沫可以自由地流动。
凸出物可以用任何方便的方式安装在炉子上。例如，安装有凸出物的圆环可以安装在炉子的壳中，或者安装有凸出物的整块的炉衬可以安装在炉子内。无论如何旋转式炉子常常是加衬耐火砖或耐火块，特别方便的方式是提供给炉子以本发明的包括部分或全部的耐火块，每一块耐火块上安装了一个或多个凸出物。通常，一个炉子的一部分安装平滑表面的块，一部分安装带有一个或多个凸出物的块，以便在炉子的内壁的一些区域段形成光滑段，在另一些区域段出现凸出物。如希望的话，一区域段中混合安装有平滑块和带有凸出物的块。
在某种程度上，炉子的内壁安装凸出物的比例取决于所设计的炉子的工艺。典型地情况下，为了干燥和/或热处理被送到旋转炉子中的相对湿的过滤块状物或糊剂，凸出物出现在炉子的端部，在炉子端部的内壁上所引入的这种物质通常是结成固体物质。所以炉这一端的内壁通常是光滑的。当最初的湿度损失以后，粉沫变得更自由流动，在这一段区域中粉沫自由流动，通过凸出物方式的热传输更有效。当然，炉子通常是在该段或多段安装凸出物炉子使用时粉沫自由流动。在某些烧制的过程，如制备二氧化钛颜料的过程，包括了一个炉子中的高温停留期，在该温度下热量从气体传给粉沫的同时发生物理和化学反应(例如在从二氧化钛锐钛矿向二氧化钛金红石转化的过程)。通常，这种工艺设计的炉子在维持粉沫这个高温段区域内安装光滑的内壁。
本发明的用于锻烧二氧化钛生产颜料的一个典型的炉子在加入湿过滤块的地方及从加入材料端起延伸到被测定炉子的约65％长度上安装光滑的内壁，从干燥的二氧化钛被卸出的被测炉末端延伸出10％的长度上也安装光滑的内壁。在这两段区域之间的内壁上安装凸出物，典型地，从炉子长度的20-30％上安装凸出物。
凸出物的形状和尺寸在某种程度上决定了单位面积上凸出物的数量。无论如何，相邻的凸出物之间的空间必须是如此，即相邻的凸出物之间的空间中的粉沫不能被提起。
本发明的炉子适用于许多种工艺过程，即固体物质被加热除水或进行物理或化学反应。它能被使用于如锻烧碾碎的矿物，如氯化银矿石、如从硫酸钡盐中生产硫化钡、如蛭石的生产，如干燥许多种无机固体物质，例如氧化铝、石膏、粘土和二氧化钛。它在制备二氧化钛颜料方面是特别有用的，在颜料制备中来自硫酸钛盐溶液沉淀的含水氧化钛的过滤块在旋转炉中被干燥，通常经过煅烧转化成金红石晶粒。
下面参照
本发明的炉子的一个实施例图1是安装了棱形凸出物的耐火块，图2是按照本发明显示与图1相似的耐火块在炉中排列的炉子的部分剖视图，图3是部分安装了平滑表面耐火块，部分安装了图1所示的耐火块形成耐火块衬的炉子的部分剖开的视图。
参照图1，耐火块的主要部件1由耐火材料构成，例如使用中密度的氧化铝耐火砖，其形状为大量的耐火块以形成圆形。耐火块的形状是用适量的块以形成自我支撑的拱形，尽管通常也将耐火块粘接到旋转式炉子的金属壳上。按照本发明的耐火块安装了棱形物2，并且在炉中带有图1中的耐火块，这样就给炉子提供了大量的凸出物。
炉子中耐火块的排列如图2所示。炉子11的旋转方向如图2中的箭头所示，而且可以看出耐火块是这样排列的，以便当炉子旋转的时候，棱形凸出物的边3(下文称为导引边)是从位于炉子底面的粉沫炉膛上显露出来的凸出物的第一部分。
棱形凸出物2特别是三角平面4是这种形状的，以便在炉子旋转的过程中，当凸出物从粉沫炉膛上露出来的时候粉沫不保留在凸出物的表面。当三角形表面4是所示的等腰三角形的时候，这能够通过控制不与导引边相邻的角0大于炉子在使用的时候粉沫的滞留角而使得粉沫不滞留在凸出物表面。棱形凸出物的高度5是这样考虑的，在炉子的每一次旋转期间，三角形表面4被粉沫完全覆盖。
耐火块1在炉11中的通常排列如图2所示，从图2可以看出耐火块圆环形排列在钢壳12中。耐火块被耐火粘接物封固。
图3所示是一个安装了如图1所示的耐火块的炉子11，且还有三个段，其中该炉子11的直径被以挡料圈31的方式安装的耐火块限定了。炉子实际上是由圆柱形钢壳12构成，在钢壳中一些表面光滑的耐火块32a和一些安装了图1所示的凸出物的耐火块32b被圆环形设置，且用耐火的粘接物固定。挡料圈31是以适当排列光滑表面耐火块的方式构成的。
在使用中，图3所示的炉子是绕着它的与水平轴稍微倾斜的轴旋转的。所示的炉子特别适合于制造二氧化钛颜料过程中煅烧含水的氧化钛。所装填的含水氧化钛相对的湿，它最初在安装了光滑表面耐火块的A段进行干燥。在B段区域炉子的壁安装了有棱形凸出物的耐火块，在该段二氧化钛最终被干燥且温度被提高到了从锐钛矿形式转化成金红石晶粒反应发生的温度。在该段中有效的热传输是特别重要的。热的二氧化钛在一段时期内在炉子中被提高到最高的温度，在这期间发生从锐钛矿向金红石的转化，在C段的大部分地方炉子的壁安装的是表面光滑的耐火块。
这几个附图描绘了本发明的一个实施例，在本发明的范围之间的多种变化属于本发明的保护范围。
本发明的炉子提供了比现有技术中的炉子更有效的热传输，所以与相似直径的现有技术中的炉子相比它提高了产量或者是减少了能耗。由于凸出物将粉沫带出炉膛达不到任何显著的程度，与热气流中的固体物质传输相联系的损失减少了，结果就改进了热传输效率。
权利要求
1.一种煅烧粉沫的炉子，它包括一个直接加热的旋转式炉子，其特征在于在炉子至少一部分环形内壁上安装了许多凸出物，所述的凸出物的形状是这样的，即炉子在使用期间由于炉子的旋转实际上不会将所述的粉沫提起。
2.如权利要求1所述的炉子，其特征在于凸出物有一个三角棱形的形状，并且其是以棱形的一个三角面平行于环形内壁的方式安装在炉中，并且当炉子在使用旋转时两个平行四边形表面相交形成的边是从炉子的粉沫床露出的凸出物的第一部分。
3.如权利要求2所述的炉子，其特征在于棱柱形凸出物的三角形表面是等腰三角形，其中相等的角大于所设计的炉子的粉沫的滞留角。
4.如权利要求2或3所述的炉子，其特征在于棱形凸出物有一个高度，这个高度是这样的，在炉子使用期间，在炉子的每一次旋转的一个部分上，三角形表面完全被粉沫覆盖住。
5.如上述的任何一个权利要求所述的炉子，其特征在于沿着炉子的长度方向上炉子的直径在一段或多段上受到限制。
6.如上述任何一项权利要求所述的炉子，其特征在于炉子中衬有耐火块，且至少一些耐火块安装了一个或多个凸出物。
7.如权利要求6所述的炉子，其特征在于耐火块有一种形状，该形状使得许多耐火块组装成一个自支撑的拱形。
8.如上述任何一项权利要求所述的炉子，其被设计成接受湿的过滤块作为填加物质，其特征在于在所述的炉子的第一段安装平滑的内壁，在该段填加物质被加入炉中，在炉子的第二段，内壁安装了凸出物，在炉子的使用期间所填加的物质自由流动。
9.如权利要求8所述的炉子，其特征在于炉子的第三段内壁是光滑的，在炉子的使用期间填加物质通过第二段以后进入第三段。
10.如权利要求9所述的炉子，其特征在于第一段的长度是炉子长度的65％，第二段长度是炉子长度的20-30％，第三段长度是炉子长度的10％。
11.一种直接加热的旋转炉子中的耐火块，它包括一个主要部件该部件的形状是这样的，许多耐火块能够在这点排列形成一个环形，其特征在于主要部件的所述的有凸出物的面的一个面上至少安装一个棱柱形凸出物，当耐火块形成一个环时，凸出物形成了环形的内表面。
12.如权利要求11所述的耐火块，其特征在于棱柱形凸出物是三棱柱，三棱柱的一个面是等腰三角形，其相等的角的度数大于该耐火块被设计使用的粉沫的滞留角。
13.一种煅烧粉沫的方法，它包括在直接加热旋转式炉子中加热粉沫，其特征在于，所述的炉子中有一个至少其一个部分安装了许多凸出物的环形内壁，所述的凸出物的形状是这样的，当炉子旋转的时候，粉沫实际上不被凸出物提起。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，粉沫是含水的氧化钛。
全文摘要
一种改进的煅烧粉末的炉子，其包括了一个直接加热的旋转式炉子，至少该炉子环形内壁的一部分安装了许多凸出物。凸出物的形状是这样的，以便在使用炉子的时候粉末实际上不被提起来。在一个优选的实施例中，凸出物是三棱柱形的，并且被安装在炉子中以便以刮板的方式通过粉末。更好地，棱柱的顶面是等腰三角形，该三角形的相等的角大于所设计的炉子使用的粉末的滞留角。
文档编号B01J6/00GK1120654SQ95104058
公开日1996年4月17日 申请日期1995年3月22日 优先权日1994年3月23日
发明者J·F·戴维逊, K·R·赖里 申请人:泰奥塞集团服务有限公司