专利名称：铬铁矿料的连续成型及烘干方法和实施该方法的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及铬铁矿料的加工，尤其是铬铁矿料的成型以及烘干方法。本发明还涉及用于实施这种方法的设备。
背景技术：
在传统工艺中，铬铁矿料的加工通常借助于钙质辅料进行。这种传统工艺所产生的废料一也称为炉渣一中含有不溶于水的铬酸钙，这种废料难以处理，对环境造成了很大的污染。中国专利申请文件CN1104258A公开了一种无钙造粒焙烧铬盐生产工艺，其中将铬铁矿料、纯碱、铬渣混合，加入促进剂硝酸钠，喷上碱溶液造粒，造粒烘干或进行焙烧。这种工艺虽然在一定程度上减少了废料的排放，但仍然存在改进的空间。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中的问题，并且提供了一种铬铁矿料的连续成型及烘干方法。该方法包括 在密闭的条件下使铬铁矿料与辅料均匀混合并形成球状或粒状生料的混合及成型步骤，该辅料为纯碱、碳酸氢钠、硫酸钠和氢氧化钠中一种或多种的溶液；以及将粒状生料在密闭的条件下供入烘干单元中以便在热空气的存在下以350-900°C、优选500-750°C的温度烘干该粒状生料的烘干步骤。本发明还提供了一种用于实施上述方法的设备，该设备包括用于使铬铁矿料与辅料混合并形成球状或粒状生料的混合及成型单元，以及用于烘干该粒状生料的烘干单元，其中，该混合及成型单元与该烘干单元密封地直接连接或连通。具体地说，本发明的设备可以包括高效涡流自动喷浆混合机、密闭式成球机、全封闭皮带机、三层转筒式烘干机、旋风分离器、行喷吹脉冲式布袋除尘器、热风系统等。本发明的方法和设备提高了铬铁矿的转化率，降低了生产成本，有效地提高了生产能力，并且使铬渣污染环境的问题得到了有效控制，是对铬铁矿无钙焙烧技术的又一创新和突破。本发明的设备的优点是集进料、混料、造粒、干燥、成品排出各功能于一体，且连续作业，粉料输入速度和粘结剂喷射量均可独立调整，以满足不同配比、不同粒度要求的产品需要，通过控料口风速的调整，可实现不同粒度要求的产品连续生产。在该设备将球状物料直接连续完成干燥、分级、排出合格颗粒的生产。它通过变频调速可生产各种颗粒、效率高、节能、颗粒大小可调节。
图1是根据本发明优选实施例的烘干单元的示意图；图2是根据本发明优选实施例的混合及成型单元的造粒机的示意图3是根据本发明的高效涡流混合机的示意图。
具体实施例方式根据本发明，铬铁矿料的连续造粒及烘干方法包括使铬铁矿料与辅料在密闭的条件下均匀混合并形成球状或粒状生料的混合及成型步骤，其中所述辅料选自纯碱、碳酸氢钠、硫酸钠和氢氧化钠中的一种或多种并且尤其以水溶液的形式与铬铁矿料进行混合。可选地，所述辅料还可以包括铬酸钠，所述铬酸钠可以来自铬铁矿料加工后的残留物(也称铬渣)，并且特别是以浆状体的形式供应。本发明的方法还包括在密闭的条件下从产生粒状生料的单元直接接收该粒状生料以便将该粒状生料干燥或烘干的步骤。该烘干步骤可以在使生料运动的情况下在热空气中以350-900°C、优选500-750°C的温度进行。烘干后的生料可以被供应入氧化反应器或焙烧炉中以进行进一步的处理。应当指出，在本发明中，铬铁矿料通常是指其中铬含量以三氧化二铬计(重量％)为20 50%及以上的那些铬·铁矿料。根据本发明，将铬铁矿料与辅料在封闭的条件下混合并成型，然后仍然以封闭的方式供入干燥单元以及随后的处理装置中，可以有效地避免粉尘对环境的污染。本发明的方法使得可以进行连续的液相熔融焙烧。为实施该方法，本发明提供了一种用于铬铁矿料的连续成型及烘干的设备。该设备可以包括用于使铬铁矿料与辅料在封闭的条件下混合并形成粒状或球状生料的混合及成型单元，以及用于干燥或烘干该粒状生料的烘干单元。根据本发明，所述混合及成型单元与所述烘干单元以密封的方式相互连接，并且优选一起形成为一个整体式设备。在本发明的设备中，混合及成型单元可以包括高效的涡流式自动喷浆混合机以及位于混合机下游的造粒机或成球机。该混合机可以将纯碱、碳酸氢钠、硫酸钠和氢氧化钠中的一种或多种物质的水溶液以及可选的铬酸钠浆体作为液态或浆状辅料喷入铬铁矿料中并使所述辅料与铬铁矿料充分混合，该造粒机或成球机用于使铬铁矿料与辅料的混合物形成球状或粒状生料。当然，也可以将造粒机或成球机设计成既具有混合功能又具有造粒功能，如下文将要说明的。该混合及成型单元还可以包括控制装置、例如阀和计量泵等，以便控制铬铁矿料以及液体辅料的供应速度或供应量，由此使之有可能产生不同配比、不同粒度的最终产品。特别地，可以在该混合及成型单元的上游设置前端配料计量装置，以便控制铬铁矿料以及辅料等原料的供给量。优选地，可以通过各自的控制装置来独立地分别控制铬铁矿料以及辅料的供应量
或喷射量。根据本发明，所述混合及成型单元的输出端与所述烘干单元的输入端密封地连接。作为示例，该混合及成型单元可以包括密闭式圆盘造粒机或成球机、对辊挤压造粒机或者流化床造粒机。有利地，该造粒机或成球机包括用于封闭其内部空间的密封盖，该密封盖上设置有用于输送已混合或待混合的原料的进料口。还可以在原料输送管道上设置计量泵以控制经由进料口供入的原料的量。另外，该造粒机或成球机可以包括下料喉管、用于区分合格与不合格颗粒的分级装置以及用于返回不合格颗粒的返料装置。该混合及成型单元还可以包括出料口回转筛和返料螺旋输送机及提升机，以便控制所产生的粒状生料的颗粒尺寸。参见图1，根据本发明优选实施例的烘干单元可以包括卧式多层回转干燥机111。该多层回转干燥机111具有整体为圆柱形的主体，它的沿轴向方向(即，图1中的左右方向)延伸的回转轴线大致平行于水平面。该干燥机111的主体包括沿着其回转轴线延伸的、具有不同直径的三个同轴的筒状内腔(图中未示出)，以用于接纳待烘干的粒状或球状生料。当然，干燥机111的筒状内腔的数量并不限于此。可以利用变频器(未示出)来调节多层回转干燥机111、尤其是其圆柱形主体的转动速度，并且可以根据该转动速度以及干燥机中生料的量来确定烘干时间，例如可以将烘干时间设定为0.5-lh (小时)。该多层回转干燥机111的轴向输入端114处设有燃烧器120，该燃烧器120可以在其烧嘴处燃烧诸如天然气的可燃气体，以便向该干燥机111的内腔中供入热空气，由此提供以及维持烘干铬铁矿料的生料所需的温度。为此，该燃烧器120与未示出的可燃气体源相连通，并且可以设置控制装置以便控制所供应的可燃气体的压力和流量，从而控制或调节多层回转干燥机111的内腔中的温
度。 特别地，多层回转干燥机111的三个筒状内腔可以被共同地或者分别地供应热空气，以便在所述三个内腔中形成不同的温度，由此使粒状生料可以被不同程度地同时或相继通过这三个内腔烘干。在该多层回转干燥机111的输入端114处，还可以设置原料提升机140，以便接收来自成型单元的球状或粒状生料，并将该生料送入该干燥机111的内腔中。如图1所示，为了使干燥机111回转并由此使该干燥机中待烘干的生料运动，为干燥机111设置有驱动装置121，该驱动装置121通常包括主电机和减速机。可以通过变频调速器(未示出)调节该干燥机的转速。另外，还可以为干燥机111设置滚圈装置122和支撑装置123，其中滚圈装置122用于连结多层回转干燥机111与支撑装置123并辅助该多层回转干燥机111进行回转，该支撑装置123用于承受回转装置的全部重量并对干燥机111的圆柱形主体部分进行轴向和径向定位。支撑装置123通常由托轮、托轮轴、托轮轴承、挡轮及底座等部分构成，其中托轮与滚圈装置122直接接触。该烘干单元还可以包括设置在干燥机111的输出端的分级装置130。该分级装置130例如可以包括旋风分离器，该旋风分离器的输出可以分别与排料器132和返料器131连接。另外，该干燥机111的输出端还可以设置除尘器(未示出)，例如行喷吹脉冲式布袋除尘器。现在参见图2，其中示出本发明的混合及成型单元的造粒机的优选实施例。如图2所示，该造粒机包括机体211和封盖212，该机体211限定有用于接纳铬铁矿料以及辅料的混合物的装料空间，该封盖212用于封闭该装料空间。根据本发明，该机体211由转盘213承载，该转盘213与由电机214和减速器215构成的组件直接相连而被旋转驱动；该封盖212与该机体211通过密封结构260接合，并且在该封盖212上设置有用于引入铬铁矿料的装置以及用于引入辅料的装置。根据本发明，用于承载机体211的转盘213布置成相对于水平面以一定角度倾斜，该角度可以在45°至75°的范围内调节。为此，可以用包括可折叠臂221、222的支承装置来支承所述转盘213，并且通过用手柄220改变可折叠臂221、222的打开或合拢程度来调节转盘213的倾斜角度。
另外，可以借助于变频调速器230来调节所述转盘213的转速，该转速的范围可以为8 40r/min (转/分)。如图2中所述，用于向机体211的装料空间中引入辅料的装置可以设计成数量在I至4之间的浆液喷射口 240。可以将这些浆液喷射口 240设置成使得浆液喷射方向与机体211的底面形成60° 120°的角度。用于向机体211的装料空间中引入铬铁矿料的装置可以是设置在封盖212上的多个供料开口 250。这些供料开口 250可以分布在以封盖212的几何中心为圆心的圆周上，该圆周的半径可以为封盖半径的1/2 2/3。最后，设置在封盖212与机体211之间的密封结构260可以包括设置在该封盖212和该机体211之间的由非金属耐磨耐腐蚀材料制成的迷宫式密封件261和接触式密封件262。根据一种优选实施例，本发明的混合及成型单元可以包括彼此独立的造粒机和混合机，其中混合机设置在造粒机的上游。如图3所示，该混合机可以包括限定内部空间的壳体304、贯穿该内部空间的搅拌轴305以及与该搅拌轴连接以使之旋转的传动装置301。在壳体304上，例如在该壳体304的顶部，设置有通向其内部空间的开口 302和303，其中作为进料口的开口 302可以用于向所述内部空间中引入铬铁矿料，作为喷浆口的开口 303可以用于向所述内部空间中引入液态或浆状辅料。壳体304的底部可以设置开口306以作为排出铬铁矿料和辅料的混合物的出料口。该出料口可以与造粒机的输入口密闭地连通。如可从图3中看出的，所述壳体304、沿轴向方向(图3的左右方向)穿过该壳体304的搅拌轴305及其传动装置301可以安放在底座307上。下面描述本发明的两个具体示例，所述示例仅作为说明而不用来限制本发明的范围。在下面的示例中，所使用的铬铁矿料为取自南非铬铁矿的矿料，其中三氧化二铬计的含量为43.50% (重量单位为克)。示例 I该示例I中使用的连续成型及烘干设备包括涡流混合机、密闭式成球机以及多层回转干燥机，其中，多层回转干燥机111的圆柱形主体的尺寸为2.7mX7.5m (直径X轴向长度)，该圆柱形主体内具有三个沿着回转轴线延伸的不同直径的内筒(即内腔)，各层内筒的直径相互平行，在最内层内筒的中部设有一个轴向进料口(未示出)。干燥的热空气经由与进料口垂直的中心孔(未示出)进入该多层回转干燥机111中。发明人使用普通冶金化工工业中常用的单筒回转干燥机进行了对比试验，其中该单筒回转干燥机的规格型号为Φ 2.5mX 25m,窑体直径2.5m,长度25m，斜度3%，在干燥过程中窑体发生回转，该窑体具有位于尾部的一个进料口以及位于头部的一个出料口，燃烧器位于窑体的尾部位置，在窑体尾部设有一次风系统，并且窑体头部设有烟道、尘灰室及烟囱等。试验结果表明，本发明的设备的生产率可达98%，比单筒回转干燥机提高了 5%，成品率增加了 10%，尾气排放减少8% 10%。示例 2(I)按照摩尔比为铬铁矿料(以三氧化二铬计):纯碱:碳酸氢钠=1:0.8:4的比例配制粉末原料，通过混合及成型单元将该原料混合并成型为粒状生料；(2)通过烘干单元的进料装置140将粒状生料加入该烘干单元的圆柱形卧式多层回转干燥机111中，起动 燃烧器120 (或通入高温烟气)，将干燥温度控制为500 750°C ；(3)然后，该多层回转干燥机111中产生的气体随烟气出口移出，进入除尘系统净化回收后排入大气中。
权利要求
1.一种铬铁矿料的连续成型及烘干方法，该方法包括在密闭的条件下使铬铁矿料与辅料均匀混合并形成球状或粒状生料的混合及成型步骤，其中所述辅料包括纯碱、碳酸氢钠、硫酸钠和氢氧化钠中的一种或多种的水溶液，该方法还包括在热空气的存在下以350-900°C、优选500-750°C的温度烘干所述生料的烘干步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合及成型步骤和所述烘干步骤相继地进行，其中所述混合及成型步骤在混合及成型单元中进行，所述烘干步骤在烘干单元中进行，所述混合及成型单元和所述烘干单元以密封的方式相互连接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述烘干步骤的烘干时间为0.05-lh。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述辅料还包括铬酸钠浆料，该铬酸钠浆料取自已处理的铬铁矿料。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过计量泵独立地分别控制铬铁矿料以及辅料的供应量。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过位于烘干单元的输出端的出料口回转筛和返料螺旋输送机以及位于烘干单元的输入端的提升机来控制成品的颗粒尺寸。
7.用于实施根据前述权利要求之一所述的方法的设备，包括用于使铬铁矿料与辅料混合并形成球状或粒状生料的混合及成型单元，以及用于烘干该生料的烘干单元，其中，该混合及成型单元与该烘干单元以密封的方式相互连接。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述混合及成型单元以及所述烘干单元一起形成为整体式设备。
9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，所述烘干单元包括多层式回转干燥机，该回转干燥机具有水平放置的圆柱形主体，该圆柱形主体具有沿轴向延伸的多个不同直径的同轴内腔。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述同轴内腔的数量为三个。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，所述回转干燥机的转动速度可以通过变频调速器调节。
12.根据权利要求9至11之一所述的方法，其特征在于，所述回转干燥机的输出端设置有出料口回转筛和返料螺旋输送机。
13.根据权利要求7至12之一所述的设备，其特征在于，所述混合及成型单元包括造粒机，该造粒机具有机体和封盖，该机体限定有用于接纳铬铁矿料以及辅料的装料空间，该封盖用于封闭该装料空间，其中，该机体由转盘承载，该转盘与电机和减速器组件直接相连而被旋转驱动，该封盖与该机体通过密封结构接合，在该封盖上设置有用于引入铬铁矿料的装置以及用于引入辅料的装置。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述转盘相对于水平面以一定角度倾斜，该角度能在45° 75°的范围内调节。
15.根据权利要求13或14所述的设备，其特征在于，该转盘的转速能通过变频调速器在8 40r/min的范围内调节。
16.根据权利要求13至15之一所述的设备，其特征在于，所述用于引入辅料的装置包括1 4个浆液喷射口，所述浆液喷射口设置成使得浆液喷射方向与机体的底面形成60° 120°的角度。
17.根据权利要求13至16之一所述的设备，其特征在于，所述用于引入铬铁矿料的装置包括设置在封盖上的供料开口，所述供料开口分布在以封盖的几何中心为圆心的圆周上，该圆周的半径为封盖半径的1/2 2/3。
18.根据权利要求13至17之一所述的设备，其特征在于，所述密封结构包括设置在封盖和机体之间的由非金属耐磨耐腐蚀材料制成的迷宫式密封件和接触式密封件。
19.根据权利要求7至12之一所述的设备，其特征在于，该混合及成型单元包括彼此独立的混合机和造粒机，其中该混合机的输出端与该造粒机的输入端密封地连通。
全文摘要
本发明涉及一种铬铁矿料的连续成型及烘干方法，该方法包括在密闭的条件下使铬铁矿料与辅料均匀混合并形成球状或粒状生料的混合及成型步骤，其中所述辅料包括纯碱、碳酸氢钠、硫酸钠和氢氧化钠中的一种或多种的水溶液，该方法还包括在热空气的存在下以350-900℃的温度烘干所述生料的烘干步骤。本发明的方法可以避免粉尘对环境的污染，减少物料在熔炉中的成份偏析，可实现不同粒度要求的产品连续生产。本发明还涉及用于实施这种方法的设备。
文档编号C22B1/24GK103173609SQ20131010136
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者李先荣, 陈宁, 张建军 申请人:四川省银河化学股份有限公司