竖式含TiO2炉渣还原焙烧装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种竖式含TiO2炉渣还原焙烧装置，该装置包括砌砖炉墙，在砌砖炉墙的外壁设置有燃烧室，在砌砖炉墙内设置有导风墙，导风墙（3）与砌砖炉墙的内壁形成炉腔，导风墙内形成导风腔，在导风墙上设置有连通导风腔与炉腔的风孔，燃烧室通过设置在砌砖炉墙上的喷火口与炉腔连通；本实用新型使物料焙烧气氛和温度得到较好的调节和控制，使得装置结构紧凑，一体多用，节约投资力度，同时又克服了渣球焙烧设备初始投资大、物料粘结造成结圈或积料、焙烧难以控制等问题，保证了钛资源的回收量和产品质量。
【专利说明】竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及冶金行业以含Ti02炉渣生产高钛渣流程中还原焙烧【技术领域】，特别涉及一种竖式含Ti02冶炼炉渣还原焙烧生产高钛渣装置。
【背景技术】
[0002]钛具有优秀的物理性能和稳定的化学性能，被广泛应用于钢铁冶金、化工、航空航天等诸多领域，并在电池、医药等诸多新领域的应用比例也在逐渐增加，展现出优良和宽泛的应用前景。发达国家已将钛列为战略物资储备，我国将其列为限制出口的稀有元素。加强钛资源综合开发利用，促进钛产业可持续发展，对我国工业发展和国防建设具有重要意义。
[0003]钒钛磁铁矿非高炉冶炼是我国新近发展起来的一项钒、钛、铁高效利用技术，其主要包括造块、还原、电炉熔分等单元操作，其具有钒回收率较高、能耗低、环境负荷小等优点。这种工艺流程下产生的含钛炉渣，其Ti02含量可达50%，但由于Ti02主要以钛酸盐或者含钛晶体形式存在于钛渣中，必须通过焙烧或者高浓度氢氧化钠溶液的碱浸，才能破坏其中的晶体和复杂化合物的结构，使得钛发生化学反应，得以富集和提炼除杂。但该项操作在工程上的应用难度极大，至今尚无技术可靠、经济可行的工程化技术及示范工程，致使目前钛渣只能堆积，这个问题已成为非高炉法加工钒钛磁铁矿的严重制约环节。现有以提钒后渣球、还原剂和添加剂为原料生产金属铁和高钛渣产品的工艺研究。其流程为:原料经磨球、焙烧后进行电炉熔分得到金属铁和钛渣，钛渣再在基本的预处理后，焙烧、水淬湿磨，最后加热搅拌、过滤等到固体残渣和含铝酸钠、硅酸钠的过滤液。固体残渣经过碱浸和酸洗后得到高钛渣。可以看出，焙烧在整个工艺流程中对钛资源收集起着关键性作用。现有的焙烧设备多为氧化钠化焙烧设备，主要有多膛炉、平窑、回转窑等，但显然存在初始投资大、物料粘结造成结圈或积料、焙烧难以控制等缺陷。
【发明内容】
[0004]实用新型目的:本实用新型提供一种竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，其目的是解决以往的设备所存在的渣球料焙烧设备初始投资大、物料粘结造成结圈或积料、焙烧难以控制等问题。
[0005]技术方案:本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
[0006]一种竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，其特征在于:该装置包括砌砖炉墙，在砌砖炉墙的外壁设置有燃烧室，在砌砖炉墙内设置有导风墙，导风墙与砌砖炉墙的内壁形成炉腔，导风墙内形成导风腔，在导风墙上设置有连通导风腔与炉腔的风孔，燃烧室通过设置在砌砖炉墙上的喷火口与炉腔连通；砌砖炉墙上部设置有连接砌砖炉墙和导风墙的炉顶格栅，砌砖炉墙底部设置有倾斜的壁板，炉腔通过该壁板与卸料口连通，壁板的底部设置有鼓风机，壁板上设置有将鼓风机的风引出的进风口。
[0007]导风墙将炉腔均匀一分为二，砌砖炉墙竖直建立，其横截面为矩形，炉腔截面也呈矩形，燃烧室竖直建立于炉墙两侧，其横截面也呈矩形。
[0008]炉腔上部侯口的纵截面的形状从上至下依次呈渐缩、渐扩、恒定和渐缩变化了，喷火口设置在侯口处。
[0009]炉顶格栅以导风墙为中心对称设立。
[0010]燃烧室壁设置有气体燃料烧嘴。
[0011 ] 燃烧室外侧设有位于燃烧室上部用于供入气态混合燃料的燃料进气口。
[0012]优点及效果:本实用新型提供一种竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，本实用新型通过加料装置将物料球团加入竖炉内，经竖炉上部设有的所述位于砌砖炉墙上部且连接砌砖炉墙和导风墙的炉顶格栅预热后进入所述由砌砖炉墙和导风墙封围成的竖直炉腔中，物料下行至变截面喉口处，被由所述燃烧室燃烧生成并经过位于砌砖炉墙中部与竖直炉腔连通的喷火口喷入炉腔的燃烧产物均匀加热，同时来自炉腔底部热交换的热风也对物料球团进行还原焙烧，最后经位于砌砖炉墙内部中央的鼓风机供入冷却空气进行冷却后由所述位于砌砖炉墙下部用于排出完成还原焙烧及冷却的物料的卸料口排出。
[0013]本实用新型使物料焙烧气氛和温度得到较好的调节和控制，使得装置结构紧凑，一体多用，节约投资力度，同时又克服了渣球焙烧设备初始投资大、物料粘结造成结圈或积料、焙烧难以控制等问题，保证了钛资源的回收量和产品质量。
[0014]【专利附图】
【附图说明】:
[0015]图1为本实用新型的结构示意图。
[0016]【具体实施方式】:下面结合附图对本实用新型做进一步的说明:
[0017]如图1所示，本实用新型提供一种竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，该装置包括砌砖炉墙2，在砌砖炉墙2的外壁设置有燃烧室1，在砌砖炉墙2内设置有导风墙3，导风墙3与砌砖炉墙2的内壁形成炉腔5，导风墙3内形成导风腔，在导风墙3上设置有连通导风腔与炉腔5的风孔，燃烧室I通过设置在砌砖炉墙2上的喷火口 6与炉腔5连通；砌砖炉墙上部设置有连接砌砖炉墙和导风墙的炉顶格栅4，砌砖炉墙底部设置有倾斜的壁板11，炉腔5通过该壁板11与卸料口 9连通，壁板11的底部设置有鼓风机10，壁板11上设置有将鼓风机的风引出的进风口。
[0018]导风墙3将炉腔均匀一分为二，砌砖炉墙2竖直建立，其横截面为矩形，炉腔5截面也呈矩形，燃烧室I竖直建立于炉墙两侧，其横截面也呈矩形。
[0019]炉腔5上部侯口的纵截面的形状从上至下依次呈渐缩、渐扩、恒定和渐缩变化了，喷火口 6设置在侯口处。
[0020]炉顶格栅以导风墙为中心对称设立。
[0021]所述燃烧室的横截面为矩形且设立有至少4个气体燃料烧嘴。
[0022]所述壁板为与所述导风墙下端连接且朝下延伸连接卸料口的砌砖体
[0023]结构。
[0024]参见图1。本实用新型中燃烧室I竖直建立于炉墙两侧，其横截面呈矩形，用于燃烧气态混合燃料以加热物料。所述燃烧室内侧设有与所述竖直炉腔5连通形成供入燃烧室燃烧产物的喷火口 6，燃烧室I外侧设有位于燃烧室上部用于供入气态混合燃料的燃料进气口 7，中下部设有至少四个烧嘴8，用于燃烧气态混合燃料。
[0025]砌砖炉墙2竖直建立，其横截面为矩形，主要用于支撑整个装置。炉腔5由炉墙和导风墙3封围而成，其截面也呈矩形，但横截面的大小在竖直方向上从上至下依次呈渐缩、渐扩、恒定和渐缩变化。
[0026]炉墙内部中央位置设置对称建设的导风墙3，其将炉腔均匀一分为二，主要用于导出已经完成和物料换热，具有一定温度的冷却风和部分完成物料焙烧的燃烧产物。
[0027]炉顶格栅4位于炉腔正上方且连接导风墙和砌砖炉墙，用于预热和干燥加入炉腔内的物料，使物料能够承受焙烧过程的温度应力同时强化焙烧过程。在本具体实例中，所述炉顶格栅以导风墙为中心对称设立。
[0028]卸料口 9位于砌砖炉墙下部，主要用于排出完成还原焙烧及冷却的物料。
[0029]壁板11位于所述导风墙下端且向下倾斜连接卸料口，壁板11上设有进风口用于供入鼓风机10通入冷空气以冷却完成还原焙烧的物料，并且壁板倾斜设立使得物料能够在自身重力作用下从卸料口排出。
[0030]鼓风机10位于所述壁板下部，用于鼓入冷空气进入炉腔底部以冷却完成还原焙烧的物料，使之达到工艺要求同时回收物料的热量。
[0031]本实用新型竖式含Ti02冶炼炉渣还原焙烧的方法是:物料经过造球后，由竖炉上部设有的炉顶格栅预热并进入由砌砖炉墙和导风墙封围成的竖直炉腔5中，物料下行至变截面喉口处，被由所述燃烧室燃烧生成并经过喷火口喷入炉膛的燃烧产物均匀加热，同时来自炉膛底部热交换的热风也对物料球团进行还原焙烧，最后经位于砌砖炉墙内部中央的鼓风机供入冷却空气进行冷却，而后由位于砌砖炉墙下部的卸料口排出。
[0032]下面以含Ti02冶炼炉渣生产高钛渣流程实例详细说明本实用新型。提钒后的渣球在加入添加剂和还原剂后，经过磨粉、混合配料和压块由给料机给料，再经过炉顶格栅预热后流入炉腔中。含Ti02冶炼炉渣物料在炉腔内缓慢向下流动过程中，被来自燃烧室产生，由喷火口喷入炉腔的燃烧产物(80(Tl300°C)和来自于炉腔下部经导风墙3进入的完成物料冷却热空气加热，进行还原焙烧，使得含Ti02冶炼炉渣中的各价的钛和其他金属分离。其中还原焙烧是指主要化学反应为还原反应，在低温和中温时(70(Tl00(TC)时由CO还原，在高温时(1100°C以上)主要以固体碳(煤粉或石油焦)为还原剂。因此，竖炉中下部低温区发生气态还原反应，而竖炉中上部发生高温固态还原反应。而后完成还原焙烧的物料被鼓风机鼓入的冷空气冷却，再由卸料口卸料排出。排出后的熟料直接送入电炉熔分生产金属铁和钛渣，钛渣再经过熔融炉焙烧、湿磨和加热搅拌等工艺操作得到高钛渣和硅酸钠、铝酸钠。
[0033]本实用新型具有以下优点:
[0034]1、操作和工作环境好，焙烧产生的粉尘和废气可通过集风罩集中收集处理。
[0035]2、物料焙烧气氛和温度可以得到较好的调节和控制。燃烧气氛(氧气浓度)和焙烧温度可主要由供入燃烧室燃烧的燃料和助燃空气体积比调节和控制，也可以辅助由鼓风机流量进行控制。
[0036]3、装置结构紧凑，节约投资小。由于借鉴了建材行业中干法生产水玻璃的纯碱法以及化工行业中生产铝酸钠的烧结法，采用可抵抗一定温度应力的球团来进行还原焙烧，从根源上克服了物料易粘结造成结圈或积料等问题，保证了钛资源的回收量和产品质量。
[0037]4、由于气固热交换充分，化学反应彻底，反应气氛和温度可控，使得含Ti02冶炼炉渣中钛资源的回收效率提高，最终可达90%以上，吨产品能耗降低6%且最终产品高钛渣中钛品味达92%。
[0038]5、导风墙的设置，不仅使得物料球团与焙烧风进行充分的接触和热交换，发生一些列期望的化学反应，同时避免炉腔中部物料停滞的现象。此外导风墙使得回收了物料热量的热空气可直接在还原竖炉内部对新加物料直接预热和干燥，无需再添加其他预热干燥工艺设备。
[0039]本实用新型竖式含Ti02冶炼炉渣还原焙烧方法采用的设备结构紧凑，操作简洁且焙烧方法高效合理，利于在含Ti02冶炼炉渣焙烧领域推广应用。
【权利要求】
1.一种竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，其特征在于:该装置包括砌砖炉墙(2)，在砌砖炉墙(2 )的外壁设置有燃烧室(I)，在砌砖炉墙(2 )内设置有导风墙(3 )，导风墙(3 )与砌砖炉墙(2)的内壁形成炉腔(5)，导风墙(3)内形成导风腔，在导风墙(3)上设置有连通导风腔与炉腔(5 )的风孔，燃烧室(I)通过设置在砌砖炉墙(2 )上的喷火口( 6 )与炉腔(5 )连通；砌砖炉墙上部设置有连接砌砖炉墙和导风墙的炉顶格栅(4)，砌砖炉墙底部设置有倾斜的壁板(11)，炉腔(5 )通过该壁板(11)与卸料口( 9 )连通，壁板(11)的底部设置有鼓风机(10 )，壁板(11)上设置有将鼓风机的风引出的进风口。
2.根据权利要求1所述的竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，其特征在于:导风墙(3)将炉腔均匀一分为二，砌砖炉墙(2)竖直建立，其横截面为矩形，炉腔5截面也呈矩形，燃烧室(I)竖直建立于炉墙两侧，其横截面也呈矩形。
3.根据权利要求1所述的竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，其特征在于:炉腔(5)上部侯口的纵截面的形状从上至下依次呈渐缩、渐扩、恒定和渐缩变化了，喷火口(6)设置在侯口处。
4.根据权利要求1所述的竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，其特征在于:炉顶格栅以导风墙为中心对称设立。
5.根据权利要求1所述的竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，其特征在于:燃烧室壁设置有气体燃料烧嘴(8)。
6.根据权利要求1所述的竖式含Ti02炉渣还原焙烧装置，其特征在于:燃烧室(I)外侧设有位于燃烧室上部用于供入气态混合燃料的燃料进气口(7)。
【文档编号】C22B7/04GK204151392SQ201420474085
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】董辉, 张井凡, 陈广平, 孙用军, 陈昌涛, 张凯, 李扬, 伊洪瑞, 刘智凯, 韩百良, 邰阳红 申请人:东北大学, 朝阳日隆钒钛有限公司, 朝阳重型机械设备开发有限公司