一种钛白粉煅烧干法收尘系统的制作方法

本实用新型涉及干法收尘，特别涉及一种钛白粉煅烧干法收尘系统。

背景技术：

钛白粉，即二氧化钛，是一种重要的无机化工产品，在涂料、油墨、造纸、塑料橡胶、化纤、陶瓷等工业中有重要用途。钛白粉的生产方法有硫酸法和氯化法两种，硫酸法的原材料价格低廉，生产技艺较为成熟，但是生产流程长且三废的排放量较大；氯化法的生产过程较为环保，产品质量相对较高，但是也存在前期投资大，设备复杂和产物单一等不足。目前中国90%的钛白粉生产仍使用硫酸法生产。

在实际生产过程中，硫酸法中需要将水合二氧化钛在900℃-1250℃温度下煅烧，去除水分和残余的三氧化硫，煅烧阶段会产生废气，废气中除了三氧化硫和硫酸酸雾，还存在一些细微的二氧化钛颗粒。废气中的二氧化钛颗粒是可以免去研磨直接进入后续工序的高质量二氧化钛颗粒，而传统工艺中需要将废气通入文丘里洗涤器进行洗气，二氧化钛颗粒与液体混合后难以回收利用，造成了物料的浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种钛白粉煅烧干法收尘系统，具有提高钛白粉单位原料产量的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种钛白粉煅烧干法收尘系统，包括依次连接的预处理装置、煅烧前处理装置、煅烧除尘装置和煅烧后处理装置，煅烧除尘装置包括回转窑，所述回转窑连接有干式除尘器，所述干式除尘器包括箱体、进风口、出风口、喷吹管、滤芯和倒锥形的灰斗，所述滤芯由不锈钢纤维毡制成，所述灰斗下端与包膜设备之间连接有水平设置的输料设备，所述输料设备包括输料管道和安装于输料管道内的螺旋输料轴，所述螺旋输料轴连接有驱动电机。

通过采用上述技术方案，制作钛白粉的矿石原料在预处理装置中与硫酸反应生成初肽液，并浓缩为规定浓度要求的钛液。肽液在煅烧前处理装置中先经过反应器在高温环境中反应生成偏钛酸，偏钛酸经过除杂和盐处理工序，最后在滤饼成型机中压榨形成滤饼，滤饼进入回转窑中高温煅烧，滤饼在回转窑中发生脱水、脱硫、晶体转变和粒子成长的反应后进入煅烧后处理装置，煅烧后形成的二氧化钛的物理特性较差，存在大量的聚集体和烧结体，需要经过磨砂机粉碎，再经包膜设备改善物理和化学特性，最后经闪蒸设备闪蒸干燥后成为合格的钛白粉产品。滤饼在回转窑中煅烧时，会产生大量的含有二氧化钛粉尘的废气，回转窑煅烧产出的废气一般在400℃以上，并含有之前工序中掺入的硫酸成分，干式除尘器选用不锈钢纤维毡制成的滤芯，可以直接对高温和高腐蚀性的废气进行除尘，减少了传统工艺中对废气要预先进行冷却的工序，可以减少传统工艺中冷却设备的使用，减少设备的整体占地面积并降低经济成本。同时，废气中的二氧化钛粉尘的颗粒大小满足直接进入包膜设备的要求，喷吹管喷出压缩空气将附着在滤芯表面的粉尘吹落至灰斗中，输料设备可以将灰斗中的二氧化钛粉尘直接运输进入包膜设备中进行处理，减少了产物的浪费并提高了钛白粉的单位原料产量。

进一步的，所述灰斗内设有强制落灰结构，所述强制落灰结构包括转轴、与转轴固定连接的横杆和位于横杆两端的刮板，所述刮板与灰斗的内表面抵接，所述转轴通过锥齿轮组与驱动电机的输出端连接。

通过采用上述技术方案，二氧化钛粉尘可能会在灰斗内表面粘结而导致单位产量下降，强制落灰结构可以将灰斗内表面的二氧化钛粉尘刮下并收集至输料设备中，减少了物料的浪费。强制落灰结构与输料设备共用驱动电机的设置也可节省设备所占空间。

进一步的，所述灰斗下端与输料设备之间设有缓冲管道，所述转轴表面位于缓冲管道内部分固定连接有拌料叶轮。

通过采用上述技术方案，缓冲管道可以对进入输料设备的二氧化钛粉尘起到临时储存的作用，除尘器中二氧化钛粉尘的掉落收集是阶段性的，容易导致输料设备中物料堆积过多而损伤驱动电机，缓冲管道可以实现物料在输料设备中匀速供给，从而保护驱动电机。拌料叶轮的设置也可使得钛白粉颗粒得到进一步的搅拌，使得钛白粉颗粒落料更加均匀，不易淤积。

进一步的，所述钛白粉煅烧干法收尘系统包括废液浓缩设备，所述废液浓缩设备与干式除尘器的出风口之间通过一级回风管道连接。

通过采用上述技术方案，采用硫酸法制造钛白粉的过程中会产生大量的硫酸废液，传统工艺中将硫酸废液中和产生红土，大量的红土存在占地面积大且难以处理的问题，本钛白粉煅烧干法收尘系统采用废液浓缩的方式，可以直接将废液高温浓缩形成硫酸产物，使得反应材料可以循环利用，更加环保。干式除尘器出风口的废气温度可达到200摄氏度以上，废气中所含的热量属于低质量的热能，故将部分废气通入废液浓缩设备中，一方面可以将废气中的硫酸成分溶于废液中提高废液浓缩的产量，另一方面可以对废液浓缩设备进行预热，减少浓缩过程中外部加热产生的能量损耗。

进一步的，所述回转窑包括窑头，所述干式除尘器的出风口与回转窑的窑头通过二级回风管道连接。

通过采用上述技术方案，出风口的废气可对窑头进行预热，减少回转窑中煅烧燃料的使用量，同时废气的进入还具有补气的作用，可以使得更多的空气参与到煅烧过程中，提高煅烧质量。

进一步的，所述二级回风管道上设有风量控制阀，所述二级回风管道靠近窑头处设有风量表。

通过采用上述技术方案，风量控制阀的设置可以调节进入回转窑的废气量，工作人员可以根据煅烧需求调节风量控制阀，使得补气量上升或下降，从而进一步提高回转窑内的煅烧质量。

进一步的，所述干式除尘器的进风口处设有一级测温仪，所述出风口处设有二级测温仪，所述一级测温仪和二级测温仪均电连接有PLC控制器。

通过采用上述技术方案，一级测温仪和二级测温仪可以分别对煅烧前和煅烧后的废气温度进行监测，若废气温度未达到规定的标准，则可供操作人员参考以发现设备中存在的问题。另外，由于该生产钛白粉的方法中，硫酸溶液在230摄氏度左右发生汽化，因此要保证除尘过程中最低温度，即出风口处的温度高于230摄氏度，可以有效减少滤芯和其他干式除尘器部件收到腐蚀的程度，延长干式除尘器使用寿命。PLC控制器的设置可以使得废气温度低于标准值时，自动控制设备停机，减少干式除尘器受到的损伤，并方便操作人员检修维护。

进一步的，所述干式除尘器的进风口处设有一级气压表，所述出风口处设有二级气压表，所述一级气压表和二级气压表均与PLC控制器电连接，所述PLC控制器与喷吹管电连接。

通过采用上述技术方案，气体从干式除尘器的进风口到达出风口时，会经过滤芯，滤芯在除尘过程中其表面聚集的粉尘量会不断增加，从而使得气体经过滤芯时的阻力增大，导致出风口处的气压减小。当一级气压表和二级气压表之间的气压差达到规定的临界值时，则表明滤芯上积攒的粉尘过多并且已经影响到气体在除尘器中的正常流动。此时PLC控制器接收到信号并控制喷吹管启动喷吹，将滤芯上的粉尘吹落至灰斗中。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.通过干式除尘器和输料设备的设置，能够起到将废气中的二氧化钛颗粒回收再利用的效果；

2.通过一级回风管道和二级回风管道的设置，能够起到将废气中的热量回收再利用的效果；

3.通过一级测温仪、二级测温仪和PLC控制器的设置，能够起到实时监测除尘过程中的废气温度从而延长干式除尘器的使用寿命的效果。

附图说明

图1是本实施例中钛白粉制造的工艺流程示意图，用于体现预处理装置、煅烧前处理装置、煅烧除尘装置和煅烧后处理装置之间的连接关系；

图2是本实施例中干法收尘系统的整体结构示意图，用于体现回转窑、废液浓缩设备、干式除尘器和输料设备之间的连接关系；

图3是本实施例中干法收尘系统整体结构的剖面示意图，用于体现干式除尘器和输料设备的内部结构；

图4是图3中A部的放大示意图，用于体现转轴、横杆、刮板、拌料叶轮和锥齿轮组之间的连接关系。

图中，1、预处理装置；11、风扫磨；12、酸化反应池；13、沉降池；14、圆盘过滤机；15、浓缩器；2、煅烧前处理装置；21、反应器；22、一级隔膜压滤机；23、漂白机；24、二级隔膜压滤机；25、盐处理炉；26、滤饼成型机；3、煅烧除尘装置；31、回转窑；311、窑头；312、二级回风管道；313、风量控制阀；314、风量表；32、干式除尘器；321、箱体；322、进风口；3221、一级测温仪；3222、一级气压表；323、出风口；3231、二级测温仪；3232、二级气压表；324、喷头；325、滤芯；326、灰斗；327、缓冲管道；33、输料设备；331、输料管道；332、螺旋输料轴；333、驱动电机；34、PLC控制器；4、煅烧后处理装置；41、废液浓缩设备；411、一级回风管道；5、强制落灰结构；51、转轴；511、横杆；512、刮板；513、拌料叶轮；52、锥齿轮组。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：一种钛白粉煅烧干法收尘系统，如图1所示，包括依次连接的预处理装置1、煅烧前处理装置2、煅烧除尘装置3和煅烧后处理装置4，预处理装置1包括依次连接的风扫磨11、酸化反应池12、沉降池13、圆盘过滤机14和浓缩器15。风扫磨11用于将钛矿原料研磨粉碎，再将研磨后的干燥钛矿原料与酸矿混合后，在酸化反应池12内反应生成肽液，肽液的主要成分为硫酸钛、硫酸氧钛和硫酸亚铁，肽液中未反应完全的杂质在沉降池13中受到重力作用而沉降，沉降池13中的上层清液再经热过滤后得到澄清的肽液。肽液中可溶性的铁离子无法通过热过滤去除，通过将肽液降温降压析出硫酸亚铁后，再通过圆盘过滤机14将硫酸亚铁从肽液中分离。过滤后的肽液在浓缩器15中浓缩至后续工序中需要的浓度。

如图1所示，煅烧前处理装置2包括依次连接的反应器21、一级隔膜压滤机22、漂白机23、二级隔膜压滤机24、盐处理炉25和滤饼成型机26，浓缩后的肽液在反应器21中进行反应，可溶性的硫酸钛和硫酸氧钛在反应过程中转化为不溶于水的水合二氧化钛沉淀，即偏钛酸。偏钛酸再经一级隔膜压滤机22一次水洗去除亚铁离子杂质，再经漂白机23将反应中生成的少量的三价铁离子还原为亚铁离子，再经二级隔膜压滤机24二次水洗去除亚铁离子杂质，再经盐处理炉25使得偏钛酸的物理和化学性能得到改善。将改善后的偏钛酸通过滤饼成型机26压滤成达到规定工艺要求的滤饼，可以节约天然气并便于向回转窑31进料。反应器21是钛白粉制造过程中废液产生的主要来源。

如图1所示，煅烧除尘装置3包括依次连接的回转窑31、干式除尘器32和输料设备33（参见图2）。滤饼在回转窑31中经历脱水、脱硫、晶型转变和粒子成长等物理变化，生成二氧化钛颗粒。煅烧过程中会产生大量的废气，废气通入至干式除尘器32中，干式除尘器32收集的灰尘通入至输料设备33中。

如图1所示，煅烧后处理装置4主要用来对煅烧完成的二氧化钛颗粒进行表面处理，增强二氧化钛颗粒的物理化学性能，使得二氧化要颗粒能满足实际应用中的各种需求，并且对二氧化钛颗粒生产过程中产生的废液进行处理。煅烧后处理装置4包括有废液经废液浓缩设备41，生产过程中产生的废液经废液浓缩设备41处理后，达到排放要求。

如图3所示，干式除尘器32包括箱体321、进风口322、出风口323、喷吹管324、滤芯325和倒锥形的灰斗326，滤芯325由不锈钢纤维毡制成。滤饼在回转窑31中煅烧时，会产生大量的含有二氧化钛粉尘的废气，回转窑31煅烧产出的废气一般在400℃以上，并含有之前工序中掺入的硫酸成分，干式除尘器32选用不锈钢纤维毡制成的滤芯325，可以直接对高温和高腐蚀性的废气进行除尘，减少了传统工艺中对废气要预先进行冷却的工序，可以减少冷却设备的使用，减少设备的整体占地面积并降低经济成本。灰斗326下端连接有水平设置的输料设备33，输料设备33包括输料管道331和安装于输料管道331内的螺旋输料轴332，螺旋输料轴332连接有驱动电机333。

如图4所示，灰斗326内设有强制落灰结构5（参见图3），强制落灰结构5包括转轴51、与转轴51固定连接的横杆511和位于横杆511两端的刮板512，刮板512与灰斗326的内表面抵接，转轴51通过锥齿轮组52与驱动电机333的输出端连接。二氧化钛粉尘可能会在灰斗326内表面粘结而导致单位产量下降，强制落灰结构5可以将灰斗326内表面的二氧化钛粉尘刮下并收集至输料设备33中，减少了物料的浪费。强制落灰结构5与输料设备33共用驱动电机333的设置也可节省设备所占空间。灰斗326下端与输料设备33之间设有缓冲管道327，转轴51表面位于缓冲管道327内部分固定连接有拌料叶轮513。缓冲管道327可以对进入输料设备33的二氧化钛粉尘起到临时储存的作用，干式除尘器32中二氧化钛粉尘的掉落收集是阶段性的，容易导致输料设备33中物料堆积过多而损伤驱动电机333，缓冲管道327可以实现物料在输料设备33中匀速供给，从而保护驱动电机333。拌料叶轮513的设置也可使得钛白粉颗粒得到进一步的搅拌，使得钛白粉颗粒落料更加均匀，不易淤积。

如图2所示，废液浓缩设备41与干式除尘器32的出风口323之间通过一级回风管道411连接，采用硫酸法制造钛白粉的过程中会产生大量的硫酸废液，传统工艺中将硫酸废液中和产生红土，大量的红土存在占地面积大且难以处理的问题，本钛白粉煅烧干法收尘系统采用废液浓缩的方式，可以直接将废液高温浓缩形成硫酸产物，使得反应材料可以循环利用，更加环保。干式除尘器32出风口323的废气温度可达到200摄氏度以上，废气中所含的热量属于低质量的热能，故将部分废气通入废液浓缩设备41中，一方面可以将废气中的硫酸成分溶于废液中提高废液浓缩的产量，另一方面可以对废液浓缩设备41进行预热，减少浓缩过程中外部加热产生的能量损耗。回转窑31包括窑头311，干式除尘器32的出风口323与回转窑31的窑头311通过二级回风管道312连接，二级回风管道312上设有风量控制阀313，二级回风管道312靠近窑头311处设有风量表314。出风口323的废气可对窑头311进行预热，减少回转窑31中煅烧燃料的使用量，同时废气的进入还具有补气的作用，可以使得更多的空气参与到煅烧过程中，提高煅烧质量。风量控制阀313的设置可以调节进入回转窑31的废气量，工作人员可以根据煅烧需求调节风量控制阀，使得补气量上升或下降，从而进一步提高回转窑内的煅烧质量，风量表314的设置可以方便操作人员对废气进入量进行监测。

如图2所示，干式除尘器32的进风口322处设有一级测温仪3221，出风口323处设有二级测温仪3231，一级测温仪3221和二级测温仪3231均电连接有PLC控制器34。一级测温仪3221和二级测温仪3231可以分别对煅烧前和煅烧后的废气温度进行监测，若废气温度未达到规定的标准，PLC控制器34接收到信号可以及时控制设备停机，供操作人员发现设备中存在的问题并进行检修维护。另外，由于该生产钛白粉的方法中，硫酸溶液在低于230摄氏度时会发生液化，因此要保证除尘过程中最低温度，即出风口323处的温度高于230摄氏度，可以有效减少滤芯325和其他干式除尘器32部件收到腐蚀的程度，延长干式除尘器32使用寿命。

如图2所示，干式除尘器32的进风口322处设有一级气压表3222，出风口323处设有二级气压表3232，一级气压表3222和二级气压表3232均与PLC控制器34电连接，PLC控制器34与喷吹管324电连接。气体从干式除尘器32的进风口322到达出风口323时，会经过滤芯325，滤芯325在除尘过程中其表面聚集的粉尘量会不断增加，从而使得气体经过滤芯325时的阻力增大，导致出风口323处的气压减小。当一级气压表3222和二级气压表3232之间的气压差达到规定的临界值时，则表明滤芯325上积攒的粉尘过多并且已经影响到气体在干式除尘器32中的正常流动。此时PLC控制器34接收到信号并控制喷吹管324启动喷吹，将滤芯325上的粉尘吹落至灰斗326中。

具体实施过程：干式除尘器32除尘过程中废气产生的热量可以对废液浓缩设备41和回转窑31进行预热，减少用于产热的能源的使用。干式除尘器32收集的二氧化钛颗粒收集后可以直接进入后续工艺中加工生成钛白粉产物，减少了原料浪费并提高了产量。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。