一种用于全固废胶凝材料制备的缓热速冷装置及操作方法

本发明涉及高效水泥基材料缓热速冷设备，具体涉及一种用于全固废胶凝材料制备的缓热速冷装置及操作方法。

背景技术：

1、随着城镇化和工业化的快速推进，固废的随意填埋堆弃和不可再生矿物的肆意开采，已经成为社会发展不可忽视的问题。因此固废建材化利用成为了当下研究的热点，其中以煤矸石、粉煤灰、煤气化渣、赤泥、矿渣、铝灰、钢渣、脱硫石膏和电石渣等固废作为主要研究材料制备胶凝材料时，固废材料的缓慢均匀加热是影响其活性激发的关键因素，固废材料快速冷却则是影响其物相重构的关键因素。

2、传统的设备都是加热和冷却分别进行，影响了固废材料的材料性能以及加工效率。目前市场上，针对固废材料高温加热的设备较为单一，常用的有马弗炉，其中都使用外置硅钼棒高温加热，由于其脆性特征，在放置物料时触碰会导致其损伤。并且将固废材料直接从高温加热炉中取出的过程中，加热完成的固废材料表面温度较高，取出过程容易对操作人员造成伤害，固废材料在高温加热过后脆性较大，取出过程容易受损。目前虽然也有一些可以实现高低温交变的设备，如公开号为cn110394201a和专利cn115290690a的中国专利，实现了高低温交替变化，但是其高温加热范围有一定局限性，通常在200℃以下，无法满足固废材料1300℃的加热需求。

技术实现思路

1、本发明主要目的在于提供一种用于全固废胶凝材料制备的缓热速冷装置及操作方法，以解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

3、一种用于全固废胶凝材料制备的缓热速冷装置，包括加热箱、冷却箱、总控箱和物料箱，所述加热箱和所述冷却箱分别位于所述物料箱长度方向的两侧，所述总控箱位于所述物料箱的顶部；

4、所述加热箱的内腔设有加热仓，所述冷却箱的内腔设有冷却仓，所述物料箱的内腔设有物料架，所述物料箱靠近所述加热箱的一端和靠近所述冷却箱的一端均滑动设有密封门，所述加热箱的内腔底壁和所述冷却箱的内腔底壁上均设有固定支架，两个所述固定支架之间设有传送带，所述传送带用于将所述加热仓或所述冷却仓输送至所述物料箱的内腔，所述加热仓或所述冷却仓位于所述物料箱的内腔时，套设于所述物料架的外侧，用于对物料架上的固废材料进行加热或冷却。

5、进一步的，所述传送带包括支撑本体，所述支撑本体的两端底部与所述固定支架连接，所述支撑本体上滑动连接有履带，所述履带的底部固定连接有传动块，所述支撑本体的底部通过固定器连接有驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有差速器，所述差速器的输出端连接有转轴，所述转轴与所述传动块螺纹连接。

6、进一步的，所述支撑本体的底部与所述转轴的两端部对应的位置分别设有第一固定件和第二固定件，所述转轴的一端转动连接于所述第一固定件上，另一端穿过所述第二固定件连接于所述差速器上。

7、进一步的，所述加热箱远离所述物料箱的一端设有加热箱门，所述加热箱门上转动连接有加热箱门把手，所述加热仓包括由外至内依次设置的隔热层和加热层，所述加热层包括由外至内依次设置的加热元件和耐高温保护层。

8、进一步的，所述冷却箱远离所述物料箱的一端设有冷却箱门，所述冷却箱门上转动连接有冷却箱门把手，所述冷却仓包括由外至内依次设置的隔热层和冷却层，所述冷却层包括由外至内依次设置的冷却元件和耐高温保护层。

9、进一步的，所述总控箱包括控制器，所述控制器分别与所述驱动电机、所述加热元件和所述冷却元件电连接。

10、进一步的，所述物料箱的内腔顶壁上设有风扇和温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电连接，所述物料箱的内腔底壁上设有固定杆，所述固定杆的顶部与所述物料架的底部固定连接，所述加热仓和所述冷却仓的底板上分别开设有第一避让槽和第二避让槽。

11、进一步的，所述加热仓的底部设有第一永磁铁，所述加热箱的内腔底壁上与所述第一永磁铁相对应的位置设有第一电磁铁，所述冷却仓的底部设有第二永磁铁，所述冷却箱的内腔底壁上与所述第二永磁铁相对应的位置设有第二电磁铁，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁均与所述控制器电连接。

12、进一步的，所述密封门包括隔热门，所述物料箱的两端设有滑轨，所述滑轨上设有直线电机，所述直线电机用于驱动所述隔热门沿所述滑轨的高度方向运动，所述直线电机与所述控制器电连接，所述滑轨的外侧设有耐高温保护层。

13、一种用于全固废胶凝材料制备的缓热速冷装置的操作方法，包括：

14、加热过程：当对固废材料单独加热时，将需要活性激发处理的固废材料放置到物料箱中的物料架上，然后关闭物料箱门，通过控制器使得第一电磁铁和第二电磁铁通电产生磁场，此时第一电磁铁的磁极与第一永磁铁的磁极相反，两者相互吸引使得加热仓与传送带紧密接触，第二电磁铁的磁极与第二永磁铁的磁极相同，两者相互排斥使得冷却仓悬浮于传送带的上方，随后通过控制器启动驱动电机，驱动电机输出动力使得履带将加热仓运送至物料箱的内腔，此时加热仓套设于物料架的外侧，再通过控制器启动直线电机，直线电机输出动力使得隔热门沿滑轨高度方向向下移动至合适位置，将物料箱的内腔两端密封，随后再通过控制器设置升温速率以及升温高度，加热元件运行两个小时后加热温度达到1300℃，固废材料高温处理过后，再通过控制器控制直线电机带动隔热门向上移动，控制驱动电机带动履带运动，将加热仓运送回加热箱，最后通过控制器对第一电磁铁通入反方向的电流使其磁极与第一永磁铁的磁极相同，两侧相互排斥使得加热仓悬浮于传送带的上方；

15、冷却过程：当对固废材料单独冷却时，将待冷却处理的固废材料放置到物料箱中的物料架上，关闭物料箱门，通过控制器使得第一电磁铁和第二电磁铁通电产生磁场，此时第一电磁铁的磁极与第一永磁铁的磁极相同，两者相互排斥使得加热仓悬浮于传送带的上方，第二电磁铁的磁极与第二永磁铁的磁极相反，两者相互吸引使得冷却仓与传送带紧密接触，随后通过控制器启动驱动电机，驱动电机输出动力使得履带将冷却仓运送至物料箱的内腔，此时冷却仓套设于物料架的外侧，再通过控制器启动直线电机，直线电机输出动力使得隔热门沿滑轨高度方向向下移动至合适位置，将物料箱的内腔两端密封，随后通过控制器设置冷却速率以及冷却温度，冷却元件运行3分钟后冷却至室温，固废材料冷却处理过后，再通过控制器控制直线电机带动隔热门向上移动，控制驱动电机带动履带运动，将冷却仓运送回冷却箱，最后通过控制器对第二电磁铁通入反方向的电流使其磁极与第二永磁铁的磁极相同，两侧相互排斥使得冷却仓悬浮于传送带的上方；

16、当对固废材料进行缓热及速冷处理时，首先重复上述加热过程，物料箱内温度达到1300℃，随后通过控制器开启风扇进行降温，通过温度传感器检测物料箱温度，当温度达到1000℃以下时，关闭风扇，然后重复上述冷却过程，物料箱内温度降低至室温，最后打开物料箱门，取出缓热速冷处理过后的固废材料。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明可以使得固废材料在加热过程中均匀受热以及缓慢升温，使得固废材料中的矿物杂质相剥离、结构改性和晶型变化更加高效；可以在固废材料高温加热过后快速进行冷却，使得固废材料可以进行更好的物相重构。