CN101733060A - 一种带电磁加热的螺旋输送反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种集电磁加热功能、物料输送功能和物料反应功能于一体，通过高度的集成和采用高效的电磁加热方式达到节能之目的的螺旋输送反应装置。反应装置由若干个反应模块以一定的角度相互连结组成，其中单个模块由电机、反应器壁、电磁加热装置、螺杆、连结管等部件组成。反应器的入口与料斗连接，物料由螺杆旋转被从料斗中卸出并在各段反应器内做螺旋运动，同时完成反应焙烧。整套设备可针对不同物料及现场条件采用多种方式连结成最适合的反应装置与已有技术相比，本发明最大优势是：采用高效的电磁加热方式，极大的减少能源消耗，同时由于集成度高，使得设备构造简单、通用性高、适用范围广，环境效益、经济效益明显。

Description

一种带电磁加热的螺旋输送反应装置

技术领域：本发明涉及一种集电磁加热功能、物料输送功能和物料反应功能于一体，通过高度的集成和采用高效的电磁加热方式达到节能之目的的螺旋输送反应装置。

技术背景：工业生产中经常需要对物料进行加热使其发生反应进而生成产品，故而需要对物料进行加热，其中又以焙烧反应最为常见。

焙烧-把物料(如矿石)加热而不使熔化，以改变其化学组成或物理性质(如氧化、还原、脱水、干燥等)。而我们通常指的焙烧工艺是指：固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的反应过程，可以有氧化、热解、还原、卤化等，通常用于无机化工和冶金工业。焙烧过程有加添加剂和不加添加剂两种类型。

不加添加剂的焙烧：也称煅烧，按用途可分为：①分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时制得二氧化碳气体；②活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分解，例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔，易于进一步加工生产氧化铝；③脱除杂质，如脱硫、脱除有机物和吸附水等；④晶型转化，如焙烧二氧化钛使其改变晶型，改善其使用性质。

加添加剂的焙烧：添加剂可以是气体或固体，固体添加剂兼有助熔剂的作用，使物料熔点降低，以加快反应速度。按添加剂的不同有多种类型：

氧化焙烧：粉碎后的固体原料在氧气中焙烧，使其中的有用成分转变成氧化物，同时除去易挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。在硫酸工业中，硫铁矿焙烧制备二氧化硫是典型的氧化焙烧。冶金工业中氧化焙烧应用广泛，例如：硫化铜矿、硫化锌矿经氧化焙烧得氧化铜、氧化锌，同时得到二氧化硫。

还原焙烧：在矿石或盐类中添加还原剂进行高温处理，常用的还原剂是碳。在制取高纯度产品时，可用氢气、一氧化碳或甲烷作为焙烧还原剂。例如：贫氧化镍矿在加热下用水煤气还原，可使其中的三氧化二铁大部分还原为四氧化三铁，少量还原为氧化亚铁和金属铁；镍、钴的氧化物则还原为金属镍和钴。因为该过程中的三氧化二铁具有弱磁性，四氧化三铁具有强磁性，利用这种差别可以进行磁选，故此过程又称磁化焙烧。

氯化焙烧：在矿物或盐类中添加氯化剂进行高温处理，使物料中某些组分转变为气态或凝聚态的氧化物，从而同其他组分分离。氯化剂可用氯气或氯化物(如氯化钠、氯化钙等)。例如：金红石在流化床中加氯气进行氯化焙烧，生成四氯化钛，经进一步加工可得二氧化钛。又如在铝土矿化学加工中，加炭(高质煤)粉成型后氯化焙烧可制得三氯化铝。若在加氯化剂的同时加入炭粒，使矿物中难选的有价值金属矿物经氯化焙烧后，在炭粒上转变为金属，并附着在炭粒上，随后用选矿方法富集，制成精矿，其品位和回收率均可以提高，称为氯化离析焙烧。

硫酸化焙烧：以二氧化硫为反应剂的焙烧过程，通常用于硫化物矿的焙烧，使金属硫化物氧化为易溶于水的硫酸盐。若以Me表示金属，硫酸化焙烧主要包括下列过程：2MeS+3O₂-→2MeO+2SO₂例如：闪锌矿经硫酸化焙烧制得硫酸锌、硫化铜经硫酸化焙烧制得硫酸铜等。

碱性焙烧：以纯碱、烧碱或石灰石等碱性物质为反应剂，对固体原料进行高温处理的一种碱解过程。例如：软锰矿与苛性钾焙烧制取锰酸钾；铬铁矿与苛性钾焙烧制取铬酸钾。

钠化焙烧：在固体物料中加入适量的氯化钠、硫酸钠等钠化剂，焙烧后产物为易溶于水的钠盐。例如：湿法提钒过程中，细磨钒渣，经磁选除铁后，加钠化剂在回转窑中焙烧，渣中的三价钒氧化成五价钒。

焙烧过程所用设备，按固体物料运动特性，可分为固定床、移动床和流动床几类；按其所用加热炉的形式可分为反射炉、多膛炉、竖窑、回转窑、沸腾炉、施风炉等。

在本发明中我们创造性地使用了电磁加热。我们知道电磁加热的原理是：高速变化的高频高压电流流过线圈会产生高速变化的交变磁场，当磁场内的磁力线通过导磁性金属材料时会在金属体内产生无数的小涡流，使金属材料本身自行高速发热，从而达到加热金属材料料筒内物料的目的。电磁加热技术是通过电磁感应原理使金属料筒自身发热(也就是说电磁线圈本身并不发热)，并且可以根据具体情况在料筒外部包裹一定厚度的隔热保温材料，这样就大大减少了热量的散失，提高了热效率，因此节电效果十分显著，可达30％～75％(相对于采用电阻丝加热的方式)。

焙烧的前提是对物料的加热，这就涉及一个热利用效率的问题。当今社会，能源日渐成为稀缺资源，如何节能已成为社会与科技的前沿热点。本发明就是针对原有焙烧装置存在的诸如：焙烧时间长、物料输送效率低、连续化生产能力弱、热利用效率不够高等缺点，精心设计，将高效的电磁加热方式和物料输送、反应三大功能集成至一体，发明出带电磁加热的螺旋输送反应装置，通过高度的功能集成和采用高效的加热方式，最大限度地减少能源消耗，实现环境效益和经济效益的双丰收。

本发明的技术方案是：

一、该新型带电磁加热的螺旋输送反应装置由若干个独立模块相互连结组成，其中单个独立模块由：电机(1)、反应器壁(2)、电磁加热装置(3)、螺杆(4)、连结管(5)等部件组成；

二、由包覆在反应器壁外层的电磁加热装置和反应器壁一起向整个反应器提供热量；

三、螺旋输送反应器中通过螺杆旋转带动物料运动并提供反应焙烧的发生场所；

三、物料在反应器内螺旋输送动并发生反应，生成产品由反应器末端排出进入后续工艺步骤。

其特征在于：

a、反应器设计巧妙、集电磁加热、物料输送和反应器三大功能于一体；

b、由电磁加热装置和反应器壁一起对反应器加热；

c、螺旋输送反应器由若干个独立模块相互连结组成，其中单个独立模块由：电机、反应器壁、电磁加热装置、螺杆、连结管等部件组成；

d、模块化设计，螺旋输送反应器可根据实际生产需要采用不同的组合方式；

e、设备构造简单、集成度高、适用范围广、能够连续化生产，能源利用率极高，对环境十分友好。

由于采用了上述技术方案，使本发明与已有设备、技术工艺相比具有如下优点及效果：

a、通过将电磁加热功能、物料输送功能和反应器功能集成在单个设备内部，达到节省能源和设备多功能化、小型化的目的。同时，单台装置即可实现从物料到产品的转变，大大简化生产线的复杂程度。

b、采用高效的电磁加热方式提供反应所需温度条件，大大减少了能源的消耗，同时也大大简化了整套装置的复杂程度，提高了设备可靠性，同时节省了空间，降低了成本；

c、全新设计的螺旋输送反应器，能增大物料和反应剂接触面积并在有限的空间内加大物料的行走路径，强化传热和保证反应时间，能够确保物料的快速反应，同时实现物料的大量快速输送；

d、螺旋输送反应器中螺杆的旋转除了起到输送物料的作用外还起到诸如：剪切加热物料、充分混合物料等作用，相应的螺杆参数和管壁参数皆可根据不同物料和反应进行相应调整，大大提高设备的通用性和适应性；

e、该设备采用物料细体输送，螺旋输送反应器内快速焙烧反应，因而能够快速、大量、连续性生产；同时构造比较简单、设备数量较少、能够实现整体大量的工业化复制；由于整套设备采用模块化设计，可以根据不同物料及现场条件灵活搭配设备，大大提高设备的通用性和适应性，市场前景十分广阔。

附图说明：

图1为带电磁发热的螺旋输送反应装置示意图

图2为单个带电磁发热的螺旋输送反应模块示意图

具体实施方式：整套系统由若干个螺旋输送反应模块通过连结管(5)组合而成，单个模块中由电机(1)提供螺杆(4)旋转的动力，由电磁加热装置(3)和反应器壁(2)直接加热螺旋输送反应器提供反应所需温度条件，物料由螺杆(4)带动被从料斗中输出，并在整个螺旋输送反应器中作螺旋运动，同时受到螺杆的剪切和混合作用，在反应器中发生反应生成产品，随后产品被排出整套反应装置进入后续工艺步骤。

Claims (5)

1.一种集电磁加热功能、物料输送功能和物料反应功能于一体，通过高度的集成和采用高效电磁加热方式达到节能之目的的螺旋输送反应装置。其由若干独立反应模块相互成一定角度连结而成；单个反应模块由：电机(1)、反应器壁(2)、电磁加热装置(3)、螺杆(4)、连结管(5)等部件组成；由电磁加热装置(3)和反应器壁(2)直接加热螺旋输送反应器提供反应所需温度条件；物料由螺杆(4)带动被从料斗中输出，并在整个螺旋输送反应器中作螺旋运动，同时受到螺杆(4)的剪切和混合作用，在反应器中发生反应生成产品，随后产品被排出整套反应装置进入后续工艺步骤。

2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于：创造性的采用电磁加热方式实现对反应装置的加热。

3.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于：电磁加热装置(3)亦可用低效的电阻加热装置、热交换设备等代替，也可达到加热设备之目的。

4.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于：螺旋输送反应器可用耐热金属或其他材料制作，其由多个独立模块串联或并联组成，单个模块由：电机(1)、反应器壁(2)、电磁加热装置(3)、螺杆(4)、连结管(5)等部件组成，各模块之间相互成一定角度连结成整个反应器。

5.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于：独立螺旋输送反应模块中诸如：螺距、螺槽深度等螺杆参数和其他诸如：电机参数、电磁加热参数皆可根据不同情况进行调整。

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