CN102818449A - 一种真空回转窑及其应用工艺 - Google Patents

Abstract

一种真空回转窑，回转窑壳体内安装有热风管、螺旋导流板和“T”型扬料板，每两个螺旋导流板之间安装有一个“T”型扬料板；热风管包括窑头中心总风管、窑尾中心总风管和支风管，支风管呈环形分布在窑头中心总风管和窑尾中心总风管之间，位于中心的支风管与窑头中心总风管和窑尾中心总风管连通，其他支风管两端与窑头中心总风管和窑尾中心总风管汇集；位于中心的支风管的外壁上均分焊接有4～8条翅片。焙烧难处理金矿的工艺为真空脱水、脱硫和脱砷后，利用SO₂制备硫酸。利用所述的真空回转窑进行焙烧冶金，能够充分利用矿物本身的热能，具有物料受热均匀、粉尘少和产能高的优点。

Description

一种真空回转窑及其应用工艺

技术领域

本发明涉及有色金属火法冶金技术领域，具体是一种真空回转窑及其应用工艺。

背景技术

目前，随着我国钢铁工业的迅速发展，品位高且易选的铁矿石资源已濒临枯竭，并且随着经济的持续快速发展，对钼、镍等金属的需求量也逐年上升，导致上述金属富矿资源逐渐枯竭。而我国广泛分布着低品位低含硫的硫化矿、含硫砷碳的极难处理的金矿以及容易烧结需要严格控制温度焙烧的钼镍矿、辉钼矿和金锑矿，但是因为还没有较科学的设备和工艺方法，这些金属矿物尚不能得到有效的开发和利用。国内部分小企业采用反射炉进行焙烧，加料、出料及炉料的搅拌都是人工操作，焙烧的热量由煤、重油或煤气燃烧供给，并结合炉门的开关控制焙烧的温度。反射炉焙烧工艺的优点是设备投资少、建设周期短，但存在焙烧效果差、处理量较小、工人劳动强度大、燃料用量大、经济效益差和环境污染严重等问题。

中国专利200610082348.5公开了一种旋转闪蒸直燃供热式回转窑焙烧钼精矿的设备，包括供料装置系统、回转窑装置系统、供热装置系统和烟尘处理回收装置系统，供料装置系统料仓里的钼精粉由螺旋给料机送入回转窑内，供热装置由固体燃料高温热风炉产生的高温炽热火焰经烟尘沉淀箱处理后送入回转窑内，对钼精粉进行加热处理，回转炉产生的烟气通过回转炉尾部的吸尘管进入烟尘处理回收装置。该发明能够解决上述反射炉存在的效率低、劳动强度大、耗能大等问题，并减少了粉尘污染，但是，由于该发明是将高温炽热火焰除尘后将热风送入回转窑内直接对钼精矿进行加热处理，即热风直接与矿料接触，易造成粉尘飞扬；且矿料在回转窑内停留时间较短，易影响焙烧质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空回转窑及其应用工艺，采用富氧控温热风间接加热焙烧，并在回转窑内安装螺旋导流板、扬料板和翅片，解决现有技术采用热风直接与矿料接触进行加热造成粉尘飞扬，且矿料在回转窑体内停留时间较短影响焙烧质量的问题。

本发明实现上述目的所采取的技术方案是：一种真空回转窑，包括供料装置系统、回转窑装置系统、排料装置系统、供热装置系统和烟尘处理回收装置系统，回转窑装置系统包括窑头罩、窑尾罩和回转窑壳体，其中，所述的回转窑壳体通过托轮支撑，回转窑壳体上安装有回转窑传动齿轮和窑体动密封装置，回转窑壳体内安装有热风管、螺旋导流板和“T”型扬料板，每两个螺旋导流板之间安装有一个“T”型扬料板；热风管包括窑头中心总风管、窑尾中心总风管和支风管，支风管呈环形分布在窑头中心总风管和窑尾中心总风管之间，位于中心的支风管与窑头中心总风管和窑尾中心总风管连通，其他支风管两端与窑头中心总风管和窑尾中心总风管汇集；位于中心的支风管的外壁上均分焊接有4～8条翅片；窑头中心总风管和窑尾中心总风管通过供风环与供热装置系统连接，窑头中心总风管上安装有总风管传动齿轮；窑头罩上设有进气口、观察窗和热风管动密封装置，窑头罩和窑尾罩均设有工作门，窑尾罩内设有刮泥斗。

所述的翅片上每隔200mm设有两排直径10mm的小孔，两排小孔的位置呈三角形。

所述的“T”型扬料板的宽度与螺旋导流板宽度相同，宽度是两个螺旋导流板之间距离的50％。

所述的回转窑壳体由碳钢材料制成，回转窑壳体内涂有耐温耐腐耐磨的保温涂料；所述的“T”型扬料板和螺旋导流板采用耐热不锈钢板制成，内外均涂有耐温耐腐耐磨的导热涂料；所述的热风管采用锅炉钢管制成，内外均涂有耐温耐腐耐磨的保导热涂料。

所述的窑头罩和窑尾罩均为圆形，窑头罩和窑尾罩的罩顶以及窑尾罩的罩底均用工字钢加固。

所述的供热装置系统包括热风炉、调温气包和高温风机，调温气包安装有热电偶，调温气包与热风炉通过进热风连接管连接，并在进热风连接管上设有进热风阀门，调温气包上还设有进冷风阀门，热风炉与窑头中心总风管通过供热连接管连接，并在供热连接管上设有热风炉阀门和二次热风阀门，高温风机与窑尾中心总风管连接。

所述的供热装置系统的热源为蒸汽、燃料、煤矸石燃烧热风炉产生的热风或热风蓄热罐内用电加热产生的热风。

所述的烟尘处理回收装置系统，烟道与烟气输送管和回转窑装置系统相通，烟道内设有风冷凝收尘转鼓，风冷凝收尘转鼓上设有转鼓刮刀，烟道与烟尘小料斗相通，烟尘小料斗通过烟尘小料斗放出阀与烟尘密封料桶连接，烟尘密封料桶下端设有烟尘密封料桶放出阀。

所述的供料装置系统，原料敞口桶和原料密封桶通过原料敞口桶放出阀连接，原料密封料桶和密封加料螺旋机通过原料密封料桶放料阀连接。

所述的排料装置系统，焙砂贮斗和回转窑装置系统相通，焙砂贮斗上设有料位控制装置，焙砂贮斗和焙砂贮槽通过焙砂贮斗放出阀接连，焙砂贮槽通过焙砂贮槽放出阀与冷却输送螺旋机连接。

适用于所述真空回转窑热分解和焙烧硫铁矿与硫砷铁矿共存的矿物的方法，包括如下步骤：

第一步，真空脱水：温度保持为稳定的300℃，回转窑正转和反转交替转动，矿料在回转窑中快速翻滚、分散，矿料表面和内部的水分脱离；

第二步，真空脱硫：温度保持为500℃，真空热分解硫铁矿脱硫，反应方程式为FeS₂=FeS+S，利用风冷凝转鼓回收元素硫；

第三步，真空脱砷：温度保持为750℃，真空热分解硫砷铁矿脱砷，反应方程式为FeAsS=FeS+As，采用风冷凝转鼓维持400℃冷凝收集金属砷；

第四步，制硫酸：保持温度为850℃，进行氧化焙烧，FeS中的S分解氧化为SO₂进入烟气制成硫酸，所得的焙砂采用风冷螺旋机输送和冷却，冷却的焙砂用于湿法提金，冷却焙砂所得的热风返回用于控制300℃真空脱水。

适用于所述真空回转窑焙烧辉钼矿的方法，包括如下步骤：

第一步，真空脱水：温度保持为稳定的300℃，回转窑正转和反转交替转动，矿料在回转窑中快速翻滚、分散，矿料表面和内部的水分脱离；

第二步，密闭富氧焙烧：温度保持为650℃，进行密闭的富氧焙烧，得到焙砂和SO₂，SO₂用于制硫酸；

第三步，真空蒸馏：温度保持为850℃，对焙砂真空蒸馏，直接获得MoO₃产品。

本发明具备以下有益效果：

（1）本发明所述的真空回转窑水平安装，不需要预热脱水段，也不需要冷却降温段，整个设备较短。

（2）本发明的加热方式是采用热风管间接加热物料，脱水时物料不与热风直接接触，只有水被蒸发，没有烟气流动，避免粉尘飞扬；温度控制通过在窑外设置调温气包，避免了向窑内直接进入温度过低的冷风或直接进入温度过高的热风，减小了炉内温度的波动幅度。当物料含硫含碳较高时，燃烧的热量容易使炉内的温度过高，风管内的设定温度的风就会将窑内烟气的热量带走，返回到热风炉或送到需要用热风的地方。调温气包吸入热风炉的热风或大气中的冷风，自动调节调温气包内的风达到设定的温度。

（3）翅片既保证了总风管的强度，又能够增加物料与热风管的接触机会，扩大了传热面积，有利于保证窑内温度稳定和物料受热均匀。

（4）扬料板做成“T”型，能够更好地适应回转窑和热风管正转和反转的需要，回转窑正转向前推送物料，反转使物料后退，成一定比例的快速正转和快速反转，能够使物料翻动的效果更好。本发明通过调节正转转数和反转转数之比，控制物料在窑内的停留时间，从而提高焙烧的产能和焙砂质量。

（5）本发明与过去垂直设计的真空炉相比，设备更容易安装，物料翻动得更好，温度控制得更准确，产品质量更加有保障，操作更简单方便，设备维修更容易，没有高空作业。

（6）本发明所述的应用工艺，整个过程从低温到高温逐步进行，没有温度逆转的现象，热能没有损失，需要浸出提金时，采用冷风将焙砂的温度降下来，冷风变成热风，返回300℃真空脱水使用，充分利用了矿物本身的热能。

附图说明

图1是本发明所述的回转窑结构示意图。

图2是本发明所述的回转窑支风管横截面结构示意图。

具体实施方式

真空回转窑设备实施例

如图1和图2所示，一种真空回转窑，包括供料装置系统、回转窑装置系统、排料装置系统、供热装置系统和烟尘处理回收装置系统，回转窑装置系统包括窑头罩1、窑尾罩2和回转窑壳体3，回转窑壳体3通过托轮4支撑，回转窑壳体3上安装有回转窑传动齿轮5和窑体动密封装置6，回转窑壳体3内安装有热风管7、螺旋导流板8和“T”型扬料板9，每两个螺旋导流板8之间安装有一个“T”型扬料板9，“T”型扬料板9的宽度与螺旋导流板8宽度相同，宽度是两个螺旋导流板8之间距离的50％；热风管7包括窑头中心总风管10、窑尾中心总风管11和支风管12，支风管12呈环形分布在窑头中心总风管10和窑尾中心总风管11之间，位于中心的支风管12与窑头中心总风管10和窑尾中心总风管11连通，其他支风管12两端与窑头中心总风管10和窑尾中心总风管11汇集；位于中心的支风管12的外壁上均分焊接有4～8条翅片，翅片上每隔190mm设有两排直径10mm的小孔，两排小孔的位置呈三角形；窑头中心总风管10和窑尾中心总风管11通过供风环13与供热装置系统连接，窑头中心总风管10上安装有总风管传动齿轮14；窑头罩1上设有进气口15、观察窗16和热风管动密封装置17，窑头罩1和窑尾罩2均设有工作门，窑尾罩2内设有刮泥斗18，窑头罩1和窑尾罩2均为圆形，窑头罩1和窑尾罩2的罩顶以及窑尾罩2的罩底均用工字钢19加固；回转窑壳体3由碳钢材料制成，回转窑壳体内涂有耐温耐腐耐磨的保温涂料；“T”型扬料板9和螺旋导流板8采用耐热不锈钢板制成，内外均涂有耐温耐腐耐磨的导热涂料；热风管7采用锅炉钢管制成，内外均涂有耐温耐腐耐磨的导热涂料。

供热装置系统包括热风炉20、调温气包21和高温风机22，调温气包21安装有热电偶23，调温气包21与热风炉20通过进热风连接管连接，并在进热风连接管上设有进热风阀门，调温气包21上还设有进冷风阀门，热风炉20与窑头中心总风管10通过供热连接管连接，并在供热连接管上设有热风炉阀门和二次热风阀门，高温风机22与窑尾中心总风管11连接，供热装置系统的热源为蒸汽、燃料、煤矸石燃烧热风炉产生的热风或热风蓄热罐内用电加热产生的热风。

烟尘处理回收装置系统，烟道24与烟气输送管25和回转窑装置系统相通，烟道24内设有风冷凝收尘转鼓26，风冷凝收尘转鼓26上设有转鼓刮刀27，烟道24与烟尘小料斗28相通，烟尘小料斗28通过烟尘小料斗放出阀与烟尘密封料桶29连接，烟尘密封料桶29下端设有烟尘密封料桶放出阀。

供料装置系统，原料敞口桶30和原料密封桶31通过原料敞口桶放出阀连接，原料密封料桶31和密封加料螺旋机32通过原料密封料桶放料阀连接。

排料装置系统，焙砂贮斗33和回转窑装置系统相通，焙砂贮斗33上设有料位控制装置34，焙砂贮斗33和焙砂贮槽35通过焙砂贮斗放出阀接连，焙砂贮槽通过焙砂贮槽放出阀与冷却输送螺旋机36连接。

实施例1

用于硫铁矿和硫砷铁矿共存矿物的真空脱水。

脱水时保持稳定的300℃温度，避免硫铁矿和硫砷铁矿因偶尔过热而分解。由于是真空，比常压在相同温度下的脱水速度快；由于物料在快速翻滚和分散，物料内部的水分向外逸出速度快；300℃的温度远远高于水的沸点，物料的表面水更容易脱离物料；采用正反转的操作，使物料的翻动更彻底，因此脱水后物料含水率小于0.5％。设备设置了三个水蒸汽旋风冷凝器，鼓入冷风通过蛇管，扩大了冷却面积，使蒸发出来的水蒸汽更快地离开物料表面，因此真空脱水的速度快，需要的时间短。

实施例2

将实施例1所述的真空回转窑用于含砷硫难处理金矿的焙烧脱硫脱砷。

难处理金矿多半是浮选矿，含水率很高，同时也是硫铁矿和硫砷铁矿共存的矿物，需要采用如实施例1所述的方法进行真空脱水。

某地含砷金矿含Au80g/t，As20％，S20％，矿物以硫砷铁矿和硫铁矿为主。对于这种金矿，第一步在300℃真空脱水以后，进入第二步500℃真空热分解硫铁矿脱硫，采用风冷凝转鼓回收元素硫，第三步进入750℃真空热分解硫砷铁矿脱砷，采用维持400℃温度的风冷转鼓冷凝收集金属砷。砷的挥发回收率达到98％。焙烧脱砷时间15～20分钟

脱砷完成后，FeS中的S没有脱除，需要进行第四步，在850℃补充适量制硫酸用的硫铁矿进行常压密闭富氧焙烧深度脱硫，产生的SO2制硫酸，所得的焙砂采用风冷螺旋机输送和冷却，冷却的焙砂用于湿法提金，冷却焙砂所得的热风返回用于控制300℃真空脱水。

实施例3

将实施例1所述的真空回转窑用于含砷硫碳极难处理金矿的焙烧脱硫脱砷脱碳

第一步真空脱水，第二步真空脱硫，第三步真空脱砷，由于前三步都在真空下进行，金矿中的C还没有被燃烧掉，剩下的FeS也没有被分解，需要再进入第四步在850℃补充适量制硫酸用的硫铁矿在常压下，密闭进行富氧焙烧深度脱硫脱碳，产生的SO₂制硫酸。所产焙砂采用风冷螺旋机输送和冷却，冷却的焙砂用于湿法提金，冷却焙砂所产生的热风返回用于控制300℃真空脱水。

实施例4

将实施例1所述的真空回转窑用于辉钼矿的富氧焙烧。

采用本发明回转窑焙烧，首先进行300℃真空脱水，使精矿含水率小于0.5％。第二步控制650℃进行密闭的微负压富氧焙烧，产生的SO₂浓度大于10％，用于两转两吸方法制硫酸。产出焙砂含MoO₃＞93％。将此焙砂进入第三步的真空蒸馏，控制温度850℃，直接获得MoO₃产品。

实施例5

将实施例1所述的真空回转窑用于多金属硫化矿的焙烧。

第一步进行300℃真空脱水；第二步进行500℃真空热分解硫铁矿（FeS₂=FeS+S）脱硫，回收元素硫；第三步在750℃真空热分解硫砷铁矿（FeAsS=FeS+As）脱砷，回收金属砷；第四步在850℃的微负压补充第二步所得的部分元素硫进行氧化焙烧，产生SO₂制硫酸，获得焙砂用硫酸强化浸出，让各有用金属元素在水溶液中分离回收，实现无砷冶炼。

实施例6

将实施例1所述的真空回转窑用于高砷高硫的黄铁矿尾矿的焙烧。

高砷高硫的黄铁矿尾矿是一种浮选尾矿，含水高，也是硫铁矿和硫砷铁矿共存的矿物。所以第一步进行300℃真空脱水；第二步进行500℃真空热分解硫铁矿（FeS₂=FeS+S）脱硫，回收元素硫；第三步在750℃真空热分解硫砷铁矿（FeAsS=FeS+As）脱砷，回收金属砷；第四步在850℃进行氧化焙烧，产生SO₂制硫酸，获得焙砂用于炼铁。由于真空热分解硫铁矿（FeS₂=FeS+S）和硫砷铁矿（FeAsS=FeS+As）时，留下了许多硫化亚铁（FeS），已有足够的硫用于制硫酸，可以直接焙烧。

实施例7

将实施例1所述的真空回转窑用于含硫、含砷的铁矿焙烧。

我国有许多含硫、含砷的铁矿，其中的硫主要是硫铁矿，其中的砷主要是硫砷铁矿，还有一部分是斜方砷铁矿。这些矿不一定是浮选金矿，但可能是露天矿，一定含水，所以粉碎后，第一步在300℃进行真空脱水，第二步在500℃进行真空热分解硫铁矿（FeS₂=FeS+S）脱硫，回收元素硫；第三步在750℃真空热分解硫砷铁矿（FeAsS=FeS+As）脱砷，回收金属砷，这一步的脱砷率只有75％，剩下的斜方砷铁矿（FeAs₂）需要氧化焙烧挥发砷。第四步在850℃进行氧化焙烧，FeS中的S分解氧化为SO₂进入烟气制硫酸，FeAs₂中的As分解氧化为As₂O₃，在烟气中被空气冷凝转鼓收集，自动控制密封排放，自动控制包装作为白砷产品。焙砂是Fe₂O₃，用于炼铁。

Claims (10)

1.一种真空回转窑，包括供料装置系统、回转窑装置系统、排料装置系统、供热装置系统和烟尘处理回收装置系统，回转窑装置系统包括窑头罩、窑尾罩和回转窑壳体，其特征是，所述的回转窑壳体通过托轮支撑，回转窑壳体上安装有回转窑传动齿轮和窑体动密封装置，回转窑壳体内安装有热风管、螺旋导流板和“T”型扬料板，每两个螺旋导流板之间安装有一个“T”型扬料板；热风管包括窑头中心总风管、窑尾中心总风管和支风管，支风管呈环形分布在窑头中心总风管和窑尾中心总风管之间，位于中心的支风管与窑头中心总风管和窑尾中心总风管连通，其他支风管两端与窑头中心总风管和窑尾中心总风管汇集；位于中心的支风管的外壁上均分焊接有4～8条翅片；窑头中心总风管和窑尾中心总风管通过供风环与供热装置系统连接，窑头中心总风管上安装有总风管传动齿轮；窑头罩上设有进气口、观察窗和热风管动密封装置，窑头罩和窑尾罩均设有工作门，窑尾罩内设有刮泥斗。

2.根据权利要求1所述的真空回转窑，其特征是，所述的翅片上每隔200mm设有两排直径10mm的小孔，两排小孔的位置呈三角形。

3.根据权利要求1所述的真空回转窑，其特征是，所述的“T”型扬料板的宽度与螺旋导流板宽度相同，宽度是两个螺旋导流板之间距离的50％。

4.根据权利要求1所述的真空回转窑，其特征是，所述的回转窑壳体由碳钢材料制成，回转窑壳体内涂有耐温耐腐耐磨的保温涂料；所述的“T”型扬料板和螺旋导流板采用耐热不锈钢板制成，内外均涂有耐温耐腐耐磨的导热涂料；所述的热风管采用锅炉钢管制成，内外均涂有耐温耐腐耐磨的导热涂料；窑头罩和窑尾罩均为圆形，窑头罩和窑尾罩的罩顶以及窑尾罩的罩底均用工字钢加固。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的真空回转窑，其特征是，所述的供热装置系统包括热风炉、调温气包和高温风机，调温气包安装有热电偶，调温气包与热风炉通过进热风连接管连接，并在进热风连接管上设有进热风阀门，调温气包上还设有进冷风阀门，热风炉与窑头中心总风管通过供热连接管连接，并在供热连接管上设有热风炉阀门和二次热风阀门，高温风机与窑尾中心总风管连接；供热装置系统的热源为蒸汽、燃料、煤矸石燃烧热风炉产生的热风或热风蓄热罐内用电加热产生的热风。

6.根据权利要求5所述的真空回转窑，其特征是，所述的烟尘处理回收装置系统，烟道与烟气输送管和回转窑装置系统相通，烟道内设有风冷凝收尘转鼓，风冷凝收尘转鼓上设有转鼓刮刀，烟道与烟尘小料斗相通，烟尘小料斗通过烟尘小料斗放出阀与烟尘密封料桶连接，烟尘密封料桶下端设有烟尘密封料桶放出阀。

7.根据权利要求6所述的真空回转窑，其特征是，所述的供料装置系统，原料敞口桶和原料密封桶通过原料敞口桶放出阀连接，原料密封料桶和密封加料螺旋机通过原料密封料桶放料阀连接。

8.根据权利要求7所述的真空回转窑，其特征是，所述的排料装置系统，焙砂贮斗和回转窑装置系统相通，焙砂贮斗上设有料位控制装置，焙砂贮斗和焙砂贮槽通过焙砂贮斗放出阀接连，焙砂贮槽通过焙砂贮槽放出阀与冷却输送螺旋机连接。

9.一种适用于所述真空回转窑热分解和焙烧硫铁矿与硫砷铁矿共存的矿物的方法，其特征是，包括如下步骤：

第一步，真空脱水：温度保持为稳定的300℃，回转窑正转和反转交替转动，矿料在回转窑中快速翻滚、分散，矿料表面和内部的水分脱离；

第二步，真空脱硫：温度保持为500℃，真空热分解硫铁矿脱硫，反应方程式为FeS₂=FeS+S，利用风冷凝转鼓回收元素硫；

第三步，真空脱砷：温度保持为750℃，真空热分解硫砷铁矿脱砷，反应方程式为FeAsS=FeS+As，采用风冷凝转鼓维持400℃冷凝收集金属砷；

第四步，制硫酸：保持温度为850℃，进行氧化焙烧，FeS中的S分解氧化为SO₂进入烟气制成硫酸，所得的焙砂采用风冷螺旋机输送和冷却，冷却的焙砂用于湿法提金，冷却焙砂所得的热风返回用于控制300℃真空脱水。

10.一种适用于所述真空回转窑焙烧辉钼矿的方法，其特征是，包括如下步骤：

第一步，真空脱水：温度保持为稳定的300℃，回转窑正转和反转交替转动，矿料在回转窑中快速翻滚、分散，矿料表面和内部的水分脱离；

第二步，密闭富氧焙烧：温度保持为650℃，进行密闭的富氧焙烧，得到焙砂和SO₂，SO₂用于制硫酸；

第三步，真空蒸馏：温度保持为850℃，对焙砂真空蒸馏，直接获得MoO₃产品。

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