CN104006665A - 一种石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术 - Google Patents

一种石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种针对石英砂熔炼过程中的热能回收与综合利用工艺技术，主要由以下几个环节组成：利用石英熔融体传输系统将高温石英熔融体输送到热能交换室，进入热能交换室后到石英熔融体温度低于500℃时，再将石英熔融体输送出热能交换室；利用水洗石英矿石传输系统，以0.01-0.1米/秒与石英熔融体相反的移动方向输送水洗石英矿石；利用风机将高温石英熔融体的热量带给水洗石英矿石，使水洗石英矿石快速干燥，并被加热至较高温度，同时还加速石英熔融体的冷却；在热能交换室内布置水热交换管道，管道中水流量为1-5L/秒，使常温自来水通过热交换形成热水或水蒸气，利用热水或水蒸气对石英矿石进行清洗，比常温水清洗效果更好，更有利于杂质的洗除；同时，热水清洗后的石英矿石更容易干燥和预热。

Description

一种石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术
技术领域
本发明涉及一种石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术。
背景技术
石英砂即石英原矿石颗粒。目前的对石英砂熔炼的基本工艺路线：首先对石英砂进行酸洗和水洗，再自然晾晒和除细粉杂质，然后到熔炼炉中进行高温熔融，最后熔融体在露天自然冷却。就目前的工艺技术（附图1）而言，主要存在以下几个方面的不足：
第一，在自然晾晒过程中，多在地面上铺开，利用自然风干和太阳晾晒的方式，除去水洗过程中的水分。这就存在对自然天气极大的依赖性，遇到突然下暴雨或阵雨，常常使得前功尽弃。
第二，在地面上进行晾晒，还给石英矿石引入了地面上细小的杂质。因此，现有工艺中，总存在“除细粉杂质”的工序。这不但使生产效率降低，还额外增加了设备投入和能源消耗。
第三，高温熔炼完成后，通常把石英熔融体置于露天大气中进行自然冷却。这又存在3个方面的问题：（1）熔融体冷却时间长（冬天36小时、夏天72小时），效率不高；（2）余热浪费严重；（3）高温熔融体置于露天，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术，可有效解决现有工艺技术中存在的上述问题。
为了提高石英砂熔炼工艺过程中的余热利用率和生产效率，避免生产过程存在的安全隐患，提高熔融石英的品质，本发明提出了一种针对熔融石英砂余热综合利用装备，包括热能交换室、水洗石英矿石传输系统和石英熔融体传输系统，水洗石英矿石传输系统和石英熔融体传输系统分别贯穿于热能交换室内的上部和下部，在热能交换室内部下方设置风机，在热能交换室内壁设置水热交换管道。
所述的石英熔融体传输系统由传输动力与控制系统、承载平台及导轨组成。
所述的水洗石英矿石传输系统由履带式传输带、传输动力与控制系统组成。
所述热能交换室内衬耐热保温材料。
所述的耐热保温材料材料可采用耐火砖或石棉。
所述履带式传输带条数优选2-4条。
本发明提出了一种针对石英砂熔炼过程中的热能回收与综合利用工艺技术，主要由以下几个环节组成：
第一步，高温石英熔融体的转移：利用石英熔融体传输系统将高温石英熔融体输送到热能交换室，进入热能交换室后到石英熔融体温度低于500℃时，再将石英熔融体输送出热能交换室。
第二步，水洗石英矿石的输送：利用水洗石英矿石传输系统，以0.01-0.1米/秒与石英熔融体相反的移动方向输送水洗石英矿石。
第三步，高温石英熔融体与水洗石英矿石的热交换：利用风机将高温石英熔融体的热量带给水洗石英矿石，使水洗石英矿石快速干燥，并被加热至较高温度，同时还加速石英熔融体的冷却。
第四步，热水或水蒸气的利用：在热能交换室内布置水热交换管道，管道中水流量为1-5L/秒，使常温自来水通过热交换形成热水或水蒸气，利用热水或水蒸气对石英矿石进行清洗，比常温水清洗效果更好，更有利于杂质的洗除；同时，热水清洗后的石英矿石更容易干燥和预热。
第一步中所述的石英熔融体输送方式可采用连续或间歇方式。
与现有技术相比，本发明可有效避免石英熔炼生产工艺中对自然天气的依赖性、提高生产效率、提高热能利用率、提高生产安全性，降低熔融石英的生产成本，本发明专利还可应用于所有其他矿石的熔炼或冶炼生产中系统的改造。
附图说明
图1是传统石英熔融工艺路线图。
图2是本发明石英熔融工艺路线图。
图3是本发明熔融石英砂余热综合利用装备结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例和对比例进一步说明本发明。在以下实施例和对比例中，添加到熔融炉中的石英矿石的温度越高、量越大越好，尤其是在确保一定产量情况下，以石英矿石被预热的温度较高为好。
本发明熔融石英砂余热综合利用装备结构示意图如图3所示：水洗石英矿石传输系统和石英熔融体传输系统分别贯穿于热能交换室1内的上部和下部，在热能交换室1内部下方设置风机3，在热能交换室1内壁设置水热交换管道。 
（1）水洗石英矿石传输系统。
该水洗石英矿石传输系统主要负责将经过水洗后的石英矿石直接传输到热能交换室1中，由履带式传输带4、传输动力与控制系统组成。其中，履带式传输带4主要起输送作用，并为矿石分拣提供条件。根据履带式传输带4与热能交换室1内部空间的尺寸关系，一般矿石履带式传输带4可采用多条（一般为2~4条）并列通过热能交换室1，以提高热交换效率。
（2）石英熔融体传输系统。
石英熔融体传输系统主要将高温石英熔融体（1800oC左右）自熔炼炉出料到热能交换室，并最终移动到人工破碎和挑选车间，主要由传输动力与控制系统、承载平台2及导轨组成。其中，传输动力与控制系统主要控制石英熔融体的移动和传输；承载平台2主要负责承载石英熔融体，由轮子和高强度耐热材料平台组成；导轨主要引导承载平台2的移动。
（3）热能交换室。
热能交换室1是一个内衬耐热保温材料并相对密闭的狭长隧道空间，主要实现将高温石英熔融体的余热交换给水洗石英矿石，使其快速干燥并预热至较高温度。热能交换室1内的下半部分供导轨带动石英熔融体承载平台2通过，其上半部分供水洗石英矿石的履带式传输带4以相反方向通过。热能交换室1内的两侧，设置有多台风机3，使石英熔融体的热能快速传递给上方的水洗石英矿石。同时，热能交换室1内还布置有水热交换管道，可为车间提供热水或水蒸气。
实施例1
将3~5个刚出炉的石英熔融体（红外线测温仪测试为1800-1850oC），分别出料到承载平台2上，导轨上每个承载平台2（石英熔融体）间隔2.0米左右，由传输动力与控制系统带动先后移动到热能交换室1。在热能交换室1中，承载平台2移动速度控制在1米/小时（此时移出热能交换室1的石英熔融体温度控制在500℃下）。当热能交换室1内管道中水流量为5L/秒时，用于清洗石英矿石的热水温度可稳定在70oC左右。利用自热能交换室1出来的热水，执行对矿石的水洗过程，完成水洗后矿石温度为50oC左右。开启并列的3条水洗石英矿石的履带式传输带4，并在传输带上单层平铺上水洗后的矿石，控制传输带运动速度为0.01米/秒（36米/小时），水洗石英矿石传送方向与熔融体移动方向相反。
经测试和计算，通过热交换后的矿石温度为310-320oC（平均315oC），传输带上单层矿石重量约10kg/m，3条传输带的总传送量约为1080kg/小时。
就节约余热而言，与常规方法相比（将室温25oC的矿石直接加热至熔融，假设石英的热容为0.8kJ/(kg·K)），该方法可节约余热（单位小时）：
(315-25)oC×1080kg×0.8kJ/(kg·K)=2.51×105kJ（约合69.6度电）
按照电力转化为余热效率95%计算，每小时可节约电力73.3度电。
实施例2
将3~5个刚出炉的石英熔融体（红外线测温仪测试为1800-1850oC），分别出料到承载平台2上，导轨上每个承载平台2（石英熔融体）间隔2.0米左右，由传输动力与控制系统带动先后移动到热能交换室1。在热能交换室1中，承载平台2移动速度控制在1米/小时。当热能交换室1内管道中水流量为3L/秒时，用于清洗石英矿石的热水温度可稳定在80oC左右。利用自热能交换室1出来的热水，执行对矿石的水洗过程，完成水洗后矿石温度为65oC左右。开启并列的3条水洗石英矿石的履带式传输带4，并在传输带上单层平铺上水洗后的矿石，控制传输带运动速度为0.02米/秒（72米/小时），矿石传送方向与熔融体移动方向相反。
经测试和计算，通过热交换后的矿石温度为280-290oC（平均285oC），传输带上单层矿石重量约10kg/m，3条传输带的总传送量约为2160kg/小时。
就节约余热而言，与常规方法相比（将室温25oC的矿石直接加热至熔融，假设石英的热容为0.8kJ/(kg·K)），该方法可节约余热（单位小时）：
(285-25)oC×2160kg×0.8kJ/(kg·K)=4.49×105kJ（约合124.5度电）
按照电力转化为余热效率95%计算，每小时可节约电力131.4度电。
实施例3
将3~5个刚出炉的石英熔融体（红外线测温仪测试为1800-1850oC），分别出料到承载平台2上，导轨上每个承载平台2（石英熔融体）间隔2.0米左右，由传输动力与控制系统带动先后移动到热能交换室1。在热能交换室1中，承载平台2移动速度控制在1米/小时。当热能交换室1内管道中水流量为2L/秒时，用于清洗石英矿石的热水温度可稳定在85oC左右。利用自热能交换室1出来的热水，执行对矿石的水洗过程，完成水洗后矿石温度为70oC左右。开启并列的3条水洗石英矿石的履带式传输带4，并在传输带上单层平铺上水洗后的矿石，控制传输带运动速度为0.05米/秒（180米/小时），矿石传送方向与熔融体移动方向相反。
经测试和计算，通过热交换后的矿石温度为190-200oC（平均195oC），传输带上单层矿石重量约10kg/m，3条传输带的总传送量约为5400kg/小时。
就节约余热而言，与常规方法相比（将室温25oC的矿石直接加热至熔融，假设石英的热容为0.8kJ/(kg·K)），该方法可节约余热（单位小时）：
(195-25)oC×5400kg×0.8kJ/(kg·K)=7.34×105kJ（约合204度电）
按照电力转化为余热效率95%计算，每小时可节约电力214.7度电。
实施例4
将3~5个刚出炉的石英熔融体（红外线测温仪测试为1800-1850oC），分别出料到承载平台2上，导轨上每个承载平台2（石英熔融体）间隔2.0米左右，由传输动力与控制系统带动先后移动到热能交换室1。在热能交换室1中，承载平台2移动速度控制在1米/小时。当热能交换室1内管道中水流量为1L/秒时，用于清洗石英矿石的热水温度可稳定在90oC左右。利用自热能交换室1出来的热水，执行对矿石的水洗过程，完成水洗后矿石温度为75oC左右。开启并列的3条水洗石英矿石的履带式传输带4，并在传输带上单层平铺上水洗后的矿石，控制传输带运动速度为0.1米/秒（360米/小时），矿石传送方向与熔融体移动方向相反。
经测试和计算，通过热交换后的矿石温度为70-80oC（平均75oC），传输带上单层矿石重量约10kg/m，3条传输带的总传送量约为10800kg/小时。
就节约余热而言，与常规方法相比（将室温25oC的矿石直接加热至熔融，假设石英的热容为0.8kJ/(kg·K)），该方法可节约余热（单位小时）：
(75-25)oC×10800kg×0.8kJ/(kg·K)=4.32×105kJ（约合120度电）
按照电力转化为余热效率95%计算，每小时可节约电力126.3度电。

Claims (5)

1.一种石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术，其特征在于所述工艺技术由以下几个环节组成：
第一步，高温石英熔融体的转移：利用石英熔融体传输系统将高温石英熔融体输送到热能交换室(1)，进入热能交换室(1)后到石英熔融体温度降温后，再将石英熔融体输送出热能交换室(1)；
第二步，水洗石英矿石的输送：利用水洗石英矿石传输系统，以与石英熔融体相反的移动方向输送水洗石英矿石；
第三步，高温石英熔融体与水洗石英矿石的热交换：利用风机（3）将高温石英熔融体的热量带给水洗石英矿石，使水洗石英矿石快速干燥，并被加热，同时加速石英熔融体的冷却；
第四步，热水或水蒸气的利用：在热能交换室（1）内布置水热交换管道，使常温自来水通过热交换形成热水或水蒸气，利用热水或水蒸气对石英矿石进行清洗。
2.根据权利要求1所述的石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术，其特征在于第一步中所述的石英熔融体的输送方式采用连续或间歇方式。
3.根据权利要求1所述的石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术，其特征在于第一步中所述的石英熔融体温度降温到低于500℃以下。
4.根据权利要求1所述的石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术，其特征在于第二步中所述的水洗石英矿石的输送速度为0.01-0.1米/秒。
5.根据权利要求1所述的石英矿石熔炼热能回收利用工艺技术，其特征在于第四步中所述的水热交换管道的水流量为1-5L/秒。
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