CN104180643B - 钾长石烘干烧结窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钾长石烘干烧结窑，包括：倾斜设置的回转窑体，窑体由进料端至出料端依次包括预热段、烧结段和冷却段。在预热段，与硫酸预混合的物料需要与氢氟酸进行反应并预热，生成固液混合状态的物料后，最终进入烧结段进行煅烧。在烧结段的外部设有燃烧室，利用燃烧室产生高温辐射加热烧结段，相对于传统窑内明火加热的方式，采用外辐射加温的方式更容易控制烧结段的温度，而且加热温度更容易控制在较低的范围。可以实现钾长石的连续不间断煅烧，相对于传统的立窑和高炉设备煅烧钾长石的方式，省却了费时费力的物料准备、冷却和转移的过程，从原料到最终产品，只需要在一个窑体即可完成，可做到无人值守的24小时全天工作，提升了生产效率。

Description

钾长石烘干烧结窑

技术领域

本发明涉及一种烘干煅烧窑，尤其涉及一种用于低温煅烧钾长石的烘干煅烧窑。涉及专利分类号F27炉；窑；烘烤炉；蒸馏炉F27B一般馏炉、窑、烘烤炉或蒸馏炉；开式烧结设备或类似设备F27B7/00回转炉，即水平的或微斜的。

背景技术

钾的用途绝大多数用作农肥，是决定农业生产的三个营养元素之一。提取钾肥的主要来源是可溶性钾盐矿床，而我国大部分为非溶性钾矿资源，钾离子在自然环境下很难游离出来，基本上不能被植物吸收。为了满足国内钾肥的大量需求，采用各种办法，用钾长石中提取钾肥就成为了当前一大课题。

在现有阶段，国内提取钾肥主要有以下5种方法：第一为烧结法，在传统的立窑中煅烧，利用石灰石和煤炭原料，粉碎并成球后进入立窑，使其中的氧化钾转化成水溶性后提取钾。第二种，为高温熔融法，在生产钙镁磷肥的基础上配入25％-30％的钾长石，高温熔融(1200-1300℃)制得钙镁磷钾复合肥。第三种是水热法，用KOH溶液处理钾长石。第四种为高炉冶炼法，生产水泥时按不同比例加入石灰石，钾长石，铁矿石，萤石和焦煤配料入炉，当炉温达到1500℃使K₂O挥发，随高温气流带动，同时K₂O作用生成K₂CO₃产品。第五种为低温分解法，钾长石被粉碎及研磨至100目以下，将矿物运到池中与CaO水浸泡20min后经泵打入加温加压炉中，炉中温度控制在100-200℃，经过一定时间后从炉中流出，进入池中与Na₂SO₄混合提出钾肥。但是以上5种提取钾肥的方式普遍存在转化率低，生产成本高，设备寿命短，能耗大，污染严重等问题。

综上所述，如何提供一种能耐两种强酸，使转化率达到98％以上，并能实现两气分离的环保要求的连续生产的低温烧结窑成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有钾长石生产过程需要多种设备配合，不能一次完成的问题提出，而研制的一种钾长石烘干烧结窑，包括：倾斜设置的回转窑体，窑体由进料端至出料端依次包括预热段、烧结段和冷却段。回转窑体处理的主要是钾长石物料颗粒和硫酸预混合的物料，该物料与氢氟酸反应后煅烧。

在预热段，与硫酸预混合的物料需要与氢氟酸进行反应并预热，生成固液混合状态的物料后，最终进入烧结段进行煅烧。预热过程所生成的固液混合物料具有一定的粘性，使得钾长石物料极易附着在预热段的内壁上，故在预热段内部设有无动力刮板机构，该刮板在窑体内部保持静止，依靠窑体的旋转，不断刮除旋转窑体内壁上附着的物料。

在烧结段的外部设有燃烧室，利用燃烧室产生高温辐射加热烧结段，相对于传统窑内明火加热的方式，采用外辐射加温的方式更容易控制烧结段的温度，而且加热温度更容易控制在较低的范围。

烧结后的钾长石物料在冷却过程中极易结块，不利于在回转窑内部和下级设备间传输，故在冷却段设有一破碎装置，破碎结块的物料。

由于使用了低温辐射加热的旋转窑煅烧钾长石，同时在预热段和冷却段分别设置刮板机构和破碎装置，可以实现钾长石的连续不间断煅烧，相对于传统的立窑和高炉设备煅烧钾长石的方式，省却了费时费力的物料准备、冷却和转移的过程，从原料到最终产品，只需要在一个窑体里即可完成，可做到无人值守的24小时全天工作，极大的提升了生产效率。

考虑到，当预热段窑体内壁附着的固液混合态物料较多时，对刮板产生的作用力较大，大量堆积的物料会卡住固定位置的刮板，对窑体旋转产生影响。

故作为一个较佳的实施方式，所述的刮板机构为无动力平衡刮板机构。在非生产状态下，即窑体不旋转时，无动力平衡刮板机构在自身的重力的作用下，会向窑体旋转方向的相反方向偏转；当窑体旋转工作时，附着的物料会不断冲击刮板机构，即产生与刮板机构重力作用相反方向的作用力带动刮板机构运动，刮板在重力和物料作用力的共同作用下处于力相对平衡状态，保持位置的相对固定，即固定在窑体切向面的特定角度。

优选的，所述的无动力平衡刮板机构包括轴、围绕该轴旋转的轴套、固定在轴套上的支架和设置在支架末端的刮板。考虑到，在窑体工作时，物料主要位于窑体的下方，即窑体中轴线以下，相应的，刮板的位置需要规避物料，即需要将刮板保持在窑体的上方，即窑体中轴线以上，故在所述的轴上设置有一限位部，限制轴套旋转的角度，保证刮板始终位于中轴线以上。

为了保证刮除物料的效率，无动力刮板机构具有多个刮板，可以对内壁进行反复刮擦，相对于单个刮板，刮除效率明显增加。

当刮板机构具备多个支架和刮板时，整体结构变的更为复杂，尤其是机构的重心难以确定，为了保证多个刮板组成的机构在物料作用下，仍能保持相对稳定，作为一个较佳的实施方式，多个支架和刮板完全一致，支架和刮板在窑体切向截面上轴对称设置。

为了保证机构整体在没有外力作用下，能够按与窑体旋转方向相反的方向旋转，作为一个较佳的实施方式，所述的支架下方设有配重块，位于不同支架下方的配重块的质量不同。非工作状态下(窑体不旋转的情况下)，所述的刮板机构在不同质量的配重块重力的作用下，向窑体旋转方向的反方向运动。

优选的，支架的数量为两个，两个支架在不工作的状态时，由所述的限位部限制，均位于窑体的上方，两支架之间呈一定的角度，近似V型设置。

更进一步的，考虑到所述的支架与轴为活动连接，当附着在窑体内壁的物料过多时，容易造成所述的支架旋转过度，即所述的两个支架处于倒悬状态，故作为一个优选的实施方式，所述限位部包括与轴固定连接的基座、键和设置在基座端面的挡圈以及水平设置的两限位杆。通过设置限位杆，所述的两支架只能在窑体的上方旋转，不会被物料带动旋转过度，发生倒悬，从而影响刮除效果(如发生倒悬，支架和刮板会进入窑体下方的物料中，不会产生任何刮除效果)。

作为一个较佳的实施方式，所述的破碎装置包括与窑体中轴线同轴的驱动轴和多个齿形破碎棒。驱动轴带动破碎棒旋转，从而对烧结后已结块的物料进行破碎。

更进一步的，为了保证破碎装置的破碎效果，避免破碎后的物料仍然存在较大的结块，作为一个较佳的实施方式，所述的叶片至少包含两种长度不同的叶片，同时两种长度的叶片沿驱动轴的轴线方向形成多组环形的叶片组，不同叶片组的叶片交错设置，保证物料不会在窑体内堆积，影响生产效率。

更进一步的，为了保证由冷却段输出的物料尽可能的粉末化，在破碎装置和出料口之间还设有篦子板，具有小结块的物料经过篦子板后，被进一步破碎，进一步的减少结块度。

考虑到，在预热段物料与氢氟酸反应会释放出氢氟酸有害气体，故作为一个较佳的实施方式，在窑体的入料口处设有密封入料罩，在入料罩的顶端设有氢氟酸气体出口。在煅烧的过程中，钾长石物料受热分解产生大量烟气，故作为一个较佳的实施方式，在烧结段的上方设有烟气出口。分别设置的两个出口，有效的将烟气分离，方便针对一种气体进行回收和循环使用，使生产过程更加环保。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的钾长石烘干烧结窑，能够在一个窑体内完成钾长石的预处理，煅烧和粉碎，相对于现有设备具有极高的生产效率，设置的无动力刮板机构和打碎机构，可以保证不间断生产，而且自动化程度极高，可实现无人值守，整体结构简单可靠，适于替换现有钾长石生产工艺和设备。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的侧视透视图

图2为本发明的A-A截面示意图

图3为本发明的B-B截面示意图

图4为本发明的C-C截面示意图

图5为本发明的C1-C1截面示意图

图6为本发明的D-D截面示意图

具体实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1-图6所示的一种钾长石烘干烧结窑，采用三段式旋转窑，主要包括预热段2、烧结段1和冷却段3。窑体在驱动电机81和对应的大齿轮82的配合驱动下旋转，在窑体的前部和后部分别设有托挡轮83用于支持窑体旋转，如图5和图2所示。

由于在预热段物料会释放出有害的氟化氢等有害气体，需要专门回收，故在窑体的入口处设有密封入料罩4，为了方便回收气体，在入料罩的的顶端设有气体回收口41。

在预热段2内部设有自平衡无动力刮板机构，如图1和图4所示：所述的自平衡无动力刮板机构包括：支撑架25，该支撑架25包括一个与窑体轴心同轴设置的固定环251，所述的支架25的数量为4个，在切向的截面上呈十字设置或者为了减少主要分布在窑体下方的物料的前进阻力，优选的，可将支架的数量减少为3个呈三叉星式设置或者变为X型。

刮板机构的轴23，同样设置为与窑体同轴，该轴23由窑体外部深入，前段伸入所述的固定环251中，与固定环251固定(螺栓连接或过盈配合)，轴23的后端伸出窑体外固定在固定架26上。在轴23的外面设有可围绕轴23旋转的轴套24，该轴套连接有支架22，如图1所述支架22包括两个连杆，在连杆的前段连接有刮板21。

如图4所示：支架分为两组，在C-C截面呈V字形设置，且均为为支撑架25的两水平横臂的上方，即前述的位于窑体的上方，防止对前进物料产生阻力，同时减少物料的附着。

在两支架22的中部分别设置有配重块I27和配重块II28，当窑体顺时针旋转时，配重块I27的重量大于配重块II28的重量，使整个的刮板机构向窑体逆时针方向旋转；当窑体逆时针旋转时，配重块II28的重量大于配重块I27的重量。

在轴23上设有限位部，如图1所示，限位部为一固定在轴23上的限位杆，该限位杆与轴23平行的部分用于限制支架22的位置，使支架22始终位于窑体的上方。

如图4所示：作为另一个实施例，所述限位部29包括与轴固定连接的基座291、位于基座291上的键292和设置在基座端面的挡圈293以及水平设置的两限位杆294，支架22与水平线形成的夹角为35°。

窑体为不锈钢板材质，在窑衬内部为复合刚玉。烧结段1的外部设有辐射加热装置6，加热装置包括4个燃烧器61，每个燃烧器可自动调节火焰与温度，燃烧器61位于燃烧室内部，燃烧室内砌筑高温耐火材料，燃烧器61产生的高温加热燃烧室，燃烧室通过辐射的方式加热烧结段1。

由烧结段1输出的物料进入位于窑体末段的冷却段3，由于烧结后的物料极容易结块，在冷却段3设有破碎装置，如图1和图3所示：所述的破碎装置包括一与窑体中心同轴的驱动轴31，所述的驱动轴31由设置在窑体外部的调速电机35驱动，所述的驱动轴的前端设有可拆连接的轴套32，方便维修更换。轴套32上设有长度不同的两组破碎棒33，如图3所示，在轴向方向上设置多组，打碎经过冷却段的结块物料，长度不同的叶片可以保证分布在粉状物料不同高度的结块，都能被有效的打碎。

为了保证冷却段输出的物料的颗粒度，进一步的减少结块，在破碎装置与出料口之间设有篦子板34，如图3所示。

在窑体的末端设有出料口密封罩5，在该密封罩的下方设有出料口51收集煅烧后的钾长石粉末状颗粒。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钾长石烘干烧结窑，其特征在于包括：倾斜设置的回转窑体，该窑体依次包括：

混合并预热物料的预热段，该预热段内部设有刮除附着在窑壁上的残留液态物料的刮板机构，该刮板机构在窑体内保持静止；

低温烧结混合物料的烧结段，该烧结段的外部设有燃烧室，燃烧室产生的高温辐射加热烧结段；以及

内部设有破碎装置的冷却段；

由硫酸拌合的钾长石物料进入预热段与氢氟酸混合预热，进入烧结段低温烧结，经所述的冷却段冷却破碎后输出。

2.根据权利要求1所述的钾长石烘干烧结窑，其特征还在于所述的刮板机构为无动力平衡刮板机构；窑体静止时，该刮板机构在自重的作用下，向与窑体旋转方向相反的方向偏转；窑体旋转时，附着在窑体内壁的物料对无动力平衡刮板机构产生与其重力相反方向的作用力，保持无动力平衡刮板机构的位置相对固定。

3.根据权利要求2所述的钾长石烘干烧结窑，其特征还在于所述的无动力平衡刮板机构包括：轴、轴套、固定在轴套上的支架和支架末端的刮板，所述的轴具有限制所述的轴套旋转角度的限位部。

4.根据权利要求3所述的钾长石烘干烧结窑，其特征还在于所述的无动力平衡刮板机构具有在窑体切向截面上轴对称设置的支架和刮板，支架下方设有配重块，位于不同支架下方的配重块的质量不同；静止状态下，所述的刮板机构在不同质量的配重块重力的作用下，向窑体旋转方向的反方向运动。

5.根据权利要求4所述的钾长石烘干烧结窑，其特征还在于所述的末端设有刮板的支架数量为两个，所述限位部限制所述的两个支架位于窑体的上方。

6.根据权利要求3、4或5所述的钾长石烘干烧结窑，其特征还在于所述限位部包括与轴固定连接的基座、键和设置在基座端面的挡圈以及水平设置的两限位杆。

7.根据权利要求1所述的钾长石烘干烧结窑，其特征还在于所述的破碎装置包括驱动轴和多个破碎棒，驱动轴带动破碎棒旋转破碎物料。

8.根据权利要求7所述的钾长石烘干烧结窑，其特征还在于所述的破碎棒至少包含两种不同长度的破碎棒，不同长度的棒体形成至少两组半径不同的破碎棒。

9.根据权利要求7或8所述的钾长石烘干烧结窑，其特征还在于所述的破碎装置和出料口之间设有篦子板。

10.根据权利要求1所述的钾长石烘干烧结窑，其特征还在于窑体的入口处设有密封入料罩，所述入料罩的上方设有氢氟酸气体出口；窑体烧结段起始位置处设有烟气出口。