CN104315849A - 一种实验室用焙烧还原炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实验室用焙烧还原炉，包括炉体支架和两条以上物料通道，炉体支架上设有高温加热炉以及具有冷却水箱的冷却水循环装置，冷却水箱位于高温加热炉的下方，物料通道沿竖直方向布置且贯穿高温加热炉的炉膛和冷却水箱，炉体支架的上方设有与所有物料通道连通的物料供给盆，各物料通道的下方均设有出料盒以及用于将物料通道中的物料排至出料盒中的卸料装置。本发明具有操作方便、易于控制、能耗低、可减少劳动强度、降低生产成本、提高还原转化率、改善工作环境、且可在同一条件下进行多组试验、便于试验对比分析等优点。

Description

一种实验室用焙烧还原炉

技术领域

本发明涉及实验室试验装置技术领域，具体涉及一种实验室用焙烧还原炉。

背景技术

锰矿是现代工业的重要原料之一，世界上约有95％的锰用于冶金工业，有“无锰不成钢”之说。锰及其化合物作为重要的工业原料，还广泛应用于化学工业、轻工业、建材行业等国民经济的各个领域。随着锰矿的广泛利用和锰业生产的快速发展，衍生了对锰矿资源的大量开采和利用，这也导致了锰矿资源的匮乏。

我国锰矿质量基本属于贫矿的国家，但在电解锰等锰业的产能和产量上却占据了世界99%以上，为满足锰业生产对锰矿资源的大量需求，提高锰矿的国内自给能力，我国锰业工程技术人员开展了大量的锰矿高效利用研究，特别是新型二氧化锰矿焙烧还原炉的研制和使用，为我国低品位二氧化锰矿的利用开创了新途径，取得了很好的科技应用效果。

目前，在实验室进行二氧化锰的还原焙烧多采用箱式电炉、小型旋窑或微波炉等进行焙烧，存在还原率低、操作不方便、劳动强度高、生产成本高、能耗高、不易控制、工作环境差以及重现性差等诸多问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种操作方便、易于控制、能耗低、可减少劳动强度、降低生产成本、提高还原转化率、改善工作环境、且可在同一条件下进行多组试验、便于试验对比分析的实验室用焙烧还原炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种实验室用焙烧还原炉，包括炉体支架和两条以上物料通道，所述炉体支架上设有高温加热炉以及具有冷却水箱的冷却水循环装置，所述冷却水箱位于高温加热炉的下方，所述物料通道沿竖直方向布置且贯穿高温加热炉的炉膛和冷却水箱，所述炉体支架的上方设有与所有物料通道连通的物料供给盆，各物料通道的下方均设有出料盒以及用于将物料通道中的物料排至出料盒中的卸料装置。

作为本发明的进一步改进：

所述卸料装置包括底板以及滑设于底板上端面的封堵块，所述封堵块的上端面贴合封闭物料通道的下开口端，所述封堵块上还设有沿滑动方向间隔布置的第一物料容置孔和第二物料容置孔，所述第一物料容置孔和第二物料容置孔均沿竖直方向贯穿封堵块，所述卸料装置还包括用于驱动封堵块滑动使第一物料容置孔和第二物料容置孔择一与物料通道连通的推拉杆，所述底板上设有两个卸料通孔，一个卸料通孔位于第一物料容置孔连通物料通道时第二物料容置孔的正下方，另一个卸料通孔位于第二物料容置孔连通物料通道时第一物料容置孔的正下方，所述出料盒位于两个卸料通孔的下方。

所述出料盒滑设于炉体支架上，且出料盒连接有用于将出料盒拉出或者推入炉体支架的手柄。

所述焙烧还原炉设有四条物料通道，四条物料通道在垂直于竖直方向的平面上呈矩形分布，所述物料供给盆对应各物料通道均设有一个独立的物料容置腔；四条物料通道所对应的卸料装置的推拉杆中，两根推拉杆伸出至炉体支架一侧的外部，另外两根推拉杆伸出至炉体支架另一侧的外部。

所述底板上设有滑槽，所述封堵块滑设于滑槽中，所述底板上还设有用于限制封堵块滑动范围的第一限位块和第二限位块，所述第一限位块位于在第一物料容置孔连通物料通道时与封堵块相抵的位置处，所述第二限位块位于在第二物料容置孔连通物料通道时与封堵块相抵的位置处。

所述物料通道由相互对接的第一管道和第二管道组成，所述第一管道贯穿高温加热炉的炉膛并且可拆卸的安装于高温加热炉中，所述第二管道贯穿冷却水箱并且固接于冷却水箱上。

所述高温加热炉设有安装通孔，所述第一管道插设于安装通孔中并支承于第二管道的上端；所述第一管道的下端设有环形凸台，所述第二管道的上端设有凹槽，所述环形凸台插设于凹槽中。

所述物料通道的内径为25mm~60mm；所述第一管道为耐高温不锈钢管，所述第二管道为普通碳钢钢管。

所述高温加热炉为高温电炉，所述高温电炉包括围成炉膛的具有保温层的炉壁以及均匀布置于炉膛内的多根硅碳棒，所述炉膛的中间位置处还设有用于检测炉膛内温度的热电偶。

所述冷却水循环装置还包括进水管和出水管，所述进水管连接于冷却水箱一侧靠近底部位置处，所述出水管连接于冷却水箱另一侧靠近顶部的位置处。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的实验室用焙烧还原炉可用于二氧化锰、赤铁矿等性质相近的物料的还原焙烧，在焙烧时，物料由物料供给盆进入两条以上物料通道，依次通过高温加热炉的炉膛和冷却水箱，再由物料通道下方的卸料装置控制排至出料盒中。首先，通道式的物料通道可保证物料的连续性，连续的物料在物料通道中形成料封式密封，使物料通道的内部与外部空气隔离，可大大提高还原效率，而物料在通过物料通道的过程中即完成焙烧和冷却，减少了人工操作，降低了劳动强度；其次，物料通道沿竖直方向布置，使物料依靠自重即可通过物料通道，从进料到出料的整个过程都不需要设置进出料装置及相应的驱动件，也不需要人工手动介入，使用非常的方便，也大大降低了设备成本和试验成本；再次，采用多条物料通道，各物料通道均对应设有出料盒和卸料装置，可以分别单独控制各物料通道的出料，便于在同一炉温条件下同时进行不同粒度、不同还原剂用量、不同还原时间的试验，达到提高试验效率和试验对比分析的目的。相比于现有的还原焙烧方式，该实验室用焙烧还原炉还具有操作方便、易于控制、能耗低、能够改善工作环境等优点，其对二氧化锰矿石的焙烧转化率可达98%以上，完全满足试验需要。

附图说明

图1为本发明实验室用焙烧还原炉的主剖视结构示意图。

图2为图1中A—A剖视结构示意图。

图3为图1中B处放大结构示意图。

图4为图1中C处放大结构示意图（第二物料容置孔与物料通道连通时）。

图5为第一物料容置孔与物料通道连通时的局部结构示意图。

图6为本发明实验室用焙烧还原炉中出料盒处于拉出状态的局部结构示意图。

图7为本发明实验室用焙烧还原炉中封堵块滑设安装在底板上的俯视结构示意图。

图例说明：

1、炉体支架；2、物料通道；21、第一管道；211、环形凸台；22、第二管道；221、凹槽；3、高温加热炉；31、炉膛；32、炉壁；33、硅碳棒；34、热电偶；4、冷却水循环装置；41、冷却水箱；42、进水管；43、出水管；5、物料供给盆；51、物料容置腔；6、出料盒；61、手柄；7、卸料装置；71、底板；711、卸料通孔；72、封堵块；721、第一物料容置孔；722、第二物料容置孔；73、推拉杆；74、滑槽；75、第一限位块；76、第二限位块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的实验室用焙烧还原炉，包括炉体支架1和两条以上物料通道2，炉体支架1上设有高温加热炉3以及具有冷却水箱41的冷却水循环装置4，冷却水箱41位于高温加热炉3的下方，物料通道2沿竖直方向布置且贯穿高温加热炉3的炉膛31和冷却水箱41，炉体支架1的上方设有与所有物料通道2连通的物料供给盆5，各物料通道2的下方均设有出料盒6以及用于将物料通道2中的物料排至出料盒6中的卸料装置7。

本发明的实验室用焙烧还原炉可用于二氧化锰、赤铁矿等还原焙烧性质相近的物料的还原焙烧，在焙烧时，物料由物料供给盆5进入两条以上物料通道2，依次通过高温加热炉3的炉膛31和冷却水箱41，再由物料通道2下方的卸料装置7控制排至出料盒6中。首先，通道式的物料通道2可保证物料的连续性，连续的物料在物料通道2中形成料封式密封，使物料通道2的内部与外部空气隔离，可大大提高还原效率，而物料在通过物料通道2的过程中即完成焙烧和冷却，减少了人工操作，降低了劳动强度；其次，物料通道2沿竖直方向布置，使物料依靠自重即可通过物料通道2，从进料到出料的整个过程都不需要设置进出料机构及相应的驱动件，也不需要人工手动介入，使用非常的方便，也大大降低了设备成本和试验成本；再次，采用多条物料通道2，各物料通道2均对应设有出料盒6和卸料装置7，可以分别单独控制各物料通道2的出料，便于在同一炉温条件下同时进行不同粒度、不同还原剂用量、不同还原时间的试验，达到提高试验效率和试验对比分析的目的。相比于现有的还原焙烧方式，该实验室用焙烧还原炉还具有操作方便、易于控制、能耗低、能够改善工作环境等优点，其对二氧化锰矿石的焙烧转化率可达98%以上，完全满足试验需要。

本实施例中，如图4至图7所示，卸料装置7包括底板71以及滑设于底板71上端面的封堵块72，封堵块72的上端面贴合封闭物料通道2的下开口端，封堵块72上还设有沿滑动方向间隔布置的第一物料容置孔721和第二物料容置孔722，第一物料容置孔721和第二物料容置孔722均沿竖直方向贯穿封堵块72，卸料装置7还包括用于驱动封堵块72滑动使第一物料容置孔721和第二物料容置孔722择一与物料通道2连通的推拉杆73，底板71上设有两个卸料通孔711，一个卸料通孔711位于第一物料容置孔721连通物料通道2时第二物料容置孔722的正下方，另一个卸料通孔711位于第二物料容置孔722连通物料通道2时第一物料容置孔721的正下方，出料盒6位于两个卸料通孔711的下方。

底板71上设有滑槽74，封堵块72滑设于滑槽74中，底板71上还设有用于限制封堵块72滑动范围的第一限位块75和第二限位块76，第一限位块75位于在第一物料容置孔721连通物料通道2时与封堵块72相抵的位置处，第二限位块76位于在第二物料容置孔722连通物料通道2时与封堵块72相抵的位置处，也即第一限位块75和第二限位块76分设于封堵块72滑动方向的两端。在推拉杆73推拉封堵块72沿滑槽74滑动时，当封堵块72与第一限位块75接触时，第一物料容置孔721正好与物料通道2连通，当封堵块72与第二限位块76接触时，第二物料容置孔722正好与物料通道2连通。

上述卸料装置7为间歇式出料且每次出料的量为定量的装置，其工作原理是，通过推拉杆73可使封堵块72具有两个状态，一个状态是第一物料容置孔721的上端与物料通道2连通，第一物料容置孔721下端则被底板71封闭，此时第二物料容置孔722的下端与相应的卸料通孔711连通，物料通道2中的物料将第一物料容置孔721填满，然后将封堵块72转换至另一个状态，即第二物料容置孔722的上端与物料通道2连通，第二物料容置孔722下端则被底板71封闭，此时第一物料容置孔721的下端与相应的卸料通孔711连通，第一物料容置孔721中的物料通过卸料通孔711排至下方的出料盒6中，与此同时物料通道2中的物料将第一物料容置孔721填满，如此反复推拉推拉杆73使封堵块72在两个状态之间转换，即可实现间歇式的出料。当不需要出料时，使封堵块72保持任意一个状态即可

由于每次排放到出料盒6中的物料的体积等于第一物料容置孔721或第二物料容置孔722的容积，而第一物料容置孔721和第二物料容置孔722的容积不变，因此每次出料的物料量是定量的。一般情况下，使第一物料容置孔721和第二物料容置孔722的容积相等，且该容积大小约为第一管道21管容积的1/5。该卸料装置7的结构简单、操作方便，能够进行定量出料，便于试验取样。

本实施例中，焙烧还原炉设有四条物料通道2，物料供给盆5对应每个物料通道2均设有一个独立的物料容置腔51，各物料容置腔51分别与对应的物料通道2连通并供给物料，能够同时进行四种物料和条件的试验，四条物料通道2在垂直于竖直方向的平面上呈矩形分布，且四条物料通道2均匀布置在炉膛31和冷却水箱41中间；四条物料通道2所对应的卸料装置7的推拉杆73中，两根推拉杆73伸出至炉体支架1一侧的外部，另外两根推拉杆73伸出至炉体支架1另一侧的外部。

本实施例中，出料盒6滑设于炉体支架1上，且出料盒6连接有手柄61，手柄61可将出料盒6拉出或者推入炉体支架1。四条物料通道2所对应的手柄61中，两根手柄61伸出至炉体支架1一侧的外部，另外两根手柄61伸出至炉体支架1另一侧的外部。该出料盒6可以采用封堵块72的安装方式进行安装。

本实施例中，如图1和图3所示，物料通道2由相互对接的第一管道21和第二管道22组成，第一管道21贯穿高温加热炉3的炉膛31并且可拆卸的安装于高温加热炉3中，第二管道22贯穿冷却水箱41并且固接于冷却水箱41上。第一管道21的安装具体是，高温加热炉3设有安装通孔，第一管道21插设于安装通孔中并支承于第二管道22的上端；同时，第一管道21的下端设有环形凸台211，第二管道22的上端设有凹槽221，环形凸台211插设于凹槽221中，形成良好的对接，以保证物料通道2的密封性，第一管道21和第二管道22的内径一直，且安装后两者的轴线完全重合于同一垂直线上。第一管道21可拆卸安装在高温加热炉3中，便于更换以及保养维护。

本实施例中，物料通道2的内径为25mm~60mm；第一管道21为耐高温不锈钢管，例如，可采用310s不锈钢管，第二管道22均为普通碳钢钢管。

本实施例中，高温加热炉3为高温电炉，高温电炉包括围成炉膛31的具有保温层的炉壁32以及六根硅碳棒33，其中，高温电炉呈方形，安装后的焙烧还原炉整体呈方形立式结构，硅碳棒33采用Y接法连接AC380V电源供电，六根硅碳棒33作为发热元件均匀布置于炉膛31内，配合均匀布置在炉膛31内的四条物料通道2，可确保各物料通道2供热温度一致和平衡。炉膛31的中间位置处还设有用于检测炉膛31内温度的热电偶34，可使热电偶34与AI-518P人工智能温度控制器显示和控制AIJK系列三相移相/周波过零可控硅调功触发器连接，达到精确显示和控制炉膛31内温度的目的。

本实施例中，冷却水循环装置4还包括进水管42和出水管43，进水管42连接于冷却水箱41一侧（前端）靠近底部位置处，出水管43连接于冷却水箱41另一侧（后端）靠近顶部的位置处，确保冷却的均匀性和冷却效率。冷却水由进水管42和出水管43进出冷却水箱41对物料通道2内的物料进行冷却，确保出料温度低于60℃。

本发明实验室用焙烧还原炉的工作原理如下：

以焙烧二氧化锰矿为例，首先将矿石破碎至一定粒度，再加入适量还原煤(无烟煤)，混合为试料后，放入物料供给盆5中，试料从物料通道2与物料供给盆5连通的上端开口进入物料通道2，并缓慢将物料通道2装满，开启电源和冷却水，缓慢升温至设定温度(一般为750℃~900℃)，达到设定温度后，按照设定时间控制卸料装置7出料，初始几次不能满足试验要求的试料弃掉，直至试验条件满足后，留样检测焙烧料中的总锰和二氧化锰含量，并通过对原始样品的分析结果换算出二氧化锰的焙烧转化率。在试验过程中，可通过取样检测焙烧试料剩余二氧化锰含量的方式反馈指导调整焙烧时间、还原剂用量、矿粉粒度等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种实验室用焙烧还原炉，其特征在于：包括炉体支架（1）和两条以上物料通道（2），所述炉体支架（1）上设有高温加热炉（3）以及具有冷却水箱（41）的冷却水循环装置（4），所述冷却水箱（41）位于高温加热炉（3）的下方，所述物料通道（2）沿竖直方向布置且贯穿高温加热炉（3）的炉膛（31）和冷却水箱（41），所述炉体支架（1）的上方设有与所有物料通道（2）连通的物料供给盆（5），各物料通道（2）的下方均设有出料盒（6）以及用于将物料通道（2）中的物料排至出料盒（6）中的卸料装置（7）。

2.根据权利要求1所述的实验室用焙烧还原炉，其特征在于：所述卸料装置（7）包括底板（71）以及滑设于底板（71）上端面的封堵块（72），所述封堵块（72）的上端面贴合封闭物料通道（2）的下开口端，所述封堵块（72）上还设有沿滑动方向间隔布置的第一物料容置孔（721）和第二物料容置孔（722），所述第一物料容置孔（721）和第二物料容置孔（722）均沿竖直方向贯穿封堵块（72），所述卸料装置（7）还包括用于驱动封堵块（72）滑动使第一物料容置孔（721）和第二物料容置孔（722）择一与物料通道（2）连通的推拉杆（73），所述底板（71）上设有两个卸料通孔（711），一个卸料通孔（711）位于第一物料容置孔（721）连通物料通道（2）时第二物料容置孔（722）的正下方，另一个卸料通孔（711）位于第二物料容置孔（722）连通物料通道（2）时第一物料容置孔（721）的正下方，所述出料盒（6）位于两个卸料通孔（711）的下方。

3.根据权利要求2所述的实验室用焙烧还原炉，其特征在于：所述出料盒（6）滑设于炉体支架（1）上，且出料盒（6）连接有用于将出料盒（6）拉出或者推入炉体支架（1）的手柄（61）。

4.根据权利要求2所述的实验室用焙烧还原炉，其特征在于：所述焙烧还原炉设有四条物料通道（2），四条物料通道（2）在垂直于竖直方向的平面上呈矩形分布，所述物料供给盆（5）对应各物料通道（2）均设有一个独立的物料容置腔（51）；四条物料通道（2）所对应的卸料装置（7）的推拉杆（73）中，两根推拉杆（73）伸出至炉体支架（1）一侧的外部，另外两根推拉杆（73）伸出至炉体支架（1）另一侧的外部。

5.根据权利要求2所述的实验室用焙烧还原炉，其特征在于：所述底板（71）上设有滑槽（74），所述封堵块（72）滑设于滑槽（74）中，所述底板（71）上还设有用于限制封堵块（72）滑动范围的第一限位块（75）和第二限位块（76），所述第一限位块（75）位于在第一物料容置孔（721）连通物料通道（2）时与封堵块（72）相抵的位置处，所述第二限位块（76）位于在第二物料容置孔（722）连通物料通道（2）时与封堵块（72）相抵的位置处。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的实验室用焙烧还原炉，其特征在于：所述物料通道（2）由相互对接的第一管道（21）和第二管道（22）组成，所述第一管道（21）贯穿高温加热炉（3）的炉膛（31）并且可拆卸的安装于高温加热炉（3）中，所述第二管道（22）贯穿冷却水箱（41）并且固接于冷却水箱（41）上。

7.根据权利要求6所述的实验室用焙烧还原炉，其特征在于：所述高温加热炉（3）设有安装通孔，所述第一管道（21）插设于安装通孔中并支承于第二管道（22）的上端；所述第一管道（21）的下端设有环形凸台（211），所述第二管道（22）的上端设有凹槽（221），所述环形凸台（211）插设于凹槽（221）中。

8.根据权利要求7所述的实验室用焙烧还原炉，其特征在于：所述物料通道（2）的内径为25mm~60mm；所述第一管道（21）为耐高温不锈钢管，所述第二管道（22）为普通碳钢钢管。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的实验室用焙烧还原炉，其特征在于：所述高温加热炉（3）为高温电炉，所述高温电炉包括围成炉膛（31）的具有保温层的炉壁（32）以及均匀布置于炉膛（31）内的多根硅碳棒（33），所述炉膛（31）的中间位置处还设有用于检测炉膛（31）内温度的热电偶（34）。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的实验室用焙烧还原炉，其特征在于：所述冷却水循环装置（4）还包括进水管（42）和出水管（43），所述进水管（42）连接于冷却水箱（41）一侧靠近底部位置处，所述出水管（43）连接于冷却水箱（41）另一侧靠近顶部的位置处。