CN105973000B - 气化旋转床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气化旋转床，包括：炉体和加热丝，炉体包括中空环形腔体，腔体的底部形成有进气口且顶部形成有出气口，腔体内设有在上下方向上间隔设置且均相对于腔体可水平转动的第一铺料支架和第二铺料支架，第一铺料支架位于第二铺料支架的上方，第一铺料支架上形成有贯通的多个第一透气孔，第二铺料支架上形成有贯通的多个第二透气孔，第一铺料支架上用于铺设物料，第二铺料支架上用于铺设还原剂；加热丝设在炉体内。根据本发明的气化旋转床，降低了对物料例如铬铁矿的品位要求，使得低品位或者低铬铁比铬铁矿可以充分利用，降低了生产成本，提高了市场竞争力，且缓解了高品位铬铁矿的需求压力。

Description

气化旋转床
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其是涉及一种气化旋转床。
背景技术
相关技术中，铬铁矿主要应用于冶金、耐火材料、化学工业领域，其中消耗最多的为冶金工业，主要被用来生产金属铬和铬铁合金。作为冶炼各种铬铁合金的原料，铬铁矿质量的优劣，关系着铬铁矿冶炼是否能正常进行，从而直接影响冶炼产品的品质。生产用铬铁矿需具有较高的铬铁比，为获得合格的铬铁产品，冶金工业对铬铁矿品级的要求日渐严苛。然而，随着铬铁矿资源的不断开采与消耗，高品位的铬铁矿资源日益减少，无法满足冶炼需求且成本高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种气化旋转床，该气化旋转床可以降低对冶炼物料的品级要求，降低冶炼成本。
根据本发明的气化旋转床，包括：炉体，所述炉体包括中空环形腔体，所述腔体的底部形成有进气口且顶部形成有出气口，所述腔体内设有在上下方向上间隔设置且均相对于所述腔体可水平转动的第一铺料支架和第二铺料支架，所述第一铺料支架位于所述第二铺料支架的上方，所述第一铺料支架上形成有贯通的多个第一透气孔，所述第二铺料支架上形成有贯通的多个第二透气孔，所述第一铺料支架上用于铺设物料，所述第二铺料支架上用于铺设还原剂；和加热丝，所述加热丝设在所述炉体内。
根据本发明的气化旋转床，通过将还原剂与铬铁矿分层布置，由此，可以有效地防止还原剂中的碳等将铬铁矿中的铬氧化物还原为金属铬并与碳发生反应形成铬的碳化物，且可以防止还原剂中的有害元素例如硫元素等进入焙烧产物中，从而可以获得金属铁与高铬铁比的尾矿，降低了对物料例如铬铁矿的品位要求，使得低品位或者低铬铁比铬铁矿可以充分利用，降低了生产成本，提高了市场竞争力，且缓解了高品位铬铁矿的需求压力。
另外，根据本发明的气化旋转床还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一些实施例，所述第一铺料支架和所述第二铺料支架中的至少一个的上表面上设有向上延伸的多个疏松棒。
具体地，所述多个疏松棒在所述第一铺料支架和所述第二铺料支架中的所述至少一个的上表面均匀间隔分布，每个所述疏松棒竖直向上延伸。
根据本发明的一些实施例，每个所述第一透气孔和所述第二透气孔为圆形孔，其中所述第一透气孔的直径为D1，所述第二透气孔的直径为D2，所述D1满足：4mm≤D1≤10mm，所述D2满足：4mm≤D2≤10mm。
具体地，所述加热丝为多个且所述多个加热丝设在腔体的内壁上，所述多个加热丝中的一部分位于所述第一铺料支架的上方，且所述多个加热丝中的其余加热丝位于所述第二铺料支架的下方。
可选地，所述加热丝为电阻丝。
具体地，所述物料的粒径大于所述第一透气孔的直径且小于等于20mm，所述还原剂的粒径大于所述第二透气孔的直径且小于等于40mm。
根据本发明的一些实施例，所述物料均匀铺设在所述第一铺料支架上且铺设厚度为W1，所述还原剂均匀铺设在所述第二铺料支架上且铺设厚度为W2，所述W1满足：30cm≤W1≤50cm，所述W2满足：80m≤W1≤160cm。
可选地，所述还原剂选自无烟煤、褐煤和长焰煤。
具体地，所述进气口用于向所述腔体内通入还原气体，所述还原气体包括高炉煤气、转炉煤气、电炉煤气中的至少一种。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的气化旋转床的结构示意图；
图2是图1中所示的气化旋转床的俯视图。
附图标记：
气化旋转床100，
炉体1，腔体11，进气口12，出气口13，第一铺料支架14，第一透气孔141，第二铺料支架15，入料口16，出料口17，疏松棒18，
加热丝2。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的气化旋转床100。其中，气化旋转床100可以用于冶炼铬铁矿等。在本申请下面的描述中，以气化旋转床100用于冶炼铬铁矿以生产铁和铬铁产品为例进行说明。
如图1所示，根据本发明实施例的气化旋转床100，包括炉体1和加热丝2，加热丝2设在炉体1内。
具体地，参照图1，炉体1包括中空环形例如圆环形腔体11，腔体11的底部形成有进气口12且顶部形成有出气口13。其中，进气口12可以用于向腔体11内通入还原气体，出气口13可以用于排出尾气。
腔体11内设有在上下方向上间隔设置且均相对于腔体11可水平转动的第一铺料支架14和第二铺料支架15，其中，第一铺料支架14和第二铺料支架15的转动速度可以保持一致，但不限于此。第一铺料支架14相对于腔体11水平转动一周的时间为物料还原时间。
第一铺料支架14位于第二铺料支架15的上方，第一铺料支架14上形成有贯通的多个第一透气孔141，第二铺料支架15上形成有贯通的多个第二透气孔，第一铺料支架14上用于铺设物料，第二铺料支架15上用于铺设还原剂。
具体地，炉体1上可以设有入料口16和出料口17，用户可以通过入料口16分别向第一铺料支架14和第二铺料支架15上铺设物料和还原剂，参与反应后的物料和还原剂可以从出料口17处排出。其中，物料可以为铬铁矿等，但不限于此。例如，铬铁矿中的三氧化二铬(Cr2O3)的质量分数可以大于或者等于40％，铬原子(Cr)与铁原子(Fe)的摩尔比可以满足：m(Cr)/m(Fe)≥1。还原剂可以选自无烟煤、褐煤和长焰煤，但不限于此。其中，还原剂中的碳原子的质量分数大于等于70％。还原剂在炉体1内发生气化反应，产生的C0、H2等气体可以将铬铁矿中的铁氧化物还原为金属铁。
由此，通过将还原剂与铬铁矿分层布置，有效地避免了传统的还原过程中，将干燥磨细后的铬铁矿与还原剂混合均匀后进行磁化焙烧时，还原剂中的碳等将铬铁矿中的铬氧化物还原为金属铬并与碳发生反应形成铬的碳化物，且可以防止还原剂中的有害元素例如硫元素等进入焙烧产物中，从而可以获得金属铁与高铬铁比的尾矿，降低了对物料例如铬铁矿的品位要求，使得低品位或者低铬铁比铬铁矿可以充分利用，降低了生产成本，提高了市场竞争力，且缓解了高品位铬铁矿的需求压力。
具体地，还原剂可以为无烟煤、褐煤和长焰煤中的其中任意一种煤，也可以为无烟煤、褐煤和长焰煤中的任意两种煤的混合物，还可以为无烟煤、褐煤和长焰煤三种煤的混合物。
当然，可以理解的是，还原剂还可以选自其他煤种，例如兰炭等，只要能在高温下发生气化反应，产生C0、H2等气体即可，本发明对此不作具体限定。
这里，需要说明的是，还原性气体C0、H2等可以选择性的还原铬铁矿中的铁氧化物，而铬不参与反应。
例如，在生产过程中，可以先将铬铁矿与还原剂分别破碎、烘干，烘干后物料与还原剂中的水分的质量分数小于或者等于1％，然后将铬铁矿和还原剂分别均匀铺设在第一铺料支架14和第二铺料支架15上。加热丝2工作，使得炉体1内的温度达到1100℃～1300℃，还原剂在高温下发生气化反应，产生CO和H2等还原性气体。铬铁矿在1100℃～1300℃下被上述气体还原30min～60min，然后将还原后的铬铁矿水淬、磨矿磁选，例如，可将还原后的铬铁矿磨至200目粒度，磁选强度可以为100mT～300mT，以获得金属铁粉及高铬铁比尾矿。
根据本发明实施例的气化旋转床100，通过将铬铁矿与还原剂分别铺设在第一铺料支架14和第二铺料支架15上，即将铬铁矿与还原剂分层布置，由此，可以有效地防止还原剂中的碳等将铬铁矿中的铬氧化物还原为金属铬并与碳发生反应形成铬的碳化物，且可以防止还原剂中的有害元素例如硫元素等进入焙烧产物中，从而可以获得金属铁与高铬铁比的尾矿，采用低品位或者低铬铁比铬铁矿也可以获得合格的铬铁产品，降低了对物料例如铬铁矿的品位要求，使得低品位或者低铬铁比铬铁矿可以充分利用，降低了生产成本，提高了市场竞争力，且缓解了高品位铬铁矿的需求压力。
根据本发明的一些实施例，第一铺料支架14和第二铺料支架15中的至少一个的上表面上设有向上延伸的多个疏松棒18。也就是说，可以在第一铺料支架14和第二铺料支架15的其中任意一个的上表面上设置向上延伸的多个疏松棒18，也可以在第一铺料支架14和第二铺料支架15的上表面上分别设置向上延伸的多个疏松棒18。例如，在图1的示例中，第一铺料支架14和第二铺料支架15上分别设有多个向上延伸的疏松棒18。由此，提高了物料和还原剂的透气性，从而有效地提高了还原效果和生产效率，降低了生产成本。
具体地，多个疏松棒18在第一铺料支架14和第二铺料支架15中的至少一个的上表面均匀间隔分布，每个疏松棒18竖直向上延伸。由此，可以进一步地提高透气性。其中，疏松棒18可以为耐高温、耐腐蚀的金属棒例如不锈钢棒、铜棒等，但不限于此。
根据本发明的一些实施例，每个第一透气孔141和第二透气孔均为圆形孔，其中第一透气孔141的直径为D1，第二透气孔的直径为D2，D1满足：4mm≤D1≤10mm，D2满足：4mm≤D2≤10mm。其具体数值可以根据实际需求调整设计。例如，D1可以进一步满足：D1＝5mm，D2可以进一步满足：D2＝5mm。由此，可以保证第一铺料支架14和第二铺料支架15的透气性，且结构简单，加工方便。
具体地，加热丝2为多个且多个加热丝2设在腔体11的内壁上，多个加热丝2中的一部分位于第一铺料支架14的上方，且多个加热丝2中的其余加热丝2位于第二铺料支架15的下方。例如，参照图1，加热丝2可以为8个，其中第一铺料支架14的上方大体均匀间隔设置4个加热丝2，第二铺料支架15的下方大体均匀间隔设置4个加热丝2。由此，可以提高炉体1内的升温速度，且可以使得炉体1内的温度均匀，提高还原效率。
可选地，加热丝2为电阻丝，但不限于此。由此，可以提高升温速度，提高生产效率。
具体地，物料的粒径大于第一透气孔141的直径且小于等于20mm，还原剂的粒径大于第二透气孔的直径且小于等于40mm。由此，可以避免物料和还原剂从第一透气孔141和第二透气孔中漏出，且可以使得还原气体与铬铁矿中的铁氧化物充分反应，提高还原效果。
根据本发明的一些实施例，物料均匀铺设在第一铺料支架14上且铺设厚度为W1，还原剂均匀铺设在第二铺料支架15上且铺设厚度为W2，W1满足：30cm≤W1≤50cm，W2满足：80m≤W1≤160cm。其中，W1和W2和的具体数值可以根据实际生产情况调整设计。例如，W1可以进一步满足：W1＝40mm等，W2可以进一步满足：W2＝100mm等。由此，可以保证物料和还原剂的透气性且可以提高生产效率。
可以理解的是，第一辅料支架和第二铺料支架15之间的间距以及疏松棒18的高度和密度可以根据物料和还原剂的厚度合理设置，从而保证物料和还原剂的透气性及还原效果。
具体地，炉体1的进气口12用于向腔体11内通入还原气体，反应后的还原气体从炉体1的出气口13排出。还原气体包括高炉煤气、转炉煤气、电炉煤气等含O2、H2O和CO2的气体中的至少一种。也就是说，还原气体可以为高炉煤气、转炉煤气、电炉煤气中的其中任意一种，也可以为高炉煤气、转炉煤气、电炉煤气中的其中两种的混合气，还可以为高炉煤气、转炉煤气、电炉煤气三种煤气的混合气。其中，还原气体中O2和H2O的体积分数均不大于10％。由此，可以将铬铁矿中的铁氧化物充分还原，进一步地提高了还原效果，且还原气体的气源丰富，成本低。
下面描述使用本发明实施例的气化旋转床还原铬铁矿的两个具体实施例。
实施例一：
将Cr2O3的质量分数为45.02％，铬原子(Cr)与铁原子(Fe)的摩尔比m(Cr)/m(Fe)为1.6的铬铁矿烘干破碎至7mm，并均匀铺设在第一铺料支架上，铺设厚度为30mm；
将C的质量分数为75％的还原剂破碎至15mm，并均匀铺设在第二铺料支架上，铺设厚度为75mm；
在1200℃下从气化旋转床的进气口通入转炉煤气还原50min，然后将还原后的铬铁矿水淬后破碎磨细至200目，并在磁选强度200mT下进行磁选，获得铁品位90.3％的金属铁粉和m(Cr)/m(Fe)为6.1的含铬尾矿。
实施例二：
将Cr2O3的质量分数为43.03％，铬原子(Cr)与铁原子(Fe)的摩尔比m(Cr)/m(Fe)为1.8的铬铁矿烘干破碎至8mm，并均匀铺设在第一铺料支架上，铺设厚度为30mm；
将C的质量分数为80％的还原剂破碎至20mm，并均匀铺设在第二铺料支架上，铺设厚度为90mm；
在1250℃下从气化旋转床的进气口通入转炉煤气还原40min，然后将还原后的铬铁矿水淬后破碎磨细至200目，并在磁选强度150mT下进行磁选，获得铁品位89.2％的金属铁粉和m(Cr)/m(Fe)为6.8的含铬尾矿。
根据本发明实施例的气化旋转床，降低了对铬铁矿的品位要求，使得低品位或者低铬铁比铬铁矿可以充分利用，降低了生产成本，提高了市场竞争力，且缓解了高品位铬铁矿的需求压力。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种气化旋转床，其特征在于，包括：
炉体，所述炉体包括中空环形腔体，所述腔体的底部形成有进气口且顶部形成有出气口，所述腔体内设有在上下方向上间隔设置且均相对于所述腔体可水平转动的第一铺料支架和第二铺料支架，所述第一铺料支架位于所述第二铺料支架的上方，所述第一铺料支架上形成有贯通的多个第一透气孔，所述第二铺料支架上形成有贯通的多个第二透气孔，所述第一铺料支架上用于铺设物料，所述第二铺料支架上用于铺设还原剂；和
加热丝，所述加热丝设在所述炉体内。
2.根据权利要求1所述的气化旋转床，其特征在于，所述第一铺料支架和所述第二铺料支架中的至少一个的上表面上设有向上延伸的多个疏松棒。
3.根据权利要求2所述的气化旋转床，其特征在于，所述多个疏松棒在所述第一铺料支架和所述第二铺料支架中的所述至少一个的上表面均匀间隔分布，每个所述疏松棒竖直向上延伸。
4.根据权利要求3所述的气化旋转床，其特征在于，每个所述第一透气孔和所述第二透气孔为圆形孔，其中所述第一透气孔的直径为D1，所述第二透气孔的直径为D2，所述D1满足：4mm≤D1≤10mm，所述D2满足：4mm≤D2≤10mm。
5.根据权利要求1所述的气化旋转床，其特征在于，所述加热丝为多个且所述多个加热丝设在腔体的内壁上，所述多个加热丝中的一部分位于所述第一铺料支架的上方，且所述多个加热丝中的其余加热丝位于所述第二铺料支架的下方。
6.根据权利要求1所述的气化旋转床，其特征在于，所述加热丝为电阻丝。
7.根据权利要求4所述的气化旋转床，其特征在于，所述物料的粒径大于所述第一透气孔的直径且小于等于20mm，所述还原剂的粒径大于所述第二透气孔的直径且小于等于40mm。
8.根据权利要求1所述的气化旋转床，其特征在于，所述物料均匀铺设在所述第一铺料支架上且铺设厚度为W1，所述还原剂均匀铺设在所述第二铺料支架上且铺设厚度为W2，所述W1满足：30cm≤W1≤50cm，所述W2满足：80m≤W1≤160cm。
9.根据权利要求1所述的气化旋转床，其特征在于，所述还原剂选自无烟煤、褐煤和长焰煤。
10.根据权利要求1所述的气化旋转床，其特征在于，所述进气口用于向所述腔体内通入还原气体，所述还原气体包括高炉煤气、转炉煤气、电炉煤气中的至少一种。
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