CN108796235A - 一种微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，属于机械设备领域。设备包括控制装置以及依次连接的上料装置、微波隧道窑、氧化室、袋式除尘器、引风机和与微波装置相连的鼓风机，微波隧道窑包括预热区域、还原区域及冷却区域。其中，鼓风机与微波隧道窑、微波隧道窑与氧化室、氧化室与袋式除尘器、袋式除尘器与引风机之间均通过引风管道连接。控制装置与上述各设备分别连接。通过上述设计方案，从电炉粉尘中生产纳米氧化锌粉和超细铁粉时不产生污染，可以对升温和降温过程进行多段精确控制，具有工艺简单、流程短、效率高、占地空间小、能耗低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备领域，特别是指一种通过微波隧道窑处理电炉粉尘生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，属于冶金工业固体废弃物的综合利用技术领域。
背景技术
电炉粉尘是钢铁工业的副产品，是在电炉炼钢过程中产生的的一种有害废弃物，其中的主要成分是氧化铁(65％左右)和氧化锌(10％左右)，且以铁酸锌相存在，其余的主要由钠、钾、钙、铅等金属组成，粒度较细。其中有大量有价元素，可以得到充分的利用和开发，若直接返回高炉利用，会在高炉内产生锌的循环和富集，危害高炉生产，若以传统方式填埋弃置，则会污染环境，危害人体健康。目前大部分企业的电炉粉尘直接以低价出售，没有实现高附加值开发。随着我国钢铁工业和电力工业的发展，废钢不断增多，电炉炼钢产量将会不断增加，产生的粉尘量也会与年俱增，每吨电炉钢所产生的电炉粉尘量为10～30kg。2017年我国电炉钢产能达1.4亿吨，约产生280万吨电炉粉尘，如果能对粉尘中的金属铁和锌分离出来并实现综合利用，将具有重要的经济价值。因此开展对电炉粉尘的回收利用，不仅可以使宝贵的资源得到充分利用，还可以减少电炉粉尘对环境的污染。
目前，对电炉粉尘的回收主要有火法、湿法。火法工艺中，有价金属回收率低，产品质量差，燃料消耗大，能量利用率低。湿法工艺流程长，生产效率低，易产生二次污染，对成分要求高，多数粉尘很难达到。微波加热具有加热均匀、热效率高、升温速度快、目标性强、热惯性小特点，作为一种清洁能源，不会对环境造成污染，已经开始用于冶金领域。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种微波回转窑处理电炉粉尘的方法，实现了电炉粉尘高效、低耗的无害化、资源化处理。
为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，包括鼓风机、控制装置、上料装置、微波隧道窑、氧化室、袋式除尘器、引风机；所述控制装置与上述各设备分别连接，鼓风机与微波隧道窑连接，微波隧道窑与上料装置连接，鼓风机、微波隧道窑、氧化室、袋式除尘器、引风机相邻两设备之间均通过引风管道连接。
进一步地，所述微波隧道窑内外设置有环形轨，环形轨上设有窑车，且与控制装置连接；微波隧道窑入口至出口分别为预热区域、还原区域及冷却区域，微波隧道窑的还原区域顶部有微波磁控管。
进一步地，所述窑车车体设置轨道车架上，由不锈钢板箱体及设置在不锈钢板箱体内的保温耐火材料(SiC)构成；窑车内设置有坩埚，材质为S iC。
进一步地，微波隧道窑的预热区域中设置有引风管道与氧化室连接，氧化室侧边有空气进口。
进一步地，所述控制装置为PLC控制器。
进一步地，由微波磁控管产生的微波加热装在窑车上坩埚内的物料；同时，微波还能促进坩埚内的还原反应。
进一步地，所述鼓风机鼓入的气为非氧化性气体，包括氮气、氩气、氢气等。
本发明的运行原理如下：
通过电炉粉尘与固体还原剂(焦炭掺混10-15％的石灰石粉)以互不混合的间层式装填入耐火坩埚中；通过控制装置控制窑车以一定速度在微波隧道窑内移动，并控制微波隧道窑内还原区域的微波管保持工作状态，使还原区域内电炉粉尘的温度为1200～1250℃；采用微波加热对电炉粉尘直接加热，微波穿透力强，可实现电炉粉尘的整体加热，避免了传统加热方式传热效率低，加热效率低问题；同时，微波加热，不需输入化学物质、也不产生烟尘，对加热物料不产生污染；在还原区域内，坩埚内的电炉粉尘与固体还原剂的混合物依次经历预热、化学反应和最后的冷却环节；在还原区电炉粉尘中的锌氧化物被焦炭或一氧化碳还原生产锌蒸汽，超细氧化铁粉尘被还原生成超细铁粉，反应方程式为：
Fe2O3+3C＝2Fe+3CO↑
Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2↑
FeO+C＝Fe+CO↑
FeO+CO＝Fe+CO2↑
ZnO+C＝Zn+CO↑
ZnO+CO＝Zn+CO2↑；
窑车在微波隧道窑内移动时，通过引风机的吸引，将还原区域产生的锌蒸汽吸入到氧化室内，与氧化室内吸入的空气中的氧气发生氧化反应生成纳米氧化锌，反应方程式为：
2Zn+02＝2ZnO；
含纳米氧化锌的气体在引风机的作用下，进入袋式除尘器，回收其中的氧化锌粉尘，经包装后运出；窑车移动到微波隧道窑的冷却区域中，将还原区域生成超细铁粉冷却后，由输送装置送出。
本发明的有益效果为：
本发明利用微波加热的方法，代替传统的加热方式，加热速度快，加热方式为不存在温度梯度的体加热，节能降耗、易于控制、能量利用率高，微波加热存在的非热效应，可以降低铁氧化物还原的活化能，加速还原反应；另外，微波是一种清洁能源，本身不存在污染，有利于环境保护。
本发明对电炉粉尘进行处理，工艺简单，流程短，过程中不会产生额外的废气，非水，废渣，对环境无污染，并能充分利用电炉粉尘纯度高，尺寸细的特点，生产高附加值的纳米氧化锌和超细铁粉，保证钢铁资源不被浪费，创造明显的社会和经济效益。
附图说明
下面将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进一步说明。
图1为本发明设备工艺示意图
图2为本发明设备布置示意图
图3为本发明环形轨布置示意图
其中：
1-上料装置
2-微波隧道窑
21-预热区域
22-还原区域
23-冷却区域
24-微波磁控管
3-窑车
31-坩埚
4-鼓风机
5-氧化室
6-袋式除尘器
7-引风机
8-输送装置
9-控制装置
10-环形轨
11-引风管道
具体实施方式
下面将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、2所示，本发明提出一种微波隧道窑处理电炉粉尘生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备：包括鼓风机4、控制装置9以及依次连接的上料装置1、微波隧道窑2、氧化室5、袋式除尘器6、引风机7，鼓风机4与微波隧道窑2连接，微波隧道窑2与上料装置1连接，鼓风机4、微波隧道窑2、氧化室5、袋式除尘器6、引风机7相邻两设备之间均通过引风管道11连接，控制装置9与上述各设备分别连接。
如图2所示，作为进一步技术方案微波隧道窑2入口至出口分别为预热区域21、还原区域22及冷却区域23，微波隧道窑2的还原区域22顶部有微波磁控管24。
环形轨10，环形轨10的一段轨道设置在微波隧道窑2内。
窑车3，设置在环形轨10上，且与控制装置9连接，如图2所示，作为进一步技术方案，窑车3数量若干。车体，设置于环形轨10上，不锈钢板箱体及设置在不锈钢板箱体内的保温耐火材料(SiC)构成。
坩埚31，放置于窑车3内，坩埚31数量若干，材质为S iC。
如图2所示，作为进一步技术方案，微波隧道窑2三个预热区域21、还原区域22及冷却区域23长度为若干。
作为进一步技术方案，微波隧道窑2的预热区域21中设置有引风管道11与氧化室5连接，氧化室5侧边有空气进口。
本发明中，微波隧道窑2的预热区域21中设置有引风管道11与氧化室5连接，并在靠近氧化室5侧边有空气进口，可以利用引风机7使还原区域22产生的高温气体流动方向与窑车3移动方向相反，对窑炉和物料有预热的作用，同时将还原区域22产生的锌蒸汽引入氧化室5进行氧化反应，生成纳米氧化锌微粉。
作为进一步技术方案，控制装置9为PLC控制器。
作为进一步技术方案，微波磁控管24设置于还原区域22，微波磁控管24的数量、功率及布置方式为若干。
作为进一步技术方案，鼓风机4鼓入的气为非氧化性气体。
本发明可实现从电炉粉尘中提取纳米氧化锌和超细铁粉的方法如下：
通过电炉粉尘与固体还原剂(焦炭掺混10-15％的石灰石粉)以互不混合的间层式装填入坩埚31中，坩埚31装入窑车3内；
粉料在微波隧道窑2内先利用还原阶段产生的蒸汽带来的热量进行预热，还原区域22的温度为1200～1250℃，粉料内部的固体还原剂和电炉粉尘在这阶段发生还原反应，生产锌蒸汽和还原铁，反应方程式为：
Fe2O3+3C＝2Fe+3CO↑
Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2↑
FeO+C＝Fe+CO↑
FeO+CO＝Fe+CO2↑
ZnO+C＝Zn+CO↑
ZnO+CO＝Zn+CO2↑；
经还原反应生成的锌蒸汽，在引风机7的吸引下进入氧化室5，并与氧化室5内吸入空气中的氧气发生氧化反应生成氧化锌，反应方程式为：
2Zn+02＝2ZnO；
在氧化室5生成的含尘气体在引风机7的作用下，进入袋式除尘器6，回收其中的氧化锌粉尘；包装后运出；
还原生成的超细铁粉通过窑车3的移动，在微波隧道窑2的冷却区域23中冷却后，由输送装置8送出。
本发明对电炉粉尘进行处理，工艺简单，流程短，并能充分利用电炉粉尘纯度高，尺寸细的特点，生产高附加值的纳米氧化锌和超细铁粉，保证钢铁资源不被浪费，创造明显的社会和经济效益。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，其特征在于，包括鼓风机(4)、控制装置(9)、上料装置(1)、微波隧道窑(2)、氧化室(5)、袋式除尘器(6)、引风机(7)；控制装置(9)与上述各设备分别连接，鼓风机(4)与微波隧道窑(2)连接，微波隧道窑(2)与上料装置(1)连接，鼓风机(4)、微波隧道窑(2)、氧化室(5)、袋式除尘器(6)、引风机(7)相邻两设备之间均通过引风管道(11)连接。
2.如权利要求1所述的微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，其特征在于微波隧道窑(2)内外设置有环形轨(10)，环形轨(10)上设有窑车(3)，且与控制装置(9)连接；微波隧道窑(2)入口至出口分别为预热区域(21)、还原区域(22)及冷却区域(23)，微波隧道窑(2)的还原区域(22)顶部有微波磁控管(24)。
3.如权利要求2所述的微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，其特征在于窑车(3)车体，设置轨道车架上，由不锈钢板箱体及设置在不锈钢板箱体内的保温耐火材料(SiC)构成；窑车(3)内设置有坩埚(31)，材质为SiC。
4.如权利要求2所述的微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，其特征在于微波隧道窑(2)的预热区域(21)中设置有引风管道(11)与氧化室(5)连接，氧化室(5)侧边有空气进口。
5.如权利要求1所述的微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，其特征在于控制装置(9)为PLC控制器。
6.如权利要求2所述的微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，其特征在于由微波磁控管产生的微波加热装在窑车上坩埚内的物料；同时，微波还能促进坩埚内的还原反应。
7.如权利要求1所述的微波隧道窑生产纳米氧化锌粉和超细铁粉的生产设备，其特征在于鼓风机鼓入的气为非氧化性气体，包括氮气、氩气、氢气。
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|---|---|---|---|---|
| CN110004291A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-12 | 中南大学 | 一种钢铁冶金粉尘高效处理并联产直接还原铁粉的方法 |
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2018
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