CN109945641B - 一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，包括筒体及设置在筒体内部的内芯管，所述内芯管与筒体之间形成燃烧腔；筒体顶部设有进料仓，进料仓的进料口设在筒体与内芯管之间；筒体底部设有落料斗，落料斗配设鼓风机构，落料斗一端设有出料口，另一端通过落料管与燃烧腔相连；所述燃烧腔由上至下依次设有主燃烧段、铁燃烧段及辅助燃烧段，筒体在与主燃烧段和辅助燃烧段相对应位置处分别设有燃烧室；筒体在与铁燃烧段相对应的位置设有外配风孔，内芯管在与铁燃烧段相对应的位置设有内配风孔，内配风孔与设置在内芯管中的内配风腔连通。利用该烧结机烧结陶土不仅实现了低温烧结，同时降低耗能，可大幅提高产能和效率。

Description

一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机

技术领域

本发明涉及低温发泡陶制品烧结技术领域，特别涉及一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机。

背景技术

蓄水陶土是一种新型泡沫状陶质材料，其在饱和含水或干燥状态下均具有稳定的物理形态和物理强度。蓄水陶土有望成为建设下沉式潜水绿地、城市立体花卉与家庭栽培、环境保护、土壤改良等多个领域中广泛应用的基础材料，是当前国内海绵城市建设的优选材料，有着巨大的市场前景。本发明的发明人于2003年分别申请了《蓄水发泡陶土及其制备方法 》的发明专利，发明专利号：ZL03128340.3；以及《柱状蓄水多孔发泡陶土块 》的发明专利，专利号为：ZL 03255144.4，且上述两篇专利分别于2004年被获准公开并授权。目前市场上常见的蓄水陶粒多采用回转窑烧制而成，近年来也有部分企业利用竖式梯度连续烧结机烧结蓄水陶粒，利用竖式梯度连续烧结机烧结蓄水陶粒的烧结过程主要是通过燃烧天然气使胚料升温接近至熔融的玻璃相状态，随后冷却厚度陶粒的物相属玻璃，故此陶粒内部无毛细孔结构，因此，陶粒不具备吸水功能。一般而言，通过竖式梯度连续烧结机烧结陶土的烧结温度不会低于1200℃，耗能相对较大，生产成本较高，最重要的是，烧结过程有大量高污染烟尘的产生，对环境造成一定污染。

发明内容

本发明根据蓄水陶土产品烧制的技术参数要求，针对上述技术问题，提供了一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，包括筒体及设置在筒体内部的内芯管，内芯管顶部为敞口结构，底部连有抽风装置；所述内芯管与筒体之间形成燃烧腔，所述筒体顶部设有进料仓，进料仓的进料口设置在筒体与内芯管之间，且内芯管的顶部与进料仓的底部之间设有引流风道；所述筒体底部设有落料斗，所述落料斗配设鼓风机构，落料斗的一端设有出料口，另一端通过落料管与燃烧腔相连；所述燃烧腔由上至下依次分为主燃烧段、铁燃烧段及辅助燃烧段，所述筒体在与主燃烧段和辅助燃烧段相对应位置处分别设有多个燃烧室，各燃烧室内配设有与天然气管道相连的燃烧嘴；所述筒体在与铁燃烧段相对应的位置设有外配风孔，所述内芯管在与铁燃烧段相对应的位置设有内配风孔，内配风孔与设置在内芯管中的内配风腔连通，所述内配风腔设有用于输送空气的配风管。

进一步的，所述落料管在与落料斗相对应一端设有炉桥，所述炉桥用于控制落料速度和出料量，所述炉桥配设有驱动装置，所述驱动装置用于驱动炉桥作作水平抽插移动。

进一步的，所述落料斗为喇叭状，落料斗的窄部设有出料口，落料斗的宽部通过落料管与燃烧腔相连通。

进一步的，所述落料斗内部设有多孔壁，多孔壁设有若干通孔，通孔直径为4-6mm；所述多孔壁与落料斗形状相匹配，落料斗在与出料口相对应一端设有进风管，进风管一端与落料斗相连，另一端与鼓风机构相连。

进一步的，所述主燃烧段沿筒体轴向的长度为1.5-2m，所述铁燃烧段沿筒体轴向的长度为2-2.5m， 所述辅助燃烧段沿筒体轴向的长度为1.5-2m。

进一步的，所述筒体在与主燃烧段相对应位置设有6-8个上燃烧室，所述筒体在与辅助燃烧段相对应位置设有4-6个下燃烧室，所述上燃烧室与下燃烧室均沿筒体圆周方向等距分布。

进一步的，所述进料仓包括呈圆柱状的外壳体及呈圆锥状的布料锥，布料锥设置在外壳体内，所述外壳体与布料锥之间形成预热区，预热区的下方设有进料口，所述外壳体与筒体固定连接，所述外壳体顶部设有接料盘，所述接料盘为倒截锥型。

进一步的，所述筒体是由多层结构的筒壁形成，所述筒壁由内至外依次包括耐火砖层、内保温层、内筒体、外保温层及外筒体；所述内筒体和外筒体由金属材料制成，所述内保温层与外保温层为耐火棉。

进一步的，所述筒体下部设有支撑架，所述筒体与内芯管均固定设置在支撑架上，且所述筒体与内芯管同轴设置。

进一步的，所述筒体在与主燃烧段、铁燃烧段及辅助燃烧段相对应位置均设有温度传感器。

本发明所起到的有益技术效果如下：

与现有技术相比较，本发明公开了一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，该烧结机是根据蓄水陶土产品必须具备莫来石的针状雏晶结构的特征而设计的一种专用于连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温温烧结机，主要特征在于黏土胚料在烧结机的主燃烧段是通过燃烧天然气将胚料温度升至800-850℃，使胚料处于负压环境中发生固相反应生成莫来石的针状雏晶，降低烧结机的烧结温度，实现了蓄水陶土的低温烧结。同时，主燃烧段的天然气燃烧后生成游离状态的气态Cg，此气态Cg吸夺胚料中三氧化二铁中的1个氧，生成氧化亚铁和CO，吸收大量热量；而生成的氧化亚铁在铁燃烧段又重新被氧化成三氧化二铁，将热量释放，进而维持了铁燃烧段温度的稳定，无需外部加热即可将铁燃烧段温度维持在800-850℃，大大节省了能源消耗，避免了大量高污染烟尘的产生，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明竖式梯度低温烧结机的整体结构示意图。

图2为本发明A的局部放大图。

附图标记：

100-进料仓，110-接料盘，120-布料锥，130-外壳体，140-螺钉，200-燃烧腔，210-主燃烧段，211-上燃烧室，212-燃烧嘴，220-铁燃烧段，230-辅助燃烧段，231-下燃烧室，300-筒体，310-外配风孔，320-筒壁，321-耐火砖层，322-内保温层，323-内筒体，324-外保温层，325-外筒体，400-内芯管，410-内配风腔，411-内配风孔，412-配风管，420-抽风装置，421-引风管，422-引风机，500-落料斗，510-出料口，511-开关组件，520-落料管，530-多孔壁，531-通孔，540-炉桥，550-进风管，600-支撑架。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，包括筒体300及设置在筒体300内部的内芯管400，内芯管400顶部为敞口结构，底部连有抽风装置420。所述内芯管400与筒体300之间形成燃烧腔200。所述筒体300顶部设有进料仓100，进料仓100的进料口设置在筒体300与内芯管400之间，即进料仓100内的胚料通过进料口进入燃烧腔200。一般将进料仓100的进料口伸入至燃烧腔200内，且保证内芯管400的顶部较进料口高。内芯管400的顶部与进料仓100的底部之间设有引流风道，燃烧腔200内的高温烟尘在抽风装置420的作用下经过引流风道转移出筒体300。

本实施例中，所述进料仓100包括呈圆柱状的外壳体130及呈圆锥状的布料锥120，布料锥120由不锈钢板制成。布料锥120设置在外壳体130内，所述外壳体130与布料锥120之间形成环形预热区，环形预热区用于对胚料进行初步预热升温。环形预热区的下方设有进料口。外壳体130的外壁与筒体300通过螺钉140固定连接，所述外壳体130顶部设有接料盘110，所述接料盘110为倒截锥型。

所述筒体300是由多层结构的筒壁320形成的中空筒状，所述筒体300的筒壁320由内至外依次包括耐火砖层321、内保温层322、内筒体323、外保温层324及外筒体325。所述内筒体323和外筒体325由金属材料制成，所述内保温层322与外保温层324为耐火棉。筒体300的这种特殊结构增强了保温效果，使筒壁外表面的温度不高于200℃。所述筒体300下部设有支撑架600，所述筒体300与内芯管400均固定设置在支撑架600上，且所述筒体300与内芯管400同轴设置。

所述筒体300底部设有落料斗500，所述落料斗500配设鼓风机构，落料斗500的一端设有出料口510，另一端通过落料管520与燃烧腔200相连。所述落料管520在与落料斗500相对应一端设有两个炉桥540，所述炉桥540为栅栏结构，所述炉桥540配设有驱动装置，驱动装置用于驱动炉桥540作水平抽插移动，实现对落料速度和出料量的控制。燃烧腔200内烧结形成的陶土产品在炉桥540的作用下以固定速度进入落料斗500，进一步由出料口510排出筒体300外。本实施例中，所述落料斗500为喇叭状，落料斗500的窄部设有出料口510，出料口510配设有开关组件511。落料斗500的宽部通过落料管520与燃烧腔200相连通。落料斗500内部设有多孔壁530，多孔壁530设有若干均匀分布的通孔531。通孔531直径为4-6mm，优选5mm。所述多孔壁530与落料斗500形状相匹配，均为喇叭状。多孔壁530的上边缘与落料斗500的上边缘无缝连接，形成上封口；多孔壁530的下边缘与落料斗500的下边缘通过法兰封口连接形成下封口。多孔壁530与落料斗500之间设有8-10mm的间距。落料斗500在与出料口510相对应一端设有进风管550，进风管550一端与落料斗500相连，另一端与鼓风机构相连。鼓风机构用于将新鲜空气通过进风管550引入落料斗500，进入落料斗500的新鲜空气会穿过通孔531与高温陶土产品相接触。由于存在温差，新鲜空气会与高温陶土产品发生热交换，进一步将热量带至燃烧腔200，实现对燃烧腔200内胚料的预热，而在落料斗500内的胚料经过热交换后温度基本可以降至200℃左右，降温后的产品从出料口510排出。

所述燃烧腔200由上至下依次设有主燃烧段210、铁燃烧段220及辅助燃烧段230。所述主燃烧段210沿筒体轴向的长度为1.5-2m，优选1.8m，烧结温度为800-850℃。所述铁燃烧段220沿筒体轴向的长度为2-2.5m，优选2.3m，烧结温度为800-850℃。所述辅助燃烧段230沿筒体轴向的长度为1.5-2m，选优1.8m，辅助燃烧段的温度为400-800℃。所述筒体300在与主燃烧段210相对应位置设有6个上燃烧室211，所述筒体300在与辅助燃烧段230相对应位置设有4个下燃烧室231。所述上燃烧室211与下燃烧室231均沿筒体300圆周方向等距分布，相邻两个燃烧室可上下错位20-30cm。各燃烧室内配设有与天然气管道相连的燃烧嘴212以及防止胚料进入燃烧室的导料檐。所述筒体300在与铁燃烧段220相对应的位置设有外配风孔310，所述内芯管400在与铁燃烧段220相对应的位置设有内配风孔411，内配风孔411与设置在内芯管400中的内配风腔410连通。所述内配风腔410设有用于输送空气的配风管412，所述配风管412与压缩空气站连通。

利用上述烧结机烧制陶土时，粉体原料一般包括天然土壤和硅铝比调配剂的混合物、发泡剂及保气剂。其中，天然土壤的的粒度小于或等于2mm，天然土壤和硅铝比调配剂的混合物、发泡剂、保气剂的重量百分比为47.5-49.25：0.25-2.5：0.5-1.0，所述天然土壤中全铁含量为10-15wt%，所述全铁包括3价铁和2价铁。粉体原料通过圆盘造粒机制备成球形胚料，便可转移至烧结机进行烧结。

在陶土烧结过程中，内芯管400底部连有的抽风装置420通过倒吸排气方式将主燃烧段210内的气体通过内芯管400抽出筒体300外，使主燃烧段210形成负压状态。胚料由接料盘110进入进料仓100后，在布料锥120的引导下到达进料口，并通过进料口进入处于负压状态的主燃烧段210。此时，上燃烧室211内的燃烧嘴212燃烧天然气对主燃烧段210进行升温，使主燃烧段210内的胚料温度升温至800-850℃之间。位于主燃烧段210内的胚料在0-800℃期间单纯只是升温，但当温度超过800℃后胚料开始发生固相反应生成莫来石的针状雏晶。同时，天然气燃烧后生成的游离状态的气态Cg将吸夺胚料中的3价铁离子里的1个氧离子，生成一个氧化亚铁和一个CO分子，具体反应式可简述如下：

此反应为还原反应，将吸收大量热量，产生的一氧化碳气体进入内芯管排出的烟尘中。

经过主燃烧段210烧结的胚料进入铁燃烧段220后，内配风孔411和外配风孔310为铁燃烧段220的胚料提供了大量新鲜空气，新鲜空气中含有的氧气会将胚料中二价铁离子氧化重新生成三价铁离子，并放出大量热能，氧化反应式可简述如下：

该氧化反应放出的热量使得铁燃烧段220的温度稳定维持在800-850℃左右，无需燃烧任何燃料，大大降低了陶土烧结过程的能耗，减少了高污染烟尘的产生。

经过铁燃烧段220烧结的胚料进入辅助燃烧段230后，位于筒体300上的下燃烧室231会通过燃烧天然气为辅助燃烧段230提供适量热量；同时，从落料斗500内部流通进来的温度相对较低的新鲜空气会与辅助燃烧段230内的胚料进行热交换，带走部分热量。通过控制热交换的速率以及下燃烧室231提供的热量，可以保证辅助燃烧段230内的胚料具有一个合理的降温梯度，使辅助燃烧段230内的胚料温度由800℃逐渐降至400℃。在辅助燃烧段230内，由于从落料斗500内部流通进来大量的新鲜空气，使得胚料表面形成了大量的三价铁离子，有效保证了产品表面鲜亮的砖红色，利于增加商品的品相。

此外，所述筒体300在与主燃烧段210、铁燃烧段220及辅助燃烧段230相对应位置均设有用于实时监控燃烧腔温度的温度传感器，方便工作人员实时掌握燃烧腔200内部的烧结温度，提高蓄水陶土的烧结质量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，其特征在于，包括筒体（300）及设置在筒体（300）内部的内芯管（400），内芯管（400）顶部为敞口结构，底部连有抽风装置（420）；所述内芯管（400）与筒体（300）之间形成燃烧腔（200）；所述筒体（300）顶部设有进料仓（100），进料仓（100）的进料口设置在筒体（300）与内芯管（400）之间，且内芯管（400）的顶部与进料仓（100）的底部之间设有引流风道；所述筒体（300）底部设有落料斗（500），所述落料斗（500）配设鼓风机构，落料斗（500）的一端设有出料口（510），另一端通过落料管（520）与燃烧腔（200）相连；所述燃烧腔（200）由上至下依次分为主燃烧段（210）、铁燃烧段（220）及辅助燃烧段（230），所述筒体（300）在与主燃烧段（210）和辅助燃烧段（230）相对应位置处分别设有多个燃烧室，各燃烧室内配设有与天然气管道相连的燃烧嘴（212）；所述筒体（300）在与铁燃烧段（220）相对应的位置设有外配风孔（310），所述内芯管（400）在与铁燃烧段（220）相对应的位置设有内配风孔（411），内配风孔（411）与设置在内芯管（400）中的内配风腔（410）连通，所述内配风腔（410）设有用于输送空气的配风管（412）；所述落料管（520）在与落料斗（500）相对应一端设有炉桥（540），所述炉桥（540）用于控制落料速度和出料量，所述炉桥（540）配设有驱动装置，所述驱动装置用于驱动炉桥（540）作水平抽插移动；所述筒体（300）由多层结构的筒壁（320）形成，所述筒壁（320）由内至外依次包括耐火砖层（321）、内保温层（322）、内筒体（323）、外保温层（324）及外筒体（325）；所述内筒体（323）和外筒体（325）由金属材料制成，所述内保温层（322）与外保温层（324）为耐火棉。

2.如权利要求1所述一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，其特征在于，所述落料斗（500）为喇叭状，落料斗（500）的窄部设有出料口（510），落料斗（500）的宽部通过落料管（520）与燃烧腔（200）相连通。

3.如权利要求2所述一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，其特征在于，所述落料斗（500）内部设有多孔壁（530），多孔壁（530）设有若干通孔（531），通孔（531）直径为4-6mm；所述多孔壁（530）与落料斗（500）形状相匹配，落料斗（500）在与出料口（510）相对应一端设有进风管（550），进风管（550）一端与落料斗（500）相连，另一端与鼓风机构相连。

4.如权利要求1所述一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，其特征在于，所述主燃烧段（210）沿筒体轴向的长度为1.5-2m，所述铁燃烧段（220）沿筒体轴向的长度为2-2.5m， 所述辅助燃烧段（230）沿筒体轴向的长度为1.5-2m。

5.如权利要求4所述一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，其特征在于，所述筒体（300）在与主燃烧段（210）相对应位置设有6-8个上燃烧室（211），所述筒体（300）在与辅助燃烧段（230）相对应位置设有4-6个下燃烧室（231），所述上燃烧室（211）与下燃烧室（231）均沿筒体（300）圆周方向等距分布。

6.如权利要求1所述一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，其特征在于，所述进料仓（100）包括呈圆柱状的外壳体（130）及呈圆锥状的布料锥（120），布料锥（120）设置在外壳体（130）内，所述外壳体（130）与布料锥（120）之间形成预热区，预热区的下方设有进料口，外壳体（130）与筒体（300）固定连接，所述外壳体（130）顶部设有接料盘（110），所述接料盘（110）为倒截锥型。

7.如权利要求1所述一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，其特征在于，所述筒体（300）下部设有支撑架（600），所述筒体（300）与内芯管（400）均固定设置在支撑架（600）上，且所述筒体（300）与内芯管（400）同轴设置。

8.如权利要求1所述一种连续生产蓄水陶土的竖式梯度低温烧结机，其特征在于，所述筒体（300）在与主燃烧段（210）、铁燃烧段（220）及辅助燃烧段（230）相对应位置均设有温度传感器。