CN110592368A - 一种小型连续悬浮焙烧装置 - Google Patents

Abstract

一种小型连续悬浮焙烧装置，属于矿物加工设备技术领域，包括反应装置外壳、进料口、排气口、沉降室Ⅰ测温口、沉降室Ⅱ测温口、沉降室Ⅱ测压口、颗粒沉降室Ⅰ、颗粒沉降室Ⅱ、反应室、预热室、布风板、分压室Ⅰ、分压室Ⅱ、进气口Ⅰ、进气口Ⅱ、出料口、冷却装置、取样口、测压口Ⅰ、炉体、观测口Ⅰ、观测口Ⅱ、测压口Ⅱ及排气口Ⅱ；本发明装置应用范围广，可广泛应用于鲕状赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿、微细粒矿等典型的复杂难选铁矿石。本发明装置的温度可调节范围广，其温度调节范围最高可达1200℃，反应时间通过给料速率的快慢调节，调节范围可从数秒到数十分钟。

Description

一种小型连续悬浮焙烧装置

技术领域

本发明属于矿物加工设备技术领域，特别涉及一种小型连续悬浮焙烧装置。

背景技术

我国铁矿资源储量丰富，但我国铁矿资源呈现贫细杂的特点，共生关系复杂结晶粒度细，其中鲕状赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿、微细粒矿等典型的复杂难选铁矿资源储量高达200亿吨，采用常规的选矿技术难以获得理想的经济技术指标，悬浮磁化焙烧工艺是处理此类矿石的有效方法。悬浮磁化焙烧工艺具有气固接触充分、传热传质效果好、产品质量均匀稳定、热耗低等优点。目前，悬浮焙烧装置在工业上的应用越来越广泛，但对于连续型悬浮磁化焙烧的机理研究仍不够完善，现有的悬浮磁化焙烧装置多为间歇性焙烧炉，在实验室机理研究中需要更加接近工业生产的小型连续悬浮焙烧装置。本发明公开了一种小型连续焙烧装置，可一定程度上模拟工业生产，所测参数可为悬浮焙烧装置的工业调试提供技术参考；同时，也弥补了实验室用小型连续悬浮焙烧装置的空白。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种结构简单、易于调节、便于加工转化的小型连续悬浮焙烧装置。本发明自动化程度高，保护措施完善，安全性高，可作为小型试验设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种小型连续悬浮焙烧装置，包括反应装置外壳，所述反应装置外壳内腔通过钢板Ⅰ分隔成预热室和反应室，且预热室和反应室底部相连通形成U型反应腔，所述预热室顶部设置有颗粒沉降室Ⅰ，颗粒沉降室Ⅰ顶部反应装置外壳侧壁设置有沉降室Ⅰ测温口、排气口Ⅰ和进料口，所述进料口通过法兰与螺旋加料器相连，所述反应室顶部设置有颗粒沉降室Ⅱ，颗粒沉降室Ⅱ顶部反应装置外壳侧壁分别设置沉降室Ⅱ测温口、沉降室Ⅱ测压口和排气口Ⅱ，反应室与出料口一端相连，出料口另一端与冷却装置相连，冷却装置侧壁中下部设置有取样口，所述反应室和预热室底部设置有布风板，布风板下表面与反应装置外壳底板之间通过钢板Ⅱ分隔成分压室Ⅰ和分压室Ⅱ，所述布风板底部反应装置外壳侧壁设置有测压口Ⅰ和测压口Ⅱ，所述测压口Ⅰ和测压口Ⅱ分别对应分压室Ⅰ和分压室Ⅱ设置，反应装置外壳底部分别设置有与分压室Ⅰ和分压室Ⅱ对应的进气口Ⅰ和进气口Ⅱ，在反应装置外壳外侧套装有加热装置，在加热装置外侧安装有炉体。

所述炉体是为陶瓷纤维异性炉膛。

所述加热装置采用电加热或燃烧可燃性气体加热的方式，加热装置的加热温度可调节范围为0～1200℃。

所述的冷却装置为套管换热器，其内管内为反应完全的物料，外管内为逆向冷却水，用于给反应完全的物料降温。

所述预热室内设有第一压力传感器。

所述反应室内设有第二压力传感器。

所述颗粒沉降室Ⅱ通过沉降室Ⅱ测温口接入第一温度传感器，所述颗粒沉降室Ⅱ通过沉降室Ⅱ测压口接入第三压力传感器；所述颗粒沉降室Ⅰ通过沉降室Ⅰ测温口接入第二温度传感器。

所述排气口Ⅰ的出口端接入第一流量传感器，所述排气口Ⅱ的出口端接入第二流量传感器和气体成分分析传感器，所述进气口Ⅰ的入口端接入第三流量传感器，所述进气口Ⅱ的入口端接入第四流量传感器。

所述颗粒沉降室Ⅰ和颗粒沉降室Ⅱ上方分别设有观测口Ⅰ和观测口Ⅱ。

一种小型连续悬浮焙烧装置的使用方法，采用一种小型连续悬浮焙烧装置，包括以下步骤：

步骤1，首将反应装置升温到预设温度，预热室通过进气口Ⅰ通入松化风，反应室通过进气口Ⅱ通入流化风；

步骤2，物料经螺旋加料器进入预热室，调节松化风和流化风，使物料在气体的作用下呈悬浮态，并在预热室内完成物料的预热；预热后的物料从预热室底部进入反应室，在反应室内充分反应后经过出料口进入冷却装置。

本发明的有益效果：

1、本发明装置应用范围广，可广泛应用于鲕状赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿、微细粒矿等典型的复杂难选铁矿石。

2、本发明装置的温度可调节范围广，其温度调节范围最高可达1200℃，反应时间可通过给料速率的快慢调节，调节范围可从数秒到数十分钟。

3、本发明装置便于调节焙烧气氛，可根据原料特性和焙烧目的，完成氧化焙烧、还原焙烧、中性焙烧或氧化还原多段焙烧。

4、本发明装置具有自动化程度高、超温报警等多重保护措施，控制精度高，安全可靠，操作简单，本发明小型连续悬浮焙烧装置处理能力为200～500g/min。

5、本发明装置能够实现物料在装置中连续悬浮焙烧，焙烧可在预定的温度、不同的气氛中进行，物料反应状态可通过温度传感器、压力传感器、流量传感器及气体成分分析传感器进行测定。特别的，反应装置可根据反应条件和步骤的不同，改变反应装置大小或反应装置级数。

附图说明

图1为本发明小型悬浮焙烧装置剖视图；

图2为本发明小型悬浮焙烧装置的反应装置俯视图；

图3为本发明实施例试样焙烧前的XRD分析结果示意图；

图4为本发明实施例试样焙烧后的XRD分析结果示意图；

1、反应装置外壳，2、进料口，3、排气口，4、沉降室Ⅰ测温口，5、沉降室Ⅱ测温口，6、沉降室Ⅱ测压口，7、颗粒沉降室Ⅰ，8、颗粒沉降室Ⅱ，9、反应室，10、预热室，11、布风板，12、分压室Ⅰ，13、分压室Ⅱ，14、进气口Ⅰ，15、进气口Ⅱ，16、出料口，17、冷却装置，18、取样口，19、测压口Ⅰ，20、炉体，21、观测口Ⅰ，22、观测口Ⅱ，23、测压口Ⅱ，24-排气口Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种小型连续悬浮焙烧装置，包括反应装置外壳1，所述反应装置外壳1整体采用310S不锈钢材质，且分压室、预热室10及反应室9部分的反应装置外壳1为方形，颗粒沉降室Ⅰ7和颗粒沉降室Ⅱ8部分的反应装置外壳1为圆形；所述反应装置外壳1内腔通过钢板Ⅰ分隔成预热室10和反应室9，且预热室10和反应室9底部相连通，所述预热室10顶部设置有颗粒沉降室Ⅰ7，颗粒沉降室Ⅰ7顶部反应装置外壳1侧壁设置有沉降室Ⅰ测温口4、进料口2和排气口Ⅰ3，排气口Ⅰ3用于完成预热后的气体在颗粒沉降室Ⅰ7完成气固分离后排出，所述进料口2通过法兰与螺旋加料器相连，可通过调节螺旋加料器的电机的频率调节加料量，所述反应室9顶部设置有颗粒沉降室Ⅱ8，颗粒沉降室Ⅱ8顶部反应装置外壳1侧壁分别设置沉降室Ⅱ测温口5、沉降室Ⅱ测压口6和排气口Ⅱ24，排气口Ⅱ24与排气口Ⅰ3呈90度设置，排气口Ⅱ24用于完成反应后的气体在颗粒沉降室Ⅱ8完成气固分离后排出，颗粒沉降室Ⅰ7和颗粒沉降室Ⅱ8用于气固分离，反应室9与出料口16一端相连，出料口16另一端与冷却装置17相连，冷却装置17侧壁中下部设置有取样口18，所述反应室9和预热室10底部设置有布风板11，布风板11下表面与反应装置外壳1底板之间通过钢板Ⅱ分隔成分压室Ⅰ12和分压室Ⅱ13，所述布风板11底部反应装置外壳1侧壁设置有测压口Ⅰ19和测压口Ⅱ23，所述测压口Ⅰ19与分压室Ⅰ12对应设置，测压口Ⅱ23与分压室Ⅱ13对应设置，反应装置外壳1底部分别设置有与分压室Ⅰ12和分压室Ⅱ13对应的进气口Ⅰ14和进气口Ⅱ15，在反应装置外壳1外侧套装有加热装置，在加热装置外侧安装有炉体20，炉体20主要起到保温的作用，所述进料口2、排气口Ⅰ3、排气口Ⅱ24及冷却装置17的进出口均采用KF16标准法兰连接，方便拆装维护，本发明小型连续焙烧装置除特定的排气口、进气口外，其他部分均为密封状态，严格保证装置运行的安全性。

所述炉体20是为陶瓷纤维异性炉膛，阶梯密封，整体限位，保证炉膛不易变形、挪动，炉体20主要起保温作用。

所述加热装置采用电加热的加热方式，加热装置的加热温度可调节范围为0～1200℃。

所述的冷却装置17为套管换热器，其内管内为反应完全的物料，外管内为逆向冷却水，用于给反应完全的物料降温。

所述预热室10内设有第一压力传感器，便于观测预热室10的压力。

所述反应室9内设有第二压力传感器，便于观测反应室9的压力。

所述颗粒沉降室Ⅱ8通过沉降室Ⅱ测温口5接入第一温度传感器，所述颗粒沉降室Ⅱ8通过沉降室Ⅱ测压口6接入第三压力传感器；所述颗粒沉降室Ⅰ7通过沉降室Ⅰ测温口4接入第二温度传感器。

所述排气口Ⅰ3的出口端接入第一流量传感器，所述排气口Ⅱ24的出口端接入第二流量传感器和气体成分分析传感器，用于观测反应后气体的流量变化以及气体成分变化，所述进气口Ⅰ14的入口端接入第三流量传感器，所述进气口Ⅱ15的入口端接入第四流量传感器。

所述颗粒沉降室Ⅰ7和颗粒沉降室Ⅱ8上方分别设有观测口Ⅰ21和观测口Ⅱ22，用于观察预热室10的松动状态和反应室9的悬浮状态。

本实施例试样使用的是混磁精矿,细度为-0.074mm占87％。试样化学成分分析结果如表1所示,XRD分析结果如图3所示，本实施例采用电加热的方式进行加热；

表1焙烧前的试样化学成分分析表

通过表1可知：试样铁品位是43.90％，主要杂质是二氧化硅含量为33.70％，有害杂质是P,S，含量分别为0.03％和0.06％。通过图3表明:试样主要由石英、赤铁矿、磁铁矿组成。

一种小型连续悬浮焙烧装置的使用方法，采用一种小型连续悬浮焙烧装置，包括以下步骤：

步骤1，首先启动加热装置对反应装置加热，将反应装置升温到预设温度650℃，气体从进气口Ⅰ14和进气口Ⅱ15分别进入分压室Ⅰ12和分压室Ⅱ13内，分压室Ⅰ12内的气体经布风板11后产生的松化风进入预热室10，分压室Ⅱ13内的气体经过布风板11后产生的流化风进入反应室9；

步骤2，物料经螺旋加料器进入预热室10，调节松化风和流化风的气体流量为8.5m/h，使物料在气体的作用下呈悬浮态，并在预热室10内完成预热同时在颗粒沉降室Ⅰ7内完成气固分离后的气体经过排气口Ⅰ3排出；预热后的物料从预热室10底部进入反应室9，在反应室9内反应40s后，同时在颗粒沉降室Ⅱ8内完成气固分离的气体经过排气口Ⅱ24排出，反应后物料经过出料口16进入冷却装置17。

经过本发明装置焙烧后磁选的试样化学成分分析结果如表2所示，XRD分析结果如图4所示；

表2焙烧后的试样化学成分分析表

通过表3可知,焙烧后的精矿铁品位比焙烧前铁品位提高了49％，回收率提高了25.26％，可作为炼铁的优质原料。

通过图4可知:焙烧后的试样与焙烧前试样的XRD图谱相比,赤铁矿的特征峰消失,磁铁矿的衍射峰细得到加强和变多，可知,经磁化焙烧后,原料中的赤铁矿转化为磁铁矿。

Claims (9)

1.一种小型连续悬浮焙烧装置，其特征在于，包括反应装置外壳，所述反应装置外壳内腔通过钢板Ⅰ分隔成预热室和反应室，且预热室和反应室底部相连通形成U型反应腔，所述预热室顶部设置有颗粒沉降室Ⅰ，颗粒沉降室Ⅰ顶部反应装置外壳侧壁设置有沉降室Ⅰ测温口、排气口Ⅰ和进料口，所述进料口通过法兰与螺旋加料器相连，所述反应室顶部设置有颗粒沉降室Ⅱ，颗粒沉降室Ⅱ顶部反应装置外壳侧壁分别设置沉降室Ⅱ测温口、沉降室Ⅱ测压口和排气口Ⅱ，反应室与出料口一端相连，出料口另一端与冷却装置相连，冷却装置侧壁中下部设置有取样口，所述反应室和预热室底部设置有布风板，布风板下表面与反应装置外壳底板之间通过钢板Ⅱ分隔成分压室Ⅰ和分压室Ⅱ，所述布风板底部反应装置外壳侧壁设置有测压口Ⅰ和测压口Ⅱ，所述测压口Ⅰ和测压口Ⅱ分别对应分压室Ⅰ和分压室Ⅱ设置，反应装置外壳底部分别设置有与分压室Ⅰ和分压室Ⅱ对应的进气口Ⅰ和进气口Ⅱ，在反应装置外壳外侧套装有加热装置，在加热装置外侧安装有炉体。

2.根据权利要求1所述的一种小型连续悬浮焙烧装置，其特征在于：所述炉体是为陶瓷纤维异性炉膛。

3.根据权利要求1所述的一种小型连续悬浮焙烧装置，其特征在于：所述加热装置采用电加热或燃烧可燃性气体加热的方式，加热装置的加热温度可调节范围为0-1200℃。

4.根据权利要求1所述的一种小型连续悬浮焙烧装置，其特征在于：所述的冷却装置为套管换热器，其内管内为反应完全的物料，外管内为逆向冷却水，用于给反应完全的物料降温。

5.根据权利要求1所述的一种小型连续悬浮焙烧装置，其特征在于：所述预热室内设有第一压力传感器；所述反应室内设有第二压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种小型连续悬浮焙烧装置，其特征在于：所述颗粒沉降室Ⅱ通过沉降室Ⅱ测温口接入第一温度传感器，所述颗粒沉降室Ⅱ通过沉降室Ⅱ测压口接入第三压力传感器；所述颗粒沉降室Ⅰ通过沉降室Ⅰ测温口接入第二温度传感器。

7.根据权利要求1所述的一种小型连续悬浮焙烧装置，其特征在于：所述排气口Ⅰ的出口端接入第一流量传感器，所述排气口Ⅱ的出口端接入第二流量传感器和气体成分分析传感器，所述进气口Ⅰ的入口端接入第三流量传感器，所述进气口Ⅱ的入口端接入第四流量传感器。

8.根据权利要求1所述的一种小型连续悬浮焙烧装置，其特征在于：所述颗粒沉降室Ⅰ和颗粒沉降室Ⅱ上方分别设有观测口Ⅰ和观测口Ⅱ。

9.一种小型连续悬浮焙烧装置的使用方法，采用权利要求1一种小型连续悬浮焙烧装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，首先将反应装置升温到预设温度，预热室通过进气口Ⅰ通入松化风，反应室通过进气口Ⅱ通入流化风；

步骤2，物料经螺旋加料器进入预热室，调节松化风和流化风，使物料在气体的作用下呈悬浮态，并在预热室内完成物料的预热；预热后的物料从预热室底部进入反应室，在反应室内充分反应后经过出料口进入冷却装置。