CN111825336A - 一种熔块制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种熔块制备方法及装置，所述熔块生产方法的工艺流程：自动配料；高压输送；加料；电熔窑炉熔制；淬冷；沉淀池；包装。本发明的工艺流程操作方法简单，设备要求低，具有易操作生产的实际应用价值，不仅解决了环境污染，还提高了产品品质的保障。

Description

一种熔块制备方法及装置

技术领域

本发明涉及熔块生产领域，主要涉及一种熔块制备方法及装置。

背景技术

传统熔块的生产工艺流程有:1、人工称料配制-人工混合-人工加料-燃油（如重油）熔制-冷却-包装；2、人工称料配制-混合机混合-皮带输送机传送-从窑炉熔池一端或两端加料-瓦斯或天然气熔制-冷却-捞料机出料-包装。传统的生产工艺虽较灵活，但存在着如混合不均，生产效率低，粉尘较大，品质不稳、波动较大，等诸多缺点。

目前，现有的熔块生产工艺流程对环境存在着较大的污染，传统的流程工艺难以生产出稳定品质、高品质的熔块来。因此，现有熔块生产技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种熔块制备方法及装置，旨在解决现有熔块生产工艺存在环境污染、品质不稳定的问题。

本发明的技术方案如下：

一种熔块制备方法，其中，包括以下步骤：

（1）精确计量所需原料，收集，得到混合粉料；

（2）将混合粉料采用高压空气输送的方式运输至加料机内；

（3）在电熔窑炉正上方的加料口进行加料，将混合粉料均匀铺在电熔窑炉内的熔池水平面上；

（4）先对电熔窑炉内已有的粉体进行加热至熔膏状态；再将电极插入熔膏中，利用熔膏的导电性对后续不断加入的粉体进行加热，并通过PID闭环控制熔制变压器输出的电压以控制温度保持在1500℃-1600℃内；

（5）熔膏直接进入水淬冷槽，降温，熔膏冷却得到熔块。

所述的熔块制备方法，其中，步骤（1）中，采用DCS集散控制系统对配料进行实时控制，根据系统内预先设置好的配方，精确计量各种所需原料的重量，得到混合粉料。

所述的熔块制备方法，其中，步骤（3）中，混合粉料经过振动过筛后再进入电熔窑炉内。

所述的熔块制备方法，其中，步骤（4）中，在电熔窑炉内设置有温度传感器，PID控制器根据温度传感器发送的温度信息来调整熔制变压器的电压来控制温度。

所述的熔块制备方法，其中，步骤（5）中，在电熔窑炉的一侧设置活动流口，活动流口设置在水淬冷槽的上方，熔膏直接进入水淬冷槽；活动流口与电熔窑炉的底部相通形成U型管结构，通过调节活动流口的高度实现控制熔膏的流出速度。

所述的熔块制备方法，其中，步骤（5）中，用水压为0.1-0.3MPa的水流冲洗熔膏；

步骤（5）后，还包括以下步骤：

熔块经水流带动进入沉淀池，捞出熔块，烘干，包装。

一种熔块制备装置，其中，包括配料机、DCS集散控制系统、高压空气输送机、加料机、XY轴移动平台、电熔窑炉、活动流口、水淬斜槽和沉淀池；

所述配料机上设置有所述DCS集散控制系统；

高压空气输送机的一端与配料机的粉料出口相接，另一端与加料机相接；

电熔窑炉的加料口设置在电熔窑炉的顶面，加料机设置在电熔窑炉上方；所述加料机固定在XY轴移动平台上，使加料机在电熔窑炉内熔池的正上方进行水平运动；

活动流口设置在电熔窑炉的一侧；活动流口的底部与电熔窑炉相连通，活动流口的顶部开口，活动流口与电熔窑炉形成U型管结构；活动流口上设置有出料口，出料口设置在水淬斜槽的上方；所述活动流口可进行上升或下降运动，使出料口高于或低于电熔窑炉内熔膏液面；

所述水淬斜槽上方开口，用于承接活动流口流出的熔膏；水淬斜槽的底部的一端设置有进水口，另一端设置有排水口；进水口的对面设置有斜面，所述斜面与进水口相对；排水口与沉淀池相连。

所述的熔块制备装置，其中，所述电熔窑炉上设置有温度传感器、PID控制器和熔制变压器；温度传感器电熔窑炉内，温度传感器、PID控制器、熔制变压器依次电连接，PID控制器根据温度传感器发送的温度信息来调整熔制变压器的电压来控制温度。

所述的熔块制备装置，其中，所述电熔窑炉的炉体设置为六边形；所述加料机为振动加料机。

所述的熔块制备装置，其中，所述活动流口与电熔窑炉之间还设置有隔料架。

有益效果：本发明的工艺流程操作方法简单，设备要求低，具有易操作生产的实际应用价值，不仅解决了环境污染，还提高了产品品质的保障。

附图说明

图1为本发明熔块制备装置的结构示意图。

图2为本发明熔块制备装置的电熔窑炉的俯视结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种熔块制备方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明中，所述熔块制备方法的工艺流程如下：

自动配料；高压输送；加料；电熔窑炉熔制；淬冷；沉淀池；包装。

具体地，所述自动配料的过程如下：

精确计量所需原料，收集，得到混合粉料。

采用DCS集散控制系统对配料进行实时控制，根据系统内预先设置好的配方，精确计量各种所需原料的重量，得到混合粉料。自动配料系统通过DCS集散控制系统的实时控制，可实时监测、显示、各瞬时信号、变量、参数、自动诊断功能和快速报警等各种使用功能。通过程序操作可对配方编号、配方名称、原料桶号、原料名称、计量重进行存储，可以保证配置料品精度与设计配方误差不超过0.05%。

具体地，本发明所述高压输送的过程如下：

将混合粉料采用高压空气输送的方式运输至加料机内。

在传统工艺中，通常采用皮带输送机输送粉料，此运输方式存在以下弊端:

1、会扬起很大的粉尘、造成不好的工作环境、严重污染空气；

2、同时会引起输送机故障的故障频率偏高，因皮带输送机上有很多轴承，而轴承里有润滑油，粉尘会进入到轴承和油结合，在摩擦力作用下，轴承很快坏掉，从而影响生产；且这些杂质还会污染料品。

而在本发明中，采用高压空气输送可以完全避免了前面工艺的不足。高压空气输送采用正压送料，输送管道可采用全封闭钢管，全封闭输送，无粉尘扬起，避免污染空气和污染料品。而输送管道可以根据需要灵活设计，因此，高压输送的送料形式灵活，可垂直、斜式等，根据现场的需要可以全方位无死角输送。而且，通过高压空气输送，可以使混合粉料在输送过程中得到进一步混合，使粉料混合得更加均匀。

具体地，本发明所述加料的过程如下：

在电熔窑炉正上方的加料口进行加料，将混合粉料均匀铺在电熔窑炉内的熔池水平面上。

在传统工艺中，烧油或天然气的熔块炉熔池的体积大约在15立方左右，加料口通常设置在熔池的侧面，由于熔池空间较大、熔块的粘度较大，以及烧成温度高的特性，当加料时粉料会慢慢地在设置加料口附近的熔池内壁形成料堆，使加热效率慢、粉料存在加热不均匀导致产品质量不稳定等不良影响。

而本发明中，电熔窑炉的加料口设置在电熔窑炉的顶面，加料机设置在电熔窑炉上方；所述加料机固定在XY轴移动平台上，使加料机可以在电熔窑炉内熔池的正上方进行水平运动，使混合粉料可以不断地均匀铺满电熔窑炉内的熔池水平面，形成生料保温层从而有效地防止了热量的散失。进一步地，所述混合粉料经过振动过筛后再进入电熔窑炉内，所述加料机为振动加料机，所述混合粉料通过振动加料机加料，可以使混合粉料在进入熔池前进一步混合均匀，并且防止混合粉料团结成块，进一步保证产品的质量稳定。

具体地，本发明所述电熔窑炉熔制的过程如下：

先对电熔窑炉内已有的粉体进行加热至熔膏状态；

再将电极插入熔膏中，利用熔膏的导电性对后续不断加入的粉体进行加热，通过PID闭环控制熔制变压器输出的电流以控制温度保持在1500℃-1600℃内。

在传统工艺中，加热的方式是采用燃料（烧油或天然气）释放热量给空气然后再由热空气把热量传导给料品，整个传递效率低下。而且，燃烧产生的废气也带走了大量的热量，所以产生的耗能较大。

而本发明中，采用电熔窑炉熔制的方式，其加热方式是先将部分粉体加热成熔膏，其加热方式可以为电感应加热、电弧加热等等；再直接将电极插入熔膏中，以熔制变压器输出的连续可变的低压大电流作为能源，利用熔膏的导电性能直接加热料品，整体效率极高。而且，电熔窑炉温度通过采用PID闭环控制熔制变压器输出连续可变的低压大电流，输送到熔制变压器上从而使加热电流随需要自动变化更随。此PID闭环控制过程中，是通过在电熔窑炉内设置温度传感器，PID控制器根据温度传感器发送的温度信息来调整熔制变压器的电压来控制温度。

进一步地，在电熔窑炉的一侧设置活动流口，活动流口设置在水淬冷槽的上方，熔膏直接进入水淬冷槽；活动流口的底部与电熔窑炉相通形成U型管结构，通过调节活动流口的高度实现控制熔膏的流出速度。

所述活动流口活动设置在电熔窑炉的侧面上，活动流口的底部与电熔窑炉相连通，活动流口的顶部开口，活动流口上设置有出料口，出料口设置在水淬斜槽的上方；且，所述活动流口可在电熔窑炉的侧面进行上升或下降运动，使出料口高于或低于电熔窑炉内熔膏液面。这样，活动流口与电熔窑炉是形成了一个U型管的结构，当不需要出料时，活动流口上升使出料口高于电熔窑炉内熔膏液面，活动流口的液面与电熔窑炉液面相持平；当需要出料时，活动流口下降，使出料口低于电熔窑炉内熔膏液面，熔膏经过从出料口流出直接进入水淬斜槽。这样，通过调节活动流口的高度，就可以控制熔膏的出料速度，可以防止熔膏长时间流速过快腐蚀出料口，也可以控制好熔膏进入水淬冷槽的速度保证熔块的质量。当需要换料时，通过将活动流口放至最低，放干净炉内残料，减少新旧两种料的混合来实现快速换料的。

在传统工艺中，炉体结构可分为熔化池，小炉、蓄热室。这种样式的窑炉有以下弊端：

1、熔化池流口是固定式，导致换料生产不同产品时会相当麻烦，要慢慢把池底料熔流很长一段时间才能把料清理。而且，熔化池的流口设置在熔化池底部，其流速不可控；另外流口长期被高温的熔膏冲刷，其流口会被腐蚀，熔化池的使用寿命短。

2、能耗大，是因产生的烟气会带走较大的热量、蓄热室及烟道也会耗大量的热量。

3、品质不稳定，是因其炉体结构决定了其产品品质受很多因素决定，如加料方式、燃烧油（气）压力、高压空气的压力、炉压、蓄热室、烟气温度等，一但某种因素出现异常，均会影响到产品的品质。

而在本发明中，此电熔窑炉结构简单，同时增加了活动流口、当换料生产时，池底料很快会被熔流干净，换料时间快。而且，没有蓄热室以及废气排放；而且，新的加料方式能有效形成生料保温层有效保温，完全填补了传统窑炉缺陷。

具体地，本发明所述淬冷和沉淀的过程为：

熔膏进入水淬冷槽，用水压为0.1-0.3MPa的水流冲洗降温，熔膏冷却得到熔块；熔块经水流带动进入沉淀池；捞出熔块，烘干，包装。

具体地，是通过水淬斜槽进行冷却：进入水淬斜槽后，用水流直接冲刷熔膏，使熔膏急速降温。

在传统工艺中，水冷工艺是流膏经压膏机压成片后进入熔块输送机，一边冷却一边输送、吊运、包装。其弊端是：

1、其设备熔块输送机、压膏机故障率较高、维修时间长；

2、使用不方便；

3、熔膏经过压片且压片形状与空气接触的面积大，其热量散发快，其表面温度（最多为1000℃）与水的温差减小；

4、水冷设备体积大，水流平稳，熔膏进入后表面形成空气膜，导致熔膏无法迅速降温，导致最终得到的产品体积大。

而在本发明中，取消了压片工序，熔膏从出料口以圆柱状的形态进入水冷斜槽降温，圆柱状的形态相比片状，其热量散失少。水淬冷槽的体积设置为0.5立方米，体积是传统冷却设备的30%-50%左右。通过缩小水淬冷槽的体积，可以提高水淬冷槽内的水流速度（同等进水量，体积越小，水流越快）。熔膏进入水淬冷槽后，被急速的水流（水压为0.1-0.3MPa）冲洗，急速降温：一方面，直接进入水淬冷槽的熔膏能保持有1200-1300℃的温度，与水的温差大，使熔膏表面的内部应力大；另一方面，与水接触后，熔膏表面会形成空气膜，在急速水流的作用下，空气膜会被打散，使熔膏表面迅速降温凝结，而内部仍然处于高温状态，导致内部应力非常大而爆裂成6目以下的产品。

本发明工艺对比传统工艺其效果明显:

a、少了2套设备即压膏机和熔块输送机，节约了成本，简化了工艺；

b、利用急速的水流迅速带走熔膏热量，大大降低了设备的体积（相比传统工艺，降低了约70%的体积），设备使用方便；

c、产品质量好。

根据上述熔块制备方法，本发明中提供一种熔块制备装置，如图1所示，包括配料机1、DCS集散控制系统、高压空气输送机2、加料机3、XY轴移动平台4、电熔窑炉5、活动流口6、水淬斜槽8和沉淀池9。

所述配料机1上设置有所述DCS集散控制系统；通过DCS集散控制系统的实时控制，可以保证配置料品精度与设计配方误差不超过0.05%。

高压空气输送机2的一端与配料机1的粉料出口相接，另一端与加料机相接。采用高压空气输送，输送管道可采用全封闭钢管，全封闭输送，无粉尘扬起，避免污染空气和污染料品。而且，通过高压空气输送，可以使混合粉料在输送过程中得到进一步混合，使粉料混合得更加均匀。

电熔窑炉5的加料口设置在电熔窑炉5的顶面，加料机3设置在电熔窑炉5上方；所述加料机3固定在XY轴移动平台4上，使加料机3在电熔窑炉5内熔池的正上方进行水平运动，使混合粉料可以不断地均匀铺满电熔窑炉5内的熔池水平面，形成生料保温层从而有效地防止了热量的散失。进一步地，所述加料机3为振动加料机，所述混合粉料通过振动加料机加料，可以使混合粉料在进入熔池前进一步混合均匀，并且防止混合粉料团结成块，进一步保证产品的质量稳定。

活动流口6设置在电熔窑炉5的一侧；活动流口6的底部与电熔窑炉5相连通，活动流口6的顶部开口，活动流口6与电熔窑炉5形成U型管结构；活动流口6上设置有出料口61，出料口61设置在水淬斜槽8的上方；所述活动流口6可在电熔窑炉5的侧面进行上升或下降运动，使出料口61高于或低于电熔窑炉5内熔膏液面。

所述水淬斜槽8上方开口，用于承接活动流口6流出的熔膏；水淬斜槽8的底部的一端设置有进水口81，另一端设置有排水口83；进水口81的对面设置有斜面82，所述斜面82与进水口81相对；排水口83与沉淀池9相连。水流以0.1-0.3MPa的水压射入水淬冷槽内，由于设置有斜面的阻挡，使水淬冷槽内的水流更加急速混乱，更有利于冲破空气膜和给熔膏降温。靠水流带动，冷却后的熔块爬过斜面经过排水口和U形导槽导流进入沉淀池，然后被吊运、包装。

进一步地，所述电熔窑炉上设置有温度传感器、PID控制器和熔制变压器；温度传感器电熔窑炉内，温度传感器、PID控制器、熔制变压器依次电连接，PID控制器根据温度传感器发送的温度信息来调整熔制变压器的电压来控制温度。

进一步地，如图2所示，所述电熔窑炉5的炉体采用六边形炉体，也可对应三相电源的6个正负极，可以有效地平衡供电负荷。

进一步地，所述活动流口6与电熔窑炉5之间还设置有隔料架7。由于活动流口和电熔窑炉5内的熔膏温度都很高，若活动流口和电熔窑炉5两者贴合在一起，两者贴合的部位要长时间经受两边的高温，会大大降低了其使用寿命。因此，所述隔料架7用于将活动流口与电熔窑炉5分隔开，延长两者的使用寿命。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种熔块制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）精确计量所需原料，收集，得到混合粉料；

（2）将混合粉料采用高压空气输送的方式运输至加料机内；

（3）在电熔窑炉正上方的加料口进行加料，将混合粉料均匀铺在电熔窑炉内的熔池水平面上；

（4）先对电熔窑炉内已有的粉体进行加热至熔膏状态；再将电极插入熔膏中，利用熔膏的导电性对后续不断加入的粉体进行加热，并通过PID闭环控制熔制变压器输出的电压以控制温度保持在1500℃-1600℃内；

（5）熔膏直接进入水淬冷槽，降温，熔膏冷却得到熔块。

2.根据权利要求1所述的熔块制备方法，其特征在于，步骤（1）中，采用DCS集散控制系统对配料进行实时控制，根据系统内预先设置好的配方，精确计量各种所需原料的重量，得到混合粉料。

3.根据权利要求1所述的熔块制备方法，其特征在于，步骤（3）中，混合粉料经过振动过筛后再进入电熔窑炉内。

4.根据权利要求1所述的熔块制备方法，其特征在于，步骤（4）中，在电熔窑炉内设置有温度传感器，PID控制器根据温度传感器发送的温度信息来调整熔制变压器的电压来控制温度。

5.根据权利要求1所述的熔块制备方法，其特征在于，步骤（5）中，在电熔窑炉的一侧设置活动流口，活动流口设置在水淬冷槽的上方，熔膏直接进入水淬冷槽；活动流口的底部与电熔窑炉相通形成U型管结构，通过调节活动流口的高度实现控制熔膏的流出速度。

6.根据权利要求1所述的熔块制备方法，其特征在于，步骤（5）中，用水压为0.1-0.3MPa的水流冲洗熔膏；

步骤（5）后，还包括以下步骤：

熔块经水流带动进入沉淀池，捞出熔块，烘干，包装。

7.一种熔块制备装置，其特征在于，包括配料机、DCS集散控制系统、高压空气输送机、加料机、XY轴移动平台、电熔窑炉、活动流口、水淬斜槽和沉淀池；

所述配料机上设置有所述DCS集散控制系统；

高压空气输送机的一端与配料机的粉料出口相接，另一端与加料机相接；

电熔窑炉的加料口设置在电熔窑炉的顶面，加料机设置在电熔窑炉上方；所述加料机固定在XY轴移动平台上，使加料机在电熔窑炉内熔池的正上方进行水平运动；

活动流口设置在电熔窑炉的一侧；活动流口的底部与电熔窑炉相连通，活动流口的顶部开口，活动流口与电熔窑炉形成U型管结构；活动流口上设置有出料口，出料口设置在水淬斜槽的上方；所述活动流口可进行上升或下降运动，使出料口高于或低于电熔窑炉内熔膏液面；

所述水淬斜槽上方开口，用于承接活动流口流出的熔膏；水淬斜槽的底部的一端设置有进水口，另一端设置有排水口；进水口的对面设置有斜面，所述斜面与进水口相对；排水口与沉淀池相连。

8.根据权利要求7所述的熔块制备装置，其特征在于，所述电熔窑炉上设置有温度传感器、PID控制器和熔制变压器；温度传感器电熔窑炉内，温度传感器、PID控制器、熔制变压器依次电连接，PID控制器根据温度传感器发送的温度信息来调整熔制变压器的电压来控制温度。

9.根据权利要求7所述的熔块制备装置，其特征在于，所述电熔窑炉的炉体设置为六边形；所述加料机为振动加料机。

10.根据权利要求7所述的熔块制备装置，其特征在于，所述活动流口与电熔窑炉之间还设置有隔料架。

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