CN116007356A - 一种防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，包含：具有烧结腔的壳体；设置于壳体的进料端的烟气罩和炉气罩；设置于壳体的出料端的出料罩；设置在烧结腔内的主烟气管；位于主烟气管和壳体的内壁之间的回气管；在径向上位于回气管和壳体的内壁之间的喷吹管，喷吹管上设有喷嘴，喷吹管与设置在出料罩附近的旋转接头连接，旋转接头还与设置在壳体外部的烟气支管连接，烟气支管接收与烧结腔内的钛精矿间接换热后经回气管、烟气罩从回转窑排出的烟气的至少一部分。本发明同时还提供了使用该设备的方法。该设备和方法利用部分回转窑外排烟气作为喷吹气体，在解决钛精矿板结问题的基础上还实现了资源的高效利用。

Description

一种防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备及方法

技术领域

本发明属于钛精矿生产加工技术领域，特别涉及到一种防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备及方法。

背景技术

钛精矿是生产钛白粉、高钛渣和人造金红石的主要原料，它主要是从钛铁矿或者钛磁铁矿中采选得到。通常在原矿中钛的品位较低，一般需要经过重选、磁选和浮选分离等方法进行富集。由于经选矿处理的钛精矿含有约10％的水分，如果不事先进行脱水预处理，则会造成后续工序能量利用率低、经济成本高、废气排放量大等问题，给后续工艺带来非常大的压力。因此，需要将浮选钛精矿进行脱水干燥处理。

钛精矿的常用干燥方式是采用回转窑干燥。回转窑干燥是通过含水钛精矿与高温烟气接触而进行干燥。该干燥方式浮选钛精矿由回转窑一端进入窑内，在窑内运动过程中被加热干燥，最后由窑体另一端下部出料口排出。钛精矿的干燥工艺有直接干燥和间接干燥两种方法，由于钛精矿粒度细，粒度分布范围广，200目(0.074mm)以下颗粒占比75％以上；物料水份大，易结块；比重大，真比重达到4.30t/m³；流动性差等特点，直接干燥钛精矿损失大，生产环境差，而且干燥过程中由于初始温度高，浮选药剂容易分解或挥发排出刺激性臭味，对环境造成污染，严重影响人们的生活，采用间接干燥方式烘干钛精矿更加环保和合适。但由于钛精矿比重大，进入干燥回转窑后沿内壁滑动，粒度细，水分含量高，间接干燥会出现钛精矿板结在烟气回气管和干燥回转窑内壁的问题，这增加了设备负载，降低了生产效率。

基于以上的技术背景，有必要提出一种防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备及方法。

发明内容

为了解决现有的技术问题中的至少一项，本发明提出了一种防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备及方法。该设备和方法利用部分回转窑外排烟气作为喷吹气体，在解决钛精矿板结问题的基础上还实现了资源的高效利用。

依据本发明，提供一种防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，包含：

具有烧结腔的壳体；

设置于所述壳体的进料端的烟气罩和炉气罩；

设置于所述壳体的出料端的出料罩；

设置在所述烧结腔内的主烟气管；

在径向上位于所述主烟气管和所述壳体的内壁之间的回气管；

在径向上位于所述回气管和所述壳体的内壁之间的喷吹管，所述喷吹管上设有喷嘴，所述喷吹管与设置在所述出料罩附近的旋转接头连接以使所述喷吹管随所述壳体一起旋转，所述旋转接头还与设置在所述壳体外部的烟气支管连接，所述烟气支管接收与所述烧结腔内的钛精矿间接换热后经回气管、烟气罩从所述回转窑排出的烟气的至少一部分。

根据本发明的一个实施例，所述喷吹管从所述烟气罩延伸至所述出料罩。

根据本发明的一个实施例，所述喷吹管包括沿所述壳体的周向均匀布置的多个喷吹管。

根据本发明的一个实施例，每个所述喷吹管包括沿所述喷吹管的轴向隔开排列的多组喷嘴，每组所述喷嘴包括沿所述喷吹管的周向均匀布置的多个喷嘴。

根据本发明的一个实施例，所述喷嘴是沿径向方向由内向外逐渐扩张的喇叭状，喷嘴长宽比在2～6之间。

根据本发明的一个实施例，所述喷嘴包括两两相对且相互连接的两组侧壁，其中一组侧壁与喷吹管的轴线垂直，另一组侧壁彼此之间的夹角为30～40°且对称设置。

根据本发明的一个实施例，不同喷吹管的喷嘴在轴向上的位置彼此错开。

根据本发明的一个实施例，在从所述烟气罩到所述出料罩的方向上，相邻喷嘴之间的布置间距逐渐增大。

根据本发明的一个实施例，每组喷嘴包括至少三个喷嘴，其中至少一个喷嘴的出气方向正对所述壳体的内壁，至少两个所述喷嘴正对回气管。

本发明还提供了一种使用上述设备低温干燥钛精矿的方法，包括下列步骤：

将燃烧煤气产生的烟气经主烟气管进入回转窑壳体内使烟气与钛精矿间接换热；

换热后的烟气经回气管、烟气罩排出回转窑壳体，对烟气进行处理，将至少一部分处理后的烟气引导至烟气支管，使烟气经烟气支管、旋转接头后进入喷吹管，然后由喷嘴喷出，将回转窑壳体内壁和回气管初始粘附的疏松钛精矿颗粒吹散进入回转窑内；

将经喷嘴进入回转窑内的烟气随炉气一起经炉气罩排出回转窑壳体；

其中将经烟气支管进入旋转接头的烟气的压力控制为0.12～0.20MPa，回转窑烧结腔温度控制为90～120℃，烧结腔内压力控制在120Pa～200Pa，炉气温度在70℃～90℃之间。

由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有下列有益效果中的至少一项：

(1)本发明的设备设计了烟气支管和旋转接头，利用部分回转窑外排烟气作为喷吹气体，在解决钛精矿板结问题的基础上还实现了资源的高效利用；

(2)本发明的设备对喷吹管的位置、喷嘴的位置、定向、数量、排列方式和形状进行综合优化，实现了对回转窑内壁和回气管壁上粘附物料全范围内的有效清楚；

(3)本发明的方法对炉内压力、温度和喷吹气体压力进行综合控制，使粘附的钛精矿处于干燥、疏松的状态，易于喷除，由此更好地保证了喷吹清除效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备的整体结构示意图；

图2为图1所示的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备的径向截面示意图；

图3为根据本发明实施例的喷吹管与一组喷嘴的放大视图。

附图标记列表：

1烟气支管；2旋转接头；3进气主管；4出料罩；5喷吹管；6回气管；7烟气罩；8炉气罩；9主烟气管；10回转窑钢壳；11喷嘴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备。如图1所示，该设备总体包括具有烧结腔的壳体10、设置于壳体的进料端的烟气罩7和炉气罩8、设置于壳体的出料端的出料罩4、设置在烧结腔内的主烟气管9、在径向上位于主烟气管9和壳体10的内壁之间的回气管6、在径向上位于回气管6和壳体10的内壁之间的喷吹管5。

其中喷吹管5上设有喷嘴11，喷吹管5与设置在出料罩4附近的旋转接头2连接以使喷吹管5随壳体10一起旋转。旋转接头2还与设置在壳体外部的烟气支管1连接，烟气支管1接收与烧结腔内的钛精矿间接换热后经回气管6、烟气罩7从回转窑排出的烟气的至少一部分。

具体地，回转窑的壳体10可以采用钢壳，其呈圆筒状。壳体10内可以设置沿壳体的周向均匀布置的多个喷吹管5，根据回转窑的壳体10的直径不同，可以将喷吹管5的数量设置为3～6根。在图1-2所示的实施例中，喷吹管5的数量为三个。如图2所示，三个喷吹管5在周向上均匀分布，在径向上位于各自对应的回气管6和壳体10内壁之间。

喷吹管5从烟气罩7处延伸至出料罩4处。每个喷吹管5的一端与烟气罩7处的回转窑侧壁固定连接，在另一端与进气主管3连接。进气主管3位于出料罩4附近且将多个喷吹管5汇集到一起。进气主管3的另一端与旋转接头2连接。旋转接头2固定在窑尾的出料罩4中心，其另一端与烟气支管1连接。烟气支管1可以与烟气处理系统的排气管路连接。例如，经主烟气管9进入回转窑与钛精矿间接换热后的烟气经回气管6、烟气罩7排出回转窑，之后进入烟气除尘系统、烟气引风机后，一部分烟气进入烟囱排放，一部分烟气流至烟气支管1作为喷吹气体，利用部分回转窑外排烟气作为喷吹气体，在解决钛精矿板结问题的基础上还实现了资源的高效利用。

如图1所示，每个喷吹管5包括沿喷吹管5的轴向隔开排列的多组喷嘴，每组喷嘴包括沿喷吹管5的周向均匀布置的多个喷嘴11(参考图3)。喷嘴的组数根据喷吹管5的长度以及回气管6的数量来确定喷吹管5的组数。以喷吹管中心和回转窑中心为半径的圆，圆弧长度2.5～3.1m布置一根喷吹管，例如喷吹管与回转窑中心线距离2.8m，则布置3～4根喷吹管。喷吹管长度方向每根喷吹管喷嘴布置数量的确定规则为：对于粘结严重的区域(例如板结料厚度大于3mm)，两相邻喷嘴中心距离取喷嘴长度的1.1～1.3倍；对于粘结较严重区域(例如板结料厚度在1～3mm)，两相邻喷嘴中心距离取喷嘴长度的1.3～1.8倍；对于粘结轻微区域(例如板结料厚度在1mm以下)，两相邻喷嘴中心距离取喷嘴长度的1.8～2.6倍。喷吹管圆周方向喷嘴布置规则：根据回气管根数，除吹扫炉壁位置喷嘴外，其余喷嘴每个喷嘴吹扫2～3根回气管，而且在回转窑截面圆周每根喷吹管喷嘴与其余喷吹管喷嘴延长区域存在交界。不同喷吹管5的喷嘴11在轴向上的位置彼此错开。在从烟气罩7到出料罩4的方向上，相邻喷嘴11之间的布置间距逐渐增大，以保证喷吹范围更大，喷吹清除效果更彻底。

在一些实施例中，每组喷嘴可以包括至少三个喷嘴，其中至少一个喷嘴的出气方向正对壳体10的内壁以清洁粘附在壳体10内壁上的物料，至少两个喷嘴正对回气管6以清洁粘附在回气管6外的物料。在图3所示的实施例中，每组喷嘴包括三个喷嘴11。三个喷嘴11中的一个喷嘴的出气方向正对壳体10的内壁，另外两个喷嘴正对回气管6。

如图3所示，喷嘴11是沿径向方向由内向外逐渐扩张的喇叭状，喷嘴可以设置成狭长形，长宽比可以在2～6之间。喷嘴11包括两两相对且相互连接的两组侧壁，其中第一组侧壁与喷吹管5的轴线垂直，第二组侧壁彼此之间的夹角为30～40°且对称设置。也就是说，当将第一组侧壁的两个中线(径向方向)连接到一起时，所构成的平面即为第二组侧壁的对称平面，第二组侧壁中的每一个与该对称平面之间的夹角为15～20°，将喷嘴11设置成该形状可以扩展清洁范围。

本发明还提供了一种使用上述设备低温干燥钛精矿的方法，该方法包括：

将燃烧煤气产生的烟气经主烟气管进入回转窑壳体内使烟气与钛精矿间接换热；

换热后的烟气经回气管、烟气罩排出回转窑壳体，对烟气进行处理，将至少一部分处理后的烟气引导烟气支管，使烟气经烟气支管、旋转接头后进入喷吹管，然后由喷嘴喷出，将回转窑壳体内壁和回气管初始粘附的疏松钛精矿颗粒吹散进入回转窑内；

将经喷嘴进入回转窑内的烟气随炉气一起经炉气罩排出回转窑壳体；

其中将经烟气支管进入旋转接头的烟气的压力控制为0.12～0.20MPa，回转窑烧结腔温度控制为90～120℃，烧结腔内压力控制在120Pa～200Pa，炉气温度在70℃～90℃之间。

在一些实施例中，进入进气主管3的气体压力控制在0.12～0.20MPa之间，保证能够将回转窑内壁和回气管6初始粘附的疏松钛精矿颗粒吹散。回转窑烧结腔温度控制为90～120℃，避免炉气中水分再次凝结，造成钛精矿结块。回转窑内压力控制在120Pa～200Pa之间，炉气温度在70℃～90℃之间，使炉内钛精矿颗粒处于易于吹除的状态。

采用上述方法，使得燃烧煤气产生的烟气经主烟气管9进入回转窑与钛精矿间接换热。换热后烟气经回气管6、烟气罩7、烟气除尘系统、烟气引风机后，一部分烟气进入烟囱排放，一部分烟气经烟气支管1、旋转接头2、进气主管3后进入喷吹管5、然后由喷嘴11进入回转窑内。进入回转窑内的烟气在炉气引风机作用下随炉气经炉气罩8、炉气除尘系统、炉气引风机进入烟囱排空，实现利用部分烟气解决钛精矿板结问题。

以下为根据本发明的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备的具体实验例。除非另有说明，下列示例中所使用的原料、耗材等均可通过常规商业手段获得。

对于涉及数值范围的部分，本领域技术人员可依据实际需要选择本发明所限定的数值范围中的任意值，并不局限于具体实施例中所列的数值。

实验例1

在实验室500kg/h的回转窑内布置一根设置5个喷嘴的喷吹管，将喷吹管在回转窑窑头和窑尾部位焊接。喷嘴长80mm，宽15mm，设置15°倒角。相邻喷嘴间距500mm。

将空气加热至95℃替代烟气，热空气压力控制为0.20MPa。入窑钛精矿水分11.5％～12％。运行108h后，喷嘴正对的回转窑内壁部分附近光滑，其余部位粘结有1～3mm厚度的钛精矿。

实验例2

在23万吨/a钛精矿干燥回转窑内布置三根喷吹管试验。每根喷吹管设置5个喷嘴，不同喷吹管喷嘴位置彼此错开。喷嘴长100mm，宽20mm，采用20°倒角。将95℃、压力为0.15MPa的烟气经烟气支管1引入回转窑内。运行2个月后，回转窑内壁和附近4根回气管表面没有发现钛精矿板结现象。

以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，其特征在于，包含：

具有烧结腔的壳体；

设置于所述壳体的进料端的烟气罩和炉气罩；

设置于所述壳体的出料端的出料罩；

设置在所述烧结腔内的主烟气管；

在径向上位于所述主烟气管和所述壳体的内壁之间的回气管；

在径向上位于所述回气管和所述壳体的内壁之间的喷吹管，所述喷吹管上设有喷嘴，所述喷吹管与设置在所述出料罩附近的旋转接头连接以使所述喷吹管随所述壳体一起旋转，所述旋转接头还与设置在所述壳体外部的烟气支管连接，所述烟气支管接收与所述烧结腔内的钛精矿间接换热后经回气管、烟气罩从所述回转窑排出的烟气的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，其特征在于，所述喷吹管从所述烟气罩延伸至所述出料罩。

3.根据权利要求1所述的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，其特征在于，所述喷吹管包括沿所述壳体的周向均匀布置的多个喷吹管。

4.根据权利要求1所述的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，其特征在于，每个所述喷吹管包括沿所述喷吹管的轴向隔开排列的多组喷嘴，每组所述喷嘴包括沿所述喷吹管的周向均匀布置的多个喷嘴。

5.根据权利要求1所述的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，其特征在于，所述喷嘴是沿径向方向由内向外逐渐扩张的喇叭状，喷嘴长宽比在2～6之间。

6.根据权利要求5所述的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，其特征在于，所述喷嘴包括两两相对且相互连接的两组侧壁，其中一组侧壁与喷吹管的轴线垂直，另一组侧壁彼此之间的夹角为30～40°且对称设置。

7.根据权利要求4所述的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，其特征在于，不同喷吹管的喷嘴在轴向上的位置彼此错开。

8.根据权利要求4所述的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，其特征在于，在从所述烟气罩到所述出料罩的方向上，相邻喷嘴之间的布置间距逐渐增大。

9.根据权利要求4所述的防止钛精矿回转窑低温干燥板结的设备，其特征在于，每组喷嘴包括至少三个喷嘴，其中至少一个喷嘴的出气方向正对所述壳体的内壁，至少两个所述喷嘴正对回气管。

10.一种使用如权利要求1-9中任一项所述的设备低温干燥钛精矿的方法，其特征在于，包括下列步骤：

将燃烧煤气产生的烟气经主烟气管进入回转窑壳体内使烟气与钛精矿间接换热；

换热后的烟气经回气管、烟气罩排出回转窑壳体，对烟气进行处理，将至少一部分处理后的烟气引导至烟气支管，使烟气经烟气支管、旋转接头后进入喷吹管，然后由喷嘴喷出，将回转窑壳体内壁和回气管初始粘附的疏松钛精矿颗粒吹散进入回转窑内；

将经喷嘴进入回转窑内的烟气随炉气一起经炉气罩排出回转窑壳体；

其中将经烟气支管进入旋转接头的烟气的压力控制为0.12～0.20MPa，回转窑烧结腔温度控制为90～120℃，烧结腔内压力控制在120Pa～200Pa，炉气温度在70℃～90℃之间。

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