CN201858864U

CN201858864U - 钼精矿自热式焙烧装置

Info

Publication number: CN201858864U
Application number: CN2010202724359U
Authority: CN
Inventors: 张斌; 张井凡; 蔡九菊; 段玉贤; 张建敏; 朱大为; 王连勇; 王宏雷; 周松泉; 原冠杰; 赵新社
Original assignee: SHENZHEN SHENGXINYUAN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd; China Molybdenum Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN SHENGXINYUAN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd; China Molybdenum Co Ltd
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2020-07-21

Abstract

本实用新型涉及硫化钼精矿生产工业氧化钼技术领域，提出一种钼精矿自热式焙烧装置；设置有空气换热装置并在回转窑壳体前段上安装有鼓风机(5)；空气换热装置的外侧换热器(6)设置在回转窑窑体的中段即物料主反应高温区；内侧换热器(7)设置在回转窑窑体的后段即脱残硫区段；鼓风机(5)通过进风连接管路与回转窑上的外侧换热器(6)连通，与外侧换热器(6)连通的内侧换热器(7)通过出料端的排风口与回转窑内腔相通。本实用新型解决了钼精矿焙烧主反应期过热和脱硫后期热量紧缺的难题，以及高温回转壳体冷却风的进入和热风排出难题，装置简单，热量调配合理，窑内各段温度调节灵活，不需要外热源，产品质量高，设备产量大。

Description

钼精矿自热式焙烧装置

技术领域

本实用新型涉及硫化钼精矿生产工业氧化钼技术领域，主要提出一种钼精矿自热式焙烧装置。

背景技术

目前，国内外应用的所有硫化钼精矿约有96％首先要通过焙烧转化成工业氧化钼，才能进一步提取可溶性的钼盐，进而冶炼成为钼金属或其合金，且大部分用于钢铁冶金。钼精矿焙烧在氧气不足时，MoS₂和氧气反应生成褐色MoO₂，并放出热量；氧气充足时，生成淡黄色MoO₃，同时放出热量。反应热化学方程式如下：

MoS₂+3O₂→MoO₂+2SO₂+817kJ

MoO₂+0.5O₂→MoO₃+111kJ

MoS₂+3.5O₂→MoO₃+2SO₂+928kJ

可见，钼精矿在空气中的焙烧是显著的放热反应过程，完全可以自热完成，焙烧过程不需要消耗热能且不应该生成低浓度SO₂烟气。但焙烧钼精矿的生产的焙烧过程中，无论是早期简易的反射炉焙烧、还是目前广泛应用的回转窑焙烧、多膛炉焙烧、甚至包括未实现工业应用的闪速炉焙烧及添加助剂焙烧等都需要采用外热源提供焙烧热量以保证反应的顺利进行。焙烧热量一般由煤、油、各种煤气、天然气、电等外热源提供。

目前，国内部分小企业仍采用反射炉工艺生产氧化钼，焙烧钼精矿时的加料、出料及炉料的搅拌都是人工操作，焙烧热量由煤、重油或煤气燃烧供给，并结合炉门的开关来控制焙烧温度。反射炉焙烧工艺的优点是设备投资少、建设周期短，但焙烧过程中因燃料烟气与工艺烟气从同一烟道排出，致使排放烟气中烟尘成分复杂，伴生的铼不好回收和SO₂浓度过低(一般仅为0.44～0.6％)而不好处理，易造成环境的严重污染。另外，反射炉的热利用率低，具有能耗大、生产条件差、劳动强度大等缺点，能耗1t 工业氧化钼消耗煤高达480kg标准煤，故该工艺日渐被淘汰。

国内的大中型企业多采用多膛炉焙烧钼精矿。多膛炉一般8-16层炉床构成，钼精矿从第1层给入，第1层与第2层炉床用天然气加热，进行预热并脱除钼精矿中的浮选油(如蒸汽油或煤油等)，然后钼精矿旋转落人第3层到第5层，在这3层靠钼精矿放热反应发生氧化，之后氧化成的二氧化钼和三氧化钼落入第3层，经外加热继续氧化，此时二氧化钼连续氧化并大部分转化为三氧化钼，最后两层通常要充入氧气或富氧空气来强化氧化未氧化的二氧化钼和少量未氧化的二硫化钼。并使脱硫逐渐完全。目前多数多膛炉产出的工业氧化钼焙烧回收率约98％，较高的可达到99％，脱硫率＞99.8％，含S为0.05-0.07％，能耗1t工业氧化钼消耗天然气为30-50m³，个别为100m³(决定于人炉钼精矿的化学组分、粒度和浮选油含量)。但多膛炉结构较复杂，炉体内活动部件较多。且各层炉膛反应放热不均。当温度控制不好超过MoO₃的升华温度(795℃)时，易引起MoO₃升华损失，而且还会引起炉料烧结，造成下料口堵塞，必须定期清炉，不仅增加了劳动强度，也影响正常生产。多膛炉焙烧时外排尾气中的SO₂浓度较低(1.5％左右)，制酸不经济，易造成SO₂的污染，形成社会公害。

在我国，中小企业大都采用回转窑焙烧工艺。焙烧时物料在窑体的旋转和倾斜作用下，由窑尾向窑头运动，辉钼矿随之开始进行氧化反应。根据钼精矿在窑内发生的化学反应和加热炉的热效应，窑内可分成三段，每段的位置随加料速度、精矿物性及化学成分的不同而变化。预热干燥带位于窑尾部，温度为250～450℃之间，物料在此预热干燥，除去油、水；反应带处在窑中部，温度在500～700℃之间，钼精矿在这段达到燃点，靠本身的化学反应热进行氧化反应，生成氧化钼，当物料的残硫降至3.5％以下时，不能靠自燃反应继续脱硫，此时靠外加热源供给的高温或高温烟气使残硫继续脱掉，该段炉温为350～650℃，焙烧好的物料在该段出料。

回转窑的供热方式有电加热、重油加热、煤气加热、煤加热，能耗1t工业氧化钼消耗煤高达275kg标准煤。回转窑焙烧工艺中物料在炉内处于连续翻动状态，焙烧充分，产品中含硫率较小；尾气中SO₂浓度比反射炉焙烧工艺的高，约为1.5％，但仍达不到非稳态制酸所需要的2～4％的浓度条件，不宜制酸。

可见，目前广泛应用的钼精矿的焙烧工艺不仅显著消耗燃料或其它能源，而且因以燃料燃烧产生的贫氧烟气代替空气给焙烧反应提供氧化剂，造成焙烧烟气体积膨胀，形成了稀释效应，使得焙烧烟气中SO₂体积浓度大抵只有1％左右，这种浓度显然过低，达不到制酸的浓度要求，不便于回收处理，直接排放又会造成资源的浪费和环境的严重污染。同时，钼精矿中伴生的更宝贵的资源稀有元素铼随着低浓度SO₂烟气几乎跑光，只有极少的厂家在回收铼，同时，钼精矿在焙烧过程中约有3％的损耗，其中约三分之二为随大量烟气排空的含钼粉尘。

实际生产中，一般钼精矿入炉后首先进人干燥预热期，在通常的逆流焙烧中主要依靠烟气余热就能达所需的预热温度；在主反应期中，反应放热显著而产物氧化钼的熔点和沸点都特别低，考虑到这些情况就尽量避免高温，因此又需要及时排热-通常靠向炉内高温区兑入冷风甚至喷水以及利用水套传热来实现，这些措施使反应强度受到抑制，反应过程延长，反应热损失增加；在关键的脱硫后期(即炉内后段的脱残硫区段)，尽管残硫相对量迅速下降，但绝对脱硫速度愈来愈小，因此反过来还要给即将成为产品的物料补热-通常利用上述排热或烟气余热无法满足这一要求而需依赖专设的燃烧或电热装置。故进入主反应期以后，顺着含钼物料转向出料口的过程看，现有焙烧的重要措施是先排热、后补热。采用的这种热工措施和依靠燃料内燃升温，依靠吸风喷水降温，多膛炉、反射炉和大多数回转窑的烟气重量才不断膨胀，沸腾炉也是这样，其中SO₂以及粉尘不断“稀释”，形成了稀释效应，使得通常的浓缩处理、综合利用及制酸都变得非常困难且成本剧增。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供一种钼精矿自热式焙烧装置，其目的是解决现有的钼精矿焙烧工艺和设备对钼精矿进行焙烧时需要外热源提供热量，主反应期热量过剩，脱硫后期热量紧缺，以及焙烧烟气量过大，焙烧烟气SO₂浓度低的问题。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种钼精矿自热式焙烧装置，它包括斜度为1～5°，并被回转窑壳体前支撑轮、后支撑轮、齿轮副支撑的回转窑；并具有物料干燥粉碎装置，回转窑给料装置，外供热热源和烟气回收系统；所述的回转窑设置有空气换热装置并在回转窑壳体前段上安装有鼓风机；所述的空气换热装置由外侧换热器、内侧换热器构成，所述外侧换热器设置在回转窑窑体的中段即物料主反应高温区；所述内侧换热器设置在回转窑窑体的后段即脱残硫区段；鼓风机通过进风连接管路与回转窑上的外侧换热器连通，所述内侧换热器分别与外侧换热器、回转窑窑头即出料端的排风口相通；所述设置在回转窑窑头即出料端的排风口与回转窑内腔相通。

回转窑最外层壳体为金属筒体；回转窑窑体的前段即窑尾的物料干燥预热段由内层的单层或多层保温层和外层的壳体构成，回转窑窑体的中段即物料主反应高温区由内向外为耐火材料层、外侧换热器和壳体，回转窑窑体的后段即脱残硫区段由内向外为内侧换热器、保温层和壳体；所述回转窑窑体前段上安装有鼓风机，回转窑窑头即出料端设有排风口，所述回转窑设置引入自然空气的换热装置，所述换热装置由外侧换热器、内侧换热器构成；所述外侧换热器设置在回转窑窑体的中段即物料主反应高温区；所述内侧换热器设置在回转窑窑体的后段即脱残硫区段；变频式鼓风机通过进风连接管路与回转窑上的外侧换热器连通，所述内侧换热器分别与外侧换热器和排风口相通，所述设置在回转窑窑头即出料端的排风口与回转窑内腔相通；将外侧换热器设置在回转窑窑体的中段即物料主反应高温区，使外侧换热器分别与变频式鼓风机、内侧换热器连通，使由变频式鼓风机进入的自然空气先进入外侧换热器内，由于外侧换热器设置在回转窑窑体的中段即窑身主反应段为高温区，使进入外侧换热器内的自然空气与主反应高温区段的窑身进行热交换，使回转窑高温区的窑体得到一次降温冷却，被高温区窑体加热的空气进入内侧换热器，与回转窑物料脱残硫区段的窑体进行热交换；具有一定温度的空气再通过内侧换热器由回转窑窑头即出料端的排风口进入回转窑内腔；给焙烧反应提供所需的氧气，同时提供部分热量，以维持回转窑后段即脱残硫区段的温度，促进脱硫反应的进行，并对高温区进行二次降温冷却。

所述回转窑换热装置的外侧换热器和内侧换热器均为夹套式的风冷结构，即所述外侧换热器和内侧换热器是在回转窑窑体上设置的用一定数量的肋板分割而成的多个并行的空气流通通道，所述的多个并行的空气流通通道沿回转窑窑体的圆周分布，使空气环周均匀进入外侧换热器，并使沿多个并行的空气流通通道进入外侧换热器的空气与回转窑高温区的窑体充分、均匀进行热交换，使回转窑高温区的窑体得到一次降温冷却，被高温区窑体加热的空气环周均匀进入内侧换热器，与回转窑脱残硫区段的窑体充分、均匀进行热交换；具有一定温度的空气通过内侧换热器沿回转窑窑体圆周分布的空气流通通道均匀进入回转窑内腔，给焙烧反应提供所需的氧气，同时提供部分热量，以维持回转窑后段即脱残硫区段的温度，促进脱硫反应的进行，并对高温区进行二次降温冷却。

上述装置中，采用滑环供电装置实现鼓风机供电。

上述装置中所述鼓风机为变频鼓风机，其进口管道上装有调节阀门。

本实用新型的有益效果是：

因为本实用新型装置使钼精矿焙烧完全靠自身氧化反应所释放的大量热来完成，焙烧每吨钼精矿可省去目前国内最好的耗能指标约275kg标煤的能量需求，这样我国年加工钼精矿14～16万吨，将为国家节约至少3.85万吨标煤。

由于本实用新型装置为钼精矿焙烧供氧更充足，使钼精矿氧化反应更快、更充分，致使产品脱硫效果更佳，产品含硫在0.05％左右，远远低于国际含硫量0.1％的标准；产品产量比现有的工艺技术水平提高20％左右；产品中的三氧化钼含量比现有的工艺技术水平提高20％左右，这将大大降低冶炼钼铁成本。

由于本实用新型装置对钼精矿主反应高温区进行了降温，致使降低了三氧化钼的升华程度，减少了贵重钼金属的损失。

由于本实用新型采用空气代替燃料燃烧烟气为钼精矿焙烧反应提供氧化剂，有效较少了烟气体积，从而增加了焙烧烟气SO₂浓度和烟气中含钼和铼的粉尘浓度，为焙烧烟气的综合利用提供了有利条件。

产出的产品温度低、物料状态松散、又无刺激性很强的硫烟气味，这会大大改善工人的劳动环境和降低工人劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的带有局部剖面的工艺装备系统示意图。

图2是图1的A-A剖视示意图。

图3是图1的B-B剖视示意图。

图中，1、旋转闪蒸干燥粉碎装置，2、窑尾密封装置，3、回转窑给料装置，4、回转窑，5、鼓风机，6、外侧换热器，7、内侧换热器，8、窑头密封和成品料箱装置，9、固体燃料高温热风炉，10、前支撑轮，11、齿轮副，12、减速器，13、可调速电机，14、后支撑轮，15、烟气回收系统，16、布袋收尘器，17、散热器，18、旋风收尘器。

具体实施方式

结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

在图1中，该回转窑4具有长30m、直径2m的窑身；其尾部高、头部低，倾斜角度为1°；其由前支撑轮10和后支撑轮14支撑；其由可调速电机13驱动经减速器12变速，带动与回转窑身中部相连接的齿轮副11驱使其做旋转运动。在生产前，通过调节烟气回收系统中引风机的抽力保持回转窑内呈微负压状态(-300～-800Pa)，利用固体燃料高温热风炉9对回转窑4内进行均匀预热，在回转窑4窑头口达到400℃以上、窑尾口达到150℃以上的预热温度时，把经旋转闪蒸干燥粉碎装置1烘干、粉碎后的粒度为80～200目的钼精矿原料送入回转窑4尾部内，原料在回转窑4的旋转和倾斜作用下，由窑尾部向窑头口翻搅着运动，通过回转窑内的中、后段设置的扬料板，扬料板的撒料方式是随筒体旋转，将物料带起，达到物料自身的休止角后，物料沿扬料板上斜面逐渐被均匀抛洒，直到被带起到超过筒体最高点的位置，抛洒过程才基本完成，这样物料各个断面上形成均匀的料幕，与热空气的接触面积增大，提高了热效率，降低了耗能；固体燃料高温热风炉9继续供热，保持窑头口温度在400℃以上。在钼精矿原料进入回转窑4内的中段，物料温度达到380℃以上时，开始进行氧化反应，固体燃料高温热风炉9产生的烟气作为氧化剂；开启安装在距离窑尾口约 12m处的鼓风机5，把抽进的自然空气，通入安装在回转窑4上距离窑尾口12～23m、长11m的外侧换热器6和安装在回转窑4上距离窑尾口23～30m、长7m的内侧换热器7；所述的内侧换热器7一端位于窑头口位置并通过窑头口的排风口与回转窑内腔相通；该实施例中，内侧换热器7的长度为7m，所述的内侧换热器7一端与外侧换热器6连通，所述的外侧换热器6长度为11m；所述的外侧换热器6位于回转窑物料主反应高温区的回转窑体上，位于内层耐火材料层与外层壳体之间；所述的内侧换热器7位于回转窑脱残硫区的回转窑体上，位于回转窑体的最内层，并在其外层依次设置保温材料层、壳体；进入回转窑的自然空气，并在烟气回收系统15引风作用使回转窑4内产生的一定负压作用下，从窑头口涌入回转窑4内，仅仅维持回转窑4内气氛中氧的体积分数为5～8％。控制回转窑4内负压，维持回转窑4内气体流速约在5～11m/s，当回转窑4内钼精矿原料达到氧化反应温度380℃以上时，原料与鼓风机5经外侧换热器6和内侧换热器7供入回转窑4内的自然空气开始进行充分的氧化反应，烟气回收系统15在回转窑4内产生一定负压作用使反应产生的SO₂气体和其它烟尘从窑尾部抽离回转窑4，依次经旋风收尘器18收尘、散热器17散热收尘、袋式收尘器16收尘后，进入尾气制酸系统，并把鼓风机5供应的自然空气源源不断地抽进回转窑4内。协调控制可调速电机13的转速和回转窑给料装置3供给回转窑4原料的速度和变频鼓风机5的转速以及引风机的抽力，维持回转窑4内物料的料层厚度为3～15cm，直到回转窑4内形成三个温区，即回转窑前段的物料干燥预热区，在回转窑中段，又在其它两个温区之间的物料主反应高温区，在回转窑后段的脱残硫区段；所述物料干燥预热区由窑尾口到物料主反应高温区的温度逐渐升高，温度范围为200～500℃；所述脱残硫区段由窑头口到物料主反应高温区的温度逐渐升高，温度范围为400～830℃，所述物料主反应高温区由其中部到物料干燥预热区的温度范围为940～500℃，所述物料主反应高温区由其中部到脱残硫区段的温度范围为940～830℃，停止固体燃料高温热风炉9供热，增大鼓风机5的风量，通过换热装置供入更多的自然空气，维持回转窑4内氧气的体积分数在8～18％，并控制回转窑4内负压，维持回转窑4内气体流速约在10～20m/s。钼精矿原料在回转窑内经过充分氧化焙烧后翻搅着运动出窑头口，进入窑头密封和成品料箱装置8内，成品出窑。经烘干、粉碎后的的钼精矿原料连续送入回转窑尾部内，在回转窑炉内氧化焙烧，成品连续出窑；启炉后即在回转窑内形成上部所述三个温区后，也就是停止外部供热后的整个工艺过程均在停止外部供热状态下进行，启炉后的整个工艺过程的热量完全由钼精矿焙烧反应放出的热量提供，即完全利用钼精矿焙烧反应放出的热量完成焙烧过程；启炉后的整个工艺过程中，通过回转窑设置的换热装置所引入的自然空气，维持窑内气氛中氧气的体积分数为8～18％，并控制回转窑内负压，维持窑内气体流速在10～20m。

如图1所示，并参照图2、图3，所述回转窑窑体的前段即窑尾的物料干燥预热段由内层的单层或多层保温层和外层的壳体构成，所述回转窑窑体的中段即物料主反应高温区由内向外为耐火材料层、外侧换热器(空气通道)和壳体，所述回转窑窑体的后段即脱残硫区段由内向外为内侧换热器(空气通道)、保温层和壳体；所述回转窑壳体前段上安装有鼓风机5，鼓风机采用滑环供电装置实现供电；所述鼓风机为变频鼓风机，其进口管道上装有调节阀门；所述回转窑窑头即出料端设有排风口，所述回转窑引入自然空气的换热装置由外侧换热器6、内侧换热器7构成，所述外侧换热器6设置在回转窑窑体的中段即物料主反应高温区；所述内侧换热器设置在回转窑窑体的后段即脱残硫区段；变频式鼓风机5通过进风连接管路与回转窑上的外侧换热器6连通，所述内侧换热器7分别与外侧换热器6和排风口相通，所述设置在回转窑窑头即出料端的排风口与回转窑内腔相通；将外侧换热器设置在回转窑窑体的中段即物料主反应高温区，使外侧换热器6分别与变频式鼓风机5、内侧换热器连通7，使由变频式鼓风机进入的自然空气先进入外侧换热器6内，由于外侧换热器设置在回转窑窑体的中段即窑身主反应段为高温区，使进入外侧换热器内的自然空气与主反应高温区段的窑身进行热交换，使回转窑高温区的窑体得到一次降温冷却，被高温区窑体加热的空气进入内侧换热器，与回转窑物料脱残硫区段的窑体进行热交换，对回转窑物料脱残硫区段的温度进行一次提升；具有一定温度的空气再通过内侧换热器7由回转窑窑头即出料端的排风口进入回转窑内腔；给焙烧反应提供所需的氧气，同时提供部分热量，以维持回转窑后段即脱残硫区段的温度，促进脱硫反应的进行，并对高温区进行二次降温冷却。

所述外侧换热器6和内侧换热器7均采用密封结构，即外侧换热器6和内侧换热器7均为夹套式的风冷结构，是在回转窑窑体上设置的用一定数量的肋板分割而成的多个并行的空气流通通道，所述的多个并行的空气流通通道沿回转窑窑体的圆周分布，使空气环周均匀进入外侧换热器6，并使沿多个并行的空气流通通道进入外侧换热器的空气与回转窑高温区的窑体充分、均匀进行热交换，使回转窑高温区的窑体得到一次降温冷却，被高温区窑体加热的空气环周均匀进入内侧换热器7，与回转窑脱残硫区段的窑体充分、均匀进行热交换，对回转窑物料脱残硫区段的温度进行一次提升；具有一定温度的空气通过内侧换热器沿回转窑窑体圆周分布的空气流通通道均匀进入回转窑内腔，给焙烧反应提供所需的氧气，同时提供部分热量，以维持回转窑后段即脱残硫区段的温度，促进脱硫反应的进行，并对高温区进行二次降温冷却。

Claims

1.一种钼精矿自热式焙烧装置，它包括斜度为1～5°，并被回转窑壳体前支撑轮(10)、后支撑轮(14)、齿轮副(14)支撑的回转窑(4)；并具有物料干燥粉碎装置，回转窑给料装置，外供热热源和烟气回收系统；其特征在于：所述的回转窑设置有空气换热装置并在回转窑壳体前段上安装有鼓风机(5)；所述的空气换热装置由外侧换热器(6)、内侧换热器(7)构成，所述外侧换热器(6)设置在回转窑窑体的中段即物料主反应高温区；所述内侧换热器(7)设置在回转窑窑体的后段即脱残硫区段；鼓风机(5)通过进风连接管路与回转窑上的外侧换热器(6)连通，所述内侧换热器(7)分别与外侧换热器(6)、回转窑窑头即出料端的排风口相通；所述设置在回转窑窑头即出料端的排风口与回转窑内腔相通。

2.根据权利要求1所述的钼精矿自热式焙烧装置，其特征是：所述外侧换热器(6)和内侧换热器(7)是在回转窑窑体上用一定数量的肋板分割而成的多个并行的空气流通通道，所述的多个并行的空气流通通道沿回转窑窑体的圆周分布。

3.根据权利要求1所述的钼精矿自热式焙烧装置，其特征是：所述位于回转窑物料主反应高温区窑体上的外侧换热器(6)，位于内层耐火材料层与外层壳体之间；所述位于回转窑脱残硫区窑体上的内侧换热器(7)，位于回转窑体的最内层，并在其外层依次设置保温材料层、壳体。

4.根据权利要求1所述的钼精矿自热式焙烧装置，其特征是：采用滑环供电装置实现鼓风机(5)供电。

5.根据权利要求1所述的钼精矿自热式焙烧装置，其特征是：所述的鼓风机(5)为变频鼓风机，其进口管道上装有调节阀门。