CN203159247U

CN203159247U - 一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置

Info

Publication number: CN203159247U
Application number: CN 201320107912
Authority: CN
Inventors: 石大学
Original assignee: HUBEI ZHENHUA CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: HUBEI ZHENHUA CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2023-03-11

Abstract

本实用新型公开了一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，属于回转窑技术领域。本实用新型的窑体长径比为3~6，加料端上设置有加料口、加料端燃烧器和烟气出口，放料端上设置有虹吸高位出口、放渣口和放料端燃烧器；窑体底部设置有底吹风口装置，窑体两侧壁对称设置有侧吹风口装置，窑体顶部设置有顶吹风口装置，该顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置排列的长度分别为窑体长度的30~70%，顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置水平排列，且分别与喷枪相连接；窑体上设置有动力机构，动力机构包括传动装置和齿圈。本实用新型的回转窑装置，氧化反应时间显著缩短，生产能力明显提高，生产成本大幅降低，易于形成工业化规模。

Description

一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置

技术领域

本实用新型涉及回转窑技术领域，更具体地说，涉及一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置。

背景技术

重铬酸钠是铬盐行业最主要产品，作为基本化工原料，广泛用于化工、轻工、印染、医药等行业，可进一步加工为铬酸酐、氢氧化铬、碱式硫酸铬等铬盐系列产品，用于冶金、机械、建材、石油、制革、电镀、颜料、日用五金等行业，在国民经济中占有重要地位，重铬酸钠基本生产工艺为铬铁矿氧化焙烧—硫酸酸化法。

传统的重铬酸钠生产工艺为：铬铁矿有钙焙烧制铬酸钠经硫酸酸化后形成重铬酸钠，由于有钙焙烧使用大量钙质（白云石、大理石或生石灰等）填料，造成排渣量大，且有致癌物—铬酸钙的产生，难以彻底解毒和综合利用，严重影响环境，已被列为国家产业政策中淘汰类生产工艺。

现有的无钙焙烧生产工艺不添加钙质填料，排渣量少且不含致癌物—铬酸钙，减轻了环境影响。其反应机理为：铬铁矿加热至500℃时，Fe²⁺首先氧化为Fe³⁺，铬尖晶石晶格发生畸变，势能升高，易于反应。纯碱先同R₂O₃反应生产NaRO₂即亚铬酸钠（NaCrO₂）、铝酸钠（NaAlO₂）和铁酸钠（NaFeO₂），高温氧化气氛中，亚铬酸钠同氧和纯碱继续反应生产铬酸钠（Na₂CrO₄），铝酸钠和铁酸钠也起着碱的作用，使亚铬酸钠氧化成铬酸钠，由于这三种NaRO₂的熔点均高于铬矿正常焙烧温度，正常氧化焙烧时，在反应中间产生低熔融点的混合物，造成回转窑中结圈（瘤），不利于生产的稳定运行，目前常用的措施有：

（1）加入大量返渣，降低液相量，采用造粒焙烧工艺（中国专利公开号：CN 1104258A）可有效降低窑内结圈（瘤），但由于增加造粒工序，拉长了工艺流程，粒料烘干增加能源消耗。铬铁矿无钙焙烧的反应动力学研究表明：填料比为0的少碱焙烧，活化能为50.3KJ/K.mol；填料比为1.5的足碱焙烧，活化能为73.2KJ/K.mol；在1000℃基本平衡所需的时间用返渣的足碱无钙焙烧反应时间比少碱无钙焙烧（或有钙焙烧）要多3倍。这也是造成现有无钙返料足碱填料回转窑生产率低的主要原因。造粒焙烧工艺导致炉窑生产率降低、生产综合成本升高。

（2）按无钙焙烧反应机理，采用分段焙烧方法（中国专利授权号：CN 1052461C），第一阶段由铬矿石、碱金属化合物以及任选的选矿后的废石组成的混合物在一种含有不多于2%（体积）氧的气氛中被加热到1000℃至1400℃之间的温度，而在第二阶段，此混合物则在900~1070℃的较低温度并在供应至少含70%的氧的气氛情况下被氧化，此方法核心设备为二台转管窑和气体分隔方案。由于工艺流程长，设备尤其是气体分隔供给设施复杂，目前仍无较成功工业化实例。

（3）铬铁矿加压液相氧化法制铬酸钠工艺为：铬铁矿与循环碱液湿磨后加入4-6倍经固体烧碱（NaOH）调整后的高浓度浓碱（NaOH）液，混合均匀，于4.5~6.0MPa压力，260~300℃温度条件下，进行加压液相氧化反应，反应时间4~8h，反应完成液经固液分离后，母液作循环碱液返回配料，固体部分即铬酸钠晶体和铁渣等固相杂质，溶解后，洗涤过滤，固体为铁渣，液体加石灰乳除质，过滤洗涤，固体为钙渣，液体经多效蒸发结晶，固体为含碱铬酸钠，经饱和重铬酸钠溶液洗涤后作为制重铬酸钠原料，母液进一步蒸发至含NaOH50%以上作为循环碱液使用。固液相法工艺条件为高温、高压、高碱，且反应时间长，使设备材质要求高，工艺流程长，设备投资大，动力消耗高，生产规模难以扩大，其反应完成液杂质分离过程复杂冗长，母液循环蒸发水分大，能源消耗高等原因导致综合成本大幅升高，多年以来，未能形成工业化规模。

（4）铬铁水热氧化法生产铬酸钠主要生产工艺为：铬铁经超细粉碎后与碱混合打浆，用泵压入4~22MPa高压反应釜内，同时通入氧气进行碱性氧化溶出，操作温度为150℃~370℃，反应完成液降至常压并冷却至≤120℃后进行固液分离，滤饼即高铁渣，滤液即铬盐钠溶液。因水热氧化法工艺条件为高温、高压，使设备要求高、投资大、动力消耗高，难以形成生产规模。此外原料如为铬铁，产品综合成本畸高，如利用副产铬铁粉，则受原料来源限制。多年以来，未有效形成工业化规模。

针对由铬铁矿焙烧制铬酸钠过程中的炉料结壁问题，已有相关专利技术方案予以公开，如中国专利申请号为201110153036.X，申请日为2011年6月9日，该申请案将包含铬铁矿，选自纯碱、碳酸氢钠、硫酸钠和氢氧化钠中的一种或多种和任选的铬酸钠的混合料在卧式回转窑中在氧气存在下于350-1500℃下熔融液相焙烧，得到铬酸钠，其中所述回转窑包括窑身和位于该窑身两端的两个端部，两个端部上分别设有高位液相出口和低位液相出口，在窑身上设有氧枪和加料口，其中氧枪与加料口交错设置使得氧枪与加料口不在窑身的同一横截面上，以及处于高位液相出口与加料口和氧枪中较靠近高位液相出口的那一部件之间的位于窑身上的烟气出口。该方法使铬铁矿在熔盐体系中呈熔融液相，在一定程度上解决了无钙焙烧工艺易结壁的问题，但是，对于改善熔盐体系的反应条件，缩短氧化焙烧时间仍需进一步改进。

发明内容

实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中铬铁矿无钙焙烧—硫酸酸化法制重铬酸钠生产工艺存在的炉料结圈（瘤），生产效率低的问题，提供了一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，采用本实用新型的技术方案，极大的提高了回转窑生产率，缩短了氧化焙烧时间，具有良好的经济效益和发展前景。

技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，包括窑体，还包括顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置、加料端燃烧器、放料端燃烧器、加料口、虹吸高位出口、传动装置、齿圈、烟气出口、虹吸烟道、固定烟道、端盖、放渣口和喷枪，其中：

所述的窑体为卧式回转窑，该窑体的长径比为3~6，所述的窑体包括加料端和放料端，所述的加料端上设置有加料口、加料端燃烧器和烟气出口，该加料端燃烧器固定安装于端盖上，所述的烟气出口通过虹吸烟道连接至固定烟道；所述的放料端上设置有虹吸高位出口、放渣口和放料端燃烧器，所述的放料端燃烧器固定安装于端盖上；所述的窑体底部设置有底吹风口装置，所述的窑体两侧壁对称设置有侧吹风口装置，所述的窑体顶部设置有顶吹风口装置，上述的顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置水平排列，且分别与喷枪相连接，该顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置排列的长度分别为窑体长度的30~70%，距离放料端最近的一个顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置到放料端端盖的距离为窑体长度的20~50%，所述的顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置的个数均为4~30个；所述的窑体上设置有动力机构，该动力机构包括传动装置和齿圈，所述的齿圈固连于窑体的外周，所述的传动装置用于驱动齿圈运动。

更进一步地，所述的顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置均包括弹子阀、消音器和熔体测温仪；所述的喷枪为四层结构：最内层为燃料通道，第二层为氧气通道，第三层为枪空气通道，第四层为护罩空气通道，上述的喷枪轴线与窑体的轴线夹角为25~155°。

更进一步地，所述的窑体的长径比为4~5。

更进一步地，所述的顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置排列的长度分别为窑体长度的30~70%，距离放料端最近的一个顶吹风口装置、侧吹风口装置、底吹风口装置到放料端端盖的距离为窑体长度的25~35%，所述的顶吹风口装置的个数为4个，所述的侧吹风口装置的个数为30个，所述的底吹风口装置的个数为6个。

有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本实用新型的一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，其窑体的长径比为3~6，与现有技术中常用的长径比为15~20的回转窑相比显著缩短，设备投资、基建费用明显降低，且本实用新型的回转窑正常情况下不转动，动力消耗低；由于长径比小，使得散热少，发热集中，本实用新型的卧式回转窑燃料消耗降低20%以上，单台回转窑生产能力提高2~3倍；

（2）本实用新型的一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，其回转窑的底部、侧壁和顶部上均设置有风眼装置，该风眼装置连接喷枪，在喷枪鼓入气体的搅拌作用下，可提高氧的传质效率、物料的分散与均化，氧化焙烧时间缩短50%以上，并可有效防止结瘤、结炉等事故的发生，有利于熔盐流出，且铬铁矿氧化率达98.7%~99.5%。

附图说明

图1为本实用新型的一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置的结构示意图；

图2为本实用新型中喷枪的结构示意图；

图3为本实用新型中喷枪的剖面结构示意图；

图4为本实用新型中回转窑浸没式侧吹、底吹、顶吹熔盐流场示意图。

示意图中的标号说明：

1、窑体；21、顶吹风口装置；22、侧吹风口装置；23、底吹风口装置；31、加料端燃烧器；32、放料端燃烧器；4、加料口；5、虹吸高位出口；6、传动装置；7、齿圈；8、烟气出口；91、燃料通道；92、氧气通道；93、枪空气通道；94、护罩空气通道；10、端盖；11、放渣口；12、虹吸烟道；13、固定烟道。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，包括窑体1、顶吹风口装置21、侧吹风口装置22、底吹风口装置23、加料端燃烧器31、放料端燃烧器32、加料口4、虹吸高位出口5、传动装置6、齿圈7、烟气出口8、虹吸烟道12、固定烟道13、端盖10、放渣口11和喷枪。

本实施例的窑体1为φ2.15×9m的卧式回转窑，该窑体1的长径比为4.2，本实用新型中将窑体1的长径比设计为3~6，是本实用新型的关键改进点之一，与现有技术中常用的长径比为15~20的回转窑相比显著缩短，使得散热少，发热集中，使得燃料消耗降低20%以上，单台回转窑生产能力提高2~3倍。本实施例的窑体1包括加料端和放料端，所述的加料端上设置有加料口4、加料端燃烧器31和烟气出口8，该加料端燃烧器31固定安装于端盖10上，所述的烟气出口8通过虹吸烟道12连接至固定烟道13，加料口4安装在窑体1的顶部；所述的放料端上设置有虹吸高位出口5、放渣口11和放料端燃烧器32，所述的放料端燃烧器32固定安装于端盖10上，放渣口11用于紧急状态下停炉并放出熔渣，防止死炉和停炉，检期时使用。本实施例在加料端和放料端均设置有燃烧器是本实用新型的特殊设计，在生料逐步投入到回转窑中时，启动加料端燃烧器31和放料端燃烧器32，生料在回转窑内逐步熔融，反应生成熔盐。本实施例的窑体1上设置有动力机构，该动力机构包括传动装置6和齿圈7，所述的齿圈7固连于窑体1的外周，所述的传动装置6用于驱动齿圈7运动，本实用新型的回转窑在正常生产过程中不作回转运动，仅在开炉期、停炉期按指定位置转动。

为了提高回转窑内氧的传质效率、物料的分散与均化，缩短氧化焙烧时间，本实施例的窑体1底部设置有底吹风口装置23，所述的窑体1两侧壁对称设置有侧吹风口装置22，所述的窑体1顶部设置有顶吹风口装置21，上述的顶吹风口装置21、侧吹风口装置22、底吹风口装置23水平排列，且分别与喷枪相连接。本实用新型中顶吹风口装置21、侧吹风口装置22、底吹风口装置23排列的长度分别为窑体1长度的30~70%，距离放料端最近的一个顶吹风口装置21、侧吹风口装置22、底吹风口装置23到放料端端盖10的距离为窑体1长度的20~50%，所述的顶吹风口装置21、侧吹风口装置22、底吹风口装置23的个数均为4~30个，本实施例中具体如下：顶吹风口装置21、侧吹风口装置22、底吹风口装置23排列的长度分别为窑体1长度的60%，距离放料端最近的一个顶吹风口装置21、侧吹风口装置22、底吹风口装置23到放料端端盖10的距离为窑体1长度的30%，所述的顶吹风口装置21的个数为4个，所述的侧吹风口装置22的个数为30个，该30个侧吹风口装置22均匀分布排列在窑体1的两侧壁，所述的底吹风口装置23的个数为6个。具体使用时，可以根据需要选择不同的喷吹方式，侧吹的熔体流场示意图如图4中的（a）所示，底吹的熔体流场示意图如图4中的（b）所示，顶吹的熔体流场示意图如图4中的（c）所示。

本实施例的顶吹风口装置21、侧吹风口装置22、底吹风口装置23均包括弹子阀、消音器和熔体测温仪。如图2和图3所示，本实施例中的喷枪为四层结构：最内层为燃料通道91，该燃料通道91用于通入煤粉和空气，第二层为氧气通道92，该氧气通道92由4片氧气旋片组成，第三层为枪空气通道93，该枪空气通道93由6片枪空气通道旋片组成，第四层为护罩空气通道94，该护罩空气通道94通入护罩空气，用于保护喷枪。上述的喷枪轴线与窑体1的轴线夹角为25~155°均可。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，包括窑体（1），其特征在于：还包括顶吹风口装置（21）、侧吹风口装置（22）、底吹风口装置（23）、加料端燃烧器（31）、放料端燃烧器（32）、加料口（4）、虹吸高位出口（5）、传动装置（6）、齿圈（7）、烟气出口（8）、虹吸烟道（12）、固定烟道（13）、端盖（10）、放渣口（11）和喷枪，其中：

所述的窑体（1）为卧式回转窑，该窑体（1）的长径比为3~6，所述的窑体（1）包括加料端和放料端，所述的加料端上设置有加料口（4）、加料端燃烧器（31）和烟气出口（8），该加料端燃烧器（31）固定安装于端盖（10）上，所述的烟气出口（8）通过虹吸烟道（12）连接至固定烟道（13）；所述的放料端上设置有虹吸高位出口（5）、放渣口（11）和放料端燃烧器（32），所述的放料端燃烧器（32）固定安装于端盖（10）上；

所述的窑体（1）底部设置有底吹风口装置（23），所述的窑体（1）两侧壁对称设置有侧吹风口装置（22），所述的窑体（1）顶部设置有顶吹风口装置（21），上述的顶吹风口装置（21）、侧吹风口装置（22）、底吹风口装置（23）水平排列，且分别与喷枪相连接，该顶吹风口装置（21）、侧吹风口装置（22）、底吹风口装置（23）排列的长度分别为窑体（1）长度的30~70%，距离放料端最近的一个顶吹风口装置（21）、侧吹风口装置（22）、底吹风口装置（23）到放料端端盖（10）的距离为窑体（1）长度的20~50%，所述的顶吹风口装置（21）、侧吹风口装置（22）、底吹风口装置（23）的个数均为4~30个；

所述的窑体（1）上设置有动力机构，该动力机构包括传动装置（6）和齿圈（7），所述的齿圈（7）固连于窑体（1）的外周，所述的传动装置（6）用于驱动齿圈（7）运动。

2.根据权利要求1所述的一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，其特征在于：所述的顶吹风口装置（21）、侧吹风口装置（22）、底吹风口装置（23）均包括弹子阀、消音器和熔体测温仪；所述的喷枪为四层结构：最内层为燃料通道（91），第二层为氧气通道（92），第三层为枪空气通道（93），第四层为护罩空气通道（94），上述的喷枪轴线与窑体（1）的轴线夹角为25~155°。

3.根据权利要求2所述的一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，其特征在于：所述的窑体（1）的长径比为4~5。

4.根据权利要求2或3所述的一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置，其特征在于：所述的顶吹风口装置（21）、侧吹风口装置（22）、底吹风口装置（23）排列的长度分别为窑体（1）长度的30~70%，距离放料端最近的一个顶吹风口装置（21）、侧吹风口装置（22）、底吹风口装置（23）到放料端端盖（10）的距离为窑体（1）长度的25~35%，所述的顶吹风口装置（21）的个数为4个，所述的侧吹风口装置（22）的个数为30个，所述的底吹风口装置（23）的个数为6个。