CN207831945U - 一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，包括进行混合和预熔的混合炉、高低位倾斜的连接料槽、用于熔制的熔制炉和出料槽，所述连接料槽高位一端连接所述混合炉的混合炉出料口、低位一端连接所述熔制炉的进料口；所述出料槽与所述熔制炉的熔制炉出料口连接；利用上述工业炉装置能充分利用冶炼渣的有效成分，同时最大限度回收熔渣所含显热，实现各类冶炼熔渣生产多品种高附加值产品的综合利用。
Description
技术领域
本实用新型属于工业节能环保技术领域，涉及高温熔融态冶炼炉渣成分调整装置，具体涉及一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉。
背景技术
随着我国经济的迅速发展，冶金工业(黑色金属和有色金属)也得到迅猛发展，各种工业固体废物的产出量相应增加，不仅占用大量土地、严重污染环境，而且造成资源浪费。其中，黑色和有色金属冶炼过程中均排放大量的高温熔融态炉渣，其数量巨大、种类繁多。这些熔渣的温度均在1400～1500℃，含有大量的显热，平均热焓约为1670MJ/t，相当于55～61kg标煤燃烧所产生的热量，属于高品质的余热资源，具有很高的回收价值。据统计，当前我国冶金工业固废年产生量约4.3亿吨，其中工业尾矿2.84亿吨，冶炼渣1.15亿吨，除尘灰等0.31亿吨，其综合利用途径多为简单的物质回收型，缺乏资源、能源双回收的高效技术。冶金熔渣回收原则是不仅要回收其余热资源，而且要便于炉渣的再利用，并且不产生环境污染。
现有技术中，用于上述冶炼熔渣成分调整的工业炉大多为电弧炉，类似于矿热炉，通过高温电弧对熔体进行加热，热效率低，冶炼过程中的高压电弧波动对电网造成较大污染；炉型体积庞大，通常采用水冷炉壳，热损失严重；对熔渣的适应性小，对高温态物料的混合能力不足，造成熔体成分调整范围有限且不均匀，产品质量无法控制；而且寿命较短，通常为1～2年，操作环境恶劣，生产稳定性差，特别是电极消耗迅速，需频繁更换(2～3天)，增加操作难度和生产成本，且无法进行废料回用，会产生二次固废。
实用新型内容
为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，既能充分利用冶炼渣的有效成分，同时最大限度回收熔渣所含显热，实现各类冶炼熔渣生产多品种高附加值产品的综合利用。
本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：
一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，包括：混合炉、高低位倾斜的连接料槽、熔制炉和出料槽，所述连接料槽高位一端连接所述混合炉的混合炉出料口、低位一端连接所述熔制炉的进料口；所述出料槽与所述熔制炉的熔制炉出料口连接，其中，
所述混合炉包括受料口、直接加热电极、鼓泡系统和混合炉高温液位仪；且所述受料口底部为加厚坡面结构，上部设有除尘罩，侧面设有受料口盖板；
所述熔制炉包括微量成分调整剂料仓、直接加热电极和熔制炉高温液位仪，所述微量成分调整剂料仓置于所述连接料槽上方，所述熔制炉高温液位仪置于所述熔制炉顶部。
进一步地，所述受料口上方设有冷态成分调整剂料仓，所述冷态成分调整剂料仓底部设有下料溜管。
进一步地，所述混合炉的直接加热电极包括若干个分布于所述混合炉内不同位置的混合炉平插电极、混合炉顶插电极和混合炉出料口电极。
进一步地，所述熔制炉的直接加热电极包括若干个分布于所述熔制炉内不同位置的熔制炉平插电极、熔制炉顶插电极、熔制炉底插电极、熔制炉斜插电极和熔制炉出料口电极。
进一步地，所述混合炉底部设有混合炉应急排渣口，顶部设有混合炉加料机，所述混合炉出料口设有混合炉出料口闸板。
进一步地，所述熔制炉底部设有熔制炉应急排渣口，顶部设有熔制炉加料机，所述熔制炉出料口设有熔制炉出料口闸板。
进一步地，所述混合炉和所述熔制炉还包括远程自动安全监控系统、流量控制系统和温度控制系统。
需要说明的是，本实用新型的工业炉为连续熔制电炉，加料方式为冷、热态料间歇加入，不同于通常的冷态物料加料方式，冶炼熔渣采用渣罐直接倾倒的方式进入混合炉，受料口需承受巨大的物理机械冲刷和急剧的冷热冲击；受料口的底部采用加厚和坡面设计起缓冲作用，有利于冷热态物料同时滑入炉内，在受料口的上部设置除尘罩，回收在短期加料过程中产生的高温粉尘和烟气，在受料口的侧面设置受料口盖板，防止在非加料时间的热量散失。物料在工业炉内进行高温熔制，将成分调整到满足后续产品生产要求。另外，混合炉设置顶插和平插两层电极，熔化炉设置顶插、平插、斜插三层电极进行熔化，顶插电极用于熔化位于上层的冷态和固液混合态物料，平插电极对已初步熔化的熔体进行保温和补充热能，底部斜插电极则对熔体进行更加完全的熔制和均化，并调整好出料前的熔体温度，保证顺利出料。利用冶炼熔渣在高温熔融状态下的导电特性，采用分层加热电极控制炉内的电场、流场、温度场更加均匀、效率更高；且产量大，生产稳定性好，噪声、污染小，劳动生产率高。
需要进一步说明的是，本实用新型的工业炉炉体由混合炉和熔制炉两部分组成，采用明桥方式进行连接，混合炉处于高位，熔制炉位于低位，熔体由高位电炉流向低位电炉，保证物料的流动性。其中，混合炉用于混合、预熔，冷态成分调整剂和热态冶炼熔渣在该炉中进行充分混合并初步熔化；为加强熔体流动，减少底部不动层，混合炉底部设置鼓泡装置，进行连续或间断鼓泡；同时为定期排除金属沉积物及应急排渣，中下部侧面设置专用排放口；熔制炉主要用于对预熔后的熔体进行充分熔制，并在此进行完整的高温物理化学反应，从而得到最终产品所需的矿物相，同样中下部侧面设置专用排放口，用于定期排除金属沉积物和应急排渣。混合炉和熔制炉的连接通道内安装有流量控制装置，并与高温液位测量仪进行连锁用于控制从混合炉进入熔制炉的熔体流量；炉体内安装远程自动安全监控系统实时监控和异常情况提前预警，并采用工业大数据对工业炉使用寿命进行预测；顶部均设置加料机进行废料添加，将后道工序生产过程中所产生的边角料、不合格品、除尘灰等全部进行回用，确保不产生二次固废，实现对冶炼渣的100％完全利用；还可用于其他物料的添加，使工业炉生产模式更灵活，在上游冶炼炉检修或熔渣量不足的特殊情况下，可直接全部采用冷态物料生产，并可协同处理医用废玻璃、生活垃圾焚烧废渣等各类社会固废，扩大处置范围，实现一炉多用。
与现有技术相比，本实用新型的积极进步效果在于：
(1)相较于传统的高温电弧炉对熔体进行加热时热效率低，高压电弧波动对电网造成较大污染，本实用新型的工业炉为电阻炉，利用熔体在高温状态下的导电特性直接进行加热，热效率高，电流电压调节平缓且对电网无污染。
(2)本实用新型的工业炉结构紧凑，占地小，炉体外壁采用轻质保温材料，局部风冷，热损失小；克服现有技术中工业炉炉型体积庞大，水冷炉壳热损失严重等问题。
(3)本实用新型的工业炉在炉底鼓泡和炉内自身电磁场的双重作用下，可用于处理多种冶炼熔渣，实现熔体成分的大范围调整和整体均匀性，产品质量可控，可以满足不同制品的生产要求。
(4)现有用于炉渣成分调整的工业炉寿命较短(1～2年)，操作环境恶劣，生产稳定性差，特别是电极消耗迅速，需2～3天更换一次，增加操作难度和生产成本；本实用新型的工业炉寿命较长(2～3年)，采用机械化和自动化控制，产量大，生产稳定性好，噪声、污染小，劳动生产率高，加热电极消耗缓慢，一般2～3年更换一次。
(5)本实用新型的工业炉不仅可实现废料回用，而且还可协同处理医用废玻璃、生活垃圾焚烧废渣等各类社会固废，用途更加广泛。
附图说明
图1为本实用新型中工业炉的结构示意图；
图2为图1的俯视图；其中，
1a-渣罐车、1b-冷态成分调整剂料仓、1c-下料溜管、1d-除尘罩；
2a-受料口、2b-受料口盖板；
1-混合炉、101-混合炉平插电极、102-混合炉顶插电极、103-混合炉出料口电极、104-鼓泡系统、105-混合炉出料口、106-混合炉应急排渣口、107-混合炉加料机、31-混合炉出料口闸板、41-混合炉高温液位仪、5a-连接料槽、5b-微量成分调整剂料仓；
2-熔制炉、201-熔制炉平插电极、202-熔制炉顶插电极、203-熔制炉底插电极、204-熔制炉斜插电极、205-熔制炉出料口电极、206-熔制炉出料口、207-熔制炉应急排渣口、208-熔制炉加料机、32-熔制炉出料口闸板、42-熔制炉高温液位仪；6a-出料槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步描述。
参见附图1和2，一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，包括：混合炉1、高低位倾斜的连接料槽5a、熔制炉2和出料槽6a，所述连接料槽5a高位一端连接所述混合炉1的混合炉出料口105、低位一端连接所述熔制炉2的进料口；所述出料槽6a与所述熔制炉2的熔制炉出料口206连接，其中，所述混合炉1包括进料装置、分层加热装置、鼓泡系统104和混合炉高温液位仪41；且所述混合炉1的进料装置包括：运载冶炼熔渣的渣罐车1a、底部设有下料溜管1c的冷态成分调整剂料仓1b和受料口2a，且所述受料口2a底部为加厚坡面结构、上部设有除尘罩1d、侧面设有受料口盖板2b；所述熔制炉2包括位于进料口上方的微量成分调整剂料仓5b、分层加热装置和熔制炉高温液位仪42；所述混合炉1的分层加热装置为直接加热电极，包括：混合炉平插电极101、混合炉顶插电极102和混合炉出料口电极103。所述熔制炉2的分层加热装置为熔制炉平插电极201、熔制炉顶插电极202、熔制炉底插电极203、熔制炉斜插电极204和熔制炉出料口电极205的组合。
混合炉1还包括混合炉应急排渣口106、混合炉出料口闸板31和用于添加生产过程中二次固体废弃物的混合炉加料机107；熔制炉2还包括熔制炉应急排渣口207、熔制炉出料口闸板32和用于添加生产过程中二次固体废弃物的熔制炉加料机208；混合炉1和所述熔制炉2均还包括远程自动安全监控系统和流量控制系统。
上述用于冶炼熔渣成分调整的工业炉作业时，冶炼熔渣由30～50m3的渣罐车1a装运制生产车间的加料平台，打开混合炉受料口盖板2b，经行车或渣罐倾翻装置将罐内熔体以1～2t/min的速度倾倒入受料口2a，存放在料仓1b中的冷态成分调整剂通过下料溜管1c与高温熔渣同时加入，热态熔渣与冷态成分调整剂一起加入受料口2a，随后受料口盖板2b由侧面轨道推入封闭敞口空间。
在鼓泡系统104的强力搅拌和分层加热电极电磁场双重作用下，混合炉1内温度保持1400～1500℃，冷、热物料充分混合至成分趋于均一，炉内液面迅速上升，在液位压力作用下，熔体不断由混合炉出料口105流出，通过调整混合炉出料口闸板31和混合炉高温液位仪41，控制混合炉1内熔体流出速率为2～10t/hr。
在混合炉1内混合和预熔后的熔体流入熔制炉2内，同时微量成分调整剂按步骤S1中所述流出熔体的0.01～3％从微量成分调整剂料仓5b加入到所述连接料槽5a内，采用分层垂直熔化，控制所述不同区域加热电极的加热电功率控制熔制温度在1450～1550℃范围内，其中，位于上层区域的熔制炉顶插电极202加热电功率为每公斤物料800～1000kw，熔制温度为1500～1550℃；位于中层区域的熔制炉平插电极201加热电功率为每公斤物料600～1000kw，熔制温度为1450～1500℃；位于下层区域的熔制炉底插电极203和熔制炉斜插电极204加热电功率为每公斤物料400～800kw，熔制温度为1450～1480℃；熔制炉出料口电极205加热电功率为每公斤物料600～800kw，熔制温度为1450～1520℃，保证出料温度满足熔体流动性要求；通过调整熔制炉出料口闸板32和熔制炉高温液位仪42，使液位波动在±5％以内，且连续不断由熔制炉出料口206流出，控制熔制炉2内熔体流出速率为2～10t/hr。
从熔制炉2内流出的熔体沿出料槽6a进入后续加工生产。存放在微量成分调节剂料仓5b中的着色剂、助熔剂、脱色剂、乳浊剂、氧化剂、还原剂等在两炉间的连接料槽5a处加入；边角料、不合格品、除尘灰等二次固废通过混合料加料机107和熔制炉加料机208加入，重新回炉进行熔制，医用废玻璃、生活垃圾焚烧废渣等其他固废也分别由这两台加料机加入。
如遇紧急情况或停炉检修前，可分别通过设置在炉体下部的混合炉应急排渣口106和熔制炉应急排渣口207将熔体排出，一般连续运行3～6个月后，根据炉底金属沉积情况由所述排渣口进行排放。在冶炼工序出现故障或较长时间进行停机检修等情况下，造成冶炼熔渣数量减少或停止供应，此时需通过调整混合炉1和熔制炉2的生产节奏来适应因原料供应引起的变化。如果冶炼工序出现故障，造成熔渣数量减少，此时通过增加混合炉和熔制炉的冷态物料投加量来补充物料总量，确保后续产线的连续生产和产品质量。在冶炼工序停机检修期间，无熔渣供应，可根据停机时间长短，暂停混合炉运行，仅运行熔制炉，全部使用冷态原料进行生产，待熔渣恢复供应后重新启动混合炉进入常规生产运行状态。
硅锰冶炼渣是硅锰合金企业生产中产生的工业废渣，每生产1t的硅锰合金会产生1.2～1.3t的硅锰渣。在硅锰合金冶炼过程中，主要采用锰矿、富锰矿、硅石和焦炭等作为原材料进行冶炼，冶炼过程中所产生的高温炉渣通常经过水淬或是在空气中自然冷却后成为固态，在熔融状态下对炉渣成分进行适当调整后可直接生成建筑装饰用微晶玻璃板材。采用上述工业炉进行成分调整时，先采用行车吊起并倾倒渣罐内熔渣，同时打开受料口闸板2b和成分调整添加剂料仓1b下料阀，在10～20min内完成冷热态两种物料的加料过程。硅锰熔渣和成分调整添加剂进入混合炉1内，在上、下两层加热电极201所形成的电磁场和炉底鼓泡装置104的共同作用下，冷、热态物料得到充分混合和搅拌，混合炉熔制温度为1550℃，熔制时间为6～8h。从混合炉侧面出料口105流出的熔体，沿所述两个熔炉间的连接料槽5a流入位于低位的熔制炉2，在熔制炉内熔体进行充分的熔化和均化，熔制温度为1480℃，熔制和均化时间为10～12h，温度调整至满足后道工序生产要求，最终由熔制炉出料口206流出，进入压延成型机生产微晶玻璃制品。
以上所述为本实用新型的较佳实施方式，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效替换或修改，都落入本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，包括：混合炉(1)、高低位倾斜的连接料槽(5a)、熔制炉(2)和出料槽(6a)，所述连接料槽(5a)高位一端连接所述混合炉(1)的混合炉出料口(105)、低位一端连接所述熔制炉(2)的进料口；所述出料槽(6a)与所述熔制炉(2)的熔制炉出料口(206)连接，其中，
所述混合炉(1)包括受料口(2a)、直接加热电极、鼓泡系统(104)和混合炉高温液位仪(41)；且所述受料口(2a)底部为加厚坡面结构，上部设有除尘罩(1d)，侧面设有受料口盖板(2b)；
所述熔制炉(2)包括位于微量成分调整剂料仓(5b)、直接加热电极和熔制炉高温液位仪(42)，所述微量成分调整剂料仓(5b)置于所述连接料槽(5a)上方，所述熔制炉高温液位仪(42)置于所述熔制炉(2)顶部。
2.如权利要求1所述的一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，所述受料口(2a)上方设有冷态成分调整剂料仓(1b)，所述冷态成分调整剂料仓(1b)底部设有下料溜管(1c)。
3.如权利要求1所述的一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，所述混合炉(1)的直接加热电极包括若干个分布于所述混合炉(1)内不同位置的混合炉平插电极(101)、混合炉顶插电极(102)和混合炉出料口电极(103)。
4.如权利要求1所述的一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，所述熔制炉(2)的直接加热电极包括若干个分布于所述熔制炉(2)内不同位置的熔制炉平插电极(201)、熔制炉顶插电极(202)、熔制炉底插电极(203)、熔制炉斜插电极(204)和熔制炉出料口电极(205)。
5.如权利要求1所述的一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，所述混合炉(1)底部设有混合炉应急排渣口(106)，顶部设有混合炉加料机(107)。
6.如权利要求1所述的一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，所述混合炉出料口(105)设有混合炉出料口闸板(31)。
7.如权利要求1所述的一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，所述熔制炉(2)底部设有熔制炉应急排渣口(207)，顶部设有熔制炉加料机(208)。
8.如权利要求1所述的一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，所述熔制炉出料口(206)设有熔制炉出料口闸板(32)。
9.如权利要求1所述的一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，所述混合炉(1)还包括远程自动安全监控系统、流量控制系统和温度控制系统。
10.如权利要求1所述的一种用于冶炼熔渣成分调整的工业炉，其特征在于，所述熔制炉(2)还包括远程自动安全监控系统、流量控制系统和温度控制系统。
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