CN213326744U - 一种用于金属硝酸盐分解的热解炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种用于金属硝酸盐分解的热解炉。包括炉体内壳、炉体外壳、加热元件、进料口和喷料装置；所述炉体内壳套嵌设置于所述炉体外壳中，所述炉体内壳围设成所述热解炉的热解通道；所述炉体内壳与所述炉体外壳之间设置有加热元件；所述加热元件是电阻丝、微波磁控管或辐射加热管；所述炉体内壳与所述炉体外壳之间形成封闭的热源空间；其中，所述炉体外壳是由保温耐火材料制成的结构件，所述保温耐火材料是氧化铝、氧化镁和氧化硅中的一种或多种；所述炉体内壳是不锈钢或合金钢材料制成的结构件。利用该热解炉可以有效降低加热成本，同时使得整个热分解的流程简单化，可控性强，同时，制备得到的金属氧化物粒径均匀。

Description

一种用于金属硝酸盐分解的热解炉

技术领域

本实用新型涉及热解设备技术领域，具体涉及了一种用于金属硝酸盐分解的热解炉。

背景技术

大部分金属硝酸盐在受热条件下，可以分解为金属氧化物、二氧化氮和氧气，放出的氧、二氧化氮在一定条件下用水吸收可生成硝酸，金属氧化物也可以在有色金属湿法冶金以及其他化工领域中得到循环再生利用，实现低成本生产过程，这种金属硝酸盐热分解回收硝酸和金属氧化物的方式，引起了越来越多的关注。

中国专利CN 108862218 A公开了一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其装置，通过在密闭的装置中使金属硝酸盐粉末通过热解，产生O₂、NO₂及金属氧化物粉末，将得到的O₂、NO₂导入到吸收塔中，通过吸收塔中设有的吸收液循环吸收后，得到需要浓度的硝酸。整个系统保持密封、正压，让硝酸盐在回转窑内充分热解，所产生气体被吸收塔中的液体吸收制成硝酸溶液。但是硝酸盐分解要求温度较高，如果直接将硝酸盐输送到回转炉窑中进行加热分解，存在硝酸盐受热不均匀，分解不充分的问题。不仅会造成回收热成本高，还会带来硝酸盐的回收率不高，金属氧化物粒径不均匀的问题。

中国专利CN109721038A公开了一种硝酸盐热解回收硝酸方法，将硝酸盐输送到至少两级的预热装置中，进行加热，液化。再将硝酸盐热流体输送到分解器中，利用高温气体进行加热，使得硝酸盐分解产生混合气体和固体粉末。将混合气体和固体粉末分离，一部分混合气体输送到硝酸回收罐中，另一部分混合气体加热至500-800℃，然后回流分解器中，用于加热硝酸盐热流体，使之高效受热分解。该发明是利用高温气体进行金属硝酸盐的热分解，该方法所用的高温气体需要额外的设备提供加热，在加热过程中会有较大的热损失，致使其运行成本高；其次，额外的加热设备使得整个生产流程复杂化，人工控制难度大，可操作性差；最后，利用高温气体进行分解硝酸盐过程中可能受动态气流或装置切换时的影响使得制备的金属氧化物颗粒不均匀，销售价格大大降低。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术金属硝酸盐热分解过程中存在的硝酸盐受热不均匀利用率低、加热成本高、流程复杂、可操作性差、金属氧化物颗粒不均匀等技术问题，提供一种用于金属硝酸盐分解的热解炉。利用该热解炉可以有效降低加热成本，同时使得整个热分解的流程简单化，可控性强，同时，制备得到的金属氧化物粒径均匀。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于金属硝酸盐分解的热解炉，包括炉体内壳、炉体外壳、加热元件、进料口和喷料装置；

所述炉体内壳套嵌设置于所述炉体外壳中，所述炉体内壳围合成所述热解炉的热解通道；所述炉体内壳与所述炉体外壳之间设置有加热元件；所述加热元件是电阻丝、微波磁控管或辐射加热管；所述炉体内壳与所述炉体外壳之间形成封闭的热源空间；

所述喷料装置设置在热解炉的顶部，所述喷料装置和所述进料口相连；所述热解炉的炉体中部设置有出料口，所述出料口贯穿所述炉体内壳和所述炉体外壳；

其中，所述炉体外壳是由保温耐火材料制成的结构件，所述保温耐火材料是氧化铝、氧化镁和氧化硅中的一种或多种；所述炉体内壳是不锈钢或合金钢材料制成的结构件。

本实用新型提供的热解炉，其内壳构成热解通道，内壳与外壳之间设置有加热元件，且形成密闭的热源空间，热解炉采用的是夹层式自加热方式，将金属硝酸盐热流体喷入该热解炉的热解通道，使得硝酸得以充分热解，在热解过程中不会受气流的影响，也不会有加热装置切换，制备的金属氧化铝的粒径分布均匀，质量大大提高。

同时，本实用新型的热解炉无需额外外接天然气供热系统，无需利用循环高温气体加热，通过对热解炉内壳外壳材料的选择、厚度的调整及加热体的布置，使得在整个加热过程中不会有较大的热损失，热成本大大降低，没有额外的加热设备使得整个生产流程简单化，更有利于人工控制，可操作性大大提高。

作为本实用新型的优选方案，所述硝酸盐是硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸铁、硝酸锡、硝酸铅、硝酸铜中的一种或多种。

作为本实用新型的优选方案，所述炉体外壳的厚度至少为20cm。优选地，所述炉体外壳的厚度是20cm～50cm。外壳的主要作用是用于保温耐火，根据设备的处理量不同，外壳的厚度可以适当调整，发明人发现，在实际应用中，根据热量损失情、材料成本、热量成本、承重等方面的考虑，外壳的厚度设置在 20cm～50cm是比较合适和实用的。更优选地，所述炉体外壳的厚度为30cm～ 40cm。

作为本实用新型的优选方案，所述炉体内壳是具有耐高温效果的不锈钢，所述高温是指200℃～1000℃。

作为本实用新型的优选方案，所述炉体内壳的厚度是1mm～10mm。内壳的主要作用是用于耐热，疏散热量，内的厚度过小，在高温条件下会对内壳的质量不能保证，内壳的厚度过大会造成疏散热量的效果不好，不能与外壳的保温达到良好的配合作用，容易造成热量损失。发明人发现，在实际应用中，根据热量损失情、材料成本、热量成本、承重等方面的考虑，内壳的厚度设置在1mm～10mm较好。优选地，所述炉体外壳的厚度为4mm～8mm。

作为本实用新型的优选方案，所述热解炉中的热解通道中设置有温度感应器，所述温度感应器用于检测分解通道中的温度。

作为本实用新型的优选方案，所述热解通道的底部设置有回收槽，用于收集热解产生的固体粉末。

作为本实用新型的优选方案，所述加热元件均匀分布于所述炉体内壳和所述炉体外壳之间。

作为本实用新型的优选方案，所述喷料装置是雾化器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的热解炉，其内壳构成热解通道，内壳与外壳之间设置有加热元件，且形成密闭的热源空间，本实用新型的热解炉采用的是夹层式自加热方式，将金属硝酸盐热流体喷入该热解炉的热解通道，使得硝酸得以充分热解，在热解过程中不会受气流的影响，也不会有加热装置切换，制备的金属氧化铝的粒径分布均匀，质量大大提高。

2、本实用新型提供的热解炉无需额外外接天然气供热系统，无需利用循环高温气体加热，通过对热解炉内壳外壳材料的选择、厚度的调整及加热体的布置，使得在整个加热过程中不会有较大的热损失，热成本大大降低，没有额外的加热设备使得整个生产流程简单化，更有利于人工控制，可操作性大大提高。

附图说明

图1是本实用新型用于金属硝酸盐分解的热解炉结构示意图。

图标：1-炉体内壳；2-炉体外壳；3-加热元件；4-进料口；5-喷料装置；6- 出料口；7-回收槽。

具体实施方式

一种用于硝酸盐分解的热解炉，包括炉体内壳、炉体外壳、加热元件、进料口和喷料装置；所述炉体内壳的中央区域为所述热解炉的热解通道；所述炉体内壳套嵌设置于所述炉体外壳中，所述炉体内壳与所述炉体外壳之间形成密闭的热源空间；所述加热元件设置于所述热源空间中；所述喷料装置设置在热解炉的顶部，所述喷料装置和所述进料口相连；所述热解炉的炉体中部设置有出料口，所述出料口贯穿所述炉体内壳和所述炉体外壳。

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种用于金属硝酸盐分解的热解炉，包括8mm厚不锈钢材质的炉体内壳1、50cm厚的由氧化铝保温材料制成的炉体外壳2、加热元件3、进料口4和喷料装置5；所述炉体内壳1套嵌设置于所述炉体外壳2中，所述炉体内壳1围设成所述热解炉的热解通道；所述炉体内壳1与所述炉体外壳2之间设置有加热元件3；所述加热元件3是电阻丝，电阻丝均匀分布在内壳1和外壳 2之间；所述炉体内壳1与所述炉体外壳2之间形成密闭的热源空间；所述喷料装置5是雾化器，设置在热解炉的顶部，用于将进料口4的金属硝酸盐热流体喷入热解通道；所述热解炉的炉体中部设置有出料口6，用于将热解通道的固体粉末和混合气体排出而做进一步的分离处理；所述热解炉中的热解通道中设置有温度感应器，所述温度感应器用于检测分解通道中的温度；所述热解通道的底部设置有回收槽7，用于将热解产生的部分固体粉末排出。

将硝酸铁热流体加入到热解炉加热热解，所采用的加热方式为电阻丝间接加热，控制热解炉分解通道中的温度为330℃；将所述热解炉中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器；所得到的Fe₂O₃的晶型为γ型，粒度尺寸为 3.0μm，粒径均匀，经计算，每吨硝酸铁热流体分解的热成本为305元。

实施例2

一种用于金属硝酸盐分解的热解炉，包括1mm厚不锈钢材质的炉体内壳1、 20cm厚的由氧化铝保温材料制成的炉体外壳2、加热元件3、进料口4和喷料装置5；所述炉体内壳1套嵌设置于所述炉体外壳2中，所述炉体内壳1构成所述热解炉的热解通道；所述炉体内壳1与所述炉体外壳2之间设置有加热元件3；所述加热元件3是电辐射加热管，电辐射加热管均匀分布在内壳1和外壳2之间；所述炉体内壳1与所述炉体外壳2之间形成密闭的热源空间；所述喷料装置5是雾化器，设置在热解炉的顶部，用于将进料口4的金属硝酸盐热流体喷入热解通道；所述热解炉的炉体中部设置有出料口6，用于将热解通道的固体粉末和混合气体排出而做进一步的分离处理；所述热解炉中的热解通道中设置有温度感应器，所述温度感应器用于检测分解通道中的温度。所述热解通道的底部设置有回收槽，用于将热解产生的部分固体粉末排出。

将硝酸铜热流体加入到热解炉加热热解，所采用的加热方式为电辐射加热，控制热解炉分解通道中的温度为200℃；将所述热解炉中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器。所得到的CuO的粒度尺寸为2.7μm，粒径均匀。经计算，每吨硝酸铜热流体分解的热成本为215元。

实施例3

一种用于金属硝酸盐分解的热解炉，包括3mm厚不锈钢材质的炉体内壳1、 30cm厚的由氧化铝保温材料制成的炉体外壳2、加热元件3、进料口4和喷料装置5；所述炉体内壳1套嵌设置于所述炉体外壳2中，所述炉体内壳1构成所述热解炉的热解通道；所述炉体内壳1与所述炉体外壳2之间设置有加热元件3；所述加热元件3是微波磁控管，微波磁控管均匀分布在内壳1和外壳2之间；所述炉体内壳1与所述炉体外壳2之间形成密闭的热源空间；所述喷料装置5 是雾化器，设置在热解炉的顶部，用于将进料口4的金属硝酸盐热流体喷入热解通道；所述热解炉的炉体中部设置有出料口6，用于将热解通道的固体粉末和混合气体排出而做进一步的分离处理；所述热解炉中的热解通道中设置有温度感应器，所述温度感应器用于检测分解通道中的温度。所述热解通道的底部设置有回收槽，用于将热解产生的部分固体粉末排出。

将硝酸锌热流体加入到热解炉加热热解，所采用的加热方式为微波加热，控制热解炉分解通道中的温度为350℃。将所述热解炉中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器；所得到的ZnO的粒度尺寸为3.5μm，粒径均匀。经计算，每吨硝酸锌热流体分解的热成本为310元。

本实用新型提供的热解炉，其内壳构成热解通道，内壳与外壳之间设置有加热元件，且形成密闭的热源空间，热解炉采用的是夹层式自加热方式，将金属硝酸盐热流体喷入该热解炉的热解通道，使得硝酸得以充分热解，在热解过程中不会受气流的影响，也不会有加热装置切换，制备的金属氧化铝的粒径分布均匀，质量大大提高。

同时，本实用新型的热解炉无需额外外接天然气供热系统，无需利用循环高温气体加热，通过对热解炉内壳外壳材料的选择、厚度的调整及加热体的布置，使得在整个加热过程中不会有较大的热损失，热成本大大降低，没有额外的加热设备使得整个生产流程简单化，更有利于人工控制，可操作性大大提高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于金属硝酸盐分解的热解炉，其特征在于，包括炉体内壳(1)、炉体外壳(2)、加热元件(3)、进料口(4)和喷料装置(5)；

所述炉体内壳(1)套嵌设置于所述炉体外壳(2)中，所述炉体内壳(1)围合成所述热解炉的热解通道；所述炉体内壳(1)与所述炉体外壳(2)之间设置有加热元件(3)；所述加热元件(3)是电阻丝、微波磁控管或辐射加热管；所述炉体内壳(1)与所述炉体外壳(2)之间形成封闭的热源空间；

所述喷料装置(5)设置在热解炉的顶部，所述喷料装置(5)和所述进料口(4)相连；

所述热解炉的炉体中部设置有出料口(6)，所述出料口(6)贯穿所述炉体内壳(1)和所述炉体外壳(2)；其中，所述炉体外壳(2)是由保温耐火材料制成的结构件，所述保温耐火材料是氧化铝、氧化镁和氧化硅中的一种或多种；所述炉体内壳(1)是不锈钢或合金钢材料制成的结构件。

2.根据权利要求1所述的用于金属硝酸盐分解的热解炉，其特征在于，所述炉体外壳(2)的厚度至少为20cm。

3.根据权利要求1所述的用于金属硝酸盐分解的热解炉，其特征在于，所述炉体内壳(1)的厚度是1mm～10mm。

4.根据权利要求1所述的用于金属硝酸盐分解的热解炉，其特征在于，所述热解炉中的热解通道中设置有温度感应器，所述温度感应器用于检测分解通道中的温度。

5.根据权利要求1所述的用于金属硝酸盐分解的热解炉，其特征在于，所述热解通道的底部设置有回收槽(7)，用于收集热解产生的固体粉末。

6.根据权利要求1所述的用于金属硝酸盐分解的热解炉，其特征在于，所述加热元件(3)均匀分布于所述炉体内壳(1)和所述炉体外壳(2)之间。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的用于金属硝酸盐分解的热解炉，其特征在于，所述喷料装置(5)是雾化器。

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