CN213656760U - 一种旋转炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种旋转炉，包括呈圆筒状的炉体，所述炉体的一端或两端设有圆筒状炉颈，所述炉体和炉颈共中心轴线，所述炉颈的外径小于炉体的外径，所述炉颈和炉体之间通过环状过渡板一体连接，炉颈、过渡板和炉体共同形成阶梯结构。本实用新型的旋转炉与密封罩之间的密封间隙短，可有效降低旋转炉与密封罩之间的密封连接难度，不易导致毒气泄漏，确保环境安全；另外，炉头处阶梯结构的形成，还可提升物料在炉体内的留存时间，使得大幅缩短传统旋转炉的长度成为可能。

Description

一种旋转炉

技术领域

本实用新型属于冶炼设备领域，涉及一种旋转炉，尤其涉及一种适用于处理含砷固废的旋转炉。

背景技术

随着冶炼工业的迅速发展，多数金银铜铅等的冶炼，长期以来产生了大量的含硫含砷（砒霜）危险固废。而脱砷、制砷、治砷、防砷等工艺技术，设备设施相对原始，淤积囤放成了规律，导致淤积下来的含砷固废没有得到有效的处置和利用，造成了严重土壤土质水质大气等环境隐患。长期得不到实质的科学处置，既害当代，也害后代，一旦出现不可抗拒的灾难天气后果不堪设想。上述隐患主要在于砷的剧毒性很强，工艺技术极端复杂，砷价低，真正从事砷冶炼和处置等方面的临床科研人员少至极少，但也有不少学术专家文献出了不少可实际生产工艺技术并未得到解决，三氧化二砷的冶炼始于几百年至今几乎都是所遗留的土法冶炼，未见明显的科学改进。因而国家生态环保部，国家发改委高度重视砷污染问题，曾多次发布有关砷污染防治的文件，发改委又于近年即2019年4月再三发布取缔土法炼砷保护环境，目前较普遍的处置方法有三种：1.全人力化的土法反射炉，2.炼硫酸用的沸腾炉配矿混合焙烧处置，3.常见普遍旋转炉。以上三种方法都存在严重的缺陷，无法正常生产，砷产品质量达不到国际所需，处置成本高，环境污染极为严重。

反射炉、沸腾炉、常见旋转炉处置含砷固废都有各自的缺陷：

针对反射炉炼砷脱砷，国家早已宣布取缔，但由于没有研发出更新的工艺设施取代土法生产，因而长期以来国家即使有取缔土法炼砷的政策却依然存在土法生产。

反射炉的型体工艺原理如下：

反射炉型体为卧式长方形，全长约12米，宽约3.6米，顶部为拱形，类似火车隧道，炉内铺料平台高0.9米，适合于人力操作，炉两侧诸多小门孔便于人力加料，翻料出渣。分炉头和炉尾，从炉头的前端1米处加煤燃烧。往后铺放含砷固废，接收高温硫砷气化成烟气，往炉尾进入砷产品收集仓，原理主要依靠煤把炉内顶部烧红成高温再将热量辐射到添加原料上，这就叫全人力化土法反射炉。

反射炉处置含砷固废技术主要存在的缺陷如下：

隐患1：炉内两侧小门窗多需不停进料出渣、人力翻炒，无法密封，有大量剧毒烟泄漏出来。工作场所环境污染相当恶劣，直接参与工人身体根本无法保障，坚持1年以上的工人很少见不患疾病。

隐患2：添煤出渣时产生大量尘物进入砷产品无法避免，导致砷产品严重的不合格。

隐患3：因劳动强度大，人力无法足额完成8小时工作量，实际作业时间约5小时，严重耗能、耗工、耗费。

隐患4：反射炉日处理量少，所产生的硫量也小，无法安装制酸的设备，同时固废中含水量大，所产生的蒸汽无法使用，布袋除尾排的砷尘扬。因此，反射炉所产生出的二氧化硫和尾排的部分砷得不到有效治理。唯独依靠石灰除硫沉砷的方法进行处置，故而带来严重缺陷和隐患。

相对而言没有起到半点处置含砷固废的作用，扩大了环境污染隐患。如尾气排放过程中不用石灰和碱内等物除硫沉砷，二氧化硫随同砷尘和一些其它剧毒性烟气直接排放到大气危害极大。如果采用了石灰碱类喷淋方式除硫沉砷，这方法也等于零。原因是，二氧化硫和砷等剧毒物与石灰渣混合一体，堆在地上造成土壤土质水质永久性的污染，后患无穷。

常用制硫酸的沸腾炉，将硫精矿加配含砷固废于沸腾炉处置的工艺简介如下：

沸腾炉制酸是几百年的成熟工艺，立式葫芦形，大小无规格，以量设置大小炉外体钢壳炉内耐火砖，作衡温保温之用，炉底部装有多个风嘴风帽，依靠强烈的风压力将进入炉内的硫精矿瞬间吹沸燃烧，热量依靠矿物本能，矿含硫量要求28%粒度，要求120目以上。其主要缺陷如下：

缺陷1：硫精矿与固废同等温度条件下所发生的物理化学等性质并不一致，硫精矿经900℃高温时硫易脱出，渣料易沸腾吹起适合于工艺要求，而固废500℃高温时呈现熔融状态，很容易包裹矿渣掉落炉底部结成块而导致死炉。同时，也造成炉内渣料脱砷不彻底，渣料严重超砷，仍未摆脱危废的存在。

缺陷2：沸腾炉风力大所吹沸的渣尘与三氧化二砷难以一次性分离干净，砷产品不合格，需进行第二次将砷冶炼提纯严重增加生产和不必要的开支。

缺陷3：含硫含砷的固废是一种淤泥状态，含水基本上大于50%，里面还有砖头、烂瓦等杂物。进炉前需脱水除杂以1：5的水均和搅拌，再经过压漏干燥入炉。造成新增5倍以上的含砷污水，有些工厂将污水冲入沸腾炉放出的铁红渣中吸干仍带来环境隐患，有些工厂用大量药剂平衡水中毒性，同时另一种药物毒性出现，总而言之利用沸腾炉处置含砷固废的方法环境污染隐患严重，达不到真正处置的目标。

利用常见的旋转炉处置含砷固废情况简介：

常见的旋转炉是专门用来烘干矿物和炼锌用的炉窑。旋转炉的外部结构为圆柱形钢壳，内部结构耐火砖筑构，旋转炉卧式设置，倾斜坡度为3-5°，分炉头和炉尾，一般的，炉尾高，炉头低，从炉尾进料，炉头出渣，热量从炉头往炉尾喷入，炉全长40~50米，或更长。头尾两端出口直通，该炉适宜烘烤矿物，从炉尾进料受热随着运转往炉头方向，移动流出炉头口即烘干。宜炼锌用，但方法与烘干也有所不同，将锌矿粉参合煤炭从炉尾进料通过1000℃以上高温，将进入炉内的物变为液体，滚动时液体不粘炉壁为止的高温，锌经高温气化，进入收集仓形成锌粉产品渣液流出炉口速用冷水浸泡。

常见的旋转炉炼锌和烘干矿物是多年来的成熟工艺，如用来处置含砷固废却难以达到理想的效果，但也有相当部分企业来用旋转处置含砷固废，炉内故障频发，物料粘炉壁严重。每周期生产不足10天就死炉，需停炉冷却清理，再继续生产，损失大，砷产品和渣料达不到最低要求和质量标准，造成的砷污染也是较大的。

旋转炉处置含砷固废的主要缺陷如下：

缺陷1：炉超长，一旦出现粘炉壁无法及时清理就不能继续生产。

缺陷2：炉体呈直筒状，外直径过大，周长约8米，难以进行严密密封，剧毒烟气容易泄漏，污染环境。

缺陷3：炉体呈直筒状，各处直径相同，料在炉内时间短，砷脱不干净。

缺陷4：炉超长，物料运转路程远，产生的扬尘多，容易混入砷产品中，导致砷产品不纯。

缺陷5：炉超长，温差特别大，耗能高。

缺陷6：从炉尾单方进料无法平衡，炉头和炉尾的温差大。

缺陷7：进料是从炉尾的逆风方向进料，当进料时难勉巨大的毒烟气从进料口喷出。

长期以来含砷固废得不到科学处置，砷经高温气化，遇冷结晶或粉末，如不很好收集和利用，定会飘向大气和淤积地面，砷的性质不论高温和低温情况下，它的剧毒性质永远不会消失，据有关医学专家文献，砷是致癌物，如今冶炼行业发展迅速，各种各样的烟道灰尘难勉含砷。由于缺乏收砷制砷治砷防砷等先进的科学技术，导致局部地区，土壤，土质，水质河流，大气严重的超砷，目前，患癌疾病人员逐年上升，砷污染的影响日趋严重。

为了解决处置含砷固废的严重缺陷等问题，申请人用保护环境的方式提取资源，用提取资源的方式保护环境为中心理念，耗费了不少的人力物力财力，并组织了历年来从事于砷的老中青力量进行现场实践，探索发现和总结论证了历史以来的种种工艺方法中的缺陷，最终研发出处置含砷固废的装置及工艺，以期解决含砷固废的处理难题，有效缓解砷的严重污染问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型旋转炉。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种旋转炉，包括呈圆筒状的炉体，所述炉体的一端或两端设有圆筒状炉颈，所述炉体和炉颈共中心轴线，所述炉颈的外径小于炉体的外径，所述炉颈和炉体之间通过环状过渡板一体连接，炉颈、过渡板和炉体共同形成阶梯结构。

如此，通过在炉体的一端或两端设置外径更小的炉颈，可有效减小旋转炉与密封罩之间的密封连接难度，减小炉体内烟气泄漏风险；另外，在旋转炉的炉头位置形成阶梯结构时，物料从炉尾进入旋转炉并运动至炉体的头端后，并不会立即排出，会被阶梯结构“阻挡”在旋转炉内，直至炉体的头端累积足够多的物料时，物料才会越过阶梯结构排出，因此，即使采用长度更短的旋转炉，也可使得物料在旋转炉内留存较长的时间，有利于对物料的深度、充分处理。

进一步地，所述炉体的一端设有第一炉颈，炉体的另一端设有第二炉颈。如此，在旋转炉的两端分别形成阶梯结构，既可方便旋转炉与密封罩之间形成良好的密封活动连接关系；又可保证物料在旋转炉内具有较长的留存时间。

进一步地，所述炉体的长度为14-16m，由于炉头形成有阶梯结构，故本实用新型中可将炉体的长度缩短至14-16m，仍然可满足物料在炉内留存时间的需求。也可方便旋转炉的清理作业，例如，通过人工分别从炉头、炉尾伸入钢钎，即可完成整个旋转炉的清理，大大降低清理难度。

进一步地，所述炉颈的长度为0.2-0.8m。

进一步地，所述炉体的外径为2-3m；所述炉颈的外径为0.5-1.5m。

进一步地，所述炉体的中心轴线与过渡板垂直。

可选的，所述过渡板呈锥桶状，横截面积由内至外逐渐减小，其一端与炉体一体连接，另一端与炉颈一体连接，以方便渣料的排出。

进一步地，所述炉体的炉头连接有第一密封罩，炉体的炉尾连接有第二密封罩，方便加料、卸料，并防止烟气泄漏。

进一步地，所述炉体由炉尾向炉头倾斜，倾斜角度为3-5°。

进一步地，所述炉颈伸入相应密封罩内并与该密封罩活动连接。

进一步地，还包括驱动机构和套设于炉体上的大齿圈，所述大齿圈与炉体固定连接，所述驱动机构的输出齿轮与大齿圈啮合传动。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

（1）本实用新型的旋转炉至少1端形成有阶梯结构，密封间隙短，可有效降低旋转炉与密封罩之间的密封连接难度，不易导致毒气泄漏，确保环境安全；另外，炉头处阶梯结构的形成，还可提升物料在炉体内的留存时间，使得大幅缩短传统旋转炉的长度成为可能。

（2）旋转炉的整体长度更短，炉体一旦出现被含砷固废的熔融物料导致粘壁堵塞时，可采用钢钎从炉的两端直接穿插进去，在不停炉的情况下，通过钢钎不停地来回凿壁清通，不妨碍生产，可在20分钟内清通完毕，彻底解决炉壁死炉现象。

（3）旋转炉的两端可分别设置瓶颈，整体呈中间大两头小的形状，使得炉体内每批次可装料量大，约4吨以上，约20分钟即可进完每批物料，进料机械不需连续运行，节省电和人工，同时旋转炉每分钟仅需旋转一圈，即可能把炉体内的物料翻炒完全，用电少，效率高。

（4）旋转炉两端瓶颈的设置，有利于渣料彻底脱砷，当炉内渣料没脱完时，旋转炉可不停地旋转，同时未脱完砷的渣料被瓶颈所挡住永远出不来，待砷脱尽后续从炉尾进一批新料，会将脱尽砷的渣料挤出炉外，直到脱尽砷的渣料挤出完为止。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施方式的旋转炉的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

参见图1，一种旋转炉A，包括呈圆筒状的炉体A1，所述炉体A1的一端设有第一炉颈A8，炉体A1的另一端设有第二炉颈A9，所述炉体A1和炉颈共中心轴线，炉颈的外径小于炉体A1的外径，炉颈和炉体A1之间通过环状过渡板A10一体连接，炉颈、过渡板A10和炉体A1共同形成阶梯结构。

所述炉体A1的长度为15m。所述炉颈的长度为0.5m。所述炉体A1的外径为2.5m；炉颈的外径为0.8m。如此，旋转炉整体呈中间大两头小的状态，相较传统的直筒式旋转炉，本实用新型的旋转炉单批次可装载处理的物料量实际更大，可达4t以上，可在约20min完成一批物料的进料，进料机构无需连续运行，节省电和人工，同时旋转炉每分钟旋转一圈便能把炉内的整料翻炒完全，电能消耗少，效率高。此外，炉体两端瓶颈的设置，有利于含砷固废彻底脱砷，当旋转炉内渣料没脱完时，炉可不停地旋转，同时未脱完砷的渣料被瓶颈所挡住永远出不来，待砷脱尽后续从炉尾进一批新料，会将脱尽砷的渣料挤出炉外。不停地直到脱尽砷的渣料挤出完为止。

另外，采用相较传统旋转炉更短的炉体，在出现粘壁堵塞现象时，可方便采用钢钎从旋转炉的两端直接穿插进去，在旋转炉的不停旋转下，通过钢钎不停地来回凿壁清通，不妨碍生产，可在20分钟内清洗畅通，彻底解决粘壁死炉现象。

所述炉体A1的中心轴线与过渡板A9垂直。

所述炉体A1的炉头连接有第一密封罩C1，炉体A1的炉尾连接有第二密封罩B4。炉颈伸入相应密封罩内并与该密封罩活动连接。炉颈的设置，使得旋转炉与密封罩之间的密封间隙周长短，不易导致毒气泄漏，确保环境安全。

第一密封罩C1的一侧壁上设有供旋转炉的一端伸入的开口，第一瓶颈A8通过该开口伸入第一密封罩内并与第一密封罩活动连接，第一密封罩C1的另一侧壁上设有观察孔C2，可选的，观察孔C2通过透明玻璃密封，可通过观察孔观察炉体内的运行情况；第一密封罩C1上还设有燃气门C4，第一密封罩C1的底部空间作为囤渣槽C5。第一密封罩C1与旋转炉相对的侧壁上开设有送料口C3，以方便将进料机构D的出料口穿过该送料口并伸入到旋转炉内，实现螺旋送料。

进料机构D包括送料小车D2，所述送料小车D2上设有料仓D1和螺旋送料机D5，所述螺旋送料机D5的进料口与料仓D1连通；所述第一密封罩C1上设有出入门C3，所述送料小车D2的底部设有4个滚轮D3，所述滚轮D3搁置于导轨D4上；螺旋送料机D5具有驱动电机D6。加料时，所述螺旋送料机D5的出料口依次穿过出入门C3、旋转炉A的炉头并伸入旋转炉A内。进料机构D为移动式加料设备，当旋转炉的炉尾部出现粘壁堵炉时，可立即停止向炉尾端进料，将进料机构的螺旋送料机D5的出料口伸入旋转炉的炉头段，向粘壁堵炉处的另一侧加入含砷固废，并使得含砷固废焚烧，放出热量，将粘在炉壁上的物料熔化，从而保证正常生产。

第二密封罩B4的侧壁上设有供旋转炉的一端伸入的开口，旋转炉的第二炉颈A9通过该开口伸入第二密封罩B4内并与第二密封罩B4活动连接，第二密封罩B4上设有排气口B3；还包括倾斜设置于第二密封罩B4内的第一溜槽B1和一端伸入第二密封罩B4内的第二溜槽B2，所述第一溜槽B1的下端伸入旋转炉内，所述第二溜槽B2朝远离旋转炉的方向倾斜向下延伸至第一溜槽B1上方；所述第二溜槽B2穿过第二密封罩B4的壁，第二溜槽B2的下端位于第二溜槽B2与第二密封罩B4的交界位置和排气口B3之间；进料时，第一溜槽B1承接来自第二溜槽B2的含砷固废，并将含砷固废送入旋转炉内。所述第二密封罩B4内设有支架B5，第一溜槽B1搁置于支架B5上。所述第二溜槽B2的下端搁置于第一溜槽B1上。所述第一溜槽B1的中心轴线和第二溜槽B2的中心轴线位于同一竖直平面内。所述排气口B3位于第二密封罩的一侧壁上，该侧壁位于旋转炉伸入第二密封罩B4内的一端的对侧。通过第一溜槽和第二溜槽的协同配合，使得第二溜槽与第二密封罩的交界位置处于远离排气口的位置，远离主体烟气流道，从而减小第二密封罩内烟气从加料溜槽与第二密封罩的交界位置溢出风险，消除毒气外泄导致环境污染的隐患。

所述第二密封罩B4内设有支架B5，第一溜槽B1搁置于支架B5上。所述第二溜槽B2的下端搁置于第一溜槽B1上。所述第一溜槽B1的中心轴线和第二溜槽B2的中心轴线位于同一竖直平面内。

所述排气口B3位于第二密封罩的一侧壁上，该侧壁位于旋转炉A伸入第二密封罩B4内的一端的对侧。

所述炉体A1由炉尾向炉头倾斜，倾斜角度为4°。

所述旋转炉A还包括驱动机构A7、套设于炉体A1上的大齿圈A4、和套设于炉体A1上的炉头托圈A3和炉尾托圈A2，所述大齿圈A4与炉体A1固定连接，所述驱动机构的输出齿轮与大齿圈A4啮合传动。所述炉头托圈A3和炉尾托圈A2位于大齿圈A4的两侧。炉头托圈A3的底部设有2个用于搁置炉头托圈的炉头托轮A6，炉尾托圈A2的底部设有2个用于搁置炉尾托圈的炉尾托轮A5。

上述旋转炉、密封罩、进料机构及相关设备组合形成含砷固废处理系统，相对当前的含砷固废处理技术，可消除三氧化二砷生产处置工作中的环境污染隐患，实现了节能减排，并可提高生产效益，使得含砷固废的处理技术上了一个崭新的台阶，本发明人在研发中深入研究了许许多多的现有工艺技术上的优点和缺点，用新的科学技术填补了当前工艺设备的缺陷，上述含砷固废处理系统简单精良，经久耐用，全程机化作业率占总量的95%以上，密封精度高，烟气泄漏极小，能使得含砷固废呈现良好的熔融状态，使得粘壁死炉现象得到实质性的解决，渣料含砷降低到国家规定范围之内。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种旋转炉，包括呈圆筒状的炉体（A1），其特征在于，所述炉体（A1）的一端或两端设有圆筒状炉颈，所述炉体（A1）和炉颈共中心轴线，所述炉颈的外径小于炉体（A1）的外径，所述炉颈和炉体（A1）之间通过环状过渡板（A10）一体连接，炉颈、过渡板（A10）和炉体（A1）共同形成阶梯结构。

2.根据权利要求1所述的旋转炉，其特征在于，所述炉体（A1）的一端设有第一炉颈（A8），炉体（A1）的另一端设有第二炉颈（A9）。

3.根据权利要求2所述的旋转炉，其特征在于，所述炉体（A1）的长度为14-16m。

4.根据权利要求1所述的旋转炉，其特征在于，炉颈的长度为0.2-0.8m。

5.根据权利要求1所述的旋转炉，其特征在于，所述炉体（A1）的外径为2-3m；所述炉颈的外径为0.5-1.5m。

6.根据权利要求1所述的旋转炉，其特征在于，所述炉体（A1）的中心轴线与过渡板（A10）垂直。

7.根据权利要求1-6任一项所述的旋转炉，其特征在于，所述炉体（A1）的炉头连接有第一密封罩，炉体（A1）的炉尾连接有第二密封罩；所述炉颈伸入相应密封罩内并与该密封罩活动连接。

8.根据权利要求1所述的旋转炉，其特征在于，所述炉体（A1）由炉尾向炉头向下倾斜。

9.根据权利要求8所述的旋转炉，其特征在于，所述炉体（A1）的倾斜角度为3-5°。

10.根据权利要求1-6、8、9任一项所述的旋转炉，其特征在于，还包括驱动机构和套设于炉体（A1）上的大齿圈（A4），所述大齿圈（A4）与炉体（A1）固定连接，所述驱动机构的输出齿轮与大齿圈（A4）啮合传动。

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