CN220520537U - 一种无电冶炼硅系铁合金系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无电冶炼硅系铁合金系统，其包括反应釜，所述反应釜内部用于放置且加热有二氧化硅、还原剂和铁单质，且所述二氧化硅分别与所述还原剂发生反应得到硅单质，得到硅单质与所述铁单质反应得到硅铁合金，且所述反应釜还用于排出高温气体；换热装置，所述换热装置包括换热器和除尘器，所述换热器与所述反应釜相连以回收、换热所述高温气体，所述除尘器设置在所述换热器上以过滤所述高温气体内部的颗粒；和送新风富氧装置，所述送新风富氧装置包括送氧罐，所述送氧罐与所述换热器相连且位于所述除尘器处理步骤的后方，以向过滤且换热后的气体补充富氧空气且回流至所述反应釜内部。
Description
技术领域
本实用新型属于金属冶炼的技术领域，尤其涉及一种无电冶炼硅系铁合金系统。
背景技术
硅系铁合金是一种常见的铁合金，包括硅铁、锰硅合金、铬硅合金等。传统的硅系铁合金冶炼需要使用大量的电力，而无电冶炼技术则可以利用化学反应来代替电力。例如，硅铁的冶炼可以通过硅铁还原反应来实现：
Fe2O3+2Si＝2Fe+SiO2。
在这个反应中，铁氧化物和硅发生反应，生成铁和二氧化硅。这个反应可以在没有电力的情况下进行，而且可以在较低的温度下进行，从而降低了能源消耗。
除了硅铁之外，锰硅合金和铬硅合金也可以通过无电冶炼技术来生产。这些合金的冶炼需要使用不同的化学反应，但是都可以在不需要电力的情况下进行。
然而，现有的无电冶炼铁合金的生产效率较低，目前每吨产品的生产时间较长，需要继续提高生产效率。
实用新型内容
本实用新型提供一种无电冶炼硅系铁合金系统，以解决上述的技术问题。
为解决上述问题，本实用新型提供的无电冶炼硅系铁合金系统采用如下技术方案：
一种无电冶炼硅系铁合金系统，其中，包括：
反应釜，所述反应釜内部用于放置且加热二氧化硅、还原剂和铁单质，且所述二氧化硅分别与所述还原剂发生反应得到硅单质，得到硅单质与所述铁单质反应得到硅铁合金，且所述反应釜还用于排出高温气体；
换热装置，所述换热装置包括换热器和除尘器，所述换热器与所述反应釜相连以回收、换热所述高温气体，所述除尘器设置在所述换热器上以过滤所述高温气体内部的颗粒；和
送新风富氧装置，所述送新风富氧装置包括送氧罐，所述送氧罐与所述换热器相连且位于所述除尘器处理步骤的后方，以向过滤且换热后的气体补充富氧空气且回流至所述反应釜内部。
上述的无电冶炼硅系铁合金系统，其中，所述送新风富氧装置还包括若干空压站，每一个所述空压站均与所述送氧罐相连以向所述送氧罐内部输送富氧空气。
上述的无电冶炼硅系铁合金系统，其中，所述反应釜上分别设置有出气管道和回气管道，所述出气管道与所述换热器的进气管道相连以输送所述高温气体，所述回气管道与所述换热器的出气管道相连以接受经换热、过滤且注入富氧空气后的气体。
上述的无电冶炼硅系铁合金系统，其中，所述出气管道和所述回气管道分别上下设置在所述反应釜的外侧壁上。
上述的无电冶炼硅系铁合金系统，其中，所述反应釜的顶面上设置有进料口以投入所述二氧化硅、还原剂和铁单质。
上述的无电冶炼硅系铁合金系统，其中，所述还原剂为碳单质。
上述的无电冶炼硅系铁合金系统，其中，还包括送料装置，所述送料装置包括设置在所述反应釜一侧的上料斜桥，所述上料斜桥的顶端朝向所述反应釜的进料口倾斜至可位于该进料口的正上方。
上述的无电冶炼硅系铁合金系统，其中，还包括油泵站，所述油泵站包括油罐和抽油泵，所述抽油泵与所述油罐相连且该抽油泵的出油管道还与所述反应釜的进油管道相连以向该反应釜内注油。
上述的无电冶炼硅系铁合金系统，其中，所述反应釜的底部还设置有出料口以取出所述硅铁合金。
有益效果是：从送新风装置引入富氧冷风(10-40℃)，风压大于0.4MPa,转换出600-700℃的热风，通过热风总管、热风支管等进入反应釜本体内，提高反应釜内中心温度，使二氧化硅(SiO2)还原成一氧化硅(SiO)与铁(Fe)结合生成硅化铁的过程中，从氧化(1540K)到完全还原(1917K)，提升温度700℃左右，比传统用电炉冶炼硅系合金每吨成品节电8500度，既节能环保，又有巨大的经济效益。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1为本实用新型的反应釜的结构示意图；
图2为本实用新型的整体系统图。
附图标记说明：
1、反应釜；11、出气管道；12、回气管道；13、进料口；14、出料口；2、换热器；3、除尘器；4、送氧罐；5、空压站；6、送料斜桥；7、油罐。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本领域技术人员应知，下面所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
下面参考本实用新型的若干代表性实施方式，详细阐释本实用新型的原理和精神。
如图1至图2所示，本实用新型所提供的无电冶炼硅系铁合金系统包括反应釜1、换热装置和送新风富氧装置，反应釜1竖向设置，且反应釜1的顶部设置有进料口13，进而通过进料口13依次将二氧化硅、碳单质和铁单质投入反应釜1内部，二氧化硅在高温环境下与碳单质发生反应，进而得到硅单质，硅单质进而在高温环境下与铁单质熔融为硅铁合金。反应釜1内部得到的高温气体(成分主要为一氧化碳)通过出气管道11流入换热装置的换热器2内部，经过在换热器2内部的换热，高温气体降低到设定温度并且通过除尘器3将其内部的固体颗粒过滤掉，同时送新风富氧装置将富氧空气补充至换热器2内部，并且流入反应釜1内部。在此过程中，反应釜1内部反应后的高温气体经过换热器2换热后，高温气体经过换热器2换热后且过滤除尘后，通过送新风富氧装置补充富氧空气，补充过富氧空气且除尘后的气体回流至反应釜1内，此时的气体仍然具有较高的温度且富含氧气，一方面实现了尾气的回收利用，另一方面为反应釜1提供了富氧空气，进而利于反应釜1内部燃料的燃烧，提高了反应釜1内部的中心温度。
进一步地，作为较佳的实施方式，送新风富氧装置可以包括送氧罐4和两台空压站5，两台空压站5分别与送氧罐4相连进而为送氧罐4提供富氧空气，送氧罐还与换热器2相连，通过送氧罐4将富氧空气输入换热器2内部，进而与经过过滤后的气体混合，最终回流至反应釜1内部。
作为较佳的实施方式，本申请的无电冶炼硅系铁合金系统还可以包括油泵站，油泵站包括油罐7和抽油泵，油罐7内部存储有燃油，抽油泵与油罐7相连进而将然后输送至反应釜1内部，喷入反应釜1内部的燃油被点燃后，进一步地提高了反应釜1内部的反应温度。
在一些可能的实施方式中，换热器2可以为管壳式换热器，鉴于管壳式换热器属于现有技术此处不在赘述。
综上，硅系铁合金在生产过程中二氧化硅(SiO2)与还原剂(C)反应释放大量热能(800-1200℃)。通过热出风系统把这些上升到塔顶的热风(大于900℃)引入换热装备，加热后余热小于90℃，进入除尘系统。
从送新风装置引入富氧冷风(10-40℃)，风压大于0.4MPa,转换出600-700℃的热风，通过热风总管、热风支管等进入反应釜1本体内，提高反应釜1内中心温度，使二氧化硅(SiO2)还原成一氧化硅(SiO)与铁(Fe)结合生成硅化铁的过程中，从氧化(1540K)到完全还原(1917K)，提升温度700℃左右，比传统用电炉冶炼硅系合金每吨成品节电8500度，既节能环保，又有巨大的经济效益。
根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“宽度”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。
另外，在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体地限定。
Claims (9)
1.一种无电冶炼硅系铁合金系统，其特征在于，包括：
反应釜，所述反应釜内部用于放置且加热二氧化硅、还原剂和铁单质，且所述二氧化硅分别与所述还原剂发生反应得到硅单质，得到硅单质与所述铁单质反应得到硅铁合金，且所述反应釜还用于排出高温气体；
换热装置，所述换热装置包括换热器和除尘器，所述换热器与所述反应釜相连以回收、换热所述高温气体，所述除尘器设置在所述换热器上以过滤所述高温气体内部的颗粒；和
送新风富氧装置，所述送新风富氧装置包括送氧罐，所述送氧罐与所述换热器相连且位于所述除尘器处理步骤的后方，以向过滤且换热后的气体补充富氧空气且回流至所述反应釜内部。
2.根据权利要求1所述的无电冶炼硅系铁合金系统，其特征在于，所述送新风富氧装置还包括若干空压站，每一个所述空压站均与所述送氧罐相连以向所述送氧罐内部输送富氧空气。
3.根据权利要求1所述的无电冶炼硅系铁合金系统，其特征在于，所述反应釜上分别设置有出气管道和回气管道，所述出气管道与所述换热器的进气管道相连以输送所述高温气体，所述回气管道与所述换热器的出气管道相连以接受经换热、过滤且注入富氧空气后的气体。
4.根据权利要求3所述的无电冶炼硅系铁合金系统，其特征在于，所述出气管道和所述回气管道分别上下设置在所述反应釜的外侧壁上。
5.根据权利要求1所述的无电冶炼硅系铁合金系统，其特征在于，所述反应釜的顶面上设置有进料口以投入所述二氧化硅、还原剂和铁单质。
6.根据权利要求5所述的无电冶炼硅系铁合金系统，其特征在于，所述还原剂为碳单质。
7.根据权利要求5所述的无电冶炼硅系铁合金系统，其特征在于，还包括送料装置，所述送料装置包括设置在所述反应釜一侧的上料斜桥，所述上料斜桥的顶端朝向所述反应釜的进料口倾斜至可位于该进料口的正上方。
8.根据权利要求1所述的无电冶炼硅系铁合金系统，其特征在于，还包括油泵站，所述油泵站包括油罐和抽油泵，所述抽油泵与所述油罐相连且该抽油泵的出油管道还与所述反应釜的进油管道相连以向该反应釜内注油。
9.根据权利要求1所述的无电冶炼硅系铁合金系统，其特征在于，所述反应釜的底部还设置有出料口以取出所述硅铁合金。
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