CN87203742U

CN87203742U - 自供燃料高钛渣生产炉

Info

Publication number: CN87203742U
Application number: CN 87203742
Authority: CN
Inventors: 曾庆禄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1988-03-02

Abstract

自供燃料高钛渣生产炉是属于冶炼工业中生产高钛渣的设备。它用无烟煤粉作还原剂，在高温下其主要反应式为：FeO·Tio₂+C＝Fe+TiO₂+CO本实用新型将反应过程中产生的CO通过夹层通道输至燃烧室作为熔炼炉的燃料，进行“自供燃料熔炼”，从而取代了电炉，并且装有圆盘给料机，使生产从现行一炉一炉的间断作业变为连续不断地加料和连续不断地生产出高钛渣。本实用新型不仅节约了大量的电能，而且使生产实现了连续化作业。

Description

自供燃料高钛渣生产炉

本实用新型是属于钛冶炼工业中生产高钛渣（即富集TiO₂）的设备。

钛铁矿的基本成份是Feo·TiO₂，国内钛渣生产工厂都选用石油焦和沥青作还原剂，将其按Q_实＝Q_理（1＋K_过）的配比与钛铁精矿混合后投入用碳精棒作电极的电炉熔炼。在高温条件下的化学反应式为：

电炉熔炼不仅消耗大量电能（3700度／吨——钛渣），而且产生的CO不能回收作熔炼炉的燃料，再者熔炼只能一炉一炉地进行，不能连续生产。

针对已有技术的不足之处，本实用新型在相对密闭的炉堂外壁的右边圆周上设有一夹层通道，以将炉堂内反应生成的一氧化碳导至燃烧室作为自供燃料高钛渣生产炉的燃料，从而成为自供燃料高钛渣生产炉。

Ⅰ、冶炼配方中碳量及其产生的热能计算：

一、各反应物及生成物的分子量：

Feo·TiO₂的分子量为152，

C的分子量为12，

TiO₂的分子量为80，

CO的分子量为28。

二、生产一吨TiO₂所需理论C量Q_理的计算：

从（1）式得：

80：12＝1000：Q_理

Q_理＝ (12×1000)/80 ＝150（千克）

三、实践中，生产1吨TiO₂所需C量Q_实的计算：

实践中Q_实＝Q_理（1＋K_过）

其中K_过与TiO₂的品位有关，品位愈高K_过取值愈大，此处取K_过＝0.7，一般K_过＝0.2——1，所以Q_实＝150（1＋0.7）＝255（千克）

四、生产一吨二氧化钛的总碳量Q_实所产生的热能计算：

1、几个代号的含意：

H^° _T－H^° ₂₉₈代表物质克分子相对热焓

△H^° _T代表反应热效应

△H^° ₂₉₈代表常温下热效应

2、数据及其来源：

从“冶金工业出版社”1981年2月出版的《实用无机物热力学数据手册》查出如下：

偏钛酸铁的H^° _T－H^° ₂₉₈＝79320卡（2000K时），第350页表366

碳的H^° _T－H^° ₂₉₈＝8428卡（2000K时），第172页表154

铁的H^° _T－H^° ₂₉₈＝19853卡（2000K时），第322页表332

二氧化钛的H^° _T－H^° ₂₉₈＝30186卡（2000K时），第976页表1065

一氧化碳的H^° _T－H^° ₂₉₈＝13441卡（2000K时），第196页表181

二氧化碳的H^° _T－H^° ₂₉₈＝21599卡（2000K时），第197页表182

氧的H^° _T－H^° ₂₉₈＝14029卡（2000K时），第675页表734

3、生产一吨二氧化钛的总碳量Q_实所产生的热能计算：

1）、按（1）式反应产生的一氧化碳量产生的热能：

由（1）式得一氧化碳量：

12：28＝150：X

解之得：X＝ (28×150)/12 ＝350（千克）

从化学手册中查得：

CO＋ 1/2 O₂＝CO₂的△H^° ₂₉₈

＝－67630卡／克分子

△H^° _T＝△H^° ₂₉₈＋∑n_i（H^° _T－H^° ₂₉₈）_i生成物－∑n_i（H^° _T－H^° ₂₉₈）_i反应物

＝－67630＋1×21599－（

1×13441＋1／2×14029）

＝－66486.5（卡／克分子）

350千克CO的克分子数

＝350000／28

＝12500（克分子）

产生的热量为：

－66486.5×12500

＝－831081250（卡）

即－831081.25（千卡）

2）过量C（255－150＝105）的热能计算：

由C＋O₂＝CO₂查得

△H^° ₂₉₈＝－94050（卡／克分子）

△H^° _T＝△H^° ₂₉₈＋∑n_i（H^° _T－H^° ₂₉₈）_i生成物－∑n_i（H^° _T－H^° ₂₉₈）_i反应物△H^° _T＝－94050＋1×21599－（1×8428＋1×14029）

＝－94908（卡／克分子）

105千克C的克分子数

＝105000／12

＝8750（克分子）

产生的热量为：

－94908×8750

＝－830445000（卡）

即：－830445（千卡）

3）生产1吨二氧化钛所加入的总碳量Q_实产生的热能为：

－831081.25－830445

＝－1661526.25（千卡）…（2）

（负号表示产生热能）

Ⅱ、熔炼1吨高钛渣时的热能计算：

一、根据基尔戈方程计算反应热效应：

1、从《实用无机物热力学数据手册》第29页，式（71）得：

＝45680＋（1×19853＋1×30186＋1×13441）－（1×79302＋1×8428）

＝21430（卡／克分子）……（3）

（式中△H^° ₂₉₈＝45680卡／克分子，从15页查得） 2、生产1吨高钛渣时反应热能计算：

从（1）式和（3）式得：

80：21430＝10⁶：X

解之得：X＝21430×10⁶／80

＝267875（千卡）……（4）

二、生产1吨高钛渣时，其钛精矿与碳从298K升温到2000K所需热量计算：

1、计算钛精矿数量：

由（1）得：152：80＝Y：1000

解之得：Y＝152×1000／80

＝1900（千克）

2、1900千克偏钛酸铁的克分子数

＝1900×10³／152

＝12500（克分子）

3、生产1吨高钛渣的钛精矿从298K升温到2000K所需热量为：

79320×12500

＝991500×10³（卡）

即：991500（千卡）

4、计算总碳量Q_实从298K升温到2000K所需热量为：

1）实践中配入料中的总碳量Q_实（255千克）的克分子数为：

255000／12＝21250（克分子）

2）Q_实升温所需热能：

8428×21250＝179095000（卡）

即：179095（千卡）

5、与C和CO反应所需O₂量从298K升温至2000K所需热能：

1）由C＋O₂＝CO₂得：

12 32

105 X

12：32＝105：X

X＝32×105／12＝280（千克）

2）从反应式CO＋1／2O₂＝CO₂得：

28 16

350 X

28：16＝350：X

X＝16×350／28＝200（千克）。

3）生产1吨钛渣所需总氧量：

280＋200＝480（千克）

该O₂量的克分子数

＝480000／32

＝15000（克分子）。

4）所需升温热能：

14029×15000

＝210435000（卡）

即：210435（千卡）。

三、生产1吨钛渣时，其钛精矿，配入碳量，加入的氧量的升温热能与（1）式的反应热能之总热能为：

991500＋179095＋210435＋267875

＝1648905（千卡）……（5）

从（2）和（5）比较得知，将熔炼钛渣时所产生的CO回收作为燃料以及过碳量进入储熔液室与通入的氧反应生成能量完全能满足熔炼时所需的热能要求，所以本实用新型是可行的。

本实用新型与已有技术相比，其优点是：用无烟煤粉代替了石油焦和沥青，而且用圆盘给料机连续不断地加料，同时也不断地生产出高钛渣，实现了生产连续化，更重要的是不另加燃料和电能。

本实用新型的具体结构由以下实施例及附图给出。

图1是根据本实用新型提出的自供燃料高钛渣生产炉的剖面图。

下面结合图1详细说明依据本实用新型提出的具体装置的细节及工作情况。

将按比例配好的炉料装入料仓〔1〕，由圆盘给料机〔2〕把炉料送入炉堂〔21〕（炉堂内层〔22〕用碳化钛材料制成），氢气由管〔10〕（内面段用碳化钛材料，其余段用普通钢管），送入燃烧室〔8〕（碳化钛材料），由氧气升温炉升温至800℃左右的压缩氧气由管〔11〕（内面段用碳化钛材料，其余段用普通钢管）送入炉堂与氢气相遇达510℃时开始点燃，生成的水和蒸气由烟囱〔17〕（内面段用碳化钛材料，其余段用普通钢管）跑出，引燃后关掉氧气升温炉电源，继续不断的将氧和氢通入燃烧室燃烧，气体是通过燃烧室中的传热柱〔7〕（碳化钛材料）的间隙流通的，烟由烟囱〔17〕跑出，当燃烧至弯头管〔13〕（碳化钛材料）有铁水流出时，关掉氢气管〔10〕，此时炉堂〔21〕中炉料产生大量的CO，由右边圆弧形夹层通道〔5〕（由碳化钛板〔6〕与炉堂内壁构成圆弧形夹层通道）进入燃烧室〔8〕燃烧，这时炉料开始不停的连续加料，在炉堂〔21〕中不断产生CO进入燃烧室〔8〕燃烧，使炉堂料不断的溶化，熔液由弯头管〔20〕（碳化钛材料）流入熔液室〔12〕（碳化钛材料），铁水由弯头管〔13〕流出，钛渣（二氧化钛）由弯头管〔14〕（碳化钛材料）流出，熔液室中有传热柱〔15〕（碳化钛材料），炉堂中碳与偏钛酸铁反应生成的一氧化碳在燃烧室〔8〕燃烧产生一部份热能，余下的碳（配料中的一部份）随熔液由弯头管〔20〕流入熔液室〔12〕，由管〔9〕（内段用碳化钛材料，其余段用普通钢管）供入适量压缩氧气与余下的碳反应生成二氧化碳，由烟囱〔18〕（内段用碳化钛材料，其余段用普通钢管）跑出，产生的热能由传热柱〔15〕和〔7〕传给炉堂底部加热炉料（炉子保温层做得较厚，熔液室与炉堂底部距离较近，只有10厘米左右，又加有传热柱，炉堂底部与熔液室温度较接近），炉内温度由管〔23〕中钨——铼热电偶测得，炉子内层保温材料〔4〕和〔16〕用镁砖，外层保温材料〔3〕和〔19〕用高铝砖，保温性能良好。

本实用新型将反应过程中产生的CO通过夹层通道输至燃烧室作为熔炼炉的燃料，进行“自供燃料熔炼”，从而取代了电炉，节约了大量电能，是现代钛冶炼工业中理想的熔炼炉。

Claims

1、一种将偏钛酸铁精矿与含碳还原剂按比例混合后投入熔炼，在高温条件下的化学反应式为：FeO·TiO₂+C=Fe+TiO₂+CO的设备，其特征是：炉堂内产生的CO通过夹层通道输入燃烧室燃烧，从而成为自供燃料生产高钛渣的设备。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征是：使用的含碳还原剂是无烟煤粉。

3、根据权利要求1所述的设备，其特征是：用圆盘给料机连续不断地向炉堂供料，从而连续不断地生产出高钛渣。

4、根据权利要求1所述的设备，其特征是：炉堂、夹层通道、燃烧室的壁和通入里面的管道等均用碳化钛制成。