用於硫酸法鈦白生產的轉窯的製作方法

2023-05-18 13:29:46

本發明涉及一種用於硫酸法鈦白生產的轉窯。

背景技術：

硫酸法鈦白在鈦白生產佔據著舉足輕重的地位，而煅燒作為硫酸法鈦白生產中關鍵工序之一，在此過程中完成水解偏鈦酸的脫水、脫硫、晶型轉化和粒子結構調整等過程，煅燒質量的好壞直接影響顏料鈦白的質量。物料的煅燒溫度與時間共同決定了煅燒強度，合適的煅燒強度有利於充分體現二氧化鈦的顏料性能，過強容易造成物料燒結，產品的顏料性能(白度、消色力)急劇下降，若過弱時物料夾生，產品消色力低，蘭相降低，晶型轉化率不夠。

隨著鈦白企業規模的擴大，考慮到空間利用率、設備投資、能耗、人工成本等因素轉窯的尺寸逐漸朝著大型化的發展。轉窯的主體結構從外往內為鋼圈、保溫磚和耐火磚，伴隨著尺寸的增加，轉窯的進料量增加，相應的傳熱和傳質效果則變得較差。因為迴轉窯的傳熱基本上靠窯內熱氣流來加熱暴露的料面及靠熱壁接觸(幾乎熱絕緣)，即使在同一橫截面上的物料的溫度也是不均勻的。迴轉窯的填充係數一般10～20％，因此空間用和熱效率都是不高的，另外，偏鈦酸煅燒隨著溫度的升高，逐漸被擠成粉狀物料，其粗細不均勻，其粗細不均勻，物料的料層又相當厚，要求熱氣流溫度則必須提高，結果大顆粒燒透時，細小顆粒已經燒過。這也是與氯化法鈦白初品質量差距較大的原因，在氯化法中，其中氧化階段相當於硫酸法中的煅燒階段，但由於氯化法的氧化反應一般為流化床類型，因此具有較好的傳熱和傳質效果。此外，轉窯煅燒溫度提高後，固定耐火磚的夾緊鋼板則會發生融化且磚的應力增加，容易造成磚的脫落。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種用於硫酸法鈦白生產的轉窯，可提高硫酸法鈦白煅燒初品質量。

為解決上述技術問題本發明所採用的技術方案是：用於硫酸法鈦白生產的轉窯，包括由外往內依次設置的鋼圈、保溫層和耐燒層，耐燒層的物料接觸面在進料端設置有凸出弧面結構，凸出弧面結構為沿環形均勻分布的多個；在轉窯的環形截面上，凸出弧面結構在朝向轉窯中心一側的外輪廓線呈弧形；在沿轉窯中心軸線設置的縱向截面上，凸出弧面結構在朝向轉窯中心一側的外輪廓線為直線。增加凸出弧面結構後，料層在轉窯內湍流更明顯，傳熱傳質效果更明顯，同一縱截面物料基本處於同一溫度下，有利於鈦白初品粒子轉化及成長的均勻性，使得最終初品粒子尺寸保持一致，避免過燒和燒不透現象。

本發明進一步改進的優選方案為：在轉窯的圓周方向上，相鄰兩個凸出弧面結構的端部相連接。

本發明進一步改進的優選方案為：在轉窯的圓周方向上，相鄰兩個凸出弧面結構的端部連接處採用圓弧平滑連接。

本發明進一步改進的優選方案為：在沿轉窯中心軸線設置的縱向截面上，凸出弧面結構在朝向轉窯中心一側的外輪廓線為平行於轉窯中心軸線設置的直線。

本發明進一步改進的優選方案為：凸出弧面結構在轉窯軸線方向的長度為轉窯長度的2/3～3/4。

本發明進一步改進的優選方案為：耐燒層為耐火磚砌築而成，在與物料接觸的一層耐火磚，每一塊耐火磚對應一個凸出弧面結構。

本發明進一步改進的優選方案為：凸出弧面結構的高度為與物料接觸的一層耐火磚的單塊磚長的1/4～1/2，與物料接觸的一層耐火磚的長度方向位於轉窯的環形截面。

本發明要解決的第二個技術問題為：提高耐火磚的固定效果，避免耐火磚的脫落。

為解決該技術問題所採用的技術方案為：耐火磚一端具有凸塊、另一端具有卡槽，相鄰兩塊耐火磚通過凸塊與卡槽卡接。凸塊與卡槽的卡接結構設於轉窯的圓周方向。

磚與磚之間利用凸塊與卡槽進行連接，相對目前大都採用打入鋼板擠壓耐火磚的固定方式，不會因為鋼板由於高溫下發生變形或者融化、以及磚在高溫下應力改變而脫落。

本發明的有益效果是：利用耐燒層的凸出弧面結構增加了鈦白初品在轉窯中的傳熱傳質效果，使得初品粒子晶形轉化均一進行，同時粒子成長更加均勻，減少過燒和燒不透的現象，從而提高初品的質量，有助於減少燃料的用量及減少送風量，且有助於中粉研磨效果的提高。磚與磚之間利用凸塊與卡槽進行連接，相對目前大都採用打入鋼板擠壓耐火磚的固定方式，該方式固定效果更好，避免了耐火磚的脫落。

附圖說明

圖1是本發明的轉窯進料端的環形截面示意圖；

圖2是本發明的轉窯軸線方向的縱向截面示意圖；

圖3是本發明的單塊耐火磚的結構示意圖；

圖中標記：1-鋼圈、2-保溫層、3-耐燒層、4-凸出弧面結構。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

如圖1、圖2所示，本發明包括由外往內依次設置的鋼圈1、保溫層2和耐燒層3，耐燒層3的物料接觸面在進料端設置有凸出弧面結構4，凸出弧面結構4為沿環形均勻分布的多個；在轉窯的環形截面上，凸出弧面結構4在朝向轉窯中心一側的外輪廓線呈弧形；在沿轉窯中心軸線設置的縱向截面上，凸出弧面結構4在朝向轉窯中心一側的外輪廓線為直線。凸出弧面結構4應足夠光滑，減少磨損。此外，在轉窯的圓周方向上，相鄰兩個凸出弧面結構4的端部相連接，並且端部連接處採用圓弧平滑連接。硫酸法鈦白生產中，進料端為窯尾端。

在沿轉窯中心軸線設置的縱向截面上，凸出弧面結構4在朝向轉窯中心一側的外輪廓線為平行於轉窯中心軸線設置的直線。

凸出弧面結構4在轉窯軸線方向的長度為轉窯長度的2/3～3/4。

耐燒層3通常為耐火磚砌築而成，為方便施工，在與物料接觸的一層耐火磚，每一塊耐火磚對應一個凸出弧面結構4。

凸出弧面結構4的高度為與物料接觸的一層耐火磚的單塊磚長的1/4～1/2，與物料接觸的一層耐火磚的長度方向位於轉窯的環形截面。

如圖3所示，為提高耐火磚的固定效果，避免耐火磚的脫落，耐火磚一端具有凸塊、另一端具有卡槽，相鄰兩塊耐火磚通過凸塊與卡槽卡接。凸塊與卡槽的卡接結構優選設於轉窯的圓周方向。

實施例1：

取現有技術中的硫酸法鈦白落窯初品1000g，利用200目(75μm)進行篩分，計算篩餘，並人工挑選出大於≥5mm的粗大顆粒，稱量其重量，求出比例。分別取3種不同尺寸範圍的初品10g，三頭研磨機研磨30min，測試其金紅石含量，消色力和蘭相。

實施例2：

採用本發明的轉窯實施，轉窯包括由外往內依次設置的鋼圈1、保溫層2和耐燒層3，耐燒層3的物料接觸面在進料端設置有凸出弧面結構4，凸出弧面結構4為沿環形均勻分布的多個；在轉窯的環形截面上，凸出弧面結構4在朝向轉窯中心一側的外輪廓線呈弧形；在沿轉窯中心軸線設置的縱向截面上，凸出弧面結構4在朝向轉窯中心一側的外輪廓線為平行於轉窯中心軸線設置的直線。在轉窯的圓周方向上，相鄰兩個凸出弧面結構4的端部相連接，並且端部連接處採用圓弧平滑連接。凸出弧面結構4在轉窯軸線方向的長度為轉窯長度的2/3。耐燒層3採用耐火磚砌築而成，在與物料接觸的一層耐火磚，每一塊耐火磚對應一個凸出弧面結構4。凸出弧面結構4的高度為與物料接觸的一層耐火磚的單塊磚長的1/4，與物料接觸的一層耐火磚的長度方向位於轉窯的環形截面。

取實施後的硫酸法鈦白落窯初品1000g，利用200目進行篩分，計算篩餘，並人工挑選出大於≥5mm的粗大顆粒，稱量其重量，求出比例。分別取3種不同尺寸範圍的初品10g，三頭研磨機研磨30min，測試其金紅石含量，消色力和蘭相。

實施例3：

採用與實施例2相同的轉窯結構，不同之處在於，凸出弧面結構4的高度取為與物料接觸的一層耐火磚的單塊磚長的1/2。

取實施後的硫酸法鈦白落窯初品1000g，利用200目進行篩分，計算篩餘，並人工挑選出大於≥5mm的粗大顆粒，稱量其重量，求出比例。取3種不同尺寸範圍的初品10g，三頭研磨機研磨30min，測試其金紅石含量，消色力和蘭相。

表1-3為實施例的結果。

表1實施例1結果

表2實施例2結果

表3實施例3結果

由表1-3可見，採用本發明後，細顆粒≤75μm和大顆粒≥5μm的百分比例均減少，同時金紅石含量略有增加，其中消色力、蘭相及亮度值都增加，初品顏料指標都提高了。