一種移動床焙燒系統的製作方法

2023-06-20 13:58:01 1

專利名稱：一種移動床焙燒系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種移動床焙燒系統，尤其是一種用於含釩石煤灰渣的成球焙燒 的移動床焙燒系統。
背景技術：
釩是世界上資源豐富、分布廣泛的金屬元素，在地殼中含量為0.015%，但無單獨 可供開採的富礦，總是以低品位與其它礦物共生。釩鈦磁鐵礦和石煤是提釩的主要原料， 目前世界各國生產釩的主要原材料是釩鈦磁鐵礦在冶煉過程中副產的釩渣和石煤，我國亦 然。在我國的釩鈦磁鐵礦資源中，V2O5的總儲量為1741. 28萬噸，其中攀枝花地區擁有 1600萬噸，佔全國釩鈦磁鐵礦中V2O5總儲量的90%以上。石煤是一種含碳質的頁巖，是在還原環境下形成的黑色可燃有機巖，多屬變質程 度高的腐泥無煙煤，為淺海相沉積物。其主要特性為灰份高，密度大，發熱量低，結構緻密， 著火點高，不易燃燒和難以完全燃燒。在我國，石煤主要賦存於下寒武紀的地層中，形成石 煤的物質除泥、矽、鈣質等無機鹽成分外，有機質部分主要是藻類等低級生物、海綿及一些 分類尚不明確的原始動植物。由於碳質頁巖在沉積過程中陸屑物的來源不同，藻菌類等低 級生物的生成條件或腐化的藻菌類產生的腐植質的絡合、吸附作用，以及成巖的熱液浸染 等影響，石煤中含有或賦集了較多的伴生元素，如釩、鋁、鐵、鎂、鈣、鎳、鉬、鈾、銅、硒、鎵、鏝 及貴金屬等60餘種。在某些層位中，一種或幾種伴生元素達到工業單獨開採品位或邊界品 位，可作為某種礦物資源單獨開採，並通過冶煉回收有價組分。目前，我國石煤提釩工藝主要有鈉鹽焙燒提釩、苛化泥焙燒提釩、鈣鹽焙燒提釩、 複合添加劑焙燒、溼法提釩、石煤直接酸浸提釩、石煤灰渣直接酸浸提釩等。我國不同地區 的石煤礦物組成相異甚大，部分地區的含釩雲母類礦物很難運用已有的工藝方法打破，因 此需要開發出更多的具有不同適應性的提釩新工藝，來處理不同礦物性質的含釩石煤。石 煤提釩通常首先將含釩石煤破碎，焙燒脫碳，得到含釩石煤灰渣，再以含釩石煤灰渣提釩， 至少要經過三個主要工序一鈉化焙燒、浸出、釩液淨化最終得到V2O5，國內本行業絕大多 數石煤提釩的總收率通常是40% 50%的指標，現在即使是在這三個工序有較大技術突 破的工藝，石煤提釩的總收率平均也只達到60%左右。這三個步驟中鈉化焙燒是較關鍵的 步驟，焙燒工藝及其焙燒設備對釩的轉化都具有重要影響。目前，平窯是我國鈉化焙燒提釩工藝主要採用的焙燒設備，其主要缺點是轉化率 低、能耗高、佔地面積大、機械化程度低等，且大部分民營提釩工廠為追求資金利益最大化， 將未處理的廢氣直接向大氣排放，對環境造成嚴重破壞。政府部門正逐漸關停此類高能耗、 高汙染、低效率的平窯生產方法。近年來，迴轉窯逐漸取代平窯，成為我國重要的提釩設備 之一。迴轉窯具有生產規模大、機械化程度高等優點，但仍然存在諸多缺點。首先，迴轉窯 窯尾廢氣溫度一般在600°C以上，而廢氣中含有較多酸性腐蝕氣體，如果直接將廢氣處理後 排放，將大幅降低能源利用效率；如果對廢氣餘熱加以利用，則必須解決餘熱利用中受熱面腐蝕的難題。其次，迴轉窯窯頭熟料溫度一般在500°C左右，如需冷卻並回收熱能，勢必將增 加窯頭前的換熱設備，這增加了設備系統的複雜程度。

發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單，製造容易，安裝方便、機械化 程度高、熱能利用率高、能耗低的用於含釩石煤灰渣的成球焙燒的移動床焙燒系統。為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案一種移動床焙燒系統，所述移動床焙燒系統包括添加劑料倉、灰渣倉、煤倉、計量 給料裝置、粉磨裝置、成球裝置、移動床焙燒爐；所述的移動床焙燒爐包括立式爐體、煙囪、 熟料出料裝置和鼓風機，所述爐體的頂部設置有加料裝置，所述爐體的底部設置熟料卸料 裝置，所述的熟料出料裝置和鼓風機均與熟料卸料裝置連接，所述的煙 位於爐體頂部；所 述的添加劑料倉、灰渣倉、煤倉分別獨自連接一個計量給料裝置，所述的添加劑料倉、灰渣 倉、煤倉各自與粉磨裝置連接，所述的粉磨裝置與成球裝置連接，所述的成球裝置與焙燒爐 的加料裝置連接。本發明使用的移動式焙燒爐的結構類似於水泥立窯，其中爐體、熟料卸料裝置、鼓 風機、加料裝置等的結構設計均可參照水泥立窯。比如，所述的加料裝置包括傳動機構和回 轉撒料溜子。所述的熟料卸料裝置9可以是塔篦結構，由顎板、雙偏心卸料錐和傳動裝置構 成。本發明所述的粉磨裝置、成球裝置均有成熟的商品，本領域技術人員可以根據需 要進行選擇。本發明所述移動床焙燒系統的工作過程為添加劑料倉的添加劑和灰渣料倉的含 釩石煤灰渣、煤倉的無煙煤或石煤，按設定比例分別經計量給料裝置給入粉磨裝置，混合物 料在粉磨裝置中混合磨細，得到生料粉；生料粉進入成球裝置，在成球裝置中加入適量水造 粒成球，製得生料球；所述的生料球自爐體頂部的加料裝置加入爐體，同時空氣通過鼓風 機經由爐體底部的熟料卸料裝置鼓入爐體，生料球和空氣在爐內進行焙燒並逆流運動，在 爐體內，生料球自上而下經過預熱乾燥帶、氧化燒成帶、冷卻帶後進入熟料卸料裝置排出爐 體，經熟料出料裝置放出熟料，用於後續V2O5的浸出；來自鼓風機的空氣自下而上經冷卻 帶、氧化燒成帶、預熱乾燥帶，最終從爐體頂部的煙 排出爐體後進入後續廢氣處理系統。本發明所述的移動床焙燒系統適用於含釩石煤灰渣的成球焙燒，所述含釩石煤灰 渣通常可由如下方法製備得到將含釩石煤破碎，經850 920°C燃燒脫碳，得到所述含釩 石煤灰渣。本領域技術人員可以根據實際需要選擇合適的添加劑以及配入需要熱量的無煙 煤或石煤，通過常規操作實施含釩石煤灰渣的成球焙燒。與現有技術相比，本發明使用了移動床焙燒系統，其具有下列優勢(1)首先，本發明使用的移動床焙燒爐具有高效利用熱能的優點移動床焙燒特 點是固體料球自上而下移動，氧化介質空氣自下而上移動，氣固逆流運動，熱交換充分，焙 燒轉化、廢氣餘熱利用和熟料餘熱利用在爐內同時完成，排出焙燒爐的熟料溫度可達100°c 以下，排出的廢氣溫度可達150°c以下，不僅熱能利用率高，還可避免用迴轉窯焙燒時廢氣 餘熱利用中受熱面腐蝕的難題；其次，移動床焙燒爐具有設備系統簡單的優點移動床焙 燒爐中氣固逆流運動，焙燒轉化、廢氣餘熱利用和熟料餘熱利用在爐中同時完成，免去了外部餘熱利用設備，優化了設備系統，降低了設備投資。(2)本發明設置煤倉和成球裝置，將焙燒所需的無煙煤或石煤直接加入生料粉中， 並在成球裝置中造粒成球，具有諸多優點。首先，克服了不成球溼生料的不規則糊塊狀而導 致不利於大規模機械化布料、焙燒轉化率波動大、須靠外加燃料燃燒等缺陷。其次，國內已 有成熟的成球設備對生料粉進行成球，可實現大規模生產，這滿足了移動床焙燒爐大規模 生產時對生料的需求；再次，通過成球設備生產的生料球大小均勻，焙燒時間和溫度容易控 制，通過移動床焙燒爐二次焙燒後的熟料品質穩定；最後，焙燒後的熟料易於實現機械化卸 料。

圖1為本實用新型實施例所採用的移動式焙燒系統，其中1粉磨裝置，2計量給料 裝置，3煤倉，4灰渣倉，5添加劑料倉，6成球裝置，7煙囪，8爐體，9熟料卸料裝置，10羅茨 鼓風機，11熟料出料裝置。
具體實施方式
下面以具體實施例對本實用新型的技術方案做進一步說明，但本實用新型的保護 範圍不限於此。附圖1中，所述移動床焙燒系統包括添加劑料倉5、灰渣倉4、煤倉3、計量給料裝置 2、粉磨裝置1、成球裝置6、移動床焙燒爐。所述的移動床焙燒爐包括立式爐體8、煙囪7、熟 料出料裝置11和羅茨鼓風機10，所述爐體8的頂部設置有加料裝置，所述的加料裝置包括 傳動機構和迴轉撒料溜子；所述爐體8的底部設置熟料卸料裝置9，所述的熟料卸料裝置9 為塔篦結構，由顎板、雙偏心卸料錐和傳動裝置構成，所述的熟料卸料裝置9的傳動裝置的 傳動軸為內空心，與羅茨鼓風機10相連。所述的熟料出料裝置11與熟料卸料裝置9連接， 所述的煙囪位於爐體頂部。所述成球裝置6由成球盤與電機組成。所述的添加劑料倉5、灰渣倉4、煤倉3分別獨自連接一個計量給料裝置2，所述的 添加劑料倉5、灰渣倉4、煤倉3各自與粉磨裝置1連接，所述的粉磨裝置1與成球裝置6連 接，所述的成球裝置6與焙燒爐的加料裝置連接。煤倉3、灰渣倉4、添加劑料倉5按指定比例配製生料，進入粉磨裝置1磨細並均勻 混合。生料粉進入後端成球裝置6造粒成球。所得生料球進入後端爐體8，通過迴轉撒料溜 子將生料球均勻地撒在爐面上。料球燒成後通過熟料卸料裝置9放出，熟料經過顎板與卸 料錐間的環狀卸料口，受擠壓破碎後卸出，防止熟料自由瀉落，保證熟料有控制地卸出。送 風由羅茨鼓風機10提供，經熟料卸料裝置10塔篦下部風管鼓入爐內。氣體與料球在爐體 8中燃燒並逆流運動，充分換熱後煙氣由煙囪7送出移動床焙燒設備。本實用新型採用的石煤灰渣的成球焙燒方法為以NaCl、CaF2和CaCO3組成複合添 加劑，將含礬石煤、複合添加劑、焙燒所需燃料無煙煤或石煤組成混合物物料，其中含礬石 煤灰渣與NaCl、CaF2和CaCO3的投料質量比為1 5%: 2% 7% 10% 15%， 配入的熱值為每kg混合物料1460 2100kJ，將混合物料混勻細磨至80目 150目得到 生料粉，往生料粉中加入質量為生料粉質量8% 20%的水，機械攪拌後在成球機中造粒 成球，得到球徑3 15mm的生料球，生料球自移動床焙燒爐頂部加入，在移動床焙燒爐中於800 900°C下焙燒，冷卻後得到用於V2O5浸出的熟料。實施例1 取在浙江大學熱能工程研究所1麗大型循環流化床試驗臺中於890 910°C 燃燒脫碳後的石煤灰渣15kg(其化學成分為V2051. 39 %，Si0267 . 04 %, Fe2037. 65 %, Al20317. 84%, CaO 1. 64%, MgO 1. 94% )，加入複合添加劑，包括 0. 3kg 的 NaCl、0. 75kg 的 CaF2和2. Ikg的CaCO3,外加無煙煤1. 05kg,混合物料熱值1898kJ/kg，混合均勻並磨細到80 目以下得生料粉，然後加入水成球，料球含水分17 %，球徑5 8mm。料球在內徑120mm，高度 IOOOmm的實驗室移動床焙燒試驗爐頂部加入，在830 850°C焙燒2h，經焙燒爐下部冷卻 後排出熟料，熟料磨細後在體積濃度為2%、固體質量(kg)與液體體積(L)之比為1 2. 5 的稀硫酸溶液中常溫攪拌浸取30min。分析得V2O5浸出率為73. 98%。實施例2 取在浙江大學熱能工程研究所1麗大型循環流化床試驗臺中於890 910°C 燃燒脫碳後的石煤灰渣15kg(其化學成分為V2051. 39 %，Si0267 . 04 %, Fe2037. 65 %, Al20317. 84%, CaO 1. 64%, MgO 1. 94% )，加入複合添加劑，包括 0. 3kg 的 NaCl、0. 75kg 的 CaF2和2. Ikg的CaCO3,外加無煙煤0. 9kg，混合物料熱值1626kJ/kg，混合均勻並磨細到80 目以下得生料粉，然後加入水成球，料球含水分14. 5%，球徑5 8mm。料球在內徑120mm， 高度IOOOmm的實驗室移動床焙燒試驗爐頂部加入，在820 840°C焙燒2. 5h，經焙燒爐下 部冷卻後排出熟料，熟料磨細後在體積濃度為2%、固體質量(kg)與液體體積(L)之比為 1 2. 5的稀硫酸溶液中常溫攪拌浸取30min。分析得V2O5浸出率為76. 14%。實施例3 取在浙江大學熱能工程研究所1麗大型循環流化床試驗臺中於890 910°C 燃燒脫碳後的石煤灰渣15kg(其化學成分為V2051. 39 %，Si0267 . 04 %, Fe2037. 65 %, Al20317. 84%, CaO 1. 64%, MgO 1. 94% )，加入複合添加劑，包括 0. 3kg 的 NaCl、0. 75kg 的 CaF2和2. Ikg的CaCO3,外加脫碳前石煤3. 575kg，混合物料熱值1643kJ/kg，混合均勻並磨 細到80目以下得生料粉，然後加入水成球，料球含水分16.5%，球徑5 8mm。料球在內徑 120mm,高度IOOOmm的實驗室移動床焙燒試驗爐頂部加入，在825 845°C焙燒2. 5h，經焙 燒爐下部冷卻後排出熟料，熟料磨細後在體積濃度為2%、固體質量(kg)與液體體積(L)之 比為1 2.5的稀硫酸溶液中常溫攪拌浸取30min。分析得V2O5浸出率為76. 44%。
權利要求1. 一種移動床焙燒系統，其特徵在於所述移動床焙燒系統包括添加劑料倉、灰渣倉、 煤倉、計量給料裝置、粉磨裝置、成球裝置、移動床焙燒爐；所述的移動床焙燒爐包括立式爐 體、煙@、熟料出料裝置和鼓風機，所述爐體的頂部設置有加料裝置，所述爐體的底部設置 熟料卸料裝置，所述的熟料出料裝置和鼓風機均與熟料卸料裝置連接，所述的煙囪位於爐 體頂部；所述的添加劑料倉、灰渣倉、煤倉分別獨自連接一個計量給料裝置，所述的添加劑 料倉、灰渣倉、煤倉各自與粉磨裝置連接，所述的粉磨裝置與成球裝置連接，所述的成球裝 置與焙燒爐的加料裝置連接。
專利摘要本實用新型公開了一種移動床焙燒系統，其包括添加劑料倉、灰渣倉、煤倉、計量給料裝置、粉磨裝置、成球裝置、移動床焙燒爐；所述的移動床焙燒爐包括立式爐體、煙囪、熟料出料裝置和鼓風機，所述爐體的頂部設置有加料裝置，所述爐體的底部設置熟料卸料裝置，所述的熟料出料裝置和鼓風機均與熟料卸料裝置連接，所述的煙囪位於爐體頂部；所述的添加劑料倉、灰渣倉、煤倉分別獨自連接一個計量給料裝置，所述的添加劑料倉、灰渣倉、煤倉各自與粉磨裝置連接，所述的粉磨裝置與成球裝置連接，所述的成球裝置與焙燒爐的加料裝置連接。本實用新型所述移動床焙燒爐具有結構簡單、製造容易、安裝方便、機械化程度高、熱能利用率高、能耗低的特點。
文檔編號F27B1/10GK201779968SQ20102021397
公開日2011年3月30日 申請日期2010年6月3日 優先權日2010年6月3日
發明者餘春江, 倪明江, 周勁松, 岑可法, 方夢祥, 施正倫, 王勤輝, 王樹榮, 程樂鳴, 駱仲泱, 高翔 申請人:浙江大學