生產富鈦料用的連續微波窯的製作方法
2023-04-26 14:22:46 1
專利名稱：生產富鈦料用的連續微波窯的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生產富鈦料用的微波窯爐。
背景技術：
隨著鈦工業的發展，鈦品位較高的天然金紅石資源日趨枯竭，這就迫使人們開發利用儲量豐富的鈦鐵礦資源。由於鈦鐵礦鈦品位低，直接用於鈦工業生產會出現效率低、流程長、「三廢」量大、成本高等問題，所以一般都需要預先富集成高品位的富鈦料一鈦渣或人造金紅石，然後再用於鈦工業生產。因此，研究高效節能環保的鈦鐵礦製取富鈦料方法對於鈦工業的發展具有極為重要的意義。生產富鈦料的傳統方法大都是屬於碳熱還原反應，即先使用傳統的微波窯或大功率礦熱爐將鈦鐵礦與各種碳質及粘結劑混合物冶煉成液態，使得鈦鐵礦中的氧化鐵還原成為鐵水，實現鈦和鐵的分離，從而得到富鈦料。此方法因為是高溫作業，而且需要添加大量諸如浙青焦炭等添加劑，所以容易造成空氣汙染，同時因為能耗太高已經沒有足夠的市場競爭力，目前受到環保的壓力以及國家節能減排政策的緊迫而面臨淘汰。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種生產富鈦料用的連續微波窯，要解決傳統的富鈦料製備方法汙染嚴重、能耗高的技術問題。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:一種生產富鈦料用的連續微波窯，包括有窯體、磁控管、輸送輥道、輥道驅動電機和變壓器及附屬電器元件，其特徵在於:所述窯體橫向設置並安放在窯體支架上，窯體的兩端一端設有進料口、另一端設有出料口，窯體的頂部與排煙管道連通，窯體的內壁設有保溫防護層，窯體的外壁設有水冷夾層。所述磁控管可設置在窯體外、窯體的左右兩側，並且磁控管由進料口至出料口方向多點密集分布。所述變壓器及附屬電器元件可安放在窯體外、窯體左右兩側的窯體支架上。更優選的方案是，變壓器及附屬電器元件可安放在窯體外、窯體左右兩側的窯體支架的偏上位置。所述輸送輥道是一個閉合的迴路。與現有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果:本實用新型所述的生產富鈦料用的微波窯具有維修方便、可連續運轉、以及微波能量使用率高的特點，尤其是窯體兩側多點密集分布的微波源和閉合迴路形式的輸送輥道(可連續運送鈦鐵礦壓塊，實現了自動化生產，為本實用新型未來的拓展提供了空間)不僅實現了大長度窯爐腔內微波的最佳耦合，而且消除了熱失控，保證了產品品質的均勻性和穩定性。本實用新型所述的微波窯中的變壓器及附屬電器元件設置在窯體兩側的窯體支架上，迴避了因連續生產而產生的爐氣溫度給變壓器及附屬電器元件造成的不良影響，大大簡化了微波窯龐大複雜的保溫耐火系統。[0010]本實用新型所述的生產富鈦料用的微波窯的窯內的爐氣溫度大概只有100°C左右(傳統的微波窯窯內的爐氣溫度大概有1200°C 1300°C，傳統的大功率礦熱爐內的冶煉溫度高達1700°C)，窯外靠近窯體的溫度大概只有50°C左右，所以利用本實用新型生產富鈦料時，整體的電耗僅相當於使用傳統方法的40% 50%。使用本實用新型製備富鈦料的方法是一種二氧化鈦富集工藝，也可以叫微波法固態還原生產金紅石工藝，相對於傳統的火法、溼法有較大的區別。使用本實用新型生產富鈦料的方法從還原機理上來講，屬於早期(700°c )依靠熱解氣體包括氫、烷類(烷類裂解產生的游離碳以及氫氣)的還原，末期才會出現碳的直接還原。不以碳的直接還原為主，與傳統技術中的碳熱還原相比，原理上有本質區別。在使用本實用新型製備富鈦料的方法中，採用本實用新型來代替傳統的大功率礦熱爐來，生產富鈦料用的微波窯以容器內部加熱為主導，充分利用了微波能。在使用本實用新型製備富鈦料的方法中，利用了本實用新型和獨立容器，巧妙地迴避了傳統窯爐間接加熱的方式，使得窯爐的耐材及保溫工藝變得十分簡單。在使用本實用新型製備富鈦料的方法中，利用了本實用新型和獨立容器，同時還採用了新的還原機理，所以不但空氣汙染小，而且能耗低。使用本實用新型製備富鈦料的方法的基本原理是，將含有鈦鐵礦粉的鈦鐵礦壓塊放置在可以透波並且可以保溫的獨立容器內，然後通過連續運轉的生產富鈦料用的微波窯，使鈦鐵礦壓塊被微波賦予能量，同時充分利用鈦鐵礦的強吸波性和獨立容器的透波保溫性能，將微波能量最大化利用，並營造出最佳的冶金還原氣氛，實現連續微波窯獨立容器內固態還原鈦鐵礦壓塊，最後利用水解法去除(還原出)鈦鐵礦壓塊中的單質鐵，實現鈦鐵分離得到富鈦料，甚至是人造金紅石(需進一步焙燒得到)。從整體工藝上來講，使用本實用新型製備富鈦料的方法的工藝路線亦與傳統的製備方法有本質區別。使用本實用新型製備富鈦料的方法是一種應用了獨立容器的密閉作業，其步驟是先在獨立容器內(具有密閉保溫環境)、依靠透進來的微波能加熱鈦鐵礦壓塊(整個過程是在連續的輸送輥道上進行的)，加熱後鈦鐵礦壓塊再經過磁選、以及在水解分離罐內鏽蝕掉其中的單質鐵，最後的剩餘物即為富鈦料(將富鈦料進一步焙燒後，還可以得到人造金紅石)。使用本實用新型製備富鈦料時，不需要龐大的球團製作系統(又叫造球燒結系統)，也不需要外加碳素補充，而是採用了鈦鐵礦壓塊，鈦鐵礦壓塊的配方以及形狀和壓制工藝，都與傳統的球團有著本質的區別，所以迴避了傳統工藝中為了提高冶金性能而建立的龐大的球團製作系統(又叫造球燒結系統)，簡化了生產過程。使用本實用新型製備富鈦料時，鈦鐵礦壓塊內部的冶金環境及氣氛良好，鈦鐵礦壓塊是連續生產，而且必須在微波窯內連續運轉才能滿足工藝要求。使用本實用新型製備富鈦料時，針對的鈦鐵礦的礦種不受限，可以使用所有的海沙礦。
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
圖1是生產富鈦料用的微波窯的主視結構示意圖。[0022]圖2是
圖1的右視示意圖。圖3是輸送輥道與窯體配合的示意圖。圖4是獨立容器的主視示意圖。圖5是圖4的俯視示意圖。圖6是圖4中A-A剖面的示意圖。附圖標記:1 一窯體、2 —磁控管、3 —進料口、4 一出料口、5 —輸送棍道、6 —棍道驅動電機、7 —保溫防護層、8—水冷夾層、9 一窯體支架、10—變壓器及附屬電器元件、11 一排煙管道、12 —獨立容器、13 —鈦鐵礦壓塊、14 一底板、15 —下部保溫套、16 —耐聞溫透波塗層、17 —託板、18 —容器內膽、19 一上部保溫套、20 —託架。
具體實施方式
實施例參見
圖1-3，這種生產富鈦料用的連續微波窯，包括有窯體1、磁控管2、輸送輥道5、輥道驅動電機6和變壓器及附屬電器元件10，所述窯體I橫向設置並安放在窯體支架9上，窯體I的兩端一端設有進料口 3、另一端設有出料口 4，窯體I的頂部與排煙管道11連通，窯體I的內壁設有保溫防護層7，窯體I的外壁設有水冷夾層8。所述窯體I的構造是通過大量的實驗和生產驗證的:窯體內壁塗刷防護材料(即保溫防護層7)，窯體外壁增設循環水冷套(即水冷夾層8)。所述變壓器及附屬電器元件10(包括高壓變壓器、電容、二極體等元件等)安放在窯體外、窯體左右兩側的窯體支架9上，也就是被設計到與窯體I分離的位置，可避免窯體溫度的幹擾。所述磁控管2設置在窯體外、窯體的左右兩側，並且磁控管2由進料口至出料口方向多點密集分布，即磁控管2採用的是小功率多點密集分布的形式，對整體還原反應比較理想。參見
圖1、圖3，微波窯的傳輸方式為輸送輥道5(鋼製輥道)可調速運行，輸送輥道5是一個閉合的迴路，輸送輥道5不斷運轉，可實現連續還原鈦鐵礦的生產方式，同時，在窯體I的出料口端可設置機械手，實現裝卸料自動化。這種應用上述生產富鈦料用的連續微波窯製備富鈦料的方法，其步驟如下。步驟一、將鈦鐵礦壓塊放置在可以透波並且可以保溫的獨立容器中，然後放入生產富鈦料用的連續微波窯中連續加熱80 120分鐘，然後再被送出生產富鈦料用的連續微波窯；具體來說，就是先將已經製備好的鈦鐵礦壓塊使用機械手碼放在獨立容器的託盤上，然後獨立容器的上蓋扣下，然後將這一套裝滿鈦鐵礦壓塊的獨立容器隨輸送輥道被連續勻速送入生產富鈦料用的連續微波窯加熱(經過生產富鈦料用的連續微波窯內80 120分鐘左右的連續加熱過程，獨立容器內部的鈦鐵礦壓塊基本完成了固態還原的過程)，然後再隨輸送輥道連續勻速送出生產富鈦料用的連續微波窯。所述鈦鐵礦壓塊是含有鈦鐵礦粉、煤粉、硼砂、NaCl、鐵紅粉和鐵粉的混合物壓塊。所述煤粉為還原劑，硼砂、NaCl、鐵紅粉和鐵粉為添加劑。步驟一中，在加熱的前期，鈦鐵礦壓塊中會發生以下主要反應:C2H6 —C2H4+H2，C2H4 — CH4+C，CH4 — C+2H2，FeCHn2H2 — Fe+H20+(n^) H2 ;在加熱的後期，鈦鐵礦壓塊中會發生Fex0y+C(裂解碳)—Fe+C0的反應。步驟二、打開獨立 容器12，將紅熱的鈦鐵礦壓塊13快速推入冷卻攪拌器內，使鈦鐵礦壓塊13變為180°C 220°C的粉狀物料；具體來說，就是先用機械手打開獨立容器的上蓋，然後將紅熱的鈦鐵礦壓塊快速推入冷卻攪拌器內，大約10秒左右的時間，壓塊就會變為180°C 220°C左右的粉狀物料。步驟三、將粉狀物料提升到風選器內，用風選器脫除粉狀物料中200目以上的微粉(200目以上的微粉的主要成分為還原劑及鈦鐵礦壓塊燃燒後的剩餘物)。步驟四、將經過風選後的粉狀物料再經過三級磁選，得到磁性物。步驟五、將磁性物加入到水解罐內，在40°C 70°C的鹽水中被不停攪拌，同時鼓入空氣進行氧化，使磁性物礦粒表面的單質鐵顆粒被氧化為Fe2O3並轉入水溶液中，整個過程大約8小時左右，可完成全部的單質鐵氧化過程。所述鹽水中含有1% (重量百分比)的鹽。步驟六、水解罐中放出的物料經過六級旋流分離器分離和清洗，然後乾燥，最後得到含鐵量< 1% (重量百分比)的富鈦料。下表是不同實施例的配比在實驗室中測得的結果。表中數據為重量百分比。表中所述的結果是鈦鐵礦壓塊經過上述步驟一至四後，使用10%鹽酸浸泡10分鐘，然後烘乾化驗得到的TiO2的含量(因為上述步驟五和步驟六是大規模工業化生產的步驟，所以為了在實驗室中可以測得TiO2的含量，需要採用10%鹽酸浸泡10分鐘，然後烘乾化驗的方法來測TiO2的含量，該實驗方法與上述步驟五和步驟六的效果基本一樣)。
權利要求1.種生產富鈦料用的連續微波窯，包括有窯體(I)、磁控管(2)、輸送輥道(5)、輥道驅動電機(6)和變壓器及附屬電器元件(10)，其特徵在於:所述窯體(I)橫向設置並安放在窯體支架(9)上，窯體(I)的兩端一端設有進料口( 3)、另一端設有出料口(4)，窯體(I)的頂部與排煙管道(11)連通，窯體(I)的內壁設有保溫防護層(7 )，窯體(I)的外壁設有水冷夾層(8)。
2.據權利要求1所述的生產富鈦料用的連續微波窯，其特徵在於:所述磁控管(2)設置在窯體外、窯體的左右兩側，並且磁控管(2)由進料口至出料口方向多點密集分布。
3.據權利要求1所述的生產富鈦料用的連續微波窯，其特徵在於:所述變壓器及附屬電器元件(10)安放在窯體外、窯體左右兩側的窯體支架(9)上。
4.據權利要求3所述的生產富鈦料用的連續微波窯，其特徵在於:所述變壓器及附屬電器元件(10)安放在窯體外、窯體左右兩側的窯體支架(9)的偏上位置。
5.據權利要求1所述的生產富鈦料用的連續微波窯，其特徵在於:所述輸送輥道(5)是一個閉合的迴路。
專利摘要一種生產富鈦料用的連續微波窯，包括有窯體、磁控管、輸送輥道、輥道驅動電機和變壓器及附屬電器元件，所述窯體橫向設置並安放在窯體支架上，窯體的兩端一端設有進料口、另一端設有出料口，窯體的頂部與排煙管道連通，窯體的內壁設有保溫防護層，窯體的外壁設有水冷夾層。所述連續微波窯具有維修方便、可連續運轉、以及微波能量使用率高的特點，尤其是窯體兩側多點密集分布的微波源和閉合迴路形式的輸送輥道不僅實現了大長度窯爐腔內微波的最佳耦合，而且消除了熱失控，保證了產品品質的均勻性和穩定性。
文檔編號C01G23/08GK202924761SQ20122060644
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月16日 優先權日2012年11月16日
發明者趙齊, 司紀東 申請人:山東永鑫能源集團有限公司