一種製備硫化鈉的半立式反射爐以及工藝的製作方法

2023-11-03 03:27:42 3

專利名稱：一種製備硫化鈉的半立式反射爐以及工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種硫化鈉生產的新工藝及設備，更具體地說，屬於化工行業用元明粉或 芒硝(H2S04)和粉煤(C)作為原料來鍛燒還原製取硫化鈉的半立式反射爐以及工藝。
背景技術：
煅燒還原是硫化鹼生產的主要工序，目前國內煅燒設備主要有反射爐、短轉爐及長轉 爐3種。傳統反射爐因其轉化率低，熱效率不高，勞動強度大而有被淘汰的趨勢。連續式 轉爐，俗稱長轉爐，國內經改進的長轉爐直徑為2. 7 m,長度為47 m,該爐型具有熱利 用較好，工人勞動強度較低等優點，但存在許多問題①工藝條件不易控制，經常出現爐 膛環形粘結和溫度過高料稀放湯等現象；②由於連續熟化，產生大量的鹼霧，再加煙塵， 汙染嚴重；③消耗指標高，修爐次數多，檢修困難，鋼材、耐火磚消耗大；且因其長徑比 大，為避免機殼的變形而不能長時間停機。因此長轉爐在國內未能被廣泛採用，其產量僅 佔總產量的四分之一以下。間歇式轉爐，俗稱短轉爐，爐體直徑基本上為3m,長度為6. 5 m。根據大多數生產廠使用情況證明，這種爐子的尺寸是適宜的。長轉爐過長、直徑過大， 表面看投料量可加大，每爐產量大，但是，由於爐子過粗、過長，會使爐子前後溫差太大， 造成生熟不均，嚴重影響粗鹼質量，由於投料量加大，故延長了反應時間，使爐次減少， 總產量並不能提高；短轉爐具有工藝條件容易控制，消耗定額低，工藝指標先進等長轉爐 無法比擬的優點，故國內硫化鈉生產廠中最先進的數據則是短轉爐所創造的，因此，該爐 子已作為定型的生產設備。短轉爐的主要缺點是不能連續出料和浸取；又由於爐身短，爐 子尾氣溫度高(850"9001C)，所以熱效率低。
中國專利及國內文摘文獻未見有類似本發明的半立式反射爐鍛燒還原制硫化鈉方法 及裝置的資料及報導。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種煤耗低、投資省、勞動強度低、熱效率高、可 減少汙染及能連續生產的製備硫化鈉的半立式反射爐。
本發明所要解決的再一個技術問題是提供一種製備硫化鈉的工藝。 為解決上述技術問題，本發明採用了以下技術方案
一方面， 一種製備硫化鈉的半立式反射爐 其包括燃燒室、前床部、立爐和洗氣塔；所述燃燒室設有用於與噴煤槍相對應的噴料口；所述前床部設有二次投煤口、排料口並且 安裝有多個儲氣罐及氣流攪拌裝置；所述立爐頂部設有用於投入原料團的投料口，在立爐 底部設有耐高溫填料層；所述洗氣塔上部設有稀鹼液噴頭；所述燃燒室經前床部後與立爐 連通，在前床部與立爐之間設有擋火牆和過火道。 所述耐高溫填料層為耐火爐巴及陶瓷鮑爾環。在所述前床部上設有測溫點；在立爐的耐高溫填料層上設有耐高溫填料層測溫點；在 洗氣塔上設有引風機，洗氣塔通過引風機與一煙囪連通。 在所述立爐和洗氣塔之間設有常規尾氣鹼液濃縮裝置。 另一方面， 一種製備硫化鈉的工藝，其包括以下步驟5.1 無煙煤粉破碎至80-100目後與元明粉或芒硝充分混合後高壓製成原料團並 放置12小時以上，其中，元明粉或芒硝:無煙煤粉的重量比為100:1 25;5.2 所述原料團由權利要求1所述的立爐頂部的投料口投入，以及向權利要求1 所述的燃燒室噴入煤粉並使煤粉充分燃燒而產生高溫燃氣；5. 3 所述高溫燃氣通過負壓裝置穿過權利要求1所述的前床部併到達立爐，使立爐 中的原料團與還原氣逆流換熱並變成熔融態的反應物，熔融態的反應物再經耐高溫填料層 後回流入前床部，然後加入二次煤而形成熔融物料，在前床部通過用高壓氣體對熔融物料 進行強力攪拌至反應結束後，熔融物料從排料口連續放出，其中，步驟5.2中的噴入煤粉 量控制在使立爐的耐高溫填料層的溫度在850 950'C之間，以及排料口附近對熔融物料 的溫度控制在1050 1150'C之間；5.4所述熔融物料依次經水粹浸出、過濾及蒸發濃縮後即可獲得工業硫化鈉。 在步驟5.1中在所述元明粉或芒硝與破碎至80 100目的無煙煤粉中加入適量的水或粘結劑並通過衝壓成型機或對滾機來混合製成原料團。在步驟5.1中在製備原料團過程中加入含量為0.1 0.5%的催化劑。 在步驟5.3中強力攪拌所採用的高壓氣體為壓縮空氣，或高壓尾氣，或水煤氣，或氣態烴類，或液態烴類，或墮性氣體。在步驟5.3中在加入二次煤的同時，混入適量的重晶石粉。在步驟5. 4中所述熔融物料通過採用二次洗滌的稀鹼液和高壓泵來水粹浸出並獲得高濃度硫化鈉溶液，髙濃度硫化鈉溶液經過沉澱過濾除去部分雜質後，蒸發濃縮即可獲得 工業硫化鈉。本發明由於採用了上述結構及工藝，其具有以下有益效果1、本發明具有燃燒室、前床部和立爐，由於無煙煤粉與元明粉或芒硝混合的原料團熔點為85(TC左右，未達到反應終點溫度105H150"C,故本發明使用耐高溫填料層使流 動性較差的熔融物料在耐高溫填料層上面逐步升溫溶化(可避免堵塞爐底)；熔融物料流入 前床部通過二次加煤及強力攪拌到達反應終點，由於利用高溫反應尾氣熔化固體物料，熱 氣流與物料逆向運動換熱，使尾氣溫度降低，故本發明的效果達到接近長轉爐熱效率高的 目的；2、 由於主反應在相對獨立的前床部，而前床部使用氣流攪拌，與傳統反射爐手工翻 動相比，本發明的勞動強度大大降低；3、 使用不同類型的攪拌氣流，如採用壓縮空氣、高壓尾氣、水煤氣、氣態烴類等， 可以達到控制反應速度，通過定期撿測殘渣熱值以控制二次投煤量，使終點的過剩煤量降 低，從而達到節能的目的；4、 相對於短轉爐間歇排料相比，連續水粹排料可以使車間小環境的鹼霧汙染降到最 低，並使浸出液達到最佳濃度，反應過程產生大量的鹼霧及煙塵，在流經相對靜態的立爐 低溫段時，大部分粘附在團塊而減少了車間汙染；5、 與傳統的短轉爐相比，在同等產量的設備，投資不足1/3，使用周期長几倍；6、 由於機理簡單，本發明的單爐產量可以放大到大於長轉爐，特別適用於含水量高 的劣質芒硝。7、 另外，本發明易維修。在結合附圖閱讀本發明的實施方式的詳細描述後，本發明的特點和優點將變得更加清楚。


圖1為本發明的製備硫化鈉的半立式反射爐的實施方式的剖面圖。 圖中噴煤口 1、排料口2、前床部3、測溫點4、擋火牆5、過火道6、耐高溫填料 層7、耐高溫填料層測溫點8、爐料9、投料口IO、立爐ll、儲氣罐及氣流攪拌裝置12、 二次投煤口 13、洗氣塔14、稀鹼液噴頭15、引風機16、煙囪17、燃燒室18、噴煤槍19。
具體實施方式
下面以一個實施方式對本發明作進一步詳細的說明，但應當說明，本發明的保護範圍 不僅僅限於此。參閱圖l，它為本實用新型的實施方式的剖面圖。 一種製備硫化鈉的半立式反射爐，其包括燃燒室1S、前床部3、立爐11和洗氣塔14;所述燃燒室18設有用於與噴煤槍19相對應的噴料口 1;所述前床部3設有二次投煤口 13、排料口 2並且安裝有多個儲氣罐及 氣流攪拌裝置12，在前床部3上還設有測溫點4;所述立爐11頂部設有用於投入原料團 的投料口 10，在立爐11底部設有耐高溫填料層7，在耐高溫填料層7上設有耐高溫填料 層測溫點8，其中，耐高溫填料層7為耐火爐巴及陶瓷鮑爾環等等，如耐高溫填料層7為 鮑爾環層，耐高溫填料層測溫點8可為鮑爾環層測溫點；洗氣塔14上部設有稀鹼液噴頭 15，在洗氣塔14上還設有引風機16，洗氣塔14通過引風機16與一煙囪17連通；燃燒 室18經前床部3後與立爐11連通，在前床部3與立爐11之間設有擋火牆5和過火道6。 另外，在立爐11和洗氣塔14之間設有常規尾氣鹼液濃縮裝置(未標示)。本發明的製備硫化鈉的半立式反射爐具體使用時，將原料團從立爐ll頂部投料口 10 投入，向燃燒室18噴入煤粉使其充分燃燒，高溫燃氣通過負壓裝置穿過前床部3及立爐 11使原料團熔融，熔融態的反應物再經耐高溫填料層7後回流入前床部3，通過二次投煤 口 13加入二次煤而形成熔融物料，在前床部3通過用髙壓氣體對熔融物料進行強力攪拌 至反應結束後，熔融物料從排料口2連續放出，在洗氣塔14中，熔融物料通過用二次洗 滌的稀鹼液結合高壓泵水粹浸出而獲得髙濃度硫化鈉溶液，再經過沉澱過濾除去部分雜 質，蒸發濃縮製取工業硫化鈉。一種製備硫化鈉的工藝，其包括以下步驟5.1 無煙煤粉破碎至80—100目後與元 明粉或芒硝充分混合後高壓製成原料團並放置12小時以上，其中，元明粉或芒硝:無煙煤 粉的重量比為100:1~25; 5. 2 所述原料團由權利要求1所述的立爐頂部的投料口投入， 以及向權利要求1所述的燃燒室噴入煤粉並使煤粉充分燃燒而產生高溫燃氣；5. 3 所述 高溫燃氣通過負壓裝置穿過權利要求1所述的前床部併到達立爐，使立爐中的原料團與還 原氣逆流換熱並變成熔融態的反應物，熔融態的反應物再經耐高溫填料層後流入前床部， 然後加入二次煤而形成熔融物料，在前床部通過用高壓氣體對熔融物料進行強力攪拌至反 應結束後，熔融物料從排料口連續放出，其中，步驟5.2中的噴入煤粉量控制在使立爐的 耐高溫填料層的溫度在850 950'C之間，以及排料口附近對熔融物料的溫度控制在 1050 1150r之間；5.4 所述熔融物料依次經水粹浸出、過濾及蒸發濃縮後即可獲得工 業硫化鈉。無煙煤粉可為白煤或供熱煤或高硫煤等。在本實施方式中，在步驟5.1中在所述元明粉或芒硝與破碎至柳 100目的無煙煤 粉中可加入適量的水或粘結劑並通過衝壓成型機或對滾機來混合製成原料團；在製備原料 團過程中加入含量為0.1 0.5%的催化劑。在步驟5.3中強力攪拌所採用的高壓氣體為 壓縮空氣，或髙壓尾氣，或水煤氣，或氣態烴類，或液態烴類，或墮性氣體；在加入二次 煤的同時，混入適量的重晶石粉。在步驟5.4中所述熔融物料通過採用二次洗滌的稀鹼液和高壓泵來水粹浸出並獲得高濃度硫化鈉溶液，髙濃度硫化鈉溶液經過沉澱過濾除去部 分雜質後，蒸發濃縮即可獲得工業硫化鈉。下面結合三個實施例對本發明的工藝做進一步描述實施例一原料團元明粉:白煤:水的重量比為100:25:6,通過對滾機壓成原料團，如壓製成球 團，放置12小時。立爐11的截面2.5平方米、有效高度4.5米、三角形耐火磚爐巴與鈄 型爐底匹配，上面徹築80mm鮑爾環層4層。前床部3有效內徑為1.6X4.SX0.8米，噴 煤槍19的型號為每小時噴煤300公斤。維持立爐11的內料層有效高度為3.5 4米，噴 入煤粉量控制在使鮑爾環層溫度在850 950'C，例如在900'C。通過開啟排料口 2高度維 持前床有效容積達到75%左右時，連續補入二次煤，以濾渣熱值80%，使用6000大卡白煤， 每噸60%硫化鹼還原過程總煤耗<0.8噸。 實施例二原料團:元明粉:白煤:水:催化劑的重量比為100:30:6 :0.5,通過滾機壓成原料團，放置 12小時。本實施例採用與實施例一相同定爐型。維持立爐11的內料層有效高度為3^3.5 米，噴入煤粉量控制在使鮑爾環層溫度在850—950'C範圍，如880'C。維持前床部3有效 容積達到75%左右時，連續補入二次煤，，以濾渣熱值85%,使用6000大卡白煤，每噸60%硫化鹼還原過程總煤 耗<0.75噸。實施例三使用含硫量為12%的髙硫煤替代白煤及供熱煤，維持前床部3微負壓運行，其它條件 不變。尾氣用稀鹼液吸收S02,在鹼熔池內加入適量的硫黃粉，在濃縮時的精渣聯產大梳 打，可使每噸硫化鹼成本降低100元以上。雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域的技術人員可以在所附權利要求 的範圍之內作出各種變形或修改，只要不超過本發明的權利要求所描述的保護範圍，都應 當在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種製備硫化鈉的半立式反射爐，其包括燃燒室(18)、前床部(3)、立爐(11)和洗氣塔(14)；其特徵在於所述燃燒室(18)設有用於與噴煤槍(19)相對應的噴料口(1)；所述前床部(3)設有二次投煤口(13)、排料口(2)並且安裝有多個儲氣罐及氣流攪拌裝置(12)；所述立爐(11)頂部設有用於投入原料團的投料口(10)，在立爐(11)底部設有耐高溫填料層(7)；所述洗氣塔(14)上部設有稀鹼液噴頭(15)；所述燃燒室(18)經前床部(3)後與立爐(11)連通，在前床部(3)與立爐(11)之間設有擋火牆(5)和過火道(6)。
2、 根據權利要求1所述的製備硫化鈉的半立式反射爐，其特徵在於所述耐高溫填 料層(7)為耐火爐巴及陶瓷鮑爾環。
3、 根據權利要求1所述的製備硫化鈉的半立式反射爐，其特徵在於在所述前床部 (3)上設有測溫點(4);在立爐(11)的耐高溫填料層(7)上設有耐高溫填料層測溫點 (8);在洗氣塔(14)上設有引風機(16),洗氣塔(14)通過引風機(16)與一煙囪(17)連通o
4、 根據權利要求1所述的製備硫化鈉的半立式反射爐，其特徵在於在所述立爐(ll) 和洗氣塔(14)之間設有常規尾氣鹼液濃縮裝置。
5、 一種製備硫化鈉的工藝，其特徵在於，包括以下步驟5.1 無煙煤粉破碎至80--100目後與元明粉或芒硝充分混合後高壓製成原料團並 放置12小時以上，其中，元明粉或芒硝:無煙煤粉的重量比為100:1 25;5.2 所述原料團由權利要求1所述的立爐頂部的投料口投入，以及向權利要求1 所述的燃燒室噴入煤粉並使煤粉充分燃燒而產生高溫燃氣；5、 3 所述高溫燃氣通過負壓裝置穿過權利要求1所述的前床部併到達立爐，使立爐 中的原料團與還原氣逆流換熱並變成熔融態的反應物，熔融態的反應物再經耐高溫填料層 後回流入前床部，然後加入二次煤而形成熔融物料，在前床部通過用高壓氣體對熔融物料 進行強力攪拌至反應結束後，熔融物料從排料口連續放出，其中，步驟5.2中的噴入煤粉 量控制在使立爐的耐高溫填料層的溫度在850 9鄰X:之間，以及排料口附近對熔融物料 的溫度控制在1050 1150"之間；5.4所述熔融物料依次經水粹浸出、過濾及蒸發濃縮後即可獲得工業硫化鈉。
6、 根據權利要求5所述的製備硫化鈉的工藝，其特徵在於，在步驟5.1中 在所述元明粉或芒硝與破碎至80 100目的無煙煤粉中加入適量的水或粘結劑並通過衝壓成型機或對滾機來混合製成原料團。
7、 根據權利要求5所述的製備硫化鈉的工藝，其特徵在於，在步驟5.1中在製備原料團過程中加入含量為0.1 0.5%的催化劑。
8、 根據權利要求5所述的製備硫化鈉的工藝，其特徵在於，在步驟5.3中 強力攪拌所採用的髙壓氣體為壓縮空氣，或高壓尾氣，或水煤氣，或氣態烴類，或液態烴類，或墮性氣體。
9、 根據權利要求5所述的製備硫化鈉的工藝，其特徵在於，在步驟5.3中 在加入二次煤的同時，混入適量的重晶石粉。
10、 根據權利要求5所述的製備硫化鈉的工藝，其特徵在於，在步驟5.4中 所述熔融物料通過採用二次洗滌的稀鹼液和高壓泵來水粹浸出並獲得高濃度硫化鈉溶液，高濃度硫化鈉溶液經過沉澱過濾除去部分雜質後，蒸發濃縮即可獲得工業硫化鈉。
全文摘要
本發明公開了一種製備硫化鈉的半立式反射爐以及工藝。本發明的半立式反射爐由燃燒室、前床部、立爐和洗氣塔四部分組成；本發明的工藝用元明粉或芒硝以及無煙煤粉壓團後投入本發明的半立式反射爐中，利用反應餘熱使球團呈熔融狀態流過填料層後進入前床部，通過燃燒室加熱前床部熔體完成反應，反應完畢後浸出、過濾及蒸發濃縮後得產品工業硫化鈉。與傳統工藝的反射爐及轉爐相比，本發明由於採用尾氣加熱熔融固態原料，使鍛燒還原煤耗降低25％以上，與目前最常用的短轉爐相比，本發明具有煤耗低、投資省、易維修、減少汙染、機械化程度高及連續生產的優點。
文檔編號C01B17/26GK101565173SQ200910039819
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月31日 優先權日2009年5月31日
發明者孔凡逸 申請人:孔凡逸