[发明专利]一种高效节能的还原回转炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种还原焙烧回转炉，尤其适用于难选赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿以及铁尾矿、赤泥、高铁粉煤灰等含铁固体废弃物的磁化焙烧。

背景技术

磁选是铁矿石处理的最常用方法，但由于赤铁矿（Fe₂O₃）、菱铁矿（FeCO₃）、褐铁矿（Fe₂O₃·nH₂O）等含铁矿物磁性较弱，采用弱磁磁选不能将其有效分选出来，采用强磁磁选则选别性差，精矿品位偏低。磁化焙烧是解决这一问题的有效方法。其原理是将上述矿料在还原气氛下焙烧，使弱磁性矿物赤铁矿（Fe₂O₃）还原为强磁性的磁铁矿（Fe₃O₄），进而采用弱磁磁选出高品位的铁精矿。

回转炉可实现全粒级( 0 ~ 20 mm )焙烧，但焙烧气氛、温度等不易精确控制，且容易易出现结窑结圈，导致炉内截面积逐渐缩小，热效率降低，产能逐渐下降，设备负荷增大而必须停工处理，严重影响作业率。此外，传统回转炉靠安装倾角产生的重力分力驱动物料由炉头进料口向炉尾排料口方向运动，一旦局部结圈形成，会导致进料、排料不畅，使运行不稳。处理结圈的常规方法是使窑圈局部受到显著冷热交替作用而开裂崩落。此种方法除了导致减产和停产，还会使炉衬产生局部开裂甚至脱落。因而结圈是回转炉面临的最为严重的问题。

中国专利200410037079.1公布了一种清除回转窑结圈的方法及装置，基本原理是将一顶端设置有刮刀的清除臂伸入窑内，利用窑体回转时与刮刀产生的相对位移切削窑圈以达到清除或阻止窑圈形成的目的。该发明具有不停窑、清理快速、不损坏窑衬的优点。但其需要在窑体上设置开口，对于还原回转窑/炉而言，不易保持还原气氛；控制系统复杂，辅助设施较多。中国专利申请201210104263.8公布了一种高效节能的磁化焙烧回转窑，在窑内预热段与焙烧段之间设置了一个固定的三叶翻料刮壁器装置，用于清除结圈。其缺点在于该翻料刮壁器位置固定，作用范围有限。

本发明具有以下三点特征：（1）实时、全面地清理结块，杜绝结圈，清理范围包含了焙烧炉的整个内壁甚至包括了两端头的炉壁；（2）还原反应区与加热区隔离，便于还原气氛调控，同时方便加热部的检修与维护；（3）外筒固定炉芯回转，运行稳定，动力能耗显著降低，整合了螺旋输送机结构简化、节能降耗。

发明内容

针对常规还原回转炉存在易结圈、还原气氛不易控制等问题，本发明提供了一种结构简化、可连续生产、有效阻止结圈、高效节能的还原回转炉。

本发明包含还原炉主体、给料和排料装置、加热装置、气氛调节及测温装置、废气排放和捕收装置、动力及传动装置几大部分。根据焙烧物料特性，可选择炉体水平或以某一角度安装。进料斗位于炉尾向上一侧，排料孔位于炉头向下一侧，二者均带有流量调节阀。外筒上布置和连接有温度测控装置、气氛检测和调节装置、废气排放及捕集装置。炉芯通过耐热密封轴承与外筒结合，二者构成了还原焙烧反应的密闭腔室。炉芯呈中空管状，外壁焊接有螺纹状翼板，与外筒内壁保持一定间距。工作时电动机带动炉芯旋转，翼板翻动物料使焙烧均匀，并匀速推动物料向炉头排料口一侧运动直至排出炉体，完成全部焙烧流程；运转过程中翼板实时切削炉壁上粘结的熔融物料，防止结圈的发生。加热部位于炉芯内，与还原反应腔室完全隔离，使得温度和气氛调节彼此独立互无干扰。

加热方式可采用电加热或燃煤（气、油）加热。切换方便，无须改动其他部件。采用电加热时，为适应不用焙烧物料要求，可在炉芯内水平方向设置一组或多组电热元件：只设一组电热元件时，整个焙烧过程中温度均衡，更不易发生结圈；设置多组电热元件时，可独立调节各组温度，形成包含诸如预热段、焙烧段、焖矿段等的多段焙烧模式。采用燃煤（气、油）加热时，撤掉电热元件，在炉芯炉头一端加装燃烧器。加热部独立开来的另一个优势是便于检修、维护、清理燃烧产物等。

所述炉芯包括其上的翼板均采用硬质耐热合金钢制成，具备良好导热性，确保切削炉壁粘结物时不变形、少磨损。焙烧及冷却过程中炉芯及翼板亦起到散热片的作用，传热快速，物料焙烧更加均匀、冷却更加快速。利用金属材质与物料结痂的热膨胀系数差异，采用冷热交替法可使炉芯及翼板上粘挂的物料结痂快速崩落下来随物料排出。

所述动力及传动装置由电动机、变速和反转机构、制动机构三部分组成。

所述还原焙烧炉可实现连续生产和间歇生产两种方式。