專利名稱：內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬還原設(shè)備，具體為內(nèi)熱式金屬鎮(zhèn)、鈣、鍶的還原設(shè)備。
技術(shù)背景目前，工業(yè)化生產(chǎn)金屬鎂鈣鍶的還原工藝基本相同，還原過程中的主要設(shè) 備即還原爐也大致相同。還原爐是用耐火材料砌筑而成的窯樣臥式結(jié)構(gòu)，直接 建造在地面上，其中還原罐橫向或豎向放置在還原爐內(nèi)，爐體前后左右按照工 藝要求布置燒嘴，燃料在爐內(nèi)燃燒，熱量通過還原罐傳遞到罐內(nèi)的物料進(jìn)行還 原反應(yīng)。當(dāng)還原罐橫向放置時(shí)，由于必須取出結(jié)晶罐并進(jìn)行出渣和加料操作， 就存在加料和出渣時(shí)間較長，操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大，燃料在此期間空耗而造成浪費(fèi)等問題；當(dāng)還原罐豎向放置時(shí)(如該申請人在專利號為200610012977.0的專 利申請中所公開的還原設(shè)備)，可有效解決上述問題。無論還原罐在還原爐內(nèi)是橫向放置還是豎向放置，就目前傳統(tǒng)的窯樣臥式 還原爐結(jié)構(gòu)而言，均存在以下幾個(gè)方面的問題1. 必須使用還原罐裝料進(jìn)行還原反應(yīng)，還原罐長時(shí)間在還原爐內(nèi)的高溫氧 化氣氛中必然會(huì)大量消耗，由此而增加生產(chǎn)成本的問題始終是生產(chǎn)中的一大難 題；2. 還原罐外充滿加熱介質(zhì)，對其內(nèi)的原料進(jìn)行加熱，屬于外熱式結(jié)構(gòu)，考 慮到還原罐中心的物料必須充分加熱到需要的溫度U180—122(TC)，所以還原 罐截面積不能太大，而還原罐的長度由于高溫下容易變形的缺點(diǎn)也不能太長，這樣還原罐的體積不能太大，導(dǎo)致一次裝料量受到限制，由此而造成的生產(chǎn)效 率低下問題；3.相對還原爐本身的容積來說，其中裝載的還原罐的容積是非常小的，而對于還原罐中的物料而言，有效的容積利用率就更小，這就造成爐內(nèi)熱量有相 當(dāng)一部分浪費(fèi)在爐內(nèi)的廣闊空間和支撐還原罐等的耐火材料以及因變形而拔出 的還原罐上。所以，目前還原爐的燃燒方式普遍存在熱利用率低或者說燃料利用率低的問題；4、 還原罐與還原爐為獨(dú)立式分體結(jié)構(gòu)，當(dāng)還原完成后，需要將還原罐蓋打 開并將結(jié)晶鎂或鈣或鍶取出，同時(shí)將還原罐底內(nèi)的廢渣排出，才能再次裝料并 進(jìn)行下一次還原反應(yīng)，這樣，整個(gè)生產(chǎn)過程是間歇式的，產(chǎn)量較小，勞動(dòng)強(qiáng)度 大，生產(chǎn)成本高；5. 還原爐建造占地面積大。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有鈣、鎂、鍶還原設(shè)備為外熱式結(jié)構(gòu)存在還原罐體積小、 一次容量少以及還原罐與還原爐為獨(dú)立式分體結(jié)構(gòu)，造成出料不連續(xù)、勞動(dòng)強(qiáng) 度大、燃料利用率低、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量較小等問題，提供一種內(nèi)熱式半連續(xù) 化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶 的還原爐，包括爐體，爐體上方設(shè)有加料斗，爐體內(nèi)設(shè)有還原倉，還原倉上方 設(shè)有與結(jié)晶器相連的真空抽氣管，還原倉內(nèi)橫向貫穿設(shè)置有內(nèi)加熱管，相鄰內(nèi)加熱管之間作為加料反應(yīng)間隙，內(nèi)加熱管兩端分別設(shè)有蓄熱室，蓄熱室內(nèi)填充 有與助燃風(fēng)管連通的蓄熱體，蓄熱體內(nèi)插入與燃料連接的燃料芯管，蓄熱體內(nèi)還貫穿設(shè)有點(diǎn)火孔，內(nèi)加熱管中間段為燃燒腔。所述還原倉內(nèi)的內(nèi)加熱管數(shù)量 可根據(jù)爐體體積及還原溫度確定，所適合的燃料可為焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、天然氣、油料等燃料；所述蓄熱體可采用蜂窩狀陶瓷蓄熱體或蓄熱小球等現(xiàn)有 公知材料。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，爐體為豎向結(jié)構(gòu)，燃料與助燃空氣混合后在內(nèi)加 熱管內(nèi)燃燒，產(chǎn)生熱量，內(nèi)加熱管中的燃燒過程是按照蓄熱式空氣預(yù)熱的方式 進(jìn)行燃料和煙氣定期交換來完成，燃料與通過蓄熱體的助燃空氣混合后在內(nèi)加 熱管中燃燒，燃燒火焰在內(nèi)加熱管的中間段(燃燒腔)定期換向，實(shí)現(xiàn)高溫空 氣燃燒過程,并保證管內(nèi)溫度均勻，從而保證傳遞到管外物料的溫度均勻，在此 過程中，內(nèi)加熱管兩端不斷的交替作為燃料點(diǎn)火端和煙氣排放端，而原料經(jīng)加 料斗并依靠自身重力落入還原倉內(nèi)的相鄰內(nèi)加熱管間隙，形成了內(nèi)加熱管管內(nèi) 為加熱介質(zhì)、管外為被加熱原料的內(nèi)熱式結(jié)構(gòu)，不僅可以使原料受熱均勻，反 應(yīng)完全，而且爐體的體積可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模相應(yīng)放大，只需確定好內(nèi)加熱管的數(shù) 量及爐體高度即可，大大提高了生產(chǎn)效率，提高了燃料利用率，并大幅度降低了 生產(chǎn)成本，同時(shí)也大大減少了還原爐的建設(shè)面積。如上所述本發(fā)明采用的助燃 風(fēng)管包圍燃料管的結(jié)構(gòu)形式，提高了燃料的燃燒效果，而且在內(nèi)加熱管兩端增 加蓄熱室，當(dāng)內(nèi)加熱管一端作為燃料點(diǎn)火端，另一端作為煙氣排放端時(shí)，位于 煙氣排放端的蓄熱體充分吸收煙氣中的熱量，以便下次作為點(diǎn)火端時(shí)，先將助 燃風(fēng)預(yù)熱至一定溫度后再與燃?xì)饣旌先紵?，這樣，可大大減少能耗，提高燃料 利用率。為了進(jìn)一步完善本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所述爐體內(nèi)還原倉下方設(shè)有出渣倉， 出渣倉出口設(shè)有密封裝置；還原倉與加料斗之間設(shè)有預(yù)熱倉，出渣倉及預(yù)熱倉上均設(shè)有真空抽氣孔，這樣本發(fā)明所述爐體由上至下依次為加料斗、預(yù)熱倉、 還原倉及出渣倉，在生產(chǎn)過程中，預(yù)熱倉、還原倉、出渣倉均處于真空狀態(tài)， 加料和出渣均依靠物料的自身重力，物料通過加料斗定時(shí)定量加入預(yù)熱料倉， 預(yù)熱后的物料定時(shí)定量加入還原倉進(jìn)行還原反應(yīng)，還原倉中的相應(yīng)量的渣放入 出渣倉中；同時(shí)，還原倉上方兩側(cè)設(shè)計(jì)安裝了真空管道并與結(jié)晶器連接，根據(jù) 還原時(shí)間，定期切換拆裝結(jié)晶器取出產(chǎn)品，這樣就實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的半連續(xù)化。在生產(chǎn)過程中，為了便于控制進(jìn)料量和出渣量，所述加料斗與預(yù)熱倉之間、 預(yù)熱倉與還原倉之間、還原倉與出渣倉之間均設(shè)有活動(dòng)密封裝置，便于人工操 作，該活動(dòng)密封裝置是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易實(shí)現(xiàn)的，可采用多種結(jié)構(gòu) 形式實(shí)現(xiàn)，至少可為抽拉式活動(dòng)密封板。所述的內(nèi)加熱管均勻排列在還原倉內(nèi)，保證相鄰加熱管之間的間隙(作為 物料還原反應(yīng)的空間)均勻一致。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1. 本設(shè)計(jì)采取還原爐整體豎式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了金屬鎂鈣鍶還原過程的半連 續(xù)化生產(chǎn)，極大地降低了操作工人裝料和出渣的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大縮短 了裝料出渣的工作時(shí)間，從而大大提高了生產(chǎn)效率，并有效解決了因 裝料出渣過程中還原爐空燒造成的燃料浪費(fèi)問題；2. 在還原爐內(nèi)采用均勻排布的蓄熱室內(nèi)加熱管直接加熱物料，保證了物 料之間熱量傳遞迅速而均勻，從而提高還原反應(yīng)速率，保證物料還原 反應(yīng)充分，既提高了生產(chǎn)效率又提高了物料利用率；3. 采用內(nèi)加熱方式的還原爐，相對物料而言，有效容積利用率大大提高， 達(dá)到提高燃料利用率的目的；
4. 內(nèi)加熱管兩端的蓄熱室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于煙氣熱量的回收而降低能耗，提高燃料利用率；
5. 本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中完全取消了還原罐的使用，有效的降低了生產(chǎn)成本；
6. 本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的還原爐爐體大大減少了建造面積；總之，本發(fā)明涉及的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂鈣鍶的還原爐結(jié)構(gòu)簡單， 設(shè)計(jì)合理，爐體建造面積小，能耗低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，適用于大規(guī) 模機(jī)械化生產(chǎn)，具有較大的推廣價(jià)值。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2為圖1中爐體的剖面3為圖1中內(nèi)加熱管的結(jié)構(gòu)示意中l(wèi)-加料斗，2-還原倉，3-結(jié)晶器，4-真空抽氣管，5-內(nèi)加熱管，6-燃 料芯管，7-蓄熱體，8-點(diǎn)火孔，9-燃燒腔，10-出渣倉，11-密封蓋，12-密封圈， 13-預(yù)熱倉，14-真空抽氣孔，15-活動(dòng)密封裝置。
具體實(shí)施方式
內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐，如圖1、 2所示，包括爐體， 爐體上方設(shè)有加料斗l，爐體內(nèi)設(shè)有還原倉2，還原倉2上方設(shè)有與結(jié)晶器3相 連的真空抽氣管4，在還原倉兩側(cè)分別設(shè)置結(jié)晶器及真空抽氣管，以便在連續(xù) 生產(chǎn)過程中交替使用；還原倉2內(nèi)橫向貫穿設(shè)置有內(nèi)加熱管5，相鄰內(nèi)加熱管 之間作為加料反應(yīng)間隙，內(nèi)加熱管5均勻排列在還原倉2內(nèi)；如圖3所示，內(nèi) 加熱管5兩端分別設(shè)有蓄熱室，蓄熱室內(nèi)填充有與助燃風(fēng)管連通的蓄熱體7， 蓄熱體7內(nèi)插入與燃料連接的燃料芯管6，蓄熱體7內(nèi)還貫穿設(shè)有點(diǎn)火孔8，內(nèi)加熱管5中間段為燃燒腔9。爐體內(nèi)還原倉2下方設(shè)有出渣倉10，出渣倉10出 口設(shè)有密封蓋11及密封圈12;還原倉2與加料斗1之間設(shè)有預(yù)熱倉13，出渣 倉10及預(yù)熱倉13上均設(shè)有真空抽氣孔14;加料斗1與預(yù)熱倉13之間、預(yù)熱 倉13與還原倉2之間、還原倉2與出渣倉IO之間均設(shè)有活動(dòng)密封裝置15。具體實(shí)施時(shí)，打開加料斗與預(yù)熱倉之間的活動(dòng)密封裝置，原料依靠自身重 力落入預(yù)熱倉，利用還原倉內(nèi)的傳導(dǎo)熱將預(yù)熱倉中的原料預(yù)熱至一定溫度；打 開還原倉與出渣倉之間的活動(dòng)密封裝置,同時(shí)打開預(yù)熱倉與還原倉之間的活動(dòng) 密封裝置,還原倉底部的還原渣依靠自身重力落入出渣倉中,同時(shí)預(yù)熱倉中的原 料依靠自身重力落入還原倉內(nèi)的相鄰內(nèi)加熱管間隙，根據(jù)生產(chǎn)情況確定每次出 渣和加入還原倉中原料的數(shù)量，然后關(guān)閉還原倉與預(yù)熱倉之間以及還原倉與出 渣倉之間的活動(dòng)密封裝置；在上述的加料和出渣過程中,預(yù)熱倉還原倉和出渣倉 均處于真空狀態(tài)；在生產(chǎn)過程中，內(nèi)加熱管中的燃料與通過蓄熱體的助燃空氣 混合后在內(nèi)加熱管中燃燒，燃燒火焰在內(nèi)加熱管的中間段(燃燒腔)定期換向， 實(shí)現(xiàn)高溫空氣燃燒過程(在此過程中，內(nèi)加熱管兩端不斷的交替作為燃料點(diǎn)火端 和煙氣排放端)，還原倉內(nèi)所有的內(nèi)加熱管按照相同的工作方式產(chǎn)生熱量，對其 間的原料進(jìn)行加熱，保持還原倉內(nèi)溫度控制在1180-1280"C進(jìn)行還原反應(yīng)；同時(shí) 還原倉內(nèi)產(chǎn)生的金屬(鎂、鈣、鍶)氣體經(jīng)真空抽氣管進(jìn)入結(jié)晶器，冷卻后結(jié) 晶，得到最終產(chǎn)品，還原倉兩側(cè)分別設(shè)置的結(jié)晶器及真空抽氣管，在生產(chǎn)過程 中交替使用,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的半連續(xù)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1、一種內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐，包括爐體，爐體上方設(shè)有加料斗(1)，其特征是爐體內(nèi)設(shè)有還原倉(2)，還原倉(2)上方設(shè)有與結(jié)晶器(3)相連的真空抽氣管(4)，還原倉(2)內(nèi)橫向貫穿設(shè)置有內(nèi)加熱管(5)，相鄰內(nèi)加熱管之間作為加料反應(yīng)間隙，內(nèi)加熱管(5)兩端分別設(shè)有蓄熱室，蓄熱室內(nèi)填充有與助燃風(fēng)管連通的蓄熱體(7)，蓄熱體內(nèi)插入與燃料連接的燃料芯管(6)，蓄熱體(7)內(nèi)還貫穿設(shè)有點(diǎn)火孔(8)，內(nèi)加熱管(5)中間段為燃燒腔(9)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐， 其特征是爐體內(nèi)還原倉(2)下方設(shè)有出渣倉(10)，出渣倉(10)出口設(shè)有密 封蓋(11)及密封圈(12);還原倉(2)與加料斗(1)之間設(shè)有預(yù)熱倉(13)， 出渣倉(10)及預(yù)熱倉(13)上均設(shè)有真空抽氣孔(14)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐， 其特征是加料斗(1)與預(yù)熱倉(13)之間、預(yù)熱倉(13)與還原倉(2)之間、 還原倉(2)與出渣倉(10)之間均設(shè)有活動(dòng)密封裝置(15)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還 原爐，其特征是所述的內(nèi)加熱管(5)均勻排列在還原倉(2)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬還原設(shè)備，具體為內(nèi)熱式金屬鎂、鈣、鍶的還原設(shè)備，解決現(xiàn)有還原設(shè)備為外熱式結(jié)構(gòu)存在還原罐體積小、一次容量少以及出料不連續(xù)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、燃料利用率低、產(chǎn)量較小等問題，包括爐體，爐體上方設(shè)有加料斗，爐體內(nèi)設(shè)有還原倉，還原倉上方設(shè)有真空抽氣管，還原倉內(nèi)橫向貫穿設(shè)置有內(nèi)加熱管，相鄰內(nèi)加熱管之間作為加料反應(yīng)間隙，內(nèi)加熱管兩端分別設(shè)有蓄熱室，蓄熱室內(nèi)填充有與助燃風(fēng)管連通的蓄熱體，蓄熱體內(nèi)插入與燃料連接的燃料芯管，蓄熱體內(nèi)還貫穿設(shè)有點(diǎn)火孔，內(nèi)加熱管中間段為燃燒腔。本發(fā)明的還原爐結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，爐體建造面積小，能耗低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，適用于大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)，具有較大的推廣價(jià)值。
文檔編號C22B26/22GK101403038SQ20081018106
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者張?jiān)?申請人:張?jiān)?br>