用于配碳磷矿球团的预热高温固结竖式炉

技术领域

本发明主要涉及磷酸生产技术领域，尤其涉及一种用于配碳磷矿球团的预热高温固结竖式炉。

背景技术

窑法磷酸是上世纪80年代美国Occidental Research Corporation(ORC公司)开发的可直接利用中低品位磷矿用回转窑作为反应器生产高浓度磷酸的工艺技术(简称窑法磷酸工艺，或KPA法)，它将磷矿石、硅石、碳质还原剂加皂土制成碳素球团，球团w(P

窑法磷酸的最大优点是用一般的生产设备和中低品位磷矿石来生产高质量、高浓度的磷酸。与电炉法磷酸相比，能耗大大降低；与湿法磷酸相比，它不受硫资源限制，不产生磷石膏，具有生产工序简单、投资较少、绿色环保，产品酸浓度高、质量好的特点，该工艺思路显示了一种良好的工业应用前景。

1982年ORC公司进行了Φ0.84m(内)×9.14m回转窑中试装置的中间试验，并进行了磷矿石回转窑还原的数学模型研究。但他们未认识到工艺过程中P

鉴于上述问题，我们(长沙矿冶研究院)经过反复研究，曾提出过一种克服上述问题的解决方案(参见CN1026403C、CN1040199C号中国专利文献)，即采用一种双层复合球团直接还原磷矿石生产磷酸的工艺(简称：CDK窑法磷酸工艺)。所谓双层复合球团，就是在磷矿配碳球团的外表面再包裹上一层主要是含碳的包裹层，就像穿了一层衣服一样，靠这层“衣服”中的碳与外部氧化性物质反应后局部产生CO等还原性气氛将内部的固相还原区和外部的气相氧化区隔开，避免P

然而，我们后续的研究发现，采用双层复合球团隔离氧化区和还原区付出的代价较高，还引起一系列新的技术问题，其主要缺陷在于：

1)多种因素引起的回转窑结圈问题，使回转窑难以长周期连续稳定运行，如：

a.复合球团采用200℃左右的低温固结，其球团强度低，有害杂质(有机物、钠、钾等)没去除，球团在回转窑很长的预热段(200℃—1200℃)中磨损和不均匀受热会造成爆裂，产生大量粉料，加上球团中的杂质(如K、Na等)也在此过程中挥发出来，这些粉料、杂质与窑气中的P

b.球团包裹层配入了较多的碳，回转窑这种设备难以控制均匀燃烧，易发生局部超温引起高温结圈。

2)能耗和成本较高，主要原因如下：

a.球团包裹层配碳量较大，这些碳在窑内燃烧需要大量的空气，并产生大量高温废气从窑尾排出，这不但造成该层配碳的热能利用率极低(仅高温尾气带出热就占了该部分碳燃烧热的60％左右)，而且将大量热和窑气带入后面收酸工序，又必须用冷却水换掉这部分热量，还另外增加了能耗和处理成本；

b.球团内及包裹层配碳要用成本较高的无烟煤或焦炭；

c.包裹层也增加了球团的煤和硅石用量，增加了渣量，增加了原料成本和生产成本；

d.包裹层强度低，易磨损丢失，造成P

上述的CDK窑法磷酸工艺存在的易结圈、能耗和成本较高的问题不解决的话，规模化的工业生产较难实现。因此，为了提高现有窑法磷酸工艺的生产效率，降低生产成本，保证工艺的稳定运行，现有的窑法磷酸工艺及关键设备还亟待本领域技术人员进行继续的改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、可实现高温固结和筛分功能、能简化工序的用于配碳磷矿球团的预热高温固结竖式炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于配碳磷矿球团的预热高温固结竖式炉，包括竖式炉体，所述竖式炉体于内腔设置有筛分组件，所述筛分组件将竖式炉体的内腔分隔为上固结腔和下排灰腔。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述竖式炉体顶部设有与上固结腔相通的进料口和出气口；所述竖式炉体下方设有与上固结腔相通的出料口和进气口。

所述上固结腔内壁设有用于将球团导向至筛分组件上的导向凸起。

所述上固结腔在导向凸起的下方位置形成缺口，所述出料口与缺口底部相通，所述进气口与缺口侧部相通。

所述竖式炉体底部设有与下排灰腔相通的排灰口。

所述筛分组件包括支撑梁和多根棒筛，所述支撑梁固装在竖式炉体的内腔，各棒筛呈均匀间隔布置在支撑梁上。

所述支撑梁呈倾斜式安装在竖式炉体的内腔，支撑梁的低位端靠近出料口和进气口，各棒筛沿支撑梁的倾斜面布置。

相邻的所述棒筛两端插入竖式炉体的内腔之间设置有隔板，所述隔板插入竖式炉体的预留孔中固定。

所述竖式炉体包括壳体，所述壳体内部砌有耐火保温砖。

所述竖式炉体设置为筒状结构，其内腔设置有圆形腔。

所述竖式炉体设置为矩形结构，其内腔设置有矩形腔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于配碳磷矿球团的预热高温固结竖式炉，包括竖式炉体，竖式炉体于内腔设置有筛分组件，筛分组件将竖式炉体的内腔分隔为上固结腔和下排灰腔。该竖式炉体使用时，物料先进入上固结腔进行高温固结，经筛分组件进行筛分，筛下产品从下排灰腔中排出，筛上固体球团从上固结腔排出进入下个工序。较传统结构而言，本发明首次采用竖式炉高温(600～1100℃)固结配碳磷矿球团，节省了空间，整体结构更为简单紧凑；通过筛分组件将竖式炉体的内腔分隔为上固结腔和下排灰腔，将高温固结和筛分两种功能集合在一起，出料可以直接进外部的主反应设备(回转窑)，简化了窑法磷酸工艺的工序。

附图说明

图1是本发明实施例1主剖视结构示意图。

图2是图1的A－A剖视结构示意图。

图3是图1的B处放大结构示意图。

图4是本发明实施例2的结构示意图。

图中各标号表示：

1、竖式炉体；11、壳体；12、耐火保温砖；2、筛分组件；21、支撑梁；22、棒筛；23、隔板；3、上固结腔；31、缺口；4、下排灰腔；5、进料口；6、出气口；7、出料口；8、进气口；9、导向凸起；10、排灰口。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

如图1至图3所示，本发明用于配碳磷矿球团的预热高温固结竖式炉的第一种实施例，包括竖式炉体1，竖式炉体1于内腔设置有筛分组件2，筛分组件2将竖式炉体1的内腔分隔为上固结腔3和下排灰腔4。该竖式炉体1使用时，物料先进入上固结腔3进行高温固结，经筛分组件2进行筛分，筛下产品从下排灰腔4中排出，筛上固体球团从上固结腔3排出进入下个工序。较传统结构而言，本发明首次采用竖式炉高温(600～1100℃)固结配碳磷矿球团，节省了空间，整体结构更为简单紧凑；通过筛分组件2将竖式炉体1的内腔分隔为上固结腔3和下排灰腔4，将高温固结和筛分两种功能集合在一起，出料可以直接进外部的主反应设备—回转窑，简化了窑法磷酸工艺的工序。

本实施例中，竖式炉体1顶部设有与上固结腔3相通的进料口5和出气口6；竖式炉体1下方设有与上固结腔3相通的出料口7和进气口8。该结构中，下部进气、上部出气，下部进料、下部出料，使得气、固相在炉内逆流接触充分，气流分布均匀，因此，固体球团受热均匀，且由上而下温度梯度分布合理，避免球团受热不均匀引起的爆裂，固结后球团强度高、质量好。

本实施例中，上固结腔3内壁设有用于将球团导向至筛分组件2上的导向凸起9。该结构中，导向凸起9能够引导所有球团都经过筛分组件2，将碎料筛除，从而保证出料球团的质量。

本实施例中，上固结腔3在导向凸起9的下方位置形成缺口31，出料口7与缺口31底部相通，进气口8与缺口31侧部相通。该结构中，另外进气口8和出料口7均位于导向凸起9下方的缺口31处，气体经过后分布更均匀。

本实施例中，竖式炉体1底部设有与下排灰腔4相通的排灰口10。该排灰口10用于将碎料排出。

本实施例中，筛分组件2包括支撑梁21和多根棒筛22，支撑梁21固装在竖式炉体1的内腔，各棒筛22呈均匀间隔布置在支撑梁21上。该结构中，支撑梁21为各棒筛22提供安装基础，碎料从各棒筛22之间的间隙中筛除落至下排灰腔4，并从排灰口10排出。

本实施例中，支撑梁21呈倾斜式安装在竖式炉体1的内腔，支撑梁21的低位端靠近出料口7和进气口8，各棒筛22沿支撑梁21的倾斜面布置。倾斜角为3～30°，具体为20°，这样设置，使得球团能沿斜面快速的导向至出料口7，提高了效率。

本实施例中，相邻的棒筛22两端插入竖式炉体1的内腔之间设置有隔板23，隔板23插入竖式炉体1的预留孔中固定。隔板23的设置，使各棒筛22之间的间距合理可靠，间距设置为5～20mm，具体为10mm。

本实施例中，竖式炉体1包括壳体11，壳体11内部砌有耐火保温砖12。通过耐火保温砖12保证了炉内温度的稳定性。

本实施例中，竖式炉体1设置为筒状结构，其内腔设置有圆形腔。其结构简单可靠。

本实施例中，圆形竖式炉及其操作参数为：竖式炉规格：φ3.6×4.4m，进气口8烟气温度：900～1000℃，出气口6烟气温度：200～400℃，进气口8球团温度：200℃，出气口6球团温度：900～1100℃，处理球团量：30t/h，空塔气速为0.2～2m/s。

实施例2：

如图4所示，本发明用于配碳磷矿球团的预热高温固结竖式炉的第二种实施例，该竖式炉与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，竖式炉体1设置为矩形结构，其内腔设置有矩形腔。其结构简单可靠。

本实施例中，矩形竖式炉及其操作参数为：竖式炉规格：3×4.2×3.6m，进气口8烟气温度：900～1000℃，出气口6烟气温度：200～400℃，进气口8球团温度：200℃，出气口6球团温度：900～1100℃，处理球团量：30t/h，空塔气速为0.2～2m/s。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。