一种赤泥还原焙烧系统

技术领域

本发明属于固废处理技术领域，具体涉及一种赤泥还原焙烧系统。

背景技术

赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱固体废物，每生产1吨氧化铝，大约要排放赤泥1-1.5吨。赤泥的产生不仅占用了大量的土地，增加维护费用，同时赤泥中的碱性物质对环境造成污染，甚至对土壤及地下水造成危害，严重危害着人们的健康。同时，随着钢铁冶炼工业的发展，原料也日益减少，高铁低硅拜耳法赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的红色泥状的强碱性固体废弃物，TFe品位不低于40%，铁矿物以针铁矿为主，是非常重要的含铁资源。因此，从赤泥中高效提取铁价金属既是赤泥资源化利用的重要途径，也具有很大的经济价值和环境效益。

专利CN107523686B中公开了一种用于赤泥悬浮焙烧制备铁精粉的装置及方法，对赤泥进行悬浮焙烧，取得了一定的效果，但仍存在能耗高，铁矿物回收率低的问题，且不适用于工业化大规模生产。因此，亟需一种赤泥悬浮管道式还原焙烧装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中赤泥焙烧能耗高、铁矿物回收率低的问题。

为此，本发明提供了一种赤泥还原焙烧系统，包括悬浮预热器装置、倒U型反应炉和热风炉；

所述悬浮预热器装置包括首级旋风筒、末级旋风筒及串联在首级旋风筒与末级旋风筒之间的多级旋风筒，每一级旋风筒顶部的出风口处通过管道与上一级旋风筒的进风口相连，每一级旋风筒底部固体物料出口通过管道与下一级旋风筒的进风口相连；

所述倒U型反应炉的下料口通过管道与末级旋风筒的进风口相连接；

所述热风炉为所述倒U型反应炉供能。

具体的，上述倒U型反应炉上间隔设置多个可调节的缩口。

具体的，上述旋风筒包括空心筒体和内筒；所述空心筒体由从下到上依次固定设置的圆锥体、圆柱体和涡壳组成，涡壳沿圆柱体的中心切向绕包于圆柱体上；所述内筒从涡壳顶部由上到下延伸至空心筒体内；所述进风口设置在所述涡壳的端部，所述固体物料出口设置在所述圆锥体的下端，所述出风口设置在所述内筒的上端。

具体的，上述赤泥还原焙烧系统还包括撒料盒，且所述撒料盒位于所述旋风筒的入料风管上。

具体的，上述撒料盒包括上下贯通的盒体；所述盒体内设有向下倾斜的撒料板；所述撒料板沿下料方向间隔布置多块分料板，形成渐开式物料通道；所述撒料板底部设置多个下料孔。

具体的，上述蜗壳采用三心、270度包角的阿基米德螺旋线蜗壳。

具体的，上述旋风筒的进风口为切角形进风口。

具体的，上述末级旋风筒的出料口处设有锁风阀。

具体的，上述赤泥还原焙烧系统还包括收尘器；所述收尘器与首级旋风筒的出风口相连。

具体的，上述收尘器上连接有离心风机。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

（1）本发明提供的这种赤泥还原焙烧系统中反应炉为倒U型构造，有效地延长了物料在反应炉内的反应停留时间，设备上还可分段设置多个缩口，调节风速实现炉内气流二次喷腾，预防塌料。悬浮预热器由多级旋风筒经连接管道串联组成，利于物料打散均匀、换热充分、能源利用最大化。旋风筒采用三心、270度包角的阿基米德螺旋线蜗壳，以利于提高分离效率；旋风筒进风口采用切角形进风口，用斜面代替平面，以利于减少物料堆积及降低摩擦阻力，同时引导已在蜗壳内分离的物料，减少了传统旋风筒中下行气流与交线形成夹角而产生的涡流阻力损失和不必要的物料循环。旋风筒撒料盒采用新型结构形式撒料盒，使物料高速分散，同流换热充分，避免了物料在低风速下短路到下一级旋风筒中。

（2）本发明提供的这种赤泥还原焙烧系统占地面积小，适应天然气、液化气、煤等燃料燃烧的特点，节省投资，同时又能保证反应炉的产能，赤泥中铁矿物的还原率达90%，处理每吨赤泥能耗低于50kg标煤，最大限度实现赤泥高附加值利用，实现烟气循环利用，充分利用能源，生产成本大幅度降低，可实现工业化大规模生产。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明提供的赤泥还原焙烧系统的生产流程示意图。

图2是本发明提供的赤泥还原焙烧系统的倒U型反应炉结构示意图。

图3是本发明提供的赤泥还原焙烧系统的旋风筒的结构示意图。

图4是本发明提供的赤泥还原焙烧系统的旋风筒的俯视图。

图5是本发明提供的赤泥还原焙烧系统的撒料盒的结构示意图。

附图标记：1、旋风筒；2、出风口；3、进风口；4、蜗壳；5、圆柱体；6、旋风筒体；7、圆锥体；8、环形测压管；9、固体物料出口；10、倒U型反应炉；11、缩口；12、热风炉；13、收尘器；14、离心风机；15、防爆阀；16、盒体；17、撒料板；18、下料孔；19、分料板；20、旋风筒客体；21、锁风阀。

实施方式

下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经详细描述了本发明的代表性实施例，但是本发明所属技术领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明的范围不应局限于实施方案，而应由所附权利要求及其等同物来限定。

参照图1，本发明提供了一种赤泥还原焙烧系统，包括悬浮预热器装置、倒U型反应炉和热风炉；所述悬浮预热器装置包括首级旋风筒、末级旋风筒及串联在首级旋风筒与末级旋风筒之间的多级旋风筒，每一级旋风筒顶部的出风口处通过管道与上一级旋风筒的进风口相连，每一级旋风筒底部固体物料出口通过管道与下一级旋风筒的进风口相连；所述倒U型反应炉的下料口通过管道与次末级旋风筒底部的固体物料出口相连，出气口通过管道与末级旋风筒的入口相连接；所述热风炉为所述倒U型反应炉供能。

实际使用时，开启热风炉为系统供能，赤泥原料从首级旋风筒的进料口进入系统中，通过多级旋风筒将赤泥原料打散均匀并充分换热。随后赤泥原料从次末级旋风筒底部的固体物料出口进入倒U型反应炉中进行还原焙烧，反应炉的倒U型构造有效延长了物料在反应炉内的反应停留时间，增大铁矿物的还原率。在反应炉中经还原焙烧的赤泥通过出气口进入末级旋风筒的进风口，经末级旋风筒气料分离后，在末级旋风筒底部的固体物料出口获得赤泥焙烧后的成品。

进一步的，如图2所示，在倒U型反应炉中部间隔设有多个可调节的缩口，通过缩口调节炉内风速实现气流二次喷腾，可预防塌料。

在细化的实施方式中，参照图3-4，旋风筒包括空心筒体和内筒；所述空心筒体由从下到上依次固定设置的圆锥体、圆柱体和涡壳组成，蜗壳优选采用三心、270度包角的阿基米德螺旋线蜗壳，以利于提高分离效率。涡壳沿圆柱体的中心切向绕包于圆柱体上；所述内筒从涡壳顶部由上到下延伸至空心筒体内；所述出风口设置在所述内筒的上端；所述进风口设置在所述涡壳的端部，进风口优选为切角形进风口，用斜面代替平面，以减少物料堆积及降低摩擦阻力，而向下倾斜的螺旋线，顺应了旋风筒内气流向下旋转的需要，同时引导已在蜗壳内分离的物料，随气流沿着平行于蜗壳与筒体交线的螺旋线轨迹，贴壁面自然下滑，减少了传统旋风筒中下行气流与交线形成夹角而产生的涡流阻力损失和不必要的物料循环。所述固体物料出口设置在所述圆锥体的下端。固体物料出口上方可设置环形测压管对旋风筒内压力进行监测。

优选的，在末级旋风筒底部的固体物料出口下方设有锁风阀，隔绝空气，避免还原物料被氧化。

进一步的，赤泥还原焙烧系统还包括撒料盒，且所述撒料盒位于所述旋风筒的入料风管上，对进入管道的物料进行分散。如图5所示，撒料盒采用新型结构形式撒料盒，包括上下贯通的盒体；所述盒体内设有向下倾斜的撒料板，沿下料方向间隔布置多块分料板，相邻的两分料板之间形成物料通道。使物料高速分散，同流换热充分，避免了物料在低风速下短路到下一级旋风筒中；所述撒料板底部设置多个下料孔，将进入旋风筒的物料均匀高速分散，同流换热分散，避免物料集中，在低风速下进入下一级旋风筒中。

进一步的，本发明提供的赤泥还原焙烧系统还包括收尘器；所述收尘器与首级旋风筒的出风口相连，通过收尘器收集排出气体中的粉尘，净化排出气体。

进一步的，收尘器上连接有离心风机，以提高收尘器的抽吸效率。

下面通过具体实施例对本发明的赤泥还原焙烧系统的效果进行研究。

实施例

本实施例提供了一种赤泥还原焙烧系统，包括悬浮预热器装置、倒U型反应炉、热风炉、收尘器和离心风机；

所述悬浮预热器装置由3级旋风筒经连接管道串联组成，分别命名为C1（首级旋风筒）、C2（次末级旋风筒）、C3（末级旋风筒）；

C3旋风筒顶部的出风口处通过管道与C2旋风筒的进风口相连，C2旋风筒顶部的出风口处通过管道与C1旋风筒的进风口相连；C1旋风筒底部固体物料出口通过管道与C2旋风筒的进风口相连；

旋风筒包括空心筒体和内筒；所述空心筒体由从下到上依次固定设置的圆锥体、圆柱体和涡壳组成，涡壳沿圆柱体的中心切向绕包于圆柱体上，采用三心、270度包角的阿基米德螺旋线蜗壳；所述内筒从涡壳顶部由上到下延伸至空心筒体内；所述进风口为切角形进风口，设置在所述涡壳的端部；所述固体物料出口设置在所述圆锥体的下端，且固体物料出口下方设有锁风阀；所述出风口设置在所述内筒的上端；旋风筒入料风管的连接管道上设有撒料盒，对进入管道的物料进行分散。撒料盒包括上下贯通的盒体；所述盒体内设有向下倾斜30°的撒料板，撒料板上沿下料方向间隔布置四块分料板，相邻的两块分料板之间形成渐开式物料通道；所述撒料板底部设置多个下料孔，将进入旋风筒的物料均匀高速分散，同流换热分散，避免物料集中，在低风速下进入下一级旋风筒中。为避免旋风筒因温度高引起的堵塞，在C3与C2的旋风筒风管处设置了防爆阀，保证系统的安全运行；在C1的圆锥体和涡壳中分别设有反射锥和导流板以提高收尘效率和降低阻力损失；

倒U型反应炉上间隔设有两个可调节的缩口；倒U型反应炉的下料口与C2旋风筒底部固体物料出口通过管道相连，倒U型反应炉的出气口通过管道与C3旋风筒的入口相连接；所述热风炉为所述倒U型反应炉供能；

收尘器通过管道分别与C1旋风筒的出风口以及离心风机相连。

采用本实施例提供的赤泥还原焙烧系统处理赤泥，具体步骤如下：

向热风炉中投加标煤后，开启热风炉为系统供能，将赤泥原料从C2~C1旋风筒风管加入系统中，在气流作用下立即分散、悬浮在气体中，与气体充分进行热交换后随气流进入C1旋风筒。借助离心力作用在旋风筒内进行气料分离后，粉料利用自身重力进入C3~C2旋风筒风管。然后随上升气流进入C2旋风筒；在C2旋风筒中再次被预热，经过两个阶段热交换后升温到420℃左右，然后经C2旋风筒下料管进入倒U型反应炉内，物料在反应炉内快速加热至680℃左右，并进行还原，还原率达90%，还原后的赤泥在气流作用下由分解炉进入C3旋风筒，经C3旋风筒气料分离后，获得赤泥焙烧后的成品。系统中产生的气体通过离心风机抽吸，由C1旋风筒的出风口经管道收集经收尘器中，进行除尘处理。

对经本发明提供的系统处理后的赤泥进行检测，其中铁矿物的还原率达90%，处理每吨赤泥能耗低于50kg标煤。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。