一种含铝物料制备氯化铝用回转窑及使用方法

技术领域

本发明属窑炉技术领域，尤其是一种含铝物料制备氯化铝用回转窑及使用方法。

背景技术

目前，现有的回转窑存在进出窑内的气体密封困难，容易漏气（窑内正压时向外漏气、负压时向内漏气），不适宜于采用卤化法处理含铝物料制备氯化铝，不仅如此，现有的回转窑存在传动的托圈式齿轮重量大、耗材多、加工难度大的缺点，若能发明一种克服现有回转窑的缺点，可以利用含金属铝的物料如废金属铝、铝渣、铝灰制取氯化铝用的回转窑，不仅可以克服现有氯化铝制备方法和装备存在的成本高、设备复杂的缺点，还可以用回转窑采用卤化法消除铝灰渣反应危险性和危害性并回收利用其中的金属铝成分，也能解决传统回转窑气体密封困难、容易漏气，也可克服传统的托圈式齿轮传动存在的传动部件重量大、耗材多、加工难度大等缺点，对发挥传统回转窑的优点、降低氯化铝制取的成本均具有经济、环保和社会等方面的积极意义。

发明内容

本发明的发明目的：主要针对上述情况，为克服现有技术之缺点，提供可克服现有回转窑缺点的、可以利用含金属铝的物料（如废金属铝、铝渣、铝灰）制取氯化铝的、可以克服现有氯化铝制备方法和装备存在的成本高、设备复杂缺点的、还可以用回转窑采用卤化法消除铝灰渣反应危险性和危害性并回收利用其中的金属铝成分的、并能解决传统回转窑气体密封困难、容易漏气，也可克服传统的托圈式齿轮传动存在的传动部件重量大、耗材多、加工难度大等缺点的一种含铝物料制备氯化铝用回转窑及使用方法。

本发明的技术方案为：提供了一种含铝物料制备氯化铝用回转窑，包括窑体、水冷进料出料排气组件、旋转三通式联轴器、驱动传动机构、螺旋输送机和机架，水冷进料出料排气组件为一端设有螺旋输送机连接部件、中部设有窑体连接部件、另一端设有密封轴承的套筒式管件，水冷进料出料排气组件的外套管上还设有进水管和出水管，螺旋输送机连接部件为端面上均布有多个螺纹孔的板环件，板环件的圆周侧面还插装有旋转手轮，窑体连接部件由中部为密封套筒、一端为法兰环板、另一端设有压紧环构成的部件，密封套筒内装有密封组件，密封组件由多个间隔排列的偏心活络密封硬垫环和密封软垫环构成，压紧环与密封套筒的端部匹配的装配在一起，水冷进料出料排气组件设有密封轴承一端的圆周侧面上设有进出料口，窑体为两端设有端盖、内部设有内衬的筒状体，窑体的内部设有扬料板，扬料板的位置与进出料口的位置匹配，窑体一端的端盖上均设有多个连接固定孔和一个物料进出部件插装孔，窑体另一端的端盖上均设有多个连接固定孔和一个旋转三通式联轴器插装孔，水冷进料出料排气组件的螺旋输送机连接部件经固定于螺旋输送机输料管外侧的水冷套筒法兰环盘匹配的装配在一起，螺旋输送机连接部件与水冷套筒法兰环盘之间设有密封环垫，旋转三通式联轴器为两端分别设有联轴法兰、联窑法兰套件、中间部位侧面上设有供气阀的传动部件，窑体的一端与水冷进料出料排气组件的窑体连接部件固定相连，窑体的另一端与旋转三通式联轴器固定相通连，旋转三通式联轴器与驱动传动机构相连，水冷进料出料排气组件的中心轴线、旋转三通式联轴器的中心轴线、螺旋输送机的中心轴线均与窑体的旋转中心轴线重合在一起。

所述的螺旋输送机的输料管前端设有加料口和排料口，螺旋输送机的输料管插装在水冷进料出料排气组件的内套管内，且螺旋输送机的输送轴尾端插装在水冷进料出料排气组件的密封轴承内，螺旋输送机的输料管尾端的圆周侧面上设有斜切进排料口，螺旋输送机的加料口上设有加料管，加料管上还设有倾斜的排气管，排气管上装有排气阀，加料管上设有加料阀，排料口上设有排料阀。

所述的密封组件的每个密封软垫环的两侧均分别置有一个偏心活络密封硬垫环，偏心活络密封硬垫环的内孔的中心轴线与水冷进料出料排气组件的中心轴线重合，偏心活络密封硬垫环的内孔径与水冷进料出料排气组件的外套筒圆周侧面为动密封装配，偏心活络密封硬垫环的外圆周的中心轴线与水冷进料出料排气组件的中心轴线、窑体连接部件的密封套筒的中心轴线均相互平行，偏心活络密封硬垫环的外圆周的直径匹配的小于窑体连接部件的密封套筒的内径，偏心活络密封硬垫环内孔和外圆的偏心距与密封套筒的内径匹配。

使用含铝物料制备氯化铝用回转窑的方法：

步骤一：将水冷进料出料排气组件处于向回转窑内装料的工位，启动驱动传动机构，使回转窑旋转，操作螺旋输送机及加料阀、排料阀向回转窑装入含铝物料；

步骤二：操作供气阀向回转窑内通入含有O

步骤三：当回转窑内的温度升高且不低于380℃时，将混合气体切换成干燥的纯HCl气体，并保持HCl气体向回转窑内供气的流量适当，维持适当时间；

步骤四：当回转窑内的温度开始降低且不高于380℃时，将干燥的HCl气体切换成N

步骤五：操作加料阀、排料阀、水冷进料出料排气组件、螺旋输送机将回转窑处理过的含铝物料排出。

本发明的有益效果是：本发明通过解决传统回转窑容易漏气、气体密封困难以及传统回转窑托圈式齿轮传动存在的传动部件重量大、耗材多、加工难度大等难题，克服了现有回转窑的缺点，可以利用含金属铝的物料（如废金属铝、铝渣、铝灰）制取氯化铝，可以克服现有氯化铝制备方法和装备存在的成本高、设备复杂缺点，还可以用回转窑采用卤化法消除铝灰渣反应危险性和危害性并回收利用其中的金属铝成分，对发挥传统回转窑的优点、降低氯化铝的制取成本均具有经济、环保和社会等方面的积极意义。

附图说明

图1为本发明的主要部件装配主视剖视图。

图2为本发明的水冷进料出料排气组件与螺旋输送机的装配结构示意图。

图3为本发明的水冷进料出料排气组件结构示意放大图。

图4为本发明的螺旋输送机的结构示意放大图。

图5为本发明的偏心活络密封硬垫片的结构示意放大图。

图6为本发明旋转三通式联轴器的装配主视剖视放大图。

图7为本发明旋转三通式联轴器的空心轴与管轴加强件的装配结构示意放大图。

图8为本发明进出气室壳件的结构示意图。

图9为本发明在向回转窑内装料时水冷进料出料排气组件的工作状态示意图。

其中：1为窑体；2为水冷进料出料排气组件；3为旋转三通式联轴器；4为驱动传动机构；5为螺旋输送机；6为机架；7为螺旋输送机连接部件；8为窑体连接部件；9为密封轴承；10为外套管；11为进水管；12为出水管；13为旋转手轮；14为密封套管；15为压紧环；16为偏心活络密封硬垫片；17为密封软垫片；18为进出料口；19为扬料板；20为水冷套筒法兰环盘；21为供气阀；31为进出气室壳件；32为联轴法兰；33为联窑法兰套件；34为空心轴；35为管轴加强件；36为进气孔；37为加强环板；38为防尘锥筒；39为联窑法兰盘；311为直通套管；312为直通气管；313为端封环盖；314为气管连接法兰盘；41为减速驱动电机；42为小链轮；43为大链轮；44为窑体支撑轮；51为斜切进排料口；52为加料管；53为排气管；54为排气阀；55为加料阀；56为排料阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图9给出了一种含铝物料制备氯化铝用回转窑，包括窑体1、水冷进料出料排气组件2、旋转三通式联轴器3、驱动传动机构4、螺旋输送机5和机架6，水冷进料出料排气组件2为一端设有螺旋输送机连接部件7、中部设有窑体连接部件8、另一端设有密封轴承9的套筒式管件，水冷进料出料排气组件2的外套管10上还设有进水管11和出水管12，螺旋输送机连接部件7为端面上均布有多个螺纹孔的板环件，板环件的圆周侧面还插装有旋转手轮13，窑体连接部件8由中部为密封套筒14、一端为法兰环板、另一端设有压紧环15构成的部件，密封套筒14内装有密封组件，密封组件由多个间隔排列的偏心活络密封硬垫环16和密封软垫环17构成，压紧环15与密封套筒的端部匹配的装配在一起，水冷进料出料排气组件2设有密封轴承9一端的圆周侧面上设有进出料口18，窑体1为两端设有端盖、内部设有内衬的筒状体，窑体1的内部设有扬料板19，扬料板19的位置与进出料口18的位置匹配，窑体1一端的端盖上均设有多个连接固定孔和一个物料进出部件插装孔，窑体1另一端的端盖上均设有多个连接固定孔和一个旋转三通式联轴器插装孔，水冷进料出料排气组件2的螺旋输送机连接部件7经固定于螺旋输送机5输料管外侧的水冷套筒法兰环盘20匹配的装配在一起，螺旋输送机连接部件7与水冷套筒法兰环盘20之间设有密封环垫，旋转三通式联轴器3包括进出气室壳件31、联轴法兰32、联窑法兰套件33和加强空心轴套件,加强空心轴套件上设有供气阀21，窑体1的一端与水冷进料出料排气组件2的窑体连接部件8固定相连，窑体1的另一端与旋转三通式联轴器3固定相通连，旋转三通式联轴器3与驱动传动机构4相连，水冷进料出料排气组件2的中心轴线、旋转三通式联轴器3的中心轴线、螺旋输送机5的中心轴线均与窑体1的旋转中心轴线重合在一起。

所述的螺旋输送机5的输料管前端设有加料口和排料口，螺旋输送机5的输料管插装在水冷进料出料排气组件2的内套管内，且螺旋输送机5的输送轴尾端插装在水冷进料出料排气组件2的密封轴承9内，螺旋输送机5的输料管尾端的圆周侧面上设有斜切进排料口51，螺旋输送机5的加料口上设有加料管52，加料管上还设有倾斜的排气管53，排气管53上装有排气阀54，加料管52上设有加料阀55，排料口上设有排料阀56。

所述的密封组件的每个密封软垫环17的两侧均分别置有一个偏心活络密封硬垫环16，偏心活络密封硬垫环16的内孔的中心轴线与水冷进料出料排气组件2的中心轴线重合，偏心活络密封硬垫环16的内孔径与水冷进料出料排气组件2的外套筒圆周侧面为动密封装配，偏心活络密封硬垫环16的外圆周的中心轴线与水冷进料出料排气组件2的中心轴线、窑体连接部件8的密封套筒14的中心轴线均相互平行，偏心活络密封硬垫环16的外圆周的直径匹配的小于窑体连接部件8的密封套筒14的内径，偏心活络密封硬垫环16内孔和外圆的偏心距与密封套筒14的内径匹配。

所述的旋转三通式联轴器3包括进出气室壳件31、联轴法兰32、联窑法兰套件33和加强空心轴套件，加强空心轴套件由空心轴34和管轴加强件35装配而成，空心轴34为中间部位圆周侧面上均布有多个进气孔36的轴件，管轴加强件35由多个均布的加强筋杆件和两个相互平行的加强环板37连接在一起装配而成，加强环板37的中心部位设有空心轴固定孔，每个加强环板37外端的侧面上均设有环状凸台，加强筋杆的中心对称轴线与加强环板37的中心轴线平行，管轴加强件35套装固定在空心轴34的中间部位，两个加强环板37对称的位于进气孔36的两侧，进出气室壳件31为由直通套管311、直通气管312和两个端封环盖313构成的T形三通腔壳件，直通套管311的两端设有均布的螺纹沉孔，直通套管311圆周侧面的中间部位插装固定有直通气管312，直筒气管312的另一端与气管连接法兰盘314固定相连，且直筒气管312上设有供气阀21，端封环盖313为中心部位设有空心轴过孔、边部设有多个螺钉过孔的环盘件，端封环盖313的一端中心部位设有环状密封凸台，环状密封凸台上设有多个密封环槽，环状密封凸台与加强环板37上的环状凸台形状、尺寸匹配、且密封环槽内装有密封环垫，环状密封凸台与直通套管311之间形成的环隙空腔内也装有密封圈，两个端封环盖313分别经螺纹沉孔内的螺钉固定在直通套管311的两端，进出气室壳件31套装在空心轴34及管轴加强件35的外部，空心轴34的一端与联轴法兰32固定相连，空心轴34的另一端与联窑法兰套件33固定相连，联窑法兰套件33由防尘锥筒38和联窑法兰盘39构成，防尘锥筒38为锥筒状，防尘锥筒38的大径端与联窑法兰盘39的一个端面固定相连，空心轴34密封插装固定在联窑法兰盘39内，且防尘锥筒38内空心轴34的端面到防尘锥筒38小径端的端面的距离不大于防尘锥筒38长度的一半。

所述的驱动传动机构4由减速驱动电机41、小链轮42、大链轮43、传动链条和多个窑体支撑轮44构成，减速驱动电机41输出端固定有小链轮42，小链轮42经链条与大链轮43相连，旋转三通式联轴器3的空心轴34插装固定在大链轮43的轴孔内。

所述的机架6为方形框架，机架6上固定有螺旋输送机5、减速驱动电机41和多个窑体支撑轮44。

使用含铝物料制备氯化铝用回转窑的方法：

步骤一：将水冷进料出料排气组件2处于向回转窑内装料的工位，启动驱动传动机构4，使回转窑旋转，操作螺旋输送机5及加料阀55、排料阀56向回转窑装入含铝物料；

步骤二：操作供气阀21向回转窑内通入含有O

步骤三：当回转窑内的温度升高且不低于380℃时，将混合气体切换成干燥的纯HCl气体，并保持HCl气体向回转窑内供气的流量适当，维持适当时间；

步骤四：当回转窑内的温度开始降低且不高于380℃时，将干燥的HCl气体切换成N

步骤五：操作加料阀55、排料阀56、水冷进料出料排气组件2、螺旋输送机5将回转窑处理过的含铝物料排出。

实施例一：本发明使用前，先将各部件连接装配好，用粉碎成不大于25mm的废金属铝颗粒制取氯化铝，回转窑启动前用N2气吹扫窑体1内腔并执行常规回转窑启动操作，外配的冷却水系统向水冷进料出料排气组件2的外套管10内供水，冷却水经进水管11进、出水管12出，实现对水冷进料出料排气组件2的冷却，避免高温变形，本实施例一中，偏心活络密封硬垫环16为高温耐磨铸铁件，密封软垫环17为柔性石棉盘根件，扳动旋转手轮13使旋转螺旋输送机连接部件7旋转带动水冷进料出料排气组件2转动，转至水冷进料出料排气组件2的进出料口18开口朝下（向窑体1内装料的工位），启动驱动传动机构4使窑体1旋转，打开加料阀55、关闭排料阀56，启动螺旋输送机5向窑体1装入废金属铝颗粒，加料结束，使加料阀55、排料阀56处于关闭状态，打开排气阀54、操作供气阀21向窑体1内通入空气，必要时可以采用适当液、固燃料，由于旋转三通式联轴器3的联窑法兰盘32与窑体1的炉端的中心部位相连，联窑法兰盘32的中心轴线与窑体1转动的中心轴线重合，进出气室壳件31的直通气管312经气管连接法兰盘314与外配的气管密封相连，由于管轴加强件35与空心轴34是密封固定相连在一起，故当减速驱动电机41带动空心轴34旋转时，管轴加强件35同时旋转，可以起到增强传递电机扭矩的作用，空心轴34的外圆周面套装在进出气室壳件31内，空心轴34在旋转时，进出气室壳件31静止不动，且进出气室壳件31的端封环盖313与管轴加强件35的接触面处均装有密封环垫和密封圈，这样当气体经进出气室壳件31的直通气管312进气时，穿过进气孔36进入到空心轴34的内腔，到防尘锥筒38后喷入窑体1内。当排气时，窑体1内的气体经防尘锥筒38、进入空心轴34的内腔、再经进气孔36进入直通套管311、端封环盖313围成的壳室，最后经直通气管312排出，这样旋转三通式联轴器3就实现了联轴器传递扭矩的功能，与此同时也实现了给气排气功能，此时空气经旋转三通式联轴器3进入窑体1内，将加入到窑体1中的金属铝氧化，使窑体1内的物料温度升高，必要时也可以采用常规的液、固燃料引燃，帮助提升温度，当窑体1内的温度升高到380℃时，将空气经供气阀21切换成干燥的HCl气体，此时，窑体1内的金属铝与氯化氢气体反应，生成AlCl

本发明在上述过程中，水冷进料出料排气组件2的密封套筒14与窑体1的端盖固定在一起，并与窑体1一起转动，由于通常的回转窑长度大、直径大，设备和部件等加工、安装加工精度难于保证炉体端面、圆周侧转动过程中的同轴度，造成端面和圆周侧出料端、排气端密封困难而漏气，本发明的回转窑连接部件8的缩颈结构，使密封面尺寸减少，密封和加工制造均变得容易。本发明在使用过程中，每个密封软垫环17均可实现密封套筒14与外套管10圆周面上的动密封同时可以承受允许密封套筒14的中心轴线与外套管10外圆周的中心轴线存在同轴度的偏差，避免转动时二者抱死现象发生，由偏心活络密封硬垫环16和密封软垫环17间隔排列成的密封环垫组成为沿轴线方向的迷宫式密封结构，偏心活络密封硬垫环16可以绕外套管10的外圆周面旋转，当密封套筒14的中心轴线与外套管10外圆周的中心轴线存在偏心时，可以允许密封套筒14的内表面搓动偏心活络密封硬垫环16旋转，与密封软垫环17配合即实现了轴向的迷宫式密封，同时也克服了常规同心式密封垫片将密封套筒14的内表面与外套10抱死或磨损严重使密封容易失效的缺点。

本发明在上述过程中，旋转三通式联轴器3的进气和传动的功能和结构，达到了克服传统的托圈式齿轮传动存在的传动部件重量大、耗材多、加工难度大等缺点。

实施例二：用粒度不大于10mm的铝灰渣制取氯化铝并消除铝灰渣的反应危险性，铝灰渣中因含有金属铝粉末、Al

在本实施例二的程中，在温度大于380℃条件下，氯化氨升华并分解成氨气和氯化氢气，氯化氢气与铝灰渣中的金属铝、AlN等发生反应生成气态的氯化铝蒸汽即发生卤化反应（2Al+6HCl=2AlCl

上述技术方案、实施例一和实施例二表明，本发明达到了解决传统回转窑容易漏气、气体密封困难以及传统回转窑托圈式齿轮传动存在的传动部件重量大、耗材多、加工难度大等难题，克服了现有回转窑的缺点，可以利用含金属铝的物料如废金属铝、铝渣、铝灰制取氯化铝，进而可克服现有氯化铝制备方法和装备存在的成本高、设备复杂缺点，还可以用回转窑采用卤化法消除铝灰渣反应危险性和危害性并回收利用其中的金属铝成分，对发挥传统回转窑的优点、降低氯化铝的制取成本均具有经济、环保和社会等方面的积极意义。

以上所述，仅为本发明较优的具体实施方式，但本发明的保护方位并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以同等替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。