專利名稱：一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及回轉窯技術領域，更具體地說，涉及一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置。
背景技術：
重鉻酸鈉是鉻鹽行業最主要產品，作為基本化工原料，廣泛用于化工、輕工、印染、醫藥等行業，可進一步加工為鉻酸酐、氫氧化鉻、堿式硫酸鉻等鉻鹽系列產品，用于冶金、機械、建材、石油、制革、電鍍、顏料、日用五金等行業，在國民經濟中占有重要地位，重鉻酸鈉基本生產工藝為鉻鐵礦氧化焙燒一硫酸酸化法。傳統的重鉻酸鈉生產工藝為:鉻鐵礦有鈣焙燒制鉻酸鈉經硫酸酸化后形成重鉻酸鈉，由于有鈣焙燒使用大量鈣質(白云石、大理石或生石灰等)填料，造成排渣量大，且有致癌物一鉻酸鈣的產生，難以徹底解毒和綜合利用，嚴重影響環境，已被列為國家產業政策中淘汰類生產工藝。現有的無鈣焙燒生產工藝不添加鈣質填料，排渣量少且不含致癌物一鉻酸鈣，減輕了環境影響。其反應機理為:鉻鐵礦加熱至500°C時，Fe2+首先氧化為Fe3+，鉻尖晶石晶格發生畸變，勢能升高，易于反應。純堿先同R2O3反應生產NaRO2即亞鉻酸鈉(NaCr02)、鋁酸鈉(NaAlO2)和鐵酸鈉(NaFeO2),高溫氧化氣氛中，亞鉻酸鈉同氧和純堿繼續反應生產鉻酸鈉(Na2CrO4),鋁酸鈉和鐵酸鈉也起著堿的作用，使亞鉻酸鈉氧化成鉻酸鈉，由于這三種NaRO2的熔點均高于鉻礦正常焙燒溫度，正常氧化焙燒時，在反應中間產生低熔融點的混合物，造成回轉窯中結圈(瘤)，不利于生產的穩定運行，目前常用的措施有:(I)加入大量返渣，降低液相量，采用造粒焙燒工藝(中國專利公開號:CN1104258A)可有效降低窯內結圈(瘤)，但由于增加造粒工序，拉長了工藝流程，粒料烘干增加能源消耗。鉻鐵礦無鈣焙·燒的反應動力學研究表明:填料比為0的少堿焙燒，活化能為50.3KJ/K.mo I ;填料比為1.5的足堿焙燒，活化能為73.2KJ/K.mo I ;在1000°C基本平衡所需的時間用返渣的足堿無鈣焙燒反應時間比少堿無鈣焙燒(或有鈣焙燒)要多3倍。這也是造成現有無鈣返料足堿填料回轉窯生產率低的主要原因。造粒焙燒工藝導致爐窯生產率降低、生產綜合成本升高。(2)按無鈣焙燒反應機理，采用分段焙燒方法(中國專利授權號:CN 1052461C)，第一階段由鉻礦石、堿金屬化合物以及任選的選礦后的廢石組成的混合物在一種含有不多于2% (體積)氧的氣氛中被加熱到1000°C至1400°C之間的溫度，而在第二階段，此混合物則在90(Ti07(rc的較低溫度并在供應至少含70%的氧的氣氛情況下被氧化，此方法核心設備為二臺轉管窯和氣體分隔方案。由于工藝流程長，設備尤其是氣體分隔供給設施復雜，目前仍無較成功工業化實例。(3)鉻鐵礦加壓液相氧化法制鉻酸鈉工藝為:鉻鐵礦與循環堿液濕磨后加入4-6倍經固體燒堿(NaOH)調整后的高濃度濃堿(NaOH)液，混合均勻，于4.5 6.0MPa壓力，26(T30(TC溫度條件下，進行加壓液相氧化反應，反應時間4 8h，反應完成液經固液分離后，母液作循環堿液返回配料，固體部分即鉻酸鈉晶體和鐵渣等固相雜質，溶解后，洗滌過濾，固體為鐵渣，液體加石灰乳除質，過濾洗滌，固體為鈣渣，液體經多效蒸發結晶，固體為含堿鉻酸鈉，經飽和重鉻酸鈉溶液洗滌后作為制重鉻酸鈉原料，母液進一步蒸發至含Na0H50%以上作為循環堿液使用。固液相法工藝條件為高溫、高壓、高堿，且反應時間長，使設備材質要求高，工藝流程長，設備投資大，動力消耗高，生產規模難以擴大，其反應完成液雜質分離過程復雜冗長，母液循環蒸發水分大，能源消耗高等原因導致綜合成本大幅升高，多年以來，未能形成工業化規模。(4)鉻鐵水熱氧化法生產鉻酸鈉主要生產工藝為:鉻鐵經超細粉碎后與堿混合打漿，用泵壓入4 22MPa高壓反應釜內，同時通入氧氣進行堿性氧化溶出，操作溫度為150°C 370°C，反應完成液降至常壓并冷卻至< 120°C后進行固液分離，濾餅即高鐵渣，濾液即鉻鹽鈉溶液。因水熱氧化法工藝條件為高溫、高壓，使設備要求高、投資大、動力消耗高，難以形成生產規模。此外原料如為鉻鐵，產品綜合成本畸高，如利用副產鉻鐵粉，則受原料來源限制。多年以來，未有效形成工業化規模。針對由鉻鐵礦焙燒制鉻酸鈉過程中的爐料結壁問題，已有相關專利技術方案予以公開，如中國專利申請號為201110153036.X，申請日為2011年6月9日，該申請案將包含鉻鐵礦，選自純堿、碳酸氫鈉、硫酸鈉和氫氧化鈉中的一種或多種和任選的鉻酸鈉的混合料在臥式回轉窯中在氧氣存在下于350-1500°C下熔融液相焙燒，得到鉻酸鈉，其中所述回轉窯包括窯身和位于該窯身兩端的兩個端部，兩個端部上分別設有高位液相出口和低位液相出口，在窯身上設有氧槍和加料口，其中氧槍與加料口交錯設置使得氧槍與加料口不在窯身的同一橫截面上，以及處于高位液相出口與加料口和氧槍中較靠近高位液相出口的那一部件之間的位于窯身上的煙氣出口。該方法使鉻鐵礦在熔鹽體系中呈熔融液相，在一定程度上解決了無鈣焙燒工藝易結壁的問題，但是，對于改善熔鹽體系的反應條件，縮短氧化焙燒時間仍需進一步改進。
發明內容實用新型要解決的技術問題本實用新型的目的在于克服現有技術中鉻鐵礦無鈣焙燒一硫酸酸化法制重鉻酸鈉生產工藝存在的爐料結圈(瘤)，生產效率低的問題，提供了一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，采用本實用新型的技術方案，極大的提高了回轉窯生產率，縮短了氧化焙燒時間，具有良好的經濟效益和發展前景。技術方案為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為:本實用新型的一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，包括窯體，還包括頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置、加料端燃燒器、放料端燃燒器、加料口、虹吸高位出口、傳動裝置、齒圈、煙氣出口、虹吸煙道、固定煙道、端蓋、放渣口和噴槍，其中:所述的窯體為臥式回轉窯，該窯體的長徑比為3飛，所述的窯體包括加料端和放料端，所述的加料端上設置有加料口、加料端燃燒器和煙氣出口，該加料端燃燒器固定安裝于端蓋上，所述的煙氣出口通過虹吸煙道連接至固定煙道；所述的放料端上設置有虹吸高位出口、放渣口和放料端燃燒器，所述的放料端燃燒器固定安裝于端蓋上；所述的窯體底部設置有底吹風口裝置，所述的窯體兩側壁對稱設置有側吹風口裝置，所述的窯體頂部設置有頂吹風口裝置，上述的頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置水平排列，且分別與噴槍相連接，該頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置排列的長度分別為窯體長度的3(T70%，距離放料端最近的一個頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置到放料端端蓋的距離為窯體長度的20飛0%，所述的頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置的個數均為4 30個；所述的窯體上設置有動力機構，該動力機構包括傳動裝置和齒圈，所述的齒圈固連于窯體的外周，所述的傳動裝置用于驅動齒圈運動。更進一步地，所述的頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置均包括彈子閥、消音器和熔體測溫儀；所述的噴槍為四層結構:最內層為燃料通道，第二層為氧氣通道，第三層為槍空氣通道，第四層為護罩空氣通道，上述的噴槍軸線與窯體的軸線夾角為25 155° 。更進一步地，所述的窯體的長徑比為4 5。更進一步地，所述的頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置排列的長度分別為窯體長度的30 70%，距離放料端最近的一個頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置到放料端端蓋的距離為窯體長度的25 35%，所述的頂吹風口裝置的個數為4個，所述的側吹風口裝置的個數為30個,所述的底吹風口裝置的個數為6個。有益效果采用本實用新型提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果:(I)本實用新型的一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，其窯體的長徑比為3飛，與現有技術中常 用的長徑比為15 20的回轉窯相比顯著縮短，設備投資、基建費用明顯降低，且本實用新型的回轉窯正常情況下不轉動，動力消耗低；由于長徑比小，使得散熱少，發熱集中，本實用新型的臥式回轉窯燃料消耗降低20%以上，單臺回轉窯生產能力提高2 3倍；(2)本實用新型的一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，其回轉窯的底部、側壁和頂部上均設置有風眼裝置，該風眼裝置連接噴槍，在噴槍鼓入氣體的攪拌作用下，可提高氧的傳質效率、物料的分散與均化，氧化焙燒時間縮短50%以上，并可有效防止結瘤、結爐等事故的發生，有利于熔鹽流出，且鉻鐵礦氧化率達98.79T99.5%。
圖1為本實用新型的一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型中噴槍的結構示意圖；圖3為本實用新型中噴槍的剖面結構示意圖；圖4為本實用新型中回轉窯浸沒式側吹、底吹、頂吹熔鹽流場示意圖。示意圖中的標號說明:1、窯體；21、頂吹風口裝置；22、側吹風口裝置；23、底吹風口裝置；31、加料端燃燒器；32、放料端燃燒器；4、加料口 ；5、虹吸高位出口 ；6、傳動裝置；7、齒圈；8、煙氣出口 ；91、燃料通道；92、氧氣通道；93、槍空氣通道；94、護罩空氣通道；10、端蓋；11、放渣口 ；12、虹吸煙道；13、固定煙道。
具體實施方式
為進一步了解本實用新型的內容，結合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。實施例1結合圖1，本實施例的一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，包括窯體1、頂吹風口裝置21、側吹風口裝置22、底吹風口裝置23、加料端燃燒器31、放料端燃燒器32、加料口 4、虹吸高位出口 5、傳動裝置6、齒圈7、煙氣出口 8、虹吸煙道12、固定煙道13、端蓋10、放渣口 11和噴槍。本實施例的窯體I為￠2.15X9m的臥式回轉窯，該窯體I的長徑比為4.2，本實用新型中將窯體I的長徑比設計為3飛，是本實用新型的關鍵改進點之一，與現有技術中常用的長徑比為15 20的回轉窯相比顯著縮短，使得散熱少，發熱集中，使得燃料消耗降低20%以上，單臺回轉窯生產能力提高2 3倍。本實施例的窯體I包括加料端和放料端，所述的加料端上設置有加料口 4、加料端燃燒器31和煙氣出口 8，該加料端燃燒器31固定安裝于端蓋10上，所述的煙氣出口 8通過虹吸煙道12連接至固定煙道13，加料口 4安裝在窯體I的頂部；所述的放料端上設置有虹吸高位出口 5、放渣口 11和放料端燃燒器32，所述的放料端燃燒器32固定安裝于端蓋10上，放渣口 11用于緊急狀態下停爐并放出熔渣，防止死爐和停爐，檢期時使用。本實施例在加料端和放料端均設置有燃燒器是本實用新型的特殊設計，在生料逐步投入到回轉窯中時，啟動加料端燃燒器31和放料端燃燒器32，生料在回轉窯內逐步熔融，反應生成熔鹽。本實施例的窯體I上設置有動力機構，該動力機構包括傳動裝置6和齒圈7,所述的齒圈7固連于窯體I的外周，所述的傳動裝置6用于驅動齒圈7運動,本實用新型的回轉窯在正常生產過程中不作回轉運動，僅在開爐期、停爐期按指定位置轉動。為了提高回轉窯內氧的傳質效率、物料的分散與均化，縮短氧化焙燒時間，本實施例的窯體I底部設置有底吹風口裝置23，所述的窯體I兩側壁對稱設置有側吹風口裝置22，所述的窯體I頂部設置有頂吹風口裝置21，上述的頂吹風口裝置21、側吹風口裝置22、底吹風口裝置23水平排 列，且分別與噴槍相連接。本實用新型中頂吹風口裝置21、側吹風口裝置22、底吹風口裝置23排列的長度分別為窯體I長度的3(T70%，距離放料端最近的一個頂吹風口裝置21、側吹風口裝置22、底吹風口裝置23到放料端端蓋10的距離為窯體I長度的20飛0%，所述的頂吹風口裝置21、側吹風口裝置22、底吹風口裝置23的個數均為4 30個，本實施例中具體如下:頂吹風口裝置21、側吹風口裝置22、底吹風口裝置23排列的長度分別為窯體I長度的60%，距離放料端最近的一個頂吹風口裝置21、側吹風口裝置22、底吹風口裝置23到放料端端蓋10的距離為窯體I長度的30%，所述的頂吹風口裝置21的個數為4個，所述的側吹風口裝置22的個數為30個，該30個側吹風口裝置22均勻分布排列在窯體I的兩側壁，所述的底吹風口裝置23的個數為6個。具體使用時，可以根據需要選擇不同的噴吹方式，側吹的熔體流場示意圖如圖4中的(a)所示，底吹的熔體流場示意圖如圖4中的(b)所示，頂吹的熔體流場示意圖如圖4中的(c)所示。本實施例的頂吹風口裝置21、側吹風口裝置22、底吹風口裝置23均包括彈子閥、消音器和熔體測溫儀。如圖2和圖3所示，本實施例中的噴槍為四層結構:最內層為燃料通道91，該燃料通道91用于通入煤粉和空氣，第二層為氧氣通道92，該氧氣通道92由4片氧氣旋片組成，第三層為槍空氣通道93，該槍空氣通道93由6片槍空氣通道旋片組成，第四層為護罩空氣通道94，該護罩空氣通道94通入護罩空氣，用于保護噴槍。上述的噴槍軸線與窯體I的軸線夾角為25 155°均可。以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實 施例，均應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，包括窯體(1)，其特征在于:還包括頂吹風口裝置(21)、側吹風口裝置(22 )、底吹風口裝置(23 )、加料端燃燒器(31)、放料端燃燒器(32)、加料口(4)、虹吸高位出口(5)、傳動裝置(6)、齒圈(7)、煙氣出口(8)、虹吸煙道(12)、固定煙道(13)、端蓋(10)、放渣口(11)和噴槍，其中: 所述的窯體(I)為臥式回轉窯，該窯體(I)的長徑比為:T6，所述的窯體(I)包括加料端和放料端，所述的加料端上設置有加料口(4)、加料端燃燒器(31)和煙氣出口(8)，該加料端燃燒器(31)固定安裝于端蓋(10)上，所述的煙氣出口(8)通過虹吸煙道(12)連接至固定煙道(13 );所述的放料端上設置有虹吸高位出口( 5 )、放渣口( 11)和放料端燃燒器(32 )，所述的放料端燃燒器(32)固定安裝于端蓋(10)上； 所述的窯體(I)底部設置有底吹風口裝置(23)，所述的窯體(I)兩側壁對稱設置有側吹風口裝置(22)，所述的窯體(I)頂部設置有頂吹風口裝置(21)，上述的頂吹風口裝置(21)、側吹風口裝置(22)、底吹風口裝置(23)水平排列，且分別與噴槍相連接，該頂吹風口裝置(21 )、側吹風口裝置(22)、底吹風口裝置(23)排列的長度分別為窯體(I)長度的3(T70%，距離放料端最近的一個頂吹風口裝置(21 )、側吹風口裝置(22)、底吹風口裝置(23)到放料端端蓋(10)的距離為窯體(I)長度的20飛0%，所述的頂吹風口裝置(21)、側吹風口裝置(22)、底吹風口裝置(23)的個數均為4 30個； 所述的窯體(I)上 設置有動力機構，該動力機構包括傳動裝置(6)和齒圈(7),所述的齒圈(7)固連于窯體(I)的外周，所述的傳動裝置(6)用于驅動齒圈(7)運動。
2.根據權利要求1所述的一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，其特征在于:所述的頂吹風口裝置(21)、側吹風口裝置(22)、底吹風口裝置(23)均包括彈子閥、消音器和熔體測溫儀；所述的噴槍為四層結構:最內層為燃料通道(91)，第二層為氧氣通道(92)，第三層為槍空氣通道(93)，第四層為護罩空氣通道(94)，上述的噴槍軸線與窯體(I)的軸線夾角為25 155°。
3.根據權利要求2所述的一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，其特征在于:所述的窯體(I)的長徑比為4~5。
4.根據權利要求2或3所述的一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，其特征在于:所述的頂吹風口裝置(21)、側吹風口裝置(22)、底吹風口裝置(23)排列的長度分別為窯體(I)長度的3(T70%，距離放料端最近的一個頂吹風口裝置(21)、側吹風口裝置(22 )、底吹風口裝置(23)到放料端端蓋(10)的距離為窯體(I)長度的25 35%，所述的頂吹風口裝置(21)的個數為4個,所述的側吹風口裝置(22)的個數為30個,所述的底吹風口裝置(23)的個數為6個。
專利摘要本實用新型公開了一種無鈣焙燒生產重鉻酸鈉用的回轉窯裝置，屬于回轉窯技術領域。本實用新型的窯體長徑比為3~6，加料端上設置有加料口、加料端燃燒器和煙氣出口，放料端上設置有虹吸高位出口、放渣口和放料端燃燒器；窯體底部設置有底吹風口裝置，窯體兩側壁對稱設置有側吹風口裝置，窯體頂部設置有頂吹風口裝置，該頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置排列的長度分別為窯體長度的30~70%，頂吹風口裝置、側吹風口裝置、底吹風口裝置水平排列，且分別與噴槍相連接；窯體上設置有動力機構，動力機構包括傳動裝置和齒圈。本實用新型的回轉窯裝置，氧化反應時間顯著縮短，生產能力明顯提高，生產成本大幅降低，易于形成工業化規模。
文檔編號C01G37/14GK203159247SQ20132010791
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者石大學 申請人:湖北振華化學股份有限公司