CN210945730U - 一种三相交流多功能环保还原炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种三相交流多功能环保还原炉，包括导电***、炉体、电极升降***、造球***和鼓风***；炉体由下至上依次布置有低熔点金属排出口、出铁口、出渣口和空气喷嘴，炉底耐火材料层内部有水平的低熔点金属汇流槽，汇流槽以上的耐火材料层为多微孔耐火材料，汇流槽以下的耐火材料层为高密度耐火材料；造球***位于炉口侧上方，制成的圆球直接进入炉膛内，炉内部反应生成的CO在鼓风***吹入的空气助燃下，直接在炉膛内部的炉料中燃烧，对入炉的圆球和炉料进行烘干、烧结。本实用新型一种三相交流多功能环保还原炉具有电效率和热效率高、投资少、无二次污染等优点，特别适用于还原回收环保粉尘、粉泥中的金属。
Description
技术领域
本实用新型涉及环保综合治理技术领域，特别是涉及三相交流矿热还原炉，具体是一种三相交流多功能环保还原炉。
背景技术
在钢铁冶金企业环保回收粉尘中含有大量的Fe、Zn、Pb、Ni、Cr等金属元素，现有技术是将这些粉尘重新烧结、造块（制球）再送回高炉、电炉或转炉冶炼。在这些方法中，烧结需要消耗大量的焦粉和点火能源，除了设备投资大、生产流程长、能耗高，在烧结过程还重新产生SO2和无组织粉尘外排；造块一方面需要使用数量较多的粘结剂，除了造块成本高、设备投资大外，还导致粉尘品位下降，无形中又增加后续处理的能耗和处理量，另一方面造块流程长，其工序扬尘点多且呈分散无组形式，常常对环境造成较为严重的二次污染。
在湿法冶金中在电解槽阳极必然产生一定数量的阳极渣，这些阳极渣除了含有一定的电解产物的氧化物外，还含有大量Pb、Zn、Ni、Mn和少量的Ag元素，这些阳极渣因含有Pb而列入危险废物。现有技术对这些的危险废物的处理方法基本上是停留在湿法浸出分离、内部循环层面上。
现有技术制造的半密闭矿热炉主体包括炉体、导电***和电极把持***和升降***，其炉膛浅、料层薄，反应生成的CO气体未能与炉料中氧化物反应在炉就到达炉口被空气氧化直接燃烧，燃烧放出巨大能量直接被烟气带走无法利用；密闭矿热炉虽然回收了反应生成的CO气体，但回收利用的投资大、占地面积多、回收过程安全隐患大；这类装备难以适应粉料和环保回收料再利用的需要。
现有技术无法解决火法冶金行业和湿法冶金产生的粉尘和危险废物开路治理问题，采用内循环方式回收利用除了能耗高、投资大、过程成本高、产生二次环境污染问题外，其存在更为突出的问题是重金属、危险废物和粉尘累积，最终将影响到企业持续运转。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种三相交流多功能环保还原炉，以解决上述现有技术存在的问题，为火法冶金和湿法冶金企业提供一种流程短、造价低、过程无二次污染、节能环保的开路处理，能回收粉尘中铅、银、锌、镍、铬、锰等金属氧化物。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
一种三相交流多功能环保还原炉，包括炉体、导电***、电极升降***、造球***和鼓风***；所述电极升降***位于炉体侧面，所述导电***位于炉膛和电极升降***的正上方，导电***的电极则竖直伸入炉膛内；所述炉体由炉壳、耐火材料和炉膛构成；所述炉壳呈有底无盖的圆桶状，底板和圆周板均用钢板制成，圆周板与底板固连；所述炉体从外到里依次是炉壳圆周板、耐火材料、炉膛；所述炉体从下到上依次为炉底板、耐火材料、高密度耐火材料、低熔点金属汇流槽、多微孔耐火材料、炉膛；所述炉壳圆周板及其内部紧贴的耐火材料由下向上依次有低熔点金属排口、出铁口、出渣口、空气喷嘴；所述导电***包括导电铜排、电极夹紧装置和电极；所述导电铜排的一端与变压器输出铜排滑动接触，导电铜排的另一端与电极夹紧装置固连；所述电极夹紧装置通过压紧机构将电极夹紧；所述导电***通过绝缘件固连在升降***上，与升降***同步上升或下降；所述造球***位于炉体的炉口侧上方。
优选地，所述导电铜排为水平放置的“T”形，所述的“T”形的一横与变压器输出端的铜排滑板滑动接触，所述“T”形铜排的一竖的一端与“T”形铜排的一横固接，另一端与电极夹紧装置固接；所述“T”形铜排的一竖中部通过绝缘元件与竖直电极升降***的顶杆固接。
优选地，所述炉体的炉膛极心圆单位面积功率密度300-1500kW/m2、炉膛单位面积功率密度60-200kW/m2，炉膛径深比1:(0.5-2.0)；极间电压梯度50-130V/m。
优选地，所述低熔点金属汇流槽呈水平的“米”形或“井”形，所述低熔点金属汇流槽中有1-4个槽穿过炉墙耐火材料层和炉壳圆周板与1-4个低熔点金属排出口直通，所述的低熔点金属汇流槽低于炉膛底300-800mm。
优选地，在所述低熔点金属汇流槽以上的耐火材料层为微孔耐火材料，在所述低熔点金属汇流槽以下的耐火材料层为高密度耐火材料。
优选地，所述微孔耐火材料为多微孔半石墨砖或多微孔不定形打结料；所述高密度耐火材料为高密度半石墨砖或高密度炭砖或无定形打结料。
优选地，所述导电***的三相电极呈正角形或倒三角形分布；所述的三相导电铜排中长度较长的，其截面积更大，用以克服传统三相大电流矿热炉存在弱相问题。
优选地，所述的出铁口距离炉膛底部高度为50-400mm，以利于比重大的低熔点合金有足够的时间穿透微孔材料层流向汇流槽，所述出铁口数量有1-3个；所述的出渣口高于出铁口50-300mm，所述出渣口数量为1-3个；所述的低熔点金属排出口低于炉底300-600mm，数量1-4个。
优选地，所述的造球***为圆盘造球机，所述造球***生成的成品球直接落入炉膛内。
优选地，所述的电极升降***为液压升降***或涡轮、涡杆升降***。
本三相交流多功能环保还原炉的工作过程：第一，在炉底加入一定数量的点火导电原料如焦炭；第二，把导电***的电极***到焦炭层的表面，合上电源开关给炉内送电；第三，逐步加入待处理块状危险废物如电解锰阳极渣或固弃物合金炉渣及块状焦炭覆盖电极，直至接近炉口；第四，开动位于炉口侧上方的圆盘造球机，把待处理的粉尘连续缓慢输送到造球机中，同时打开喷水开关，粉尘与水不断混合滚动成球，当达到一定直径后圆球自动从圆盘机落入炉口；第五，打开鼓风***，通过空气喷嘴向炉料层内吹入助燃空气点燃炉内反应生产成可燃CO气体；CO气体燃烧放出的热量对入炉的圆球和炉料进行烘干、烧结；第六，通过导电***连续向炉膛供电，底层炉料在电阻热和电弧热的联合使用下熔化并与液滴曲折通过炉底焦炭层并与焦碳发生氧化还原反应生成金属液体和CO气体；第七，低熔点金属物化物如铅、银、硒的氧化物等优先与碳发生反应生成金属液体，这些先生成的比重大的合金液体会穿透炉底的微孔耐火材料层流到炉膛底部的低熔点金属汇流槽中，连续从低熔点金属排出口流出；第八，熔点高难以还原的金属氧化物如铁和镍的氧化物也不断熔化并被还原为金属，这些金属液体由于熔点高、流动性差而不能穿透炉底的微孔耐火材料，而留存在炉膛中；定期打开出铁口即可获得高熔点金属的合金；第九，炉料中那些熔点更高、更难还原的金属氧化物如氧化铝、二氧化硅等则变为炉渣间断地从排渣口排出。
本实用新型三相交流多功能环保还原炉相对于现有技术取得了以下技术效果：
（1）流程短、占地面积小、造价低。粉状原料粉状还原剂通过管道密闭匀速输送到圆盘造球机盘内与外喷水混合后成为复合球；复合球从圆盘造球机出来后直接进入环保炉顶部，在炉内完成烘干、烧结、固态还原、熔化、熔分和液态还原等复杂的物理化学过程；
（2）电效率和热效率高，外部电能用导电性能优良的铜排和电极传输到炉膛深处且电极深埋在炉料中、导电铜排直接与变压器输出端滑动接触长度大大缩短、取消了传统矿热炉和电炉使用长而下垂的软母线，因而电效率和热效率都极高；
（3）反应生成的CO气体在炉内得到有效利用，由于炉膛较深在炉膛深处反应生成的高温CO气体首先与固体氧化物发生氧化还原反应，未及反应的高温CO气体补空气喷嘴吹入的空气混合后燃烧，燃烧生成热对炉膛上部的原料进行烘干、加热和烧结，大大提高炉子的运行效率和促进节能降耗；
（4）实现合金分离，炉内反应生成的密度大、熔点低的金属如铅、铅银合金、铅锡合金等能顺利透过微孔耐火材料层流到汇流槽中并从低熔点金属排出口排出，从而获得较纯的贵铅金属；熔点较高的镍铁锰铬多元合金被微孔材料层阻挡在炉膛内，被从出铁口间歇排出；
（5）趋零排放，造球***位于炉口侧上方，制成的圆球直接进入炉膛内，避免了二次、三次、多次输送带来的诸多问题；炉内反应生成的炉渣通过水淬成为价值高的活性材料；炉内外排的烟气为低温微尘烟气，通过外置大过虑面积、低过滤风速和覆膜滤袋除尘器进行收尘净化烟气，回收的粉尘重新返回造球***再利用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种三相交流多功能环保还原炉实施例一的结构示意图；
图中，1-炉体 1.1-耐火材料 1.2-高密度炭砖 1.3-低熔点金属汇流槽 1.4-低熔点金属排出口 1.5-多微孔炭砖 1.6-出铁口 1.7-出渣口 1.8-空气喷嘴 1.9-炉膛 1.10-炉壳 1.10.1-炉身板 1.10.2-炉底板 2-鼓风*** 3-圆盘造球机 4-导电*** 4.1-电极 4.2-电极夹紧装置 4.3-T型导电铜排 4.3.1-垂直导电滑板4.3.2-水平导电铜板 5-液压电极升降*** 5.1-液压杆。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种三相交流多功能环保还原炉，以解决现有技术存在的问题，达到节能环保、高效、无二次污染、流程短、投资少、装置紧凑、占地面积少、趋零排放目的。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，实施例1提供一种三相交流多功能环保还原炉，包括炉体1、鼓风***2、圆盘造球机3、导电***4和液压电极升降***5 五大部分；其中炉体1包括耐火材料1.1、高密度炭砖1.2、低熔点金属汇流槽1.3、低熔点金属排出口1.4、多微孔炭砖1.5、出铁口1.6、出渣口1.7、空气喷嘴1.8、炉膛1.9和炉壳1.10；炉体1竖直方向从下到上依次为炉壳1.10的炉底板1.10.2、耐火材料1.1、高密度炭砖1.2、低熔点金属汇流槽1.3、多微孔炭砖1.5、炉膛1.9；炉体1在炉膛1.9有效高度的水平截面从外到里依次是炉壳1.10的炉身板1.10.1、耐火材料1.1、炉膛1.9；炉身板1.10.1及其内部紧贴的耐火材料1.1的竖直方向由下至上依次有低熔点金属排口1.4、出铁口1.6、出渣口1.7、空气喷嘴1.8；空气喷嘴1.8与鼓风***2连通。
液压电极升降***5位于炉体1侧面和供电炉用变压器二者之间；导电***4包括电极4.1、电极夹紧装置4.2和T型导电铜排4.3，所述导电***4位于炉膛和液压电极升降***5的正上方，电极4.1竖直伸入炉膛内，T型导电铜排4.3的垂直导电滑板4.3.1与变压器输出铜排滑板面-面紧密接触，T型导电铜排4.3的水平导电铜板4.3.2与电极夹紧装置4.2固连，电极夹紧装置4.2通过压紧机构将电极4.1夹紧；导电***4通过T型导电铜排4.3的水平导电铜板4.3.2与液压电极升降***5的液压杆5.1顶端绝缘固连；所述导电***4能与液压电极升降***5同步上升或下降。
鼓风***2的圆周风管安装高度与空气喷嘴1.8高度相近的外圆周并通过气体阀门与空气喷嘴1.8固连；圆盘造球机3安装在液压电极升降***5所对应的炉体1的另一侧的炉口上方。
（1）炉体1的炉膛1.9的电极中心圆的单位面积功率密度300kW/m2、炉膛单位面积功率密度60kW/m2，炉膛径深比1:1.5；极间电压梯度50V/m；三相导电电极4.1呈倒三角布置（从变压器侧往炉体看），位于中间一相的铜排截面积略小于另外两相；出铁口1.6高于炉膛底50mm、数量1个；出渣口1.7高于出铁口1.6的中心线50mm、数量1个；低熔点金属汇流槽1.3和低熔点金属排出口 1.4低于炉膛底300mm，数量1个；低熔点金属汇流槽1.3呈“米”形有1槽穿过炉墙耐火材料层和炉壳圆周板与1个低熔点金属排出口1.4直通；空气喷嘴位于出渣口1.7的上方500mm、数量6个。
实施例2
实施例2提供一种三相交流多功能环保还原炉，在实施例1的基础上，实施例2的三相交流多功能环保还原炉与实施例1中三相交流多功能环保还原炉的不同之处仅在于以下几点：
炉体1的炉膛1.9的电极中心圆的单位面积功率密度1000kW/m2、炉膛单位面积功率密度120kW/m2，炉膛径深比1:1；极间电压梯度100V/m；出铁口1.6高于炉膛底200mm、数量2个；出渣口1.7高于出铁口1.6中线100mm、数量2个；低熔点金属汇流槽1.3和低熔点金属排出口 1.4低于炉膛底400mm，低熔点金属排出口 1.4的数量2个；低熔点金属汇流槽1.3呈“井”形有2槽穿过炉墙耐火材料层和炉壳圆周板与2个低熔点金属排出口1.4直通；空气喷嘴位于出渣口1.7的上方1000mm、数量12个；
（2）高密度炭砖1.2更换为高密度打结料、多微孔炭砖1.5更换为多微孔打结料；
（3）液压电极升降***5更换为涡轮、涡杆升降***；
（4）T型导电铜排4.3更换为“一”型导电铜排。
实施例3
实施例3提供一种三相交流多功能环保还原炉，在实施例1的基础上，实施例3的三相交流多功能环保还原炉与实施例1中三相交流多功能环保还原炉的不同之处仅在于以下几点：
炉体1的炉膛1.9的电极中心圆的单位面积功率密度1500kW/m2、炉膛单位面积功率密度150kW/m2，炉膛径深比1:0.8；极间电压梯度130V/m；出铁口1.6高于炉膛底300mm、数量2个；出渣口1.7高于出铁口1.6中线300mm、数量2个；低熔点金属汇流槽1.3和低熔点金属排出口1.4低于炉膛底600mm，低熔点金属排出口 1.4的数量2个；低熔点金属汇流槽1.3呈“井”形有2槽穿过炉墙耐火材料层和炉壳圆周板与2个低熔点金属排出口1.4直通；
（1）空气喷嘴1. 8位于出渣口1.7的上方2000mm，数量24个。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“上”、“下”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“出铁口”泛指所炉内各种合金液体流出口，不能理解为单纯的铁水的出铁口；“低熔点金属”特指密度大、熔点低的金属。
本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (9)
1.一种三相交流多功能环保还原炉，其特征在于：包括炉体、导电***、电极升降***、造球***和鼓风***；所述电极升降***位于炉体侧面，所述导电***位于炉膛和电极升降***的正上方，导电***的电极则竖直伸入炉膛内；所述炉体由炉壳、耐火材料和炉膛构成；所述炉壳呈有底无盖的圆桶状，底板和圆周板均用钢板制成，圆周板与底板固连；所述炉体从外到里依次是炉壳圆周板、耐火材料、炉膛；所述炉体从下到上依次为炉底板、耐火材料、高密度耐火材料、低熔点金属汇流槽、多微孔耐火材料、炉膛；所述炉壳圆周板及其内部紧贴的耐火材料由下向上依次有低熔点金属排口、出铁口、出渣口、空气喷嘴；所述导电***包括导电铜排、电极夹紧装置和电极；所述导电铜排的一端与变压器输出铜排滑动接触，导电铜排的另一端与电极夹紧装置固连；所述电极夹紧装置通过压紧机构将电极夹紧；所述导电***通过绝缘件固连在升降***上，与升降***同步上升或下降；所述造球***位于炉体的炉口侧上方。
2.根据权利要求1所述的一种三相交流多功能环保还原炉，其特征在于：所述低熔点金属汇流槽呈水平的“米”形或“井”形，所述低熔点金属汇流槽中有1-4个槽穿过炉墙耐火材料层和炉壳圆周板与1-4个低熔点金属排出口直通，所述的低熔点金属汇流槽低于炉膛底300-800mm；在所述低熔点金属汇流槽以上的耐火材料层为微孔耐火材料，在所述低熔点金属汇流槽以下的耐火材料层为高密度耐火材料。
3.根据权利要求2所述的一种三相交流多功能环保还原炉，其特征在于：所述多微孔耐火材料为微孔炭砖，所述高密度耐火材料为高密度半石墨碳砖。
4.根据权利要求1所述的一种三相交流多功能环保还原炉，其特征在于：炉膛径深比1:(0.5-2.0)。
5.根据权利要求1所述的一种三相交流多功能环保还原炉，其特征在于：所述空气喷嘴为3-24个。
6.根据权利要求1所述的一种三相交流多功能环保还原炉，其特征在于：所述低熔点金属排出口数量为1-4个，所述出铁口数量为1-3个，所述出渣口数量为1-3个。
7.根据权利要求1所述的一种三相交流多功能环保还原炉，其特征在于：所述造球***为圆盘造球机。
8.根据权利要求1所述的一种三相交流多功能环保还原炉，其特征在于：所述的电极升降***为液压升降***或涡轮、涡杆升降***。
9.根据权利要求1所述的一种三相交流多功能环保还原炉，其特征在于：所述的低熔点金属排出口低于炉膛底300-800mm，所述的出铁口距离炉膛底部高度为50-400mm，所述的出渣口高于出铁口50-300mm，所述空气喷嘴位于出渣口的上方500-2000mm。
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|---|---|---|---|
| CN201921658998.9U CN210945730U (zh) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 一种三相交流多功能环保还原炉 |
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| CN (1) | CN210945730U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110564968A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-13 | 曾世林 | 一种三相交流多功能环保还原炉 |
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2019
- 2019-09-30 CN CN201921658998.9U patent/CN210945730U/zh active Active
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