CN220437090U - 一种用于碳还原钒铁的隧道窑 - Google Patents
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Abstract
一种用于碳还原钒铁的隧道窑包括升温段、反应段、烧结段、冷却段，所述升温段、反应段、烧结段、冷却段依次设置，隧道窑内充斥有保护气体，保护气体进气口位于冷却段，保护气体出气口位于反应段，所述升温段、反应段、烧结段设有温度控制***，以分别控制升温段、反应段、烧结段的温度，所述升温段、反应段、烧结段分别设有密度不同的多层耐火保温内衬，以提升保温效果，所述冷却段的侧壁设有冷却水套管，以加速钒铁的降温。本实用新型的用于碳还原钒铁的隧道窑分为四段，根据保温需求以及耐火要求的不同，在升温段、反应段、烧结段设置密度不同的耐火材料，从而在保证耐火强度的同时，提升隧道窑的保温效果，降低能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及钒铁冶炼技术领域，尤其涉及一种用于碳还原钒铁的隧道窑。
背景技术
传统钒铁的生产，是将氧化钒、铝粉、铁钉按照工艺要求的配比混料均匀，装入提前打好的反应炉体中，利用点火剂将混合的物料点燃。点燃后的物料通过剧烈的燃烧，以燃烧的方式去除氧化钒中的氧，在通过精炼炉完成精炼。精炼后的铁饼利用工装翻倒出炉，再经过冷却、破碎得到钒铁产品。传统钒铁的生产，工艺流程长、生产不连续、操作复杂、反应剧烈、生产成本高。
隧道窑可以实现物料的连续性冶炼，一般隧道窑只有三段，即预热段、焙烧段、冷却段。焙烧段对氧化钒进行还原并与铁进行熔合形成钒铁合金。由于隧道窑处于开放状态，且焙烧段温度非常高，造成钒铁制备过程中的能耗较高。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种降低能耗、节约生产成本的用于碳还原钒铁的隧道窑。
一种用于碳还原钒铁的隧道窑包括升温段、反应段、烧结段、冷却段，所述升温段、反应段、烧结段、冷却段依次设置，隧道窑内充斥有保护气体，保护气体进气口位于冷却段，保护气体出气口位于反应段，所述升温段、反应段、烧结段设有温度控制***，以分别控制升温段、反应段、烧结段的温度，所述升温段、反应段、烧结段分别设有密度不同的多层耐火保温内衬，以提升保温效果，所述冷却段的侧壁设有冷却水套管，以加速钒铁的降温。
上述用于碳还原钒铁的隧道窑中，优选的，所述升温段的耐火保温内衬包括保温棉、多层铝质耐火砖，保温棉包裹在升温段的外壁上，每层铝质耐火砖的密度从外向内的密度分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.7、2.3g/cm3，铝质耐火砖的厚度为65mm。
上述用于碳还原钒铁的隧道窑中，优选的，所述反应段的耐火保温内衬包括保温棉、多层铝质耐火砖，保温棉包裹在反应段的外壁上，每层铝质耐火砖的密度从外向内的密度分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.7、3.0g/cm3，铝质耐火砖的厚度为65mm。
上述用于碳还原钒铁的隧道窑中，优选的，所述烧结段的耐火保温内衬包括保温棉、多层铝质耐火砖、惰性保温材料层，所述保温棉包裹在烧结段的外壁上，每层铝质耐火砖的密度从外向内的密度分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.7g/cm3，铝质耐火砖的厚度为65mm。
上述用于碳还原钒铁的隧道窑中，优选的，所述升温段、反应段、烧结段、冷却段的截面积依次减小，以使隧道窑内形成从冷却段到升温段流动的气流。
上述用于碳还原钒铁的隧道窑中，优选的，所述温度控制***包括温度传感器、控制器、电加热器，所述温度传感器分别设置在升温段、反应段、烧结段内，控制器与温度传感器电性连接，温度传感器分别采集升温段、反应段、烧结段的温度信息并传输至控制器，控制器还与电加热器电性连接，以控制电加热器的运行功率。
有益效果：本实用新型的用于碳还原钒铁的隧道窑分为四段，根据保温需求以及耐火要求的不同，在升温段、反应段、烧结段设置密度不同的耐火材料，从而在保证耐火强度的同时，提升隧道窑的保温效果，降低能耗。同时，将隧道窑原有的三段窑变为四段窑，使钒铁的还原过程和熔融过程分开。如此，由于反应段的窑内温度低于烧结段的窑内温度，相比于三段窑，本实用新型能够有效降低制备钒铁的能耗。
附图说明
图1为本实用新型的用于碳还原钒铁的隧道窑的结构示意图。
图2为本实用新型的用于碳还原钒铁的隧道窑的升温段的结构示意图。
图3为本实用新型的用于碳还原钒铁的隧道窑的反应段的结构示意图。
图4为本实用新型的用于碳还原钒铁的隧道窑的烧结段的结构示意图。
图中：用于碳还原钒铁的隧道窑10、升温段20、反应段30、保护气体出气口301、烧结段40、冷却段50、保护气体进气口501、耐火保温内衬60、保温棉601、铝质耐火砖602、惰性保温材料层603、电加热器70。
实施方式
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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
请参看图1至图4，一种用于碳还原钒铁的隧道窑10包括升温段20、反应段30、烧结段40、冷却段50，所述升温段20、反应段30、烧结段40、冷却段50依次设置，隧道窑内充斥有保护气体，保护气体进气口501位于冷却段50、保护气体出气口301位于反应段30，所述升温段20、反应段30、烧结段40设有温度控制***，以分别控制升温段20、反应段30、烧结段40的温度，所述升温段20、反应段30、烧结段40分别设有密度不同的多层耐火保温内衬60，以提升保温效果，所述冷却段50的侧壁设有冷却水套管，以加速钒铁的降温。
本实用新型的隧道窑的升温段20用于对生产钒铁的原料进行预热，以减少原料的反应段30的物料还原时间，提高生产效率。升温段20的窑内温度低于750摄氏度。
本实用新型的隧道窑的反应段30用于将钒的氧化物还原为钒单质。具体是钒的氧化物与来料中的碳进行反应，生成一氧化碳或二氧化碳。反应段30的窑内温度为750~1250摄氏度。
本实用新型的隧道窑的烧结段40用于钒单质与铁单质的熔合形成钒铁合金。烧结段40的窑内温度为1250-1500摄氏度。
保护气体可以为氮气、氦气、氩气等。但是综合考虑，在一较佳实施方式中，本实用新型所采用的保护气体为一氧化碳。一氧化碳作为保护气体有诸多好处。首先高浓度的一氧化碳可还原钒，从而加快反应速度。原料中的碳与钒的氧化物发生反应生成一氧化碳，不会为保护气体引入新的杂质。而反应生成的二氧化碳在隧道窑内还会与碳发生反应生成一氧化碳，整个过程保护气体不需要净化。当一氧化碳浓度超过范围时，还可以将一氧化碳抽出作为燃气。
升温段20、反应段30、烧结段40的窑内温度都比较高，但是温度上限和下限又各有差异。理想情况下，隧道窑的内衬保温效果越好，生产过程能耗就越小。一般隧道窑的内衬采用铝质耐火砖602作为内衬材料。耐火砖的密度越小，保温效果越好，但是耐高温的性能相应会变差。如果只注重耐火砖的保温性能，那么耐火砖在高温作用下长时间使用，就会减短使用寿命。
综合考虑隧道窑的保温效果和内衬寿命，在一较佳实施方式中，所述升温段20的耐火保温内衬60包括保温棉601、多层铝质耐火砖602，保温棉601包裹在升温段20的外壁上，每层铝质耐火砖602的密度从外向内的密度分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.7、2.3g/cm3，铝质耐火砖602的厚度为65mm。
在一较佳实施方式中，所述反应段30的耐火保温内衬60包括保温棉601、多层铝质耐火砖602，保温棉601包裹在反应段30的外壁上，每层铝质耐火砖602的密度从外向内的密度分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.7、3.0g/cm3，铝质耐火砖602的厚度为65mm。
在一较佳实施方式中，所述烧结段40的耐火保温内衬60包括保温棉601、多层铝质耐火砖602、惰性保温材料层603，所述保温棉601包裹在烧结段40的外壁上，每层铝质耐火砖602的密度从外向内的密度分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.7g/cm3，铝质耐火砖602的厚度为65mm。
所述惰性保温材料层603可以是耐腐蚀且耐高温的陶瓷材料，例如碳化硅、氮化硅等。
为了使保护气体具有较好的流动性，在一较佳实施方式中，所述升温段20、反应段30、烧结段40、冷却段50的截面积依次减小，以使隧道窑内形成从冷却段50到升温段20流动的气流。在一具体实施例中，隧道窑的升温段20、反应段30、烧结段40、冷却段50的侧壁在同一平面上，升温段20、反应段30、烧结段40、冷却段50的顶部呈阶梯状逐级向下。
在一较佳实施方式中，所述温度控制***包括温度传感器、控制器、电加热器70，所述温度传感器分别设置在升温段20、反应段30、烧结段40内，控制器与温度传感器电性连接，温度传感器分别采集升温段20、反应段30、烧结段40的温度信息并传输至控制器，控制器还与电加热器70电性连接，以控制电加热器70的运行功率。
温度控制***用于调节隧道窑内各段温度，所述电加热器70在一较佳实施方式中为电加热棒。电加热棒竖直放置在隧道窑内。窑内温度按照生产所需实际温度设定相应值，并且设置正负偏差，数据可自行微调。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种用于碳还原钒铁的隧道窑，其特征在于：包括升温段、反应段、烧结段、冷却段，所述升温段、反应段、烧结段、冷却段依次设置，隧道窑内充斥有保护气体，保护气体进气口位于冷却段，保护气体出气口位于反应段，所述升温段、反应段、烧结段设有温度控制***，以分别控制升温段、反应段、烧结段的温度，所述升温段、反应段、烧结段分别设有密度不同的多层耐火保温内衬，以提升保温效果，所述冷却段的侧壁设有冷却水套管，以加速钒铁的降温。
2.如权利要求1所述的用于碳还原钒铁的隧道窑，其特征在于：所述升温段的耐火保温内衬包括保温棉、多层铝质耐火砖，保温棉包裹在升温段的外壁上，每层铝质耐火砖的密度从外向内的密度分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.7、2.3g/cm3，铝质耐火砖的厚度为65mm。
3.如权利要求1所述的用于碳还原钒铁的隧道窑，其特征在于：所述反应段的耐火保温内衬包括保温棉、多层铝质耐火砖，保温棉包裹在反应段的外壁上，每层铝质耐火砖的密度从外向内的密度分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.7、3.0g/cm3，铝质耐火砖的厚度为65mm。
4.如权利要求1所述的用于碳还原钒铁的隧道窑，其特征在于：所述烧结段的耐火保温内衬包括保温棉、多层铝质耐火砖、惰性保温材料层，所述保温棉包裹在烧结段的外壁上，每层铝质耐火砖的密度从外向内的密度分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.7g/cm3，铝质耐火砖的厚度为65mm。
5.如权利要求1所述的用于碳还原钒铁的隧道窑，其特征在于：所述升温段、反应段、烧结段、冷却段的截面积依次减小，以使隧道窑内形成从冷却段到升温段流动的气流。
6.如权利要求1所述的用于碳还原钒铁的隧道窑，其特征在于：所述温度控制***包括温度传感器、控制器、电加热器，所述温度传感器分别设置在升温段、反应段、烧结段内，控制器与温度传感器电性连接，温度传感器分别采集升温段、反应段、烧结段的温度信息并传输至控制器，控制器还与电加热器电性连接，以控制电加热器的运行功率。
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