加热和处理颗粒材料的方法技术

一种用于加热固体颗粒材料的方法，该方法包括在气体中携带固体颗粒材料以形成含有被携带颗粒的气流，该气流与热气流相接触。两气流以这样的方式完成。至少部分固体颗粒被迅速加热而已加热和未加热的颗粒进入气流结构。在其中，颗粒之间接触和颗粒与腔室内表面的接触减少。一种使用该方法处理颗粒材料的设备。一种与加热处理颗粒材料的腔室结合使用的熔池反应装置。腔室的处理过的颗粒材料可输入熔池反应装置或部分地再通过腔室循环。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用热气体，如来自熔池反应装置的废气，加热和处理固体颗粒材料。根据本专利技术，碳酸盐材料，如石灰石，可被处理并随后加入到熔池反应装置中所获得的铁矿渣中，以便制成波特兰类型的水泥。另外，处理过的碳酸盐材料随后也可加到，例如，直接炼铁的熔池反应装置，铁合金熔池反应装置或有色金属熔池反应装置中。在熔池反应装置中用高炉矿渣生产波特兰类型的水泥的方法需要向矿渣添加碳酸钙或氧化钙。本专利技术的目的是通过利用熔池反应装置排出的热废气的能量把煅烧附加能量的需要降到最低限度。例如，在各种窑炉中，即竖式立窑，回转窑、回转炉窑、双窑的和多个交流换热窑，流化床和带气流的反应装置中，完成石灰石的煅烧。竖式立窑与其它类型的窑相比较生产质量较低的石灰并且它只能接受不小于大约50mm尺寸大小的原料。尺寸较小的原料将导致没有足够空隙的填充层。然而，竖式立窑是高能效的窑。回转窑一般可接受几乎任意尺寸的原料，尺寸小到大约1mm大小。可是，要获得高的能量效率，该窑必须同预热装置一起使用。这样的结合使用则有投资高和维修费用高两个缺点。双窑的和多个交流换热窑可提供良好的能量效率，因为煅燃窑的废气可用来预热其它的窑。这一程序围绕几个窑是连续进行的——顺序地预热，而后在每一窑中煅烧。然而，这种类型的窑不适于处理尺寸细小的材料。流化床煅烧炉通常可处理比立炉处理的材料更细小的材料。但是，控制颗粒尺寸的分布是重要的。并且为了流态化，需要大量的热压缩气体。然而，这些方法都不能用于使熔池反应装置的热废气能够用作为煅烧的能源。一般，热废气包含粘性的和(或)熔融的材料。在美国专利3,022,989(联合商业银行)中公开了一种用于生产水硬(性)水泥的方法。在这一方法中有一个颗粒的流化床。气体在该流化床上燃烧。颗粒产生一定的粘性。但是，粘性的程度被控制，以便不足以使大的颗粒相互连结。由此，可防止流化体的粘结。可是，这一方法要求燃烧的燃料提供高温。它不可能利用来自熔池反应装置并包含粘性细粒和熔粒的热废气来提供高温。该方法以硬固体颗粒进行装料。从而，当气体流过该流化床时需要有大的压力降。此外，由于流化床的均匀混合的特点，在该床上的最热颗粒和最冷颗粒的温度之间不可能有很大的差别。在波力塞斯，齐姆布赫的西德专利申请中(申请号P251515IVa/12g)，公开了一种悬浮粉状或粒状产品的燃烧，煅烧和烧结的设备以及该设备的操作方法。该设备似乎是一种改进的具有平的或“扁平”截面的旋凤分离器。波力塞斯的说明书中的附图是混乱的。并且似乎与说明书相矛盾，因为由于处理气体的通道的缘故，待处理的粉状或粒状材料偶然地被排出。最好的结论是待处理材料的带走仅是短暂的，处理过的材料几乎立即从处理气体中分离。对于粘结块产生的危险，没有人企图使颗粒相互的接触减少到最低限度。另外，为了排出，颗粒带着粘结到墙壁的危险输送到处理室的墙壁上。而且，粉状或粒状材料被逆气流输入。增碳剂在相当小的空间燃烧。在该空间颗粒和气体逆流运行。这样，由于颗粒的相互接触和颗粒与处理室墙壁的接触必然导致严重的紊流。最后，波力塞斯的设备和方法没利用废气的显热而是通过燃烧燃料提供必须的高热。本专利技术基于这种观点如果气体所带的固体颗粒受到比现有技术所获得的温度更高的温度，可获得理想的效果。例如，煅烧和/或提高大部分固体颗粒材料的温度。由于颗粒被加热到较高的温度，所以化学反应更加迅速地进行。因此，颗粒仅需在短时间内升到较高的温度。在说明书和权利要求书中，术语“颗粒材料”将用来指经受处理的原料“颗粒”。在高温处理气体的输送中携带细碎材料的情况下，将使用术语“细粒”(有关部分地熔融或“粘性”的材料)和“熔粒”(有关熔融材料)。然而，一但处理发生，由于显而易见的原因，细粒和熔粒将构成颗粒材料的一部分。本专利技术的目的可通过下列方法获得。气体所带的颗粒材料通过一个进口或几个进口进入一个腔室。在该腔室，颗粒材料流以至少一部分颗粒材料被迅速加热的方式与经喷嘴引入的高温气流混合。被加热的颗粒材料和至少大部分未被加热的颗粒材料进入气流结构。其中，气流结构中的颗粒的相互接触和这些颗粒与腔室内表面的接触被减少到最低限度。大部分颗粒材料的温度最好在离开腔室前大体平衡。用这些方法，颗粒在它们脱离腔室之前已被冷却到低于其粘着温度。本专利技术的重要特征在于携带输送的方法和在腔室中处理的大部分颗粒材料借助在气体中携带输送通过腔室。可以推断传统的沸腾床流态化的区域是不必要的并且颗粒材料不必保留在腔室内一般时间，尽管处理过的材料可一次或多次通过腔室以便作进一步处理。本专利技术进一步发展了在专利号PJ4545(利用高温废气预加热和预粉碎金属氧化矿)和在专利号PJ4546(借助熔池反应装置生产铁铬合金)中所描述的专利技术。上述两专利以本申请人的名义申请并已批准。在本专利技术的一个实施例中，细碎的碳酸盐材料，如石灰石、菱镁矿、白云石或这些材料的混合物至少部分被煅烧。而大部分材料则升到相当高的温度以准备参与化学或冶金工艺过程或进一步处理，如进一步煅烧。高温气体除了可以来自熔池反应装置的适当废气之外，还可从任何适当的能源获得。这里使用废气，根据反应，该方法完成反应和/或加热颗粒材料的功能。废气本身被急冷。废气可包含粘性的物质细粒或熔粒。粘性的细粒或熔粒在它们粘附到管道和腔室表面时产生一系列问题。因此，这些颗粒的出现使得高温气体热能的利用非常困难。废气所带的任何粘性或熔融物质都可粘附于被处理的颗粒材料。在许多情况下，一定量的这种粘附物质出现是允许的。本专利技术大大地克服了粘性、粘附和粘结块的问题。含有粘性细粒或熔粒的熔池反应装置的热废气在导管中从熔池反应装置输送到腔室。因此，不要求把细粒或熔粒与导管内表面的接触降到最低限度。而导管内表面附着物的积累则通过维持导管表面充分高温被减少到最低程度。借助废气的速度和最好借助导管倾斜将有助于这一效果。仅在含有粘性细粒或熔粒的熔池反应装置的热废气进入腔室之后，必须减少颗粒或熔粒与腔室内表面的接触。在腔室内将主要产生从熔融阶段到固化阶段的转变。气流结构将大大减少细粒或熔粒和送进的颗粒材料的混合物与腔室相当冷的内表面接触。因此，从导管到腔室横截面积的突然改变把热的内表面与比较冷的内表面分开。当颗粒到达腔室出口时，它们已被冷却到其粘着温度之下。因此，不再需要减少颗粒与导管或设备表面的接触并可执行所制定的气体/固体颗粒处理工艺过程。本专利技术还提供一种用于颗粒材料加热处理的腔室。该腔室包括至少一个用于高温气体的喷嘴、至少一个用于气体所带的颗粒材料的进口和一个用于处理过的颗粒材料的出口。喷嘴、进口和出口的内轮廓是这样的至少部分颗粒材料被迅速加热并且热的颗粒材料和至少大部分留下的颗粒材料进入气流结构。在其中，单个颗粒相互的接触和颗粒与腔室内表面的接触被减少到最低程度。大部分颗粒材料的温度达到平衡。本专利技术进一步提供用于利用上述腔室的设备，例如，在按专利申请号PJ4545、PJ4546和PK0426的方法中提供注入熔池的已处理颗粒材料。因而，本专利技术具有下列优点(1)送到腔室的部分颗粒材料可被加热到很高的温度。例如，对于颗粒的石灰石，煅烧以很高的温度迅速发生。(2)限制颗粒完整性的损失和对内表面的粘结。(3)保持处理过的颗粒材料的细碎粒度有助于下面的工艺过程。(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用经喷嘴所输送的高温气流加热和处理固体颗粒材料的方法，它包括：气体所带的颗粒材料通过一个或几个进口送到腔室中，颗粒材料流在这里以至少部分颗粒材料被迅速加热的方式与高温气流混合，被加热的颗粒材料和至少大部分未加热的颗粒材料进入气流结构，其中，气流结构中的颗粒的相互接触和这些颗粒与腔室内表面的接触被减少到最低限度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗比恩吉尼巴特哈，罗得里克马可费尔森格兰特，吉姆斯维森特哈彼，格里恩阿斯里特伊里，
申请(专利权)人：克拉服务有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]