一种底吹式还原装置及使用该装置的还原方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种底吹式还原装置，包括炉体、进料口、出料口、还原气入口和还原气出口，所述炉体沿横向设置，并与水平方向呈一定夹角，沿所述炉体的长度方向，在所述炉体内设有气体腔和物料腔，所述气体腔和物料腔之间以多孔板隔开，所述进料口设置于所述炉体较高的一端，所述还原气入口与所述还原气出口均与所述气体腔相通。本发明专利技术还提供了使用该装置进行底吹还原的方法，包括将待还原物料从进料口送入物料腔，受重力和还原气共同作用沿倾斜的炉体缓缓向下移动，最终被还原并从出料口输出。该方法无需使用推动杆或传送带驱动舟皿运动，省略了舟皿和传送装置的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种底吹式还原装置及使用该装置的还原方法
本专利技术涉及冶金设备
，具体涉及一种底吹式还原装置，以及使用该装置进行还原的方法。
技术介绍
自然界中的金属基本以氧化物和硫化物为主。这些金属的提取，一般均会经过一个富集、转换与分离的过程，比如选矿和火法冶金、湿法冶金等。其中以硫化物形式存在的金属，一般需要经过焙烧形成氧化物。无论是天然的氧化物还是焙烧得到的氧化物，在经过纯化处理之后，基本都需要一个还原过程，从而得到纯金属粉，成为制备金属产品的原料。还原主要有两种方式：一是固固还原，比如用碳粉还原铁粉；二是气固还原，比如用氢气还原氧化钼、氧化钨等，以及用一氧化碳还原氧化铜、氧化铁等。因为还原粉体是后期加工应用的基本原料，因此其粒径、分布、松装密度、杂质含量及氧含量等制备对金属的性能有着至关重要的影响。国内外采用氢气、一氧化碳气体还原金属，广泛采用舟皿式、网带式或回转式还原，其中舟皿式还原为主。例如国产钼粉还原炉一般包括单管炉、四管炉、八管炉、十三管炉，而进口还原炉主要包括回转炉、大口径马弗炉、18管炉等。在还原过程中，物料从还原炉一端进入并缓缓通过还原炉，还原气体逆向进出以提高还原度。还原得到的粉末经过筛分和混料形成成品；而出炉的气体，主要包括一部分还原气和反应产物水蒸汽，一般直接燃烧或者进行回收再利用。在这个过程中，由于还原气氢气或者一氧化碳与反应生成的水蒸汽始终处于一个通道(炉腔)中，水蒸汽的比重较还原气重，且粉末的新鲜表面具有较强的吸附作用，致使还原产物难以保证更低的氧含量。同理，在还原的中间阶段，由于部分已经还原的粉体，在一定温度下，受到还原气和氧化气(水蒸汽在高温下具有一定的氧化作用)的双重作用，加之舟皿结构及中下部气体扩散受限的影响，还原梯度和反复现象尤为显著。以传统钼粉还原技术为例，舟皿式还原的一般过程为：MoO3—在500-600℃下进行一段氢气还原——室温筛分——850-1050℃下进行二段氢气还原——室温筛分——成品钼粉。从整体过程来看存在4个方面的问题；一是由于存在两段还原和两次筛分，成品率损失较大，总成品率不超过98％；二是由于两段法还原过程中出现两次温升温降，能耗较大；三是两段还原需要两次氢气进出，加之大部分还原设备没有配置氢气回收系统，氢气损耗大。四是生产效率低，一个完整的钼粉还原过程需要20小时以上。从单一还原工序来看，无论是一段氢气还原还是二段氢气还原，还存在动力和以舟皿为主的易耗品消耗，主要是由于舟皿在高低温区变化形成的热应力和外力推动形成的机械应力作用造成。如果仅在现有技术和装备条件下提高生产效率，加长还原区是一个比较好的选择，但是会导致推动舟皿的数量增多、阻力加大，推杆动力和舟皿承受应力显著增强。而对回转式或网带式还原而言，虽然相比舟皿式还原削弱了舟皿结构对粉末微区还原气氛的影响，但是并没有解决还原气与反应生成的水蒸汽共存的问题，因此不能改善还原效率、氧含量、粉末粒度控制和能耗问题。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种底吹式还原装置。本专利技术的第二目的在于提供使用该装置进行还原的方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术涉及一种底吹式还原装置，包括炉体、进料口、出料口、还原气入口和还原气出口，其中，所述炉体沿横向设置，并与水平方向呈一定夹角，沿所述炉体的长度方向，在所述炉体内设有气体腔和物料腔，所述气体腔和物料腔之间以多孔板隔开，所述进料口设置于所述炉体较高的一端，所述进料口与所述物料腔相通，用于向所述炉体内送入待还原物料；所述出料口设置于所述炉体较低的一端，所述出料口与所述物料腔相通，用于从所述炉体中输出已还原物料；所述还原气入口与所述还原气出口均与所述气体腔相通。优选地，所述物料腔位于所述气体腔的上方。优选地，所述炉体与水平方向的夹角为10～35°。优选地，所述还原气入口设置于所述炉体较低的一端，所述还原气出口设置于所述炉体较高的一端。优选地，所述炉体包括加热段和冷却段，所述加热段用于对待还原物料和还原气进行加热，所述冷却段用于对已还原物料进行冷却，所述气体腔和物料腔均贯穿所述加热段和冷却段。优选地，所述加热段位于所述炉体较高的部分，所述进料口设置于所述加热段顶端；所述冷却段位于所述炉体较低的部分，所述出料口设置于所述冷却段底端。优选地，所述冷却段外设冷却套，采用循环水进行冷却。优选地，所述加热段内设置有加热器，所述加热器为多个并沿所述炉体的长度方向设置。优选地，所述加热器位于所述气体腔的底部。优选地，所述多孔板上设有多个通孔，所述通孔的孔径为10-60μm。本专利技术还涉及使用所述装置进行底吹还原的方法，所述方法包括以下步骤：(1)从进料口向炉体内送入待还原物料，同时从还原气入口向炉体内送入还原气；(2)待还原物料进入物料腔，在重力和还原气共同作用下，待还原物料沿倾斜的炉体下行，在加热段完成还原过程，得到已还原物料；(3)已还原物料继续下行，在冷却段完成冷却过程，最终从出料口输出。本专利技术的有益效果：(1)通过底吹还原，实现还原气与还原生成气的分离。对于舟皿式还原，承载着待还原物料的舟皿在推动杆的作用下，经过不同温区，还原气从舟皿的表面由上向下逐层进入物料，还原产生的水蒸汽从物料中由下向上溢出粉体，致使表面已还原的物料部分发生再次氧化，从而降低了还原效率。本专利技术通过从炉体底部向上输送还原气，使还原反应由下向上进行，因而有效避免了已还原物料再次被氧化，并在还原气的保护下实现一次性还原。以还原气为氢气为例，随着还原气的不断输入，反应产生的水蒸汽在氢气的微正压下能够向上排出，离开物料表面，实现氢气与水蒸汽的分离。(2)实现连续化还原。以钼粉和钨粉的制备为例，如采用舟皿式需要进行两段还原。而本专利技术可以实现连续还原，从而彻底解决了两段法舟皿式还原存在的生产效率低、氢气、舟皿和能源消耗高的问题。这是因为物料粉末在还原气的微吹作用下，能够有效统一物料粉末颗粒的微观还原环境和条件，有效避免了多次还原与氧化造成粉末颗粒的尺度增大和团聚效应问题。因此可以省略还原产物的中间筛分和分布重整工序，将两段还原转变为连续化生产。此外，由于采用底吹还原显著提升了还原效率，大幅度缩短了温区和炉体长度，因此在实现连续化的同时，还能够保证产品质量。(3)实现粉末均匀化。粉末粒度均匀性受原料和工艺过程控制。在传统的舟皿式还原过程中，舟皿是在推动杆的作用下间歇式移动，其内物料是静态的。在相对静态和封闭的环境下，不同高度和区位的物料，各自承受的氢气和水蒸气的分压是不同的。因此，舟皿内粉末的还原是无法同步的。这种不同是造成粉体颗粒长大或团聚的根源。为了消除粉末的异常长大和团聚，必须对还原粉末进行筛分，规整粒度分布。在本专利技术中，由于物料还原的气氛环境完全改善，位于物料腔底部的粉末优先被还原，并始终处于氢气的保护之下，彻底消除了已还原物料被水蒸气再次氧化而长大或者团聚的可能，使产物保证了原始的形貌遗传性和分布一致性。(4)实现产物的低氧含量。以钼粉还原为例，对于传统的气固还原方法，由于舟皿中始终存在两种不同气氛，即氢气和水蒸汽，使物料始终存在两种不同的反应趋势，即还原和氧化反应。因此，无法得到低氧钼粉。本专利技术中物料还原后直接进入还原气体保护状态，保证了产物具有较低的含氧量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种底吹式还原装置，包括炉体、进料口、出料口、还原气入口和还原气出口，其特征在于，所述炉体沿横向设置，并与水平方向呈一定夹角，沿所述炉体的长度方向，在所述炉体内设有气体腔和物料腔，所述气体腔和物料腔之间以多孔板隔开，所述进料口设置于所述炉体较高的一端，所述进料口与所述物料腔相通，用于向所述炉体内送入待还原物料；所述出料口设置于所述炉体较低的一端，所述出料口与所述物料腔相通，用于从所述炉体中输出已还原物料；所述还原气入口与所述还原气出口均与所述气体腔相通。

【技术特征摘要】
1.一种底吹式还原装置，包括炉体、进料口、出料口、还原气入口和还原气出口，其特征在于，所述炉体沿横向设置，并与水平方向呈一定夹角，沿所述炉体的长度方向，在所述炉体内设有气体腔和物料腔，所述气体腔和物料腔之间以多孔板隔开，所述进料口设置于所述炉体较高的一端，所述进料口与所述物料腔相通，用于向所述炉体内送入待还原物料；所述出料口设置于所述炉体较低的一端，所述出料口与所述物料腔相通，用于从所述炉体中输出已还原物料；所述还原气入口与所述还原气出口均与所述气体腔相通。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述物料腔位于所述气体腔的上方。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述炉体与水平方向的夹角为10～35°。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述还原气入口设置于所述炉体较低的一端，所述还原气出口设置于所述炉体较高的一端。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述炉体包括加热段和冷却段，所述加热段用于对待还原物料和还原气进行加热，所述冷却段用于对已还原物料进行冷却，所述气体腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙院军，史慧群，孙紫昂，
申请(专利权)人：孙院军，史慧群，孙紫昂，
类型：发明
国别省市：陕西,61