冷却及散热速率可调的催化沸腾焙烧炉制造技术

本发明专利技术涉及一种含硫矿粉（铜精粉、镍精粉、金精粉、锌精粉、硫精粉等，直接生产相应的盐类或金属的沸腾焙烧炉。本发明专利技术是在硫酸“铜的生产工艺及其焙烧沸腾炉”实践的基础上为解决矿粉中含硫波动大，有时含硫低于１２％，有时却超过３５％的情况而提出的。本发明专利技术采用了可调整有效冷却面积的水箱，真空保温炉壳，尾气和炉气的热交换系统预热空气等项技术，以满足上述要求。本发明专利技术同时采用了新型固体超强酸催化剂来加速硫化物的氧化分解，以提高铜、镍、金、锌等金属的提取率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高含硫矿粉(如铜精粉、锌精粉、金精粉、硫精粉、镍精粉等矿粉均含硫在18％以上)和低含硫矿粉(如氧化铜和硫化铜矿混合的矿粉、低含硫金精粉等矿粉含硫可能在18％以下)的催化沸腾焙烧炉，通过该焙烧工艺的产物焙砂，可以直接生产相应的硫酸盐或相应的其它盐类，或相应的电解金属。本专利技术的现有技术是申请号为92104010.5的“硫酸铜的生产工艺及其焙烧沸腾炉”中公开的沸腾炉，其特点为1、沸腾炉的冷却水箱为炉壁水箱或冷却水套或炉壁内环形水套。2、水箱的冷却面积是固定的因而不能适应原料燃烧发热变化大的情况。3、沸腾炉只能靠常规保温材料减少热损失，因而保温层厚度大，使用材料多，且不能焙烧低含硫矿物。4、催化剂为保温层或耐火层中添加微量元素锅、钒、钼。5、沸腾炉炉气和尾气的多余热量通过各除尘器和管道壁自然丧失于空气中，或靠水(酸)喷淋带走，以使尾气降至100℃以下或环境温度。由于这样，目前的沸腾焙烧炉要达到自热时其矿粉必须含有较高的硫，或者由外部供给能量，才能维持自身的能量平衡，维持炉料的正常氧化燃烧，而且所加催化剂成本较高。本专利技术设计目的是避免现有技术中不足之处，使沸腾焙烧炉既可焙烧高硫矿粉，也可焙烧低硫矿物，甚至可焙烧超低硫矿粉(含硫低于12％)，使其能形成理想的保温及能量集中体系，以维持氧化燃烧的适宜温度，同时对炉子的保温层或耐火层添加一种新型低成本固体超强酸催化剂，以加速硫化物的分解氧化。本专利技术设计思想是建立在现代热传导理论和现代制造技术的基础上，以致可任意增加或减少焙烧料层的热量损失，甚至可采用热交换技术回收尾气中的余热集中到焙烧料层来维持氧化燃烧所需的温度并为加速硫化物分解，而采用了现代的固体超强酸理论，在炉子保温层或耐火层中形固体超强酸催化剂。本专利技术设计方案为一种含硫矿粉的催化沸腾焙烧炉，a、炉子的冷却水箱具有效冷却面积可以自由调整的装置1～6个；b、炉子的炉壳采用真空保温结构；c、鼓入炉内的空气自鼓风机出来后先经过尾气或炉气的热交换系统后再鼓入炉内；d、炉子的炉底耐火层中含有固体超强酸。冷却水箱有效冷却面积有自由调整装置，其具有使冷却水通过的冷却水管(1)，冷却水管(1)两端套有冷却水管固定管(2)，在固定管(2)上旋有顶丝(3)，在冷却水管(1)上还套有便于与炉墙内予埋管(6)法兰(5)相连接的法兰(4)。冷却水箱有效冷却面积自由调整装置中的冷却水管(1)伸入炉内部分为U形管。冷却水箱有效冷却面积自由调整装置中的冷却水管(1)伸入炉内部分扩大为筒形且进水部分延长至筒形底部。焙烧炉的风箱段、焙烧段、锥形段、扩大段的炉壳部分或全部采用真空保温炉壳，其结构采用双层金属间形成一密闭狭窄的圆筒形容器，将其抽至绝对压力为5Pa以下形成绝热真空。由文氏管至旋风除尘器的管道、由旋风除尘器、至重力除尘器管道由重力除尘器至炉体的管道均可部分或全部在外部形成夹层，以使由鼓风机出口的空气经过这些夹层时进行予热，并可进而再进入沸腾焙烧炉内的炉气中的蛇形管进行热交换提高温度后最后进入炉底风箱段，再鼓入焙烧料层后形成了一种利用自身热量的空气予热系统。沸腾炉的炉底耐火层中添0.01％～38％的二氧化钛和0.01％～40％的氧化铁，并在烘炉前对此耐火层喷淋一次0.1％到10％的硫酸水溶液并形成固体超强酸催化剂。该沸腾炉的炉壳采用一段、二段或全部真空保温炉壳并与一部分或全部的自身空气予热系统任意组合。本专利技术优点是适应范围广，冷却面积可随意调节，自身子热系统节省了能源，催化剂有利于提高金属的提取率。 附图说明图1为冷却水箱示意图(U形管式)。图2为冷却水箱示意图(筒式)。图3为真空保温炉壳示意图。下面结合附图对本专利技术实施方式做具体描述。本专利技术的冷却水箱是以无缝钢管弯曲而成的U形管式冷却水箱(如附图1所示)或为无缝钢管焊接而成的筒式冷却水箱(如附图2所示)，当紧定螺杆(即顶丝)松开后，其伸入炉内部分即可自由伸缩，这就调整了冷却水箱的有效冷却面积，后再将紧定螺杆(即顶丝)顶紧，即将冷却水箱固定。当不需要本冷却箱时，可将冷却水箱及法兰4一起抽出，另用一个法兰盖与法兰5配合，即将炉墙上的予埋管6密封。2、真空保温炉壳。本专利技术对焙烧低硫(含硫12～18％)或起低硫矿粉(含硫＜12％)炉子采用直空保温炉壳，其结构示意于图3，本专利技术将现有单层炉壳变为双层密封炉壳，其结构类似热水保温瓶或冰壶的内胆，为防止双层炉壳因受外压而失稳变形，故在两层间每隔一定距离放置一个顶杆，其顶杆可编织固定于铁丝网架上，以防止相互错位，其顶杆也可将炉壳的外侧或内侧钻孔后，使钢柱穿过孔后顶住另一侧，然后进行密封加强度焊接，其双层真空炉壳的每一段(按通常沸腾炉分段为风箱段、本床段、锥形段、扩大段)各设置一个抽气口，当该段焊接好并密封焊接后，先以0.1MPa的水压试漏，当全部焊缝均密封良好后，放出试漏水，再以真空泵抽成其绝对压力小于5Pa以下，并将此抽气口阀门关严，以维持双层内的真空状态，经这样处理的炉壳其炉墙厚度可由原来约400mm左右减少到100到200mm，不但可节省保温材料，而且可以减轻炉体重量。当然也可以仅沸腾炉的一段、二段以致全部采用这种真空保温壳体。3、热交换系统。焙烧低硫(含硫为12～18％)和超低硫(含硫＜12％)矿粉的空气利用尾气和炉气予热后再鼓入炉内。本专利技术通过炉前鼓风机鼓入沸腾炉内的空气经文氏管至旋风除尘器的管道夹层，然后再进入旋风除尘器至重力除尘器(也叫惯性沉降器)的管道夹层，再进入重力除尘器的壳体夹层中，再进入重力除尘器至沸腾炉的管道夹层中，再进入沸腾炉内的蛇形管中，最后进入沸腾炉的炉底风箱而鼓入焙烧料层，这样可以使尾气和炉气的余热得到充分回收，使矿粉中氧化燃烧所产生的热量绝大部分集中于维持焙烧层的温度，使沸腾炉可焙烧超低硫(含硫低于12％)矿粉而仍然可不用外供能量，当然根据矿粉的含硫情况也可仅一部分、二部分到全部采用空气夹套的热交换系统。4、组合系统本专利技术对超低硫(含S＜12％)矿粉还可采用真空保温炉壳和尾气(包括炉气)的热交换系统的组合来维持沸腾焙烧层的炉温，使炉料能正常氧化燃烧，本专利技术的这种组合是任意的，即可采用沸腾炉的一段、二段或全部采用真空保温炉壳与空气予热交换系统的任意一部分直到全部的任意组合，以满足不同炉料或不同焙烧产量的要求。5、催化剂层为降低成本及增加催化剂活性，本专利技术采用含二氧化钛为万分之一到百分之三十八，含三氧化二铁为万分之一到百分之四十及其它耐火材料、粘合剂组成的炉底耐火层，并在烘炉前喷洒一次0.1％到10％的硫酸水溶液，以形成固体超强酸，它可以加速各种硫化物的氧化分解速度，提高沸腾炉的焙烧效率，尤其可提高相应金属(如铜、镍、金、银、锌、钴等)的酸浸出率，这样既可减少资源的浪费又可降低生产成本。实施例1炉膛有效面积为2m2的催化沸腾焙烧炉，现由焙烧含硫25％的铜精粉改为焙烧含硫30％的铜精粉，沸腾焙烧炉仍采用通常的设计，但采用可调整有效冷却面积的筒式冷却水箱4个，同时炉底耐火层加入5％的TiO2和10％的Fe2O3这时只需拧松顶丝将冷却水箱往炉内推进0.3米，使4个冷却水箱的有效冷却面积的总和由原来的2.5m2增加到3.1m2，即可使沸腾炉日焙烧量维持为8.5吨左右，其铜的酸浸出率均达99.5％以上。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硫矿粉的催化沸腾焙烧炉，其特征是：ａ、炉子的冷却水箱具有效冷却面积可以自由调整的装置１～６个；ｂ、炉子的炉壳采用真空保温结构；ｃ、鼓入炉内的空气自鼓风机出来后先经过尾气或炉气的热交换系统后再鼓入炉内；ｄ、炉子的炉底耐火 层中含有固体超强酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何柱生，
申请(专利权)人：何柱生，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]