[实用新型]铁硫化物矿粉脱硫焙烧和氮化处理多功能微波冶炼设备

说明书

技术领域

本发明创造涉及微波的应用技术、微波对铁的硫化物矿粉进行脱硫焙烧和氮化处理的技术、工艺和设备技术，特别涉及一种能满足工业化批量生产的多功能微波冶炼设备。

背景技术

铁的硫化物有多种形式，常见的有：FeS、FeS₂、Fe₃S₄、Fe_0.885S和Fe_0.98S等；这些铁硫化物的金属铁物质的提炼以及含硫物质的提取，在目前大批量工业化生产的情况下通常使用炉、窑并以煤或焦炭为燃烧介质的传统加热方式进行提取，其加热温度通常在780℃—920℃之间，而用这种加热方式的脱硫焙烧，直接的后果是产生较大的空气和环境污染，脱硫时间长，工作效率较低，且能源利用率不高，热效率低。另外，传统方式的矿粉脱硫焙烧工艺与铁粉的氮化工艺是分开并各自单独进行的，不能同时进行。到目前为止，传统技术无法做到将这两道工艺合并在一台设备内同时完成。

因为铁硫化物矿粉物质是一种非常良好的微波吸收介质，又是很好的极性材料，它在微波作用下，其微波能对铁硫化物矿粉物质进行极化，使得被极化的极性铁硫化物矿粉物质在高频的交变微波电磁波作用下，产生高频振荡的剧烈运动，导致这些极性分子相互间摩擦损耗，使得微波电磁能迅速转化为热能，也就是说，微波加热原理及过程就是介质材料自身损耗电磁能量而产生热量的过程。通过微波对铁硫化物矿粉的迅速加热，使得铁硫化物矿粉中的硫元素与空气中含有的氧原子发生反应生成“硫——氧气化物”，气体随即被水冷凝回收，脱硫便完成了。由于微波有促进化学反应的作用，所以，实际脱硫所需的温度可比用传统加热方法所需的脱硫温度低60℃—100℃。

为了使经过脱硫焙烧的微粒铁粉不再被氧化，能被广泛应用于粉末冶金领域，需对铁粉进行氮化处理，即将铁粉在微波加热状态下，充入高纯度氮气，使铁粉颗粒的表面被氮气钝化，其加热温度控制在810℃—860℃之间，这样，铁粉再经细磨和磁选，就能成为高性能的粉末冶金用的基料。

本发明创造所涉及的一种多功能微波冶炼设备，是能将铁硫化物矿粉的脱硫焙烧工艺与铁粉的同步氮化工艺合二为一的一种微波冶炼设备，且同样能应用于铁氧化物矿粉的脱氧还原工艺与铁粉的同步氮化工艺。它能连续进料、连续出料，满足大批量、工业化连续生产的要求。这项复合工艺和所对应的多功能微波冶炼设备，是目前国内钢铁工业中的一项空白。因此，本发明创造的技术含量和重大意义就不言而喻。

发明内容

针对传统技术所存在的种种不足，本发明创造的目的是提供一种能缩短工艺流程、简化工序、无气体污染、高效节能、投资少、自动化控制程度高、能实现快速批量工业化生产、且是利用了微波对铁硫化物矿粉加热原理进行产品整体设计的多功能微波冶炼设备。

本发明创造的另一个目的是确定了在微波作用下铁硫化物矿粉脱硫焙烧工艺与铁粉的氮化工艺的同步实施方法和提供了一种能同时实施这两项复合工艺的多功能微波冶炼设备。

本发明采用如下技术方案：一种铁硫化物矿粉的脱硫焙烧和氮化处理的多功能微波冶炼设备，主机外形呈长方体箱式造型，它包括结构机架、微波发生和控制装置、红外测温装置、自动控制装置、连续进料斗、螺旋状连续运料搅拌杆、石英高温反应管、供气装置、排气装置、分段弹性隔离装置、气体收集冷凝装置、供液装置、水气两用冷却装置、动力同步调速传动装置、出口阀门、等五边形微波发射箱安装架，由三组螺旋状连续运料搅拌杆按上中下三层叠加水平布置，并以此为中心形成三个相互独立的工作腔体和物料输送管道，在上层和中间层内还分别设有微波发生和控制装置、红外测温装置、石英高温反应管、供气装置、排气装置、气体收集冷凝装置、供液装置和等五边形微波发射箱安装架；在下层设有水气两用冷却装置、出口阀门；在上层、中间层和下层的两层分隔处及下层出口处每处设有一个分段弹性隔离装置，在连续进料斗下部设置分段弹性隔离装置；在结构机架上部设有连续进料斗、动力同步调速传动装置；主机与可移动安装的自动控制装置之间由线缆联接。

在上层和中间层内所设的螺旋状连续运料搅拌杆都是套在石英高温反应管内的，这两个部件能分别作不等速反向旋转；可以在每一层的螺旋状连续运料搅拌杆和石英高温反应管设置时用多段设置的方法布置，以满足设备设计时要求的特定长度。

在下层内所设的螺旋状连续运料搅拌杆的外部为不锈钢金属板圆形筒体，环绕筒体外表设置水气两用冷却装置的冷却紫铜管须分段缠绕设置，有多个进水(气)口和出水(气)口，在螺旋状连续运料搅拌杆出口端部开有出料孔，安装一个分段弹性隔离装置和出口阀门。