[发明专利]利用电加热回转窑处理高炉除尘灰的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型炼铁设备技术领域，尤其是一种利用电加热回转窑处理高炉除尘灰的装置及方法。

背景技术

由于天然气资源较少，且优先用于石油化工和民用，气基直接还原技术在我国受到限制。然而我国煤炭资源非常丰富，该资源条件使煤基直接还原技术在我国得到快速发展，煤基直接还原技术中回转窑直接还原技术是最为主要的工艺技术。

高炉除尘灰主要有价元素为铁、锌、碳，其中铁、锌以氧化物形式存在，碳主要为焦炭粉。铁、锌氧化物在高温(950～1200℃)条件下与碳发生还原反应生成铁金属化物料和金属锌，金属锌在回转窑还原温度下升华为锌蒸汽，随含尘烟气排出回转窑外。在高温下，如空气进入将导致还原过后的金属化物料产生二次氧化，同时造成高炉除尘灰中的焦炭粉燃烧，导致铁锌氧化物还原所需的还原剂的缺损，造成还原剂和能源的浪费，并使还原过后铁金属化率和锌脱除率偏低，因此急需对回转窑窑头及窑尾进行密封，防止空气进入窑内。

根据查阅相关文献和专利，目前国内外回转窑一般以电加热居多，一般采用敞口式，未对回转窑窑头窑尾进行密封，或采取堵住窑头端口等简单密封。采用此类回转窑开展回转窑煤基直接还原因空气流通在回转窑高温条件下空气中氧气：1、与还原剂法发生氧化反应造成金属氧化物所需还原剂用量偏大；2、与还原后的金属物与空气中氧气发生二次氧化造成金属化率偏低。这与实际生产中工业回转窑窑内环境差异巨大，所需还原剂用量、产品金属化率将不具备对比性，最终导致试验结果对实际指导意义不大。

此外，高炉除尘灰在还原过程中会产生锌蒸汽，锌蒸汽随着高温烟气排出回转窑，需要及时对其进行处理，锌蒸汽在空气中发生氧化反应生成氧化锌粉，氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中，具有较高的利用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用电加热回转窑处理高炉除尘灰的装置，提高回转窑密封性，从而提高回转窑还原过后的金属化物料的品质，并能处理锌蒸汽，回收氧化锌粉。

本发明公开的利用电加热回转窑处理高炉除尘灰的装置，包括回转窑筒体、窑尾充氮接料机构、窑头密封机构和锌蒸汽处理器；

所述窑尾充氮接料机构包括充氮管、密封罐以及接料桶，所述接料桶设置于密封罐内，所述回转窑筒体的尾部伸入密封罐内并延伸至接料桶上方，所述充氮管穿过密封罐从回转窑筒体的尾部伸入回转窑筒体内；

所述窑头密封机构包括喂料斗、缩径管、密封组件以及密封外壳，所述缩径管的粗端与回转窑筒体的头部相连接，所述缩径管的细端延伸入密封外壳内，所述密封组件设置于缩径管与密封外壳之间，所述喂料斗底部穿过密封外壳伸入缩径管的细端端口；

所述锌蒸汽处理器上设置有烟气入口和废气出口，并且在靠近烟气入口的一端设置有空气掺入管，所述烟气入口与密封外壳相连通。

优选地，所述锌蒸汽处理器包括处理器壳体、上隔板和下隔板，所述烟气入口和废气出口分别设置于处理器壳体两端，所述上隔板和下隔板均位于处理器壳体内，所述上隔板与处理器壳体的上壁相连接并且与处理器壳体的下壁之间留有供气流通过的间距，所述下隔板与处理器壳体的下壁相连接并且与处理器壳体的上壁之间留有供气流通过的间距，所述上隔板和下隔板间隔排列于烟气入口和废气出口之间。

优选地，所述充氮管上设置有流量调节器。

优选地，所述缩径管与密封外壳之间设置有轴承，所述轴承与密封组件并列布置，并且轴承位于密封组件的外侧。

优选地，所述密封组件采用石墨材质的迷宫式摩擦体组合件。

优选地，所述密封罐与回转窑筒体之间的间隙采用高温石棉填充。

优选地，所述喂料斗的下方直管段设置插板阀。

优选地，所述缩径管的细端端口设置有圆环形挡板。

优选地，所述密封罐与回转窑筒体的交接部以及密封外壳与缩径管的交接部均与回转窑筒体处于同一轴线上。

本发明还公开了一种利用电加热回转窑处理高炉除尘灰的方法，其采用了上述利用电加热回转窑处理高炉除尘灰的装置，方法步骤如下：启动回转窑，设定温度为950～1200℃，转速3～4r/min，将高炉除尘灰与煤粉还原剂按C/O＝1～1.15加入回转窑筒体内，在充氮流量1～8L/min的条件下进行还原反应，同时向锌蒸汽处理器中通入压缩空气，压缩空气流量为2～8L/min。