鈦精礦改性用循環氣流床裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種連續化生產的鈦精礦改性用循環氣流床裝置，包括氣流床反應器、鈦精礦加料系統、氣體進入系統、余熱利用系統和出料系統，所述的氣流床反應器包括氧化焙燒用氣流床反應器和還原焙燒用氣流床反應器，所述的氣流床反應器包括氣流分布段、氣固反應段、氣流分選段和出料段，設置有燃氣入口、改性氣體入口、鈦精礦進料口、返回料進料口、尾氣出口和物料出口，所述的物料出口包括大比重物料出口和小比重物料出口。該裝置對于原料的粒度要求低、原料適應性強，反應充分迅速、生產效率高、生產周期短，能耗低，操作簡單，改性效果好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鈦精礦改性用循環氣流床裝置，屬于化工機械領域。
技術介紹
人造金紅石又稱合成金紅石，系指利用化學加工方法，將鈦精礦中的大部分鐵及鈣、鎂等成分分離出去所生產的一種在成分和結構性能上與天然金紅石相同的富鈦原料，其TiO2含量視加工工藝之不同在889Γ96%之間波動，是天然金紅石的優質代用品。人造金紅石因為產品質量好、雜質含量少，常作為海綿鈦或氯化法鈦白粉生產過程中沸騰氯化的優質原料。目前，國外采用鈦鐵礦生產人造金紅石生產方法主要是BCA法、銹蝕法、石原法等，都已實現大規模工業化生產，這些專利技術已經為本領域技術人員所公知。而國內近年來所關注的焦點是以鹽酸浸出法制備人造金紅石的生產工藝研究。鹽酸浸出法的生產主要是通過鈦精礦與鹽酸反應，選擇性地將鈦精礦中的鐵、鈣、鎂、釩、錳等雜質浸出分離，從而得到TiO2含量較高的人造金紅石，其反應式如下:Fe0.Ti02+2HCl=2FeCl2+Ti02+ H2OCa0.Ti02+2HCl=2CaCl2+Ti02+ H2OMg0.Ti02+2HCl=2MgCl2+Ti02+ H2OMn0.Ti02+2HCl=2MnCl2+Ti02+ H2O 無論國內還是國外的鹽酸浸出制備人造金紅石的生產技術，鈦精礦在浸出除雜之前都要進行氧化還原改性焙燒，這主要是因為鈦鐵礦氧化焙燒時，其中的絕大部分鐵轉變為三價鐵，而還原焙燒又重新將三價鐵還原為二價鐵。如此使鈦鐵礦經歷從鈦鐵礦到高鐵鈦礦再回到鈦鐵礦的過程，雖然從熱力學上看是不合理的，但該過程并非簡單的鈦價態改變，重要的是發生了原子重排， 原子間的結晶化學力大大的削弱了，微觀上鈦鐵礦晶格結構變得不完整、松弛、容易破環；宏觀上，鈦的顆粒表面出現了縫隙、微孔，表面自由能增加。整體上鈦鐵礦反應活性得到極大的增強，從而為浸出反應創造了更為有利的動力學條件。研究證明:若鈦鐵礦不預處理而直接進行銹蝕反應，由于礦中沒有單質鐵，無法形成原電池，銹蝕反應無法進行。如果直接鹽酸浸出，將發生如下反應:Fe0.Ti02+4HCl=Ti0Cl2+2H20+FeCl22Ti0Cl2+2H20= 2Ti02 I +4HC1 這將導致鈦的收率降低和增加產品的粉化率，而對原礦進行預處理，除鈦精礦反應活性增加外，礦中無定形TiO2由于溫度較高轉化成了金紅石形晶體結構，其酸溶解能力極大降低，在一定程度上避免了粉化率的產生，從而達到富集TiO2目的，其化學反應方程式如下:Fe0.Ti02+02= Fe2O3.TiO2 TiO2 (Anatase)高溫—TiO2 (Rutile)Fe0.Ti02+2HCl=FeCl2+ TiO2+ H20其中，TiO2 (Rutile)不溶于鹽酸。對于鈦精礦的改性，目前主要有三種方法: Cl)回轉窯預處理法 在人造金紅石生產方法中，BCA法、Becher還原銹蝕法和石原法都采用回轉窯對鈦精礦進行預處理，這已經為行業內技術人員所公知。采用回轉窯預處理處理鈦精礦時，一般將鈦精礦用螺旋輸料裝置從窯尾加入，利用傾斜的窯體轉動使物料沿軸向前移動，而物料在移動過程中和燃氣及改性氣體相遇被加熱和發生氧化或還原反應，反應完成后由窯頭落入收料器收集以進入下步工序。采用回轉窯處理鈦精礦具有操作簡單、裝置成熟可靠、產能大、能連續生產等優點，但也存在反應溫度低、原料要求高、回轉窯易結圈、開工周期短等缺陷。(2)機械磨礦法 中國專利公開號為CN 101177297A的專利技術專利公開了一種以高鈣鎂巖礦制備高品質人造金紅石的方法，其工藝步驟依次為:球磨活化、鹽酸常壓浸出、固液分離、洗滌干燥、煅燒、細粒造粒。該方法通過機械磨礦裝置改性鈦精礦、活化其表面，在一定程度上改善了鈦精礦的浸出性能，最終獲得了品位較高的人造金紅石產品。但該工藝存在產品粉化率高、細粉產品造粒難等問題。( 3 )流化床預處理法 針對上述兩種方法出現的問題，國內外有相關學者提出采用流化床技術預處理鈦精礦，流化床改性鈦精礦包括氧化焙燒和還原焙燒，當鈦精礦采用流化床處理工藝時，可以增加鈦精礦和氣體的接觸面積、縮短氣體和顆粒內部的傳熱和傳質距離，具有原料來源廣、物料反應速度快、產品粉化率低等優點。但是流化床對于原料鈦精礦的粒度要求高，需要鈦精礦達到較細的粒度才能在流化床內實現流態化，因此流化床的原料適應性不強。`另外，中國專利公開號為CN 101412536A的專利技術專利公開了一種高鈣鎂釩鈦磁鐵礦制備人造金紅石的方法。該方法以攀西釩鈦磁鐵礦為原料，首先將其在一定溫度進行流態化氧化焙燒，然后將氧化焙燒后的物料流態化還原焙燒，再將改性后的物料用一定濃度的鹽酸流態化浸出，最后固液分離、干燥煅燒得到產品。該方法最大的亮點在于引入了流化床改性技術。流化床裝置在一定程度上避免了轉窯改性鈦精礦和機械磨礦改性鈦精礦存在的不足，但是仍存在流化床裝置的設備復雜，流態化操作對氣流速度有嚴格控制、裝置操作要求高，對于鈦精礦原料的粒度要求高、原料粒度范圍適應性窄，流化床內部物料易出現溝流和騰涌等缺陷，很難實現連續生產。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種連續化生產的鈦精礦改性用循環氣流床裝置，該裝置對于原料的粒度要求低、原料適應性強，反應充分迅速、生產效率高、生產周期短，能耗低，操作簡單，改性效果好。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是這樣的: 一種鈦精礦改性用循環氣流床裝置，包括氣流床反應器、鈦精礦加料系統、氣體進入系統、余熱利用系統和出料系統，所述的氣流床反應器包括氧化焙燒用氣流床反應器和還原焙燒用氣流床反應器，所述的氣流床反應器包括氣流分布段、氣固反應段、氣流分選段和出料段，設置有燃氣入口、改性氣體入口、鈦精礦進料口、返回料進料口、尾氣出口和物料出口，所述的物料出口包括大比重物料出口和小比重物料出口。所述的改性氣體入口設置在所述氣流分布段底部，燃氣入口設置在氣流分布段下部，鈦精礦進料口和返回料進料口設置在所述氣固反應段下部，尾氣出口設置在出料段頂部，物料出口設置在出料段底部。所述的氣流分布段、氣固反應段和氣流分選段的內徑比為6: 15: 5 3:9: 2，長度比為 1: 2.4:1 1: 3:1。為了使氣體分布均勻,所述的氣流分布段設置有改性氣體分布器和燃氣分布器。高溫燃氣和改性氣體通過燃氣入口和改性氣體入口進入反應器后，通過分布器混合均勻并使流速恒定。所述的鈦精礦加料系統包括鈦精礦料倉、鈦精礦預熱器和螺旋加料機。所述的氣體進入系統包括熱風爐和改性氣體儲罐。所述的余熱利用系統由管道和旋風收塵器組成。所述的出料系統包括料倉和螺旋加料機。所述的料倉包括已氧化物料料倉、未氧化物料料倉、已還原物料料倉和未還原物料料倉。鈦精礦經預熱器預熱后由螺旋加料機喂入反應器內部，預熱器的熱量由余熱利用系統提供，本專利技術提供的氣流床反應器以高溫燃氣和改性氣體為反應介質和載體，使鈦精礦在反應器中處于一定的流動狀態，具有氣固相間接觸面積大、接觸充分、傳熱傳質效果好、反應迅速、溫度易于控制等優點；同時氣流床使物料呈現均勻良好的流動狀態，既使之不會出現使用轉窯時的燒結現象，客觀上也增加了反應溫度，加快反應速度，避免了使用流化床改性時物料易出現溝流和騰涌的問題。高溫燃氣和改性氣體的分開同時使用，方便調整高溫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鈦精礦改性用循環氣流床裝置，包括氣流床反應器、鈦精礦加料系統、氣體進入系統、余熱利用系統和出料系統，所述的氣流床反應器包括氧化焙燒用氣流床反應器和還原焙燒用氣流床反應器，其特征在于：所述的氣流床反應器包括氣流分布段、氣固反應段、氣流分選段和出料段，設置有燃氣入口、改性氣體入口、鈦精礦進料口、返回料進料口、尾氣出口和物料出口，所述的物料出口包括大比重物料出口和小比重物料出口。

【技術特征摘要】
1.一種鈦精礦改性用循環氣流床裝置，包括氣流床反應器、鈦精礦加料系統、氣體進入系統、余熱利用系統和出料系統，所述的氣流床反應器包括氧化焙燒用氣流床反應器和還原焙燒用氣流床反應器，其特征在于:所述的氣流床反應器包括氣流分布段、氣固反應段、氣流分選段和出料段，設置有燃氣入口、改性氣體入口、鈦精礦進料口、返回料進料口、尾氣出口和物料出口，所述的物料出口包括大比重物料出口和小比重物料出口。2.根據權利要求1所述的一種鈦精礦改性用循環氣流床裝置，其特征在于:所述的改性氣體入口設置在所述氣流分布段底部，燃氣入口設置在氣流分布段下部，鈦精礦進料口和返回料進料口設置在所述氣固反應段下部，尾氣出口設置在出料段頂部，物料出口設置在出料段底部。3.根據權利要求1或2所述的一種鈦精礦改性用循環氣流床裝置，其特征在于:所述的氣流分布段、氣固反應段和氣流分選段的內徑比為6: 15: 5 3:...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳洪，鄧科，尹健，孫永貴，顏華，唐勇，周高明，
申請(專利權)人：宜賓天原集團股份有限公司，宜賓海豐和銳有限公司，
類型：發明
國別省市：