[实用新型]逆流换热二氧化锰还原转窑

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工业窑炉，属于冶金工程领域。具体是用于二氧化锰焙烧的设备----逆流换热二氧化锰还原转窑。

背景技术

在锰冶金领域为了制取电解锰需要将锰矿石中的MnO₂焙烧还原成MnO，含MnO₂的锰矿砂与无烟煤粉混合加热到800℃开始进行还原反应，还原反应是放热反应，生成含MnO的产品，将产品隔绝空气冷却到60℃则完成还原过程。其中的化学反应如下：

2MnO₂+C＝2MnO+CO₂↑+174.6kJ

二氧化锰焙烧设备的现有技术有马弗炉、转炉、沸腾炉和多管竖炉等多种炉窑，共同特点是大量消耗能源，污染环境，需要开发一种新设备替代现有设备。其中只有立式多管二氧化锰还原焙烧炉比其他炉窑有较大的优势获得推广。然而立式多管二氧化锰还原焙烧炉仍存在耗能高，冷却效果差的弊端。

参考文件1：田宗平、游先军、彭顺连、李力.二氧化锰还原焙烧炉的研究与应用.中国锰业，2009，27(2)：24-26.

参考文件2：曾湘波.中国电解金属锰的技术进步与发展方向.中国金属网：6多管式竖炉还原法.

参考文件3：曾湘波.《二氧化锰还原技术》.道客巴巴.会议论文.

参考文件4：立式多管二氧化锰还原焙烧炉.专利号：202810073937.

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，将立式多管二氧化锰还原焙烧炉中所经过的原料加热、还原放热反应、产品水冷却三个过程在竖管中顺序而下的结构，改为原料加热过程在套管中被螺旋叶片推进逆坡而上与还原放热反应+产品冷却过程在内管转动中顺坡而下进行逆流换热的结构。原料的升温过程与产品的降温过程在同一设备中逆向进行，实现热量交换，从而降低了加热燃料和冷却水的消耗。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是逆流换热二氧化锰还原转窑，其创新内容在于：

1.本设备由转窑(2)和浮动套筒(3)组成，浮动套筒(3)套在转窑外面；逆流换热二氧化锰还原转窑的出料口(5)与其左下方的水冷却器(1)密封相接，转筒(15)轴线右方的法兰口(23)与燃烧器(4)相接。冷原料二氧化锰自料斗(39)进入变频调速的叶轮给料机(38)，经进料口(27)进入浮动套筒与转窑之间，在螺旋叶片(16)的推动下逆坡而上与转筒(15)内在转动作用下顺坡而下的热产品二氧化锰进行充分的换热；当原料二氧化锰被预热到800℃时，开始进行还原反应并到达折返口(17)进入转筒(15)内；还原反应是放热反应，在转筒(15)内边进行还原反应边顺坡而下，结束还原反应后继续降温顺坡而下，直到转窑(2)的出料口(5)，温度降到250℃左右完成降温放热的过程。进而经过水冷却器(1)隔绝空气冷却到60℃形成产品。由于一方面冷原料在螺旋叶片的搅动下充分与转筒(15)外壁接触被加热；另一方面热原料在转筒(15)内翻转的作用下充分反应放热，热产品料与转筒(15)内壁充分接触传导放热，在非常完美的状态下完成还原反应和冷却降温过程，只要反应热大于原料升温热与产品在窑内的降温热相减之差值，设备一旦启动就会连续不断地进行。本实用新型配套燃烧器(4)和有挡板(7)的排烟口(8)，是用于设备启动期对冷原料进行加热和在运行期出现异常中断时补热恢复运行的，设备正常运行期则停止燃烧器的燃烧，关闭排烟口的挡板。本实用新型将一个大量消耗能源，污染环境，大量消耗冷却水的生产设备变为一个极少消耗能源，极少污染环境，少消耗冷却水的生产设备，是对二氧化锰焙烧炉的创新。

2.逆流换热二氧化锰还原转窑的创新点还有：转窑(2)的转筒(15)中部外表面安装了螺旋叶片(16)和折返口(17)，与浮动套筒(3)组成了螺旋推进器，推动原料逆坡而上；

3.逆流换热二氧化锰还原转窑的创新点还有：转窑(2)的转筒(15)与左大罩的左密封环(9)之间动密封，与右大罩的耐高温密封环(20)之间动密封；浮动套筒(3)的左侧设左密封环(25)，右侧设右密封环(31)。四个密封环将转窑的转筒(15)与浮动套筒(3)的外筒(28)形成夹套空间和转筒(15)及左大罩(6)、右大罩(22)的膛体空间形成统一的封闭空间，原料加热过程与还原放热反应+产品冷却过程全部在这个封闭空间内进行。还原反应产生的少量CO₂气体在空间内形成微正压可以防止空气漏入空间内，少量CO₂经各间隙排放大气，大大地降低了锰焙烧对环境的污染。