閃爍旋流沸騰煅燒爐在高純氧化鉬生產(chǎn)中的應(yīng)用

趙世友

ZHAO Shi-you

（沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，沈陽 110045）

0 引言

閃爍旋流沸騰煅燒技術(shù)是近十年發(fā)展起來的一門新技術(shù)。它是在流態(tài)化煅燒的基礎(chǔ)上，結(jié)合了流態(tài)化原理，形成的一門新興技術(shù)。在其基本理論的指導(dǎo)下，結(jié)合微積分的數(shù)學(xué)原理、流體力學(xué)、燃燒學(xué)等相關(guān)學(xué)科的基本理論，我們開發(fā)研制了新一代煅燒設(shè)備——閃爍旋流沸騰煅燒爐。

煅燒是適用于無機(jī)鹽的改性、分解、提純、氧化、還原提純、晶形轉(zhuǎn)化的化工工藝過程。

在鉬冶金過程中，大多數(shù)企業(yè)是將鉬精礦在回轉(zhuǎn)窯或多腔窯中煅燒，生產(chǎn)的焙燒砂，鉬的品位不高，雜質(zhì)含量高、能源消耗大、處理能力小、環(huán)境污染治理難度大等問題。

為了解決鉬精礦的煅燒生產(chǎn)中的上述問題，我們采用了國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)，最新的煅燒技術(shù)設(shè)備——閃爍旋流沸騰煅燒爐。（這一設(shè)備已經(jīng)申請(qǐng)了國家發(fā)明專利，專利號(hào)：200910013081.8）

1 閃爍旋流沸騰煅燒爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

閃爍沸騰煅燒爐的基本結(jié)構(gòu)（如圖1所示）是由燃燒室、加料裝置、導(dǎo)流柱、阿波羅漸開線型底座以及煅燒爐體幾部分構(gòu)成。

1.1 燃燒室

燃燒室的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是依據(jù)火焰的燃燒形狀及保證其充分燃燒的條件下的幾何結(jié)構(gòu)而定的，這種結(jié)構(gòu)形式和火焰的形式是一致的，這就能使燃燒機(jī)噴出的火焰能夠充分燃燒，使火焰達(dá)到清潔，不會(huì)留下沒有燃燒完的物質(zhì)（Hs、C、Co、S），盡而不會(huì)污染煅燒的物料。

圖1 煅燒爐結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 高溫加料裝置

高溫加料裝置是連接燃燒室和主爐的過渡部分，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是為了保證物料在下降過程中便于被熱氣流直接帶走不使之沉積，特別是在煅燒過程中某一個(gè)溫度段有溶融現(xiàn)象的物料也能順利地沸騰起來，因而不同的物料需要有不同的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)是一種“文丘管”的結(jié)構(gòu)，在加料過程實(shí)際上是使物料充分分散的過程，這種結(jié)構(gòu)也是為了保證這一過程的充分實(shí)現(xiàn)。

圖2 鉬精礦煅燒工藝流程圖

1.3 擴(kuò)散段和導(dǎo)流柱

擴(kuò)散段和導(dǎo)流柱均在煅燒爐底部。擴(kuò)散段采用了阿波羅漸開線型底座，倒流柱在底座的中心。這是一種旋轉(zhuǎn)加速結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是為了保證物料的煅燒時(shí)間和流態(tài)化速度的，由于物料的不同，其比重和粒度也就不同，因而加速度也就不同，因此導(dǎo)流柱的粗細(xì)和擴(kuò)散段的大小也就不同。

2 鉬精礦煅燒工藝和關(guān)鍵技術(shù)

2.1 鉬精礦煅燒工藝流程

鉬精礦煅燒工藝流程圖如圖2所示。

鉬精礦煅燒工藝關(guān)鍵設(shè)備是閃爍旋流沸騰煅燒爐系統(tǒng)設(shè)備，工藝技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，一是旋流沸騰煅燒；二是高溫過濾；三是快速降溫；四是高溫回收；五是熱能的再利用。

2.2 閃爍旋流沸騰煅燒爐煅燒工作原理

需要煅燒的物料，經(jīng)加料系統(tǒng)通過氣固混合進(jìn)入煅燒爐旋轉(zhuǎn)加速段，同加熱系統(tǒng)加熱的高溫氣體進(jìn)行充分混合后，呈旋流狀，作流態(tài)化運(yùn)動(dòng)，煅燒在16～28秒鐘瞬間完成后，進(jìn)入氣固分離裝置，分離后的固體和氣體分別從排料口和排風(fēng)口排出。

2.3 煅燒爐的性能

1）煅燒熱介質(zhì)分布范圍廣，熱介質(zhì)溫度300～1800℃；

2）煅燒爐結(jié)構(gòu)可多樣化，不同的物料可采用不同結(jié)構(gòu)的煅燒爐，同一結(jié)構(gòu)的煅燒爐可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化；不同的物料煅燒的工藝要求不同，這樣煅燒爐的內(nèi)襯材料也有不同的選擇；

3）根據(jù)不同的煅燒工藝，煅燒系統(tǒng)可多樣化；

4）煅燒爐要求煅燒的物料粒度大于100目；

5）煅燒爐的加熱裝置可根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求采用不同的燃燒加熱方式。主要有直接式、間接式和多級(jí)式；

6）燃料可根據(jù)生產(chǎn)工藝，選擇不同的燃料。主要為固體的煤、液體的輕質(zhì)油和重油、氣體為煤氣和天然氣。

2.4 煅燒系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

1）系統(tǒng)連續(xù)工作、瞬間煅燒，多溫、多壓點(diǎn)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的全自動(dòng)化在線控制；

2）氣固混合充分、煅燒比表面積大、煅燒時(shí)間短、生產(chǎn)穩(wěn)定，確保了煅燒過程中產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定，產(chǎn)品粒徑分布均勻；

3）煅燒后的產(chǎn)品一次性過篩率高，從而也確保了下游產(chǎn)品的品質(zhì)；

4）整個(gè)系統(tǒng)是負(fù)壓操作，在封閉中進(jìn)行生產(chǎn)，采用多級(jí)回收，回收率高，無污染，實(shí)現(xiàn)了文明生產(chǎn)；

5）煅燒尾氣可選配適當(dāng)?shù)睦鋮s器、干燥機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)組合，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)熱能的充分利用；

圖3 煅燒爐工作原理

6）本系統(tǒng)設(shè)備可以一步實(shí)現(xiàn)，從硫化鉬到高純氧化鉬的生產(chǎn)；

7）煅燒尾氣經(jīng)過處理可直接制酸，并能回收有價(jià)元素（鉬、錸）。既滿足了環(huán)保要求，又實(shí)現(xiàn)了廢氣的綜合利用。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展，企業(yè)自身的發(fā)展需要緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐。傳統(tǒng)財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)的存在，已經(jīng)無法滿足數(shù)據(jù)時(shí)代的要求。因此，財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)向管理會(huì)計(jì)的轉(zhuǎn)型是十分有必要的。對(duì)于企業(yè)設(shè)置管理會(huì)計(jì)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，管理型會(huì)計(jì)能夠具備財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)最基本的會(huì)計(jì)技能，方便處理財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)；另一方面，管理型會(huì)計(jì)能夠具有一定的企業(yè)管理能力，可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的管理，另外管理型會(huì)計(jì)的存在還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，能夠避免投資風(fēng)險(xiǎn)，降低企業(yè)運(yùn)行的成本［1］。

3 在高純氧化鉬生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 年產(chǎn)5000噸高純氧化鉬的成套設(shè)備明細(xì)

年產(chǎn)5000噸高純氧化鉬的成套設(shè)備，選用?1200mm的閃爍旋流沸騰煅燒爐系統(tǒng)，其具體配套見下面明細(xì)表：

年產(chǎn)5000噸高純氧化鉬的成套設(shè)備明細(xì)表

3.2 年產(chǎn)5000噸高純氧化鉬的成套設(shè)備系統(tǒng)特點(diǎn)：

1）設(shè)備相對(duì)體積小，生產(chǎn)能力大；

用閃爍旋流沸騰煅燒爐其直徑為?1200mm；而直徑?2200mm回轉(zhuǎn)窯的年產(chǎn)能，才能達(dá)到2000噸。

2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞，易維護(hù)，費(fèi)用低；

閃爍旋流沸騰煅燒爐就其結(jié)構(gòu)而言是比較簡(jiǎn)單的，有人形象比喻就如一個(gè)大煙囪。由于設(shè)備本身不運(yùn)動(dòng)，所以設(shè)備基本上沒有損壞。一般情況下，這一設(shè)備的使用壽命都在十五年以上。而回轉(zhuǎn)窯由于是在高溫下運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，所以需要經(jīng)常維修，因而維修費(fèi)用高，使用壽命短。

3）設(shè)備緊湊，占地小，投資少，基建費(fèi)用低；

4）熱有效利用高，熱能可回收利用；

熱有效利用率高，閃爍旋流沸騰煅燒爐的熱有效利用率可達(dá)70%以上，而回轉(zhuǎn)窯的，熱有效利用率不到30%。閃爍旋流沸騰煅燒爐剩余的熱量可以得到很好地再利用。如，接入干燥設(shè)備可作為干燥源使用；接入預(yù)熱裝置可為煅燒物料進(jìn)行預(yù)熱，從而達(dá)到節(jié)能目的。

5）操作方便，容易控制；

閃爍旋流沸騰煅燒爐系統(tǒng)設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)了從加料到包裝的自動(dòng)化控制，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的在線控制，這樣就大大節(jié)省了人力。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備基本上一個(gè)人即可。

6）生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量好，金相組成理想，物理性能穩(wěn)定；

7）設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低；

閃爍旋流沸騰煅燒爐是一個(gè)靜止設(shè)備不需要任何動(dòng)力，因而其本身也就沒有任何動(dòng)力，其本身的運(yùn)行費(fèi)用也就近似于零。

8）煅燒速度快，從投料到回收僅用16～28秒；

9）煅燒比表面積大；

閃爍旋流沸騰煅燒爐是一種特殊流態(tài)化煅燒設(shè)備，煅燒比表面積比一般流態(tài)化煅燒設(shè)備大，傳質(zhì)、傳熱效果好，不會(huì)產(chǎn)生熔融結(jié)塊，實(shí)現(xiàn)了物料的單顆粒煅燒，這是回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐和多腔窯等是無法比擬的。

10）系統(tǒng)全負(fù)壓操作，工作環(huán)境好，環(huán)保。

3.3 年產(chǎn)5000噸高純氧化鉬的成套設(shè)備系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算能耗指標(biāo)分別如下：

煤耗/年：3456噸；

總裝機(jī)功率：265千瓦；

煤耗/噸產(chǎn)品：714公斤煤/噸產(chǎn)品；

電耗/噸：378度/噸產(chǎn)品；

注：文中提到的煤為標(biāo)煤。

4 結(jié)論

新的閃爍旋流煅燒系統(tǒng)設(shè)備制取高純氧化鉬生產(chǎn)工藝技術(shù)，從根本上解決了原有生產(chǎn)工藝中的一些不可克服的缺陷，使能源消耗大大降低，從而使“碳”排放量大大降低。如這一新技術(shù)能在全行業(yè)推廣，將為節(jié)能減排，改善大氣環(huán)境做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，并能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]安娜-瑪麗婭·比安什.傳熱學(xué).大連：大連理工大學(xué)出版社，2008,02.

[2]王保國.傳熱學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009,01.