專(zhuān)利名稱(chēng):碳酸錳熱解制取二氧化錳的方法和設(shè)備的制作方法
本發(fā)明屬于一種用碳酸錳熱解制取二氧化錳的方法和設(shè)備。
以碳酸錳熱解氧化制取二氧化錳的方法，最初用于工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，是將碳酸錳置于各種類(lèi)型的爐窯中，在空氣中進(jìn)行焙燒，其結(jié)果反應(yīng)效果差，二氧化錳轉(zhuǎn)化率低。如果將溫度控制在300℃以下時(shí)，反應(yīng)不充分，轉(zhuǎn)化率只有20%;如果將溫度提高至300～400℃時(shí)，轉(zhuǎn)化率也才達(dá)到60%左右。但以上兩種情況所制得的二氧化錳的晶型皆為γ型，活性好。如果再將溫度升高，當(dāng)超過(guò)400℃時(shí)，轉(zhuǎn)化率雖有所增加，但晶型開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦?，活性下降，影響產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)溫度達(dá)到500℃時(shí)，晶型完全轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦停钚愿?。為此，過(guò)去曾先后采用各種方法予以改進(jìn)。例如，在碳酸錳焙燒過(guò)程中通入蒸汽或通入蒸汽和氧氣，使熱解氧化反應(yīng)在含濕或含濕富氧的氣體中進(jìn)行。又如，將碳酸錳加熱分解后，再加水重新焙燒;或先在含蒸汽的空氣中焙燒，再在含蒸汽的氧氣中焙燒;進(jìn)行兩段熱解氧化反應(yīng)過(guò)程。
日本專(zhuān)利昭50-21995號(hào)，提出在焙燒溫度為280°～400℃，空氣中的蒸汽含量在10～80%范圍內(nèi)，碳酸錳經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間處理，二氧化錳含量可達(dá)80%，晶型為γ型。
西德專(zhuān)利DE-3036962號(hào)，所敘述的二氧化錳制造方法，其特點(diǎn)是將碳酸錳先在溫度275°～375℃及含蒸汽量15～85%的空氣中焙燒，然后再在含蒸汽15～85%的氧氣中進(jìn)行焙燒，可以制得活性好，含量為80%或更高的二氧化錳。
以上各種方法，雖然都提高了二氧化錳的轉(zhuǎn)化率，但均須添加蒸汽和氧氣，因此相應(yīng)地增加了設(shè)備費(fèi)用和生產(chǎn)成本。除此以外，上述的碳酸錳熱解氧化的焙燒溫度須控制在300～400℃之間。因此，所需溫度低，而且可利用的溫差小。如果采取通常的燒煤或燒油直接加熱方式，則燃燒溫度高，而實(shí)際應(yīng)用的溫度低，且余熱利用困難。以致熱效率低，能耗大，溫度也較難控制。
本發(fā)明的目的在于克服上述生產(chǎn)工藝中的缺點(diǎn)，提出一種使其在熱解氧化反應(yīng)過(guò)程中，無(wú)須加入蒸汽和氧氣，同樣可以達(dá)到較高的二氧化錳轉(zhuǎn)化率。并且在焙燒加熱過(guò)程中，采用低溫?zé)嵩?，同時(shí)充分利用余熱，提高熱效率，降低能耗。
本發(fā)明是以合成碳酸錳為原料，置于廻轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行焙燒，經(jīng)熱解氧化后，獲得質(zhì)量高，活性好的γ型二氧化錳。
本發(fā)明的工藝方法其特點(diǎn)是(1)采取間接焙燒方式，將用于焙燒的加熱氣體和參與熱解氧化反應(yīng)的氣體分開(kāi)，兩者互不接觸，各行其道，成為獨(dú)立的密閉循環(huán)系統(tǒng)。(2)采取加熱氣體、反應(yīng)氣體與被加熱的物料均同一方向流動(dòng)，使其在焙燒過(guò)程中形成予熱、反應(yīng)、干燥三個(gè)階段。(3)焙燒物料采用含水碳酸錳，使其在予熱段蒸發(fā)為水蒸汽，并調(diào)節(jié)碳酸錳的含水量在10～50%范圍內(nèi)，以控制反應(yīng)氣體中所需的蒸汽含量。(4)反應(yīng)氣體中所需的含氧量約為化學(xué)計(jì)算量的120～140%，采取調(diào)節(jié)窯內(nèi)空氣吸入量來(lái)控制。
當(dāng)焙燒過(guò)程中，廻轉(zhuǎn)窯的入口溫度控制在400℃左右。以保證開(kāi)始窯頭予熱段的溫度較高(400～375℃)，使碳酸錳中含水量可以較快地蒸發(fā)為水蒸汽，迅速形成反應(yīng)所需的含濕氣體;而窯內(nèi)中部反應(yīng)段的溫度適中(375～325℃)，符合于碳酸錳熱解氧化的所需溫度;最后窯尾干燥段的溫度較低(325～300℃)，既可滿足脫水干燥，又不致因溫度過(guò)高而使已形成的γ型二氧化錳改變晶型，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量。以上充分體現(xiàn)了在廻轉(zhuǎn)窯焙燒反應(yīng)過(guò)程中，采取參與反應(yīng)的物料和氣體以及加熱介質(zhì)三者同向流動(dòng)的優(yōu)越性。
本發(fā)明的新型廻轉(zhuǎn)窯，其特點(diǎn)是(1)窯體為雙層夾套結(jié)構(gòu)，由外殼和內(nèi)筒組成，外殼用鋼板焊接而成，內(nèi)筒由不銹鋼制作。焙燒物料在內(nèi)筒中進(jìn)行反應(yīng)，外殼與內(nèi)筒之間的夾套為加熱介質(zhì)的循環(huán)通道。由此形成間接加熱焙燒方式。(2)為了滿足工藝過(guò)程對(duì)加熱介質(zhì)、反應(yīng)氣體和物料三者同向流動(dòng)的要求。在廻轉(zhuǎn)窯的窯頭裝有加熱介質(zhì)入口管(即熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管16)，空氣吸入管和供料裝置;在窯尾裝有加熱介質(zhì)出口管(即熱風(fēng)出風(fēng)管17)排煙管和出料裝置(3)為了適應(yīng)焙燒所需低溫?zé)嵩春统浞只厥沼酂幔捎昧丝諝庾鳛榧訜峤橘|(zhì)，并配置了電阻加熱器、熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)和熱風(fēng)管道，由此形成密閉循環(huán)的焙燒加熱回路。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的設(shè)備加以詳細(xì)敘述圖1 廻轉(zhuǎn)窯總體布置圖圖2 廻轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)剖面圖圖3 廻轉(zhuǎn)窯設(shè)備配套系統(tǒng)圖本發(fā)明的工藝設(shè)備由廻轉(zhuǎn)窯本體及其驅(qū)動(dòng)裝置、供料及出料系統(tǒng)、供氣及排煙系統(tǒng)三部份所組成。
廻轉(zhuǎn)窯的本體〔1〕為雙層夾套結(jié)構(gòu)，由外殼〔2〕及內(nèi)筒〔3〕組成。外殼與內(nèi)筒之間的夾套為焙燒加熱介質(zhì)的循環(huán)通道，焙燒物料在內(nèi)筒中進(jìn)行熱解氧化反應(yīng)。窯體驅(qū)動(dòng)裝置〔5〕由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)及驅(qū)動(dòng)小齒輪組成。經(jīng)兩級(jí)減速后，由驅(qū)動(dòng)小齒輪帶動(dòng)窯體上的傳動(dòng)齒圈〔4〕。窯體轉(zhuǎn)速為每分鐘0.1～0.25轉(zhuǎn)。
供料及出料系統(tǒng)物料由窯頭的圓盤(pán)給料機(jī)〔12〕均勻地給料，經(jīng)螺旋輸送機(jī)〔13〕送入廻轉(zhuǎn)窯內(nèi)筒〔3〕，隨廻轉(zhuǎn)窯筒體廻轉(zhuǎn)進(jìn)行焙燒，同時(shí)沿內(nèi)筒壁緩慢前進(jìn)，然后從窯尾的出料口〔10〕排出，經(jīng)螺旋輸送機(jī)〔13〕運(yùn)走。
供氣及排煙系統(tǒng)碳酸錳熱解氧化所需的空氣，由窯頭的空氣吸入管〔9〕吸入，然后經(jīng)螺旋輸送機(jī)〔13〕隨物料進(jìn)入窯體內(nèi)筒〔3〕。吸氣管上裝有進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥。物料在焙燒反應(yīng)中產(chǎn)生的廢氣，從窯尾上部的排煙管〔11〕排出，經(jīng)水膜除塵器〔9〕收塵后，再經(jīng)引風(fēng)機(jī)〔20〕及煙囪〔21〕排入大氣。引風(fēng)機(jī)入口裝有煙氣調(diào)節(jié)閥(圖中未示出)。
焙燒加熱循環(huán)系統(tǒng)焙燒加熱介質(zhì)采用空氣，在電阻加熱器〔15〕中加熱到400～450℃。經(jīng)窯頭的熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管〔16〕進(jìn)入廻轉(zhuǎn)窯夾套，對(duì)內(nèi)筒中的物料進(jìn)行間接焙燒加熱，當(dāng)加熱介質(zhì)流至窯尾時(shí)，(此時(shí)溫度降低到300～350℃)，再經(jīng)熱風(fēng)出風(fēng)管〔17〕熱風(fēng)導(dǎo)管〔18〕進(jìn)入熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)〔14〕進(jìn)行加壓，再送至電阻加熱器〔15〕進(jìn)行升溫，然后返回廻轉(zhuǎn)窯。由此形成密閉循環(huán)，周而復(fù)始。
實(shí)施例本發(fā)明的工藝方法及其設(shè)備，經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)和修改后，確定了較為合理的廻轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)及其配套裝置(參見(jiàn)圖1及圖2、3)。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的廻轉(zhuǎn)窯及其配套裝置的主要技術(shù)特征為廻轉(zhuǎn)窯外徑 1000mm廻轉(zhuǎn)窯有效直徑 760mm廻轉(zhuǎn)窯總長(zhǎng) 14000mm
廻轉(zhuǎn)窯有效長(zhǎng)度 12000mm廻轉(zhuǎn)窯傾斜角 1～2°廻轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速 0.1～0.25r/min電阻加熱器電壓 380V電阻加熱器功率 140KW熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)量 5000m3/h熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓 1471Pa本實(shí)施例的主要技術(shù)條件為物料入窯量 80～100kg/h物料含水量 10～30%空氣吸入量 50～100m3/h焙燒反應(yīng)時(shí)間 4～8h入窯熱風(fēng)溫度 400～450℃出窯熱風(fēng)溫度 300～350℃根據(jù)本實(shí)施例所制得的二氧化錳，其轉(zhuǎn)化率可達(dá)80～85%，晶型為γ型。
圖1 廻轉(zhuǎn)窯總體布置圖圖2 廻轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)剖面圖圖3 廻轉(zhuǎn)窯設(shè)備配套系統(tǒng)圖圖1及圖2、3中的序號(hào)如下1.廻轉(zhuǎn)窯2.窯體外殼3.窯體內(nèi)筒
4.窯體傳動(dòng)齒圈5.窯體驅(qū)動(dòng)裝置6.窯體支承托圈7.托輪8.托輪及限位輪9.空氣吸入管10.出料口11.排煙管12.圓盤(pán)給料機(jī)13.螺旋輸送機(jī)14.熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)15.電阻加熱器16.熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管17.熱風(fēng)出風(fēng)管18.熱風(fēng)導(dǎo)管19.水膜除塵器20.引風(fēng)機(jī)21.煙囪
權(quán)利要求
1.一種用碳酸錳熱解制取二氧化錳的方法，其特征是以合成碳酸錳為原料，置迴轉(zhuǎn)窯中，采取間接加熱連續(xù)焙燒方式進(jìn)行熱解氧化反應(yīng)，參與反應(yīng)的物料和氣體以及焙燒加熱介質(zhì)，三者在沿著同一方向流動(dòng)中進(jìn)行連續(xù)焙燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是將焙燒物料及其參與反應(yīng)的氣體，不與焙燒加熱介質(zhì)相混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法其特征是氣體中的所需含濕量，采取調(diào)節(jié)物料中的水份，使其在連續(xù)焙燒過(guò)程中的予熱段產(chǎn)生蒸汽，予以控制，反應(yīng)氣體中所需含氧量，采取調(diào)節(jié)自由空氣吸入量的方法，予以控制。
4.一種熱解制取二氧化錳的廻轉(zhuǎn)窯焙燒裝置，由電機(jī)，減速裝置，支承托圈，筒體，給料裝置，排料裝置等組成，其特征是，窯體為外殼和內(nèi)筒組成的雙層夾套結(jié)構(gòu)，物料與反應(yīng)氣體在內(nèi)筒中進(jìn)行熱解氧化反應(yīng)，外殼與內(nèi)筒之間形成的中空夾套為焙燒加熱介質(zhì)的通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的廻轉(zhuǎn)窯焙燒裝置，其特征是，采用空氣作為焙燒加熱介質(zhì);空氣經(jīng)加熱器加熱后，由窯體頭部流入夾套內(nèi)，對(duì)內(nèi)筒中的物料進(jìn)行加熱，然后由窯體尾部流出，經(jīng)耐熱風(fēng)機(jī)加壓后，返回加熱器，重新加熱至所需溫度，再送入窯體夾套內(nèi)。由此形成密閉循環(huán)加熱回路。
專(zhuān)利摘要
一種用合成碳酸錳為原料熱解制取二氧化錳的方法和設(shè)備，碳酸錳在回轉(zhuǎn)窯中的熱解氧化反應(yīng)采用間接加熱連續(xù)焙燒，參與反應(yīng)的物料和氣體以及加熱介質(zhì)三者均同向流動(dòng)，控制入窯物料水分，使其在窯中預(yù)熱段產(chǎn)生蒸汽，同時(shí)調(diào)節(jié)入窯空氣量，以形成含濕含氧的反應(yīng)氣體，無(wú)須按一般方法通入蒸汽和氧氣，所設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)窯是雙層夾套結(jié)構(gòu)的筒體，以通過(guò)夾套中的熱空氣為焙燒加熱介質(zhì)，采用密閉循環(huán)低溫加熱方式，因此熱效率高，能耗低，設(shè)備簡(jiǎn)單，所制得活性好的γ型二氧化錳，其轉(zhuǎn)化率達(dá)80～85％。
文檔編號(hào)C01G45/00GK87100333SQ87100333
公開(kāi)日1987年11月4日 申請(qǐng)日期1987年1月12日
發(fā)明者諶曙永, 陳漢民, 楊新典, 趙艷艷, 張漢雄 申請(qǐng)人:湖南省冶金規(guī)劃設(shè)計(jì)院, 衡陽(yáng)錳制品廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan