阅读说明：本技术 废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理装置及方法 (Hydration, impurity removal and drying integrated heat treatment device and method for waste magnesia carbon bricks ) 是由 姚苏哲 王海波 刘杰 杨耕桃 于 2020-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理装置及方法,所述装置包括准备室、窑体、窑门、送风管道、排风管道、装料罐、窑车、轨道、地下推车机；窑体由窑壳、隔热材料层及钢板网组成,窑体内设送风管道及排风管道；窑体设有窑体入口和窑体出口,窑体入口一端与准备室相连；窑体底部铺设轨道,窑车和地下推车机能够沿轨道走行移动。本发明所述装置具备对废旧镁碳砖进行水化除杂和干燥一体化处理的功能,大大提高了处理工艺的集成度,废旧镁碳砖的处理时间大大缩短,并减少了占地；热处理过程中废旧镁碳砖基本保持静态,避免了扬尘及噪声污染；热处理过程中产生的有害气体可以进行收集处理及利用,进一步避免环境污染、节约能源。(The invention relates to a hydration, impurity removal and drying integrated heat treatment device and a method for waste magnesia carbon bricks, wherein the device comprises a preparation chamber, a kiln body, a kiln door, an air supply pipeline, an exhaust pipeline, a charging tank, a kiln car, a track and an underground car pusher; the kiln body consists of a kiln shell, a heat insulation material layer and a steel plate net, and an air supply pipeline and an air exhaust pipeline are arranged in the kiln body; the kiln body is provided with a kiln body inlet and a kiln body outlet, and one end of the kiln body inlet is connected with the preparation chamber; the track is laid at the bottom of the kiln body, and the kiln car and the underground car pusher can move along the track. The device has the function of carrying out hydration, impurity removal and drying integrated treatment on the waste magnesia carbon bricks, greatly improves the integration level of the treatment process, greatly shortens the treatment time of the waste magnesia carbon bricks, and reduces the occupied land; the waste magnesia carbon bricks are basically kept static in the heat treatment process, so that dust emission and noise pollution are avoided; harmful gas generated in the heat treatment process can be collected, treated and utilized, so that the environmental pollution is further avoided, and the energy is saved.)

废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理装置及方法

技术领域

本发明涉及耐火材料热处理技术领域，尤其涉及一种废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理装置及方法。

背景技术

镁碳砖是20世纪70年代兴起的一种耐火材料，作为一种复合材料，它将镁砂抗渣侵蚀能力强的优点和碳的高导热性及低膨胀性特点相结合，使用效果良好，一直被广泛应用在钢铁冶炼行业。

随着近年来镁矿资源的日益减少和环保意识的逐渐深入，废旧镁碳砖的回收再利用开始被人们所重视。金属铝粉是镁碳砖最常用的添加剂之一，其在镁碳砖的使用过程中会发生反应生成Al₄C₃及少量的AlN，上述成分遇水会发生水化反应，生成甲烷、氨气等气体，使回收后再制备的耐火材料产品产生膨胀裂纹甚至粉化，因此废旧镁碳砖在回收处理过程中必须进行水化处理，提前除去杂质成分，并充分干燥。

废旧镁碳砖传统的回收处理工艺主要是将废料常温水化、自然晾晒干燥，但是由于其受季节变化影响较为明显，处理时间较长，且由于自然干燥温度较低，废旧砖中杂质处理不干净，使制作的再生镁碳砖干燥后出现毛细裂纹。此外，晾晒过程中产生的甲烷、氨气等气体大多自然排放，不但污染环境、浪费资源，且对操作工人具有一定的健康危害。鉴于自然晾晒工艺所存在的诸多缺点，有的企业采用滚筒式干燥设备对废旧砖进行干燥，例如干燥筒、回转干燥窑等，但是在这些设备处理过程中物料大幅度运动，容易造成粉尘泄露污染以及噪声问题，且滚筒结构相对复杂，维护成本高，耗电量大。最关键的是，上述干燥设备只能对物料进行干燥处理，废旧砖的水化仍需提前进行单独处理，工艺集成度不高，效率较低。

发明内容

本发明提供了一种废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理装置及方法，具备废旧镁碳砖水化除杂和干燥一体化处理的功能，大大提高了处理工艺的集成度，废旧镁碳砖的处理时间大大缩短，并有效减少了占地；热处理过程中废旧镁碳砖基本保持静态，避免了扬尘及噪声污染；还可对热处理过程中产生的有害气体进行收集处理及利用，进一步避免环境污染、节约能源。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理装置，包括准备室、窑体、窑门、送风管道、排风管道、装料罐、窑车、轨道、地下推车机；所述窑体分为多段，多段窑体依次相连；每段窑体均由自外向内依次设置的窑壳、隔热材料层及钢板网组成，窑体内设有一至多条送风管道及排风管道；所述送风管道上安装有温度监测装置一、压力监测装置一及流量监测装置一；所述排风管道上安装有温度监测装置二；所述窑体内安装有若干温度监测装置三、压力监测装置三；窑体的一端设窑体入口，另一端设窑体出口，进料口一端与准备室相连，准备室的外端设入口窑门，进料口处设中间窑门，窑体出口处设出口窑门；自进料口一端向窑体出口一端的窑体底部铺设轨道，窑车能够沿轨道走行移动，准备室的外侧设地下推车机，地下推车机也能够沿轨道走行移动。

所述窑壳的内侧设若干钩钉，钩钉的一端与窑壳焊接固定，另一端穿过隔热材料层后与钢板网焊接固定。

所述隔热材料层由多层岩棉板组成，相邻2层岩棉板之间错缝搭接。

所述隔热材料层的下部砌筑粘土砖台，粘土砖台的外侧填充矿渣填料或矿渣碎块。

所述送风管道、排风管道架设在粘土砖台上，通过与焊接在窑体上的角钢或槽钢连接固定。

所述窑壳采用金属材料制成。

所述入口窑门、中间窑门和出口窑门的一旁均设有机旁操作开关。

所述各段窑体的连接处及准备室或窑体与各窑门的连接处，均设有1～10mm膨胀缝；膨胀缝内填充石棉绳。

所述送风管道的进风口连接到通有热风的耐热鼓风机，所述排风管道的出风口依次连接耐热排烟机、烟气处理装置及烟囱。

采用所述装置的废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理方法，包括如下步骤：

1)将具有设定粒度范围且加水湿混后的废旧镁碳砖颗粒放入装料罐中，将装料罐摆放在窑车上；所述废旧镁碳砖颗粒的粒度为0～15mm，加水量按体积比为3％～20％；

2)打开入口窑门，通过地下推车机将一台窑车推入准备室，然后关闭入口窑门；

3)延时一段时间后，打开中间窑门，通过地下推车机将准备室内的窑车推入第一段窑体内，然后关闭中间窑门；

4)重复步骤2)、步骤3)，将所有窑车依次推入窑体内；

5)窑体内的窑车沿轨道向出口窑门一端移动，其前进方向与窑体内的热风流动方向为逆流状态；通过控制各段窑体内的温度将窑体内的热处理过程分为前后两段，前段为水化除杂过程，后段是干燥过程；通过控制对应窑体内进风管道、排风管道的风量与温度，同时调整窑车的推车间隔时间，控制废旧镁碳砖颗粒在两段热处理过程的处理时长；其中，水化除杂过程的处理时长为24～48h，对应窑体内通过进风管道通入高温烟气的温度为100～150℃；干燥过程的处理时长为10～24h，对应窑体内通过进风管道通入高温烟气的温度为150～300℃；排风管道排出的烟气经烟气处理装置进行统一处理及余热回收利用；

6)待废旧镁碳砖颗粒的热处理过程完毕后，打开中间窑门和出口窑门，地下推车机向前移动将最靠近出口窑门处的窑车推出窑体，然后关闭出口窑门和中间窑门；

7)打开入口窑门，地下推车机将后续的一台窑车推入准备室内，关闭入口窑门；

8)重复步骤6)和步骤7)，直至废旧镁碳砖颗粒的热处理过程全部完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明所述装置同时具备对废旧镁碳砖的水化除杂和干燥功能，工艺集成度高，操作简单；

2)本发明所述装置工作时物料无大幅度动作，使得废砖全程基本保持静态，有效避免扬尘及噪声污染；

3)本发明所述装置内部的热风运动方向与废镁碳砖前进方向逆向流动，产生的阶梯式温度分布符合热处理不同阶段要求，热量利用率高；

4)热处理过程中产生的气体可进行集中收集处理或利用，避免环境污染，节约能源；

5)本发明所述方法使废旧镁碳砖的处理时间大幅度减少，将原本自然晾晒所需7～10天的时间缩短为3天以内；并且废镁碳砖由于有窑车装载，有效的减少了占地面积；

6)本发明所述装置结构简单，操作方便且便于维护；

7)本发明所述装置中排风管道的出口温度在100℃左右，可将余热进行回收利用。

附图说明

图1是本发明实施例所述装置的结构示意图(装置前半部分)。

图2是本发明实施例所述装置的结构示意图(装置后半部分)。

图3是图1中的A-A剖面图。

图4是图1中的B-B剖面图。

图5是图1中的C-C剖面图。

图6是图1中的I部放大图。

图7是图3中的II部放大图。

图中，1.准备室 2.窑体 3.窑壳 4a.入口窑门 4b.中间窑门 4c.出口窑门 5.送风管道 6.排风管道 7.隔热材料层 8.钢板网 9.钩钉 10.粘土砖台 11.矿渣填料或矿渣碎块 12.螺栓 13.温度监测装置/压力监测装置 14.窑车 15.轨道

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1-图5所示，本发明所述废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理装置，包括准备室1、窑体2、窑门、送风管道5、排风管道6、装料罐、窑车14、轨道15、地下推车机；所述窑体2分为多段，多段窑体2依次相连；每段窑体2均由自外向内依次设置的窑壳3、隔热材料层7及钢板网8组成(如图6所示)，窑体2内设有一至多条送风管道5及排风管道6；所述送风管道5上安装有温度监测装置一、压力监测装置一及流量监测装置一；所述排风管道6上安装有温度监测装置二；所述窑体2内安装有若干温度监测装置三、压力监测装置三；窑体的一端设窑体入口，另一端设窑体出口，窑体入口一端与准备室1相连，准备室1的外端设入口窑门4a，窑体入口处设中间窑门4b，窑体出口处设出口窑门4c；自窑体入口一端向窑体出口一端的窑体2底部铺设轨道15，窑车14能够沿轨道15走行移动，准备室的外侧设地下推车机，地下推车机也能够沿轨道15走行移动。

如图7所示，所述窑壳3的内侧设若干钩钉9，钩钉9的一端与窑壳3焊接固定，另一端穿过隔热材料层7后与钢板网8焊接固定。

所述隔热材料层7由多层岩棉板组成，相邻2层岩棉板之间错缝搭接。

所述隔热材料层7的下部砌筑粘土砖台10，粘土砖台10的外侧填充矿渣填料或矿渣碎块11。

所述送风管道5、排风管道6架设在粘土砖台10上，通过与焊接在窑体2上的角钢或槽钢连接固定。

所述窑壳3采用金属材料制成。

所述入口窑门4a、中间窑门4b和出口窑门4c的一旁均设有机旁操作开关。

所述各段窑体2的连接处及准备室1或窑体2与各窑门的连接处，均设有1～10mm膨胀缝；膨胀缝内填充石棉绳。

所述送风管道5的进风口连接通有热风的耐热鼓风机，所述排风管道6的出风口依次连接耐热排烟机、烟气处理装置及烟囱。

采用本发明所述装置的废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理方法，包括如下步骤：

1)将具有设定粒度范围且加水湿混后的废旧镁碳砖颗粒放入装料罐中，将装料罐摆放在窑车14上；所述废旧镁碳砖颗粒的粒度为0～15mm，加水量按体积比为3％～20％；

2)打开入口窑门4a，通过地下推车机将一台窑车14推入准备室1，然后关闭入口窑门4a；

3)延时一段时间后，打开中间窑门4b，通过地下推车机将准备室1内的窑车14推入第一段窑体内，然后关闭中间窑门4b；

4)重复步骤2)、步骤3)，将所有窑车14依次推入窑体2内；

5)窑体2内的窑车14沿轨道15向出口窑门4c一端移动，其前进方向与窑体2内的热风流动方向为逆流状态；通过控制各段窑体2内的温度将窑体2内的热处理过程分为前后两段，前段为水化除杂过程，后段是干燥过程；通过控制对应窑体2内进风管道5、排风管道6的风量与温度，同时调整窑车14的推车间隔时间，控制废旧镁碳砖颗粒在两段热处理过程的处理时长；其中，水化除杂过程的处理时长为24～48h，对应窑体内通过进风管道5通入高温烟气的温度为100～150℃；干燥过程的处理时长为10～24h，对应窑体内通过进风管道5通入高温烟气的温度为150～300℃；排风管道6排出的烟气经烟气处理装置进行统一处理及余热回收利用；

6)待废旧镁碳砖颗粒的热处理过程完毕后，打开中间窑门4b和出口窑门4c，地下推车机向前移动将最靠近出口窑门4c处的窑车14推出窑体2，然后关闭出口窑门4c和中间窑门4b；

7)打开入口窑门4a，地下推车机将后续的一台窑车14推入准备室1内，关闭入口窑门4a；

8)重复步骤6)和步骤7)，直至废旧镁碳砖颗粒的热处理过程全部完成。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例中，废旧镁碳砖水化、除杂、干燥一体化热处理装置如图1-5所示，沿水平方向，从窑体入口一端到窑体出口一端依次包括入口窑门4a、准备室1、中间窑门4b、窑体2和出口窑门4c组成；窑体2分为5段，其长度分别为2a、2b、2c、2d、2e。窑体内根据整体布局需要设置多条送风管道5和排风管道6，送风管道5、排风管道6均由多段支管组成。

每段窑体中设有厚度不同的隔热材料层，隔热材料层由多层岩棉板(不限于岩棉板，也可采用其它隔热材料)组成，并且岩棉板的层与层之间错缝搭接，窑体最内层铺设钢板网8，通过与若干穿过岩棉板的钩钉9的一端焊接固定，钩钉9的另一端与窑壳3内壁焊接固定；隔热材料层的下部砌筑粘土砖台10，粘土砖台10的外侧填充矿渣填料或碎块11。窑壳3采用铁板制成，各段窑体2的窑壳3之间通过焊接连接。各窑门与准备室或窑体之间、各段窑体之间均采用螺栓12连接，送风管道5、排风管道6架设在粘土砖台上，通过焊接在窑体2上的角钢或槽钢连接固定。

窑体2内部多处安装有温度监测装置及压力监测装置13。入口窑门4a、中间窑门4b及出口窑门4c处均设机旁操作开关。各段窑体2的连接处、准备室或窑体与窑门的连接处分别设有宽度为8mm膨胀缝，膨胀缝内填充石棉绳。

根据废旧镁碳砖的处理量和工艺布置要求，制作合适尺寸的部件，确定窑车14的数量，将窑体2全部组装好后，将送风管道5连接到通有热风的耐热鼓风机，将排风管道依次连接到耐热排烟机、烟气处理装置及烟囱。

本实施例中，废旧镁碳砖的热处理过程为，首先将粒度0～15mm、加水量3％～20％湿混后的废旧镁碳砖放入装料罐中，将装料罐摆放在窑车14上；打开入口窑门4a，先入一台窑车14进入准备室1，关闭入口窑门4a；延时10分钟后，打开中间窑门4b，地下推车机沿轨道15向前推动，将准备室1内的窑车14推入窑体2，关闭中间窑门4b；重复上述动作，使所有进入窑体2内的窑车14依次紧密排列，直至窑体2内的轨道15上全部排满窑车14；达到设定的热处理时间后，打开中间窑门4b和出口窑门4c，地下推车机沿轨道15向前推动，将最靠近出口窑门4c处的窑车1推出，并将准备室1内的窑车14推入窑体2内，然后关闭中间窑门4b和出口窑门4c；再打开入口窑门4a，将后续的一台窑车14推入准备室1，关闭入口窑门4a；不断重复上述动作。

窑体2中，窑车14的前进方向与热风运动方向呈现逆流状态，根据各段窑体2温度不同将窑体内热处理过程分为两段，分别为水化除杂过程与干燥过程；其中水化除杂过程的时间为30h，干燥过程的时间为15h；对排风管道6排出烟气中所含甲烷进行回收利用；烟气中的氨气进行统一处理，避免污染。排风管道6排出烟气的余热也进行回收利用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。