一種高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置,屬于除雜和生產(chǎn)一體化裝置，所述除鐵除碳裝置包括熔融槽，所述熔融槽頂部敞口，所述熔融槽的槽底傾斜設(shè)置，所述槽底的中部位置設(shè)有出料口，所述槽底的最低位置設(shè)有鐵液出口，所述熔融槽內(nèi)設(shè)有三根用于加熱所述熔融槽內(nèi)物料的熔融電極，三根所述熔融電極之間互成一定角度的夾角。本實(shí)用新型解決了難以徹底去除粉煤灰中的金屬氧化物、粉煤灰利用率低的技術(shù)問題，可廣泛應(yīng)用于陶瓷纖維制造業(yè)中。
【專利說明】一種高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種除雜裝置，尤其涉及一種高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，屬于高鋁粉煤灰的加工除雜和再利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國，尤其是在電力生產(chǎn)領(lǐng)域，每年都要消耗數(shù)十億噸計的煤炭，而這產(chǎn)生了大量的粉煤灰。尤其是在煤炭大省，例如內(nèi)蒙古、山西等地堆存了大量粉煤灰，這既占用土地，又污染環(huán)境。
[0003]但另一方面，粉煤灰中富含鋁和硅等有價元素，是一種潛在的二次資源；特別是山西北部、內(nèi)蒙等地含有高氧化鋁的粉煤灰更具有優(yōu)越的高值化利用價值。因此，若能實(shí)現(xiàn)高鋁粉煤灰的高效綜合利用，則不僅能解決環(huán)境污染問題，而且能獲取可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]針對粉煤灰的化學(xué)組成等特點(diǎn)，目前處理粉煤灰的方法主要是用作建材的原料，制備蒸壓轉(zhuǎn)、蒸壓砌塊、墻體材料及免燒磚等等，高值化技術(shù)較少。對于高鋁粉煤灰，可替代部分高嶺石來制備陶瓷纖維，實(shí)現(xiàn)高值化利用，但這需要除去其中存在的雜質(zhì)如碳和氧化鐵等，如果存在這些雜質(zhì)，則導(dǎo)致由高鋁粉煤灰制得的陶瓷纖維的高溫使用性能不能滿足實(shí)際要求，因此在粉煤灰的高附加值利用之前，需要除去其中的這些雜質(zhì)。
[0005]除雜方法中，碳熱還原法是重要的一種，使用該方法可除去粉煤灰中的碳及氧化鐵，但是在處理過程中，需要高溫反應(yīng)，導(dǎo)致處理成本過高，，一直是難以解決的技術(shù)問題。
[0006]因此，基于上述缺陷，在粉煤灰處理領(lǐng)域，如何徹底去除粉煤灰中的殘余碳和金屬氧化物尤其是氧化鐵，充分利用高鋁粉煤灰中有價元素則成為一個研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)，更是本發(fā)明得以完成的出發(fā)點(diǎn)和動力所在。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]針對上述存在的諸多缺陷，本發(fā)明人經(jīng)過大量的深入研究，在付出了充分的創(chuàng)造性勞動后，從而完成了本發(fā)明。
[0008]具體而言，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，以解決難以徹底去除粉煤灰中的殘余碳和金屬氧化物尤其是氧化鐵，從而解決了高鋁粉煤灰利用率及利用附加值低的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了高鋁粉煤灰的高附加值再利用，變廢為寶，同時保護(hù)了環(huán)境，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值、社會意義和環(huán)境保護(hù)價值。
[0009]為解決上述技術(shù)問題和實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)需求，本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于提供了一種高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，所述除鐵除碳裝置包括熔融槽，所述熔融槽頂部敞口，所述熔融槽的槽底傾斜設(shè)置，所述槽底的中部位置設(shè)有出料口，所述槽底的最低位置設(shè)有鐵液出口，所述熔融槽內(nèi)設(shè)有三根用于加熱所述熔融槽內(nèi)物料的熔融電極，三根所述熔融電極之間互成60-120°夾角，例如可為60°、80。UOO0或120。。
[0010]在本實(shí)用新型的除鐵除碳裝置中，作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，優(yōu)選三根所述熔融電極之間互成120°夾角。[0011]在本實(shí)用新型的除鐵除碳裝置中，作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述出料口內(nèi)設(shè)有一防止熔融液凝固的防凝電極。
[0012]在本實(shí)用新型的除鐵除碳裝置中，作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述鐵液出口內(nèi)設(shè)有一防止鐵液凝固的防凝電極。
[0013]在本實(shí)用新型的除鐵除碳裝置中，作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述熔融槽包括內(nèi)槽體和外槽體，所述內(nèi)槽體與外槽體之間設(shè)有冷卻夾層，所述冷卻夾層通過管道連接冷卻水源，所述管道上設(shè)有截止閥。
[0014]在本實(shí)用新型的除鐵除碳裝置中，作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述熔融槽內(nèi)設(shè)有若干橫向布置且由陶瓷材料制成的曝氣管，所述曝氣管上開設(shè)有若干通氣孔，所述曝氣管貫穿所述熔融槽且所述曝氣管一端封閉，另一端連接壓縮空氣源。
[0015]在本實(shí)用新型的除鐵除碳裝置中，作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述曝氣管設(shè)置成靠近所述槽底，從而具有最大的曝氣效率。
[0016]在本實(shí)用新型的除鐵除碳裝置中，除非另有規(guī)定，自始至終，術(shù)語“熔融液”是指高鋁粉煤灰及高嶺石融化后包括氧化鋁、氧化硅液體的、除去了氧化鐵和殘存碳后的液體，除去碳和鐵后的該熔融液從出料口流出，經(jīng)過甩絲方法可得到高品質(zhì)、高性能的陶瓷纖維。而原來粉煤灰中的殘存碳與氧化鐵在高溫加熱中發(fā)生反應(yīng)生成氣體排出，生成的鐵液則從鐵液出口排出，回收金屬鐵。
[0017]在本實(shí)用新型的除鐵除碳裝置中，除非另有規(guī)定，自始至終，術(shù)語“熔融體”是指包含了鐵液和熔融液的最初的熔融混合物，而隨著處理的進(jìn)行，慢慢物理分層成為所述鐵液和所述熔融液。
[0018]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得了如下的有益技術(shù)效果:
[0019]1.由于熔融槽內(nèi)設(shè)置了三根互成一定夾角的熔融電極，可以很均勻地接觸最大融化區(qū)域的粉煤灰(可通過增加相互之間的角度來更均勻地熔融粉煤灰)，使得粉煤灰中的氧化鐵與碳發(fā)生還原反應(yīng)，生成的二氧化碳由出氣口排出，還原得到的鐵在熔融槽內(nèi)融化，在熔融槽底部順著傾斜匯集到鐵液出口，由鐵液出口排出收集，剩余的粉煤灰和高嶺土則可以生成可用來制備高品質(zhì)陶瓷纖維的熔融液。
[0020]2.由于熔融液出口(即出料口)內(nèi)設(shè)有防凝電極，在熔融液出口處可以加熱，保持熔融液不在生產(chǎn)過程中凝固，防止堵塞出料口。
[0021]3.由于鐵液出口內(nèi)可設(shè)有防凝電極，從而可以防止鐵液冷凝堵塞出料口，保證了鐵液可以順利排出。
[0022]4.由于內(nèi)槽體與外槽體之間設(shè)有冷卻夾層，可以用來冷卻和保護(hù)內(nèi)槽體和外槽體，同時回收一部分熱量。
[0023]5.由于熔融槽內(nèi)設(shè)有由陶瓷材料制成的曝氣管，當(dāng)熔融槽內(nèi)形成熔融體時，可以使用高壓氣體形成氣泡進(jìn)行攪拌，使得反應(yīng)更加充分，克服了高溫熔融體無法攪拌的技術(shù)難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的除鐵除碳裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的除鐵除碳裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0026]其中，在圖1和圖2中，各個數(shù)字標(biāo)號分別指代如下的具體含義、元件或部件。
[0027]圖中:1、外槽體，2、內(nèi)槽體，3、冷卻夾層，4、出料口，5、鐵液出口，6、熔融電極，7、截止閥，8、防凝電極，9、曝氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖，通過具體的實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，但這些列舉性實(shí)施方式的用途和目的僅用來列舉本實(shí)用新型，并非對本實(shí)用新型的實(shí)際保護(hù)范圍構(gòu)成任何形式的任何限定，更非將本實(shí)用新型的保護(hù)范圍局限于此。
[0029]實(shí)施例一
[0030]如圖1所示，本實(shí)用新型的高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，包括熔融槽,熔融槽頂部敞口，熔融槽的槽底傾斜設(shè)置,槽底的中部位置設(shè)有出料口 4，槽底的最低位置設(shè)有鐵液出口 5，熔融槽內(nèi)設(shè)有三根用于加熱熔融槽內(nèi)物料的熔融電極6，三根熔融電極6之間互成60°夾角，鐵液出口 5內(nèi)設(shè)有一防止鐵液冷凝的防凝電極8，熔融液出料口 4中也可以設(shè)有防止熔融液凝固的防凝固電極(附圖中未示出)。當(dāng)然，熔融槽的加熱方式并無特別的限定，例如可以采用高頻熔融，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要而自行選擇。
[0031]所述熔融槽包括內(nèi)槽體2和外槽體1，內(nèi)槽體2與外槽體I之間設(shè)有冷卻夾層3，冷卻夾層3通過管道連接冷卻水源，管道上設(shè)有截止閥7。
[0032]眾所周知，氧化鋁與氧化硅的二元相圖可知，熔點(diǎn)可以控制在1800-2000°C之間使用，使用時，熔融槽的溫度控制在1800-2000°C之間，這在鐵的熔點(diǎn)以上，將高鋁粉煤灰和高嶺土均勻混合后通過加料裝置(未示出)加入內(nèi)槽體2中之后，對三根熔融電極6通電，隨著通電的進(jìn)行，熔融電極6周圍區(qū)域慢慢融化，并逐漸擴(kuò)大，由于所形成的熔融體本身具有很高的電阻，從而可以通過自身的電流加熱，這時可以慢慢上提熔融電極6，而依靠熔融體的自身電流繼續(xù)對未融化的粉煤灰進(jìn)行加熱。在加熱過程中，粉煤灰中的雜質(zhì)氧化鐵與碳發(fā)生還原反應(yīng)，其中碳轉(zhuǎn)化為碳氧化物如二氧化碳或一氧化碳排出，而鐵氧化物雜質(zhì)則在內(nèi)槽體2內(nèi)融化形成鐵液，并在自身重力作用下順著槽底的傾斜而匯集到鐵液出口 5，由鐵液出口 5排出進(jìn)行收集或進(jìn)一步成型，剩余的粉煤灰和高嶺土則可以生成高品質(zhì)熔融液，該熔融液可由出料口 4而排出，從而可以用來制備陶瓷纖維。由于雜質(zhì)減少、純度提高，得到的陶瓷纖維高溫性能更好、顏色更亮。其中，出料口 4中可設(shè)有防止熔融液凝固的防凝電極(未示出)。
[0033]實(shí)施例二
[0034]如圖2所示，本實(shí)用新型的一種高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一基本相同，其區(qū)別在于:熔融槽內(nèi)還額外設(shè)有若干橫向布置且由陶瓷材料制成的曝氣管9，曝氣管9的數(shù)量根據(jù)熔融槽的容積設(shè)定，曝氣管9上開設(shè)有若干通氣孔，曝氣管9貫穿熔融槽且靠近槽底設(shè)置，曝氣管9 一端封閉，另一端連接壓縮空氣源。
[0035]使用時，當(dāng)內(nèi)槽體2內(nèi)形成熔融體時，可以使用高壓氣體形成氣泡進(jìn)行攪拌，使得反應(yīng)更加充分，除雜更加徹底。除雜完畢后，排料時，打開截止閥7，冷卻夾層3中加入循環(huán)冷卻水，回收熔融體的熱量后再利用。
[0036]盡管為了舉例和描述之目的，而介紹了本實(shí)用新型的上述實(shí)施方式和附圖所示結(jié)構(gòu)及處理過程。但這些并非是詳盡的描述，也不能將本實(shí)用新型的范圍局限于此。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可對本實(shí)用新型的上述實(shí)施方式做出多種修改和變化，而這些所有的修改和/或變化都包括在如本實(shí)用新型的權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)，并不脫離如權(quán)利要求所限定的本實(shí)用新型的范圍和精神。
【權(quán)利要求】
1.一種高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，包括熔融槽，所述熔融槽頂部敞口，其特征在于:所述熔融槽的槽底傾斜設(shè)置，所述槽底的中部位置設(shè)有出料口，所述槽底的最低位置設(shè)有鐵液出口，所述熔融槽內(nèi)設(shè)有三根用于加熱所述熔融槽內(nèi)物料的熔融電極，三根所述熔融電極之間互成60-120°夾角。
2.如權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，其特征在于:三所述熔融電極之間互成120°夾角。
3.如權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，其特征在于:所述出料口內(nèi)設(shè)有一防止熔融液凝固的防凝電極。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，其特征在于:所述鐵液出口內(nèi)設(shè)有一防止鐵液凝固的防凝電極。
5.如權(quán)利要求4所述的高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，其特征在于:所述熔融槽包括內(nèi)槽體和外槽體，所述內(nèi)槽體與外槽體之間設(shè)有冷卻夾層，所述冷卻夾層通過管道連接冷卻水源，所述管道上設(shè)有截止閥。
6.如權(quán)利要求5所述的高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，其特征在于:所述熔融槽內(nèi)設(shè)有若干橫向布置且由陶瓷材料制成的曝氣管，所述曝氣管上開設(shè)有若干通氣孔，所述曝氣管貫穿所述熔融槽，所述曝氣管一端封閉，另一端連接壓縮空氣源。
7.如權(quán)利要求6所述的高鋁粉煤灰制備陶瓷纖維的除鐵除碳裝置，其特征在于:所述曝氣管設(shè)置成靠近所述槽底。
【文檔編號】C04B35/626GK203700212SQ201420042251
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】張作泰, 王習(xí)東 申請人:北京大學(xué)