[發(fā)明專利]一種含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理裝置和方法

有效

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• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN105907904B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 呂學偉;呂學明;邱杰;王倫偉;邱貴寶;扈玫瓏;白晨光
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06;C22B34/12;C22B7/04
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權代理有限公司50212
• 代理人: 黃河

1.一種含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理裝置，其特征在于，包括干法粒化器、碳化反應床、渣粒收集器和一氧化碳分離器；

所述干法粒化器的頂部設有含鈦高爐渣液入口和氣體出口，干法粒化器內(nèi)的中部位于含鈦高爐渣液入口的正下方位置處設有離心粒化裝置，干法粒化器的底部與所述碳化反應床的頂部相貫通連接；碳化反應床的底部設有漏斗狀的出料口，且碳化反應床的下部靠近漏斗狀出料口位置處的側壁上設有用于通入甲烷氣體和氫氣的反應氣體進氣口；所述渣粒收集器正對設置于碳化反應床的出料口下方的出料位置處；

所述干法粒化器頂部的氣體出口通過設置有抽風機和氣體干燥過濾器的氣流通道連通至一氧化碳分離器的進氣口；所述一氧化碳分離器用于從進入的氣體中分離出一氧化碳，并將分離得到的一氧化碳和混合尾氣分別從其一氧化碳氣體出口和混合尾氣出口排出，且一氧化碳分離器的混合尾氣出口連通至碳化反應床的反應氣體進氣口。

2.根據(jù)權利要求1所述的含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理裝置，其特征在于，所述干法粒化器內(nèi)的離心粒化裝置由驅(qū)動軸豎直向上設置的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機以及安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機的驅(qū)動軸上的多孔離心轉(zhuǎn)杯構成；所述多孔離心轉(zhuǎn)杯具有一水平設置的杯底以及沿杯底邊緣豎直向上延伸的杯壁，多孔離心轉(zhuǎn)杯的開口朝上且正對于干法粒化器的含鈦高爐渣液入口，多孔離心轉(zhuǎn)杯的杯壁上沿周向設有從杯底位置處自下而上排布成若干行的通孔，所述杯壁的厚度為1~3mm，所述通孔的孔徑為0.1~1mm，排布在同一行的相鄰兩個通孔邊緣之間的間距為1~2mm，排布在相鄰兩行的相鄰兩個通孔邊緣之間的間距為1~3mm，且每相鄰兩行的通孔交錯排列。

3.根據(jù)權利要求1所述的含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理裝置，其特征在于，所述碳化反應床為移動床、流化床、轉(zhuǎn)底爐、豎爐、回轉(zhuǎn)窯或隧道窯。

4.根據(jù)權利要求1所述的含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理裝置，其特征在于，所述渣粒收集器的底部還設置有熱交換器，且渣粒收集器的底部與熱交換器之間能夠進行熱傳導。

5.根據(jù)權利要求4所述的含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理裝置，其特征在于，所述碳化反應床的出料口與渣粒收集器之間設有圓盤給料器，用以進行碳化反應床的出料口向渣粒收集器的送料。

6.一種含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理方法，其特征在于，采用如權利要求1所述的含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理裝置按如下步驟實施：

1）啟動運行含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理裝置，并通過其反應氣體進氣口向碳化反應床內(nèi)通入甲烷和氫氣，由氣流通道上的抽風機帶動含鈦高爐渣干法粒化及甲烷碳化提鈦處理裝置內(nèi)的氣流循環(huán)；

2）將1350~1450℃的熔融液態(tài)的含鈦高爐渣注入干法粒化器頂部的含鈦高爐渣液入口，流入干法粒化器中的離心粒化裝置，在離心力作用下被甩出，隨后破碎、粒化成熔滴，且飛行中的含鈦高爐渣熔滴在表面張力以及與干法粒化器內(nèi)上升的氣流進行對流換熱，凝固成含鈦高爐渣顆粒，落入碳化反應床中；

3）進入碳化反應床的含鈦高爐渣顆粒在繼續(xù)下落以及在碳化反應床內(nèi)堆砌停留的過程中，與碳化反應床內(nèi)上升的氣流再次進行對流換熱，使得含鈦高爐渣顆粒降溫；

4）在步驟2）~3）的過程中，在氣流通道上的抽風機的抽吸作用下，從反應氣體進氣口進入碳化反應床的甲烷和氫氣向上流入干法粒化器內(nèi)，且在碳化反應床和干法粒化器內(nèi)與含鈦高爐渣顆粒直接接觸，在溫度升高至1100~1300℃后，甲烷分解生成炭黑和氫氣，碳和氫氣再與含鈦高爐渣中的TiO₂反應生成碳化鈦、一氧化碳和水蒸氣，其中氫氣為還原劑，炭黑為碳化劑，從而使得含鈦高爐渣轉(zhuǎn)化為含有碳化鈦的碳化渣顆粒，然后從碳化反應床底部的出料口排放至渣粒收集器加以收集；而碳化反應床和干法粒化器內(nèi)反應生成的一氧化碳、水蒸氣與未反應完的甲烷和氫氣所組成的混合氣體從干法粒化器頂部的氣體出口流入氣流通道，在氣流通道上的抽風機的抽吸作用下，經(jīng)氣體干燥過濾器進行干燥和除塵后流入至一氧化碳分離器，使得去除水蒸氣的混合氣體中的一氧化碳在一氧化碳分離器中被分離后從一氧化碳氣體出口排出，而去除水蒸氣的混合氣體中的甲烷和氫氣在一氧化碳分離器中與一氧化碳分離后從混合尾氣出口排出，然后通過碳化反應床的反應氣體進氣口重新回到碳化反應床和干法粒化器內(nèi)參與反應。