伍耀明

(廣西冶金研究院，廣西 南寧 530023)

0 概述

鉬精礦的冶煉工藝在國(guó)內(nèi)主要是火法，由于過(guò)去使用的設(shè)備比較落后，焙燒產(chǎn)品不容易達(dá)到冶煉鉬鐵的要求，焙燒煙氣中SO2濃度低，制酸困難，污染環(huán)境的問(wèn)題一直沒(méi)有解決好。近年多膛爐焙燒技術(shù)不斷改進(jìn)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)也已開(kāi)始采用多膛爐焙燒，其特點(diǎn)為生產(chǎn)能力大，物料機(jī)械化攪拌，脫硫效果好，產(chǎn)品質(zhì)量高，回收率高，產(chǎn)品能滿足鋼鐵工業(yè)和鉬材加工的要求［1］。多膛爐改進(jìn)的主要點(diǎn)是設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制方案能夠準(zhǔn)確控制焙燒溫度，但是美中不足的是，用于控制溫度的方法是吹冷風(fēng)或燃燒可燃?xì)怏w保持設(shè)定的溫度，致使煙氣中的SO2濃度只能達(dá)到2% ±，不能采用國(guó)內(nèi)要求的兩轉(zhuǎn)兩吸工藝制硫酸(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)內(nèi)工藝制硫酸”)，于是需要引進(jìn)丹麥托普索WSA 方法制硫酸。

根據(jù)上述情況，國(guó)內(nèi)也在研究新的焙燒工藝，例如采用純氧氧化焙燒的方法。這種焙燒方法是在加壓下進(jìn)行，單爐間斷作業(yè)。試驗(yàn)將含氧量為99.9%的純氧加入到反應(yīng)釜內(nèi)，關(guān)閉進(jìn)出口管道閥門(mén)，加熱并攪拌，在純氧、密閉、干燥條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。測(cè)量底部電加熱溫度為650 ℃，反應(yīng)釜內(nèi)氣體壓力小于0.4 MPa，氧化反應(yīng)時(shí)間在35～50min，氣體最高溫度達(dá)到255 ℃;試驗(yàn)結(jié)果使反應(yīng)產(chǎn)物中MoO3的含量達(dá)到93%，高于常用生產(chǎn)工藝產(chǎn)物中MoO3的濃度(80%～85%);尾氣中S02濃度大于50%，具有很高的利用價(jià)值［2］。

上述多膛爐焙燒已在生產(chǎn)中取得很好效益;純氧加壓焙燒試驗(yàn)也得到了很好的結(jié)果。

1 新工藝的提出及其特點(diǎn)

為了使鉬精礦焙燒煙氣中SO2濃度能滿足國(guó)內(nèi)工藝制硫酸的要求，已經(jīng)發(fā)明了“一種處理輝鉬礦精礦的真空回轉(zhuǎn)窯”等3 臺(tái)窯［3-5］和“一種轉(zhuǎn)鼓收塵裝置”［6-7］共4 個(gè)專利，可以在密封狀態(tài)下進(jìn)行真空或者常壓、微正壓、微負(fù)壓等各種狀態(tài)的連續(xù)作業(yè)，處理鉬精礦及其中間產(chǎn)品鉬焙砂，綜合功能及特點(diǎn)如下:

(1)采用熱風(fēng)換熱管換熱。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，只有利用熱風(fēng)作為介質(zhì)和載體才能更大地提高熱利用率和熱工作效果。熱風(fēng)可以控制升溫或降溫，還可以循環(huán)返回使用，節(jié)約熱能。

(2)窯體水平擺放，用變頻電機(jī)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn);窯內(nèi)安裝有螺旋條推動(dòng)物料前進(jìn)或后退，控制正、反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)比，可以按工藝要求控制物料在窯內(nèi)的停留時(shí)間。

(3)采用“T”形揚(yáng)料板將部分物料揚(yáng)升到窯頂，逐步轉(zhuǎn)到另一側(cè)才能全部落下來(lái)，使物料懸浮在整個(gè)回轉(zhuǎn)窯的橫截面形成料幕，增加物料與熱風(fēng)接觸的機(jī)會(huì)。

(4)采用長(zhǎng)徑比小于一般回轉(zhuǎn)窯的短窯，所以大型窯的“T”形揚(yáng)料板伸入窯內(nèi)較深，承重較大，上下兩面都有加強(qiáng)筋支撐;雖然承重大，消耗功能多，但是物料在轉(zhuǎn)到窯中心的對(duì)面方向下落時(shí)，物料的勢(shì)能也會(huì)推動(dòng)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動(dòng)，可以抵消部分能耗。

(5)由于短窯的直徑大，窯頭罩、窯尾罩都采用了橢圓形，縮短了回轉(zhuǎn)窯裝置在軸向的長(zhǎng)度，減少占地面積而保持了窯罩的橫向?qū)挾嚷源笥诟G直徑，便于在窯尾罩頂上的一端安裝上升煙道，另一端安裝旋風(fēng)收塵器，由具有正、反兩面挖塵功能的挖塵斗和旋風(fēng)收塵器的落塵引導(dǎo)管，將煙塵落入螺旋加料機(jī)頂上的“V”形接塵斗，直接返回回轉(zhuǎn)窯繼續(xù)焙燒。

(6)為了在任何溫度下收集鉬、錸產(chǎn)品，也為了避免有可能提高焙燒溫度而造成鉬、錸揮發(fā)損失，在煙道安裝了風(fēng)冷凝轉(zhuǎn)鼓收塵裝置。風(fēng)冷凝轉(zhuǎn)鼓收塵的適用溫度范圍廣，效率高，占地面積小。

(7)在從焙燒窯的轉(zhuǎn)鼓收塵室出來(lái)的煙道內(nèi)安裝了風(fēng)冷蛇管，將SO2煙氣冷卻到40～70 ℃回收熱量，然后送去制硫酸。被冷卻的煙氣體積會(huì)縮小，可以縮管，適合安裝插板閥(很大直徑的煙道可分流幾條小煙道出來(lái)裝閥)，調(diào)節(jié)煙氣阻力，使窯內(nèi)為微正壓，有利于輝鉬礦的分解反應(yīng)，盡量提高煙氣中SO2濃度。

(8)根據(jù)鋅精礦和鉬精礦含硫都在30% ±，鋅精礦沸騰焙燒煙氣可以采用國(guó)內(nèi)工藝制硫酸，鉬精礦采用真空回轉(zhuǎn)窯焙燒有措施控制焙燒溫度、時(shí)間、最佳空氣量，使煙氣中SO2濃度更有利于采用國(guó)內(nèi)工藝制硫酸。當(dāng)本工藝不生產(chǎn)鉬酸鹽而不用硫酸時(shí)，也可以采用純氧焙燒，獲得更高濃度的SO2，壓縮冷凍成液體貯存。或者添加少量氧氣，既能確保煙氣制硫酸，也能確保焙砂中的MoO2全部氧化成MoO3，有利于后續(xù)蒸餾提純獲得最高產(chǎn)量的高純MoO3。

真空回轉(zhuǎn)窯能否用于生產(chǎn)的關(guān)鍵是窯體與窯罩的密封措施和設(shè)備大型化的制造。密封的方法是采用法蘭連接的波紋管，因?yàn)椴y管適應(yīng)窯體在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有徑、軸向跳動(dòng)也能保持密封狀態(tài)不受影響。當(dāng)前市面生產(chǎn)的不銹鋼波紋管補(bǔ)償器可以有DN32～8 000 mm，所以真空回轉(zhuǎn)窯可以適應(yīng)大型生產(chǎn)企業(yè)的需 要(http://www.botoubowenguan.com/cp/ZXXNYSBWBCQTNY.html)。

2 焙燒工藝條件的確定

根據(jù)資料提供，沸騰焙燒鉬精礦控制溫度在570～560 ℃，這是因?yàn)檩x鉬礦的著火點(diǎn)和焙砂開(kāi)始燒結(jié)溫度非常接近(僅相差40～50 ℃)［8］。

回轉(zhuǎn)窯焙燒的物料與熱風(fēng)對(duì)流，窯尾是剛加入的高硫物料，卻遇到了低含氧量的高溫?zé)犸L(fēng)，有利于充分消耗熱風(fēng)中的氧;物料到了窯頭已是高溫低硫，遇到了較高溫度、高含氧量的熱風(fēng)，有利于物料徹底脫硫。輝鉬礦開(kāi)始反應(yīng)的溫度是450 ℃，控制從窯頭進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的熱風(fēng)是450～500 ℃或者是返回?zé)犸L(fēng)能達(dá)到的最高溫度，即低于焙燒的極限溫度，這就保證了回轉(zhuǎn)窯的全程都是高效反應(yīng)區(qū)。熱風(fēng)逐步走向窯尾，逐步反應(yīng)激烈，溫度逐步升高。由于窯體保溫，所以溫度的最高點(diǎn)還是靠近窯尾。為準(zhǔn)確控制高溫點(diǎn)，從總風(fēng)管的窯尾動(dòng)密封連接點(diǎn)插入熱電偶到最高溫度點(diǎn)測(cè)溫(見(jiàn)圖3 的C23 測(cè)溫裝置)，控制焙燒溫度為不被燒結(jié)的溫度。

控制焙燒溫度570 ℃，既保證物料不燒結(jié)，也保證MoO3不揮發(fā)，此時(shí)ReS2已被氧化成Re2O7。Re2O7的沸點(diǎn)363 ℃，在沸騰焙燒中的揮發(fā)率達(dá)到92%～96%。很多內(nèi)燃式回轉(zhuǎn)窯焙燒鉬精礦的資料報(bào)道，讓焙燒溫度達(dá)到650 ℃甚至750 ℃也沒(méi)有被燒結(jié)，只是鉬有揮發(fā)損失。如果提高了焙燒溫度，錸的揮發(fā)率有可能超過(guò)上述指標(biāo)。在焙燒窯煙道中安裝兩臺(tái)風(fēng)冷凝轉(zhuǎn)鼓，第一臺(tái)控制400 ℃，冷凝收集在不被燒結(jié)的情況下提高溫度焙燒時(shí)揮發(fā)的MoO3;第二臺(tái)控制100 ℃，冷凝收集Re2O7;SO2煙氣進(jìn)入制硫酸系統(tǒng)，通過(guò)水洗塔凈化除雜且確?；厥誖e2O7不損失，然后送去制硫酸。

實(shí)際上焙燒溫度隨著原料不同而改變，已報(bào)道最高達(dá)到760 ℃—(《中國(guó)鉬業(yè)》2009 年6 月譚剛論文)。本工藝設(shè)備的功能具備提高到760 ℃的焙燒條件，所以它能處理含有大量雜質(zhì)元素的低品位輝鉬礦，也能處理當(dāng)前難處理的鉬鎳礦。

為了不讓揮發(fā)的MoO3在煙道凝結(jié)，也為了不讓煙氣的熱量在煙道損失，所以窯體、窯罩、煙道、轉(zhuǎn)鼓室壁、產(chǎn)品輸送機(jī)、熱風(fēng)輸送管道等都要保溫。

鉬精礦在焙燒前需要脫水和脫油，在文獻(xiàn)［1］提到“干燥后的鉬精礦加入多膛爐第一層”，文獻(xiàn)［2］也提到“將硫化鉬在200 ℃下烘干2.5 h”。

關(guān)于鉬精礦脫油的方法已有許多資料報(bào)道，本工藝因?yàn)橛锌煽看胧┍ＷC物料中的鉬、錸不因揮發(fā)而損失，可以第1 段控制在沒(méi)有硫化物熱分解的300 ℃真空脫水，同時(shí)也全部脫去浮選油，真空下浮選油不會(huì)被燒掉，還可以回收利用。第2 段控制570 ℃或者更高溫度在真空回轉(zhuǎn)窯微正壓焙燒脫硫，既可利用第2 段焙燒脫硫產(chǎn)生的熱量返回用于第1 段脫水脫油，也能為第2 段焙燒脫硫預(yù)熱物料。第1 段300 ℃確保MoS2不會(huì)分解揮發(fā)，其他硫化物也不會(huì)分解(在隔絕空氣下，即使FeS2與FeAsS 共存時(shí)最易熱分解的FeS2也要到350 ℃才開(kāi)始分解［9］)。為防止Re2O7揮發(fā)損失(筆者未見(jiàn)到ReS2的熱分解溫度及其低溫?fù)]發(fā)的報(bào)道)，在煙道設(shè)置1臺(tái)風(fēng)冷凝轉(zhuǎn)鼓，控制100 ℃冷凝回收浮選油(如果有Re2O7也會(huì)被冷凝收集溶于水)，水蒸氣進(jìn)入12米高度的汽水分離器，被冷凝成熱水流入自封桶，溢流至貯槽，從旁路收集殘余浮選油。在低溫真空下沒(méi)有硫化物分解，沒(méi)有SO2氧化成SO3再與水蒸氣反應(yīng)生成硫酸腐蝕真空泵。真空脫水能降低脫水溫度，加快脫水速度，節(jié)能高效。

3 真空回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)制造

3.1 鉬精礦焙燒工藝的總圖配置

3.1.1 熱風(fēng)蓄熱室的循環(huán)供風(fēng)路線

圖1 是用焙燒脫硫產(chǎn)生的熱量用于烘干脫水脫油的熱風(fēng)循環(huán)利用示意圖。

圖1 熱風(fēng)傳送路線示意圖

蓄熱室A1 分3 個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)內(nèi)都安裝有電熱絲。第1 區(qū)與真空脫水脫硫窯換熱管聯(lián)系(見(jiàn)圖2)，所屬設(shè)備序號(hào)A2、A3、A4;第2 區(qū)與焙燒窯的換熱管聯(lián)系(見(jiàn)圖3)，所屬設(shè)備序號(hào)A5、A6、A7;第3區(qū)向焙燒窯的窯膛直接供風(fēng)(也見(jiàn)圖3)，所屬設(shè)備A8、A9、A10。

焙燒反應(yīng)是本工藝的總熱源，大部分熱量被焙燒窯換熱管內(nèi)的較低溫?zé)犸L(fēng)吸收，被加熱后返回蓄熱室A1，主要進(jìn)入第3、第2 區(qū)，必要時(shí)補(bǔ)充到第1區(qū)。熱風(fēng)流轉(zhuǎn)情況如下:

(1)從第1 區(qū)出來(lái)在調(diào)控室1(A3)調(diào)節(jié)到300℃，向脫水窯的窯頭進(jìn)入換熱管。脫水是吸熱反應(yīng)，窯頭300 ℃是高溫區(qū)，以放熱方式間接加熱鉬精礦濾餅脫水脫油，采用變頻風(fēng)機(jī)控制出風(fēng)溫度250 ℃±，返回第1 區(qū)循環(huán)。高溫度、大風(fēng)量、粗真空，共同促進(jìn)迅速脫水脫油。

(2)從第2 區(qū)出來(lái)在調(diào)控室2(A6)調(diào)節(jié)到450～500 ℃，向焙燒窯的窯頭進(jìn)入換熱管。焙燒是放熱反應(yīng)，換熱管以吸熱方式控制鉬精礦焙燒溫度。以靠近窯尾的換熱管內(nèi)溫度為準(zhǔn)控制變頻風(fēng)機(jī)改變450～500 ℃的熱風(fēng)供風(fēng)量，維持換熱管內(nèi)選定的測(cè)溫點(diǎn)(圖3 的P 點(diǎn))的設(shè)定溫度來(lái)控制焙燒溫度為560～570 ℃或者更高溫度，換熱管出風(fēng)返回A1 的第2、3 區(qū)循環(huán)。

(3)從第3 區(qū)出來(lái)另設(shè)調(diào)控室調(diào)節(jié)到400 ℃進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓腔C5，冷凝收集提高溫度焙燒時(shí)揮發(fā)的MoO3，由變頻風(fēng)機(jī)循環(huán)供風(fēng)速度控制轉(zhuǎn)鼓腔C5 恒溫400～410 ℃。

(4)從第1 區(qū)出來(lái)提供給B3、C4 的100 ℃熱風(fēng)，由變頻風(fēng)機(jī)恒溫，循環(huán)返回第1 區(qū)。

(5)從第3 區(qū)出來(lái)在調(diào)控室3(A9)調(diào)節(jié)到500～550 ℃或更高溫度進(jìn)入焙燒窯的反應(yīng)區(qū)，焙燒供風(fēng)量以達(dá)到煙氣SO2濃度能夠用國(guó)內(nèi)工藝制硫酸為準(zhǔn)，盡量提供豐富的氧保證MoO2全部氧化成MoO3，即使補(bǔ)充純氧也要達(dá)到此目的。進(jìn)風(fēng)溫度和風(fēng)量都不變，根據(jù)圖3C23 測(cè)定的溫度，由控制換熱管C23的P 點(diǎn)溫度控制焙燒溫度在560～570 ℃或者更高溫度。含SO2的煙氣不返回，送去制酸后便是廢氣。

3.1.2 真空脫水脫油

采用換熱管B11 間接加熱進(jìn)行真空脫水脫油，沒(méi)有大量礦塵飛揚(yáng)，減少了收塵設(shè)備。

第1 段脫水脫油的氣體產(chǎn)物只有水蒸汽和油蒸汽，基本上沒(méi)有外來(lái)空氣，油蒸汽在轉(zhuǎn)鼓腔B3 控制100 ℃冷凝，流入油封桶B21，溢流入貯槽;水蒸汽在汽水分離器組B1 被風(fēng)冷蛇管冷凝成熱水流入水封桶B22，溢流入貯槽。在旁路管道收集殘余的油流入油封桶B23，溢流入貯槽。如果在B21、B22、B23的桶底有沉渣，可通過(guò)桶底閥門(mén)放出來(lái)。由于冷風(fēng)與水蒸氣和油蒸汽是逆流運(yùn)行，從蛇管出來(lái)的是熱風(fēng)，返回蓄熱室A1 第1 區(qū)循環(huán)使用。

圖2 真空脫水窯總圖

鉬精礦濾餅具有粘性，在螺旋加料機(jī)的出口安裝有牛角扇B25，將濾餅切碎打散，吹入窯內(nèi)接觸高溫，使水和油立即以及隨后逐步成為蒸汽揮發(fā)并冷凝收集于B21、B22、B23。完成脫水脫油的干料排入窯頭罩B14。B18 是物料裝載量的自控儀表，通過(guò)雙料桶的密封作用，由密封料桶B19 進(jìn)入夾套保溫螺旋輸送機(jī)B20，輸送到第2 段焙燒的料倉(cāng)C6。

3.1.3 微正壓焙燒脫硫

圖3 焙燒脫硫窯總圖

圖3 有2 條熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管，一條是總風(fēng)管通過(guò)動(dòng)密封裝置C17 進(jìn)入換熱管吸收熱量控制焙燒溫度，另一條是C18 將熱風(fēng)直接吹入反應(yīng)區(qū)，可以吹入搖頭罩任何方便的位置，都要進(jìn)入窯內(nèi)反應(yīng)區(qū)與鉬精礦發(fā)生熱分解反應(yīng)，放出熱量被換熱管內(nèi)的低溫?zé)犸L(fēng)吸收，控制焙燒溫度在560～570 ℃或者更高溫度，獲得高濃度SO2煙氣制硫酸，焙砂中的鉬全部氧化成MoO3。

準(zhǔn)確測(cè)量焙燒溫度的方法見(jiàn)圖3C23 的局部放大圖P 和局部放大圖Q。將熱電偶線R5 插到最高溫度點(diǎn)P 測(cè)溫，熱電偶線R5 套上瓷珠R4，隨同敞口套管R3 一直延伸到冷端的出口，用小膠塞R8 封住套管R3 的出口。熱電偶線R5 沿針孔通過(guò)小膠塞R8，用活套法蘭R6 托住套管R3 出口端的肩環(huán)R9，用法蘭R11 既壓緊氟橡膠O 型密封圈R10，也壓緊了小膠塞R8，有足夠的絕熱材料R7 堵在短接管不會(huì)燒損小膠塞R8，保證了套管R3 的熱電偶線出口端的安全密封。

如果換熱管R1 的直徑比較大，容得下3 條熱電偶敞口套管R3，將3 條熱電偶的端頭插到縱向不同位置，就會(huì)同時(shí)測(cè)出不同位置的溫度。6 條熱電偶線到了R8 的位置，將R8 打6 個(gè)針孔，穿過(guò)這6條熱電偶線，這個(gè)端口也能密封。通過(guò)咨詢可以確定:長(zhǎng)距離測(cè)溫可行，中間部位的溫度在800 ℃以下沒(méi)有測(cè)溫誤差，采用傳統(tǒng)的熱電偶硬線或者新產(chǎn)品柔性熱電偶線測(cè)溫均可行，但采用新產(chǎn)品柔性熱電偶線更有利于安裝與維修。

鉬精礦中的硫燃燒產(chǎn)生的熱量被損失的途徑有:①40～70 ℃的SO2煙氣帶入硫酸系統(tǒng)損失;②管道輸送散熱損失;③用于焙燒脫水脫油吸熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽又被風(fēng)冷蛇管冷凝成熱水熱油，風(fēng)冷蛇管獲得了熱風(fēng)回收了熱量返回A1 第1 區(qū)，但是熱水熱油帶著熱量在本工藝算是損失了。除了上述3 種損失，在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的熱量是永恒的，如果燃燒元素硫產(chǎn)生的熱量能夠滿足上述3 種途徑損失的熱量，那么蓄熱室就是一個(gè)貯存二次風(fēng)熱量的設(shè)備;如果這三種損失太大，就需要補(bǔ)充電加熱。當(dāng)前市面上有耐溫300～800 ℃的保溫輸送軟管，保溫效果達(dá)到90%(佛山市高明區(qū)寶豐塑膠制品廠http://detail.1688.com/offer/1165809729.html);蓄熱室的制造很簡(jiǎn)單，自己砌筑一個(gè)多隔墻的蓄熱室，安裝一些電熱絲備用，因?yàn)榉祷氐拇罅渴歉邷仫L(fēng)，需要在調(diào)控室吸入冷風(fēng)調(diào)溫才能使用高溫風(fēng)，特殊情況才需要將返回的二次風(fēng)加熱后使用。將蓄熱室分成3 個(gè)隔室的目的是合理分配返回的熱風(fēng)，盡量減少甚至不需要電加熱)。

3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)件的動(dòng)密封

圖4 窯體與窯尾罩的動(dòng)密封裝置

將窯體擱置在拖輪上，動(dòng)密封滾圈D9 隨著回轉(zhuǎn)窯筒體D4 轉(zhuǎn)動(dòng)，法蘭D10 的背面焊接了蓋油環(huán)D13，用螺釘D15 將活套環(huán)形壓蓋D14 與蓋油環(huán)D13 鏈接，夾住了滾圈D9。活套環(huán)形壓蓋D14 是拴緊的也不轉(zhuǎn)動(dòng)，但滾圈D9 是可轉(zhuǎn)動(dòng)的，波紋管D8可保證窯體在徑向和軸向可以有輕微跳動(dòng)，不會(huì)損壞密封裝置。(注:活套環(huán)形壓蓋D14 必須是活套，否則無(wú)法安裝)。

3.3 總風(fēng)管與外連接的動(dòng)密封

圖5 總風(fēng)管采用彎頭外連的密封裝置

換熱管全部安裝在窯內(nèi)，兩端的正中間各有一條總風(fēng)管，兩端的總風(fēng)管都伸出窯頭罩、窯尾罩，動(dòng)密封的方法與窯體動(dòng)密封方法相同。圖5 的右邊為總風(fēng)管與窯尾罩采用波紋管連接，左邊用波紋管連接一個(gè)彎頭與外界鏈接?？傦L(fēng)管及其固定在總風(fēng)管上的滾圈E1 跟隨窯體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而波紋管與彎頭及窯罩都不能轉(zhuǎn)動(dòng)。彎頭可以人為轉(zhuǎn)動(dòng)，彎頭的另一端可以用多個(gè)任意角度的彎頭外連任何地方。(注:滾圈E1 的外徑必須小于窯尾罩進(jìn)出口的口徑;波紋管的內(nèi)徑必須大于滾圈E1 的外徑;E16 也必須是活套法蘭。)

3.4 向真空回轉(zhuǎn)窯密封加入濕濾餅

料倉(cāng)下部“V”形槽F2 的底部采用螺旋推料機(jī)F3 將物料送到下料口，接著用垂直的螺旋壓料機(jī)F4 壓送到密封料桶，當(dāng)物料裝滿到超過(guò)上部光電控制裝置F8 時(shí)，物料阻擋了光線(由于F4 有擠壓力，物料一定可以填滿這個(gè)缺口)，感光儀表接收不到光線時(shí)，命令螺旋壓料機(jī)F4 停機(jī)，F(xiàn)3 也停機(jī)，延時(shí)3秒，插板閥F5 關(guān)閉，緊接著插板閥F11 打開(kāi)，當(dāng)物料

圖6 密封加料裝置

下降到下部光電控制裝置F10 時(shí)(由于這個(gè)閥門(mén)的口徑大，中間貯倉(cāng)大，也有空位，加上氣動(dòng)插板閥的開(kāi)和關(guān)都有很大的沖擊振動(dòng)，所以此處物料能夠落下)，光電感應(yīng)儀表接受到對(duì)面的光線，命令插板閥F11 關(guān)閉，緊接著排氣閥F6 打開(kāi)，壓縮空氣總管上的閥門(mén)F9 打開(kāi)，各個(gè)支管出口，向著對(duì)應(yīng)的位置吹風(fēng)，尤其是將觀察窗的玻璃吹干凈，延時(shí)5 s，自動(dòng)關(guān)閉壓縮空氣總管閥門(mén)F9，接著關(guān)閉排氣閥門(mén)F6，打開(kāi)抽氣閥門(mén)F7，延時(shí)5 s 自動(dòng)關(guān)閉抽氣閥門(mén)F7，接著打開(kāi)插板閥F5，從新開(kāi)始第二個(gè)循環(huán)工作。(注:如果中間料倉(cāng)裝滿了，圖6 的下部光電控制裝置F10 接受不到光線，始終不能發(fā)出關(guān)閉閥門(mén)F11的命令，一直等到物料下去了才能發(fā)出命令，后面跟著啟動(dòng)，對(duì)設(shè)備的安全有保障。)

在回轉(zhuǎn)窯正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時(shí)，需要正轉(zhuǎn)啟動(dòng)加料，反轉(zhuǎn)暫停加料，避免物料從窯尾溢出。由于中間貯槽F12 的容積比密封料桶大，所以才能適應(yīng)上、下加料裝置都有間斷作業(yè)的情況。

圖7 光電感應(yīng)自控裝置

圖7 由兩個(gè)觀察窗組成的自控裝置控制自動(dòng)加料。兩個(gè)光線導(dǎo)管G3 的端頭只有下半部分是缺口，上半部分兩管接觸，由兩個(gè)氟橡膠O 型密封圈G13 的彈性壓緊，擋住了落下的物料，所以感光儀始終都能接收到對(duì)面的光線，待物料滿上來(lái)以后，中間部分的光線就被物料堵住了。然后就按解釋“圖6密封加料裝置”所說(shuō)的次序動(dòng)作。這套裝置的觀察窗基座G1 焊接在桶壁上，固定托管G2 焊接在基座G1 上，其余全是可拆件，在G3 和G4 向外的端頭留有小孔，可隨時(shí)鉤著小孔拉出來(lái)維修或更換零件。(注:這套光控裝置可以自己設(shè)計(jì)制造，比較簡(jiǎn)單，也可以根據(jù)儀表工程師的意見(jiàn)選用更先進(jìn)、更準(zhǔn)確可靠的物位控制儀表)。

3.5 換熱管在窯內(nèi)的布置方式

圖8 換熱管在熱風(fēng)分布板上的布置圖

靠近窯壁的加強(qiáng)型換熱管H3(如果所有換熱管都具有足夠的強(qiáng)度，則可采用全部直徑一致的換熱管)，用箍夾及其支架H4 固定在窯壁，布置一整圈，通過(guò)彎頭H5 與加強(qiáng)型換熱管H3 和短接管H6連接，短接管H6 插入扁鼓形熱風(fēng)分配箱H9 的側(cè)邊，分配箱H9 連接總風(fēng)管H8，總風(fēng)管H8 插入分配箱H9 內(nèi)，正好罩住了正中的7 條換熱管H7，總風(fēng)管H8 與扁鼓形熱風(fēng)分配箱H9 的兩面焊接?？傦L(fēng)管H8 處于熱風(fēng)分配箱H9 內(nèi)這一段開(kāi)有許多條形出風(fēng)口，總出風(fēng)面積等于總風(fēng)管H8 的截面積，將熱風(fēng)送入分配箱H9。各換熱管的總截面積也基本等于總風(fēng)管的截面積。

扁鼓形熱風(fēng)分配箱H9 雖然堵住了回轉(zhuǎn)窯的許多截面，但是扁鼓形熱風(fēng)分配箱H9 距離窯壁還有很大距離，不過(guò)也被物料堵住了約一半，為了中部也能通風(fēng)，增加了一圈喇叭形通風(fēng)管H10，喇叭口向外是為了制造的方便，因?yàn)橄蛲膺@塊蓋板上有開(kāi)喇叭口的空間。由于不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，也不斷吹風(fēng)，選擇喇叭向外傾斜20°即可避免管內(nèi)不積塵(擴(kuò)口用雙點(diǎn)劃線表示)。

圖9 斷開(kāi)式“T”形揚(yáng)料板和斷開(kāi)式螺旋條展開(kāi)圖

4 真空回轉(zhuǎn)窯的安裝與維修

下面提出常壓下采用換熱管間接加熱的真空回轉(zhuǎn)窯制造、安裝、維修的施工方案。

(1)按照?qǐng)D9 展開(kāi)圖劃線，按劃線割出條形(或斷開(kāi)的短條形)焊接孔，然后卷成圓筒，沿法蘭I5 連接線割去兩端將要與窯罩連接的部分。

(2)將筒體擱置在托輪上，焊接好每一個(gè)零件后，在筒體內(nèi)涂覆高強(qiáng)度耐磨耐腐耐高溫的隔熱保溫層(以下簡(jiǎn)稱涂層或涂料)，在零件上噴、刷涂料。換熱管采用鍋爐鋼管，外表面噴、刷高導(dǎo)熱率的涂料。

(3)熱風(fēng)分布箱是扁鼓形，見(jiàn)圖8 的H9，由面向窯內(nèi)的熱風(fēng)管分布板H9-1、面向窯外的蓋板H9-2、呈放射狀開(kāi)孔的圓環(huán)H9-3 組成。按設(shè)計(jì)畫(huà)出H9-1、H9-2、H9-3 上的圓孔，按畫(huà)好的圖形割孔，然后在H9-1、H9-2、H9-3 的兩面都噴刷高導(dǎo)熱率的涂料。

(4)首先安裝好靠近筒體內(nèi)壁的加強(qiáng)型換熱管H3，固定時(shí)在弧形箍夾上敷設(shè)耐溫軟墊，以適應(yīng)管道熱漲冷縮的變化。

(5)將兩個(gè)熱風(fēng)分布箱的分布板H9-1-1、H9-1-2，分別用滑輪懸掛在加強(qiáng)型換熱管H3 上，一個(gè)掛在箍夾點(diǎn)之外，一個(gè)掛在箍夾點(diǎn)之內(nèi)，距離適當(dāng)。用一條比換熱管H7 更長(zhǎng)更細(xì)的鋼管，站在窯內(nèi)這一邊，對(duì)準(zhǔn)對(duì)面相同位置的孔穿過(guò)去，以這一條小管為引導(dǎo)，將換熱管H7 穿過(guò)去，然后將小管拉出來(lái)。每穿過(guò)一條換熱管就焊接好一條，包括中心被總管罩住的7 條換熱管(注意正中心那條H7 換熱管處在窯頭端的出口用盲板焊接封死——見(jiàn)圖3C23)，焊好窯頭這一塊分布板H9-1-1 之后，拉至加強(qiáng)型換熱管H3 在窯頭的端頭。

(6)將開(kāi)孔圓環(huán)H9-3-1 懸掛起來(lái)并接觸分布板H9-1-1，在加強(qiáng)型換熱管H3 的端頭套進(jìn)彎頭H5，從圓環(huán)H9-3-1 處插入彎頭的短接管H6，將H3、H5、H9-3-1、H6 相互焊接好。

(7)接著焊接喇叭口形通風(fēng)管H10 的小口端，將總風(fēng)管H8 對(duì)準(zhǔn)7 條換熱管的中心，將總風(fēng)管H8與H9-1-1 焊接好，然后將蓋板H9-2-1 推進(jìn)去，與圓環(huán)H9-3-1、喇叭口形通風(fēng)管H10 的喇叭口、總風(fēng)管H8 都焊接好。

(8)焊好了窯頭這一端之后，將懸掛在加強(qiáng)型換熱管H3 的分布板H9-1-2 移到窯尾這一端的箍夾點(diǎn)之外，也按相同操作焊接，但是正中心換熱管H7在窯尾端不封口。兩端的零部件都焊接好了，拆去懸掛設(shè)施，開(kāi)動(dòng)回轉(zhuǎn)窯試轉(zhuǎn)，然后對(duì)所有焊接點(diǎn)補(bǔ)噴防腐耐高溫的涂料。

(9)將兩端窯罩及其連接的短筒體，并在短筒體焊接好螺旋條和揚(yáng)料板，在做好噴涂處理后，沿著地面軌道，對(duì)準(zhǔn)熱風(fēng)總管向中間筒體推進(jìn)，上好連接螺栓。

(10)如果需要檢修，拆開(kāi)筒體兩端的連接法蘭，推出窯罩，割下熱風(fēng)分布箱的蓋板H9-2-1、H9-2-2，鼓風(fēng)檢查換熱管是否漏風(fēng)，漏風(fēng)的管首先插入一條細(xì)長(zhǎng)管，割開(kāi)舊管拉出來(lái)，插入新管推進(jìn)去焊接好，完成所有需要換新的管，補(bǔ)噴涂料以后重裝復(fù)原。

5 結(jié)論

(1)本工藝體現(xiàn)了六大優(yōu)點(diǎn):①充分利用了元素硫的熱能，基本滿足全工藝對(duì)熱能的需要，熱能自產(chǎn)自給;②充分利用了元素硫制硫酸的功能，達(dá)到按國(guó)內(nèi)工藝制硫酸的要求，硫酸可以外銷;③解決了鉬精礦焙燒煙氣不能制硫酸而污染環(huán)境的難題，產(chǎn)生了極高的社會(huì)效益;④采用真空脫水脫油，使浮選油獲得了再生，副產(chǎn)出一定的經(jīng)濟(jì)效益;⑤設(shè)備可以根據(jù)工藝需要任意調(diào)節(jié)焙燒溫度和焙燒時(shí)間以及保證足夠的氧氣，使鉬、錸得到最充分的氧化，使焙砂中的MoO2全部氧化成MoO3，使下一步蒸餾提純獲得高產(chǎn)量的高純氧化鉬;⑥安裝了轉(zhuǎn)鼓收塵裝置，使鉬、錸在任何情況下都毫無(wú)損失的充分回收，實(shí)現(xiàn)最高效益。

(2)對(duì)設(shè)計(jì)、制造、安裝、維修、加料、測(cè)溫等多個(gè)環(huán)節(jié)的論述，說(shuō)明真空回轉(zhuǎn)窯可以制造，也能應(yīng)用，還有辦法維修，也適應(yīng)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，可以國(guó)內(nèi)自主解決技術(shù)和設(shè)備。

(3)關(guān)于設(shè)備使用壽命的探討，可以參照廢熱鍋爐的使用。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)安裝揚(yáng)料板、螺旋條以及換熱裝置是常用的，即使窯外的冷卻機(jī)，換熱管也要跟物料接觸摩擦［10］，而現(xiàn)代還有高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱率的耐磨耐腐涂料，所以用真空回轉(zhuǎn)窯焙燒鉬精礦是可行的。

(4)在工信部2012 年第30 號(hào)文件中發(fā)布了《鉬行業(yè)準(zhǔn)入條件》，指出“工業(yè)氧化鉬生產(chǎn)應(yīng)采用多膛爐和內(nèi)燃式回轉(zhuǎn)窯”，本文屬于推薦和完善“內(nèi)燃式回轉(zhuǎn)窯”生產(chǎn)工業(yè)氧化鉬，是政府允許采用的兩種設(shè)備中的一種，還是屬于國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，希望國(guó)家開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

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