ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ КОМКУЮЩЕГОСЯ ПРОДУКТА
ROTATING FURNACE FOR HEAT TREATMENT OF LUMP-FORMING PRODUCT

Изобретение относится к горнодобывающей, металлургической или химической промышленности и может быть использовано, в частности, в лакокрасочной отрасли при производстве пигментного диоксида титана по фтороаммонийной технологии.
Известна вращающаяся печь для термообработки комкующегося продукта [SU №1585638, F27B 7/00, опуб. 15.08.1990, бюл. №30], включающая нагревательную, загрузочную, разгрузочную камеры, привод, вращающийся барабан, причем печь снабжена валом, установленным на оси барабана, на котором равномерно закреплены колеса в виде дисков и конических ребристых ободов с ножами; диски выполнены с отверстиями, а нож выполнен в виде решетки.
Данная конструкция не исключает налипания продуктов реакции в результате адгезии на внутренних конструкциях печи: на валу, дисках колес и ножах. Тем самым снижается эффективность работы печи, в частности, из-за забивки отверстий в дисках, а удаление налипшего продукта требует остановки и остывание всей печи, вызывая дополнительные затраты на обслуживание печи.
Известна вращающаяся печь [А.с. СССР №478169, F27b 7/00, F28b 3/18, опубл. 25.07.75, бюл. №27], принятая за прототип. Печь, содержащая наклонный цилиндрический корпус, снабженный внутри перфорированной спиралевидной насадкой, устройства для загрузки и выгрузки материала и теплоносителя в виде шаров. Печь выполнена с барабаном, охватывающим корпус и жестко связанным с ним, и с патрубком для подачи газообразного теплоносителя, состыкованным с барабаном.
Недостатком этой печи является невозможность раздельного регулирования времени размола комкующегося продукта и времени дальнейшей термообработки порошка, образующегося в результате помола. Кроме того, печь имеет достаточно сложную конструкцию для обслуживания в случае налипания продукта на внутренней поверхности печи между спиралевидной вставкой.
Целью изобретения является разработка конструкции печи, позволяющая иметь возможность снятия продукта, налипшего на стенках и рабочих органах печи, его размол и проведение термообработки порошка при независимом регулировании этих процессов.
Поставленная задача решается тем, что во вращающейся печи, содержащей наклонный цилиндрический корпус, снабженный внутри перфорированным барабаном, размалывающими элементами, устройством для загрузки и патрубками выхода газообразных и твердого продуктов, причем барабан выполнен в форме усеченного конуса, загрузка производится со стороны меньшего основания конуса, перфорация выполнена на части поверхности конуса, прилегающей к большему основанию, угол полураскрытия конуса больше максимального угла наклона печи, а наклон печи направлен в сторону загрузки.
На чертеже показан продольный разрез предлагаемой печи.
Печь содержит цилиндрический корпус 1, вращающийся от привода 2 в подшипниках 3 и 4. Корпус имеет отверстия 5 для выхода продуктов: верхние отверстия - для газообразных, нижние - для твердых. Внутри корпуса соосно установлен барабан 6 в форме усеченного конуса, вращающийся от привода 7 в подшипниках 8 и 9. Барабан заполнен какими-либо размалывающими элементами 10, например шарами. Барабан имеет два участка: участок 11 со сплошной стенкой у меньшего основания конуса и участок 12 с перфорированной стенкой, прилегающий к большему основанию. Загрузка исходного продукта в барабан осуществляется шнековым питателем 13, вращающимся от привода 14. Барабан 6 установлен меньшим основанием конуса в сторону питателя 13. Корпус 1 обогревается нагревателем 15 и теплоизолирован теплоизоляцией 16. Патрубок 17 предназначен для выхода газообразных продуктов, а патрубок 18 - для выхода твердых продуктов. Подшипники 4 и 9 установлены в подшипниковом узле 19, который крепится винтом 20 к неподвижной стойке 21. Для возможности регулирования угла наклона печи и, соответственно корпуса 1, относительно горизонта подшипниковый узел 19 может перемещаться по высоте винтом 20, а противоположная сторона корпуса вместе с питателем 13 и приводом 14 установлена на шарнире 22 и стойке 23. Корпус 1 печи устанавливается с наклоном в сторону патрубка 18. Угол полураскрытия барабана 6 должен быть больше максимального угла наклона корпуса.
Печь работает следующим образом.
Исходный продукт, например смесь кварц-топазового концентрата и фторида аммония, загружается питателем 13 в барабан 6. При этом корпус печи нагревается до температуры (300-350)°C. За счет вращения и конусности продукт перемещается вдоль барабана 6. При температуре (70-150)°C между компонентами смеси происходит химическая реакция, в результате которой образуется вязкий продукт, обладающий высокими адгезионными свойствами. Затем из него выделяются вода и газы, продукт высыхает и схватывается. Продукт, налипший к стенкам барабана на участке 11, посредством шаров 10 и за счет вращения удаляется со стенок, перемалывается в порошок и поступает на участок 12. Скорость вращения барабана выбирается такой, чтобы она обеспечивала эффективный процесс измельчения налипшего высохшего продукта. На участке 12 порошок через имеющуюся перфорацию поступает в корпус 1. В корпусе порошок за счет вращения и угла наклона печи начинает перемещаться в сторону патрубка 18. При этом он подвергается термообработке, в результате которой происходит возгонка газообразных продуктов из порошка. Скорость вращения корпуса выбирается оптимальной для полного проведения реакции возгонки.
Образующиеся в процессе обработки исходного продукта пары воды, газы и возгоны через перфорацию на участке 12, верхние отверстия 5 и патрубок 17 выходят из аппарата на дальнейшую переработку. Твердые продукты реакции выходят из печи через нижние отверстия 5 в корпусе и патрубок 18. Посредством винта 20 и шарнира 22 можно изменять угол наклона печи к горизонту и тем самым регулировать скорость выгрузки твердых продуктов из печи.
Таким образом, представленная печь позволяет проводить термическую обработку налипающегося и комкующегося продукта, полностью контролируя все стадии процесса. Количество загружаемого исходного продукта, эффективное снятие налипшего продукта со стенок аппарата, степень возгонки газов из образующегося твердого продукта и скорость выгрузки продукта из аппарата контролируются скоростью вращения индивидуальных приводов, установленных к основным элементам печи: питателю, барабану и корпусу. Организация загрузки исходного продукта со стороны меньшего основания барабана и обеспечение угла полураскрытия барабана больше максимального угла наклона корпуса позволяет проводить процесс снятия налипшего продукта в барабане, его измельчение и выгрузку порошка в корпус даже при максимальном угле наклона печи. Размещение барабана внутри корпуса печи позволяет значительно сократить производственные площади, занимаемые аппаратом. Минимальное количество внутренних узлов и небольшая сложность их конструкций обеспечивает удобство и простоту обслуживания печи в целом.