Способ термической обработки неорганических веществ и устройство для его осуществления

Номер инновационного патента: 25346

Опубликовано: 20.12.2011

Авторы: Нукенов Сапаргалий Кудайбергенович, Нукенов Арман Сапаргалиевич

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Предлагаемое техническое решение относится к области физико-химической технологии, в частности к технологии неорганических веществ изменяющей их состав и/или структуру и может быть реализовано для термической обработки (сушки и прокаливания) увлажненных неорганических веществ, при производстве, например, неорганических соединений высокой чистоты, при изготовлении порошков из ураносодержащих материалов.
Задачей, стоящей перед предлагаемым техническим решением, является создание способа термической обработки неорганических веществ и устройства для реализации способа. Предлагаемый способ термической обработки неорганических веществ отличается тем, что неорганические вещества, направляемые в зону загрузки, подвергают предварительному измельчению, с последующим нагревом их непосредственно внутри каждой тепловой зоны с постепенным повышением температуры в этих последовательно расположенных тепловых зонах. Регулирование режимов сушки и прокаливания осуществляют путем изменения температуры, которую предварительно замеряют внутри каждой тепловой зоны. В обрабатываемых веществах, находящихся в каждой тепловой зоне, создают псевдокипящий слой. Псевдокипящий слой в обрабатываемых веществах создают вибрацией, параметры которой (частоту и амплитуду) регулируют. Перемещение обрабатываемых веществ внутри каждой тепловой зоны осуществляют с помощью вибрации. Отвод паров воды и газообразных продуктов осуществляют, предпочтительно, из каждой тепловой зоны. Устройство для осуществления способа термической обработки неорганических веществ, включающее средство для термической обработки с размещенным внутри средством для транспортировки обрабатываемых веществ в направлении выхода, средство отвода паров воды и газообразных продуктов, дополнительно снабжено средством для измельчения обрабатываемых веществ. Средство для термической обработки выполнено в виде замкнутой горизонтально расположенной теплоизолированной камеры, снабженной огнеупорной футеровкой. В рабочем объеме замкнутой горизонтально размещенной теплоизолированной камеры, последовательно расположены тепловые зоны, снабженные нагревательными элементами, связанными с температурными датчиками, размещенными вдоль пути перемещения обрабатываемых веществ. Средство для транспортировки обрабатываемых веществ выполнено в виде вибрационного конвейера и содержит, по крайней мере, два транспортирующих вибролотка, снабженных вибрационным приводом, установленными с возможностью наклона в горизонтальной плоскости. Средство для измельчения выполнено в виде бункера - измельчителя, снабженного набором режущих элементов в виде натянутых струн с обеспечением возможности совершения ими колебательных движений. Нагревательные элементы выполнены, например, в виде трубчатых электронагревательных элементов. Нагревательные элементы размещены над вибрационным конвейером в непосредственной близости от поверхности обрабатываемых веществ для обеспечения возможности использования тепла инфракрасного излучения электронагревательных элементов. Технический результат при осуществлении предлагаемого способа термической обработки неорганических веществ и от использования для осуществления способа предлагаемого устройства заключается в возможности сокращения технологического цикла сушки и прокаливания. Одновременно увеличивается выход готового порошкообразного продукта. Существенно снижается энергоемкость и масса оборудования.

Текст

Смотреть все

(51) 21 9/16 (2011.01) 21 3/00 (2011.01) 21 3/62 (2011.01) 21 21/10 (2011.01) 01 43/025 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ веществах создают вибрацией, параметры которой(частоту и амплитуду) регулируют. Перемещение обрабатываемых веществ внутри каждой тепловой зоны осуществляют с помощью вибрации. Отвод паров воды и газообразных продуктов осуществляют, предпочтительно, из каждой тепловой зоны. Устройство для осуществления способа термической обработки неорганических веществ, включающее средство для термической обработки с размещенным внутри средством для транспортировки обрабатываемых веществ в направлении выхода, средство отвода паров воды и газообразных продуктов, дополнительно снабжено средством для измельчения обрабатываемых веществ. Средство для термической обработки выполнено в виде замкнутой горизонтально расположенной теплоизолированной камеры,снабженной огнеупорной футеровкой. В рабочем объеме замкнутой горизонтально размещенной теплоизолированной камеры,последовательно расположены тепловые зоны,снабженные нагревательными элементами, связанными с температурными датчиками, размещенными вдоль пути перемещения обрабатываемых веществ. Средство для транспортировки обрабатываемых веществ выполнено в виде вибрационного конвейера и содержит, по крайней мере, два транспортирующих вибролотка,снабженных вибрационным приводом, установленными с возможностью наклона в горизонтальной плоскости. Средство для измельчения выполнено в виде бункера - измельчителя, снабженного набором режущих элементов в виде натянутых струн с обеспечением возможности совершения ими колебательных движений. Нагревательные элементы выполнены, например, в виде трубчатых электронагревательных элементов. Нагревательные элементы размещены над вибрационным конвейером в непосредственной близости от поверхности обрабатываемых веществ для обеспечения возможности использования тепла инфракрасного излучения электронагревательных(76) Нукенов Сапаргалий Кудайбергенович Нукенов Арман Сапаргалиевич(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Предлагаемое техническое решение относится к области физико-химической технологии, в частности к технологии неорганических веществ изменяющей их состав и/или структуру и может быть реализовано для термической обработки(сушки и прокаливания) увлажненных неорганических веществ,при производстве,например, неорганических соединений высокой чистоты,при изготовлении порошков из ураносодержащих материалов. Задачей,стоящей перед предлагаемым техническим решением, является создание способа термической обработки неорганических веществ и устройства для реализации способа. Предлагаемый способ термической обработки неорганических веществ отличается тем, что неорганические вещества,направляемые в зону загрузки,подвергают предварительному измельчению, с последующим нагревом их непосредственно внутри каждой тепловой зоны с постепенным повышением температуры в этих последовательно расположенных тепловых зонах. Регулирование режимов сушки и прокаливания осуществляют путем изменения температуры,которую предварительно замеряют внутри каждой тепловой зоны. В обрабатываемых веществах, находящихся в каждой тепловой зоне, создают псевдокипящий слой. Псевдокипящий слой в обрабатываемых элементов. Технический результат при осуществлении предлагаемого способа термической обработки неорганических веществ и от использования для осуществления способа предлагаемого устройства заключается в возможности сокращения технологического цикла сушки и прокаливания. Одновременно увеличивается выход готового порошкообразного продукта. Существенно снижается энергоемкость и масса оборудования. Предлагаемое техническое решение относится к области физико-химической технологии,в частности к технологии неорганических веществ изменяющей их состав и/или структуру и может быть реализовано для термической обработки(сушки и прокаливания) увлажненных неорганических веществ,при производстве,например, неорганических соединений высокой чистоты,при изготовлении порошков из ураносодержащих материалов. После проведения гидрометаллургических операций в производстве урана осуществляют переход к пирометаллургическим операциям. После фильтрации осадка, который содержит 10-60 влаги(чаще всего 25-30), необходимо влагу удалить практически полностью, т.е. провести процесс сушки. Технологии высокотемпературного передела урана начинается обычно со стадии сушки конечных продуктов гидрометаллургических операций осадков пироксида,диураната аммония,кристаллогидратов тетрофторида урана и др. Процесс удаления влаги зависит от природы связи ее с материалом. Физически связанную,гигроскопическую влагу удаляют полностью и относительно легко при повышении температуры до 100-200 С. Обезвоживание кристаллогидратов, влага в которых связана химическими силами, требует более высоких температур. Высушивание оксалатов и карбонатов уранила,аммонийуранилнентафторида,которые кристаллизуются без воды, происходит легко. Дегидратация тетрафторида урана связана с значительными трудностями и часто разбивается на две стадии сушку при сравнительно невысокой температуре и прокаливание. Считается, что на стадии сушки удаляется гигроскопическая влага и большая часть кристаллизационной влаги, а при прокаливании разрушается наиболее прочный кристаллогидрат. Механизм дегидратации достаточно сложный и сопровождается образованием неустойчивой формы тетрафторида урана, который разлагается при температуре 330 С с выделением тепла. Прокаливание - одна из важнейших операций высокотемпературной переработки соединений урана. К операциям прокаливания относится получение окислов урана из его различных соединений, получение тетрафторида урана из аммонийуранпентафторида и т.п. Оборудование,применяемое для прокаливания,нередко применяются и для процессов сушки, которые могут быть совмещены с прокаливанием. Главный фактор,который обеспечивает бесперебойную работу -это надежность конструкции оборудования. Окончательной стадией химикометаллургической переработки урановых концентратов являются процессы получения спекаемой двуокиси урана или восстановительные и рафинированные плавки,после которых изготавливаются тепловыделяющие элементы. Известен способ обработки неорганических веществ, включающий фильтрацию осадка, сушку и прокалку до температуры 700-800 С, который используется для отверждения растворов трансурановых элементов (ТУЭ), (Землянухин В. И. Ильенко Е.И. Кондратьев А.Н. и др. Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС. М. Энергоагомиздат, 1989). Известен способ обработки неорганических веществ с получением порошкообразной двуокиситрехокиси урана, которую получают прокаливанием при температуре 700 С (Патент СССР 460636,МПК 21 3/00, публ. 15.02.1975 г.). Известен способ обработки неорганических веществ,включающий следующие стадии упаривание исходного раствора,прокалку поглотителя до температуры не менее 400 С с образованием оксидов металлов, повторение двух предыдущих операций необходимое количество раз прокалку при температуре не менее 1000 С,который используют для отверждения высокоактивных отходов (Патент Великобритании 1435855, МПК кл. 21 9/16, публ. 26.06.1974,). Известен способ обработки неорганических веществ,включающий следующие стадии высокотемпературное насыщение гранул силикагеля радионуклидами при температуре 100-130 С, сушку и прокалку при температуре 850 - 1050 С, который используют для отверждения высокоактивных отходов ( А. К.Е.А.., 1994, 1(1), . 109-114). Известен способ обработки неорганических веществ со следующей схемой высокотемпературное насыщение силикагеля при температуре 100-130 С сушка и прокалка при температуре 120-650 С, который используют для отверждения трансурановых элементов (ТУЭ)(Заявка РФ 94032687, МПК 219/16, публ. 10.07.1996 г.). Известен способ обработки неорганических веществ, включающий термическое разложение полиураната аммония (ПУА), которое ведут в одну стадию при температуре 650-700 С в течение 10-15 мин при отношении массы основного реагента и подаваемой противотоком смеси восстановительных газов. Получают продукт прокалки, который восстанавливают водородом при температуре 600700 С. Полученный порошок 02 подвергают измельчению до получения частиц размером 0,3-0,5 мкм. Порошок 02 используют для изготовления топливных таблеток (Патент Румынии 91004,МПК 01 43/025, публ. 27.02.87 г.). Недостатком данного способа получения хорошо спекающегося порошка 02 является получение порошка с низкой насыпной плотностью. Известен способ обработки неорганических веществ и оборудование, которые включают прокалку аммонийного концентрата перед растворением в реакторах или растворение без 3(для натриевого концентрата),экстракцию-реэкстракцию, выпарку реэкстракта,осаждение полиураната аммония из раствора уранилнитрата, фильтрацию на барабанных вакуумфильтрах, сушку и восстановление порошка керамического диоксида урана в вертикальных печах, которые используют для получения порошка керамического диоксида урана из концентрата,содержащего 80 закиси-окиси урана и 7 натрия или 2 аммония, (см. А.А.Майоров, И.Б.Браверман. Технология получения порошков керамической двуокиси урана. М. Энергоатомиздат, 1985 г., с. 7274). Известно оборудование, содержащее камеры испарения, аппарат-гидролизатор, сборную емкость,реактор-соединитель, центрифуги, печи сушки и восстановления,соединенные между собой технологическими линиями. Оборудование используют для изготовления заблокированного топлива из диоксида урана, (см. А.А.Майоров,И.Б.Браверман Технология получения порошков керамической двуокиси урана. М. Энергоатомиздат,1985 г., с. 72-74). Недостатком данного способа и оборудования является низкая спекаемость порошка, использование для активации к спеканию измельчения порошка диоксида урана. Известен способ обработки неорганических веществ, который включает фильтрацию с непрерывной подачей полиураната аммония из реактора-осадителя на установку фильтрации сушку-прокалку с непрерывной подачей полиураната аммония в печь при температуре от 460 до 600 С восстановление с непрерывной подачей закиси-окиси урана в печь при температуре от 680 до 720 С с противотоком водорода. Между печами сушки-прокалки и восстановления установлен бункер-накопитель закиси-окиси урана установка фильтрации соединена шнеком-питателем с печью сушки-прокалки (Патент РФ 2158971, МПК 21 3/62, 21 21/10, 01 43/025, публ. 10.11.2000 г.) Известен способ обработки неорганических веществ, в котором полученный раствор с помощью газа, нагретого до 500-800 С, вводят в аппарат с несколькими зонами нагрева,в котором последовательно осуществляется испарение воды,денитрация и отделение частиц диоксида урана. Способ используют при получении порошка диоксида урана или смешанных оксидов на его основе. Недостаток этого способа в том, что для восстановления урана требуется провести отдельную операцию. Кроме того, невысокое теплосодержание нагретого газа ограничивает скорость термического разложении и,следовательно, производительность оборудования(Патент ФРГ 3805063, МПК С 21 С 3/62, публ. 1989 г.). Известен способ обработки неорганических веществ,включающий фильтрацию пульпы тетрафторида урана (ТФУ), промывание осадка ТФУ, сушку и прокаливание кристаллогидратов ТФУ. Способ используется для получения тетрафторида урана (Галкин Н.П., Майоров А.А. и др. Химия и технология фтористых соединений урана. - М., Госатомиздат, 1961, с.53-77),4 Известен способ обработки неорганических веществ в котором осуществляют фильтрацию,сушку - термическое разложение - прокалку при температуре 460-600 С, восстановление при температуре 660-730 С. Регулирование режимов сушки, термической обработки полиураната аммония (ПУА) и восстановления осуществляют путем замера температуры на наружной стороне реторты печей с постепенным повышением температур от зоны загрузки продукта к зоне выгрузки. Температуру на наружной стороне реторты печи в зоне загрузки печей термического разложения поддерживают не более 500 С, в зоне восстановления в пределах 660-730 С. Полученную пасту с помощью шнека-питателя подают в трехзонную печь сушки - термического разложения - прокалки, в которой температурный режим по зонам задают с повышением температуры от зоны загрузки к зоне выгрузки и поддерживают температуры на наружной поверхности реторты печи 470 С - зона загрузки ПУА, 560 С - средняя зона, 620 С - зона выгрузки. Загрузка печи составляет 60 кг 1 ч по урану. Полученный продукт имеет полную удельную поверхность 6,0-8,0 м 2/г. Далее оксиды урана направляют в трехзонную вращающуюся печь на восстановление при температурах 700-710-730 С по зонам печи. Расход водорода на восстановление составляет 15 м 3 (260 к стехиометрии). Готовый порошок диоксида урана автоматически загружают в бункер-накопитель, где порошок анализируют на содержание влаги,сменные пробы порошка загружают в контейнеры и направляют на усреднение и комплектование партий. Усреднение и комплектование партий ведут смешением в барабанном смесителе в течение 1 часа с включенным реверсивным двигателем для перемешивания продукта (Патент РФ 2296106,МПК 01 43/025, публ. 27.03.2007 г.). В качестве примера используемого оборудования для прокаливания кристаллов уранилтрикарбоната натрия (УТК) можно привести технологические показатели,полученные на барабанной горизонтальной печи ВГТП - 8, работающей на одном из предприятий в Республике Казахстан(Менлибаев А., Интыкбаев , Дуйсенбаев Б.О. Основное оборудование в технологии производства урана. Часть 1. стр. 324-330. Издательство Бастау,Алматы, 2004 г.). Отфильтрованные кристаллы УТК снимают ножом с барабанных вакуум-фильтров и через бункеры узла загрузки равномерно и непрерывно подают на прокалку в печь. Печь ВГТП-8 представляет собой горизонтальную трубу(реторту),изготовленную из специальной жароупорной стали, внутри которой имеется спираль, отлитая заодно с корпусом реторты. Реторта установлена в корпусе печи на катках. Нагрев печи производится электроэнергией через нихромовые спирали. Из бункеров печи кристаллы УТК поступают в первую зону нагрева (650 С) с помощью загрузочного шнека диаметром 125 мм и длиной 1600 мм. Привод шнека электрический,вращение регулируется электронным коммутатором тока, позволяющим менять скорость вращения от 4 до 18 об/мин. Из печи прокаленный продукт(закись-окись урана) выгружают через разгрузочную головку за счет просыпания при вращении реторты в бункер, откуда шнеками автоматически направляют в бункер. Шнеки снабжены водяной рубашкой для охлаждения выгружаемого продукта. Упомянутые два последних источника являются наиболее близкими аналогами (прототипами) для заявляемого способа термической обработки и устройства для его осуществления. Основные недостатки существующего способа термической обработки неорганических веществ,включающего последовательно проводимые сушку и прокаливание и устройства для осуществления способа- неорганические вещества, поступившие на термическую обработку, представляют собой вязкую пластичную массу, которая при дальнейшем перемещении внутри вращающейся печи превращается во множество комков, которые затем постепенно дробятся и медленно отдают влагу при нагреве, что замедляет процесс термической обработки и влияет на качество порошкообразных продуктов обработки- отсутствие прямого нагрева неорганических веществ, поступивших на термическую обработку- отсутствие объективных данных о температуре в различных зонах тепловой обработки для управления режимами сушки и прокаливания- трудности при отводе паров воды и газообразных продуктов из зоны тепловой обработки большая энергоемкость(потребляемая мощность 260 кВт) и значительная масса оборудования при незначительной производительности (масса механической част и более 4 тонн)- сложность изготовления литой трубы ретортной печи типа ВГТП-8. Отливка для изготовления литой трубы из стали 35 Х 23 Н 7 СЛ весит 2,8 т. При такой массе прогиб в нерабочем состоянии 8-ми метровой трубы составляет около 20 мм. При ее нагреве в работе до температуры 900 С прогиб увеличивается еще больше. Изделие работает в сварных узлах на повторно-переменные изгибающие нагрузки. Характер напряжений,возникающий в работе этой отливки, не изучен,особенно в части происходящего азотирования внутренней поверхности трубы (например, при прокалке урановых концентратов). Возможно уменьшение вязкости материала с одновременным его упрочением, тогда как наружная поверхность не подвержена таким изменениям. Следовательно,существует разница величины термических напряжений на внутренней и внешней поверхности трубы, что ведет к постоянному разрушению и возникновению сквозных трещин на корпусе реторты- интенсивный износ ретортной трубы неэффективный контактный способ сушки и прокаливания, при котором происходит в начале нагрев наружной поверхности трубы и только после этого, путем передачи тепловой энергии через толстостенную поверхность,нагрев самого обрабатываемого неорганического вещества- при исполнении грубы в сварном варианте с незакрепленным шнеко-вытеснителем происходит интенсивный износ транспортирующих элементов,как шнека, так и самой трубы- наличие пригара и оплавления продукта вследствие значительного по времени контакта прокаливаемого продукта с корпусом трубы. Задачей,стоящей перед предлагаемым техническим решением, является создание способа термической обработки неорганических веществ и устройства для реализации способа. Поставленная задача решается тем, что способ термической обработки неорганических веществ,включает загрузку обрабатываемых веществ,регулируемый нагрев в последовательно расположенных тепловых зонах, со стадиями сушки и прокаливания с одновременным перемещением обрабатываемых веществ через тепловые зоны,отвод паров влаги и газообразных продуктов и выгрузку порошкообразных продуктов обработки. Неорганические вещества, направляемые в зону загрузки,подвергают предварительному измельчению, с последующим нагревом их непосредственно внутри каждой тепловой зоны с постепенным повышением температуры в этих последовательно расположенных тепловых зонах. Регулирование режимов сушки и прокаливания осуществляют путем изменения температуры,которую предварительно замеряют внутри каждой тепловой зоны. Измельчение загружаемых веществ,проводят до получения порошка и/или дискретных фракций, которые после термообработки обеспечат выход порошкообразных продуктов обработки с заданными свойствами (крупностью, влажностью). Температуру нагрева поддерживают,предпочтительно, в зоне загрузки до 650 С, в средней зоне - 750 С, в зоне выгрузки - 850 С. В обрабатываемых веществах, находящихся в каждой тепловой зоне, создают псевдокипящий слой. Псевдокипящий слой в обрабатываемых веществах создают вибрацией, параметры которой (частоту и амплитуду) регулируют. Перемещение обрабатываемых веществ внутри каждой тепловой зоны осуществляют с помощью вибрации. Отвод паров воды и газообразных продуктов осуществляют,предпочтительно,из каждой тепловой зоны. Устройство для осуществления способа термической обработки неорганических веществ, включающее средство для термической обработки с размещенным внутри средством для транспортировки обрабатываемых веществ в направлении выхода, средство отвода паров воды и газообразных продуктов, дополнительно снабжено средством для измельчения обрабатываемых веществ. Средство для термической обработки выполнено в виде замкнутой горизонтально расположенной теплоизолированной камеры,снабженной огнеупорной футеровкой. В рабочем объеме замкнутой горизонтально размещенной теплоизолированной камеры,последовательно 5 расположены тепловые зоны,снабженные нагревательными элементами, связанными с температурными датчиками, размещенными вдоль пути перемещения обрабатываемых веществ. Замкнутая горизонтально расположенная теплоизолированная камера разделена на отдельные тепловые зоны посредством перегородок,выполненных из термостойких термоизоляционных материалов. Средство для транспортировки обрабатываемых веществ в направлении выходного конца камеры выполнено в виде вибрационного конвейера, снабженного устройством управления частотой и амплитудой вибрации, и содержит, по крайней мере, два транспортирующих вибролотка,снабженных вибрационным приводом,установленными с возможностью наклона в горизонтальной плоскости. При этом, каждый предыдущий по ходу процесса вибролоток расположен выше уровня последующего. Средство для измельчения выполнено в виде бункера измельчителя, снабженного набором режущих элементов в виде натянутых струн с обеспечением возможности совершения ими колебательных движений. Замкнутая горизонтально расположенная теплоизолированная камера выполнена СО съемным верхним сводом для обеспечения возможности доступа в камеру при проведении ремонтных и восстановительных работ. Свод замкнутой горизонтально расположенной теплоизолированной камеры снабжен сферическим экраном,изготовленным, например, из многослойного теплоизолирующего картона с температурной стойкостью не менее 1200 С или из полированной жаростойкой стали. Нагревательные элементы выполнены,например,в виде трубчатых электронагревательных элементов(ТЭН),объединенных в общую цепь, подключенную к регулирующим элементам. Нагревательные элементы размещены над вибрационным конвейером в непосредственной близости от поверхности обрабатываемых веществ для обеспечения возможности использования тепла инфракрасного излучения электронагревательных элементов. Каждый вибролоток снабжен желобом,который имеет в поперечном сечении п-образную,полукруглую или овальную форму. Каждый вибролоток выполнен в виде секций, связанных между собой с обеспечением возможности компенсации их удлинения при нагреве. Вибрационный конвейер с устройством управления частотой и амплитудой вибрации выполнен с обеспечением возможности перемещения обрабатываемых веществ с использованием трех видов движения частиц обрабатываемых веществ полета над лотком, перемещения вместе с лотком и проскальзывания по плоскости лотка. Технический результат при осуществлении предлагаемого способа термической обработки неорганических веществ и от использования для осуществления способа предлагаемого устройства заключается в возможности сокращения технологического цикла сушки и прокаливания за счет 6- предварительного измельчения неорганических веществ, направляемых в зону загрузки, при этом процесс удаления влаги идет более интенсивно, т.к. удаление влаги идет не из поверхностного слоя массы увлажненных веществ, а из отдельных мелких дискретных фрагментов, полученных после измельчения воздействия температурного поля непосредственно на обрабатываемые увлажненные вещества- воздействия температурного поля в процессе сушки и прокаливания на каждую частицу в псевдокипящем слое. Одновременно увеличивается выход готового порошкообразного продукта за счет уменьшения пылеобразования, пригара, оплавления частиц материала. Существенно снижается энергоемкость и масса оборудования. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для термической обработки неорганических материалов (вид сбоку), на фиг. 2 показан поперечный разрез предлагаемого устройства для термической обработки по линии А-А, а на фиг.3 показан поперечный разрез предлагаемого устройства для термической обработки по линии ББ с установленным сводом. Далее в описании будет подробно изложена конструкция предлагаемого устройство для осуществления способа термической обработки неорганических материалов. При описании работы устройства будет приведена последовательность действий составляющих способ,режимы термической обработки и используемое оборудование. Приведенный далее пример осуществления способа касается обработки неорганических веществ в виде переработки соединений урана. Этот способ и устройство для его осуществления могут быть применены для термической обработки многих других видов неорганических веществ, например, фтористого алюминия, нанодисперсных материалов, любых увлажненных сыпучих материалов. Устройство для термической обработки неорганических веществ выполнено в виде замкнутой горизонтально расположенной теплоизолированной камеры 1,снабженной огнеупорной футеровкой. Корпус теплоизолированной камеры 1 может быть выполнен из огнеупорного многослойного материала обладающего высокими термоизоляционными свойствами(ячеистый газобетон, фетр, термобетон). Внутри камеры 1 размещено средство 2 для транспортировки обрабатываемых веществ в направлении выходного конца камеры 1, которое выполнено в виде вибрационного конвейера,снабженного устройством управления частотой и амплитудой вибрации (на чертеже не показано). Вибрационный конвейер 2 содержит, по крайней мере, два транспортирующих вибролотка 3, снабженных вибрационным приводом 4. Транспортирующие вибролотки 3 установлены с возможностью наклона в горизонтальной плоскости. При этом, каждый предыдущий по ходу процесса вибролоток 3 расположен выше уровня последующего. Каждый вибролоток 3 снабжен желобом, который имеет в поперечном сечении п-образную, полукруглую или овальную форму. Каждый вибролоток 3 может быть выполнен в виде секций, связанных между собой с обеспечением возможности компенсации их удлинения при нагреве. В рабочем объеме камеры 1 последовательно расположены, по крайней мере,три тепловые зоны 5, снабженные нагревательными элементами 6, связанными с температурными датчиками 7. Тепловые зоны 5 в теплоизолированной камере 1 могут быть отделены друг от друга посредством перегородок,выполненных из термостойких термоизоляционных материалов. Нагревательные элементы 6 выполнены,например,в виде трубчатых электронагревательных элементов(не показаны). Нагревательные элементы 6 размещены над вибрационным конвейером 2 с обеспечением возможности установки в непосредственной близости от поверхности перемещаемых веществ,для использования тепла инфракрасной части излучения нагревательных элементов 6. В качестве нагревательных элементов 6 могут быть использованы и другие виды. Температурные датчики 7 размещены вдоль пути перемещения обрабатываемых веществ. Вход камеры 1 соединен со средством для измельчения обрабатываемых веществ 8. Средство для измельчения обрабатываемых веществ 8 выполнено в виде бункера - измельчителя, который снабжен набором режущих элементов в виде натянутых струн с обеспечением возможности совершения ими колебательных движений. Для обеспечения возможности доступа в камеру 1 при проведении ремонтных и восстановительных работ она выполнена со съемным верхним сводом 9. Свод 9 может быть снабжен сферическим экраном 10,изготовленным, например, из многослойного теплоизолирующего материала картона с температурной стойкостью не менее 1200 или полированной жаростойкой стали С. Конструкция вибрационного конвейера 2 опирается на независимые металлоконструкции. Опоры выполнены из гибких пластин 11. Устройство для термической обработки 1 работает следующим образом. С помощью вибрационного привода 4, например, в виде электромагнитного вибровозбудителя,через кронштейн 12 , приводится в движение загрузочный бункер - измельчитель 8, вибрационный конвейер 2. Одновременно включается нагревательные элементы 6. При достижении температуры 300 С в первой тепловой зоне камеры 1 автоматически включается вибрационный конвейер 2, состоящий из отдельных секций. После вывода устройства на необходимый температурный режим и установления необходимой производительности,порошкообразные и/или дискретные фракции обрабатываемых веществ из бункера - измельчителя 8 поступают в первую тепловую зону 5 теплоизолированной камеры 1 на транспортирующий вибролоток 3 вибрационного конвейер 2, где и начинается процесс сушки при температуре до 650 С. Затем посредством транспортирующего вибролотка 3 подсушенные дискретные фракции последовательно поступают для прокаливания в двух следующих тепловых зонах с температурой прокаливания 750 С и 850 С. Контроль за температурным режимом осуществляется температурные датчики 7, которые при достижении заданной температуры включают и отключают нагревательные элементы 6. Перемещение прокаливаемого продукта осуществляется при скоростях от 5 до 15 см/с с использованием трех видов движения частиц обрабатываемых веществ- проскальзывание по плоскости вибролотка. В соответствии с этим могут осуществляться качественно различные режимы вибрационного транспортирования,представляющие собой сочетание всех или некоторых из перечисленных состояний. Изменяя эти состояния, можно оптимизировать технологический процесс сушки и прокаливания. Например увеличивая фазу полета за счет увеличения амплитуды виброперемещення устраняется налипание, пригар и плавление частиц продукта на вибролотке. При уменьшении амплитуды виброперемещення достигается уменьшение пылеобразования и скорости перемещения продукта, что позволит регулировать длину конвейера в диапазонах заданной производительности. В зависимости от заданной производительности,которая может колебаться от 0,2 м 3 до 10 м 3 и выше рассчитывается длина вибрационного конвейера и количество приводов. Используемый в способе прямой излучаемый нагрев обрабатываемых веществ сокращает в 4-5 раз количество потребляемой энергии. При этом потребляемая мощность механизмов приводов вибрационного конвейеров не превысит 1,5 кВт/ч. Возможно увеличение в 2-3 раза скорости прохождения химических реакций, физических процессов, например удаление влаги. Предлагаемая группа технических решения позволяет уменьшить в 2-3 раза энергоемкость процессов сушки и прокаливания продуктов по сравнению с существующими. Предлагаемый способ сушки и прокаливания позволяет устранить пригар, оплавление частиц и пылеобразование концентратов, что повысит выход годного продукта на 7-8. Предложенное устройство для осуществления способа позволяет 1. Разделить на любые температурные зоны посредством исполнения различных перегородок,выполненных из термостойких термоизоляционных материалов. 2. Выполнить влагоотделение или вытяжку газов в любой зоне. 7 3. Регулировать скорость перемещения,амплитуд и производительность в широких пределах. 4. Автоматизировать технологический процесс сушки прокаливания. 5. Уменьшить вес установки, габаритные размеры, не требует специальных фундаментов. Предлагаемая установка может быть размещена в любой компоновки и направлениях под углом друг к другу, но окружности и даже друг над другом. Предлагаемый способ термической обработки и устройство для его осуществления описаны с помощью конкретных примеров реализации. Однако совершенно ясно, что могут быть использованы различные изменения и модификации, которые не изменяют сущность объектов изобретения,изложенную в формуле изобретения. В соответствии с этим, описание и чертежи следует рассматривать лишь как иллюстрацию, а не как ограничение изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ термической обработки неорганических веществ, включающий загрузку обрабатываемых веществ, регулируемый нагрев в последовательно расположенных тепловых зонах, со стадиями сушки и прокаливания с одновременным перемещением обрабатываемых веществ через тепловые зоны с последующим отводом паров влаги и газообразных продуктов,выгрузку порошкообразных продуктов обработки,отличающийся тем, что неорганические вещества,направляемые в зону загрузки, предварительно подвергают измельчению, с последующим нагревом их непосредственно внутри каждой тепловой зоны с постепенным повышением температуры в последовательно расположенных тепловых зонах,причем регулирование режимов сушки и прокаливания осуществляют путем изменения температуры, которую замеряют внутри каждой тепловой зоны. 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что,измельчение загружаемых веществ проводят до получения порошкообразных продуктов и/или до дискретных фракций,которые после термообработки обеспечат выход порошкообразных продуктов обработки с заданными свойствами крупностью, влажностью. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что,температуру нагрева поддерживают,предпочтительно, в зоне загрузки до - 650 С, в средней зоне - 750 С, в зоне выгрузки - 850 С. 4.Способ по п.1, отличающийся тем, что, в обрабатываемых веществах, находящихся в каждой тепловой зоне, создают псевдокипящий слой. 5.Способ по п. 3, отличающийся тем, что,псевдокипящий слой в обрабатываемых веществах создают, воздействуя на них вибрацией, параметры которой, частоту и амплитуду, регулируют. 6.Способ по п.1, отличающийся тем, что,перемещение обрабатываемых веществ внутри 8 каждой тепловой зоны осуществляют с помощью вибрации. 7.Способ по п.1, отличающийся тем, что, отвод паров влаги и газообразных продуктов осуществляют,предпочтительно,из каждой тепловой зоны. 8.Устройство для термической обработки неорганических веществ, включающее средство для термической обработки с размещенным внутри средством для транспортировки обрабатываемых веществ, средство отвода паров влаги и газообразных продуктов, отличающееся тем, что,оно дополнительно снабжено средством для измельчения обрабатываемых веществ, средство для термической обработки выполнено в виде изолированной теплоизолированной горизонтально размещенной камеры, снабженной огнеупорной футеровкой,в рабочем объеме которой,последовательно расположены тепловые зоны,снабженные нагревательными элементами,связанными с температурными датчиками,размещенными вдоль пути перемещения обрабатываемых веществ, а средство для транспортировки обрабатываемых веществ выполнено в виде вибрационного конвейера,снабженного устройством управления частотой и амплитудой вибрации, и содержит, по крайней мере, два транспортирующих вибролотка, желоба которых имеют П-образную, полукруглую или овальную форму в поперечном сечении,снабженных вибрационным приводом,установленными с возможностью наклона в горизонтальной плоскости, при этом, каждый предыдущий по ходу процесса вибролоток расположен выше уровня последующего. 9.Устройство по п. 8, отличающееся тем, что,средство для измельчения выполнено в виде бункера - измельчителя, снабженного набором режущих элементов в виде натянутых струн с обеспечением возможности совершения ими колебательных движений,10.Устройство по п. 8, отличающееся тем, что,теплоизолированная камера выполнена со съемным верхним сводом для обеспечения возможности доступа в камеру при проведении ремонтных и восстановительных работ. 11.Устройство по п. 10, отличающееся тем, что,свод теплоизолированной камеры снабжен сферическим экраном, изготовленным, например, из многослойного теплоизолирующего картона с температурной стойкостью не менее 1200 С или полированной жаростойкой стали. 1 2. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что,нагревательные элементы выполнены, например, в виде трубчатых электронагревательных элементов,объединенных в общую цепь, подключенную к регулирующим элементам, и размещенных над вибрационным конвейером в непосредственной близости от поверхности обрабатываемых веществ для обеспечения возможности использования тепла инфракрасного излучения электронагревательных элементов. 13.Устройство по п. 8, отличающееся тем, что,каждый вибролоток выполнен в виде секций,связанных между собой с обеспечением возможности компенсации их удлинения при нагреве. 14.Устройство по п. 8, отличающееся тем, что,вибрационный конвейер с устройством управления частотой и амплитудой вибрации выполнен с обеспечением возможности перемещения обрабатываемых веществ с использованием трех видов движения частиц обрабатываемых веществ полета над лотком, перемещения вместе с лотком и проскальзывания по плоскости лотка.

МПК / Метки

МПК: G21C 21/10, C01G 43/025, G21F 9/16, G21C 3/00, G21C 3/62

Метки: неорганических, термической, осуществления, веществ, обработки, устройство, способ

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/9-ip25346-sposob-termicheskojj-obrabotki-neorganicheskih-veshhestv-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ термической обработки неорганических веществ и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты