本發(fā)明涉及赤泥處理技術等領域，具體的說，是一種非直接加熱赤泥脫堿并同步烘干赤泥原料反應爐。

背景技術：

赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時排出的高危污染性廢渣，一般平均每生產1噸氧化鋁，附帶產生 1.0～2.0噸赤泥。中國作為世界第4大氧化鋁生產國，每年排放的赤泥高達數千萬噸。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面積的堆場堆放，占用了大量土地，也對環(huán)境造成了嚴重的污染。

赤泥礦物成分復雜，采用多種方法對其進行分析，主要有以下幾種方法：偏光顯微鏡、掃描顯微鏡、差熱分析儀、X衍射、化學全分析、紅外吸收光譜和穆斯堡爾譜法等七種方法進行測定，其結果是赤泥的主要礦物為文石和方解石，含量為60%~65%，其次是蛋白石、三水鋁石、針鐵礦，含量最少的是鈦礦石、菱鐵礦、天然堿、水玻璃、鋁酸鈉和火堿。其礦物成分復雜，且不符合天然土的礦物組合。

在這些礦石中，文石、方解石和菱鐵礦，既是骨架，又有一定的膠結作用；而針鐵礦、三水鋁石、蛋白石、水玻璃起膠結作用和填充作用。

赤泥中含堿量在5～7%之間，強堿性廢渣土對地面植被及地下水等都有嚴重的危害，屬于高危工業(yè)固廢?，F有技術中，對赤泥的利用多采用打漿、放入各類添加劑及燒結等處理工藝與設備，不能較完善的利用處理赤泥，尤其是對赤泥中堿的分離回收利用。如何有效地使赤泥脫堿，同時獲得其他經濟產品，充分回收利用赤泥中有價元素，是赤泥綜合利用的關鍵問題，也是赤泥綜合利用生產裝置的技術關鍵。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于一種非直接加熱赤泥脫堿并同步烘干赤泥原料反應爐，利用余熱對待處理的赤泥進行烘干，使原料烘干系統與赤泥脫堿反應系統有機結合一體，完全利用反應余熱，在不需增加新的熱源下完成赤泥等物料的烘干，節(jié)能效果顯著，有效降低生產成本和生產線投資。

本發(fā)明通過下述技術方案實現：一種非直接加熱赤泥脫堿并同步烘干赤泥原料反應爐，包括爐體及爐座，在爐體內設置有赤泥脫堿反應系統及利用余熱進行原料烘干的原料烘干系統，所述原料烘干系統設置于赤泥脫堿反應系統的外側，在所述原料烘干系統內設置有烘干通道，在烘干通道的上方設置有烘干進料斗，在烘干通道的下方設置有烘干出料裝置，且烘干出料裝置通過料道與赤泥脫堿反應系統相連通，在烘干出料裝置內設置有卸料滾筒和烘干出料絞龍，且烘干出料絞龍設置在卸料滾筒的下方。

進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠使得物料靠自身重力下行運動，從而保障物料能夠得到均勻的烘干，從而為后續(xù)處理通過質量保障，特別采用下述設置結構：所述烘干通道為豎式直通式結構，且烘干出料裝置置于爐體下方的爐座內。

進一步的為更好地實現本發(fā)明，通過設置呈倒置塔型結構的塔型反應室，采用三級反應模式進行赤泥脫堿反應處理；在設計應用時反應物依靠自身重力自行下行運動，具有大幅縮短反應物預熱時間，節(jié)能效果及生產效率顯著的特性，并且還具有冷卻速度快，運行安全穩(wěn)定等特點，特別采用下述設置結構：所述赤泥脫堿反應系統包括加熱系統及塔型反應室，加熱系統設置在塔型反應室的兩側，且原料烘干系統設置在加熱系統的外側；塔型反應室自上而下依次設置有反應物預熱室、赤泥脫堿主反應室及冷卻反應室，且反應物預熱室的通徑＞赤泥脫堿主反應室的通徑＞冷卻反應室的通徑。

進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠提供900~1400℃的溫度，以便滿足赤泥脫堿反應，特別采用下述設置結構：在加熱系統內設置有位于赤泥脫堿主反應室兩側的拱形燃燒室，在拱形燃燒室的底部設置有混合燒嘴，且混合燒嘴連接有燃氣管道，在拱形燃燒室的頂部通過管道連接有尾氣裝置，且尾氣裝置設置在反應物預熱室兩側并與反應物預熱室相連。

進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠將鈉蒸汽回收再利用，特別采用下述設置結構：所述尾氣裝置包括尾氣煙道及設置在尾氣煙道內的鈉蒸汽采集管，且鈉蒸汽采集管的采集口與反應物預熱室連通。

進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠進行充分燃燒釋熱，為赤泥脫堿反應提供所需的溫度，特別采用下述設置結構：所述混合燒嘴在拱形燃燒室的底部呈直線多組式排列，且拱形燃燒室的頂部呈拱形狀。

進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠將赤泥脫堿反應后產生的尾渣首先通過卸渣滾進行卸渣，而后利用粉碎機進一步進行粉碎，從而使尾渣達到尾渣出料絞龍（粉塵密封式出料絞龍）所需粒徑，確保在連續(xù)出料過程中隔絕外部空氣進入反應室，特別采用下述設置結構：在所述冷卻反應室出口處還設置有采用懸掛式渣滾卸料結構的出料系統，所述出料系統包括卸渣滾、粉碎機及尾渣出料絞龍，且卸渣滾、粉碎機及尾渣出料絞龍在空間位置上自上而下依次設置。

進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠加快冷卻反應室內的尾渣冷卻速度，特別采用下述設置結構：在所述冷卻反應室的兩側還設置有循環(huán)水冷卻水箱，在循環(huán)水冷卻水箱上連接有冷卻水管道（包含冷卻水供水管道和冷卻水排水管道）。

進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠進行規(guī)范化的進料，有效保障進料量與塔式反應室的反應處理能力相互協調，從而達到最大化的提高生產效率和產品質量，有效降低勞動強度、節(jié)約生產成本等，特別采用下述設置結構：在所述反應物預熱室的上方還設置有進料斗，在進料斗內設置有進料葉輪。

進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠有效提高生產效率和產品質量，特別采用下述設置結構：所述塔式反應室至少一個，且加熱系統至少為2套。

本發(fā)明與現有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

本發(fā)明利用余熱對待處理的赤泥進行烘干，物料靠自身重力下行運動，在設計時，使原料烘干系統與赤泥脫堿反應系統有機結合一體，完全利用反應余熱，在不需增加新的熱源下完成赤泥等物料的烘干，節(jié)能效果顯著，有效降低生產成本和生產線投資。

本發(fā)明通過設置呈倒置塔型結構的塔型反應室，采用三級反應模式進行赤泥脫堿反應處理；在設計應用時反應物依靠自身重力自行下行運動，具有大幅縮短反應物預熱時間，節(jié)能效果及生產效率顯著的特性，并且還具有冷卻速度快，運行安全穩(wěn)定等特點。

本發(fā)明反應物預熱室與尾氣煙道相鄰，充分利用尾氣余熱，大幅縮短反應物預熱時間，節(jié)能效果及生產效率顯著；且將拱形燃燒室設置在赤泥脫堿主反應室的兩側，能夠使拱形燃燒室充分的為赤泥脫堿主反應室提供所需熱源，從而加快赤泥脫堿反應的同時也提高副產品的回收利用率，并將冷卻反應室設置在赤泥脫堿主反應室的下方，同時使冷卻反應室的通徑小于赤泥脫堿主反應室的通徑（即冷卻反應室的寬度小于赤泥脫堿主反應室的寬度），能達到冷卻速度快的目的，有效降低高溫物料對爐座的安全影響，對出料系統設備穩(wěn)定運行提供保障。

本發(fā)明進料斗及進料葉輪的設置能有效降低勞動強度、節(jié)約生產成本等。

本發(fā)明能夠將赤泥中所含鈉還原分離后形成氣態(tài)，使得鈉蒸汽得到有效回收利用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明俯視圖。

圖2為本發(fā)明剖視圖。

圖3為本發(fā)明左視圖。

圖4為本發(fā)明主視圖。

圖5為本發(fā)明后視圖。

圖6為本發(fā)明俯視半剖圖。

圖7為本發(fā)明左視半剖圖。

其中，1-爐體，2-爐座，3-烘干進料斗，4-烘干通道，5-卸料滾筒，6-烘干出料絞龍，7-進料葉輪，8-赤泥脫堿主反應室，9-卸渣滾，10-粉碎機，11-尾渣出料絞龍，12-尾氣煙道，13-鈉蒸汽采集管，14-拱形燃燒室，15-混合燒嘴，16-循環(huán)水冷卻水箱，17-冷卻水管道，18-燃氣管道，19-進料斗，20-出料系統，21-反應物預熱室，22-冷卻反應室。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1：

本發(fā)明提出了一種非直接加熱赤泥脫堿并同步烘干赤泥原料反應爐，利用余熱對待處理的赤泥進行烘干，物料靠自身重力下行運動，在設計時，使原料烘干系統與赤泥脫堿反應系統有機結合一體，完全利用反應余熱，在不需增加新的熱源下完成赤泥等物料的烘干，節(jié)能效果顯著，有效降低生產成本和生產線投資，如圖1-7所示，特別采用下述設置結構：包括爐體1及爐座2，在爐體1內設置有赤泥脫堿反應系統及利用余熱進行原料烘干的原料烘干系統，所述原料烘干系統設置于赤泥脫堿反應系統的外側，在所述原料烘干系統內設置有烘干通道4，在烘干通道4的上方設置有烘干進料斗3，在烘干通道4的下方設置有烘干出料裝置，且烘干出料裝置通過料道與赤泥脫堿反應系統相連通，在烘干出料裝置內設置有卸料滾筒5和烘干出料絞龍6，且烘干出料絞龍6設置在卸料滾筒5的下方。

優(yōu)選的，在設置時，在爐體1的外層還設置有爐體保溫系統：

爐體保溫系統是反應爐外層保溫、保護設施，附著于爐體外層，具有節(jié)能、保護爐體、保障員工操作安全等功能。

爐體保溫系統主要以碴藻磚、保溫棉等材料包裹爐體，減少反應爐內熱能散失，并達到爐體表層溫度低于35℃的目的。

在設置時，利用金屬構件、耐火材料為主的材料搭建原料烘干系統，由于鋁廠赤泥堆場所取赤泥含水量較高（通常含水量為25~30%），火法處理赤泥工藝一般均需烘干（含水量＜6%以下）研磨配料等工序，常規(guī)生產線要另建一烘干爐配套使用，從而造成成本投入過高的弊端，本發(fā)明所述的反應爐則將烘干設施與反應爐有機結合一體，完全利用反應余熱，在不要增加新的熱源下完成赤泥等物料的烘干，節(jié)能效果顯著，有效降低生產成本和生產線投資。

在設置時，烘干進料斗3設置在烘干通道4的上方并與烘干通道連接，烘干通道4下端設置有滾筒式卸料（卸料滾筒5）、絞龍出料（烘干出料絞龍6）等裝置。

在原料烘干系統的內側利用耐火材料隔絕構建赤泥脫堿反應系統。

實施例2：

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠使得物料靠自身重力下行運動，從而保障物料能夠得到均勻的烘干，從而為后續(xù)處理通過質量保障，如圖1-7所示，特別采用下述設置結構：所述烘干通道4為豎式直通式結構，且烘干出料裝置置于爐體1下方的爐座2內，在設置時，將烘干出料裝置設置在爐體1的底部并置于爐座2所設置的區(qū)域內，便于烘干出料裝置與后續(xù)系統相連通。

實施例3：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現本發(fā)明，通過設置呈倒置塔型結構的塔型反應室，采用三級反應模式進行赤泥脫堿反應處理；在設計應用時反應物依靠自身重力自行下行運動，具有大幅縮短反應物預熱時間，節(jié)能效果及生產效率顯著的特性，并且還具有冷卻速度快，運行安全穩(wěn)定等特點，如圖1-7所示，特別采用下述設置結構：所述赤泥脫堿反應系統包括加熱系統及塔型反應室，加熱系統設置在塔型反應室的兩側，且原料烘干系統設置在加熱系統的外側；塔型反應室自上而下依次設置有反應物預熱室21、赤泥脫堿主反應室8及冷卻反應室22，且反應物預熱室21的通徑＞赤泥脫堿主反應室8的通徑＞冷卻反應室22的通徑。

在設置時，設置包含反應物預熱室21、赤泥脫堿主反應室8及冷卻反應室22在內的塔型反應室，并將反應物預熱室21設置在最上方，冷卻反應室22設置在最下方，赤泥脫堿主反應室8設置在中間，且反應物預熱室21的通徑大于赤泥脫堿主反應室8的通徑大于冷卻反應室22的通徑；所述反應物預熱室21的反應溫度為常溫~ 8 0 0℃，赤泥脫堿主反應室8的反應溫度為8 0 0 ℃~ 1 4 0 0℃，尾渣在冷卻反應室22快速冷卻至2 0 0 ℃以下，以便輸送至下一工序內進行后續(xù)處理。

在使用時，經過原料烘干系統烘干處理后的物料將通過烘干出料裝置及后續(xù)連通設備加載到反應物預熱室21內進行預熱反應，而后利用赤泥脫堿主反應室8進行高溫反應分解，最后通過冷卻反應室22進行尾渣降溫處理。

實施例4：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠提供900~1400℃的溫度，以便滿足赤泥脫堿反應，特別采用下述設置結構：在加熱系統內設置有位于赤泥脫堿主反應室8兩側的拱形燃燒室14，在拱形燃燒室14的底部設置有混合燒嘴15，且混合燒嘴15連接有燃氣管道18，在拱形燃燒室14的頂部通過管道連接有尾氣裝置，且尾氣裝置設置在反應物預熱室21兩側并與反應物預熱室21相連通，燃氣管道18將燃氣供應到混合燒嘴15處，燃氣通過混合燒嘴15在拱形燃燒室14內進行燃燒，并為赤泥脫堿反應提供900~1400℃溫度的熱量，采用拱形結構的拱形燃燒室14，能增強爐體結構穩(wěn)定性，拱形頂的設置能在頂部產生熱渦流, 可有效改善燃燒室熱均衡問題。并有一定的節(jié)能效果。

實施例5：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠將鈉蒸汽回收再利用，如圖1-7所示，特別采用下述設置結構：所述尾氣裝置包括尾氣煙道12及設置在尾氣煙道12內的鈉蒸汽采集管13，且鈉蒸汽采集管13的采集口與反應物預熱室21連通，塔式反應室內所產生的鈉蒸汽將通過鈉蒸汽采集管13收集，且鈉蒸汽采集管13與爐外的金屬鈉回收裝置連通，鈉蒸汽采集管13內所收集的鈉蒸汽將在尾氣煙道12內氣體的作用下保溫輸出。其中，反應物預熱室采用大通徑設置，能緊鄰尾氣煙道,最大限度利用尾氣余熱對反應物預熱；大通徑設置亦能有效增加增反應物預熱量, 有效提高產能；將冷卻反應室22設置成小通徑，使得小通徑冷卻反應室能縮短熱傳遞距離, 大幅提高冷卻速度，以便使反應物料快速冷卻至2 0 0 ℃以下；而低溫物料正是對爐座安全及出料系統穩(wěn)定運行的前提。

實施例6：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠進行充分燃燒釋熱，為赤泥脫堿反應提供所需的溫度，如圖1-7所示，特別采用下述設置結構：所述混合燒嘴5在拱形燃燒室14的底部呈直線多組式排列，且拱形燃燒室14的頂部呈拱形狀，優(yōu)選的在設計時，在一個加熱系統內的拱形燃燒室14底部所設置的混合燒嘴15呈等高直線多組式排列，使得燃氣在拱形燃燒室14內的燃燒效果更佳，供熱更均勻。

實施例7：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠將赤泥脫堿反應后產生的尾渣首先通過卸渣滾進行卸渣，而后利用粉碎機進一步進行粉碎，從而使尾渣達到尾渣出料絞龍（粉塵密封式出料絞龍）所需粒徑，確保在連續(xù)出料過程中隔絕外部空氣進入反應室，如圖1-7所示，特別采用下述設置結構：在所述冷卻反應室22出口處還設置有采用懸掛式渣滾卸料結構的出料系統20，所述出料系統20包括卸渣滾9、粉碎機10及尾渣出料絞龍11，且卸渣滾9、粉碎機10及尾渣出料絞龍11在空間位置上自上而下依次設置。

實施例8：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠加快冷卻反應室內的尾渣冷卻速度，如圖1-7所示，特別采用下述設置結構：在所述冷卻反應室22的兩側還設置有循環(huán)水冷卻水箱16，在循環(huán)水冷卻水箱16上連接有冷卻水管道17，優(yōu)選的，循環(huán)水冷卻水箱16設置在卸渣滾9的上方，在使用時冷卻水管道17將冷卻水供給循環(huán)水冷卻水箱16內，以便使得尾渣能夠在循環(huán)水冷卻水箱16的作用下加快冷卻，優(yōu)選的在設置時，在每一個冷卻反應室22兩側都設置有循環(huán)水冷卻水箱16。

實施例9：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠進行規(guī)范化的進料，有效保障進料量與塔式反應室的反應處理能力相互協調，從而達到最大化的提高生產效率和產品質量，有效降低勞動強度、節(jié)約生產成本等，如圖1-7所示，特別采用下述設置結構：在所述反應物預熱室21的上方還設置有進料斗19，在進料斗19內設置有進料葉輪7，通過原料烘干系統烘干后的物料將在連通設備的作用下加載到進料斗19內，進料斗19內的物料將在進料葉輪7的作用下以及配套設施的管理下加載到塔型反應室內進行脫堿反應。

實施例10：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現本發(fā)明，能夠有效提高生產效率和產品質量，如圖1-7所示，特別采用下述設置結構：所述塔式反應室至少一個，且加熱系統至少為2套；即在設置時，所述塔型反應室數量可以無限復式排列，加熱系統亦隨之匹配增加，優(yōu)選的所述塔型反應室為3個，且加熱系統為4套，且塔型反應室位于兩套加熱系統之間。

優(yōu)選的加熱系統與加熱系統之間的混合燒嘴15亦呈等高直線排列。

在設置時，將原料烘干系統設置在加熱系統的外側，利用加熱系統的余熱對通過烘干進料斗3加入到烘干通道4內的赤泥等物料進行烘干，烘干后的赤泥等原料將在卸料滾筒5及烘干出料絞龍6的作用下并配合相應的料道加載到進料斗19內，優(yōu)選的塔型反應室采用高熱導率耐火材料和金屬材料構建，反應物預熱室21與尾氣煙道12相鄰，可以充分利用尾氣余熱，大幅縮短反應物預熱時間，節(jié)能效果及生產效率顯著；赤泥脫堿主反應室8左右兩側分別有燃燒室提供反應所需熱源；冷卻反應室22位于赤泥脫堿主反應室8的下部，并與赤泥脫堿主反應室8相通，寬度小于赤泥脫堿主反應室8，能達到冷卻速度快目的，有效降低高溫物料對爐座的安全影響，對出料系統（懸掛式渣滾卸料結構）設備穩(wěn)定運行提供保障，該段左右兩側分別設置有大容量循環(huán)水冷卻箱體（循環(huán)冷卻水箱16，并利用冷卻水管道17對循環(huán)冷卻水箱16供、排水），可以加速尾渣的冷卻；拱形燃燒室14、混合燒嘴15、尾氣煙道12、燃氣管道18等組成加熱系統，使用材料以耐火材料及金屬管道構件為主，分別位于塔型反應室第二段（赤泥脫堿主反應室8）兩側，提供900~1400℃溫度滿足赤泥脫堿反應，混合燒嘴15位于拱形燃燒室14下部，為直線多組式排列，高溫尾氣管道（尾氣煙道12）位于拱形燃燒室14上部出口處與反應爐外輔助設備連接；在塔型反應室上方還設置有進料系統，該系統為臥式葉輪轉動進料結構，位于反應預熱室21上方，主要由金屬葉輪料斗（進料斗19）、進料葉輪7組成，并配合有葉輪支架、電動機及相關電器控件，使用材料以金屬構件為主，該系統在送料時間、送料量上通過相關電器控件達到赤泥脫堿反應速率與產能的最佳組合，是赤泥脫堿工藝規(guī)范化的前提，能大幅提高生產效率和產品質量，該系統能有效降低勞動強度、節(jié)約生產成本等。

在本發(fā)明中還設置有采用懸掛式渣滾卸料結構的出料系統，位于塔型反應室第三段（冷卻反應室22）下方，主要由卸渣滾9、粉碎機10、粉塵密封式出料絞龍（尾渣出料絞龍11）組成，并配合有電動機及相關電器控件、支架等，赤泥脫堿反應后尾渣經卸渣滾9送入粉碎機10進一步粉碎，使尾渣達到粉塵密封式出料絞龍所需粒徑，確保在連續(xù)出料過程中隔絕外部空氣進入反應室。

在赤泥脫堿反應爐（非直接加熱赤泥脫堿并同步烘干赤泥原料反應爐）內還設置有鈉蒸汽采集系統，主要功能是將赤泥中所含鈉還原分離后生成的鈉蒸汽進行有效采集，鈉蒸汽的有效回收利用是赤泥脫堿工藝經濟效益主要支撐點，主要用各種功能管道（鈉蒸汽采集管13）安置于爐內相關位置，采集口與反應室第一段連通，總管道經由尾氣煙道保溫輸出爐外，鈉蒸汽出口與爐外金屬鈉回收裝置連通。

使用時，利用進料斗19和進料葉輪7將烘干后的赤泥等原料落入塔型反應室的反應物預熱室21中進行預熱，而后在赤泥脫堿主反應室8內進行高溫反應（高溫還原分解），最后通過冷卻反應室22在循環(huán)水冷卻水箱16的作用下進行快速冷卻，燃氣管道18想混合燒嘴15提供燃氣，并在拱形燃燒室14內進行燃燒，拱形燃燒室14中的燃氣燃燒提供主要反應熱源，赤泥原料經預熱后進入赤泥脫堿主反應室8內被還原分解，生成的鈉蒸氣經鈉蒸氣采集管13進入外置的金屬鈉回收裝置被回收利用，脫堿后的余料則進入冷卻反應室22，經循環(huán)水冷卻水箱16的快速冷卻后，被卸渣滾9卸渣并通過粉碎機10粉碎，落入尾渣出料絞龍11內，輸出后回收利用。整個工作工程是一個連續(xù)反應過程，塔型反應室始終處于無氧狀態(tài)下進行還原、分解、化合等反應，脫堿充分，從而在單位時間內大幅提高了生產效率，所分解生成的鈉蒸氣得到有效回收利用，反應后的余料即副產品也得到較高的回收利用，同時整套裝置結構簡單易于實施。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。