一种金属和非金属的高温冶炼的装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109179325A(43)申请公布日2019.01.11(21)申请号201811122215.5(22)申请日2018.09.26(71)申请人上海柯来浦能源科技有限公司地址200233上海市徐汇区田林路142号3幢四层406室(72)发明人贾鹏(51)Int.Cl.C01B6/04(2006.01)C01F7/02(2006.01)C01F11/18(2006.01)C01F5/14(2006.01)C01F11/02(2006.01)C22B5/10(2006.01)C22B5/12(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称一种金属和非金属的高温冶炼的装置和方法(57)摘要本发明涉及一种金属和非金属的高温冶炼的装置和方法，装置包括还原炉、水化器、离心分离器、液固分离器、碳化反应器、柯来浦单元、硅铁分离器、变换分离系统、氨化分离器和安氢系统。焦粉、煤粉或垃圾中的有机碳化物在还原炉内与纯氧反生燃烧反应产生高温，生成还原性的一氧化碳气体、硅铁和重金属。一氧化碳在安氢系统中生产氢气，还原炉的高温余热进入柯来浦单元发电，产生的电返回供还原炉使用。从还原炉生产出来的硅铁和重金属的混合物进入硅铁分离器，分离生产硅铁和重金属产品。本发明利用柯来浦和安氢系统进行热量循环利用，提高了余热利用率，利用还原炉还原回收金属、非金属物质，变废为宝，充分利用了自然资源。CN109179325ACN109179325A权利要求书1/3页1.一种金属和非金属的高温冶炼装置，其特征是：所述系统包括还原炉（1）、水化器（2）、离心分离器（3）、碳化反应器（4）、柯来浦单元（5）、硅铁分离器（6）、变换分离系统（10）、液固分离器（21）、氨化分离器（11）和安氢系统（7）；所述还原炉（1）为回转窑结构，所述回转窑分为混合燃烧室（18）、预热段（19）和还原段（20），所述混合燃烧室（18）、预热段（19）和还原段（20）依次连通；所述混合燃烧室（18）设有成品出口（13）、燃料和还原剂入口（14）、富氧进口（15）和矿物入口（16），所述还原段设有一氧化碳出口（17）；所述变换分离系统（10）设有氢气出口、水蒸气入口、一氧化碳入口和二氧化碳出口，所述氢气出口连接到安氢系统，所述一氧化碳入口通过激冷除尘器与还原炉（1）的一氧化碳出口连接，所述二氧化碳出口连接到碳化反应器（4）的二氧化碳入口；所述还原炉的成品出口（13）连接到液固分离器（21），液固分离器的固相出口通过水化器（2）连接到离心分离器（3），水化器（2）设有加水口，所述液固分离器（21）液相出口连接到硅铁分离器（6），硅铁分离器设有重金属混合物出口和硅铁出口，重金属混合物出口连接到金属产品仓，硅铁出口连接到硅铁产品仓；所述离心分离器设有固体产物出口和液体产物出口，所述液体产物出口分为两路，一路连接到氨化分离器，一路连接到碳化反应器（4）；所述碳化反应器设有轻质碳酸钙出口和氢氧化镁出口，所述轻质碳酸钙出口连接到轻质碳酸钙产品仓，所述氢氧化镁出口连接到氢氧化镁产品仓；所述氨化分离器设有氢氧化钙出口和氢氧化镁出口，所述氢氧化钙出口连接到氢氧化钙产品仓，所述氢氧化镁出口连接到氢氧化镁产品仓。2.根据权利要求1所述金属和非金属的高温冶炼装置，其特征是：所述离心分离器（3）液相出口的流出物是氢氧化钙和氢氧化镁乳液；所述离心分离器（3）固体产物出口流出的固体产物为三氧化二铝。3.根据权利要求1所述金属和非金属的高温冶炼装置，其特征是：所述柯来浦单元包括膨胀机（64）、发电机（65）、导热介质循环管路（66）、氢气热压缩设备（67）和中间再热器（68），膨胀机出口通过氢气热压缩设备连接到膨胀机入口，膨胀机与发电机轴连接；所述还原炉（1）设有取热设备（9），所述还原炉用电设备与发电机（65）电路连接，所述取热设备通过导热介质循环管路（66）与柯来浦单元循环连接，所述氢气热压缩设备（67）可以设置多级。4.根据权利要求3所述金属和非金属的高温冶炼装置，其特征是：所述导热介质循环管路（66）通过取热设备（9）将还原炉的余热回收，然后加热氢气热压缩设备（67）产生高温高压氢气，推动膨胀机（64）做功带动发电机（65）发电，发出的电部分返回还原炉；中间再热器（68）是为膨胀机多做功设置的级间换热器；做功后的低温低压的氢气进入氢气热压缩设备（67）。5.根据权利要求1所述金属和非金属的高温冶炼装置，其特征是：所述安氢系统（7）包括两台吸氢反应器（40）、金属氢化物更换装置（41）、乏金属氢化物集装箱（42）和饱和金属氢化物集装箱（43）；所述吸氢反应器装有以金属镁为主要成分的金属储氢材料，所述吸氢反应器通过循环换热介质管路（