一种微波设备和赤泥处理系统的制作方法

1.本实用新型属于尾矿处理技术领域，具体涉及一种微波设备，还涉及一种赤泥处理系统。


背景技术：

2.赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的固体废物，一般含较多的氧化铁，外观与赤色泥土相似，因而得名。每生产1吨氧化铝大约产生赤泥0.8～1.5吨。我国是氧化铝生产大国，同时产生了大量赤泥，但是目前不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，不仅占用了大量土地，而且对环境造成了严重的污染。大量的赤泥的产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
3.对赤泥的综合利用，目前主要围绕两个方面开展工作：一是提取赤泥中的有用组分，回收有价金属；二是将赤泥作为大宗材料的原料，整体加以综合利用。其中铁元素是首先需要回收的金属，现有技术中经常采用磁选法回收赤泥中的铁元素，该方法包括将赤泥制成球粒、烘干、对赤泥球粒微波磁化、精磨、磁选等工序。微波磁化是在工业微波炉内将赤泥中的铁元素转化成四氧化三铁(fe3o4)，满足利用磁选设备筛选的要求，因为工业微波炉需要消耗较大的电能，造成现有的磁选法中，磁化工序存在能耗高、磁化速度慢的缺陷，难以满足后续工序的生产需要，降低了生产效率。


技术实现要素：

4.为了解决上述全部或部分问题，本实用新型的目的在于提供一种微波设备，将燃气喷射装置和微波发生装置组合设置在一套设备之中，燃气喷射装置在微波磁化之前对赤泥球粒燃烧磁化，可以加快赤泥球粒磁化的速度，降低能耗，提高生产效率。
5.本实用新型目的还在于提供一种赤泥处理系统，安装了上述微波设备。
6.本实用新型一方面提供了一种微波设备，包括炉体，所述炉体的内部设置有炉室，待磁化的物料被输送至所述炉室，所述炉体上设置有燃气喷射装置和微波发生装置，所述燃气喷射装置可向所述炉室喷射火焰，对待磁化的物料进行燃烧磁化，所述微波发生装置可将电磁波导入所述炉室，对待磁化的物料进行微波磁化。
7.可选地，所述微波发生装置设置在所述炉体的顶部，包括功率头机柜和功率头，所述功率头机柜控制所述功率头发出电磁波，所述功率头将所述电磁波导入所述炉室。
8.可选地，所述功率头包括磁控管、电磁铁、波导、三端环形器、水负载和三销钉调配器，所述磁控管设置在所述电磁铁的上方，所述电磁铁的下方设置有波导激励腔，所述波导激励腔与所述波导连接，所述三端环形器的第一端与所述波导连接，第二端与所述水负载连接，第三端与所述三销钉调配器连接，所述三销钉调配器连通所述炉室。
9.可选地，所述炉体的顶部设置有12组以上的所述微波发生装置，所述微波发生装置的功率≥100kw。
10.可选地，所述燃烧磁化的温度是800～1500℃，燃烧磁化的时间是1～3小时。
11.可选地，所述微波磁化的温度是850～1500℃，微波磁化的时间是1～3小时。
12.可选地，所述燃气喷射装置包括多个喷嘴，所述喷嘴连通所述炉室，还包括燃气输送装置和助燃气体输送装置，所述燃气输送装置和所述助燃气体输送装置设置在所述炉体的外侧壁上，所述燃气输送装置的出气端和所述助燃气体输送装置的出气端同时连接所述喷嘴，所述喷嘴向所述炉室喷射火焰，对待磁化的物料进行燃烧。
13.可选地，所述燃气喷射装置还包括助燃气体循环总管和燃气循环总管，所述助燃气体循环总管和所述燃气循环总管设置在所述炉体的顶部，所述助燃气体输送装置的进气端连接所述助燃气体循环总管，所述燃气输送装置的进气端连接所述燃气循环总管。
14.可选地，所述炉体相对的两个侧壁上交替设置多个所述喷嘴，多个所述喷嘴喷射的火焰以相反的方向间隔设置。
15.可选地，所述助燃气体输送装置包括第一支管、第一电动阀、第一手动阀和第一软管，所述第一支管的上端连接所述助燃气体循环总管，所述第一支管的下端连接所述第一软管的上端，所述第一软管的下端连接所述喷嘴，所述第一电动阀、所述第一手动阀以上下位置依次设置在所述第一支管上，所述第一电动阀用于自动开启或自动关闭所述第一支管，所述第一手动阀用于手动开启或手动关闭所述第一支管、或手动调节所述第一支管内的助燃气体流量。
16.可选地，所述第一支管为钢管，所述第一软管为铠装金属软管，所述第一电动阀为电动电磁蝶阀，所述第一手动阀为手动蝶阀或手动球阀。
17.可选地，所述燃气输送装置包括第二支管、第二手动阀、第二电动阀、比例阀、第三手动阀和第二软管，所述第二支管的上端连接所述燃气循环总管，所述第二支管的下端连接所述第二软管的上端，所述第二软管的下端连接所述喷嘴，所述第二手动阀、所述第二电动阀、所述比例阀、所述第三手动阀以上下位置依次设置在所述第二支管上，所述第二手动阀用于手动开启或手动关闭所述第二支管，所述第二电动阀用于自动开启或自动关闭所述第二支管，所述比例阀通过导压管连接所述助燃气体输送装置、用于根据所述助燃气体输送装置输送的助燃气体流量自动调节所述第二支管内的燃气流量，所述第三手动阀用于手动开启或手动关闭所述第二支管、或手动调节所述第二支管内的燃气流量。
18.可选地，所述第二支管为钢管，所述第二软管为橡胶软管，所述第二手动阀为手动球阀，所述第二电动阀为燃气电磁阀，所述比例阀为燃气比例阀，所述第三手动阀为手动蝶阀或手动球阀。
19.可选地，所述喷嘴设置有自动点火装置，所述喷嘴向外喷出气体时启动所述自动点火装置点燃燃气。
20.可选地，所述炉体包括钢结构架体和耐火内衬，所述耐火内衬设置在所述炉室的侧壁和顶部。
21.可选地，还包括输送装置，所述输送装置为输送车或输送辊道，在磁化之前所述输送装置将待磁化的物料输送至所述炉室，在磁化之后所述输送装置将磁化的物料从所述炉室输出。
22.本实用新型另一方面提供了一种赤泥处理系统，包括以上所述的微波设备，还包括除尘设备和脱硫设备，所述微波设备设置有排烟口，所述排烟口通过管道依次连接所述
除尘设备和所述脱硫设备。
23.由上述技术方案可知，本实用新型提供的微波设备，具有以下优点：
24.本实用新型通过将燃气喷射装置和微波发生装置组合设置在一套设备之中，燃气喷射装置在微波磁化之前对赤泥球粒燃烧磁化，所消耗燃气成本低于使用微波炉磁化的用电成本，而且燃气对赤泥球粒燃烧的速度快，对赤泥球粒中部分铁元素的磁化速度也快，所以整体来看可以加快赤泥球粒磁化的速度，降低能耗，提高生产效率。
25.本实用新型通过将燃气喷射装置和微波发生装置组合设置在一套设备之中，避免了设置两套独立设备，从而减小了设备占地面积，缩短了物料转运时间，节约了设备采购和运行成本。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例中微波设备的主视图(局部)；
27.图2为本实用新型实施例中功率头的左视图；
28.图3为本实用新型实施例中微波发生装置的控制原理图；
29.图4为本实用新型实施例中隧道窑的主视图；
30.图5为本实用新型实施例中助燃气体输送装置和燃气输送装置的主视图；
31.图6为本实用新型实施例中隧道窑的俯视图；
32.图7为图6中沿a
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a的剖视图；
33.图8为本实用新型实施例中赤泥处理系统的组成示意图。
34.附图标记说明：1、炉体；2、输送装置；3、助燃气体循环总管；4、燃气循环总管；5、助燃气体输送装置；5
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1、第一支管；5
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2、第一电动阀；5
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3、第一手动阀；5
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4、第一软管；6、燃气输送装置；6
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1、第二支管；6
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2、第二手动阀；6
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3、第二电动阀；6
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4、比例阀；6
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5、第三手动阀；6
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6、第二软管；7、喷嘴；8、功率头机柜；9、功率头；9
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1、磁控管；9
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2、电磁铁；9
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3、波导；9
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4、三端环形器；9
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5、水负载；9
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6、三销钉调配器。
具体实施方式
35.为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的一种微波设备和赤泥处理系统做进一步详细的描述。
36.实施例1
37.如图1、图4、图6、图7所示为本实用新型实施例1，该实施例中公开了一种微波设备，包括炉体1，炉体1的内部设置有炉室，待磁化的物料被输送至炉室，炉体1上设置有燃气喷射装置和微波发生装置，燃气喷射装置可向炉室喷射火焰，对待磁化的物料进行燃烧磁化，微波发生装置可将电磁波导入炉室，对待磁化的物料进行微波磁化。
38.本实施例中，待磁化的物料为赤泥球粒，在磁化过程中，首先燃气喷射装置向炉室喷射火焰，对待磁化的物料进行燃烧磁化，相当于进行预还原，之后微波发生装置对待磁化的物料进行微波磁化。赤泥球粒中的部分铁元素经过燃烧可以转化成四氧化三铁(fe3o4)，主要是赤泥球粒中表层的铁元素被转化，赤泥球粒中剩余的铁元素在被微波加热时可以继续被转化。
39.炉体1相当于隧道窑，如图1所示，微波发生装置设置在炉体1的顶部，包括功率头
机柜8和功率头9，功率头机柜8控制功率头9发出电磁波，功率头9将电磁波导入炉室。功率头机柜8对外连接微波电源控制机柜，两个机柜分别配备空调挂机(图中未示出)，可降低设备温度，维持稳定运行。
40.如图3所示，功率头机柜8的控制系统采用plc总控单元，可设置触摸屏进行多参数显示，同时设计有缺水、缺相及微波电源异常等安全连锁保护系统，以确保设备安全可靠运行。
41.如图1、图2所示，功率头9包括磁控管9
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1、电磁铁9
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2、波导9
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3、三端环形器9
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4、水负载9
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5和三销钉调配器9
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6，磁控管9
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1设置在电磁铁9
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2的上方，电磁铁9
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2的下方设置有波导激励腔，波导激励腔与波导9
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3连接，三端环形器9
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4的第一端与波导9
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3连接，第二端与水负载9
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5连接，第三端与三销钉调配器9
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6连接，三销钉调配器9
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6连通炉室。
42.波导9
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3、三端环形器9
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4、水负载9
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5、三销钉调配器9
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6、炉室之间均可通过法兰分别连接。
43.磁控管9
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1是用来产生微波能的电真空器件。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得的能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。电磁铁9
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2可产生高频电磁场。波导9
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3可将电磁波导入负载之中。三端环形器9
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4包括三个端口，设置在电磁波传输路径上，通过法兰可连接三个设备。
44.水负载9
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5设置有进出水接头，内部可流通循环水。三端环形器9
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4可将炉体1内反射回来的的微波导入水负载9
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5，从而有效保护磁控管9
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1，提高设备的使用寿命。
45.磁控管9
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1在运行时向外发射微波能量的过程中会有一部分反向微波能量反射回来，反射回来微波能量如没有得到有效的调节降低，会导致磁控管9
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1输出不稳定或直接损坏，进而影响设备的稳定运行，也会影响到赤泥球粒磁化的质量和产能。因此采用三销钉调配器9
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6来降低反射回的微波能量，三销钉调配器9
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6是在波导管上焊接三个带螺纹孔的基座，每个基座的螺纹孔中螺纹配合安装一个能调节伸入波导管内长度的销钉，可实现降低反射回来的微波能量。
46.优选地，炉体1的顶部设置有12组以上的微波发生装置，微波发生装置的功率≥100kw。
47.燃烧磁化的温度是800～1500℃，燃烧磁化的时间是1～3小时。
48.微波磁化的温度是850～1500℃，微波磁化的时间是1～3小时。
49.如图4、图5、图6、图7所示，燃气喷射装置包括多个喷嘴7，多个喷嘴7设置在炉体1的侧壁上，喷嘴7连通炉室，燃气喷射装置还包括燃气输送装置6和助燃气体输送装置5，燃气输送装置6和助燃气体输送装置5设置在炉体1的外侧壁上，燃气输送装置6的出气端和助燃气体输送装置5的出气端同时连接喷嘴7，喷嘴7向炉室喷射火焰，对待磁化的物料进行燃烧。
50.助燃气体输送装置5输送的助燃气体可以是空气，也可以是氧气，或者是氧气含量较高的混合气体。炉体1的外侧壁上需要设置支架来安装固定燃气输送装置6和助燃气体输送装置5。
51.燃气喷射装置还包括助燃气体循环总管3和燃气循环总管4，助燃气体循环总管3和燃气循环总管4设置在炉体1的顶部，助燃气体输送装置5的进气端连接助燃气体循环总
管3，燃气输送装置6的进气端连接燃气循环总管4。炉体1的顶部需要设置支架来安装固定助燃气体循环总管3和燃气循环总管4。
52.助燃气体循环总管3对外可以连接风机，或者连接储气罐，向助燃气体输送装置5提供具有一定压力的助燃气体。燃气循环总管4对外可以连接市政燃气管网，或者连接储气罐，向燃气输送装置6提供具有一定压力的燃气。
53.优选地，炉体1相对的两个侧壁上交替设置多个喷嘴7，多个喷嘴7喷射的火焰以相反的方向间隔设置。通过该设计，可以提高对待磁化的物料燃烧的均匀性，提高赤泥球粒被磁化的比例。
54.相应地，与喷嘴7连接的燃气输送装置6和助燃气体输送装置5，三者成组地在炉体1相对的两个侧壁上交替设置。
55.如图6所示，助燃气体循环总管3在炉体1的顶部呈u形，方便为炉体1两侧的助燃气体输送装置5输送助燃气体。燃气循环总管4在炉体1的顶部也是呈u形，方便为炉体1两侧的燃气输送装置6输送燃气。
56.如图5、图7所示，助燃气体输送装置5包括第一支管5
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1、第一电动阀5
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2、第一手动阀5
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3和第一软管5
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4，第一支管5
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1的上端连接助燃气体循环总管3，第一支管5
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1的下端连接第一软管5
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4的上端，第一软管5
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4的下端连接喷嘴7，第一电动阀5
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2、第一手动阀5
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3以上下位置依次设置在第一支管5
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1上，第一电动阀5
‑
2用于自动开启或自动关闭第一支管5
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1，第一手动阀5
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3用于手动开启或手动关闭第一支管5
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1、或手动调节第一支管5
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1内的助燃气体流量。
57.优选地，第一支管5
‑
1为钢管，第一软管5
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4为铠装金属软管，第一电动阀5
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2为电动电磁蝶阀，第一手动阀5
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3为手动蝶阀或手动球阀。
58.如图5、图7所示，燃气输送装置6包括第二支管6
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1、第二手动阀6
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2、第二电动阀6
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3、比例阀6
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4、第三手动阀6
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5和第二软管6
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6，第二支管6
‑
1的上端连接燃气循环总管4，第二支管6
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1的下端连接第二软管6
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6的上端，第二软管6
‑
6的下端连接喷嘴7，第二手动阀6
‑
2、第二电动阀6
‑
3、比例阀6
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4、第三手动阀6
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5以上下位置依次设置在第二支管6
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1上，第二手动阀6
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2用于手动开启或手动关闭第二支管6
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1，第二电动阀6
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3用于自动开启或自动关闭第二支管6
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1，比例阀6
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4通过导压管连接助燃气体输送装置5、用于根据助燃气体输送装置5输送的助燃气体流量自动调节第二支管6
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1内的燃气流量，第三手动阀6
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5用于手动开启或手动关闭第二支管6
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1、或手动调节第二支管6
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1内的燃气流量。
59.优选地，第二支管6
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1为钢管，第二软管6
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6为橡胶软管，第二手动阀6
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2为手动球阀，第二电动阀6
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3为燃气电磁阀，比例阀6
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4为燃气比例阀6
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4，第三手动阀6
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5为手动蝶阀或手动球阀。
60.燃气喷射装置还包括自动控制单元，例如plc，通过自动控制单元控制多组燃气输送装置6和助燃气体输送装置5运行。
61.优选地，喷嘴7设置有自动点火装置，喷嘴7向外喷出气体时启动自动点火装置点燃燃气。
62.优选地，炉体1包括钢结构架体和耐火内衬，耐火内衬设置在炉室的侧壁和顶部。
63.如图4、图6、图7所示，微波设备还包括输送装置2，输送装置2为输送车或输送辊道，在磁化之前输送装置2将待磁化的物料输送至炉室，在磁化之后输送装置2将磁化的物
料从炉室输出。
64.炉体1还需要设置炉门，在磁化过程中封闭炉室，起到隔绝防护的作用。
65.在磁化之前输送车可以从炉室的一端驶入，在磁化之后从同一端驶出。输送辊道也可以采用从炉室的同一端输入和输出的方案，这样方便炉体1的结构设置。当然也可以采用从炉室的相对的两端分别输入和输出的方案。
66.本实施例的微波设备通过将燃气喷射装置和微波发生装置组合设置在一套设备之中，燃气喷射装置在微波磁化之前对赤泥球粒燃烧磁化，所消耗燃气成本低于使用微波炉磁化的用电成本，而且燃气对赤泥球粒燃烧的速度快，对赤泥球粒中部分铁元素的磁化速度也快，所以整体来看可以加快赤泥球粒磁化的速度，降低能耗，提高生产效率。
67.本实施例的微波设备通过将燃气喷射装置和微波发生装置组合设置在一套设备之中，避免了设置两套独立设备，从而减小了设备占地面积，缩短了物料转运时间，节约了设备采购和运行成本。
68.本实施例的微波设备性能稳定，故障率低，使用寿命长。
69.实施例2
70.如图8所示，本实施例公开了一种赤泥处理系统，包括实施例1中所述的微波设备，还包括除尘设备和脱硫设备，微波设备设置有排烟口，可设置在炉体1的顶部或侧壁上，排烟口通过管道依次连接除尘设备和脱硫设备。
71.从微波设备中排出的气体需要经过除尘设备除尘、经过脱硫设备脱硫，然后排出至大气，对环境不会产生污染。在脱硫设备的出气口处可设置风机，通过抽吸的方式将炉体1内的烟尘排出。
72.通过将燃气喷射装置和微波发生装置组合设置在一套设备之中，分两步对赤泥球粒进行磁化，可以加快赤泥球粒磁化的速度，降低能耗，提高生产效率。
73.如图8所示，赤泥处理系统还包括：第一烘干设备、制球设备、第二烘干设备、脱碱设备、精磨设备、磁选设备。其中，第一烘干设备用于对赤泥原材料进行加热，制球设备用于对赤泥原材料制成球粒，第二烘干设备用于对制球设备制造的赤泥球粒进行加热，脱碱设备用于对赤泥球粒进行脱碱，精磨设备用于对赤泥球粒进行磨碎，磁选设备用于对磨碎的赤泥进行磁力筛选。
74.第二烘干设备可以使用微波设备的余热对球粒进行加热，既可以提高制球的效率，又起到节能减排的作用。
75.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
76.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
77.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
78.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。