权利要求
1.一种偏钛酸旋浮煅烧生产系统，其特征在于，包括闪蒸干燥机(3)、干燥旋风分离器(5)、干燥布袋
除尘器(6)、旋浮煅烧炉(7)、高温旋风分离器(9)、换热旋风分离器(11)、高温换热器(12)、高温布袋除尘器(13)和保温料仓(10);所述闪蒸干燥机(3)的出料口与所述干燥旋风分离器(5)的进气口连接，所述干燥旋风分离器(5)的出气口与所述干燥布袋除尘器(6)的进气口连接，所述干燥旋风分离器(5)、干燥布袋除尘器(6)的出料口与所述旋浮煅烧炉(7)的进料口连接，所述旋浮煅烧炉(7)的出气口与所述高温旋风分离器(9)的进气口连接，所述高温旋风分离器(9)的出气口与所述换热旋风分离器(11)的进气口连接，所述换热旋风分离器(11)的出料口与保温料仓(10)连接，所述换热旋风分离器(11)的出气口与高温换热器(12)的进气口连接，所述高温换热器(12)的出气口与所述高温布袋除尘器(13)的进气口连接，所述高温布袋除尘器(13)的出料口与所述保温料仓(10)连接。
2.如权利要求1所述的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，其特征在于，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括计量输送带(1)和伺服螺旋喂料机(2)，所述计量输送带(1)的一端连接原料库，另一端与所述伺服螺旋喂料机(2)的进料口连接，所述伺服螺旋喂料机(2)的出料口与所述闪蒸干燥机(3)的进料口连接。
3.如权利要求1所述的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，其特征在于，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括干燥热风炉(4)，所述干燥热风炉(4)的出气口与所述闪蒸干燥机(3)的进气口连接;所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括煅烧热风炉(8)，所述煅烧热风炉(8)的出气口与所述旋浮煅烧炉(7)的进气口连接;所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括第一引风机(18)，所述第一引风机(18)与所述干燥布袋除尘器(6)的出气口连接。
4.如权利要求1所述的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，其特征在于，其中，所述换热旋风分离器(11)或高温换热器(12)的功能为平衡系统温度、有效保护设备、余热可以再利用，按设计要求设置单级换热或多级结合;所述高温换热器(12)为板式换热器或喷射式换热器，功能为余热再利用，解决超细粉在特殊环境内无法有效冷却的难题，按设计要求设置单级换热或多级结合;所述高温布袋除尘器(13)的功能为收集超细粉，按设计要求设置单或多级结合。
5.如权利要求1所述的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，其特征在于，偏钛酸物料通过热烟气直接接触式干燥及煅烧，煅烧后的物料通过冷空气直接接触式冷却;其中，所述高温旋风分离器(9)、换热旋风分离器(11)按需配套单级或多级组合。
6.如权利要求3所述的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，其特征在于，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括第一
鼓风机(21)、第二引风机(19)、干燥换热器(14)和第二鼓风机(22)，所述第一鼓风机(21)与所述高温换热器(12)的冷气进口连接，所述高温换热器(12)的冷却气出口与所述换热旋风分离器(11)的冷气进口连接，所述第二引风机(19)的进气口与所述高温布袋除尘器(13)的出气口连接，所述第二引风机(19)的出气口与所述干燥换热器(14)的进气口连接，所述第二鼓风机(22)与所述干燥换热器(14)的冷气进口连接，所述换热旋风分离器(11)的冷却气出口、干燥换热器(14)的冷却风出口分别与所述干燥热风炉的进气口连接。
7.如权利要求1所述的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，其特征在于，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括冷却旋风分离器(15)、冷却布袋除尘器(16)、第三引风机(20)和冷却料仓(17)，所述冷却旋风分离器(15)的进气口与所述保温料仓(10)的出料口连接，所述冷却旋风分离器(15)的出气口与所述冷却布袋除尘器(16)的进气口连接，所述冷却布袋除尘器(16)的出气口与所述第三引风机(20)连接，所述冷却旋风分离器(15)、冷却布袋除尘器(16)的出料口分别与所述冷却料仓(17)连接;其中，所述冷却旋风分离器(15)按需配套单级或多级组合。
8.如权利要求1所述的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，其特征在于，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括第一料管(23)、第二料管(24)、第三料管(25)和第四料管(26)，所述干燥旋风分离器(5)的底部出料口连接所述第一料管(23)，所述干燥布袋除尘器(6)的底部出料口连接所述第二料管(24)，所述第一料管(23)和第二料管(24)连通，所述第二料管(24)的远端连接所述旋浮煅烧炉(7)的进料口，所述换热旋风分离器(11)的底部出料口连接所述第三料管(25)，所述第三料管(25)与保温料仓(10)连接，所述换热旋风分离器(11)的出气口连接所述第四料管(26)，所述第四料管(26)连接所述高温换热器(12)的进气口。
9.一种偏钛酸旋浮煅烧生产工艺，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，包括如下步骤：
启动第一引风机(18)，在干燥布袋除尘器(6)、干燥旋风分离器(5)、闪蒸干燥机(3)内制造负压环境;
启动干燥热风炉(4)、煅烧热风炉(8)，分别向闪蒸干燥机(3)、旋浮煅烧炉(7)内供应高温烟气;
向闪蒸干燥机(3)定量供料;
进入到闪蒸干燥机(3)内的物料与高温烟气充分混合，迅速升温、脱水、干燥;
干燥后的物料流向干燥回收单元并在干燥回收单元中被回收;其中，所述干燥回收单元包括干燥旋风分离器(5)和/或干燥布袋除尘器(6);
回收后的干燥物料流向旋浮煅烧炉(7);
干燥后的物料在旋浮煅烧炉(7)中进行旋浮煅烧，煅烧后的物料流向高温回收单元;
煅烧后的物料先后经高温旋风分离器(9)、换热旋风分离器(11)、高温布袋除尘器(13)有效回收，回收的物料送入保温料仓(10);
按需设定改性温度和时间，回收的煅烧后的物料在保温料仓(10)中改性，获得符合要求的产品;
启动第三引风机(20)，经气力输送，保温料仓(10)中的产品先后进入冷却旋风分离器(15)、冷却布袋除尘器(16)，冷却回收的物料进入冷却料仓(17)保存，温度符合要求后转移输送至成品仓库。
说明书
技术领域
[0001]本发明实施例涉及偏钛酸生产技术领域，具体涉及一种偏钛酸旋浮煅烧生产系统及工艺。
背景技术
[0002]偏钛酸煅烧制
钛白粉，主要有硫酸法煅烧工艺、盐酸法煅烧工艺，另外还有闪蒸干燥+回转窑组合煅烧、流化床煅烧、微波煅烧等新型煅烧改进工艺。
[0003]1.硫酸法煅烧，是工业主流工艺，工艺路线：钛铁矿/酸溶性钛渣-浓硫酸酸解-净化除杂-水解生成偏钛酸(H2TiO3)-洗涤漂白-盐处理(加K2CO3、ZnO、Al2O3等)-煅烧(回转窑是目前最广泛采用的煅烧设备，煅烧温度800–1100℃)-粉碎/表面处理-钛白粉。
[0004]1)煅烧四阶段：脱水-脱硫-晶型转化(锐钛/
金红石)-晶粒生长。
[0005]a.偏钛酸[TiO(OH)2或H2TiO3]高温分解的化学方程式为：
[0006]
[0007]b.脱水过程中，偏钛酸所含的水有两种形式：一种是自由水，即附着在颗粒表面及夹带在颗粒间隙里的水。 这部分水与TiO2的结合不牢固，在100-300℃之间便蒸发掉。 另一种是化合水，即结合在偏钛酸分子内部的水，这部分水与二氧化钛的结合比较牢固，要在300-600℃之间才能脱掉。
[0008]c.脱硫：硫酸法偏钛酸浆料中，含有的硫酸大部分是游离酸，通过水洗即可除去。但是以SO2形式与偏钛酸结合得很牢固的硫酸占偏钛酸总量6%-8%，由于偏钛酸形成的条件和夹带的杂质不同，它所含的硫酸要在800-1000℃间，才能完全分解成SO2和SO3气体而脱去。
[0009]d.晶体转化：一般硫酸法制得的偏钛酸是锐钛型晶体。经较低温度煅烧后，得到的全部是锐钛型钛白。这种锐钛型通常在900℃以下是稳定的，当温度超过950℃时，就开始向金红石型晶型转化。
[0010]e.粒子成长：细小晶体聚结成粒子需要获得一定的能量。煅烧温度越高，粒子成长的速度便越快。在600℃以下，粒子成长的速度非常慢，如果煅烧温度升高到1000℃时，则聚结成的粒子的直径可达到1μm。为此，应根据不同的条件，将粒子成长的温度按晶型要求合理控制“温度窗口”。
[0011]2)核心缺点：
[0012]a.能耗极高：偏钛酸含水45–55%，每吨钛白粉能耗达280–300万大卡;回转窑热效率低、尾气余热浪费大。
[0013]b.质量波动大：窑内温度梯度大、物料受热不均;易夹生、过烧、烧结结块;粒径/白度/分散性不稳定。
[0014]c.环保压力大：煅烧尾气含SO3、酸雾、粉尘，需庞大除尘/洗气/除雾系统，投资与运行成本高。
[0015]d.产品纯度/性能一般：杂质易残留，白度、遮盖力、耐候性弱于氯化法;高端应用受限。
[0016]e.设备磨损/维护重：高温+酸性烟气，窑衬、风机、管道腐蚀/磨损快;检修频繁。
[0017]f.二氧化钛晶型转变和粒子成长是在煅烧后形成的，回转窑煅烧过程中，物料的滞留时间对二氧化钛的晶型转化、粒子的大小和形状有决定性的影响。因此，煅烧必须有足够长的时间，温度才能相应降低，烧结及聚结现象也可相应减少。回转窑工艺煅烧温度为900-1100℃时，物料滞留时间为8-12小时。
[0018]g.纯净的锐钛型晶型必须在1200℃以上的高温，才能完全转化为金红石型晶型。在这样的高温下煅烧，TiO2易烧结，为此，必须加入各种金红石型转化促进剂，使其晶型转化的温度降低，但粒度难控，不均匀易粗化。
[0019]2.盐酸法煅烧，工艺路线：钛铁矿-盐酸浸出-还原/结晶除铁-溶剂萃取提纯-水解/沉淀-煅烧(热解+晶化)-钛白粉。核心缺点：
[0020]1)盐酸腐蚀性极强，设备材质要求高、投资大;
[0021]2)萃取流程复杂、溶剂回收成本高;
[0022]3)煅烧尾气含HCl，治理难度大于硫酸法;
[0023]4)尚未大规模工业化，技术成熟度低;
[0024]5)回转窑/热解炉 腐蚀重、流程复杂、成本高 。
[0025]3. 闪蒸干燥+回转窑组合，先闪蒸干燥偏钛酸至低水分(<10%)，再入窑煅烧。缺点：
[0026]1)设备投资增加;
[0027]2)干燥+煅烧联动控制复杂;
[0028]3)仍未解决回转窑本质缺陷;
[0029]4. 流化床煅烧，物料流态化，受热均匀、反应快。缺点：
[0030]1)设备放大难;细粉夹带严重、收率低;
[0031]2)磨损/结焦问题突出;工业化案例少。
[0032]5.微波煅烧：加热均匀、升温快、能耗低。缺点：
[0033]1)设备昂贵、放大困难;
[0034]2)工业连续化生产未突破;成本高;
[0035]3)微波窑投资极高、未工业化 。
[0036]6.当前偏钛酸煅烧路线，共性不足：
[0037]1) 煅烧本质缺陷：高温易烧结、晶粒异常长大;杂质易形成钛酸盐，影响白度与分散性;
[0038]2) 盐处理依赖：需加大量盐剂调控晶型/粒径，增加成本与杂质风险;
[0039]3) 后处理负担重：煅烧结块严重，需强力粉碎，能耗与设备损耗大;
[0040]4) 环保瓶颈：含硫/氯尾气、酸性废水、废渣治理成本高，是行业主要环保压力源。
[0041]7.回转窑煅烧偏钛酸的工艺流程中，工艺复杂，空间尺寸大，工业上的转窑的长度与直径比一般为12：1-20：1。直径大时物料充填系数相应低一些，对质量有好处，但产量低，相对能耗高。
[0042]8.回转窑投料量如果过多，窑内的料层过厚，则物料在窑内的各种变化进行得不完全，煅烧品会夹带生料。如果投料过少，窑内的料层就过薄，容易使物料发生烧结，使煅烧品颗粒变硬，色泽变黄、变灰，并且降低班产量，增加能耗。
[0043]9.回转窑煅烧偏钛酸的工艺流程回转窑窑内气氛的影响：当窑内出现还原性气氛，如一氧化碳气体长时间还原条件下，二氧化钛将被还原成三氧化钛，影响钛白粉的质量。为了避免产生一氧化碳还原物质，就得保证燃料在窑内完全燃烧。应加强窑内通风，以防止产生还原物质，能源利用率低。
发明内容
[0044]为此，本发明实施例提供一种偏钛酸旋浮煅烧生产系统及工艺，以解决“硫酸法偏钛酸含水量通常在45%-55%，高温煅烧分解制取钛白粉需能源消耗大”、“硫酸法偏钛酸含硫量通常在6%-8%(以SO3计)，需高温脱硫酸根，工艺烟气含硫量高，在烟气未脱硫前，高温酸性烟气对回转窑转动的部件如窑衬、管道腐蚀大，磨损快，维修频繁，成本高，寿命短”、“回转窑煅烧工艺中，窑内温度梯度大、物料停留时间差异大、物料受热不均，易夹生、过烧、欠烧、结块、硬度上升等煅烧缺陷，粒径/白度/分散性不稳定、着色力下降等”、“回转窑煅烧工艺中，煅烧温度、时间波动易导致颗粒粒径分布宽与晶型不均，晶型转化率受限，高温下煅烧，TiO2易烧结，温度不足则脱硫不彻底、晶型转化不完全，需额外添加晶型转化剂，且转化率难达氯化法水平”、“回转窑煅烧工艺中，流程长、工序多，工程占地尺寸大，连续化程度低，生产周期长、效率低”、“回转窑煅烧工艺中，高温超细粉料密度低，流动性差，在回转窑内窑体慢速转动作用下物料靠自身重力搅拌，物料受热不均，易夹生、过烧、欠烧、结块、等现象，同时高温超细粉回收难度大，工艺复杂”等诸多技术问题的一个或多个。
[0045]为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
[0046]本发明第一方面提供了一种偏钛酸旋浮煅烧生产系统，包括闪蒸干燥机、干燥旋风分离器、干燥布袋除尘器、旋浮煅烧炉、高温旋风分离器、换热旋风分离器、高温换热器、高温布袋除尘器和保温料仓;所述闪蒸干燥机的出料口与所述干燥旋风分离器的进气口连接，所述干燥旋风分离器的出气口与所述干燥布袋除尘器的进气口连接，所述干燥旋风分离器、干燥布袋除尘器的出料口与所述旋浮煅烧炉的进料口连接，所述旋浮煅烧炉的出气口与所述高温旋风分离器的进气口连接，所述高温旋风分离器的出气口与所述换热旋风分离器的进气口连接，所述换热旋风分离器的出料口与保温料仓连接，所述换热旋风分离器的出气口与高温换热器的进气口连接，所述高温换热器的出气口与所述高温布袋除尘器的进气口连接，所述高温布袋除尘器的出料口与所述保温料仓连接。
[0047]进一步地，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括计量输送带和伺服螺旋喂料机，所述计量输送带的一端连接原料库，另一端与所述伺服螺旋喂料机的进料口连接，所述伺服螺旋喂料机的出料口与所述闪蒸干燥机的进料口连接。
[0048]进一步地，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括干燥热风炉，所述干燥热风炉的出气口与所述闪蒸干燥机的进气口连接;所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括煅烧热风炉，所述煅烧热风炉的出气口与所述旋浮煅烧炉的进气口连接;所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括第一引风机，所述第一引风机与所述干燥布袋除尘器的出气口连接。
[0049]进一步地，所述换热旋风分离器或高温换热器的功能为平衡系统温度、有效保护设备、余热可以再利用，按设计要求设置单级换热或多级结合;所述高温换热器为板式换热器或喷射式换热器，功能为余热再利用，解决超细粉在特殊环境内无法有效冷却的难题，按设计要求设置单级换热或多级结合;所述高温布袋除尘器的功能为收集超细粉，按设计要求设置单或多级结合。
[0050]进一步地，偏钛酸物料通过热烟气直接接触式干燥及煅烧，煅烧后的物料通过冷空气直接接触式冷却;其中，所述高温旋风分离器、换热旋风分离器按需配套单级或多级组合。
[0051]进一步地，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括第一鼓风机、第二引风机、干燥换热器和第二鼓风机，所述第一鼓风机与所述高温换热器的冷气进口连接，所述高温换热器的冷却气出口与所述换热旋风分离器的冷气进口连接，所述第二引风机的进气口与所述高温布袋除尘器的出气口连接，所述第二引风机的出气口与所述干燥换热器的进气口连接，所述第二鼓风机与所述干燥换热器的冷气进口连接，所述换热旋风分离器的冷却气出口、干燥换热器的冷却风出口分别与所述干燥热风炉的进气口连接。
[0052]进一步地，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括冷却旋风分离器、冷却布袋除尘器、第三引风机和冷却料仓，所述冷却旋风分离器的进气口与所述保温料仓的出料口连接，所述冷却旋风分离器的出气口与所述冷却布袋除尘器的进气口连接，所述冷却布袋除尘器的出气口与所述第三引风机连接，所述冷却旋风分离器、冷却布袋除尘器的出料口分别与所述冷却料仓连接;其中，所述冷却旋风分离器按需配套单级或多级组合。
[0053]进一步地，所述偏钛酸旋浮煅烧生产系统还包括第一料管、第二料管、第三料管和第四料管，所述干燥旋风分离器的底部出料口连接所述第一料管，所述干燥布袋除尘器的底部出料口连接所述第二料管，所述第一料管和第二料管连通，所述第二料管的远端连接所述旋浮煅烧炉的进料口，所述换热旋风分离器的底部出料口连接所述第三料管，所述第三料管与保温料仓连接，所述换热旋风分离器的出气口连接所述第四料管，所述第四料管连接所述高温换热器的进气口。
[0054]本发明第二方面提供了一种偏钛酸旋浮煅烧生产工艺，其采用本发明第一方面提供的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，包括如下步骤：
[0055]启动第一引风机，在干燥布袋除尘器、干燥旋风分离器、闪蒸干燥机内制造负压环境;
[0056]启动干燥热风炉、煅烧热风炉，分别向闪蒸干燥机、旋浮煅烧炉内供应高温烟气;
[0057]向闪蒸干燥机定量供料;
[0058]进入到闪蒸干燥机内的物料与高温烟气充分混合，迅速升温、脱水、干燥;
[0059]干燥后的物料流向干燥回收单元并在干燥回收单元中被回收;其中，所述干燥回收单元包括干燥旋风分离器和/或干燥布袋除尘器;
[0060]回收后的干燥物料流向旋浮煅烧炉;
[0061]干燥后的物料在旋浮煅烧炉中进行旋浮煅烧，煅烧后的物料流向高温回收单元;
[0062]煅烧后的物料先后经高温旋风分离器、换热旋风分离器、高温布袋除尘器有效回收，回收的物料送入保温料仓;
[0063]按需要设定改性温度和时间，回收的煅烧后的物料在保温料仓中改性，获得符合要求的产品;
[0064]启动第三引风机，经气力输送，保温料仓中的产品先后进入冷却旋风分离器、冷却布袋除尘器，冷却回收的物料进入冷却料仓保存，温度符合要求后转移输送至成品仓库。
[0065]本发明实施例具有如下优点：
[0066]1、显著节能降耗，余热梯级利用
[0067]本发明采用闪蒸干燥与旋浮煅烧相结合，并设置多级换热器(高温换热器、干燥换热器)，实现了烟气余热的梯级回收利用。炉内高温烟气用于物料煅烧后，余热用于多级(换热旋风分离器、高温换热器、干燥换热器)加热干燥热风炉的助燃空气，系统热效率极高。相比回转窑工艺，天然气消耗可降低30%以上，综合能耗大幅下降。
[0068]2、煅烧均匀，产品质量优异
[0069]物料在旋浮煅烧炉内呈流态化，与高温烟气瞬时、充分接触，受热极其均匀。彻底避免了回转窑中常见的局部过热、夹生、过烧、结块等缺陷。所得二氧化钛粒径均匀、晶型转化完全、白度高、分散性好，产品质量稳定且可媲美氯化法产品。
[0070]3、晶型转化可控，无需添加转化剂
[0071]通过精确控制煅烧温度和保温料仓的改性时间，可实现锐钛型向金红石型的充分、均匀转化，并实现晶粒的有序生长。整个过程无需额外添加晶型转化剂，既降低了成本，又避免了外来杂质引入，产品纯度更高。
[0072]4、设备寿命长，运行维护成本低
[0073]除闪蒸干燥机外，所有与高温含硫烟气接触的设备均为固定部件，无大型转动机构(如回转窑的窑体)。设备可采用优质耐腐、耐磨材料制造，显著降低了高温酸性烟气的腐蚀和磨损，故障率低，维护简便，设备寿命长。
[0074]5、工艺流程短，生产效率极高
[0075]本发明采用旋浮动态煅烧，物料在炉内停留时间仅1-2分钟，相比回转窑的8-12小时，生产效率提升了数百倍。系统集成度高、占地面积小，可全自动连续化生产，大幅缩短生产周期。
[0076]6、高效解决超细粉回收难题
[0077]针对高温超细二氧化钛粉流动性差、难回收的特点，本发明设置了“高温旋风分离器+换热旋风分离器+高温布袋除尘器”的多级收料单元。通过梯度降温与逐级回收，有效解决了超细粉的收集问题，提高了产品收率，减少了粉尘排放。
[0078]7、环保压力小，清洁生产水平高
[0079]系统全流程负压密闭运行，粉尘泄漏风险低。多级收尘与余热回收设计减少了废气排放总量与含硫烟气的热污染。同时，由于煅烧均匀、无需盐处理剂，后续产品无需强力粉碎，减少了粉碎能耗与设备损耗，综合环保效益显著。
附图说明
[0080]图1为本发明实施例提供的一种偏钛酸旋浮煅烧生产系统的示意图。
[0081]图中：1、计量输送带;2、伺服螺旋喂料机;3、闪蒸干燥机;4、干燥热风炉;5、干燥旋风分离器;6、干燥布袋除尘器;7、旋浮煅烧炉;8、煅烧热风炉;9、高温旋风分离器;10、保温料仓;11、换热旋风分离器;12、高温换热器;13、高温布袋除尘器;14、干燥换热器;15、冷却旋风分离器;16、冷却布袋除尘器;17、冷却料仓;18、第一引风机;19、第二引风机;20、第三引风机;21、第一鼓风机;22、第二鼓风机;23、第一料管;24、第二料管;25、第三料管;26、第四料管;27、第五料管;28、第一阀门;29、第三鼓风机。
具体实施方式
[0082]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0083]如图1所示，本实施例提供了一种偏钛酸旋浮煅烧生产系统，包括计量输送带1、伺服螺旋喂料机2、闪蒸干燥机3、干燥热风炉4、干燥旋风分离器5、干燥布袋除尘器6、旋浮煅烧炉7、煅烧热风炉8、高温旋风分离器9、保温料仓10、换热旋风分离器11、高温换热器12、高温布袋除尘器13、干燥换热器14、冷却旋风分离器15、冷却料仓17、冷却布袋除尘器16、若干引风机和鼓风机、若干料管(也可称之为气管、风管、输送管、管路)、若干阀门。为简化说明，仅对部分料管、管路进行特殊说明，比如第一料管23、第二料管24、第三料管25、第四料管26、第五料管27、第一阀门28等。
[0084]计量输送带1的一端与原料库的出料口连接，另一端与伺服螺旋喂料机2的进料口连接，将原料库中的原料输送到伺服螺旋喂料机2中。
[0085]伺服螺旋喂料机2，又称为密封螺旋喂料机，其出料口与闪蒸干燥机3的进料口连接，将原料按照设定量送入到闪蒸干燥机3内。
[0086]干燥热风炉4尾部的燃烧机连接燃气供应管道，燃气充分燃烧后产生的高温气体，被送入到闪蒸干燥机3内。
[0087]闪蒸干燥机3的进气口与干燥热风炉4的出气口连接，闪蒸干燥机3利用进来的高温气体，对进来的物料进行快速脱水干燥。闪蒸干燥机3可以设置多级，形成多级闪蒸干燥。
[0088]干燥旋风分离器5的进气口(也是进料口)与闪蒸干燥机3的出气口(也是出料口)连接，经闪蒸干燥的物料进入到干燥旋风分离器5中进行分离。
[0089]干燥布袋除尘器6的进气口(也是进料口)与干燥旋风分离器5的出气口连接，进一步收集细料;干燥布袋除尘器6的出气口连接第一引风机18，第一引风机18用于提供负压环境。
[0090]干燥旋风分离器5的底部出料口和干燥布袋除尘器6的底部出料口均向旋浮煅烧炉7输送物料。示例性地，干燥旋风分离器5的底部出料口连接有第一料管23，干燥布袋除尘器6的底部出料口连接有第二料管24，第一料管23和第二料管24连通;第一料管23的远端连接旋浮煅烧炉7的进料口。
[0091]煅烧热风炉8的出气口与旋浮煅烧炉7的进气口连接，尾部的燃烧机连接燃气供应管道，燃气充分燃烧后产生的高温气体，被送入到旋浮煅烧炉7内。煅烧热风炉8的进气口连接有第三鼓风机29。
[0092]旋浮煅烧炉7利用进来的高温气体，对进来的物料进行旋浮煅烧，热风与物料具有流态化旋浮正向特征(同向流动)。
[0093]高温旋风分离器9的进气口(也是进料口)与旋浮煅烧炉7的出气口(也是出料口)连接，进行高温气固分离。高温旋风分离器9的底部出料口连接保温料仓10，在保温料仓10中暂存，并进行保温。偏钛酸物料通过热烟气直接接触式干燥及煅烧，煅烧后的物料通过冷空气直接接触式冷却;其中，高温旋风分离器9按照设计需要可以设置单组(级、个)或多组。
[0094]换热旋风分离器11的进气口(也是进料口)与高温旋风分离器9的出气口连接;换热旋风分离器11的底部出料口连接保温料仓10。示例性地，换热旋风分离器11的底部出料口连接有第三料管25，第三料管25与保温料仓10连接。换热旋风分离器11的出气口连接高温换热器12的进气口。示例性地，换热旋风分离器11的出气口连接有第四料管26，第四料管26连接高温换热器12的进气口。冷却时，可以向换热旋风分离器11内通入冷风(换热旋风分离器11内有夹层，冷风进去夹层，不与旋风分离腔室内的热风、高温物料混合，通过夹层壁进行换热)，冷却含有未回收产品的高温气体(因为后续需要使用布袋除尘器，而布袋除尘器不耐高温)，回收的热量可以供给干燥热风炉4(换热旋风分离器11的冷却风出口通过风管连接干燥热风炉4的进气口)，提高能量利用率，因此可以利用鼓风机直接向换热旋风分离器11鼓入自然风，也可以将高温换热器12排出的冷却风二次利用(见下文)。换热旋风分离器11可以按需设置单组(级、个)或多组。
[0095]高温换热器12的进气口(热气进口)与换热旋风分离器11的出气口连接;高温换热器12的冷气进口连接第一鼓风机21，高温换热器12的冷却气出口连接换热旋风分离器11的冷气进口。高温换热器12解决超细粉在特殊环境内无法有效冷却的难题，可以是板式换热器或喷射式换热器。高温换热器12可以按需设置单组(级、个)或多组。
[0096]高温布袋除尘器13的进气口(也是进料口)连接高温换热器12的出气口(也是出料口);高温布袋除尘器13的出气口连接第二引风机19，第二引风机19连接干燥换热器14的进气口;高温布袋除尘器13的底部出料口连接保温料仓10。高温布袋除尘器13可以按需设置单组(级、个)或多组。
[0097]其中，换热旋风分离器11或高温换热器12的功能为平衡系统温度、有效保护设备、余热可以再利用;高温换热器12高温布袋除尘器13的功能为余热再利用，高温布袋除尘器13设置在高温换热器12之后，其功能为收集超细粉。
[0098]干燥换热器14的出气口通过管路连接脱硫单元;干燥换热器14的冷气进口连接第二鼓风机22，第二鼓风机22将外界空气送入到干燥换热器14内;干燥换热器14的冷却风出口通过风管连接干燥热风炉4的进气口，将进行了热交换后升温的冷却风输送给干燥热风炉4，提高能量利用率。从高温布袋除尘器13过来的含硫气体与从第二鼓风机22鼓入的外界空气在干燥换热器14内不接触，仅进行换热。
[0099]冷却旋风分离器15的进气口通过料管连接保温料仓10的底部出料口，以气力输送形式进行物料传输(负压环境来自于冷却布袋除尘器16后方的第三引风机20)。冷却旋风分离器15可以按需设置单组(级、个)或多组。
[0100]冷却布袋除尘器16的进气口(也是进料口)连接冷却旋风分离器15的出气口;冷却布袋除尘器16的出气口连接第三引风机20，尾气可以直排或供给煅烧热风炉8(示例性地，第三鼓风机29的进气口可以通过第五料管连接第三引风机20的出气口，第五料管27上安装有第一阀门28)。
[0101]冷却旋风分离器15的底部出料口以及冷却布袋除尘器16的底部出料口均连接冷却料仓17。
[0102]将含水偏钛酸粉料通过闪蒸干燥机3利用烟气余热进行脱水干燥，再将干燥后的粉料送入旋浮煅烧炉7进行高温煅烧分解，煅烧后的粉料进入保温料仓10进行改性及晶粒成长。
[0103]含水偏钛酸物料经过计量输送带1进入伺服螺旋喂料机2，伺服螺旋喂料机2在智能控制单元的控制下，向闪蒸干燥机3定量供料;高温脱水干燥后的物料经过干燥旋风分离器5和干燥布袋除尘器6回收后进入旋浮煅烧炉7进行高温煅烧，然后物料经高温旋风分离器9分离后进入保温料仓10，在保温料仓10内进行改性和粒子成长，未经高温旋风分离器9收集的物料经过换热旋风分离器11、高温换热器12、高温布袋除尘器13回收后回流到保温料仓10，改性后的物料经冷却旋风分离器15、冷却布袋除尘器16冷却回收后进入冷却料仓17，达标产品入库。
[0104]烟气运行为负压运行，烟气始于煅烧热风炉8，经旋浮煅烧炉7、高温旋风分离器9、换热旋风分离器11、高温换热器12、高温布袋除尘器13、干燥换热器14、第二引风机19，按要求进入烟气处理系统后达标排放和余热再利用。煅烧后的物料先后经高温旋风分离器9、换热旋风分离器11、高温布袋除尘器13有效回收，回收的物料送入保温料仓10。
[0105]上述的旋浮煅烧炉7，其热风与物料具有流态化旋浮正向特征(同向流动)，采用多级模块化集成，可以多级分布供热，提供稳定的干燥和煅烧“温度窗口”，同时内置模块化脱硫脱硝单元，煅烧效率高、时间短、温度稳定可控、节能环保。
[0106]上述的保温料仓10，用于将煅烧后的物料进行改性及晶粒成长等过程，配套有加热系统，按设计要求控制温度;可以配套独立的热风炉，或共享系统热风炉，也可以配套电加热系统，或多种组合。可以根据煅烧改性的产品质量需求控制保温料仓10的改性温度和时间，有效实现锐钛型TiO2或金红石型TiO2。
[0107]上述的闪蒸干燥机3，可根据物料含水量多少按需配套热风炉，达到物料有效蒸发自由水，所配套的热风炉是基于系统预热充分利用的基础上弥补热量的不足。
[0108]偏钛酸物料通过热烟气直接接触式干燥及煅烧，煅烧后的物料通过冷空气直接接触式冷却。其中的高温旋风分离器9、换热旋风分离器11可以按需配套单级或多级组合。其中的高温换热器12可以用板式换热器或喷射式换热器，解决超细粉在特殊环境内无法有效冷却的难题，可以按需配套单级或多级组合。其中的冷却旋风分离器15可以按需配套单级或多级组合。
[0109]需要说明的是，煅烧和改性的物料不仅是偏钛酸，也可以用到
磷酸铁等超细粉料，及超细纳米的精细化工生产等领域。
[0110]采用闪蒸干燥脱水、闪烁旋浮煅烧、高温超细粉料回收技术，节能环保、降本增效;采用旋浮煅烧炉7，模块化多级集成，投资成本低，运维费用少，操作简单;该系统的适用温度范围广，煅烧温度可以控制在600℃-1100℃之间，温度稳定，精度高;煅烧产品晶型稳定，质量好。
[0111]通过采用上述实施例的偏钛酸旋浮煅烧生产系统，本实施例还提供了一种偏钛酸旋浮煅烧生产工艺，包括如下步骤：
[0112]步骤S1，制造系统负压环境。具体而言，启动第一引风机18、第二引风机19;保温料仓10内的产品转移至冷却料仓17的过程中，启动第三引风机20，在不进行产品转移时，对第三引风机20的启停不做要求。
[0113]步骤S2，制造高温烟气。具体而言，启动煅烧热风炉8，向旋浮煅烧炉7内供应高温烟气;启动干燥热风炉4，闪蒸干燥机3内供应高温烟气，保证物料在闪蒸干燥机3中进行干燥脱水的效果。
[0114]步骤S3，供料。具体而言，启动计量输送带1，向伺服螺旋喂料机2输送物料;伺服螺旋喂料机2在智能控制单元的控制下，向闪蒸干燥机3精确定量供料。
[0115]步骤S4，物料的干燥。具体而言，进入到闪蒸干燥机3内的物料，与高温烟气充分混合，迅速升温、脱水、干燥;在气流的带动下，流向干燥回收单元(如干燥旋风分离器5、干燥布袋除尘器6);可以设置多级闪蒸干燥。
[0116]步骤S5，干燥物料的回收。具体而言，从闪蒸干燥机3输送来的干燥物料，在干燥旋风分离器5中进行气固(料)分离，分离的粉料从底部出料口排出(进入到第一料管23);随烟气外排的细粉料或超细粉料在干燥布袋除尘器6中进行气料分离，回收的粉料从底部出料口排出(进入到第二料管24);可以设置多级旋风分离或布袋回收。
[0117]步骤S6，旋浮煅烧。具体而言，干燥后的物料在旋浮煅烧炉7中进行旋浮煅烧。
[0118]步骤S7，煅烧物料的回收。具体而言，煅烧后的物料随高温烟气一起进入到高温旋风分离器9，经气料分离后，几乎全部(绝大部分)物料(除了极少量的超细粉末)被高温旋风分离器9回收并从其底部出料口排出(此为有效收料)，随后高温烟气进入到换热旋风分离器11，在换热旋风分离器11内降温、回收少量物料，随后高温烟气携带细粉或超细粉物料进入到高温换热器12对高温物料进行降温，降温后的烟气携带细粉或超细粉物料进入到高温布袋除尘器13，对细粉或超细粉物料进行回收。其中，高温换热器12的冷源来自第一鼓风机21，冷却风经管路输送给换热旋风分离器11，如此进行“逆流式多级热量回收”，换热旋风分离器11的冷却风经管道送入到干燥热风炉4中;而高温布袋除尘器13的负压环境由第二引风机19提供，第二引风机19排出的气体进入到干燥换热器14内，与第二鼓风机22鼓入到干燥换热器14内的空气进行换热，换热升温后的气体通过管路送入到干燥热风炉4中，实现能量回收利用，降温后的尾气进入到脱硫单元进行尾气处理，达标后排放。
[0119]步骤S8，煅烧物料的改性。具体而言，在保温料仓10中，按需要设定改性温度和时间，获得符合要求的产品(此时的温度较高，还不是成品)。
[0120]步骤S9，产品冷却回收。具体而言，经气力输送和/或负压吸引，改性产品进入到冷却旋风分离器15中进行气料分离，回收大部分产品;未被回收的细分或超细粉产品随外排气流进入到冷却布袋除尘器16中，在冷却旋风分离器15中进行细分或超细粉产品的回收;其中，冷却旋风分离器15、冷却布袋除尘器16的负压环境有第三引风机20提供;冷却旋风分离器15、冷却布袋除尘器16回收的产品送入冷却料仓17暂存(自然冷却)，温度符合要求后，转移输送至成品仓库。
[0121]本实施例的偏钛酸旋浮煅烧生产系统及方法，解决了如下问题：
[0122]1、硫酸法偏钛酸含水量通常在45%～55%，高温煅烧分解制取钛白粉需能源消耗大，以回转窑工艺为例，吨产品综合能耗大于850 kg 标煤，耗电大于2000 kWh，天然气消耗超230 Nm³/吨，烟气余热利用率低。本偏钛酸旋浮煅烧生产系统及方法，采用多级换热器，节能降耗，余热利用率高，天然气消耗同比回转窑工艺降低超30%。
[0123]2、硫酸法偏钛酸含硫量通常在6%～8%(以SO3计)，需高温脱硫酸根，工艺烟气含硫量高，在烟气未脱硫前，高温酸性烟气对回转窑转动的部件如窑衬、管道腐蚀大，磨损快，维修频繁，成本高，寿命短。本偏钛酸旋浮煅烧生产系统及方法，除闪蒸干燥机3有转动部件(耐酸碱材料)，其它与烟气接触的工艺设备都是固定部件，工艺设备可以选用耐腐耐磨材料，故障率低，维护方便，成本低，寿命长。
[0124]3、回转窑煅烧工艺中，窑内温度梯度大、物料停留时间差异大、物料受热不均，易夹生、过烧、欠烧、结块、硬度上升等煅烧缺陷，粒径/白度/分散性不稳定、着色力下降等。本偏钛酸旋浮煅烧生产系统及方法，物料旋浮流态化煅烧，高温烟气与物料充分接触，物料通过窑衬辐射热与烟气对流传导热，充分煅烧转型，在高速烟气夹带搅拌作用下，物料粒度均匀，不会团聚、烧结，质量均匀。
[0125]4、回转窑煅烧工艺中，煅烧温度、时间波动易导致颗粒粒径分布宽与晶型不均，晶型转化率受限。高温下煅烧，TiO2易烧结，温度不足则脱硫不彻底、晶型转化不完全。需额外添加晶型转化剂，且转化率难达氯化法水平。本偏钛酸旋浮煅烧生产系统及方法，煅烧温度可控，物料粒径均匀，充分煅烧转型的物料进入保温料仓10，按设计要求进行充分转型和粒子成长，不需要额外添加晶型转化剂。
[0126]5、回转窑煅烧工艺中，流程长、工序多，工程占地尺寸大，连续化程度低，生产周期长、效率低。本偏钛酸旋浮煅烧生产系统及方法，工艺简单，优化工艺设备布局，占地面积小，智能程控，连续化程度高，生产周期短、效率高，其中的旋浮煅烧炉7从投料到产品出料时间仅1-2分钟。
[0127]6、回转窑煅烧工艺中，高温超细粉料密度低，流动性差，在回转窑内窑体慢速转动作用下物料靠自身重力搅拌，物料受热不均，易夹生、过烧、欠烧、结块、等现象，同时高温超细粉回收难度大，工艺复杂。本偏钛酸旋浮煅烧生产系统及方法，采用多级高温收料单元(包括：作为冷却旋风使用的换热旋风分离器11(可以有多级)、高温换热器12(可以有多级)、高温布袋除尘器13(可以有多级))，解决行业内超细粉收料困难问题。
[0128]7、通过换热旋风分离器11、高温换热器12、干燥换热器14，实现多级余热回收，供应干燥热风炉4作为助燃气，提高干燥烟气的温度，同时提高整个系统的能量利用率。
[0129]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
说明书附图(1)
声明：
“偏钛酸旋浮煅烧生产系统及工艺” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
344
编辑：北方有色网
来源：沈阳东大东科干燥煅烧工程技术有限公司
咨询细节
2026年08月06日 ~ 08日 
