一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置的制作方法

本技术属于金属氧化物球型化颗粒材料制备，具体涉及一种超细氧化铁粉单颗粒的球形化制备装置。

背景技术：

1、近年来，随着hpht(高温高压)、erd(大位移井)、ctd(小井眼连续管钻井)、ttrd(过油管旋转钻井)和超深井不断开发，钻井过程要求使用的加重剂具有密度高、结构呈规则球形、粒径可控、无磁性、高酸溶率、高润滑性、低塑性粘度、高稳定性等特征，可用于配制高密度水泥浆和高密度钻井液。

2、传统的油田加重材料是重晶石、赤铁矿等矿物粉体，矿物粉体具有不规则的形状且颗粒粒形较为混乱、边角过多过杂，其作为加重材料添加到钻井泥浆和固井水泥浆中有一定的比例限制，超出一定比例时钻井泥浆或固井水泥浆的流动性不能满足现场作业要求且很难真正实现紧密堆积和颗粒级配理论来配置高密度水泥浆。如果粉体加重材料是规则的正球形则加重材料的添加比例可以大幅度提升，从而油气田开采总高压井、超深井对钻井泥浆和固井水泥浆的密度要求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述问题，而提供一种能够连续作业、生产效率高、操作方便、使用安全、颗粒球化率高的超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置，以满足油气田开采等行业对加重材料的要求。

2、为实现本实用新型的上述目的，本实用新型一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置采用以下技术方案：

3、本实用新型一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置，是由预加热文丘里分散部分、高温球形炉部分、物料收集部分、控制系统构成；预加热文丘里分散部分的下部排料和热风给入口通过热风给料管与高温球形炉部分的顶部进料口连接，高温球形炉部分的下部出料和冷风给入口通过冷风出料管与物料收集部分的进料口连接；

4、所述的预加热文丘里分散部分由空气加热器、料斗、安装在料斗下部出料管上的旋转给料阀和文丘里管件组合构成，旋转给料阀与文丘里管件的负压口相连；文丘里管件位于热风给料管内的旋转给料阀的下部位置安装；空气加热器用于加热进入文丘里管件中的气体，旋转给料阀用于均匀地给入超细氧化铁粉，在载流气体作用下，把从料斗中给到热风给料管内的超细氧化铁粉连续、稳定地输送到高温球化炉中，满足超细氧化铁粉球形化的要求；

5、所述的高温球形炉部分包含高温球化炉，所述的高温球化炉的上部为圆筒体、下部为圆锥体；在所述圆筒体的上部周边分层环绕设有燃气烧嘴，对应的圆筒体内的高温炉膛为高温火焰段区；高温球形炉部分之下部圆筒体内及圆锥体内为保温区段；在所述圆锥体的下部出料管上设有调节阀，圆锥体的下部的出料口与冷风出料管的上侧壁连接；在冷风出料管的进口处安装空气过滤器；冷风出料管中给入的冷风用于降低进入袋式除尘器中的热风温度；

6、所述的物料收集部分包括风机、袋式除尘器、旋转卸料阀，袋式除尘器的上部为圆筒体、下部为圆锥体，风机与袋式除尘器之上部圆筒体侧向连接，旋转卸料阀安装在所述圆锥体下部的排料管上，风机为袋式除尘器提供负压动力；

7、所述的控制系统由空燃比调整系统、温度控制系统、管道压力控制系统构成，根据工艺条件设置所需温度，信号反馈给空燃比调整系统，根据温度差值调整空燃比得到所需温度，管道压力系统用于保证高温球化炉内始终处于0～50pa的微负压；

8、高温火焰段区温度控制在1200～1800℃范围之间，保温区段温度控制在200℃～1600℃范围；通过调控高温火焰段区温度、保温区段温度以及超细氧化铁粉单颗粒分别在高温火焰段区经过时间、在保温区段经过时间，使超细氧化铁粉单颗粒球形化率保持在95.0％以上。

9、进一步地，分层环绕在圆筒体的上部周边的燃气烧嘴数量以30、36或42个为宜，每层6个，分5层、6层或7层均匀设置圆筒体炉壁上使其形成均匀的火焰带。

10、进一步地，所述的燃气烧嘴为双层环形结构，中间孔为助燃气孔，外部环形孔为燃气孔，助燃气采用氧气或氧气+空气，燃气采用天然气，通过调整助燃气体和燃气的比例控制火焰温度。

11、进一步地，所述的物料收集部分的进料口位于袋式除尘器之下部圆锥体的侧部。

12、进一步地，分层环绕在圆筒体的上部周边的燃气烧嘴数量为36个，每层6个，分6层均匀设置圆筒体炉壁上使其形成均匀的火焰带。

13、进一步地，所述高温火焰段区长度为500～2000mm，所述保温区段长度为4000～5000mm，高温球化炉之下部圆椎体高度1300～1700mm。

14、作为本实用新型的优选，所述的高温火焰段区长度为800～1700mm，所述保温区段长度为4300～4800mm，其中高温球化炉之下部圆椎体高度1400～1600mm。

15、本实用新型一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置采用以上技术方案后，具有以下积极效果：

16、(1)本实用新型采用的技术方案是空气加热器预热空气产生热风，在文丘里管件形成的负压区域将超细氧化铁粉引入球化装置，空气加热器预热空气产生的热风促使超细氧化铁粉充分干燥，既保证超细氧化铁粉颗粒的单体分散性又使颗粒提升到相应的温度，为高温单颗粒球化创造条件。

17、(2)本实用新型采用30个火焰喷头的高温球化炉进行超细氧化铁粉体颗粒的球化，30个火焰喷头可以使炉内温度可控，同时有效的防止颗粒粘壁现象。

18、(3)本实用新型高温球化炉内设有高温段和保温段，最后通过负压进行物料收集。

19、(4)本实用新型具有连续作业、结构简单，操作方便，使用安全等优点。

技术特征：

1.一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置，其特征在于：它是由预加热文丘里分散部分、高温球形炉部分、物料收集部分、控制系统构成；预加热文丘里分散部分的下部排料和热风给入口通过热风给料管(12)与高温球形炉部分的顶部进料口连接，高温球形炉部分的下部出料和冷风给入口通过冷风出料管(13)与物料收集部分的进料口连接；

2.如权利要求1所述的一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置，其特征在于：分层环绕在圆筒体的上部周边的燃气烧嘴(5)数量为30、36、42个，每层6个，分5层、6层或7层均匀设置圆筒体炉壁上使其形成均匀的火焰带。

3.如权利要求1或2所述的一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置，其特征在于：所述的燃气烧嘴(5)为双层环形结构，中间孔为助燃气孔，外部环形孔为燃气孔。

4.如权利要求3所述的一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置，其特征在于：所述高温火焰段区长度为500～2000mm，所述保温区段长度为4000～5000mm，高温球化炉(4)之下部圆椎体高度1300～1700mm。

5.如权利要求4所述的一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置，其特征在于：所述的高温火焰段区长度为800～1700mm，所述保温区段长度为4300～4800mm，其中高温球化炉(4)之下部圆椎体高度1400～1600mm。

6.如权利要求5所述的一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置，其特征在于：所述的物料收集部分的进料口位于袋式除尘器(10)之下部圆锥体的侧部。

技术总结本技术公开了一种超细氧化铁粉单颗粒球形化制备装置，由料斗(1)、文丘里管件(3)、高温球化炉(4)、燃气烧嘴(5)、风机(9)、袋式除尘器(10)组合构成，高温球化炉(4)的上部为圆筒体、下部为圆锥体，在上部周边分层环绕设有燃气烧嘴(5)的圆筒体内的高温炉膛为高温火焰段区，高温球形炉部分之下部圆筒体内及圆锥体内为保温区段。超细氧化铁粉由文丘里负压部分通过热风给料管(12)均匀的给入到高温炉内，预加热的超细氧化铁粉在高温炉内完成颗粒表面液化在表面张力的作用下形成球形液滴，在重力和微负压作用下经过冷却段形成单颗粒球形粉体。利用袋式除尘器完成物料收集，从而实现安全、连续批量生产。技术研发人员：张会建,刘亚辉,汪光辉受保护的技术使用者：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司技术研发日：20231026技术公布日：2024/7/18