一种辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统的制作方法

本发明涉及烘干设备技术领域，具体涉及一种辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统。

背景技术：

目前国内对非金属选矿提纯的工艺中，可将纯度95.5%以上的普通非金属矿物质经特殊药剂工艺处理后纯度达99.91%～99.98%，使普通非金属的矿物质达到高纯电子级别，广泛应用于电子芯片、通信、医药、陶瓷等行业，对相应行业的材料革新将产生巨大推动力。该技术工艺目前已经实现工业化应用，但是在实际生产中，配套的工业化设备有几个环节并不能很好的实现高效生产，其中一个环节为矿粉在经过水药剂处理后的烘干环节，在此环节中，因物料已经达到纯度99.91%以上，所以在烘干过程中，高纯非金属矿粉在烘干机内不能接触任何具有污染性的材料。传统烘干机所用的材料铁、304不锈钢、铝等材料都将对矿粉物料产生二次污染，同时传统烘干机的热源烘干方式基本为接触式或间接接触式烘干，如燃气时的烟气经阻火墙净化后直接吹入烘干机加热物料的直接式烘干，或燃煤时的烟气经过换热装置转为洁净风在加热物料的间接热烘干，此两种加热方式在此种高纯物料烘干应用上，都存在致命缺陷，首先接触式烘干时燃烧烟气中二氧化氮、二氧化碳、二氧化硫甚至灰分等杂质不可避免将混入高纯物料，造成高纯矿物纯度不达标，其次间接加热方式因换热后热风温度偏低，导致产量过低，无法工业化量产，同时还会造成大量含尘废气必须处理。

由于传统的两种矿粉烘干方式均达不到理想的效果，目前在高纯非金属矿粉工业生产中开始采用最原始的烤箱形式，将物料至于玻璃器皿内，待物料烘干后取出包装，此种烘干方式虽然满足了高纯矿物质工业化生产所必须的热源不接触不污染的条件，但是由于电烤箱一般工作温度在150-200℃，生产速度缓慢，同时由于需不断靠人工装料卸料的间断式生产，生产效率极其低下，且由于存在人工环节，还可能存在高纯非金属矿粉的二次污染。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统，可有效解决现有技术烘干效率低，存在二次污染的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

一种辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统，包括红外烘干箱，所述红外干燥箱包括箱体，所述箱体的内表面设有防污染衬层，所述箱体的内部自上而下依次设有进料模块、一级红外烘干模块、二级红外烘干模块、三级红外烘干模块和出料模块，所述箱体的上部中间设有进料口，所述进料口与所述进料模块连通，所述箱体的上部两侧分别设有湿气管道，所述湿气管道的一端与所述进料模块连通；所述出料模块设置在所述箱体下部的一侧，所述箱体内与所述出料模块相对的一侧设有烘干控制系统，所述出料模块与高温空气输入装置连通，所述湿气管道的另一端与粉尘回收装置连通。

具体的，所述一级红外烘干模块、所述二级红外烘干模块和所述三级红外烘干模块都包括多个均布的红外辐射加热管和温度传感器，所述一级红外烘干模块、所述二级红外烘干模块和所述三级红外烘干模块内的所述红外辐射加热管的安装密度依次增大，所述红外辐射加热管与所述箱体的侧面平行，所述温度传感器安装在所述防污染衬层的表面；所述一级红外烘干模块内的所述红外辐射加热管的安装区两侧与所述箱体的两侧面分别形成第一风道，所述第一风道内安装有向下倾斜的导料板，所述一级红外烘干模块内的所述红外辐射加热管的安装区内预留多个空置区形成储料穴；所述二级红外烘干模块内的所述红外辐射加热管的安装区两侧和内部预留多个第二风道，所述第二风道与所述箱体的侧面平行；所述三级红外烘干模块的一侧设有向下倾斜的出料导板，所述出料导板位于所述烘干控制系统的上方，所述出料导板的一端连接所述箱体的侧壁，所述出料导板的另一端连接所述出料模块。

具体的，所述一级红外烘干模块、所述二级红外烘干模块和所述三级红外烘干模块内的温度传感器包括至少两个，两个所述温度传感器安装在所述防污染衬层的不同面上，所述温度传感器与所述烘干控制系统电连接。

具体的，所述红外辐射加热管的两端分别安装在所述箱体相对的两个面上，所述红外辐射加热管包括高纯石英透明外管，所述高纯石英透明外管内设有红外发热丝，所述红外发热丝的两端分别连接有接电螺纹棒，所述接电螺纹棒与设置在所述箱体内表面的电源压线板连接，所述高纯石英透明外管的两端设有相对的接电固定装置，所述接电螺纹棒位于所述高纯石英透明外管内的部分设置在接电固定装置内，所述红外发热丝呈螺旋型缠绕设置在支撑管上，所述支撑管的端部固定在所述接电固定装置内，所述接电固定装置包括端盖绝缘密封堵板和内部支撑挡板，所述端盖绝缘密封堵板设置在所述高纯石英透明外管的端部，所述内部支撑挡板设置在所述高纯石英透明外管的内部，所述端盖绝缘密封堵板和所述内部支撑挡板之间填充有耐高温高铝密封胶。

具体的，所述红外发热丝的两端分别设有直线型的连接丝，所述连接丝包括焊接段和固定段，所述连接丝的固定段与所述红外发热丝连接，所述连接丝的焊接段焊接在所述接电螺纹棒上，所述连接丝的固定段通过接电固定绕丝捆绑在所述接电螺纹棒的端部。

具体的，所述进料模块包括一级分料组件和二级分料组件，所述一级分料组件设置在所述进料口的下方，所述一级分料组件包括至少两块第一分料板，两块所述第一分料板的上端形成15°～75°的夹角，所述二级分料组件包括两个第二分料装置，两个第二分料装置分别设置在所述第一分料板的下方，所述第二分料装置包括水平的短板，所述短板设置在所述第一分料板的下方，所述短板的两端下方分别连接有侧板，所述侧板的顶端与所述短板形成105°～165°的夹角。

具体的，所述出料模块包括与所述三级红外烘干模块连通的出料斗，所述出料斗的下方设有出料口，所述出料斗靠近所述烘干控制系统一侧的侧壁与所述出料导板连接。

具体的，所述防污染衬层为聚四氟乙烯板。

具体的，所述粉尘回收装置包括旋风分离器，所述旋风分离器的入口端与所述湿气管道连通，所述旋风分离器的出口端连通引风机，所述引风机上设有排气管。

具体的，所述高温空气输入装置包括与所述出料斗侧壁连通的空气加热装置，所述空气加热装置的另一端与空气过滤器的出气口端连通，所述空气过滤器的进气口端与鼓风机连通。

采用了上述方案后，本发明的有益效果是：

本发明一种辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统采用红外的干燥方式，红外干燥箱上部中间设进料口，箱体的上部两侧分别设有湿气管道，湿气管道的另一端与粉尘回收装置连通，出料模块与高温空气输入装置连通，高温空气的流动方向与高纯非金属矿粉在红外干燥箱内的流动方向相反，不仅促进高纯非金属矿粉在红外干燥箱内流动，而且延长高纯非金属矿粉在红外干燥箱内的停留时间，通过粉尘回收装置对干燥箱内的高温空气回收分离，避免粉尘污染空气；本发明热源安全可靠，生产过程完全不接触加热，干燥过程不需人工参与，烘干过程零污染，单台产能大，产品质量稳定，提高了高纯非金属矿粉的烘干效率。

由于一级红外烘干模块、二级红外烘干模块和三级红外烘干模块均采用红外辐射加热管，干燥过程零接触，提高产品纯度；一级红外烘干模块内设有储料穴，提高了高纯非金属矿粉在一级红外干燥模块内的停留时间，利于高纯非金属矿粉的烘干；一级红外烘干模块的两侧设有第一风道，二级红外烘干模块内的红外辐射加热管的安装区两侧和内部预留多个第二风道，利于红外干燥箱内部的空气流动，利于带走干燥区内物料所蒸发出的水气；第一风道内安装有向下倾斜的导料板，可防止高纯非金属矿粉从一级红外烘干模块的两侧漏出。

由于红外辐射加热管采用高纯石英玻璃外管，透光率高，线性膨胀系数低，可与物料直接接触加热，红外发热丝缠绕设置，有效防止红外发热丝在使用中的震动，扩大了红外线辐射加热管的使用范围。

由于红外发热丝通过连接丝与接电螺纹棒连接，提高红外发热丝在接电螺纹棒端部的使用寿命。

由于进料模块包括一级分料组件和二级分料组件，一级分料模块和二级分料模块可使高纯非金属矿粉在红外干燥箱内均匀分布。

由于防污染衬层为聚四氟乙烯板，可使箱体内表面与高纯非金属矿粉隔离，避免箱体接触对高纯非金属矿粉的污染。

综上所示，本发明辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统采用红外的干燥方式，热源安全可靠，生产过程完全不接触加热，干燥过程不需人工参与，烘干过程零污染，单台产能大，产品质量稳定，提高了高纯非金属矿粉的烘干效率。

附图说明

图1为本发明辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统的结构示意图；

图2为图1中红外干燥箱去掉前侧板的结构示意图；

图3为图1中红外辐射加热管的结构示意图；

图中：1、箱体，2、防污染衬层，21、保温层，3、进料模块，31、一级分料组件，311、第一分料板，32、二级分料组件，321、短板，322、侧板，34、消防喷嘴，4、一级红外烘干模块，41、红外辐射加热管，401、高纯石英透明外管，402、红外发热丝，403、接电螺纹棒，404、电源压线板，4051、端盖绝缘密封堵板，4052、内部支撑挡板，406、支撑管，407、高铝密封胶，408、连接丝，409、接电固定绕丝，42、温度传感器，43、第一风道，431、导料板，44、储料穴，5、二级红外烘干模块，51、第二风道，6、三级红外烘干模块，61、出料导板，7、出料模块，71、出料斗，72、出料口，8、进料口，9、湿气管道，10、烘干控制系统，11、旋风分离器，12、引风机，13、排气管，14、空气加热装置，15、空气过滤器、16、鼓风机。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成的目的与功效易于明白了解，结合附图及具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1、图2和图3所示，本发明一种辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统包括高温空气输入装置、红外干燥箱和粉尘回收装置，红外干燥箱的下部与高温空气输入装置连通，红外干燥箱的上部与粉尘回收装置连通。红外干燥箱包括箱体1，箱体1的内表面设有防污染衬层2，为了增加红外干燥箱的节能性，在箱体1和防污染衬层2之间设置保温层21，保温层21为硅酸铝保温层，防污染衬层可选用聚四氟乙烯衬板，聚四氟乙烯衬板通过高纯氧化锆螺钉固定在箱体1的内表面，箱体1的内部自上而下依次设有进料模块3、一级红外烘干模块4、二级红外烘干模块5、三级红外烘干模块6和出料模块7，箱体1的上部中间设有进料口8，进料口8与进料模块3连通，箱体1的上部两侧分别设有湿气管道9，湿气管道9的一端与进料模块3连通；出料模块7设置在箱体1下部的一侧，箱体1内与出料模块7相对的一侧设有烘干控制系统10，出料模块7与高温空气输入装置连通，湿气管9道的另一端与粉尘回收装置连通。

一级红外烘干模块4、二级红外烘干模块5、三级红外烘干模块6都包括多个均布的红外辐射加热管41和温度传感器42，由于高纯非金属矿粉随着烘干程度的增加流动性增大，所以一级红外烘干模块4、二级红外烘干模块5和三级红外烘干模块6内的红外辐射加热管41的安装密度依次增大，红外辐射加热管41与箱体1的侧面平行，每个烘干模块内的温度传感器42至少两个，两个温度传感器42安装在防污染衬层2的不同表面，同时温度传感器42与烘干控制系统10电连接；一级红外烘干模块4内的红外辐射加热管41的安装区两侧与箱体1的两侧面分别形成第一风道43，增强气体的流动性，第一风道43内安装有向下倾斜的导料板431，导料板431可防止高纯非金属矿粉从一级红外烘干模块4的两侧边落下，一级红外烘干模块4内的红外辐射加热管41的安装区内预留多个空置区形成储料穴44，生产中高纯非金属矿粉可能在此处堆积，延长高纯非金属矿粉在一级红外烘干模块4的干燥时间；二级红外烘干模块5内的红外辐射加热管41的安装区两侧和内部预留多个第二风道51，第二风道51与箱体1的侧面平行，增强二级红外烘干模块5内空气的流动性；三级红外烘干模块6的一侧设有向下倾斜的出料导板61，出料导板61位于烘干控制系统10的上方，出料导板61的一端连接箱体1的侧壁，出料导板61的另一端连接出料模块7。

上述红外辐射加热管41的两端分别安装在箱体1相对的两个面上，红外辐射加热管41包括高纯石英透明外管401，高纯透明石英外管的壁厚≥8mm，石英含量≥99.1%，热膨胀系数低，可直接与高纯非金属矿粉接触，高纯石英透明外管401内设有红外发热丝402，红外发热丝402的两端分别连接有接电螺纹棒403，接电螺纹棒403通过螺钉与设置在箱体1内表面的电源压线板404连接，高纯石英透明外管401的两端设有相对的接电固定装置，接电螺纹棒403位于高纯石英透明外管401内的部分设置在接电固定装置内，红外发热丝402呈螺旋型缠绕设置在支撑管406上，支撑管406的端部固定在接电固定装置内，接电固定装置包括端盖绝缘密封堵板4051和内部支撑挡板4052，端盖绝缘密封堵板4051设置在高纯石英透明外管401的端部，内部支撑挡板4052设置在高纯石英透明外管401的内部，端盖绝缘密封堵板4051和内部支撑挡板4052之间填充有耐高温高铝密封胶407。

红外发热丝402的两端分别设有直线型的连接丝408，连接丝408包括焊接段和固定段，连接丝408的固定段与红外发热丝402连接，连接丝408的焊接段焊接在接电螺纹棒403上，连接丝408的固定段通过接电固定绕丝409捆绑在接电螺纹棒403的端部，改变传统连接丝408直接焊接在接电螺纹棒403端部的焊接方式，避免了连接丝408与接电螺纹棒403的端部焊点易氧化熔断造成短路的故障，提高了红外发热丝402的使用寿命。

上述进料模块3包括一级分料组件31和二级分料组件32，一级分料组件设置在进料口8的下方，一级分料组件31包括至少两块第一分料板311，两块第一分料板311的上端形成15°～75°的夹角，二级分料组件32包括两个第二分料装置，两个第二分料装置分别设置在第一分料板311的下方，第二分料装置包括水平的短板321，短板321设置在第一分料板311的下方，短板321的两端分别连接有侧板322，侧板322顶部与短板321形成105°～165°的夹角。

上述出料模块7包括与三级红外烘干模块6连通的出料斗71，所述出料斗的下方设有出料口72，出料斗71靠近烘干控制系统10一侧的侧壁与出料导板61连接，出料口72下方可设置自动输料装置，提高烘干的自动化程度。

上述粉尘回收装置包括旋风分离器11，旋风分离器11的入口端与湿气管道9连通，旋风分离器11的出口端连通引风机12，引风机12上设有排气管13。

上述高温空气输入装置包括与出料斗71侧壁连通的空气加热装置14，空气加热装置14的另一端与空气过滤器15的出气口端连通，空气过滤器15的进气口端与鼓风机16连通。

高温空气输入装置和粉尘回收装置可形成空气微循环系统，提高了高纯非金属矿粉的烘干效率，同时对粉尘进行回收，避免粉尘排入空气造成空气污染。

本发明一种辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统在热源设计上采用了红外线辐射加热方式，完全实现了非接触式直接加热，热效率极高，相比传统加热方式在热能利用率上可提高35-40%，经用户现场实测数据，此种加热方式在单位烘干电耗上可达145kw/t干粉，相比之前200-210kw/t干粉，节能效果显著。

在烘干过程中，相对于其他烘干方式的烘干设备，本专利所发明的设备可实现全自动化无人值守生产，免去了人为装料卸料环节，不仅节约人工控制成本，而且避免了人为的二次污染风险。

利用本发明辐射塔式高纯非金属矿粉烘干系统对石英砂和高岭土两种物料分别进行3次采样烘干，产品采样分析结果显示，本烘干系统所采用的材料在应用结果上相对安全可靠，可达到设计目的。分析结果具体如下：

表1石英砂采样烘干结果

表2高岭土采样烘干结果

上述实施例为本发明较佳实施方式，但本发明的实施并不受上述实施例的限制，本发明未详尽描述部分均为公知技术。