CN101389775A - 液态炉渣快速淬火的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于快速淬火液态炉渣的设备和方法，包括用于接收液态炉渣的隔舱区和水供应系统，水供应系统用于用水喷洒或快速淬火提供到隔舱区的液态炉渣，以冷却液态炉渣并将其转变成结晶态。隔舱区包括在第一端和第二端之间成角度的并且基本上为平的表面，其中第一端限定高端，第二端限定低端，以使邻近第一端提供给隔舱区的液态炉渣将沿着隔舱区向下朝向第二端流动。水供应系统位于隔舱区上方且可操控，并将水施加到隔舱区的液态炉渣上，以使液态炉渣冷却并转变成结晶态。另外量的液态炉渣可以倾倒到前面已经冷却并淬火的结晶炉渣上面，并以类似方式用水进行快速淬火。

Description

液态炉渣快速淬火的设备和方法

相关申请交叉参考

本申请要求于2006年1月9日提交的名称为“液态炉渣快速淬火的设备和方法”的共同待决临时专利申请序列号60/757,434的优先权，这里将其全部内容引入作为参考。

技术领域

本发明涉及液态炉渣淬火的设备和方法，尤其涉及液态炉渣快速淬火的改进设备和方法。

背景技术

炉渣是炼钢过程中无用的副产品，它一般以熔融态或液态由高炉、电弧炉、AOD(氩氧脱碳)炉等等产生。由这些炉产生的炉渣处于极高的温度，为了能够易于装卸或处理或以其它方式利用，必须使它们冷却下来。

一种已知的冷却液态炉渣的方法是将它们简单地倾倒到地面上进行冷却。一旦液态炉渣得到冷却，炉渣就可以留在被倾倒的地面上，或者被拾起并移至可用来进行废渣埋填或进一步处理以作其它用途的新地点。随着液态炉渣在地面冷却，它通常变成粉末状料，并产生大量灰尘。细粉形式的已冷却炉渣在装卸、分段运输和贮存的过程中产生灰尘。在分段运输时，细粉形式的炉渣需要打湿，以减少所产生的灰尘量。装卸和运输粉末形式的已冷却炉渣通常很困难，并且可能产生不安全或危险的工作环境，刮风时尤其如此。

本发明的目的是克服前述问题中的一个或多个问题。

发明内容

本发明包括液态炉渣快速淬火的设备，该设备包括用于接收液态炉渣的隔舱区，以及水供应系统，该水供应系统用水喷洒或快速淬火提供到隔舱区的液态炉渣，以冷却液态炉渣。隔舱区包括设在第一端和第二端之间成角度并且基本上为平的表面，其中第一端限定高端，第二端限定低端，以使邻近第一端提供到隔舱区的液态炉渣将散布开并沿隔舱区往下朝向第二端流动。水供应系统位于隔舱区的上方并可操控，并往位于隔舱区上的液态炉渣施加水，从而使液态炉渣冷却并转变成结晶态。一般，隔舱区被设置成使得液态炉渣将在隔舱区散布开并沿着隔舱区向下朝向槽区流动，但是在到达隔舱区的第二端(即槽区)之前停止沿着隔舱区往下流动。因此，被冷却的结晶炉渣应该完全处于隔舱区上。

施加在液态炉渣上的水通常在压力和施用上都是均匀的，压力一般在10～30psi的范围内。需注意的是，该压力范围仅是示例，在不背离本发明精神和范围的情况下，根据所用喷洒装置的数量和类型，也可以采用其它的压力。

在一种形式中，隔舱区包括从第一端到第二端延伸的连续倾角。在另一种形式中，隔舱区包括邻近第一端具有第一倾角的第一区，以及邻近第二端具有第二倾角的第二区，其中第一倾角大于第二倾角。但是，在不背离本发明精神和范围的情况下，可以采用隔舱区的任意角度配置，并且这通常取决于液态炉渣的温度和粘度以及要淬火的炉渣的量。隔舱区倾角一般选择成使液态炉渣层在到达隔舱区的第二端之前停止沿着隔舱区向下流动。

为了能够经受住液态炉渣的高温，隔舱区由一块或多块钢板构成，或由能够经受液态炉渣高温的其它材料制成。

在另一种形式中，邻近隔舱区的第一端设置倾卸台，液态炉渣从倾卸台被倒到隔舱区上。邻近隔舱区的第二端设有槽区，槽区接收从隔舱区流出的施加给液态炉渣的水。槽区的端部可以设有用于从槽区接收水的沉淀池。沉淀池包括排水道和/或泵，用于从沉淀池排出和/或泵出水以回收再利用(例如，再次用于淬火或其它用途)。

在另一种形式中，槽区包括接近坡道，其接纳用于将已冷却并淬火了的结晶炉渣从隔舱区移走的运输工具。

本发明也提供了一种快速淬火液态炉渣的方法，该方法包括如下步骤：提供隔舱区，该隔舱区具有设在第一端和第二端之间的成角度且基本上为平的表面，其中第一端限定高端，第二端限定低端；将液态炉渣邻近第一端倾倒到隔舱区上，以使液态炉渣在隔舱区表面上散布开并沿着隔舱区向下朝向第二端流动；并且往隔舱区的液态炉渣上施加水，以使液态炉渣冷却并转变成结晶态。一般，隔舱区被设置成使液态炉渣在隔舱区上散布开并沿隔舱区往下朝向槽区流动，但在到达隔舱区的第二端(即槽区)之前停止沿着隔舱区向下流动。因此，被冷却的结晶炉渣应完全位于隔舱区上。

施加在液态炉渣上的水通常在压力和施用上都是均匀的，压力一般在10～30psi的范围内，但是，在不背离本发明精神和范围的情况下，也可以设想和采用其它的水压。

从隔舱区流出的水被收集在邻近第二端的槽内，并导入到沉淀池，在那里可以将水回收并再次用于淬火或其它用途。

在一种形式中，隔舱区包括从第一端到第二端延伸的连续倾角。在另一种形式中，隔舱区包括邻近第一端具有第一倾角的第一区，以及邻近第二端具有第二倾角的第二区，其中第一倾角大于第二倾角。但是，在不背离本发明精神和范围的情况下，可以采用任意角度配置的隔舱区。为了能够经受住液态炉渣的高温，隔舱区由一块或多块钢板构成，或由能够经受液态炉渣高温的其它材料制成。

在另一种形式中，可以把另外的液态炉渣倾倒到前面已经冷却并淬火的结晶炉渣上面，并在隔舱区的该另外液态炉渣上施加水，从而使该另外液态炉渣冷却并转变成结晶态。可采用前端装卸机或其它类似运输工具从隔舱区移走已冷却和淬火的结晶炉渣。

本发明的一个目的是快速淬火液态或熔融炉渣，使之冷却成结晶态。

本发明的另一个目的是在产生最少灰尘的情况下快速淬火液态炉渣。

本发明的再一个目的是以减少的前端装卸机操作时间来冷却和处理液态炉渣。

通过说明书、附图和权利要求可以了解本发明的其它目的、方面和优点。

附图说明

图1是本发明中用于快速淬火液态炉渣的示范设备的顶视图。

图2是图1中示范设备沿A-A线的剖视图。

具体实施方式

参见图1-2，示出了用于快速淬火液态或熔融炉渣的示范设备，该设备总的以10表示。设备10通常包括隔舱区12和槽区14。通过加压施加水，液态炉渣在隔舱区12中被冷却，从而使冷却的炉渣保留在隔舱区12中。槽区14接收来自于隔舱区12的水，并将其引入沉淀池16，水可在沉淀池16中回收，以用于再次淬火或其它用途。

隔舱区12通常包括多个钢板18，它们并排安装以形成平表面。液态炉渣(未显示)被倾倒到钢板18上以进行冷却，因此钢板18需要能够经受住液态炉渣的高温。钢板18通常以一定的角度定向，低端19邻近槽区14，以使液态炉渣和施加到液态炉渣上的水顺着钢板18朝槽区14流下。在图1和图2所示的示范形式中，隔舱区12大约有50英尺长，槽区14约有80英尺长，但它们也可采用其它长度。

倾卸台20位于钢板18的高端21。倾卸台20通常由混凝土筑成，并且高约4～10英尺，但其它高度也可以。液态炉渣(未显示)通过卡车、炉渣罐运输车或其它合适输送工具输送到倾卸台20，然后倾倒到隔舱区12的钢板18上。被倒出的液态炉渣将在钢板18上散开，并由于钢板18的倾角而朝着槽区14流下。为了防止液态炉渣流出钢板18的侧边，在由钢板18形成的表面的相对侧设置了竖直定向的钢板22。在图1和图2所示的示例形式中，钢板18宽约24英尺，该宽度一般足以容纳被倒入的液态炉渣，而不会在钢板边缘处产生过量炉渣。但是，钢板18的其它宽度也是可以的。

在一种形式里，钢板18具有两种从倾卸台20延伸到槽区14的倾斜角度。大体以24表示的第一区邻近倾卸台20，并包括第一倾角，而大体以26表示的第二区延伸至槽区14，并包括第二倾角。如图2所示，第一区24的第一倾角大于第二区26的第二倾角。以这种方式，被倾倒到钢板18上的液态炉渣从倾卸台20倾倒到第一区24。液态炉渣将开始朝着槽区14流动，并基本上均匀且薄薄地在钢板18上扩散。一旦液态炉渣到达以较小倾角定向的第二区26，它的流速就会减慢。钢板18的倾角应该选择成使得液态炉渣在到达槽区14之前就会停止顺着钢板18往下流动。这样有助于移走炉渣，因为所有被冷却和结晶的炉渣都会保留在隔舱区12；并且这也可以帮助减轻危险条件，因为如果液态炉渣捕获了任何保留在槽区内的水，就可能发生爆炸。

在一种实施例中，如图2所示，第一区24的倾角约为17度，而第二区26的倾角约为5度，但这些角度只用于示例，在不背离本发明精神和范围的情况下，也可以采用其它倾角。例如，钢板18可以以一个连续角度定向，或可布置成随着钢板18从倾卸台20到槽区14延伸而具有各种不同的角度。在本发明的一种示范形式中，钢板18的倾角随着从倾卸台20向槽区14延伸而趋于减小。但是，在不背离本发明精神和范围的情况下，可以实施钢板18倾角的任何配置。唯一的要求是，液态炉渣应在钢板18上散开(薄层的液态炉渣会冷却得更快)并朝着槽区14往下流，在到达槽区14之前停止流动。钢板18(即隔舱区12)的倾角取决于各种因素，例如炉渣的温度和粘度，以及被淬火的炉渣的量，但并不局限于例举的这些因素。通常，较高温度的炉渣比较低温度的炉渣更粘。一般地，液态炉渣越熔融(即越粘)，钢板18的倾角就应越小，以防止液态炉渣顺着钢板18往下流动太快并可能流出钢板18和进入槽区14。其目的是使炉渣在钢板18上均匀并薄薄地散布，并在到达钢板18末端前停下来。钢板18(即隔舱区12)应该做得足够长，以使液态炉渣在到达槽区14之前停止顺着钢板18往下流动。如图2所示，在一种形式里，隔舱区12约50英尺长。但是，也可以采用其它的长度，并且这通常取决于被冷却的液态炉渣的温度、粘度和数量。

一旦液态炉渣被倒到隔舱区12上并沿钢板18所形成的表面散开，就通过水供应系统28向液态炉渣施加低压冷水。水几乎立刻就冷却了液态炉渣(薄层液态炉渣比厚层炉渣冷却更快)。当采用低压水将液态炉渣迅速冷却或淬火后，液态炉渣就转变成了结晶的或玻璃状形态。由于已冷却的结晶炉渣应该出现在隔舱区12的钢板18上，所以就可以采用前端装卸机或其它类似输送工具轻松将炉渣移走。

当炉渣硬化并转变成粒状形态时，可能会产生一些灰尘。施加到液态炉渣上的水有助于防止灰尘往空气中扩散。此外，构成水供应系统28的喷洒杆和喷嘴可以设计成当炉渣在淬火区内冷却时抑制所产生的蒸气。例如，所采用的喷嘴可将锥状水雾喷洒到液态炉渣上。一般，喷洒杆和喷嘴设置成向钢板18的整个表面喷洒水以及因此向所有被冷却的液态炉渣喷洒水。喷雾形成了覆盖炉渣的伞，以捕获所产生的任何蒸气。被捕获的蒸气将冷却并转变为水。结果是，在冷却液态炉渣时产生的蒸气可以少约25～30％。但是，喷洒杆和喷嘴也可以设置成在淬火过程中不抑制蒸气。此外，喷嘴可以沿钢板18的每一侧安装，以向液态炉渣喷水。

一般，施加到液态炉渣上的水在压力和施用上都是均匀的。为了适当地淬火液态炉渣，本发明构想的是利用低压水系统(例如约10～30psi)来施加大量的水(例如约800～2000加仑/分钟)。完全冷却液态炉渣所需的水量取决于许多因素，例如被冷却的液态炉渣的温度、粘度和数量(一般炉渣的温度从被排出的时刻到被带到要进行淬火的平台上的时刻将降低)、钢板18的倾角、当液态炉渣顺着钢板18往下流时液态炉渣的厚度、水温(如果水是回收再利用的，那么用来冷却炉渣的水可能会变热)、可能影响炉渣粘度的熔炼车间惯例，等等，但并不局限于上述因素。

为了确定用来冷却液态炉渣的适当水量，设想的是首先进行各种“试运行”，并通过以约1200加仑/分钟的流量施加水10分钟来将一批液态炉渣冷却。然后检测炉渣，以确定炉渣是否已经得到全面冷却，并且可以调节水量以及钢板的倾角，从而确定冷却液态炉渣的最优参数。如果靠近钢板18的炉渣底部还没有冷却并转变成结晶态，则通常会转变成不期望的粉末形态。

当液态炉渣冷却并转变成颗粒形态时，施加到液态炉渣上的水继续顺着钢板18往下流并在槽区14被接收。护堤30形成于槽区14的两侧，当水流下槽区14(图1)时，护堤对水进行导流。护堤30可以用任意材料制造，在一种形式里，是由炉渣或细集料或其它类似材料制成。槽区可以几乎是任意长度，图2所示一种形式的槽区长80英尺。

沉淀池16设于槽区14的一端，接收从槽区14流下来的水。排水道或排水泵32设置用于从沉淀池16排干或泵吸水，并可以将水引导至可将水回收用于再淬火或其它用途的区域。一般，排水道/泵32包括盖子，用于防止大的渣屑进入排水道/泵。已经发现，从前述淬火过程流出的水大部分是干净的并且没有微粒，因此可以通过闭环系统回收该水，并经过最少的机械和/或化学处理就可以再次用于淬火。来自于被淬火炉渣的水也可以导入到独特的池或塘系统，水可以从这里立即泵送到淬火喷洒杆。根据被冷却液态炉渣的频率和数量，可以采用一个接一个溢流的更大池或塘系统，或者采用冷却塔，以帮助在再次利用水之前使水得到冷却，从而提高水的有效性。

液态炉渣被冷却后还保留在钢板18上，正如前面所述，为了便于移走已冷却的炉渣，隔舱区12的长度应该使炉渣在到达隔舱区12的低端19之前停止移动。第二批液态炉渣可以倾倒在已经冷却了的炉渣的上面，并按前述方式用低压冷水进行淬火。这种情况下要设定淬火的持续时间，从而确保有充足的热量保留在炉渣和钢板18内，使得往前一层液态炉渣上倾倒另一层液态炉渣之前，所有残余的水和湿气被蒸发掉。一种形式中，设想的是已冷却的炉渣和钢板18保持约200～250华氏度的温度，从而在往已冷却炉渣上倾倒另一批欲冷却炉渣之前蒸发掉任何过剩的水或湿气。但是，在不背离本发明精神和范围的情况下，也可以采用其它温度。

彼此叠置地冷却多批液态炉渣有助于减少物料装卸的成本，并且多批液态炉渣可以彼此叠置地被冷却。一旦被冷却炉渣达到了所需的量，就将它从钢板18上移走。前端装卸机或其它类似运输工具经装卸机接近坡道34接近槽区14。前端装卸机将驶上槽区14，并将已冷却的液态炉渣从钢板18上移走。处于颗粒或结晶态的已冷却的液态炉渣可用作各种用途，包括废渣填埋、粘结应用，或者还可以将它们进一步处理作其它用途。处于结晶态时，已冷却的炉渣通常具有高粘性和/或凝硬性，这使得它们对于粘结应用尤其有用。

将水喷洒到液态炉渣上时，必须小心地用均匀的压力和施用来施加水。因此，水供应系统28的喷洒杆和喷嘴应该设计成以恒定的压力和数量往液态炉渣上均匀喷洒水。如果水进入了热的液态炉渣料的下方，就可能发生爆炸，从而将熔融炉渣喷射到空气中。因此必须小心，并且水供应系统28的喷洒杆和喷嘴需要设计为使低压水被均匀施加到液态炉渣上。虽然本发明的优选实施例构想用低压水喷洒液态炉渣，但在不背离本发明精神和范围的情况下也可以采用高压水，只要注意不要让水进入液态炉渣的下方。例如，水压可由所采用的特定的喷嘴设计所决定。

将液态炉渣倒到隔舱区12上之前，隔舱区12必须完全没有水、水洼和潮湿，否则可能发生爆炸。此外，在液态炉渣流离隔舱区12并进入槽区14的情况下，槽区14也应该没有水或水洼。

使用本发明的设备和方法实现了各种优点，如下所述：

●液态炉渣以可控的方式倾倒。

●将液态炉渣倾倒在钢板上时不会产生灰尘或产生的灰尘极少。

●适当喷洒大量水时，液态炉渣不应产生灰尘，而只产生蒸气。

●在淬火过程中产生的蒸气通常没有灰尘颗粒。

●水供应系统的喷洒杆和喷嘴可设计成在淬火区域内抑制所生成的蒸气。

●液态炉渣被快速冷却时改变性质。炉渣被快速淬火后，它就成为玻璃质的和颗粒形式，而不再是采用现有技术方法所产生的细小的粉末形式。

●快速淬火的炉渣易于破碎和移走。

●快速淬火的炉渣通常比普通炉渣要轻。

●快速淬火炉渣在装卸、分段运输和/或储存的过程中产生的灰尘最少。

●快速淬火炉渣不需要在分段运输时加湿。

●快速淬火过程中流出的水大部分是洁净的，并且没有微粒。

●来自快速淬火的水可以通过闭环系统完全回收，并无需机械或化学处理即可再次用于进一步的淬火。

●在需要用前端装卸机或其它类似运输工具将已淬火的炉渣移走之前，装有熔融炉渣的炉渣罐可以在另一已冷却的炉渣上多次倾倒。

●前端装卸机的操作时间大幅减少了约60％。

●大大节约了前端装卸机的修理、维护和轮胎更换的成本。

●本发明的快速淬火方法和设备维护量小，能量消耗低。

●本发明的快速淬火设备和方法易于分离炉渣和金属。

●快速淬火炉渣形成的渣壳更薄，并且更易于用喷枪切割。

●本发明的快速淬火设备和方法将可能的灰尘排放减少了约90％。

本发明提供了一种成本有效的设备和方法，用于将液态炉渣冷却成有用的结晶态。虽然本发明特别参考了附图进行说明，但应理解在不背离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明的设备和方法进行各种修改。

Claims (27)

1、一种用于快速淬火液态炉渣的设备，包括:

隔舱区，其具有设在第一端和第二端之间成角度且基本上为平的表面，其中第一端限定了高端，第二端限定了低端，以使邻近第一端提供到隔舱区的液态炉渣将沿着隔舱区向下朝向第二端流动；以及

位于隔舱区上方且可操控的水供应系统，水供应系统将水施加到隔舱区上的液态炉渣上，以使液态炉渣冷却并转变成结晶态。

2、根据权利要求1所述的设备，该设备还包括邻近隔舱区第一端的倾卸台，其中，液态炉渣从倾卸台被倒到隔舱区上。

3、根据权利要求1所述的设备，该设备还包括邻近隔舱区第二端的槽区，槽区接收来自于隔舱区的施加到液态炉渣上的水。

4、根据权利要求3所述的设备，该设备还包括接收来自于槽区的水的沉淀池，其中，沉淀池中的水被回收以再用于淬火。

5、根据权利要求3所述的设备，其中，槽区包括接近坡道，以接纳用于将已冷却并淬火了的结晶炉渣从隔舱区移走的运输工具。

6、根据权利要求1所述的设备，其中，来自于水供应系统的水以约10～30psi的压力均匀施加到液态炉渣上。

7、根据权利要求1所述的设备，其中，由水供应系统施加到液态炉渣上的水在压力和施用上是均匀的。

8、根据权利要求1所述的设备，其中，隔舱区包括具有第一倾角且邻近第一端的第一区，以及具有第二倾角且邻近第二端的第二区。

9、根据权利要求8所述的设备，其中，第一倾角大于第二倾角。

10、根据权利要求1所述的设备，其中，隔舱区的角度包括从第一端到第二端延伸的连续倾角。

11、根据权利要求1所述的设备，其中，隔舱区包括多块钢板。

12、根据权利要求1所述的设备，其中，水供应系统以约800～2000加仑/分钟的流量往液态炉渣上施加水。

13、根据权利要求1所述的设备，其中，隔舱区被构造成使得液态炉渣散布开并在到达第二端之前停止沿着隔舱区向下流动。

14、一种快速淬火液态炉渣的方法，该方法包括如下步骤:

设置隔舱区，该隔舱区具有位于第一端和第二端之间成角度且基本上为平的表面，其中第一端限定了高端，第二端限定了低端；

将液态炉渣邻近第一端倾倒到隔舱区上，以使液态炉渣在隔舱区的表面上散布开并沿着隔舱区往下朝向第二端流动；以及

将水施加到隔舱区上的液态炉渣上，以使液态炉渣冷却并转变成结晶态。

15、根据权利要求14所述的方法，其中，隔舱区被构造成使得液态炉渣散布开并在到达第二端之前停止沿着隔舱区向下流动。

16、根据权利要求15所述的方法，该方法还包括将已冷却并淬火的结晶炉渣从隔舱区移走。

17、根据权利要求14所述的方法，该方法还包括在邻近所述第二端的槽区收集施加到液态炉渣上的水以用于再循环。

18、根据权利要求14所述的方法，其中，水以约10～30psi的压力被均匀施加到液态炉渣上。

19、根据权利要求14所述的方法，其中，施加到液态炉渣上的水在压力和施用上都是均匀的。

20、根据权利要求14所述的方法，其中，隔舱区包括具有第一倾角且邻近第一端的第一区，以及具有第二倾角且邻近第二端的第二区。

21、根据权利要求20所述的方法，其中，第一倾角大于第二倾角。

22、根据权利要求14所述的方法，其中，隔舱区的角度包括从第一端往第二端延伸的连续倾角。

23、根据权利要求14所述的方法，其中，隔舱区包括多块钢板。

24、根据权利要求14所述的方法，其中，水以约800～2000加仑/分的流量施加到液态炉渣上。

25、根据权利要求14所述的方法，该方法还包括如下步骤:

将另外的液态炉渣邻近第一端倾倒到隔舱区上之前已经冷却并淬火的结晶炉渣的上面；以及

将水施加到隔舱区上所述另外的液态炉渣上，以使所述另外的液态炉渣冷却并转变成结晶态。

26、一种快速淬火液态炉渣的方法，该方法包括如下步骤:

将第一批液态炉渣在倾斜的表面上散布开，从而形成第一层液态炉渣；

向第一层液态炉渣上施加水，以使液态炉渣冷却并转变成结晶态；以及

在邻近倾斜面的槽区收集施加到液态炉渣上的水以用于再循环。

27、根据权利要求26所述的方法，该方法还包括如下步骤:

将第二批液态炉渣在所述倾斜表面上之前已经冷却和淬火的结晶炉渣的上面散布开，从而形成第二层液态炉渣；以及

向第二层液态炉渣上施加水，以使该另外的液态炉渣冷却并转变成结晶态。

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