CN101413037A - 一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的方法 - Google Patents

Abstract

一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的方法，属于钢渣处理技术领域。通过热态钢渣倒料系统，将钢渣倾倒于热态钢渣受料系统中进行初步破碎；破碎后的钢渣经由热态钢渣流速控制系统，经过二次破碎后定量给至热态钢渣冷却粒化系统中再次进行破碎和冷却，冷却过程中产生的高温热风通过热态钢渣余热回收系统收集后，进入热交换系统，形成蒸汽用于发电或供热；冷却后的钢渣进入钢渣稳定化处理系统，经过稳定化处理后的钢渣，通过渣钢分离系统，分别获得钢渣尾渣微粉和金属渣钢；钢渣微粉与其他物料配合后，通过钢渣混凝土制品加工制备系统进行混凝土制品制备。优点在于，具有处理钢渣的种类适应范围广、操作环境好、无二次污染。

Description

一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的方法

技术领域

本发明属于钢渣处理技术领域，特别是提供了一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的方法。在热态钢渣处理过程中，能够同时实现钢渣显热回收利用、钢渣中游离氧化钙(氧化镁)的快速稳定化处理、金属分离回收利用、钢渣尾渣深加工综合利用。适用于钢铁冶金工业炼钢过程中产生的各种流动度的热态钢渣的热量回收和金属回收，并同时能够实现钢渣稳定化处理及尾渣的深加工利用。

背景技术

钢铁企业余热资源的回收与高效转换一直是世界各国冶金工作者关注的焦点问题。2005年我国钢铁工业的吨钢余热资源总量为288kgce/t-s，平均回收率不足26％，而各种熔渣的显热回收率仅为1.6％。随着能源瓶颈问题的日益加剧，开发高温熔渣显热回收利用技术，填补钢铁企业节能领域的这一空白，将会成为我国钢铁行业内重要的节能技术之一。

目前，国内外钢铁企业均未能实现钢渣显热的回收利用。大多数钢厂都采用露天泼渣打水冷却，个别钢厂采用浅盘热泼法、闷罐法、粒化轮水淬法、滚筒法以及风淬法等对钢渣进行处理，但是这些处理方法均未能实现钢渣显热的回收利用。事实上，液态钢渣温度为1500℃～1700℃，余热品质较高，极具开发利用价值。

钢渣处理利用技术开发已经得到了广大冶金节能科技工作者的高度关注，而且开展了大量研究工作，也取得了较大的技术进步。

专利号为ZL200520023652.3的专利《钢渣粒化装置》，描述了在粒化器和高压水的作用下，对液态钢渣进行粒化处理。其中粒化器的罩体上安装有高压水组合喷嘴和弧形撞击板，粒化器的粒化轮置于罩体内，粒化轮为空腔灌流水冷轮毅和单齿嵌装灌流水冷球面齿结构。申请号为CN88211276U的专利《钢渣风碎粒化装置》描述了一种钢渣风碎粒化装置，它使风冷和水冷相结合，起到粒化钢渣的效果。申请号为02135756.0的专利《倾翻式钢渣水淬处理方法》，描述了一种倾翻式钢渣水淬处理方法，当熔融钢渣倒入渣罐车上的渣罐内之后，运至水淬池处通过卷扬机的吊钩与渣罐上吊耳的配合，使渣罐以柱体转轴为中心旋转缓慢向水淬池内倾翻钢渣，同时粒化器的有压水己喷出形成水幕，使钢渣进入水幕后粒化，然后进入水淬池内，经水淬后的钢渣置放在存渣场即可。申请号为01105800的专利《双腔式滚筒钢渣处理装置》和申请号为200420114008.2的专利《滚筒法渣处理装置筒体》分别描述了在湿法处理钢渣时所需的新型滚筒装置。申请号为200410054165.3的专利《滚筒法高粘度熔态炉渣的处理方法》描述了采用滚筒法处理高粘度冶金渣的处理方法，本发明中的筒体内壁上安装有抄板，在处理过程中可使钢球和渣料从内筒体上部的抄板抛落，落在内筒体的落渣区，渣料被钢球冲击、破碎及混和，增加了高粘度渣料的冷却和碎化效果。

专利号为ZL200720021048.6的专利《冶金渣显热利用装置》，描述了一种冶金渣显热利用装置，包括热交换塔和热交换器，两者通过空气管道连接，热交换塔包括储存室、粒化轮、换热室和出渣口，换热室的上部设置风淬喷嘴。申请号为94107284.3的专利《钢铁渣显热回收新方法》描述了一种钢铁渣显热回收新方法。它是采用液态金属锡作为热载体与呈球团状的液体或固体钢铁渣进行直接接触式换热来回收钢铁渣的高温显热，被加热的液态锡通过废热锅炉来产生蒸汽并用来发电。

俄罗斯在实验室内利用滚筒法处理钢渣，在滚筒内生成的蒸气混合气体温度为90～170℃，可直接用于生活设施，热利用系数可达到50％。宝钢引进了滚筒法处理技术，并进行了技术改进，具有流程短、成本低、节能环保等多方面优点，克服了传统工艺流程长、占地面积大、扬尘严重等环保问题，但这一处理工艺没有考虑钢渣的热能回收利用问题。

目前，国内应用成熟的钢渣处理技术大都采用喷水冷却方法。这种方法不仅浪费了大量水资源，白白浪费了钢渣中宝贵的显热，而且由于水与熔渣的直接接触而存在着一定的安全隐患。随着炼钢技术的进步，近几年钢渣粘度有增大趋势，这不利于液态钢渣的安全与高效处理，并从而显著降低了现有钢渣处理技术的作业率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的方法，解决了现有钢渣处理技术在钢渣余热回收、钢渣快速稳定化处理、钢渣尾渣深加工利用等方面存在的缺陷，能够实现钢渣余热回收、钢渣快速稳定化处理，并在此基础上实现钢渣尾渣深加工利用。

本发明的方法是通过对流换热和热辐射换热，回收钢渣中的显热；采用机械力、重力与磁力相结合的方式，实现钢渣的粒化与渣钢分离；以水和二氧化碳为介质，在物料加工过程中，完成钢渣尾渣中游离氧化钙(氧化镁)的快速稳定化处理；利用钢渣磨细粉的自身胶凝活性，与其他物料的复合叠加效应，制备钢渣混凝土制品，实现钢渣尾渣的综合利用。

本发明中，物料通过热态钢渣倒料系统进入热态钢渣受料系统，通过热态钢渣流速控制系统、热态钢渣冷却粒化系统和热态钢渣余热回收系统实现对钢渣余热的回收，经过余热回收后的钢渣进入钢渣稳定化处理系统进行钢渣的稳定化处理，随后通过渣钢分离系统处理后，所得钢渣尾渣进入钢渣混凝土制品加工制备系统，所得金属返回炼铁炼钢系统回用。

热态钢渣倒料系统(1)、热态钢渣受料系统(2)、热态钢渣流速控制系统(3)、热态钢渣冷却粒化系统(4)、热态钢渣余热回收系统(5)、钢渣稳定化处理系统(6)、渣钢分离系统(7)、钢渣混凝土制品加工制备系统(8)；

本发明的钢渣余热回收与钢渣综合加工利用是通过如下技术方案实现的：

通过热态钢渣倒料系统，将钢渣倾倒于热态钢渣受料系统中进行初步破碎；破碎后的钢渣经由热态钢渣流速控制系统，经过二次破碎后定量给至热态钢渣冷却粒化系统中再次进行破碎和冷却，冷却过程中产生的高温热风通过热态钢渣余热回收系统收集后，进入热交换系统，形成蒸汽用于发电或供热；冷却后的钢渣进入钢渣稳定化处理系统，经过稳定化处理后的钢渣，通过渣钢分离系统，分别获得钢渣尾渣微粉和金属渣钢；钢渣微粉与其他物料配合后，通过钢渣混凝土制品加工制备系统进行混凝土制品制备。

炼钢车间盛满钢渣的渣罐在钢渣处理场，通过热态钢渣倒料系统，将钢渣倾倒于热态钢渣受料系统中，在重力作用下，通过钢渣与受料系统中破料装置之间的相互作用，进行钢渣的初步破碎。破碎后的钢渣经由热态钢渣流速控制系统，经过二次破碎后定量给至热态钢渣冷却粒化系统中再次进行破碎和冷却，冷却过程中产生的高温热风通过热态钢渣余热回收系统收集后，进入热交换系统，形成蒸汽用于发电或供热。冷却后的钢渣进入钢渣稳定化处理系统，以水和二氧化碳为介质，在物料加工过程中，完成钢渣尾渣中游离氧化钙(氧化镁)的快速稳定化处理，通过渣钢分离系统，分别获得钢渣尾渣微粉和金属渣钢。钢渣微粉与其他物料配合后，通过钢渣混凝土制品加工制备系统进行混凝土制品制备。

热态钢渣的余热回收是在对钢渣进行粒化处理同时，通过对流换热和热辐射换热，以热风形式回收钢渣中的显热。所述的钢渣粒化处理是在钢渣的受料过程和定量给料过程中，采用重力与机械力相结合的方式，实现对钢渣的粒化处理。

钢渣综合加工利用是在对钢渣冷却、稳定化处理以及渣钢分离的基础上，获得钢渣尾渣微粉，并通过与其他物料的配合制备钢渣混凝土制品。所述的钢渣稳定化处理是以水和二氧化碳为介质，在物料加工过程中，完成钢渣尾渣中游离氧化钙或氧化镁的快速稳定化处理。所述的钢渣混凝土制品制备是在对钢渣稳定化处理以及渣钢分离的基础上，利用钢渣磨细粉的自身胶凝活性，与其他物料的复合叠加效应，制备钢渣混凝土制品，实现钢渣尾渣的综合利用。

本发明重点解决了如下几项关键技术问题：

(1)钢渣种类的适应性问题，就是通过在钢渣受料系统中对钢渣的预粒化，以及在钢渣流速控制系统中，通过钢渣流量控制器的机械交割作用，可处理不同流动度的热态钢渣物料；

(2)钢渣流动速度控制问题，就是通过钢渣流速控制系统的机械交割作用，实现对后续处理的定量给料，从而保证回收热量的持续稳定，便于利用；

(3)热态钢渣表面持续更新问题，就是在钢渣余热回收系统中，通过机械力作用对钢渣进行粒化处理，使钢渣表面不断更新，从而保证钢渣中热量的彻底、均匀释放。

本发明的主要特点在于：

(1)处理系统中的熔融钢渣不与水直接接触，有效防止热量的品质下降，提高能量利用效率，同时有效避免熔融钢渣遇水爆炸，保证操作安全；

(2)钢渣在全密闭系统中完成换热和粒化处理，有效解决了传统钢渣处理过程中的环境污染问题；

(3)钢渣在系统处理过程中同时实现显热回收、粒化、金属回收与尾渣快速稳定化“四大”功能。

本发明系统具有连续化、密闭化、高效化等特点，同时具有处理钢渣的种类适应范围广、操作环境好、无二次污染产生等优点。本发明适用于钢铁冶金工业炼钢过程中产生的各种流动度的热态钢渣的热量回收和金属回收，并同时能够实现钢渣稳定化处理及尾渣的深加工利用。

附图说明

如图1所示为本发明所涉及的一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的工艺流程图。

如图2所示为本发明所涉及的一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的设备系统图。其中，热态钢渣倒料系统1、热态钢渣受料系统2、热态钢渣流速控制系统3、热态钢渣冷却粒化系统4、热态钢渣余热回收系统5、钢渣稳定化处理系统6、渣钢分离系统7、钢渣混凝土制品加工制备系统8。

具体实施方式

本发明涉及一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的处理方法，其实现步骤结合图1描述如下：

(1)热态钢渣通过倒料系统在倒料过程中，在进行初步粒化的同时进入钢渣受料系统；

(2)热态钢渣通过流速控制系统，实现对后续工序的定量给料，并在该系统内实现对热态钢渣的二次粒化；

(3)经过初步冷却和粒化后的热态钢渣进入钢渣余热回收系统，由于在该系统中热态钢渣表面持续更新，使钢渣中热量彻底、均匀释放，以热风、蒸汽等形式回收钢渣余热，同时实现对钢渣的粒化处理；

(4)经余热回收后的钢渣进入钢渣稳定化处理系统，以水、二氧化碳等为介质，完成钢渣中游离氧化钙(氧化镁)的稳定化处理；

(5)经过渣钢分离处理后的钢渣尾渣，与包括水泥、矿渣粉以及粉煤灰等在内的物料复合后，制备钢渣混凝土制品，实现钢渣尾渣的综合利用。

采用重力与机械力相结合的方式，实现钢渣的粒化处理；通过通入气体实现钢渣的冷却；以水、二氧化碳等为介质，完成钢渣中游离氧化钙(氧化镁)的稳定化处理；通过与其他物料的复合，实现钢渣尾渣的综合加工利用。

本发明设计一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的设备系统，结合图2描述如下：

钢渣经由热态钢渣倒料1进入热态钢渣受料系统2；经过初次粒化的钢渣经由热态钢渣流速控制系统3进入热态钢渣冷却粒化系统4，同时实现钢渣的二次粒化；在经热态钢渣冷却粒化系统4处理后，钢渣余热通过热态钢渣余热回收系统5，以热风、蒸汽等形式回收，冷却后的钢渣经由钢渣稳定化处理系统6，再通过渣钢分离系统7，实现钢渣中金属与钢渣尾渣的分离；钢渣尾渣进入钢渣混凝土制品加工制备系统8，与其他物料复合制备成钢渣混凝土及其制品。

Claims (6)

1、一种钢渣余热回收与钢渣综合加工利用的方法，其特征在于：通过热态钢渣倒料系统(1)，将钢渣倾倒于热态钢渣受料系统(2)中进行初步破碎；破碎后的钢渣经由热态钢渣流速控制系统(3)，经过二次破碎后定量给至热态钢渣冷却粒化系统(4)中再次进行破碎和冷却，冷却过程中产生的高温热风通过热态钢渣余热回收系统(5)收集后，进入热交换系统，形成蒸汽用于发电或供热；冷却后的钢渣进入钢渣稳定化处理系统(6)，经过稳定化处理后的钢渣，通过渣钢分离系统(7)，分别获得钢渣尾渣微粉和金属渣钢；钢渣微粉与其他物料配合后，通过钢渣混凝土制品加工制备系统(8)进行混凝土制品制备。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：热态钢渣的余热回收是在对钢渣进行粒化处理同时，通过对流换热和热辐射换热，以热风形式回收钢渣中的显热。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：钢渣综合加工利用是在对钢渣冷却、稳定化处理以及渣钢分离的基础上，获得钢渣尾渣微粉，并通过与其他物料的配合制备钢渣混凝土制品。

4、按照权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的钢渣粒化处理是在钢渣的受料过程和定量给料过程中，采用重力与机械力相结合的方式，实现对钢渣的粒化处理。

5、按照权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的钢渣稳定化处理是以水和二氧化碳为介质，在物料加工过程中，完成钢渣尾渣中游离氧化钙或氧化镁的快速稳定化处理。

6、按照权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的钢渣混凝土制品制备是在对钢渣稳定化处理以及渣钢分离的基础上，利用钢渣磨细粉的自身胶凝活性，与其他物料的复合叠加效应，制备钢渣混凝土制品，实现钢渣尾渣的综合利用。

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