CN101660012B - 冶金炉渣无水粒化工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火法冶金领域，是一种冶金炉渣或熔锍无水粒化工艺及装置，该装置包括粒化室、分散装置和冷却水喷头，粒化室的内腔与出渣溜槽连通，底部出渣口与料仓相对，分散装置设置在粒化室内且位于出渣溜槽出口的下方，冷却水喷头设置在粒化室内且位于分散装置的下方和两侧。本发明在粒化室内采用压缩气体将熔融炉渣分散为众多细小的液滴，同时在空中预冷却为半熔态甚至固态的小颗粒，再通过水雾将其冷却，达到粒化的目的，粒化、冷却后的炉渣依靠重力沉降于料仓中。本发明工艺简单，操作方便，投资少，解决了传统水淬工艺存在的缺点。

Description

冶金炉渣无水粒化工艺及装置

技术领域

本发明涉及火法冶金领域，特别是涉及一种冶金炉渣或熔锍的无水粒化工艺及装置。 

背景技术

在火法冶金行业，冶金炉产出的炉渣或熔锍为高温熔融状态，一旦冷却，就会形成坚硬的固溶体，给下道工序的处理带来很大的困难，所以对高温熔融物料的粒化就成为火法冶金生产中不可缺少的环节。 

目前对高温熔融炉渣或熔锍的传统粒化工艺，其工艺过程的基础就是用带压的冷水对高温熔融体进行水淬，依靠水流、水压以及高温物体快速冷却产生爆裂而达到粒化的目的。由于工艺过程中水是唯一的粒化和冷却介质，水渣比要求很高，一般重量比达到9～20，也就是说如果渣排放量为120t/h，水淬水量就会超过1080t/h，因此粒化后的炉渣存在于大量的水中，需要靠庞大的设备系统来进行收集、运输、渣水分离、粒化水的冷却循环，粒化后的炉渣或熔锍与水混合，在水池中沉降，一般都采用斗提机或渣桨泵将渣水混合物运输到脱水系统进行水渣分离，分离出来的渣再通过连续运输系统运送到存储仓，有些工艺还需要经过二次脱水，才能使其含水≤10％。水淬过程中不可避免会产生细目的、片状、雪花状的渣颗粒，这些渣颗粒在流动的水中很难沉降分离，悬浮于水中，磨损流程中的设备和管道，甚至在流程中不合适的地方沉积，形 成堵塞。分离出来的水因吸收了渣中的热量，必须要经过冷却系统冷却处理，才能够循环利用。水淬过程中，一旦出现渣量、渣温、粒化水量或炉渣未被有效的分散，就会有爆炸的危险；而且冶金炉渣中不可避免的会夹带有害物质，这些有害物质溶解并富集于循环水中，损害设备，根据发生泄漏，将会严重污染环境。系统占地面积庞大，设备众多，造成投资大、故障率高、运行维护成本高；高温熔融炉渣与水直接接触，一旦炉渣未被有效的分散，就会出现爆炸现象；粒化后的产品含水高，即使采用脱水措施，产品炉渣含水也会达到5％～10％，为达到干燥的目的，常常需要增加干燥系统；而且冶金炉渣中不可避免会夹带一些溶于水的有害物质，造成水系统中水质恶化，污染环境。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决老工艺中冶金炉渣或熔锍粒化系统占地面积庞大、运行维护成本高，同时造成水系统中水质恶化，污染环境的问题。 

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种冶金炉渣或熔锍无水粒化工艺，高温熔融炉渣或熔锍由出渣溜槽排出至粒化室内后，先由分散装置向由出渣溜槽流下的熔融炉渣流喷射压缩气体使其在下降过程中分散成众多细小的液滴，同时喷出的气体又在空中将分散后的小液滴冷却为半熔态或固态的渣颗粒，然后渣颗粒在空中再由冷却装置喷射的冷却水雾进行冷却生成沙状炉渣并沉降于料仓中。 

上述工艺中，所述的分散装置是分散喷头，该分散喷头安装在出渣溜槽的下方且出气口向上倾斜朝向熔融炉渣流。 

所述的冷却装置是雾化喷头，该雾化喷头安装在分散装置的下方和两侧， 冷却喷头喷出的带压水雾对渣颗粒进行搅动换热，产生的气体经收尘器除尘后由排空烟囱或引风机排到大气中。 

所述的压缩气体是饱和蒸汽或压缩空气，压力为0.2MPa～3.0MPa，流量由热平衡所需决定且水渣比为0.1～1.5。 

对于酸性炉渣，冷却水中添加有用于中和该酸性炉渣的碱性物质。 

通过引风机或排气烟囱将粒化室内的气体排出，使粒化室维持微负压。 

本发明还提供了一种冶金炉渣或熔锍无水粒化装置，包括粒化室、分散装置和冷却水喷头，所述粒化室的内腔与出渣溜槽连通，底部出渣口与料仓相对，所述分散装置设置在粒化室内且位于出渣溜槽出口的下方；所述冷却水喷头设置在粒化室内且位于分散装置的下方和两侧。 

上述装置中，所述分散装置为分散喷头，其出气口向上倾斜朝向熔融炉渣流且与水平方向呈0～60°角，所述的冷却水喷头是雾化喷头。 

粒化室内设有清扫装置，该清扫装置位于出渣溜槽的下方且在控制开关的控制下由液压、气动或电动装置驱动沿出渣溜槽的底面滑动。 

粒化室的顶部设有排空烟囱和引风机。 

本发明，在粒化室内采用压缩气体将熔融炉渣分散为众多细小的液滴，同时在空中预冷却为半熔态甚至固态的小颗粒，再通过水雾将其冷却，达到粒化的目的，粒化、冷却后的炉渣依靠重力沉降于料仓中。本发明工艺简单，操作方便，投资少，解决了传统水淬工艺存在的缺点。 

附图说明

图1为本发明冶金炉渣或熔锍无水粒化装置的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出详细的说明。 

图1为本发明冶金炉渣或熔锍无水粒化装置的结构示意图，应用于现有的冶金炉上，如图1所示，本发明包括粒化室(图中未画出)、分散装置11和冷却水喷头12。 

粒化室的内腔与出渣溜槽9连通，底部出渣口与料仓(图中未画出)相对，顶部设有排空烟囱和引风机。 

分散装置11为分散喷头，设置在粒化室内且位于出渣溜槽9出口的下方，其向上倾斜朝向熔融炉渣流且与水平方向呈0～60°角，最佳的角度为45°，喷射出的压缩气体在将熔融渣流分散的同时，又将分散后的小液滴抛向空中，处于悬浮和弥散状态。分散装置11喷射出的压缩气体是指不与熔融炉渣或熔锍反应的带压气体，如氮气等惰性气体或压缩空气，也可以是饱和蒸汽，经反复多次实验得知，当蒸汽或压缩空气的压力是0.2MPa～3.0MPa时，分散和预冷却熔融炉渣的效果最好。 

冷却水喷头12是雾化喷头，该雾化喷头安装在分散装置11的下方和两侧，应保证熔融炉渣在与带压冷水接触前，先被带压蒸汽或压缩气体分散并预冷却，悬浮于空中的渣颗粒被由冷却喷头12产生的水雾再次喷射抛起，渣颗粒与水颗粒在空中接触换热，渣颗粒被冷却，水颗粒被汽化，产出的沙状炉渣在重力的影响下沉降于料仓，分散和冷却过程中产生的气体经收尘器(即设置在排空路线上的带式收尘、洗涤收尘、电收尘等)除尘后通过引风机或排气烟囱将粒化室内的气体排出，引风机使粒化室维持微负压操作，吸入的冷风同时又 可以作为辅助冷却风。此过程中，冷却水的压力为0.2MPa～3.0MPa，其流量根据渣粒温降所需的热平衡计算而得，但必须保证水渣比为0.1～1.5。对于含酸性物的炉渣或熔锍，例如冶炼铜等金属时，炉渣或熔锍中会含有SO₂等酸性物质，此时可以在冷却水中添加用于中和酸性物质的碱性物质，如氢氧化钠、氧化钙等。 

生产一定时间后，炉渣或熔锍中会有一部分在溜槽9上冷却凝结，在出口处会出现挂胡现象，即在溜槽9出口处形成与冰柱类似的渣柱，在分散装置和熔融渣流中间形成幕墙，影响分散。为此，粒化室内还设有清扫装置10，该清扫装置10位于出渣溜槽9的下方且由液压、气动或电动装置驱动沿出渣溜槽9的底面滑动，当溜槽9出口处出现挂胡现象时，可启动清扫装置10将挂于溜槽9出口处的渣柱击除，保证正常生产，上述清扫装置10也可以设定为间隔一定的时间自动运行。 

本发明还提供了一种基于上述冶金炉渣或熔锍无水粒化装置的生产工艺，高温熔融炉渣通过溜槽9导入到粒化室内，先由分散装置11向由出渣溜槽9流下的熔融炉渣流喷射压缩气体使其在下降过程中分散为众多细小的液滴，同时，上述气体在空中将分散后的小液滴冷却为半熔态或固态的渣颗粒，渣颗粒在空中再由冷却水喷头12产生的冷却水雾进行冷处理，使渣颗粒的温度降到要求的温度以内，即使渣颗粒温度降到200℃以下，最后，渣颗粒在重力的作用下沉降于粒化室下的料仓中，根据需要通过运输系统运至下道工序。 

通常正常生产的过程如下：熔融炉渣或熔锍由排放口排出后，经溜槽导入粒化室内，饱和蒸汽或压缩气体由第一管道提供，该管道上依次设有第一压力 表1，由第一、第二调节阀31、37并联组成的调压阀组，第二压力表41，第三调节阀51，第一流量计61和第一手动阀71，第一压力表1与调压阀组之间设有安全阀2，饱和蒸汽或压缩气体经过调压阀组减压到0.2MPa～3.0MPa，如0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5或3.0MPa，根据炉渣流量调节饱和蒸汽或压缩气体的流量，例如，当炉渣流量是0.3t/min～10t/min，炉渣温度是1150℃～1750℃时，通过第三调节阀51将饱和蒸汽或压缩气体流量控制在200Nm³/h～5000Nm³/h，最终由安装在出铜溜槽底部的分散装置11喷出，在粒化室内将熔融炉渣分散和预冷却并抛向空中，冷却水由第二管道提供并由第三管道加压，第二管道和第三管道上分别依次设有第二、第三流量计62、63，第二、第三手动阀82、83和第二、第三流量计42、43，分散后的炉渣在粒化室内的空中被由冷却装置产生的带压水雾搅动换热，水压应控制在0.2MPa～2.5MPa，如0.2、0.5、1.0、1.5、2.0或2.5MPa，水渣比应根据熔融炉渣的热含、熔融炉渣的流量、产品炉渣的含水要求，进行热平衡计算所得，一般是水渣比为0.1～1.5，如0.1、0.5、1.0、1.2或1.5，分散后和产生的气体经收尘器除尘后由排空烟囱或引风机排到大气中，在上述过程中，通过分散装置11将炉渣分散，增大了熔融炉渣的散热表面积，延长散热时间，再通过水雾将其冷却，由于炉渣和冷却的水都是以细小颗粒形态出现，其换热面积巨大，换热效果较好，而且炉渣颗粒和水雾颗粒在粒化室内处于高度的悬浮和弥散状态，碰撞冷却机率很高，在空中就使炉渣颗粒温度降到200℃以下，冷却喷头产生的过剩水滴，也会沉降于料仓内，对炉渣进一步冷却，同时也会被蒸发。粒化完成和冷却后的炉渣沉降于粒化室下的料仓内，根据需要，可以采用刮板机等运输设备或汽车等运输工具将其运送到指定地点。 

本发明的积极效果在于：1、取消了传统水淬工艺中庞大的水粒化、分离、循环、冷却系统，结构紧凑，占地面积小；2、产出的沙状炉渣品质较好，粒度分布均匀，1～5mm的≥95％；炉渣含水量可调，根据需要可控制在0.1％～3％间。3、系统设备少且小，故障率低，投资维护成本低，工艺简单，操作方便，安全可靠。4、适合大型工业连续生产。 

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.冶金炉渣无水粒化工艺，其特征在于高温熔融炉渣由出渣溜槽排出至粒化室内后，先由分散装置向由出渣溜槽流下的熔融炉渣流喷射压缩气体使其在下降过程中分散成众多细小的液滴，同时喷出的气体又在空中将分散后的小液滴冷却为半熔态或固态的渣颗粒，然后渣颗粒在空中再由冷却装置喷射的冷却水雾进行冷却生成沙状炉渣并沉降于料仓中；所述压缩气体是饱和蒸汽，压力为0.2MPa～3.0MPa，流量由热平衡所需决定且水渣比为0.1～1.5；所述的分散装置是分散喷头，该分散喷头安装在出渣溜槽的下方且出气口向上倾斜朝向熔融炉渣流。

2.根据权利要求1所述的冶金炉渣无水粒化工艺，其特征在于所述的冷却装置是雾化喷头，该雾化喷头安装在分散装置的下方和两侧，冷却喷头喷出的带压水雾对渣颗粒进行搅动换热，产生的气体经收尘器除尘后由排空烟囱或引风机排到大气中。

3.根据权利要求2所述的冶金炉渣无水粒化工艺，其特征在于对于酸性炉渣，冷却水中添加有用于中和该酸性炉渣的碱性物质。

4.根据权利要求3所述的冶金炉渣无水粒化工艺，其特征在于通过引风机或排气烟囱将粒化室内的气体排出，使粒化室维持负压。

5.冶金炉渣无水粒化装置，包括：

粒化室，其内腔与出渣溜槽连通，底部出渣口与料仓相对；

其特征在于还包括：

分散装置，设置在粒化室内且位于出渣溜槽出口的下方，所述分散装置为分散喷头，其出气口向上倾斜朝向熔融炉渣流；

冷却水喷头，设置在粒化室内且位于分散装置的下方和两侧，所述的冷却水喷头是雾化喷头，冷却水的压力为0.2MPa～3.0MPa，其流量根据渣粒降温所需的热平衡计算而得，且保证水渣比为0.1～1.5；

清扫装置，该清扫装置设置在粒化室且位于出渣溜槽的下方，在控制开关的控制下由液压、气动或电动装置驱动沿出渣溜槽的底面滑动。

6.根据权利要求5所述的冶金炉渣无水粒化装置，其特征在于粒化室的顶部设有排空烟囱和引风机。