CN101760572A - 倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺和装置，该处理工艺是将高温冶金熔渣经进料漏斗倒入旋转着的沿轴线有一定倾角的工作筒体内；熔渣在工作筒体的前筒体内依次被冷却介质和由喷嘴喷出的冷却水快速冷却并被破碎，冷却破碎后的渣粒由篦条间的缝隙及篦条与筒体抄板间的缝隙落入下部的充满冷却水的腔体内被进行二次冷却；随着工作筒体的旋转，浸泡在腔体下部冷却水中的粒渣被开有沥水孔的筒体抄板带到前筒体的上部，被倾倒进敞口的出料溜槽内后被输送到装置外；被筒体抄板分离的带有细渣粒的冷却水流向后筒体，被后筒体上的网状渣水分离装置分离拦截下来的细渣粒则被后筒体内侧面上的小抄板再次送入出料溜槽内被输送到装置外。

Description

倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺及装置

技术领域

本发明涉及高温熔渣处理技术，尤其涉及滚筒法高温熔渣处理工艺及装置。

背景技术

滚筒法钢渣处理技术是一种密闭、快速、资源化的钢渣热态处理新技术，它实现了在一个密闭容器中将高温冶金熔渣动态、连续、快速冷却并破碎成小于100℃颗粒状成品渣的功能，且过程中产生的含尘蒸汽经净化处理后由烟囱集中排放，消除了传统渣处理工艺蒸汽弥漫、尘土飞扬的污染场面。该工艺不仅流程短、投资省，而且操作方便、安全可靠，处理后的渣能够直接利用，符合新形势下的环保要求，得到快速发展。

现有的滚筒法钢渣处理装置分为水平轴线的滚筒装置和倾斜轴线的滚筒装置两种形式。水平轴线的滚筒装置的不足之处在于：位于滚筒一端的固定体直接和高温渣及冷却介质接触、所受侧向力大、高温磨损严重、结构复杂、造价和维修成本高；采用侧向进料，进料溜槽的有效流通面积和倾角小，高粘度渣很容易粘附在溜槽壁上，造成堵塞、进料不畅；排气口的水平段较长，内部沉积、结渣严重。

倾斜轴线的滚筒装置如中国专利200420107540.1公开了一种倾斜式滚筒法冶金渣处理装置，该处理装置的已知轴线和水平面间夹角大于零度而小于20度时，较好地解决了进料溜槽的开口度和倾角关系，装置的进料畅通，部分粘度较高的熔渣也能较顺利地导入装置内，同时在后托轮的适当部位设置了专门的轴向止推装置，有效地平衡掉装置因倾斜而产生的轴向力，托轮仅提供径向力，使用寿命明显延长。不足之处在于内筒体的侧面衬板因受冷却体和钢渣的高温磨损，使用寿命较短；处理后的钢渣和浊循环水同时从出料溜槽排出装置，一同进入后续的鳞板式输送机并在输送机上进行渣水分离，既增加了鳞板输送机的负荷，又容易将大量的细粒钢渣冲下混入循环水中，增加了后续水处理工序的负荷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺及装置，该处理工艺和装置不仅进料顺畅，滚筒内冷却处理效果好，而且出料时渣水分流，且衬板的使用寿命延长。

本发明是这样实现的：

一种倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺，将高温冶金熔渣经进料漏斗倒入旋转着的沿轴线有一定倾角的工作筒体内，处理过程中产生的含尘蒸汽由安装于工作筒体尾部的集气排放装置收集后，经净化处理后由烟囱排入大气；

其特征是：熔渣在工作筒体的前筒体内依次被冷却介质和由喷嘴喷出的冷却水快速冷却并被破碎，冷却破碎后的渣粒由篦条间的缝隙及篦条与筒体抄板间的缝隙落入下部的腔体内，所述腔体下部充满冷却水，渣粒被进行二次冷却；

随着工作筒体的旋转，浸泡在腔体下部冷却水中的粒渣被筒体抄板分批带到前筒体的上部，筒体抄板上开有沥水孔将渣水分离，旋转着的工作筒体自动将渣料集中起来倾倒进敞口的出料溜槽内，并经出渣口被输送到装置外；

被筒体抄板分离的冷却水沿着工作筒体的前筒体内腔流向后筒体，后筒体后部装有网状渣水分离装置，冷却水经过滤后较纯净的水经出水口排出装置，进入后续的水处理工序，被分离拦截下来的细渣粒则被安装于后筒体内侧面上的小抄板再次送入出料溜槽内，被输送到装置外。

所述在前筒体的内筒体端部设置有滴灌式冷却水箱，水箱内水连续不停地渗入衬板和母板之间的缝隙内，并流入至前筒体下部腔体。

所述喷嘴安装于工作筒体内一侧，喷嘴喷出的冷却水构成的喷淋冷却区与熔渣落入前筒体内的落渣区之间隔开一段距离。

一种倾斜式滚筒法高温熔渣处理装置，包括进料漏斗、滚筒装置、止推装置、出料溜槽、集气排放装置；滚筒装置包括由前筒体和后筒体组成的工作筒体、安装于前筒体内的喷嘴、支撑和驱动工作筒体的装置，前筒体由内筒体和外筒体组成，内筒体由端盖、端部母板和衬板、以及若干根篦条组成，外筒体套装在内筒体外并经刚性部件固接，外筒体内侧面装有多块均布的开有沥水孔的筒体抄板；滚筒装置的内筒体轴线与水平面成一个夹角；进料漏斗位于工作筒体前端，出料溜槽位于工作筒体后半部，集气排放装置设置在工作筒体尾部；内筒体内装有冷却介质；

其特征是：所述喷嘴安装于内筒体内一侧，喷嘴喷出的冷却水构成的喷淋冷却区与熔渣落入内筒体内的落渣区之间隔开一段距离；

所述在内筒体端部设置有滴灌式冷却水箱，冷却水箱由端部水箱封板、圆周水箱封板和内筒体端部母板组成，端部水箱封板为圆环状，进水管经端部水箱封板圆环空心部进入水箱内，在内筒体端部母板上开有出水孔，内筒体端部母板与内筒体衬板间设置有垫片；

所述在后筒体后部的内侧面装有小抄板，紧贴小抄板的后部装有网状渣水分离装置，在集气排放装置下部设置有排水口。

所述内筒体进料侧端盖与内筒体轴线相垂直，所述内筒体的轴线与水平面的夹角的取值范围在10°至25°。

所述内筒体的篦条与外筒体的筒体抄板间的缝隙在10毫米至30毫米之间。

所述止推装置位于工作筒体的前筒体下部，止推托圈直接连接在前筒体上。

本发明是在现有倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺及装置的基础上进行了改进，在处理工艺上实现了将高温熔渣在滚筒内进行先冷却介质冷却、后喷淋冷却，再冷却水二次浸泡冷却，然后经两次渣水分离后被排出处理装置外；控制高温熔渣与喷淋冷却水的接触，以及高温熔渣与腔体内冷却水的接触，保证了高温熔渣处理的安全性。在处理装置上增加了滴灌式冷却水箱，加强了内筒体端部衬板的冷却，提高了端部衬板的使用寿命，并在关闭喷嘴喷淋的情况下提供了处理装置的冷却水；在工作筒体的后筒体增加了小抄板和网状渣水分离装置，与工作筒体的前筒体的抄板分离渣水相结合，实现了渣水两次分离，提高了渣和水的输出性能；在工作筒体的内筒体端盖上改变了角度，可减少高粘度渣料粘壁的现象，有利于渣料导入工作筒体内，不仅利于流动性好的熔渣处理，也能处理一定的高粘度熔渣。将止推装置前移至工作筒体的前筒体下部，受力和止推效果更合理，提高了熔渣处理装置的稳定运行。

本发明的高温熔渣处理工艺及装置具有安全、稳定、高效运行的特点，处理后的冶金成品渣还具备粒度均匀、性能稳定，不需陈化就可直接利用的优势。

附图说明

图1为本发明倾斜式滚筒法高温熔渣处理装置的结构示意图；

图2为图1中A-A向剖面示意图(省略后面部件)；

图3为图2中的W部放大图；

图4为冷却水箱结构示意图；

图5为图4中N向视图；

图6为图4中M向视图。

图中：1进料漏斗，2筒体支撑用托圈，3工作筒体，31前筒体，32后筒体，4大齿圈，5集气排放装置，6出料溜槽，7排水口，8网状渣水分离装置，9小抄板，10止推装置，11止推用托圈，12筒体抄板，13冷却水箱，14支撑圈，15篦条，16支撑用托轮装置，17冷却介质，18喷淋冷却装置(喷嘴)，19熔渣，20端盖；311内筒体，312外筒体；131衬板，132水冷狭缝，133母板出水孔，134垫片，135内筒体母板(端部母板)，136水箱螺栓用套管，137进水管，138螺栓，139垫圈，1310螺母，1311端部水箱封板，1312圆周水箱封板，1313水箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，一种倾斜式滚筒法高温熔渣处理装置，包括进料漏斗1、滚筒装置、止推装置10、出料溜槽6、集气排放装置5。滚筒装置包括由前筒体31和后筒体32组成的工作筒体3、安装于前筒体31内的喷嘴18、支撑和驱动工作筒体的装置。前筒体31由内筒体311和外筒体312组成，内筒体311由端盖20、端部母板135和衬板131、以及若干根篦条15组成；外筒体312套装在内筒体311外并经刚性部件固接，外筒体312内侧面装有多块均布的开有沥水孔的筒体抄板12。

滚筒装置的内筒体311轴线与水平面的夹角为α，α的取值范围在10°至25°，这样既可保证进料漏斗1有较大的倾角θ，θ不小于60°，又利于渣料导入装置内，减少高粘度渣料粘壁现象。内筒体311进料侧端盖20与内筒体311轴线相垂直，内筒体311进料侧端盖20与竖直方向的夹角为β，β取值范围在10°至25°，可以保障从进料漏斗1导入滚筒内的高温熔渣落在冷却介质17上表面的位置远离进料侧内筒体端盖20，延长该端盖20及衬板的使用寿命。进料漏斗1位于工作筒体3前端，出料溜槽6位于工作筒体3后半部，集气排放装置5设置在工作筒体3尾部。内筒体311内装有冷却介质17，冷却介质17为钢球。

参见图1、图2，喷嘴18安装于内筒体311内一侧，喷嘴18喷出的冷却水构成的喷淋冷却区与熔渣落入内筒体311内的落渣区之间隔开一段距离。如图2所示，L1为落渣区在水平面的投影，L3为喷淋冷却区在水平面的投影，L2为落渣区与喷淋冷却区间的最近水平距离；为安全运行起见，L2的最小值为零，L1和L3不能有重叠；并且滚筒(工作筒体3)转动方向应逆着喷淋冷却区方向，即如图2所示，滚筒以顺时针方向转动，以保证对于熔渣的安全冷却。

作为操作中的一个特例，参见图3，由于正常处理过程中熔渣19落在冷却介质17表面上的位置如图2所示，熔渣19和喷淋冷却区在水平面上的投影相距一个安全距离L2，但在实际作业中很难控制进渣量，容易出现操作失误。比如一下子倒入大量的熔渣，熔渣来不及冷却破碎，沿着冷却介质的上表面M流淌到如图2中的右下部，参见图3的放大图，熔渣19沿着内筒体311的篦条15之间的缝隙直接流入外筒体312下部腔体内并没入水中，有可能包裹水而发生爆炸。因此将内筒体311的篦条15与外筒体312抄板12间的缝隙控制在10毫米至30毫米之间，较佳的值在20毫米左右。该篦条15为T字形结构，T字形结构的上部作为内筒体311的筒体壁条，T字形结构的下部构成与外筒体312抄板12间的间距。将内筒体311的篦条15与外筒体312抄板12间的缝隙控制在合适范围内，既能保持冷却水可以自由流动，而熔渣19在此狭缝内会快速冷却凝固并堵塞狭缝，使后续熔渣19无法自动进入外筒体312下部腔体，从而保证熔渣不会在外筒体312发生爆炸的可能性。

参见图1、图4、图5、图6，在内筒体311端部设置有滴灌式冷却水箱13，冷却水箱13由端部水箱封板1311、圆周水箱封板1312和内筒体端部母板135组成，端部水箱封板1311为圆环状，进水管137经端部水箱封板1311圆环空心部进入水箱1313内；在内筒体端部母板135上开有出水孔133，内筒体端部母板135与内筒体端部衬板131间设置有垫片134，使内筒体端部母板135与内筒体端部衬板131间产生水冷狭缝132，冷却水从水箱1313内自母板出水孔133流出至水冷狭缝132，对端部衬板131进行冷却，并且冷却水流至外筒体312下部腔体内。内筒体端部衬板131是通过螺栓138固定在内筒体端部母板135上，并且螺栓138穿过安装于水箱1313内的螺栓用套管136与端部水箱封板1311相固接，螺栓138均匀分布于水箱1313两端部的圆周上。内筒体端部母板135上的出水孔133也均匀分布于端部母板135的圆周上。通过在内筒体311端部设置有滴灌式冷却水箱13，既起到冷却端部母板135的作用，也因这部分水能从设定的缝隙内连续不停地渗入端部衬板131和母板35之间，进而起到冷却衬板131、延长其使用寿命的作用。

参见图1，在后筒体32后部的内侧面装有小抄板9，紧贴小抄板9的后部装有网状渣水分离装置8，在集气排放装置5下部设置有排水口7。安装于外筒体312内侧面开有沥水孔的筒体渣板12，可以对冷却后的渣粒起到渣水的初步分离，绝大部分的成品渣被筒体抄板12抄出至出料溜槽6内，在重力作用下自动滑落出处理装置进入下部的鳞板式输送机内，根据要求被输送到指定的位置；随浊水带出的细渣粒在后筒体32的尾端再次被网状渣水分离装置8隔离并被小抄板9抄送到敞口的出料溜槽6内，被输送到处理装置外。通过两次渣水分离，成品渣含水率降至较低水平，减少了渣水对鳞板输送机的冲击，浊水中含渣量大为降低并被单独排放出处理装置，降低了后续水处理工序的负荷。

所述止推装置10位于工作筒体3的前筒体31下部，止推托圈11直接连接在前筒体31上。将止推装置10前移到工作筒体3的下部，受力和止推效果更加合理，也保证了滚筒装置的安全运行。滚筒装置的转动是通过安装于筒体上的大齿圈4被驱动装置驱动。

参见图1、图2，一种倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺，将高温冶金熔渣由渣罐被运送到倾斜式滚筒法高温熔渣处理装置的左上方，经进料漏斗1缓缓倒入旋转着的沿轴线有一定倾角的工作筒体3内，依次被置于工作筒体3的内筒体311内的冷却介质17和由喷嘴18喷出的冷却水快速冷却并被破碎到10mm左右。所述喷嘴18安装于工作筒体3内一侧，喷嘴18喷出的冷却水构成的喷淋冷却区与熔渣落入前筒体31内的落渣区之间隔开一段距离。冷却破碎后的渣粒由篦条15间的缝隙及篦条15与筒体抄板12间的缝隙落入下部的腔体内，工作过程中该腔体的下部充满冷却水，水面的高度由筒体的结构决定，基本上可以浸没旋转到下部的篦条15及部分冷却介质17，渣粒在该部分冷却水的作用下被充分地进行二次冷却。

随着工作筒体3的旋转，浸泡在冷却水中的粒渣被筒体抄板12分批带到前筒体31的上部；在此过程中由于筒体抄板12上开有沥水孔，自动地将渣水分离，冷却水继续留在前筒体31内的下部腔体内，用于冷却新的渣料；同时，由于内筒体311沿轴线有一定的倾角α，在旋转的过程中可以自动地将渣料集中起来，倾倒进敞口的出料溜槽6内，在重力作用下渣料经出渣口被输送到处理装置外。被筒体抄板12分离的冷却水沿着前筒体31的内腔流向后筒体32，后筒体32后部装有网状渣水分离装置8，冷却水经过滤后较纯净的水经出水口7排出装置，进入后续的水处理工序，被分离拦截下来的细渣粒则被安装于后筒体32内侧面上的小抄板9再次送入出料溜槽6内，被输送到处理装置外，从而实现渣水的两次分离并分别被排出处理装置。处理过程中产生的含尘蒸汽由安装于工作筒体3尾部的集气排放装置5收集后，经净化处理后由烟囱排入大气。

倾斜式滚筒法高温熔渣处理装置运行过程中，冷却水箱13内一直充满冷却水，该部分冷却水通过进水管137以滴灌的方式连续不断地输入至水箱1313，再从母板出水口133流过衬板131和母板135之间的缝隙132，起到冷却衬板131的作用，并且冷却水最后流入至前筒体31下部腔体内，参见图4。

在处理流动性较好的熔渣时，通过喷嘴18的分区喷水冷却、衬板131和母板135之间的滴灌式进水冷却以及下部篦条15和冷却介质17的浸泡式冷却，实现装置的安全运行。

当处理流动性较差的高粘度熔渣时，喷嘴18关闭，只采用冷却水箱13的滴灌方式对设备进行冷却，熔渣被冷却介质17初步冷却破碎后进入下部腔体，被其中的冷却水二次浸泡冷却，然后经两次渣水分离后被排出装置。

本发明的高温熔渣处理工艺及装置具有安全、稳定、高效运行的特点，处理后的冶金成品渣还具备粒度均匀(0.3-10mm所占比例大于80％)、性能稳定(游离氧化钙含量低)，不需陈化就可直接利用的优势。

Claims (7)

1.一种倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺，将高温冶金熔渣经进料漏斗倒入旋转着的沿轴线有一定倾角的工作筒体内，处理过程中产生的含尘蒸汽由安装于工作筒体尾部的集气排放装置收集后，经净化处理后由烟囱排入大气；

其特征是：熔渣在工作筒体的前筒体内依次被冷却介质和由喷嘴喷出的冷却水快速冷却并被破碎，冷却破碎后的渣粒由篦条间的缝隙及篦条与筒体抄板间的缝隙落入下部的腔体内，所述腔体下部充满冷却水，渣粒被进行二次冷却；

随着工作筒体的旋转，浸泡在腔体下部冷却水中的粒渣被筒体抄板分批带到前筒体的上部，筒体抄板上开有沥水孔将渣水分离，旋转着的工作筒体自动将渣料集中起来倾倒进敞口的出料溜槽内，并经出渣口被输送到装置外；

被筒体抄板分离的冷却水沿着工作筒体的前筒体内腔流向后筒体，后筒体后部装有网状渣水分离装置，冷却水经过滤后较纯净的水经出水口排出装置，进入后续的水处理工序，被分离拦截下来的细渣粒则被安装于后筒体内侧面上的小抄板再次送入出料溜槽内，被输送到装置外。

2.根据权利要求1所述的倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺，其特征是：所述在前筒体的内筒体端部设置有滴灌式冷却水箱，水箱内水连续不停地渗入衬板和母板之间的缝隙内，并流入至前筒体下部腔体。

3.根据权利要求1或2所述的倾斜式滚筒法高温熔渣处理工艺，其特征是：所述喷嘴安装于工作筒体内一侧，喷嘴喷出的冷却水构成的喷淋冷却区与熔渣落入前筒体内的落渣区之间隔开一段距离。

4.一种倾斜式滚筒法高温熔渣处理装置，包括进料漏斗、滚筒装置、止推装置、出料溜槽、集气排放装置；滚筒装置包括由前筒体和后筒体组成的工作筒体、安装于前筒体内的喷嘴、支撑和驱动工作筒体的装置，前筒体由内筒体和外筒体组成，内筒体由端盖、端部母板和衬板、以及若干根篦条组成，外筒体套装在内筒体外并经刚性部件固接，外筒体内侧面装有多块均布的开有沥水孔的筒体抄板；滚筒装置的内筒体轴线与水平面成一个夹角；进料漏斗位于工作筒体前端，出料溜槽位于工作筒体后半部，集气排放装置设置在工作筒体尾部；内筒体内装有冷却介质；

其特征是：所述喷嘴安装于内筒体内一侧，喷嘴喷出的冷却水构成的喷淋冷却区与熔渣落入内筒体内的落渣区之间隔开一段距离；

所述在内筒体端部设置有滴灌式冷却水箱，冷却水箱由端部水箱封板、圆周水箱封板和内筒体端部母板组成，端部水箱封板为圆环状，进水管经端部水箱封板圆环空心部进入水箱内，在内筒体端部母板上开有出水孔，内筒体端部母板与内筒体衬板间设置有垫片；

所述在后筒体后部的内侧面装有小抄板，紧贴小抄板的后部装有网状渣水分离装置，在集气排放装置下部设置有排水口。

5.根据权利要求4所述的倾斜式滚筒法高温熔渣处理装置，其特征是：所述内筒体进料侧端盖与内筒体轴线相垂直，所述内筒体的轴线与水平面的夹角的取值范围在10°至25°。

6.根据权利要求4所述的倾斜式滚筒法高温熔渣处理装置，其特征是：所述内筒体的篦条与外筒体的筒体抄板间的缝隙在10毫米至30毫米之间。

7.根据权利要求4所述的倾斜式滚筒法高温熔渣处理装置，其特征是：所述止推装置位于工作筒体的前筒体下部，止推托圈直接连接在前筒体上。

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