CN101941807A - 高温熔融态矿渣生产的水泥熟料、生产工艺流程及装备 - Google Patents

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Abstract

高温熔融态矿渣生产的水泥熟料、生产工艺流程及装备。我国的钢产量已居世界第一。高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，在冶炼炉出渣口设置液态矿渣保温储渣罐，将液态矿渣储存在液态矿渣保温储渣罐中，由台车运到反应罐中与配好的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰进行混合，经系统调节温度后与铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰进行预化合反应；所得材料为液态熟料，在线检测值符合产品质量控制标准后，将合格的液态熟料送入回转窑化合、冷却、固化至1350℃，经冷却机急冷成为固态熟料，使固态熟料温度降到650℃后，再缓慢冷却到环境温度加65℃，将固态熟料用输送机输送到熟料库。本发明用于黑色冶金、建材行业。

Description

高温熔融态矿渣生产的水泥熟料、生产工艺流程及装备
技术领域：
本发明涉及一种高温熔融液态矿渣的直接生产水泥熟料的工艺流程装备，具体涉及一种高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程、方法及装备。
背景技术：
我国的钢产量已居世界第一。2008年产钢4.6亿吨。在钢铁冶炼生产过程中，每年要排出3亿吨铁渣、钢渣的废弃物。近年来国内建材行业采用水淬的工艺方法，将液态的矿渣水淬成颗粒状的碎渣，用作建材原料、筑路原料等。其主要缺点是浪费大量的水资源，造成二次污染和热污染，1550℃液态矿渣所具有的物理显热无法回收利用，造成了余热资源的大量浪废；由于水淬后矿渣中的化学成分与水泥熟料的化学成分基本相当，同属于硅酸盐类，但只是矿物组分的含量不同，还不能直接作为水泥熟料来使用。其水淬(风淬)后的碎渣也称水淬渣、风淬渣(干法粒化)，只能用做部分原料与水泥熟料经配比后来生产水泥。
发明内容：
本发明的目的是提供一种根据矿渣化学组分与水泥熟料的化学组分，利用高温液态矿渣自身具有的高温热能、化学成分与铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰在反应罐中进行预化合反应并在回转窑中完成化合反应，从而生成水泥熟料所具有的不同比例的矿物组分，完成由高温液态渣直接生产出水泥熟料的工艺流程。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，在冶炼炉出渣口设置液态矿渣保温储渣罐，将液态矿渣储存在液态矿渣保温储渣罐中，由台车运到反应罐中与配好的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰进行混合，经系统调节温度后与铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰进行预化合反应；所得材料为液态熟料，在线检测值符合产品质量控制标准后，将合格的液态熟料送入回转窑化合、冷却、固化至1350℃，经冷却机急冷成为固态熟料，使固态熟料温度降到650℃后，再缓慢冷却到环境温度加65℃，将固态熟料用输送机输送到熟料库。
所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，所述的液态矿渣是黑色金属冶炼行业在冶炼过程中所排出的1250-1550℃的高温液态废渣或黑色金属冶炼行业在冶炼过程中所排出的1350-1550℃的高温液态废渣，所述的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰原料是高温液态矿渣在反应罐中进行预化合反应的关键配料，所述的液态矿渣保温储渣罐是设在冶炼炉排渣口的罐体，所述的罐体对液态矿渣进行保温、保质、储存。
所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，所述的反应罐设在保温储罐和回转窑工位之间，高温液态矿渣和铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰原料在所述的反应罐内进行预化合反应。
所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，所述的液态矿渣与铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰的反应温度是控制在1500℃-1200℃之间；所述的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰的预热温度是调节在600-1100℃的范围内；所述的固化熟料的固化冷却成粒温度是控制在1350-1280℃区间；所述的固化熟料的最终冷却温度是环境温度加25℃；所述的固化熟料的冷却介质是采用空气和蒸汽的两种流体，所述的蒸汽是过热蒸汽或饱和蒸汽或未饱和蒸汽。
一种高温熔融态矿渣生产水泥熟料的专用装备，其组成包括：冶炼炉，所述的冶炼炉连接装有液态矿渣保温储渣罐的输送塔，所述的输送塔连接反应罐，所述的反应罐连接回转窑，所述的回转窑连接冷却机，所述的冷却机连接输送机，所述的回转窑的出风口和冷却机的出风口同时连接余热电站，所述的输送机连接熟料库。
所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的专用装备，所述的在反应罐中进行预化合反应后的液态反应物在回转窑内完成化合反应，冷却、使其固化成粒；并能控制窑内温度在1500℃-1280℃范围内；所述的冷却机将在回转窑固化成粒，温度在1350℃-1280℃范围内的水泥熟料进行急剧冷却到650℃、缓慢冷却到环境温度加65度；将尾气的显热热能转换成电能的余热电站对所述的预热铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰后的尾气和冷却熟料后的尾气显热进行余热发电，所述的余热电站主蒸汽温度为380-430℃，所述的余热电站所用的双压汽轮机组的压力为1.27-0.6MPa。
一种高温熔融态矿渣生产的水泥熟料，其组成包括：液态矿渣、铁粉、电石渣、粘土或粉煤灰，所述的液态矿渣的重量份数为1，所述的铁粉的重量份数为0.1-0.6，所述的电石渣的重量份数为1.2-1.8，所述的粘土或粉煤灰的重量份数为0.2-0.6。
一种高温熔融态矿渣生产水泥熟料的方法，在冶炼炉出渣口布置高温液态渣保温储罐，冶炼炉出渣时将液态矿渣装入其中保温待运，由台车将盛满液态矿渣的保温罐运输到反应罐工位，将配制好的铁粉、电石渣、粘土或粉煤灰装入反应罐中，同步将保温罐中的液态矿渣一并装入反应罐内，经5-10分钟的预化合反应后形成不同比例的矿物软熔体引入回转窑，高温液态矿渣、铁粉、电石渣、粘土或粉煤灰在回转窑内完成化合反应、冷却、固化成粒，并调整矿物温度在1450℃-1350℃或1350℃-1280℃区间内时，卸入与回转窑连接的冷却机，1350-1280℃物料在冷却机内分为高、低温两段进行冷却；其中高温段冷却机采用两种介质流体对高温物料进行急冷，使1350-1280℃之间的高温物料急冷到1100-650℃，然后进入到低温段继续冷却到环境温度加65℃；由冷却机卸料口落入输送机将成品物料输送到成品库。
有益效果：
1.本发明是我国黑色冶金行业对高温废弃矿渣进行处理利用的一种全新的生产硅酸盐水泥熟料的工艺流程。
2.本发明依据硅酸盐矿系成矿条件的原理，通过对高温液态矿渣的化学成份进行调质，配入所需的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰，以高温液态渣自身的热能进行化合反应，并经固化成粒、急冷、冷却得到合格的不同比例的水泥熟料矿物；并在矿物冷却过程中进行余热回收，由汽轮发电机组转换成电能，为整个系统提供动力能源；整个工艺生产系统可做到低成本运行。
3.本发明是将高温液态矿渣利用自身的显热与铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰经过化合反应直接生成为不同比例的水泥熟料矿物，间接地降低了上游产品的能耗，经济效益、环保效益特别明显。
4.本发明所配入的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰也都是目前所没有利用的物料，极大地节省矿山资源；又在系统中配置余热电站，生产系统的动力消耗完全由其独立供给，并有部分外供电能力，因此使整个生产系统可做到低成本运行。
附图说明：
附图1本产品的工艺装备配置图。
附图2是本产品的工艺流程图。
具体实施方式：
实施例1：
高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，在冶炼炉出渣口设置液态矿渣保温储渣罐，将液态矿渣储存在液态矿渣保温储渣罐中，由台车运到反应罐中与配好的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰进行混合，经系统调节温度后与铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰进行预化合反应；所得材料为液态熟料，在线检测值符合产品质量控制标准后，将合格的液态熟料送入回转窑化合、冷却、固化至1350℃，经冷却机急冷成为固态熟料，使固态熟料温度降到650℃后，再缓慢冷却到环境温度加65℃，将固态熟料用输送机输送到熟料库。
在冶炼炉出渣口布置高温液态渣保温储罐，冶炼炉出渣时将液态矿渣装入其中保温待运，由台车将盛满液态矿渣的保温罐运输到反应罐工位。将配制好的铁粉、电石渣、粘土或粉煤灰装入反应罐中，同步将保温罐中的液态矿渣一并装入反应罐内，经5-10分钟的预化合反应后形成不同比例的矿物软熔体引入回转窑，高温液态矿渣、铁粉、电石渣、粘土或粉煤灰在回转窑内完成化合反应、冷却、固化成粒，并调整矿物温度在1450℃-1350℃或1350℃-1280℃区间内时，卸入与回转窑连接的冷却机，1350-1280℃物料在冷却机内分为高、低温两段进行冷却；其中高温段冷却机采用两种介质流体对高温物料进行急冷，使1350-1280℃之间的高温物料急冷到1100-650℃，然后进入到低温段继续冷却到环境温度加65℃；由冷却机卸料口落入输送机将成品物料输送到成品库。
所述的液态矿渣是黑色金属冶炼行业在冶炼过程中所排出的1250-1550℃的高温液态废渣或黑色金属冶炼行业在冶炼过程中所排出的1350-1550℃的高温液态废渣，所述的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰原料是高温液态矿渣在反应罐中进行预化合反应的关键配料，所述的液态矿渣保温储渣罐是设在冶炼炉排渣口的罐体，所述的罐体对液态矿渣进行保温、保质、储存。
在整个生产流程中，高温液态矿渣的物理显热虽然提供了校正原料预热、物料化合反应热，仍有较大的余热没有利用，为极大的利用余热资源，本生产流程中，在回转窑和冷却机处配置了余热电站，将中低温冷却介质的余热热能转换成电能为生产系统提供动力电源。
上述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，所述的反应罐是设在保温储罐和回转窑工位之间的罐体，所述的反应罐能够使高温液态矿渣和铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰原料进行预化合反应。
实施例2：
所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，所述的液态矿渣与铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰的反应温度是控制在1500℃-1200℃之间；所述的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰的预热温度是调节在600-1100℃的范围内；所述的固化熟料的固化冷却成粒温度是控制在1350-1280℃区间；所述的固化熟料的最终冷却温度是环境温度加25℃；所述的固化熟料的冷却介质是采用空气和蒸汽的两种流体，所述的蒸汽是过热蒸汽或饱和蒸汽或未饱和蒸汽。
实施例3：
上述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的专用装备，其组成包括：冶炼炉1，所述的冶炼炉1连接装有液态矿渣保温储渣罐3的输送塔4，所述的输送塔4连接反应罐5，所述的反应罐5连接回转窑6，所述的回转窑6连接冷却机7，所述的冷却机7连接输送机8，所述的回转窑的出风口和冷却机的出风口同时连接余热电站9，所述的输送机8连接熟料库10，所述的冶炼炉具有出渣口2。
所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的专用装备，所述的在反应罐中进行预化合反应后的液态反应物在回转窑内完成化合反应，冷却、使其固化成粒；并能控制窑内温度在1500℃-1280℃范围内的专用装备；所述的冷却机将在回转窑固化成粒，温度在1350℃-1280℃范围内的水泥熟料进行急剧冷却到650℃、缓慢冷却到环境温度加65度的专用冷却设备；所述的预热铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰后的尾气和冷却熟料后的尾气显热进行余热发电，将尾气的显热热能转换成电能的余热电站，所述的余热电站主蒸汽温度为380-430℃，所述的余热电站所用的双压汽轮机组的压力为1.27--0.6MPa。
实施例4：
上述方法生产的高温熔融态矿渣生产的水泥熟料，其组成包括：液态矿渣、铁粉、电石渣、粘土或粉煤灰，所述的液态矿渣的重量份数为1，所述的铁粉的重量份数为0.1-0.6，所述的电石渣的重量份数为1.2-1.8，所述的粘土或粉煤灰的重量份数为0.2-0.6。

Claims (8)

1.一种高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，其特征是：在冶炼炉出渣口设置液态矿渣保温储渣罐，将液态矿渣储存在液态矿渣保温储渣罐中，由台车运到反应罐中与配好的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰进行混合，经系统调节温度后与铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰进行预化合反应；所得材料为液态熟料，在线检测值符合产品质量控制标准后，将合格的液态熟料送入回转窑化合、冷却、固化至1350℃，经冷却机急冷成为固态熟料，使固态熟料温度降到650℃后，再缓慢冷却到环境温度加65℃，将固态熟料用输送机输送到熟料库。
2.根据权利要求1所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，其特征是：所述的液态矿渣是黑色金属冶炼行业在冶炼过程中所排出的1250-1550℃的高温液态废渣或黑色金属冶炼行业在冶炼过程中所排出的1350-1550℃的高温液态废渣，所述的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰原料是高温液态矿渣在反应罐中进行预化合反应的关键配料，所述的液态矿渣保温储渣罐是设在冶炼炉排渣口的罐体，所述的罐体对液态矿渣进行保温、保质、储存。
3.根据权利要求1或2所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，其特征是：所述的反应罐设在保温储罐和回转窑工位之间，高温液态矿渣和铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰原料在所述的反应罐内进行预化合反应。
4.根据权利要求1或2所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的工艺流程，其特征是：所述的液态矿渣与铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰的反应温度是控制在1500℃-1200℃之间；所述的铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰的预热温度是调节在600-1100℃的范围内；所述的固化熟料的固化冷却成粒温度是控制在1350-1280℃区间；所述的固化熟料的最终冷却温度是环境温度加25℃；所述的固化熟料的冷却介质是采用空气和蒸汽的两种流体，所述的蒸汽是过热蒸汽或饱和蒸汽或未饱和蒸汽。
5.一种高温熔融态矿渣生产水泥熟料的专用装备，其组成包括：冶炼炉，其特征是：所述的冶炼炉连接装有液态矿渣保温储渣罐的输送塔，所述的输送塔连接反应罐，所述的反应罐连接回转窑，所述的回转窑连接冷却机，所述的冷却机连接输送机，所述的回转窑的出风口和冷却机的出风口同时连接余热电站，所述的输送机连接熟料库。
6.根据权利要求4所述的高温熔融态矿渣生产水泥熟料的专用装备，其特征是：所述的在反应罐中进行预化合反应后的液态反应物在回转窑内完成化合反应，冷却、使其固化成粒；并能控制窑内温度在1500℃-1280℃范围内；所述的冷却机将在回转窑固化成粒，温度在1350℃-1280℃范围内的水泥熟料进行急剧冷却到650℃、缓慢冷却到环境温度加65度；将尾气的显热热能转换成电能的余热电站对所述的预热铁粉、电石渣和粘土或粉煤灰后的尾气和冷却熟料后的尾气显热进行余热发电，所述的余热电站主蒸汽温度为380-430℃，所述的余热电站所用的双压汽轮机组的压力为1.27--0.6MPa。
7.一种高温熔融态矿渣生产的水泥熟料，其组成包括：液态矿渣、铁粉、电石渣、粘土或粉煤灰，其特征是：所述的液态矿渣的重量份数为1，所述的铁粉的重量份数为0.1-0.6，所述的电石渣的重量份数为1.2-1.8，所述的粘土或粉煤灰的重量份数为0.2-0.6。
8.一种高温熔融态矿渣生产水泥熟料的方法，其特征是：在冶炼炉出渣口布置高温液态渣保温储罐，冶炼炉出渣时将液态矿渣装入其中保温待运，由台车将盛满液态矿渣的保温罐运输到反应罐工位，将配制好的铁粉、电石渣、粘土或粉煤灰装入反应罐中，同步将保温罐中的液态矿渣一并装入反应罐内，经5-10分钟的预化合反应后形成不同比例的矿物软熔体引入回转窑，高温液态矿渣、铁粉、电石渣、粘土或粉煤灰在回转窑内完成化合反应、冷却、固化成粒，并调整矿物温度在1450℃-1350℃或1350℃-1280℃区间内时，卸入与回转窑连接的冷却机，1350-1280℃物料在冷却机内分为高、低温两段进行冷却；其中高温段冷却机采用两种介质流体对高温物料进行急冷，使1350-1280℃之间的高温物料急冷到1100-650℃，然后进入到低温段继续冷却到环境温度加65℃；由冷却机卸料口落入输送机将成品物料输送到成品库。
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