CN102471827A - 用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置和方法，其中将还原剂供给到从转炉或电弧炉排放到炉渣罐或炉渣重整罐内的熔融炉渣中，以便从熔融炉渣中回收有价金属，并且使已从中回收了有价金属的熔融炉渣形成为轻质多孔结构。由此，从排放自转炉或电弧炉的炉渣中回收有价金属(Fe、Mn)，并且利用起泡和受控冷却确保炉渣具有小的比重，然后将炉渣形成为多功能团聚物。由于以下原因，该多功能团聚物是有利的：该多功能团聚物的成分能够被改变为适于制造水泥，并且降低了制造水泥时的燃料用量、节约了能源消耗、使CO2排放降低大约40％、体现出优异的耐化学性和高的抗氯离子渗透性，以及能够用作具有高的耐用性的混凝土结构的水泥材料。

Description

用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的方法和装置
技术领域
本发明涉及使用转炉、电弧炉等从炼钢过程里产生的熔融炉渣(熔渣)中回收有价金属和制造多功能团聚物的方法。
背景技术
炉渣是在炼铁和炼钢过程中产生的副产品。炉渣是由炼铁过程中的焦炭或铁矿石的矿物杂质必然产生，或是由在铁水或钢水的氧化和还原过程期间产生的氧化物产生，或是由炼钢过程中的其他添加剂产生。.
炉渣包含SiO2和CaO，并且根据精炼反应的类型，还可以包含Al2O3、FeO、MgO、P2O5和CaS。
铁渣包括CaO-SiO2-Al2O3，而基于熔融铁或熔融钢的氧化的钢渣包括CaO-SiO2-FeO。
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的是提供一种用于从炼钢过程中的熔融炉渣中回收有价金属(Fe、Mn)和制造用作水泥或其他专门用途的多功能团聚物的方法和装置。
技术方案
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于从炉渣中回收有价金属的方法，包括：将熔融炉渣从转炉或电弧炉排放到炉渣罐或炉渣重整罐内；以及向被排放到所述炉渣罐或所述炉渣重整罐内的熔融炉渣供给还原剂，从而控制所述炉渣的物理化学成分以回收有价金属。
所述还原剂可以是选自由碳、铝、硅、钠、钙、镁和CO气体组成的组中的一种或多种物质。
供给的所述还原剂的量使所述熔融炉渣保持1300～1600℃的温度。
供给的所述铝的量可以为每吨炉渣10～50千克。
本发明的另一个方面提供一种用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置，包括：炉渣重整罐，其用于容纳从转炉或电弧炉排出的熔融炉渣；还原剂供给装置，其用于将用于从熔融炉渣中回收有价金属的还原剂供给到所述炉渣重整罐内；以及冷却单元，其用于产生气泡和执行受控冷却，使已从中回收了有价金属的所述熔融炉渣形成为轻质多孔结构。
所述还原剂供给装置可以包括：料斗，其用于容纳所述还原剂；吹氧管，其从所述料斗延伸到所述炉渣重整罐内，以便将所述还原剂喷射到所述炉渣重整罐内；以及供给量控制装置，其用于计算经由所述吹氧管被供给到所述炉渣重整罐内的所述还原剂的量。
所述还原剂可以是选自由碳、铝、硅、钠、钙、镁和CO气体组成的组中的一种或多种物质。
还可以经由所述还原剂供给装置供给孕育剂，以便重整所述熔融炉渣并降低所述炉渣的熔点和比重。在这种情况下，孕育剂可以是选自由铝、硅和生石灰组成的组中的一种或多种物质。
所述冷却单元可以包括：蒸汽供应装置，其用于将蒸汽供应到所述炉渣重整罐内，所述蒸汽用于冷却所述熔融炉渣以制造固体炉渣；以及气体供应装置，其用于将载运气体供应到所述炉渣重整罐内，所述载运气体用于使所述熔融炉渣与所述还原剂之间的反应最大化，其中，所述蒸汽和所述载运气体的混合气被引入所述熔融炉渣以冷却所述炉渣。
所述装置还可以包括压力调节装置，所述压力调节装置用于基于在炉渣重整罐内检测到的所述熔融炉渣的正压力来调节被供给到所述炉渣重整罐内的所述蒸汽和所述载运气体的压力，以防止所述蒸汽或所述载运气体倒流到所述炉渣重整罐的外部。
所述蒸汽供应装置可以包括：蒸汽喷嘴，其设置在所述炉渣重整罐的内壁或底部以便喷射蒸汽；以及用于蒸汽的多孔塞，其形成在所述蒸汽喷嘴与所述炉渣重整罐的外壁之间。
所述气体供应装置可以包括：气体喷嘴，其设置在所述炉渣重整罐的内壁或底部以便喷射气体；以及用于气体的多孔塞，其形成在所述蒸汽喷嘴与所述炉渣重整罐的外壁之间。
所述蒸汽供应装置和所述气体供应装置分别可以包括蒸汽管和气体管，以便将所述蒸汽和所述载运气体供应到所述炉渣重整罐内，并且所述蒸汽管和所述气体管可以彼此连接，以便将所述载运气体和所述蒸汽混合并可控地将所述载运气体和所述蒸汽供应到所述炉渣重整罐内。
所述还原剂供给装置可以包括：气体供应装置；以及供给量控制装置，其计算经由所述气体供应装置供给到所述炉渣重整罐内的还原剂的量。
所述供给量控制装置可以计算能够将所述熔融炉渣的温度保持在1300～1600℃的还原剂的量。
所述装置还可以包括重量计，所述重量计设置在所述炉渣重整罐的下方，以便测量所述炉渣重整罐内的所述熔融炉渣的重量，并且其中，所述供给量控制器可以根据所述熔融炉渣的重量中计算能够将所述熔融炉渣的温度保持在1300～1600℃的所述还原剂的量，使用所述重量计测量出所述熔融炉渣的重量。
在所述炉渣重整罐的一侧可以形成有出口，所述出口用于将从所述熔融炉渣中回收并被分离到所述炉渣重整罐的下部的有价金属排出到所述炉渣重整罐的外部。
所述装置，还可以包括回收装置，所述回收装置用于回收：在所述炉渣重整罐中冷却所述熔融炉渣之后产生的高温蒸汽；所述炉渣重整罐中未反应的还原剂粉末；以及因所述熔融炉渣与所述还原剂发生反应而产生的粉尘。
所述回收装置可以选择性地回收所述蒸汽和所述粉尘。
所述回收装置可以包括粉尘收集罩，其与所述炉渣重整罐的顶部间隔开，以便抽吸和收集所述蒸汽和所述粉尘。
所述装置还可以包括：罐盖，其用于敞开或闭合所述炉渣重整罐的顶部，以便将所述熔融炉渣从所述转炉或所述电弧炉供给到所述炉渣重整罐内；以及燃烧器，其设置在所述罐盖上，以便保持或提高所述炉渣重整罐中的所述熔融炉渣的温度。
所述燃烧器可以使用液化天然气、油和氧气作为燃料，并且所述燃烧器还包括燃料供应管，所述燃料供应管形成为穿过所述罐盖，以便将所述液化天然气、油和氧气供应到所述炉渣重整罐内。
所述装置还可以包括水冷管线，其设置在所述炉渣重整罐的外壁周围，以防止所述炉渣重整罐的热变形。
所述装置还可以包括倾斜装置，其用于使所述炉渣重整罐倾斜，以便将所述炉渣重整罐中的已被受控冷却的所述固体炉渣排出到所述炉渣重整罐的外部。
所述装置还可以包括防熔凝装置，其设置在所述炉渣重整罐的外部，用于防止所述炉渣重整罐中的已被受控冷却的所述固体炉渣熔凝到所述炉渣重整罐的内壁上。
所述防熔凝装置可以是高频加热器，其用于从所述炉渣重整罐的外部将高频辐射到所述炉渣重整罐上。
所述防熔凝装置可以是振动装置，其设置在所述炉渣重整罐的下方，以便将小的振动传递至所述炉渣重整罐。
所述防熔凝装置可以是埋设在所述炉渣重整罐的外壁和内壁之间的热电阻线。
所述装置还可以包括炉渣罐，其设置在所述转炉或所述电弧炉与所述炉渣重整罐之间，以便将从所述转炉或所述电弧炉排出的所述熔融炉渣存储并排出到所述炉渣重整罐内，并且其中，所述还原剂供给装置可以包括还原剂供给管，其用于将所述还原剂供给到从所述炉渣罐排放到所述炉渣重整罐内的所述熔融炉渣中。
所述装置还可以包括炉渣罐，其设置在所述转炉或所述电弧炉与所述炉渣重整罐之间，以便容纳从所述转炉或所述电弧炉排出的所述熔融炉渣，并将所述熔融炉渣排出到所述炉渣重整罐内，并且其中，所述还原剂供给装置包括：炉渣供给容器，其设置在所述炉渣罐与所述炉渣重整罐之间，以便将从所述炉渣罐排出的所述熔融炉渣存储并排放到所述炉渣重整罐内；以及还原剂供给管，其用于将所述还原剂供给到从所述炉渣罐排放到所述炉渣供给容器内的所述熔融炉渣中。
本发明的又一个方面提供一种用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的方法，包括：将熔融炉渣从转炉或电弧炉排放到炉渣罐或炉渣重整罐内；以及供给还原剂，以便从所述熔融炉渣中回收有价金属；冷却已从中回收了有价金属的所述熔融炉渣，以形成具有多孔结构的固体炉渣；以及将所述具有多孔结构的固体炉渣破碎和磨碎，然后将其形成为团聚物。
可以通过将蒸汽和载运气体引入所述熔融炉渣中来执行所述冷却，使得所述熔融炉渣的冷却速率为5～50℃/秒。
可以根据所述熔融炉渣的重量和温度来改变供应所述蒸汽和所述载运气体的量和压力，并且还可以用所述蒸汽和所述载运气体冷却具有50mm或更小的颗粒尺寸的炉渣。
已冷却炉渣具有0.6～3.0g/cm3的体积密度，所述已冷却炉渣由在还原所述熔融炉渣中的有价金属之后的起泡和受控冷却而形成度。
可以使用浮选重力分离法将所述被破碎和磨碎的炉渣分离为具有大比重的炉渣和具有小比重的炉渣。
有益效果
根据本发明，使用还原剂，从而能够以20％的回收率从排放自转炉或电弧炉的炉渣中回收有价金属(Fe、Mn)。从而，可以减少炉渣的量，并且所回收的有价金属(Fe、Mn)能够被再利用，因此，本发明在成本方面是有利的。
另外，根据本发明，由于还原剂的使用，能够在不产生粉尘的情况下稳定地回收有价金属。从而，能够有效地保护自然环境。
另外，根据本发明，利用还原过程之后的起泡和受控冷却，可以制得具有小比重的炉渣，随后可以将这些炉渣制造成多功能团聚物。这种多功能团聚物具有与天然团聚物或水泥类似的成分，从而能够取代为特殊需求而制造的多功能轻质团聚物，例如需要低的膨胀性的建筑用防隔层噪音材料等。这种多功能团聚物的成分还适于制造水泥。
另外，由于该多功能团聚物无需附加的烧制过程，因此，可以减少水泥制造时燃料的使用和功率的消耗。此外，与常规的水泥制造过程相比，用这种多功能团聚物制造水泥产品能够使CO2的排放减少大约40％。
另外，多功能团聚物具有优异的耐化学性和高的抗氯离子渗透性。此外，多功能团聚物能够有效地抑制ASR(碱硅反应)，因而能够用作具有高的耐用性的混凝土结构的水泥材料。
因此，本发明能够提供了作为高质量水泥、轻骨料和掺和材料能够得到有效利用的炉渣，因而有助于解决建筑材料的不稳定的供应和需求问题，并且由于回收包含在炉渣中的有价金属，因此本发明在成本方面是有利的。
附图说明
图1示出根据本发明的一个实施例的用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置；
图2示出使用炉渣罐回收有价金属的过程；
图3示出图1中的用于蒸汽的多孔塞的透视图；
图4示出根据本发明另一实施例的从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置；
图5示出图4所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的还原剂供给装置的实例；
图6示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的回收装置的第一实例；
图7示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的回收装置的第二实例；
图8示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的倾斜装置；
图9示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的防熔凝装置的第一实例；
图10示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的防熔凝装置的第二实例；
图11示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的防熔凝装置的第三实例；
图12示出多功能团聚物的实际使用实例；
图13示出使用用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的另一个实例的工作过程；
图14示出根据本发明的还原剂供给装置的另一个实例；以及
图15示出根据本发明的还原剂供给装置的又一个实例。
<附图标记的说明>
10、130、230、330：炉渣重整罐
20、220、320：还原剂供给装置
30：蒸汽供应装置
40：气体供应装置
50：重量计
60：燃烧器
70：水冷管线
80：防熔凝装置
90：回收装置
100：从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置
具体实施方式
下文中，将参照附图对本发明进行详细说明。
(第一实施例)
图1示出根据本发明的一个实施例的从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置，图2示出使用炉渣罐回收有价金属的过程，以及图3示出图1中的用于蒸汽的多孔塞的透视图。
根据本发明，使用用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置100来回收有价金属和制造多功能团聚物的方法包括：将熔融炉渣从如图2所示的转炉或电弧炉排放到如图1所示的炉渣重整罐10内，然后供给还原剂，以便从熔融炉渣中回收有价金属。
如上所述，将熔融炉渣从转炉或电弧炉排放到如图1所示的炉渣重整罐10内，并且供给还原剂，使得包含在熔融炉渣中的有价金属可以被回收。作为选择，可以将熔融炉渣从转炉或电弧炉放置到如图2所示的炉渣罐10a内，并且可以将还原剂添加到炉渣罐10a内，从而使得包含在熔融炉渣中的有价金属可以被回收。
炉渣罐10a设置在转炉或电弧炉与炉渣重整罐10之间，以便将从转炉或电弧炉排出的熔融炉渣储存并排放到炉渣重整罐10内，并且，可以在炉渣重整罐10或者炉渣罐10a内进行对有价金属的回收。
还原剂包含选自由碳(C)、铝(Al)、硅(Si)、钠(Na)、钙(Ca)、镁(Mg)和CO气体组成的组中一种或多种物质，每种物质均均有高的氧亲和力，将还原剂供给到炉渣管10a内，并且将还原剂的量设定在使熔融炉渣的温度能够保持在1300～1600℃的范围。另外，可以以每吨炉渣10～50千克的量添加作为还原剂的铝。下文中将详细说明将熔融炉渣的温度保持为1300～1600℃的原因和所需添加的铝的量的原因。
另外，在炉渣罐中执行使用还原剂回收有价金属，在此之后，炉渣罐上部的熔融炉渣被排放到炉渣重整罐内，然后经受受控冷却，后面将在如图13所示的第二实施例中对此进行说明。
在本发明中，将还原剂添加到炉渣重整罐10内的熔融炉渣中，以便从熔融炉渣中回收有价金属。接着，为了形成轻质多孔结构，使已从中回收了有价金属的熔融炉渣起泡并可控地冷却，从而获得具有多孔结构的固体炉渣，固体炉渣随后被磨碎和破碎，随后再形成为多功能团聚物。这种多功能团聚物具有与天然团聚物或水泥类似的成分，因而可以用作高质量水泥、轻骨料和掺和料，并且由于该功能团聚物比重小且吸湿性低，因此尤其可以具有专门的终端用途。
使用上述方法回收有价金属和制造多功能团聚物的这个过程被称为KH(Ki-Hwang)过程。
对于从炉渣中回收有价金属来说，产生于转炉或电弧炉中的炉渣含有大量的有价金属氧化物，例如FeO等。
如下表1所示，在使用电弧炉的炼钢过程中的钢渣的化学成分已得到分析。
表1
(单位：wt％)
Figure BDA0000116115330000091
在转炉或电弧炉中产生的钢渣包含至少20％的有价金属氧化物，尤其是电弧炉的初始渣，其包含至少30％的有价金属氧化物。
包含在炉渣中的有价金属氧化物典型实例是FeO。如果FeO量高，则制造团聚物时，炉渣难以破碎，并且难以制成可用作水泥的形式。因此，首先回收炉渣中所包含的有价金属以降低FeO的含量，在此之后，可控地冷却炉渣，从而更容易地使炉渣转变为轻质多孔结构。
接下来，仅出于说明的目的，使用在电弧炉中产生的炉渣对本发明的实施例进行说明。
根据本发明的该实施例，用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置100包括炉渣重整罐10、还原剂供给装置20和冷却单元30、40。
从电弧炉中排放炉渣的开始时间是在还原精炼之前，但是在氧化精炼完成之后，在氧化精炼的中间点之后的某一时刻。选择排放炉渣的合适时间是重要的，这是由于炉渣中的金属氧化物的量是朝氧化精炼的结束而减少的，从而会降低炉渣的流动性，并造成炉渣难以被排放。
首先，通过使电弧炉倾斜或打开电弧炉的门(如果有门的话)将炉渣排放到附加炉渣罐10a(图2)内，然后，将熔融炉渣装入炉渣重整罐10内。然而，如图1所示，本发明可以将炉渣从电弧炉直接排放到炉渣重整罐10内而不经过炉渣罐10a(图2)。
炉渣重整罐10的内壁由具有大的导热系数的铜板或铁板制成，并且在炉渣重整罐10上设置有敞开或闭合炉渣重整罐的顶部的罐盖11，以便将从转炉或电弧炉排放的熔融炉渣供给到炉渣重整罐10内。
当从转炉或电弧炉排放的熔融炉渣容纳在炉渣重整罐10内时，用于从熔融炉渣中回收有价金属的还原剂经由还原剂供给装置20被供给到炉渣重整罐10内。
具体地说，还原剂供给装置20包括：料斗21，其用于容纳还原剂；吹氧管(lance pipe)22，其从料斗21延伸到炉渣重整罐10内，以便将还原剂喷射到炉渣重整罐10内；以及供给量控制装置23，其用于计算经由吹氧管22被供给到炉渣重整罐10内的还原剂的量。
下面，描述向排放到炉渣重整罐10内的熔融炉渣供给还原剂。
还原剂用于还原熔融炉渣的有价金属氧化物，尤其用于将FeO还原为Fe。还原剂的实例包括具有高的氧亲和力的碳(C)、铝(Al)等，此外，可以使用选自硅(Si)、钠(Na)、钙(Ca)、镁(Mg)和CO气体中的一种或多种物质。
还原剂包含选自由碳(C)、铝(Al)、硅(Si)、钠(Na)、钙(Ca)、镁(Mg)和CO气体组成的组中的一种或多种物质，还原剂经由还原剂供给装置20供应到炉渣重整罐10内。
同样地，为了提高搅拌力以增加反应速率，可以随着还原剂供给载运气体。载运气体可以是空气、氮气或氩气，并且经由将在下文中说明的气体供应装置40供应到炉渣重整罐10内。
铝(Al)用于强还原铁。
有利地，对包含在熔融炉渣中的铁(Fe)的还原与熔融炉渣的温度的升高及反应速率的增大成正比地发生。然而，由于用碳(C)还原铁(Fe)是吸热的，因此，熔融炉渣的温度降低。
熔融炉渣1600℃在排放时的温度是大约1600℃，但是随后因碳(C)对铁(Fe)的还原以及其他外部因素，该温度在排放熔融炉渣后的大约1小时内降低大约200～300℃。
为了将熔融炉渣保持为高温，需要附加的加热源。然而，在铝(Al)用作还原剂时，产生铝(Al)的氧化能量。用铝(Al)还原铁(Fe)的反应表示为：3FeO+2Al→3Fe+Al2O3(ΔH＝-187.1千卡)，该反应是放热的。由于该反应产生基于还原的热量，其被称为铝热反应。
将供给的铝(Al)的量控制在使熔融炉渣的温度保持在1300～1600℃的范围。有利地，铁(Fe)的还原与熔融炉渣的温度的升高成正比。一方面，如果熔融炉渣的温度超过1600℃，则炉渣罐可能受到过度侵蚀。另一方面，如果该温度低于1300℃，则还原反应可能会显著劣化。
具体地说，当熔融炉渣从电弧炉被排放到炉渣罐内时，所供给的碳(C)用作还原剂，从而发生还原：FeO+C→Fe+CO。
在该过程中，熔融炉渣的温度可能降低，但是当随后加入铝(Al)时，发生反应：3FeO+2Al→3Fe+Al2O3(-187.1千卡)，该反应是放热的，从而保持高的熔融炉渣的温度以促进还原。通过还原产生的Al2O3导致炉渣的成分改变，并且降低了熔点。
将熔融炉渣的温度保持在1300～1600℃所需的铝(Al)的量是每吨炉渣10～50千克。根据操作条件，通过将铝(Al)的实际收率设定为50～100％来获得铝(Al)的上述量。
根据下述反应和热量计算铝(Al)的量。
3FeO+2Al→3Fe+Al2O3(ΔH＝-187.1千卡)
Q＝C×M×T
其中，Q表示所产生的热量，C表示炉渣的热容量，M表示炉渣的质量，而T表示加热温度。
例如，如果炉渣的重量是10吨而炉渣中的FeO的量是1吨，则所添加的铝(Al)的量是251千克。
计算过程如下：
与1摩尔FeO反应的铝为2/3摩尔
1摩尔FeO＝71.8g
1吨FeO＝1000000/71.8＝13928摩尔
与13928摩尔FeO反应的铝为9285摩尔
9285摩尔A1→9285摩尔×27g/摩尔＝251千克
可以使用分光计或湿式方法测量熔融炉渣中FeO的量。
如上所述，用于将熔融炉渣的温度保持在1300～1600℃的铝(Al)的量是每吨炉渣10～50千克。为了供给该合适量的还原剂，通过供给量控制装置23计算能够将熔融温度保持在1300～1600℃的还原剂的量。
为了这个目的，供给量控制装置23根据熔融炉渣的重量计算出能够将熔融炉渣的温度保持为1300～1600℃的还原剂的量，使用设置在炉渣重整罐10下方的重量计50(图5)测量炉渣重整罐10内的熔融炉渣的重量。
例如，当使用重量计50(图5)测量出的熔融炉渣的重量是1吨时，通过供给量控制装置23计算出的作为还原剂的铝(Al)的量是10～50千克，并且调节管上的控制阀门24，从而将计算量的还原剂(Al)从料斗21经由吹氧管22供给到炉渣重整罐10内。
下表2示出相对于供给的铝(Al)的量的炉渣回收率。
表2
Figure BDA0000116115330000121
从表2中明显地看出，有价金属Fe的回收率高达20％。根据上述方法，可以在不产生粉尘的情况下稳定地回收有价金属。
另一方面，还可以经由还原剂供给装置20供给孕育剂，以降低熔融炉渣的熔点和比重并重整炉渣。
具体地说，可以在受控冷却之前添加孕育剂，以降低熔融炉渣的熔点和比重并重整炉渣。孕育剂改变熔融炉渣的物理化学成分，使得在1300℃或更高的温度下产生熔融炉渣的泡沫，从而导致低的熔点和小的比重。
熔融炉渣具有3.Og/cm3或更小的比重。如上所述，通过将FeO回收为Fe的各因素与添加孕育剂的综合作用，熔融炉渣的比重降低。
其原理是：当供给孕育剂时，通过氧化形成低熔点氧化物，并且当熔融炉渣被蒸汽和载运气体冷却时，其体积膨胀，最终导致了炉渣的小比重。此外，熔融炉渣的熔点也被低熔点氧化物降低。
孕育剂可以是选自由铝、硅和生石灰组成的组中的一种或多种物质。
以每吨炉渣400千克或更小的量供给铝、硅或生石灰。同样地，铝和硅用于根据铝和硅的量的增大成正比地减小熔融炉渣的比重和熔点。然而，如果过度添加该成分，由于其在发生反应之前从熔融炉渣中带走热量，因此使炉渣固化。因此，孕育剂的量不应该超过每吨炉渣400千克。这是由于，仅当炉渣处于熔融状态时才可能发生降低熔点和比重的反应。
根据本发明，用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置100还包括燃烧器60，其设置在罐盖11上，以便保持或提高熔融炉渣的温度，从而实现熔融炉渣与还原剂或孕育剂的有效反应。当使用燃烧器60将熔融炉渣的温度保持恒定时，熔融炉渣与还原剂或孕育剂之间的反应可以被保持在预定的水平或比之更高的水平。
燃烧器60可以使用液化天然气(LNG)、油和氧气作为燃料。根据本发明，用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置100还包括燃料供应管61、62、63，燃料供应管61、62、63形成为穿过罐盖11以便将液化天然气、油和氧气供应到炉渣重整罐10内。参考图1，附图标记61表示液化天然气供应管，附图标记62表示油供应管，而附图标记63表示氧气供应管。
在供给铝(A1)的一到两个小时内，还原完成。
在还原完成之后，具有大比重的铁(Fe)被分离至炉渣重整罐10的下部，而熔融炉渣位于炉渣重整罐10的上部。
在熔融炉渣的受控冷却之前、还原完成之后，为了增加受控冷却的效率并将熔融炉渣制造成具有多孔结构的固体炉渣，应该将从熔融炉渣中回收并被分离至炉渣重整罐10的下部的有价金属(Fe)经由形成在炉渣重整罐10的一侧的出口12排放到炉渣重整罐10的外部。如图1所示，出口12可以设置在炉渣重整罐10的底部。
在本发明中，冷却单元30、40起到在炉渣重整罐10中可控地冷却熔融炉渣，以便使已从中回收了有价金属的熔融炉渣形成轻质多孔结构的作用。
同样地，在冷却熔融炉渣之前，还可以添加添加剂。添加剂可以用于将熔融炉渣制造成水泥成分。
冷却单元30、40包括：蒸汽供应装置30，其将用于冷却熔融炉渣和制造固体炉渣的蒸汽供应到炉渣重整罐10内；以及气体供应装置40，其将用于使熔融炉渣与还原剂之间的反应最大化的载运气体供应到炉渣重整罐10内。并且，受控冷却是通过将蒸汽和载运气体的气体混合物引入熔融炉渣而实施的。
具体地说，蒸汽供应装置30包括：蒸汽喷嘴33，其设置于炉渣重整罐10的内壁或底部上，以便喷射蒸汽；以及用于蒸汽的多孔塞32和蒸汽管31，其形成在蒸汽喷嘴33与炉渣重整罐10的外壁之间。
参考图1，在炉渣重整罐10的内壁或底部上设置有用于喷射蒸汽的多个蒸汽喷嘴33，并且蒸汽喷嘴33分别与蒸汽管31连接并与其相通。另外，在蒸汽管31上设置有用于调节蒸汽压力和蒸汽量的流速调节装置34。尽管未示出，蒸汽管31可以设置有排放管以排放因蒸汽的热量损失而产生的凝结水。
用于蒸汽的多孔塞32由多孔耐火材料形成，该耐火材料主要由氧化铝构成，并且如图3所示，在多孔塞32上可以不规则地布置有多个孔32a。孔32a不仅不规则地形成在多孔塞32的表面上，并且还不规则地形成在多孔塞32内，从而从蒸汽管31传输的气体或固体还原剂可以从孔32a中穿过。
参考图3，暴露于炉渣重整罐10的外壁的用于蒸汽的多孔塞32的外径小于暴露于炉渣重整罐10的内壁的多孔塞32的内径(在图3中，D1＞D2)。因此，即使炉渣重整罐10的内部压力增大，也可以防止供给到炉渣重整罐10内的蒸汽倒流至蒸汽管31。
除了上述多孔塞之外，可以使用多种供给管或铁管将蒸汽供给到炉渣重整罐10内。
另外，还可以设置压力调节装置13，从而基于炉渣重整罐10中检测到的熔融炉渣的正压力调节被供给到炉渣重整罐10内的蒸汽和载运气体的压力，以防止蒸汽或载运气体倒流到炉渣重整罐10的外部。
压力调节装置13包括：传感器，其用于检测炉渣重整罐10中的熔融炉渣的正压力；以及控制部分，其基于该正压力控制供给到炉渣重整罐10内的蒸汽或载运气体的压力。
具体地说，如果炉渣重整罐10中的熔融炉渣的正压力提高，则供给到炉渣重整罐10内的蒸汽或载运气体可能倒流入蒸汽管31或气体管41。在这种情况下，为了防止倒流，压力调节装置13自动地调节待供给到炉渣重整罐10内的蒸汽和载运气体的压力。
为了这个目的，由预定的传感器检测炉渣重整罐10中熔融炉渣的正压力。如果检测到的正压力等于或大于预定的压力，则通过压力调节装置13的控制部分增大蒸汽和载运气体的压力，使得正压力合适，并继而使蒸汽和载运气体被有效地供给到炉渣重整罐10内。
尽管未示出，可以采用下述构造来代替使用用于蒸汽的多孔塞32的孔32a：在该构造中，由选自铜(Cu)、铁(Fe)和不锈钢的一种材料制成的多根细管与蒸汽管道31连接，从而蒸汽经由多根细管喷射到炉渣重整罐10内。
气体供应装置40的构造与蒸汽供应装置30的构造和功能非常相似。气体供应装置40包括：气体喷嘴33，其设置在炉渣重整罐10的内壁或底部以便喷射载运气体；以及用于气体的多孔塞42和气体管41，其形成在气体喷嘴43与炉渣重整罐10的外壁之间。载运气体可以包括空气、氮气或氩气。
在炉渣重整罐10的内壁或底部上形成有用于喷射载运气体的多个气体喷嘴43，并且气体喷嘴43分别与气体管41连接并与其相通。另外，在气体管41上设置有用于调节待供给的气体的压力和量的流速调节装置44。
用于气体的多孔塞42的构造和功能与用于蒸汽的多孔塞32的构造和功能类似，因此将省略对其的说明。
如上所述，在分别经由蒸汽供应装置30和气体供应装置40将蒸汽和载运气体供给到炉渣重整罐10内时，可以分开控制蒸汽和载运气体的流速和压力。
然而，本发明不限于此，并且用于将蒸汽和气体供应到炉渣重整罐内的蒸汽供应装置的蒸汽管与气体供应装置的气体管可以彼此连接，从而气体和蒸汽可以混合到一起，并受控地被供应到炉渣重整罐内。
图4示出根据本发明另一实施例的从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置，并且图5示出图4所示的回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的还原剂供给装置。
与图1的实施例所示的包括料斗21、吹氧管22和供给量控制装置23的还原剂供给装置20不同，图4的实施例所示的还原剂供给装置20可以包括气体供应装置40和用于计算经由气体供应装置40供给到炉渣重整罐10内的还原剂的量的供给量控制装置23。
与图1的实施例不同，在本实施例中，还原剂可以随载运气体一起经由气体供应装置40被供给。
在这种情况下，参考图5，供给量控制装置23基于使用重量计50测量出的熔融炉渣的重量计算能够将熔融炉渣的温度保持在1300～1600℃的还原剂的量，并且使用设置在气体管道41上的流速调节装置44将计算出的还原剂量供给到炉渣重整罐10内。重量计50可以包括带称重传感器的电子称，此外，为了测量重量，可以应用任意类型的称。
当通过将蒸汽和载运气体的气体混合物注入熔融炉渣来执行受控冷却时，以在熔融炉渣内形成气泡的方式冷却具有小比重和低熔点的熔融炉渣。制得的固体炉渣具有多孔结构，并且能够容易地将其破碎而无需施加大的力。
如果典型地利用水冷却或空气冷却处理熔融炉渣以代替根据本发明的受控冷却，则炉渣产品含有大量的Fe，并因此而难以被破碎，并且，由于因f-CaO和f-MgO的相变所造成的3.5g/cm3或更大的大比重和膨胀性，因此该炉渣产品不能用作水泥材料。
因还原之后的起泡和受控冷却而形成的具有多孔结构的固体炉渣的体积密度为0.6～3.0g/cm3。体积密度表示考虑了材料之中的空容积的密度，并且也被称为容积密度。
一方面，如果体积密度小于0.6g/cm3，则制得的产品在用作建筑用轻质团聚物时不能有效地实现建筑物楼层间的隔音。另一方面，如果体积密度大于3.0g/cm3，则制得的产品难以用作水泥用材料。
供给蒸汽以便冷却炉渣，供给载运气体以便搅拌熔融炉渣和还原剂。蒸汽降低了炉渣的温度，并且由于低的膨胀能力而可以表现优越的冷却效率。作为参考，水具有高的膨胀能力并且可能导致爆炸的危险，因此不能应用于冷却高温熔融炉渣。
可以以1～50℃/秒的冷却速率进行冷却，直到达到室温。根据室温下的蒸汽和载运气体的供给量和压力，冷却速率具有最大值和最小值，并且固体炉渣的形状、强度和组织密度可以根据冷却速率而变化。
下表3示出了根据气体和蒸汽的供给量和压力的冷却速率的最大值和最小值。
表3
Figure BDA0000116115330000181
从表3中明显地看出，根据室温下的蒸汽和气体的供给量和压力，冷却速率可以具有最大值和最小值。
下表4示出了根据冷却速率的具有多孔结构的破碎固体炉渣的颗粒尺寸。
表4
  冷却速率(℃/秒)   冷却的固体炉渣的颗粒尺寸(mm)
  1   1～5   40～70
  2   5～20   15～50
  3   20～35   5～20
  4   15～50   1～10
从表4中明显地看出，在冷却速率保持在5～50℃/秒的情况下，固体炉渣可以具有50mm或更小的颗粒尺寸。这里，颗粒尺寸指的是破碎之后的初始颗粒尺寸。
如表3和表4所示，可以通过还原之后的起泡、受控冷却和破碎来保证炉渣具有50mm的颗粒尺寸和小的比重。
基于表3和表4所示的数据，将室温下的蒸汽和气体的供给量和压力调节为使得冷却速率保持在5～50℃/秒。这是为了提高固体炉渣的破碎效率。如果冷却速率是5℃/秒或更大，则炉渣的平均颗粒尺寸是50mm或更小，从而表现出高破碎效率。根据室温下的蒸汽和载运气体的供给量和压力，冷却速率的上限可以包括最大值。
根据本发明，用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置100还包括用于防止炉渣重整罐10热变形的水冷管线70。
从高温熔融炉渣重复地施加到炉渣重整罐10内的热应力导致了炉渣重整罐10的热变形。为了防止热变形，使具有室温的水经由设置在炉渣重整罐10的外壁周围的水冷管线70而流动，从而可以防止炉渣重整罐10发生热变形。
图6示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的回收装置的第一实例。
根据本发明的实施例，用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置100还包括回收装置90，该回收装置90用于回收：在炉渣重整罐10中冷却熔融炉渣之后产生的高温蒸汽、炉渣重整罐中的未反应的还原剂粉末、以及在熔融炉渣与还原剂发生反应时产生的粉尘。
回收装置90包括：蒸汽储存部分91和粉尘回收部分92，其分别用于回收和储存高温蒸汽和粉尘(包括未反应的还原剂粉末)；公用管93；蒸汽管94；粉尘管95和调节装置96。
具体地说，在炉渣重整罐10中冷却熔融炉渣，然后，产生高温蒸汽，再然后，经由公用管93将高温蒸汽排放到炉渣重整罐10的外部。类似地，当由熔融炉渣与还原剂之间的反应产生粉尘时，经由公用管93将粉尘排放到炉渣重整罐10的外部。
参考图6，将供给到公用管93中的蒸汽和粉尘分别引导到储存部分91和粉尘回收部分92内。
具体地说，在冷却熔融炉渣时产生高温蒸汽，在熔融炉渣与还原剂反应时产生粉尘，并且产生蒸汽的时刻与产生粉尘的时刻彼此不同。
关于各个时刻，在熔融炉渣与还原剂之间发生反应时，使用调节装置96向粉尘管95引导粉尘以收集粉尘，从而将经过公用管93的粉尘引导到粉尘回收部分92内。
此外，在受控冷却熔融炉渣时，使用调节装置96向蒸汽管94引导高温蒸汽以收集高温蒸汽，从而将经过公用管93的蒸汽引导到蒸汽回收部分91内。调节装置96包括诸如电磁阀等换向阀。
回收装置90使用调节装置96使得在冷却炉渣重整罐10中的熔融炉渣之后产生的高温蒸汽和由熔融炉渣与还原剂的反应产生的粉尘被选择性地回收。
如上所述，将引导到蒸汽储存部分91内的高温蒸汽回收并再循环，从而提高了效率；并且收集被引导到灰尘回收部分92内的灰尘，从而防止了污染物的排放。
图7示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的回收装置的第二实例。
图7的回收装置90可以包括与炉渣重整罐10的顶部间隔开并且抽吸和收集蒸汽和粉尘的粉尘收集罩97。
从而，通过粉尘收集罩97收集被排放到炉渣重整罐10内的蒸汽或粉尘，并且收集在粉尘收集罩97内的蒸汽或粉尘被排放到公用管93内，并且可以被分别地引导到蒸汽收容部分91和粉尘回收部分92内以便储存。
图8示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的倾斜装置。
根据本发明，用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置100还包括倾斜装置75，其使炉渣重整罐10倾斜，从而将炉渣重整罐10中的已被受控冷却的固体炉渣排出到外部。
当使用受控冷却将熔融炉渣制造成具有多孔结构的固体炉渣时，将固体炉渣排出到外部以便将其破碎和磨碎。
参考图8，倾斜装置75铰接在炉渣重整罐10的侧面，从而借助从预定的电源(未示出)供应的电力使炉渣重整罐10倾斜，以便将固体炉渣排出到外部。
尽管在图8中借助固定在炉渣重整罐10的侧面的倾斜装置75使炉渣重整罐10倾斜，但是，倾斜装置75的位置不限于此，并且倾斜装置75可以固定在炉渣重整罐10的底部，从而使炉渣重整罐10可以向上和向下移动。
图8还示出了使用液压倾斜装置作为倾斜装置75的实例，该液压倾斜装置使用液压缸并借助从预定的液压源供应的液体压力使炉渣重整罐10倾斜，但是，也可以采用使用电力的电动机作为倾斜装置以代替液压模式。
图9示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的防熔凝装置的第一实例，图10示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的防熔凝装置的第二实例，以及图11示出图1所示的用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的防熔凝装置的第三实例。
根据本发明，用于回收有价金属和制造多功能团聚物的装置100还包括防熔凝装置80，该防熔凝装置80设置在炉渣重整罐10的外部，用于防止炉渣重整罐10中的已被受控冷却的固体炉渣熔凝到炉渣重整罐10的内壁上。
在炉渣重整罐10中执行受控冷却的过程中，熔融炉渣可能在被冷却的同时熔凝到炉渣重整罐10的内壁上。在这种情况下，即使使用倾斜装置75使炉渣重整罐10倾斜，熔凝到炉渣重整罐10的内壁上的炉渣无法被排出到炉渣重整罐10的外部。因此，采用防熔凝装置80，使得已被受控冷却的固体炉渣不会熔凝到炉渣重整罐10的内壁上。
参考图9，防熔凝装置80可以是高频加热器81，其从炉渣重整罐10的外部将高频辐射到炉渣重整罐10上。用于加热金属的高频加热(高频感应加热)基于利用高频电流的电磁感应，因此，通过高频加热炉渣重整罐10的外壁，并且通过传导至内壁的热量对炉渣重整罐10的内壁上的炉渣临时加热，从而防止了熔凝。
另外，参考图10，防熔凝装置80可以是振动装置82，该振动装置设置在炉渣重整罐10的下方并向炉渣重整罐10传递小的振动。此外，参考图11，防熔凝装置80可以是热电阻线83，该热电阻线埋设在炉渣重整罐10的外壁与内壁之间以加热炉渣重整罐10的内壁与外壁之间的空间。
当使用受控冷却将熔融炉渣转变成具有多孔结构的固体炉渣时，利用倾斜装置75将固体炉渣排出到外部，然后将固体炉渣破碎和磨碎。
具有多孔结构的固体炉渣具有少量的有价金属Fe并且由于多孔结构而容易破碎和磨碎。被破碎和磨碎的固体炉渣的平均颗粒尺寸为50mm或更小，并且被破碎和磨碎的固体炉渣是均匀的。
图12示出多功能团聚物的实际使用实例。
如此制造而成的多功能团聚物主要由CaO、Al2O3和SiO2构成，并且图12示出了其使用，并且当该多功能团聚物用作水泥材料时，不需要附加的烧制过程。因此，在制造水泥时，可以减少燃料的使用量并且可以节约功耗。
另外，与制造常规水泥相比，由该多功能团聚物制得的水泥不需要烧制过程，因此，可以使CO2的排放减少大约40％。
下表5示出使用炉渣而引起的CO2减少。
表5
Figure BDA0000116115330000221
从表5中明显地看出，与通过常规方法生产的水泥相比，使用来自炉渣的多功能团聚物制造的水泥能够使CO2排放减少大约40％。因此，随着气候变化中心的成立和减少温室气体排放的实施，本发明能够对水泥工业里减少CO2排放的努力做出贡献。
另外，多功能团聚物具有优异的耐化学性和高的抗氯离子渗透性。此外，多功能团聚物能够有效地抑制ASR(碱硅反应)，因而能够用于具有高的耐用性的混凝土结构。
如上所述的方法和装置还能够等同地应用于从转炉排放的炉渣。
(第二实施例)
根据本发明的另一个实施例，用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置涉及炉渣重整罐的另一个实例，并且将省略对该实例中的与第一实施例重复的部分的说明。
图13示出使用用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置的另一个实例的过程。
如图13所示，将熔融炉渣从转炉或电弧炉排放到炉渣罐110内，在炉渣罐110中进行使用还原剂的有价金属的回收，并且将位于罐的上部的熔融炉渣排放到炉渣重整罐130内，然后进行受控冷却，这与第一实施例不同，在第一实施例中，回收有价金属和受控冷却均在炉渣重整罐10中进行。
具体地说，如图13(b)所示，将诸如碳(C)、铝(Al)等还原剂供应到炉渣罐内。同样地，为了提高搅拌力以增加反应速率，可以一并地供给载运气体。还原剂和载运气体如上文所述，因此将省略对其的说明。
在还原完成之后，如图13(c)所示，具有大比重的有价金属铁(Fe)被分离至炉渣罐110的下部，并且熔融炉渣位于炉渣罐110的上部。然后，如图13(d)所示，将上部的熔融炉渣排放到炉渣重整罐130内，并且回收炉渣罐110中剩余的的铁(Fe)。
炉渣重整罐130用于受控冷却已从中回收了有价金属的熔融炉渣，并且设置冷却单元以便使已从中回收了有价金属的熔融炉渣形成为轻质多孔结构。
冷却单元包括：多个喷嘴150，其设置于炉渣重整罐130的内壁和底部上，以便喷射载运气体和蒸汽；以及混合管170，其设置为与喷嘴连通，以便供应载运气体和蒸汽然后将载运气体和蒸汽混合。
混合管170可以以单条管线的形式连接，以便使所供应的气体和蒸汽在混合后经由喷嘴150喷出。
尽管未示出，混合管170可以包括：排出管，其用于排出因蒸汽的热量损失而产生的凝结水；以及流速调节装置，其用于调节气体和蒸汽的量和压力。受控冷却使得能够将熔融炉渣制成具有多孔结构的固体炉渣，从而即便不施加大的力也可以容易地将固体炉渣破碎。
如图13(e)所示，在使用受控冷却将熔融炉渣制成具有多孔结构的固体炉渣后，将固体炉渣破碎和磨碎。具有多孔结构的固体炉渣具有少量的Fe，并且由于其多孔结构而容易被破碎和磨碎。被破碎和磨碎的固体炉渣具有50mm或更小的均匀的颗粒尺寸。
可以使用浮选重力分离装置190将被破碎和磨碎的炉渣分离为具有大比重的炉渣和具有小比重的炉渣。具有大比重的炉渣包含有大量的FeO和MnO，并且可以使用排斥模式的磁力分离法、磁力分离法或浮选重力分离法来分离具有大比重的炉渣。
将被破碎和磨碎的炉渣分离为具有大比重的炉渣和具有小比重的炉渣的原因是有价金属回收率增加而比重减小，从而可以保证作为轻质团聚物的实用性。
在本发明中，使用浮选重力分离法将被破碎和磨碎的炉渣分离为具有大比重的炉渣和具有小比重的炉渣，并且为此而使用的浮选重力分离装置190具有如图13(f)所示的形状。
当被破碎和磨碎的矿渣经由入口被供给到浮选重力分离装置190内时，具有50mm或更小的颗粒尺寸的炉渣穿过网筛而具有大于50mm的颗粒尺寸的炉渣经由出口被排出。
穿过网筛的炉渣落入浮选重力分离装置190的下部，并且落下的炉渣由于供应来的水的波浪运动而分离，从而含有少量FeO和MnO的具有小比重的炉渣可漂浮在水面上，而含有大量FeO和MnO的具有大比重的炉渣沉于水中。浮在水面上的具有小比重的炉渣超过水平形成的溢出阈值并因此被排出到外部。
排出的具有小比重的炉渣被干燥，然后形成为多功能团聚物。对于具有大比重的炉渣和颗粒尺寸大于50mm的炉渣，使用还原剂从中回收有价金属，在这之后，可以将由此产生的炉渣形成为多功能团聚物。
(第三实施例)
根据本发明的又一个实施例，用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置涉及还原剂供给装置的实例，并且将省略对该实例中的与第一和第二实施例重复的部分的说明。
图14示出根据本发明的还原剂供给装置的实例，并且图15示出根据本发明的还原剂供给装置的另一个实例。
在图14和图15的实例中，为了在炉渣重整罐230、330中使用还原剂回收有价金属，当将还原剂供给到炉渣重整罐230、330内时，可以使用附加的炉渣供给容器223来代替直接将还原剂供给到炉渣重整罐230、330内的上部、侧面或下部；或者作为选择，可以在将炉渣经由炉渣罐310从转炉或电弧炉供给到炉渣重整罐330的过程中直接地供给还原剂，这与第一实施例不同。
在将熔融炉渣从转炉或电弧炉排放到炉渣罐210内后，将熔融炉渣从炉渣罐210排放到炉渣重整罐230内，这与第二实施例相同；但是，使用还原剂回收有价金属的过程不是在炉渣罐210、310内进行的，而是在炉渣重整罐230、330内进行的，这与第二实施例不同。
参考图14，还原剂供给装置220包括料斗221、还原剂供给管222和炉渣供给容器223。
料斗221内容纳有诸如碳(C)、铝(A1)等还原剂，并且经由还原剂供给管222将容纳在料斗221内的还原剂供给到炉渣供给容器223内。
炉渣供给容器223具有漏斗形的形状，并且在其底面上形成有下开口223a，以便将熔融炉渣排放到炉渣重整罐230内。炉渣供给容器223设置在炉渣罐210与炉渣重整罐230之间，以便将从炉渣罐210排放出的熔融炉渣容纳于其中，然后将熔融炉渣排放到炉渣重整罐230内。
当将熔融炉渣从炉渣罐210排放到炉渣供给罐223内时，经由还原剂供给管222向排放到炉渣供给容器223内的炉渣添加还原剂。在这个过程中，还原剂被直接添加到熔融炉渣中。
由于在漏斗形炉渣供给容器223中还原熔融炉渣的有价金属氧化物所需的时间增加，并且反应的表面积增大，因此极大地提高了还原反应，并且可以缩短炉渣重整罐230中的还原时间并可以减少载运气体的用量，从而防止了熔融炉渣的温度降低。
在应用根据本发明的炉渣供给容器223的情况下，炉渣供给容器223可以起到在炉渣罐210与炉渣重整罐230之间的熔融炉渣排放路径上稳定地引导还原剂的直接添加的作用，但是熔融炉渣可能熔凝到炉渣供给容器223的内壁上，从而不期望地阻塞内壁或下开口223a。
在这种情况下，只将炉渣供给容器223移动到外部，并且将冷却水洒在炉渣供给容器223上，从而将炉渣淬火并将固化的炉渣移除，或者可以在已转移到外部炉渣供给容器223上施加预定的冲击或振动，从而移除固化的炉渣。
根据还原剂供给装置的另一个实例，参考图15，还原剂供给装置320包括料斗321和还原剂供给管322。
在本实例中，与上一实例不同，不使用图14中的炉渣供给容器223。因此，容纳在料斗321中的还原剂不是喷射到炉渣供给容器223内，而是经由还原剂供给管322直接添加到从炉渣罐310向炉渣重整罐330内排放的熔融炉渣中。
在这个过程中，还原剂被直接添加到熔融炉渣中，因此极大地提高了还原反应，这与图14的实例中的情况相同。
在使用上述还原剂供给装置220、320将还原剂供给到炉渣重整罐230、330内之后，在炉渣重整罐230，330中进行有价金属的回收和受控冷却，这与第一实施例中的情况相同，并且将省略对其的赘述。
尽管为了解释说明披露了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员应能理解在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围和主旨的前提下可以进行各种变型、增添及替换。

Claims (36)

1.一种从炉渣中回收有价金属的方法，包括：
在还原操作之前将熔融炉渣从转炉或电弧炉排放到炉渣罐或炉渣重整罐内；以及
向被排放到所述炉渣罐或所述炉渣重整罐内的熔融炉渣供给还原剂，从而控制所述炉渣的物理化学成分以回收有价金属。
2.根据权利要求1所述方法，其中，所述还原剂是选自由碳、铝、硅、钠、钙、镁和CO气体组成的组中的一种或多种物质。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，供给的所述还原剂的量使所述熔融炉渣保持1300～1600℃的温度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，供给的所述铝的量为每吨炉渣10～50千克。
5.一种用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的装置，包括：
炉渣重整罐，其用于容纳从转炉或电弧炉排出的熔融炉渣；
还原剂供给装置，其用于将用于从熔融炉渣中回收有价金属的还原剂供给到所述炉渣重整罐内；以及
冷却单元，其用于产生气泡和执行受控冷却，使已从中回收了有价金属的所述熔融炉渣形成为轻质多孔结构。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述还原剂供给装置包括：
料斗，其用于容纳所述还原剂；
吹氧管，其从所述料斗延伸到所述炉渣重整罐内，以便将所述还原剂喷射到所述炉渣重整罐内；以及
供给量控制装置，其用于计算经由所述吹氧管供给到所述炉渣重整罐内的所述还原剂的量。
7.根据权利要求5所述装置，其中，所述还原剂是选自由碳、铝、硅、钠、钙、镁和CO气体组成的组中的一种或多种物质。
8.根据权利要求5所述的装置，还经由所述还原剂供给装置供给孕育剂，以便重整所述熔融炉渣并降低所述炉渣的熔点和比重。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述孕育剂是选自由铝、硅和生石灰组成的组中的一种或多种物质。
10.根据权利要求5所述的装置，其中，所述冷却单元包括：
蒸汽供应装置，其用于将蒸汽供应到所述炉渣重整罐内，所述蒸汽用于冷却所述熔融炉渣以制造固体炉渣；以及
气体供应装置，其用于将载运气体供应到所述炉渣重整罐内，所述载运气体用于使所述熔融炉渣与所述还原剂之间的反应最大化，
其中，所述蒸汽和所述载运气体的混合气被引入所述熔融炉渣以冷却所述炉渣。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括压力调节装置，所述压力调节装置用于基于在炉渣重整罐内检测到的所述熔融炉渣的正压力来调节被供给到所述炉渣重整罐内的所述蒸汽和所述载运气体的压力，以防止所述蒸汽或所述载运气体倒流到所述炉渣重整罐的外部。
12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述蒸汽供应装置包括：
蒸汽喷嘴，其设置在所述炉渣重整罐的内壁或底部以便喷射蒸汽；以及
用于蒸汽的多孔塞，其形成在所述蒸汽喷嘴与所述炉渣重整罐的外壁之间。
13.根据权利要求10所述的装置，其中，所述气体供应装置包括：
气体喷嘴，其设置在所述炉渣重整罐的内壁或底部以便喷射气体；以及
用于气体的多孔塞，其形成在所述蒸汽喷嘴与所述炉渣重整罐的外壁之间。
14.根据权利要求10所述的装置，其中，所述蒸汽供应装置和所述气体供应装置分别包括蒸汽管和气体管，以便将所述蒸汽和所述载运气体供应到所述炉渣重整罐内，并且
所述蒸汽管和所述气体管彼此连接，以便将所述载运气体和所述蒸汽混合并可控地将所述载运气体和所述蒸汽供应到所述炉渣重整罐内。
15.根据权利要求10所述的装置，其中，所述还原剂供给装置包括：
气体供应装置；以及
供给量控制装置，其计算经由所述气体供应装置供给到所述炉渣重整罐内的还原剂的量。
16.根据权利要求6或15所述的装置，其中，所述供给量控制装置计算能够将所述熔融炉渣的温度保持在1300～1600℃的还原剂的量。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括重量计，所述重量计设置在所述炉渣重整罐的下方，以便测量所述炉渣重整罐内的所述熔融炉渣的重量，并且
其中，所述供给量控制器根据所述熔融炉渣的重量计算出能够将所述熔融炉渣的温度保持在1300～1600℃的所述还原剂的量，使用所述重量计测量出所述熔融炉渣的重量。
18.根据权利要求5所述的装置，其中，在所述炉渣重整罐的一侧形成有出口，所述出口用于将从所述熔融炉渣中回收并被分离到所述炉渣重整罐的下部的有价金属排出到所述炉渣重整罐的外部。
19.根据权利要求5所述的装置，还包括回收装置，所述回收装置用于回收：在所述炉渣重整罐中冷却所述熔融炉渣之后产生的高温蒸汽；所述炉渣重整罐中未反应的还原剂粉末；以及因所述熔融炉渣与所述还原剂发生反应而产生的粉尘。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述回收装置选择性地回收所述蒸汽和所述粉尘。
21.根据权利要求19所述的装置，其中，所述回收装置包括粉尘收集罩，其与所述炉渣重整罐的顶部间隔开，以便抽吸和收集所述蒸汽和所述粉尘。
22.根据权利要求5所述的装置，还包括：
罐盖，其用于敞开或闭合所述炉渣重整罐的顶部，以便将所述熔融炉渣从所述转炉或所述电弧炉供给到所述炉渣重整罐内；以及
燃烧器，其设置在所述罐盖上，以便保持或提高所述炉渣重整罐中的所述熔融炉渣的温度。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述燃烧器使用液化天然气、油和氧气作为燃料，并且所述燃烧器还包括燃料供应管，所述燃料供应管形成为穿过所述罐盖，以便将所述液化天然气、油和氧气供应到所述炉渣重整罐内。
24.根据权利要求5所述的装置，还包括水冷管线，其设置在所述炉渣重整罐的外壁周围，以防止所述炉渣重整罐的热变形。
25.根据权利要求5所述的装置，还包括倾斜装置，其用于使所述炉渣重整罐倾斜，以便将所述炉渣重整罐中的已被受控冷却的所述固体炉渣排出到所述炉渣重整罐的外部。
26.根据权利要求5所述的装置，还包括防熔凝装置，其设置在所述炉渣重整罐的外部，用于防止所述炉渣重整罐中的已被受控冷却的所述固体炉渣熔凝到所述炉渣重整罐的内壁上。
27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述防熔凝装置是高频加热器，其用于从所述炉渣重整罐的外部将高频辐射到所述炉渣重整罐上。
28.根据权利要求26所述的装置，其中，所述防熔凝装置是振动装置，其设置在所述炉渣重整罐的下方，以便将小的振动传递至所述炉渣重整罐。
29.根据权利要求26所述的装置，其中，所述防熔凝装置是埋设在所述炉渣重整罐的外壁和内壁之间的热电阻线。
30.根据权利要求5所述的装置，还包括炉渣罐，其设置在所述转炉或所述电弧炉与所述炉渣重整罐之间，以便将从所述转炉或所述电弧炉排出的所述熔融炉渣存储并排出到所述炉渣重整罐内，并且
其中，所述还原剂供给装置包括还原剂供给管，其用于将所述还原剂供给到从所述炉渣罐排放到所述炉渣重整罐内的所述熔融炉渣中。
31.根据权利要求5所述的装置，还包括炉渣罐，其设置在所述转炉或所述电弧炉与所述炉渣重整罐之间，以便将从所述转炉或所述电弧炉排出的所述熔融炉渣存储并排出到所述炉渣重整罐内，并且
其中，所述还原剂供给装置包括：炉渣供给容器，其设置在所述炉渣罐与所述炉渣重整罐之间，以便将从所述炉渣罐排出的所述熔融炉渣存储并排放到所述炉渣重整罐内；以及
还原剂供给管，其用于将所述还原剂供给到从所述炉渣罐排放到所述炉渣供给容器内的所述熔融炉渣中。
32.一种用于从炉渣中回收有价金属和制造多功能团聚物的方法，包括：
在还原操作之前将熔融炉渣从转炉或电弧炉排放到炉渣罐或炉渣重整罐内；以及供给还原剂，以便从所述熔融炉渣中回收有价金属；
冷却已从中回收了有价金属的所述熔融炉渣，以形成具有多孔结构的固体炉渣；以及
将所述具有多孔结构的固体炉渣破碎和磨碎，然后将其形成为团聚物。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，通过将蒸汽和载运气体引入所述熔融炉渣中来执行所述冷却，并且所述蒸汽和所述载运气体的引入，使得所述熔融炉渣的冷却速率为5～50℃/秒。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，根据所述熔融炉渣的重量和温度来改变供应所述蒸汽和所述载运气体的量和压力，并且已被所述蒸汽和所述载运气体冷却的所述炉渣具有50mm或更小的颗粒尺寸。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，已冷却炉渣具有0.6～3.0g/cm3的体积密度，所述已冷却炉渣由在还原所述熔融炉渣中的有价金属之后的起泡和受控冷却而形成。
36.根据权利要求32所述的方法，其中，使用浮选重力分离法将所述被破碎和磨碎的炉渣分离为具有大比重的炉渣和具有小比重的炉渣。
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