CN102492790B - 钢渣碎化处理工艺及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢渣处理技术领域，提供钢渣碎化处理工艺，包括以下步骤：输送和倾倒高温钢渣；扒渣操作；高温钢渣的碎化处理；钢渣应力分解碎化处理以及渣铁分离。本发明具有以下有益效果：无论流动性差的、半熔融状态的、甚至块状的钢渣都可进行处理；节约能源；不产生水暴现象，安全可靠。本发明还提供了一种实施上述钢渣碎化处理工艺的钢渣碎化处理设备。

Description

钢渣碎化处理工艺及设备
技术领域
本发明涉及炼钢渣处理技术领域，特别是涉及钢渣碎化处理工艺及设备。
背景技术
钢渣是炼钢生产的副产品，钢渣的产量也随着钢产量的增加而增加，炼钢过程中钢渣的产生量约为钢水量的10％-20％，这些废渣不但占去大面积宝贵的土地，而且造成环境污染。随着世界各国对环境保护的关注，钢铁企业开始重视对钢渣的处理和利用，让钢渣变废为宝，钢渣中不仅含有以各种氧化物形式存在的金属铁，而且还含有CaO、SiO2等物质，这些都是可以利用的有价资源。为了解决这个问题，人们研究成功了多种钢渣碎化处理工艺及设备。
在现有技术中，钢渣碎化处理工艺主要有以下几种：
热泼法：将炼钢熔渣倒在带有一定坡度的热泼床上或直接倒在地上，熔渣自流形成渣饼，然后加水急冷并碎化。用此法处理钢渣比自然冷却快30-50倍。但占地面积大并需要大型挖掘机，而且会产生大量的粉尘蒸汽，造成空气严重污染。
盘泼水冷法：将流动性好的钢渣倒入渣盘形成渣层，间断定量喷水使其急冷、碎裂，然后用排渣车将得到的碎化渣运至水池进一步降温。采用这种方法处理钢渣会产生大量的粉尘蒸汽，造成空气严重污染，而且处理环节多，造成设备复杂投资大。
水淬法：在高温液态渣在从渣罐中倾倒下降的过程中，用高压水喷射进行水淬，此时，渣和水进行热交换，同时使熔渣在水幕中得以粒化。水淬法的优点是排渣迅速，有利于发挥炼钢设备的潜力并减轻清渣的繁重体力劳动。但水淬时会产生大量蒸汽，由于钢渣流动性较差，有时会有大块钢渣掉入水中，发生水暴现象，因此存在安全性的问题。
热闷法：将高温钢渣倒入热闷池中并盖住，然后间断地往热渣上喷水，使热闷池中产生大量蒸汽，与钢渣进行复杂的物理反应，使钢渣产生淬裂。热闷法的主要缺点是淬渣周期长，不能实现连续处理。而且一般的热闷池的长、宽、高分别达30m、12m、2.8m，处理炼钢炉渣需要数量可观的热闷池，因此还存在占地面积大的缺点。
滚筒法：将高温液态渣以一定的速度倒入滚筒内，由滚筒内的钢球机械破碎力和水的联合作用下，钢渣内部产生热应力、化学应力和相变应力，使钢渣速冷、急碎。这种方法的主要缺点是：由于炼钢过程中常加入石灰、白云石等作为脱硫、脱磷的造渣剂，另外，普遍采用的溅渣护炉技术常添加镁质材料，导致渣的粘度提高流动性变差，使处理难度增加，这些缺点阻碍了滚筒法的发展。
除此之外，现有技术中还有其他几种钢渣粒化的方法；例如风淬法、风碎粒化法、辊轮粒化法，但都存在不足，只能完成30％的钢渣碎化和粒化，无论在工艺方面还是处理装置方面均尚未完善。
发明内容
本发明针对现有的钢渣处理方法中存在的问题，提供钢渣碎化处理工艺，该工艺不但能对流动性好粘度低的或流动性差粘度高的钢渣进行碎化处理，而且能对部分凝成块状的半熔融状态的钢渣进行碎化处理，本发明还提供实施上述钢渣碎化处理工艺的钢渣碎化处理设备。
本发明的钢渣处理工艺的技术方案如下：钢渣碎化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：输送和倾倒高温钢渣
将装满高温钢渣的渣罐送至钢渣罐提升倾翻装置上，然后将钢渣罐提升至钢渣碎化装置的上方，由钢渣罐提升倾翻装置将高温钢渣匀速倒至钢渣碎化装置内；
步骤2：扒渣操作
当钢渣罐中的钢渣粘度大，流动性差或温度低处于半熔融状态时，用多工位扒渣机将钢渣捣碎后再扒进钢渣碎化装置内；
步骤3：高温钢渣的碎化处理
将经过步骤1和步骤2后进入钢渣碎化装置内的流动性好的熔融或半熔融不带块状的钢渣，或者半熔融带有块状的钢渣，进行喷水碎化和机械碎化，将对钢渣喷水时产生的蒸汽回收到蒸汽收集装置内；
步骤4：钢渣应力分解碎化处理
将在步骤3中粉碎后的钢渣输送到钢渣应力分解碎化装置内，将步骤3中回收到蒸汽收集装置内的蒸汽送入钢渣应力分解碎化装置内，钢渣因热应力、化学应力和相变应力而使钢渣中游离氧化钙f-CaO和游离氧化镁f-MgO消解反应，钢渣体积膨胀而粉化，并经过数次螺旋抛物式冲击反复滚动后，钢渣的碎化粒度达到预定要求；
步骤5：渣铁分离
将步骤4中得到的钢渣脱水后，输送至磁选装置进行渣铁分离，得到可利用的钢渣和铁。
实施本发明钢渣碎化处理工艺的钢渣碎化设备的技术方案如下：钢渣碎化处理设备，其特征在于，包括：钢渣罐提升倾翻装置、钢渣碎化装置、钢渣应力分解碎化装置、多工位扒渣机、蒸汽收集装置和磁选装置。
钢渣碎化装置安装在钢渣罐提升倾翻装置的上方，其左侧安装有钢渣应力分解碎化装置，在钢渣应力分解碎化装置的左侧安装有磁选装置，在钢渣应力分解碎化装置的上方安置有多工位扒渣机，在钢渣应力分解碎化装置与多工位扒渣机之间安装有蒸汽收集装置，蒸汽收集装置的右侧头部吸气口与钢渣碎化装置联结，蒸汽收集装置的中右部吸气口安置在钢渣应力分解碎化装置的右侧上方，蒸汽收集装置左侧吸气口安置在钢渣应力分解碎化装置的右侧上方，蒸汽收集装置的出气口设置在钢渣应力分解碎化装置的左侧。
本发明中的多工位扒渣机的作用是，当钢渣罐中的钢渣粘度大，流动性差或温度低处于半熔融状态。用多工位扒渣机将钢渣捣碎后再扒进钢渣碎化装置内进行碎化处理。
本发明中的蒸汽收集装置的作用是，当高温钢渣进入钢渣碎化装置的喷水区域会产生大量的高温过饱和蒸汽，当高湿热的钢渣进入钢渣应力分解碎化装置左侧与右侧的渣水分离装置时也会产生大量的过饱和蒸汽，将这些蒸汽通过蒸汽收集装置再送入钢渣应力分解碎化装置内与钢渣再进行热应力、化学应力、相变应力反应。
以下对本发明的工艺进行更加详细的说明：
装满高温钢渣的渣罐通过渣罐输送车送至钢渣罐提升倾翻装置上，然后由钢渣罐提升倾翻装置将渣罐提升至钢渣碎化装置的上方，在钢渣罐提升倾翻装置的带动下将高温钢渣匀速倒至钢渣碎化装置内，同时钢渣碎化装置内的冷却喷管喷水，钢渣铣刨碎化轮转动，锤击摆动破碎装置快速摆动，如果进入钢渣碎化装置内的高温钢渣流动性好、渣流小于两钢渣铣刨碎化轮外径之间的距离尺寸时，通过压力喷水进行急冷切割击碎，在通过锤击摆动破碎装置的快速摆动再次将其击碎。如果半熔融的块状钢渣其外形尺寸大于两钢渣铣刨碎化轮外径之间的距离尺寸时，先通过压力水进行急冷再通过钢渣铣刨碎化轮进行铣刨成碎块，锤击摆动破碎装置的快速摆动将掉下来的钢渣碎块再次击碎。被锤击摆动破碎装置击碎的渣粒通过水与钢渣碎化装置的导流板再送至钢渣粉碎轮进一步碎化处理，经粉碎后的钢渣在输送到钢渣应力分解碎化装置的右侧的渣水分离装置内，进行渣水分离，然后钢渣通过渣水分离装置的螺旋导流槽进入钢渣应力分解碎化装置内，在热应力、化学应力、相变应力及螺旋抛物自由落体破碎力的作用下进一步分解碎化，钢渣在钢渣应力分解碎化装置内的螺旋导板作用下进行螺旋抛物方式向左方向运行，经过数次螺旋抛物式冲击反复滚动后钢渣的碎化粒度达到一定的规范要求后，再进入钢渣应力分解碎化装置左侧的渣水分离装置内，再作进一步的渣水分离，脱水钢渣在渣水分离装置的螺旋导流槽的作用下进入输送磁选装置进行渣铁分离。
本发明具有以下有益效果：
1、设备占地面积小，钢渣碎化周期短，对钢渣的流动性要求不高，只要温度在1500-600℃的范围内，无论流动性差的、半熔融状态的、甚至块状的钢渣都可处理。
2、钢渣碎化产生的高温过饱和蒸汽可循环使用，能够节约能源，回收的蒸汽通过蒸汽收集装置再送入钢渣应力分解碎化装置内，与钢渣进行热应力、化学应力、相变应力反应，使钢渣中游离氧化钙(f-CaO)和游离氧化镁(f-MgO)消解反应，使之体积膨胀而粉化。
3、不产生水暴现象，安全可靠。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的设备结构示意图
图2是图1的俯视图
图3是图1的P向视图
标号说明：
1-钢渣罐提升倾翻装置、2-钢渣碎化装置、3-钢渣应力分解碎化装置、4-多工位扒渣机、5-蒸汽收集装置、6-输送磁选装置。
具体实施方式
以下通过具体实施方式进一步说明本发明。
图1是本发明具体实施方式的设备结构示意图，图2是图1的俯视图，图3是图1的P向视图，如图1、图2、图3所示，本实施方式的钢渣碎化处理设备包括：钢渣罐提升倾翻装置1、钢渣碎化装置2、钢渣应力分解碎化装置3、多工位扒渣机4、蒸汽收集装置5、输送磁选装置6。
钢渣碎化装置2(包括冷却喷管喷水装置，钢渣铣刨碎化轮，钢渣粉碎轮和导流板)安装在钢渣罐提升倾翻装置1的上方，钢渣碎化装置2的左侧安装有钢渣应力分解碎化装置3(包括滚筒、进渣口渣水分离器、出渣口渣水分离器、电动机、小齿轮、大齿环、环形导轨、安全拉紧定位装置和托轮机构)，在钢渣应力分解碎化装置3的左侧安装有磁选装置6，在钢渣应力分解碎化装置3的上方安置有多工位扒渣机4，在钢渣应力分解碎化装置3与多工位扒渣机4之间安装有蒸汽收集装置5，蒸汽收集装置5的右侧头部吸气口与钢渣碎化装置2联结，蒸汽收集装置5的中右部吸气口安置在钢渣应力分解碎化装置3的右侧上方，蒸汽收集装置5左侧吸气口安置在钢渣应力分解碎化装置3的右侧上方，蒸汽收集装置5的出气口则安置在钢渣应力分解碎化装置3的左侧位置。
以下对本实施方式的钢渣碎化处理工艺进行详细说明。
装满高温钢渣的渣罐由渣罐输送车送至钢渣罐提升倾翻装置1上，然后钢渣罐提升倾翻装置1将渣罐提升至钢渣碎化装置2的上方，在钢渣罐提升倾翻装置1的带动下将高温钢渣匀速倒至钢渣碎化装置2内，同时钢渣碎化装置2内的冷却喷管喷水，钢渣铣刨碎化轮转动，锤击摆动破碎装置快速摆动。如果进入钢渣碎化装置2内的高温钢渣流动性好，渣流小于两钢渣铣刨碎化轮外径之间的距离尺寸时，通过压力喷水进行急冷切割，再通过锤击摆动破碎装置的快速摆动将其击碎。如果半熔融的块状钢渣其外形尺寸大于两钢渣铣刨碎化轮外径之间的距离尺寸时，先通过压力水进行急冷，再通过钢渣铣刨碎化轮进行铣刨成碎块，锤击摆动破碎装置的快速摆动将掉下来的钢渣碎块击碎。被锤击摆动破碎装置击碎的渣粒通过水与钢渣碎化装置2的导流板再送至钢渣粉碎轮进一步碎化处理，经粉碎后的钢渣再输送到钢渣应力分解碎化装置3右侧的渣水分离装置内，进行渣水分离，然后利用渣水分离装置的螺旋导流槽使钢渣进入钢渣应力分解碎化装置3内，在热应力、化学应力、相变应力及螺旋抛物自由落体破碎力的作用下进一步分解碎化，钢渣在钢渣应力分解碎化装置3内的螺旋导板的作用下以螺旋抛物方式向左方向运行，经过数次螺旋抛物式冲击反复滚动后，钢渣的碎化粒度达到一定的规范要求，再进入钢渣应力分解碎化装置3左侧的渣水分离装置内渣水分离，脱水钢渣在渣水分离装置的螺旋导流槽的作用下进入磁选装置6进行渣铁分离。
本实施方式中的多工位扒渣机4的作用是：当钢渣罐中的钢渣粘度大，流动性差或温度低处于半熔融状态时，用多工位扒渣机4将钢渣捣碎再扒进钢渣碎化装置2内进行碎化处理。
本实施方式中的蒸汽收集装置5的作用是：高温钢渣进入钢渣碎化装置2的喷水区域会产生大量的高温过饱和蒸汽，高湿热的钢渣进入钢渣应力分解碎化装置3左侧与右侧的渣水分离装置时也会产生大量的过饱和蒸汽，这些蒸汽经由蒸汽收集装置再送入钢渣应力分解碎化装置内，与钢渣再进行热应力、化学应力、相变应力反应，使钢渣中游离氧化钙(f-CaO)和游离氧化镁(f-MgO)消解反应，使之体积膨胀而粉化。

Claims (2)

1.钢渣碎化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：输送和倾倒高温钢渣
将装满高温钢渣的渣罐送至钢渣罐提升倾翻装置上，然后将钢渣罐提升至钢渣碎化装置的上方，由钢渣罐提升倾翻装置将高温钢渣匀速倒至钢渣碎化装置内；
步骤2：扒渣操作
当钢渣罐中的钢渣粘度大，流动性差或温度低处于半熔融状态时，用多工位扒渣机将钢渣捣碎后再扒进钢渣碎化装置内；
步骤3：高温钢渣的碎化处理
将经过步骤1和步骤2后进入钢渣碎化装置内的流动性好的熔融或半熔融不带块状的钢渣，或者半熔融带有块状的钢渣，进行喷水碎化和机械碎化，将对钢渣喷水时产生的蒸汽回收到蒸汽收集装置内；
步骤4：钢渣应力分解碎化处理
将在步骤3中粉碎后的钢渣输送到钢渣应力分解碎化装置内，将步骤3中回收到蒸汽收集装置内的蒸汽送入钢渣应力分解碎化装置内，钢渣因热应力、化学应力和相变应力而使钢渣中游离氧化钙f-CaO和游离氧化镁f-MgO消解反应，钢渣体积膨胀而粉化，并经过数次螺旋抛物式冲击反复滚动后，钢渣的碎化粒度达到预定要求；
步骤5：渣铁分离
将步骤4中得到的钢渣脱水后，输送至磁选装置进行渣铁分离，得到可利用的钢渣和铁。
2.钢渣碎化处理设备，其特征在于，包括：钢渣罐提升倾翻装置(1)、钢渣碎化装置(2)、钢渣应力分解碎化装置(3)、多工位扒渣机(4)、蒸汽收集装置(5)和磁选装置(6)，
钢渣碎化装置(2)安装在钢渣罐提升倾翻装置(1)的上方，其左侧安装有钢渣应力分解碎化装置(3)，在钢渣应力分解碎化装置(3)的左侧安装有磁选装置(6)，在钢渣应力分解碎化装置(3)的上方安置有多工位扒渣机(4)，在钢渣应力分解碎化装置(3)与多工位扒渣机(4)之间安装有蒸汽收集装置(5)，蒸汽收集装置(5)的右侧头部吸气口与钢渣碎化装置(2)联结，蒸汽收集装置(5)的中右部吸气口安置在钢渣应力分解碎化装置(3)的右侧上方，蒸汽收集装置(5)左侧吸气口安置在钢渣应力分解碎化装置(3)的右侧上方，蒸汽收集装置(5)的出气口设置在钢渣应力分解碎化装置(3)的左侧。
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