CN103499215B - 一种熔融短渣的热装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种熔融短渣的热装装置及方法。所述热装装置包括渣罐、破壳工具和驱动机构，渣罐具有用于盛放熔融短渣的内腔并且上部具有开口，熔融短渣通过所述渣罐转运至下一工序的接渣容器，在转运过程中熔融短渣的表面结壳；破壳工具具有能够刺破所述结壳的尖锐头部；驱动机构驱动渣罐倾斜以使结壳内的液态短渣从破壳处倒出并热装进入下一工序的接渣容器中。本发明的热装装置及方法可以实现表面已结壳的短渣的顺利热装，操作简单有效，还可避免强制热装带来的安全与环保问题，为进一步处理熔渣和利用其显热创造了条件。

Description

一种熔融短渣的热装装置及方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种表面已经结壳但仍需对其进行后续利用的熔渣的热装装置及方法。

背景技术

熔渣是冶金过程中的重要产物之一，是以氧化物为主要成分的熔体。冶金过程中存在多种熔渣，由于成分不同，在冷却过程中，其粘度随温度的变化程度也不同。熔渣在高温时粘度很小，通常具有很好的流动性，但是在温度降低时，粘度随之变化。通常偏酸性的熔渣在温度降低时，粘度变化平缓，没有明显转折点，凝固温度范围较宽，凝固之后形成玻璃状，这种渣称为长渣；偏碱性的熔渣在温度刚开始降低时粘度变化很小，而当温度降低到某一区间时，粘度随温度降低而急剧增大，熔渣凝固温度较窄，凝固之后成石头状，此种熔渣称为短渣。

熔渣虽是冶金过程中的附属产品，但产量也很大，如生产1吨生铁产生约0.3～1吨高炉渣；由铜精矿生产1吨阳极铜产生冶炼渣约5～6吨。这些冶金熔渣若不加以利用，长年累月的堆积，不但占用土地，污染环境，还会造成许多有价资源的浪费。

熔渣中通常含有大量未还原的多种元素的氧化物，并且混杂有大量的金属颗粒，有的还具有强度大、耐热、耐腐蚀等性能，若将其进行合理处理与有效利用，则会变废为宝。许多熔渣有重要的利用价值，比如普通高炉渣用作水泥、砖瓦原料等；富磷高的熔渣用作生产农业肥料的原料等；钢渣返回企业内部作生产熔剂等；硅锰渣用作冶炼合金的原料等，富含钒、钛、铬、镍的渣回收其中的有价元素等。这些熔渣的综合利用不但是保护环境的要求，也是保护资源的迫切需求，针对熔渣进行综合利用研究，提高熔渣附加值，是企业降本增效和节能减排的有效途径。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

本发明的目的之一在于解决熔融短渣经过一段时间停留或一定距离的转移输送后，表面结壳，不能顺利实现热装，无法有效衔接到后一工序的问题。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种熔融短渣的热装装置。所述热装装置包括渣罐、破壳工具和驱动机构，渣罐具有用于盛放熔融短渣的内腔并且上部具有开口，熔融短渣通过所述渣罐转运至下一工序的接渣容器，在转运过程中熔融短渣的表面结壳；破壳工具具有能够刺破所述结壳的尖锐头部；驱动机构驱动渣罐倾斜以使结壳内的液态短渣从破壳处倒出并热装进入下一工序的接渣容器中。

根据本发明的熔融短渣的热装装置的一个实施例，所述破壳工具包括钻杆和分别固定在所述钻杆两端的钻头和钻柄，所述钻杆的外表面至少部分地形成有外螺纹。

根据本发明的熔融短渣的热装装置的一个实施例，所述破壳工具包括盘状件和设置在所述盘状件下表面并向下延伸的凸尖。

根据本发明的熔融短渣的热装装置的一个实施例，所述接渣容器为环形熔炼炉，所述熔炼炉包括炉壳、砂封槽和可移动的炉盖，砂封槽形成在炉壳的顶部，当炉盖嵌入所述砂封槽内时形成密封；所述热装装置还包括挡渣板，所述挡渣板设置在所述熔炼炉的上方并覆盖所述砂封槽，其中，挡渣板上形成有供液态短渣流过的缺口，并且挡渣板的外边缘超出炉壳的外周。

根据本发明的熔融短渣的热装装置的一个实施例，所述热装装置还包括设置在所述接渣容器的基座上设置重力传感器。

根据本发明的熔融短渣的热装装置的一个实施例，所述热装装置还包括集尘罩。

本发明的另一方面提供了一种熔融短渣的热装方法。所述熔融短渣在转运至下一工序的过程中表面结壳，所述热装方法包括采用破壳工具对所述熔融短渣表面的结壳进行破壳处理，然后将结壳内的液态短渣从破壳处倒出并热装进入下一工序的接渣容器中。

根据本发明的熔融短渣的热装方法的一个实施例，所述结壳的厚度为20～70mm。

根据本发明的熔融短渣的热装方法的一个实施例，所述破壳处理时控制破壳处的开口度为40～90cm。

根据本发明的熔融短渣的热装方法的一个实施例，所述热装方法采用如上所述的热装装置进行热装。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：可实现表面已结壳的熔融短渣的顺利热装，操作简单，还可避免强制热装带来的安全与环保问题，为进一步处理熔渣和利用其显热创造了条件。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是本发明熔融短渣的热装装置的破壳工具第一种实施方式的立体示意图。

图2是本发明熔融短渣的热装装置的破壳工具第二种实施方式的立体示意图。

图3是本发明熔融短渣的热装装置的挡渣板第一种实施方式的立体示意图。

图4是本发明熔融短渣的热装装置的挡渣板第二种实施方式的立体示意图。

图5是本发明第一种实施方式的挡渣板用于热装时装配状态的立体示意图。

附图标记说明：

1-钻杆、2-钻头、3-钻柄、4-盘状件、5-凸尖、6-挡渣板、7-支架、8-墙面、9-渣罐、10-环形熔炼炉(简称熔炼炉)、11-液态短渣。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的熔融短渣的热装装置及方法。

对于熔渣的资源化利用，发明人发现若能够直接利用液态熔渣，不仅可实现熔渣的综合利用，而且能充分利用热渣所蕴含的显热，节约能源，有利于降低生产成本，改善生态环境，具有较好的经济和社会效益。但是，在热态高温熔渣的实际利用过程中，由于工序衔接的问题，有的热渣出炉后必须等待一定时间才能进入下步工序，有的企业由于场地布置问题，新开发的熔渣利用技术不能与现有熔渣排除装置紧密连接，中间存在一定的运输距离。若这种高温熔渣是短渣，在转运过程中经过一定时间的停留或一定距离的运送后，随着熔渣温度的降低，熔渣粘度急剧增大，迅速凝结固化为石头状，结壳厚而坚硬，若不加以处理，通过直接倾倒等方式将无法进行热装，不能有效的衔接到后续工艺。若强行进行翻渣处理，还会造成安全隐患，威胁操作人员安全，损坏装渣及衔接工序设备等。为此，发明人提出了一种针对在转运至下一工序的过程中表面结壳但仍需对其进行后续利用的熔渣的热装方法。

在本发明中，所针对的高温熔渣是短渣，其中，短渣是指其熔渣的粘度随温度的变化有一共同趋势，即当温度高于某一值时，粘度—温度曲线变化平缓，但当温度低于该值时，曲线变陡，粘度随温度的降低增加幅度变大，其lgη—1/T曲线上具有一明显的拐点。

为了充分利用高温熔渣显热来节约能源，降低成本，因此，本发明的熔渣的转运需在砌筑有耐火保温层的渣罐中进行，以便于保温。在经过一定时间的停留或一定距离的运送后，随着熔渣温度的降低，熔渣粘度急剧增大，熔渣表面会迅速结壳，结壳厚而坚硬，通常熔渣表面结壳厚20～70mm。因此，为了实现顺利热装，需要采用本发明的熔融短渣热装装置及方法进行热装。

根据本发明的熔融短渣的热装装置包括渣罐、破壳工具和驱动机构，渣罐具有用于盛放熔融短渣的内腔并且上部具有开口，熔融短渣通过所述渣罐转运至下一工序的接渣容器，在转运过程中熔融短渣的表面结壳；破壳工具具有能够刺破所述结壳的尖锐头部；驱动机构驱动渣罐倾斜以使结壳内的液态短渣从破壳处倒出并热装进入下一工序的接渣容器中。

热装过程包括：通过渣罐将熔融短渣运送至下一工序的接渣容器上方，采用破壳工具对熔融短渣表面的结壳进行破壳处理，然后通过驱动机构驱动渣罐倾斜以将结壳内的液态短渣从破壳处倒出并热装进入下一工序的接渣容器中。

在一个实施例中，破壳处理时控制破壳处的开口度为40～90cm，若破壳面积太小，则熔渣流速太慢，容易在流动过程中凝固使装渣量偏小；若破壳面积过大，则不易控制流速，容易造成装渣量偏大，影响后期顺利熔炼。为对破壳开口度进行控制，本发明的破壳工具底部最好是锥形，以下给出了两种结构的破壳工具。

图1是本发明熔融短渣的热装装置的破壳工具第一种实施方式的立体示意图。图2是本发明熔融短渣的热装装置的破壳工具第二种实施方式的立体示意图。

如图1所示，第一种实施方式的破壳工具包括钻杆1和分别固定在所述钻杆两端的钻头2和钻柄3，钻杆1的外表面至少部分地形成有外螺纹。如图2所示，所采用的破壳工具的第二种实施方式包括盘状件4和设置在所述盘状件下表面并向下延伸的锋利凸尖5，盘状件4需具备一定的重量。但本发明不限于此，所采用的破壳工具只要具有尖锐头部并具备一定的冲击或破坏力能够破碎渣壳即可。

破壳后的短渣需迅速进入下一工序，以免表面再度结壳，因此，在倾翻渣罐前，必须对下一工序的衔接设备(接渣容器)做好准备工作。通常下一工序的衔接设备都是一些可再继续升温、熔炼、反应的高温炉。这种高温炉最好具备一定的开口度才能使熔渣顺利进入其中。

在一个实施例中，下一工序所采用的接渣容器为环形熔炼炉，该熔炼炉包括炉壳和可移动的炉盖，在熔融短渣热装前，要通过旋转或提升等动作移开熔炼炉炉盖，使炉膛空对装有短渣的渣罐。当然，应该先移开炉盖，再进行破壳作业，然后紧接着通过驱动机构倾翻渣罐，将液态短渣装入熔炼炉中，再旋回可移动炉盖，进行下一工序。通常熔炼炉的炉盖与炉壳之间必须有良好的密封，否则高温炉气会逸出，不仅增加炉子的热损失，还容易烧坏炉壳和炉盖圈。本发明中，炉盖与炉壳的密封通过可移动炉盖嵌入砂封槽内来实现，砂封槽设置在炉壳的顶部。

在倾翻倒渣的过程中，熔渣会流入或飞溅至砂封槽内，热渣滞留炉体砂封槽会影响炉盖的密封性。因此，在热装之前，需要在熔炼炉的上方设置挡渣板，挡渣板覆盖所述砂封槽，挡渣板上形成有供液态短渣流过的缺口，并且挡渣板的外边缘超出炉壳的外周，避免熔渣流入或飞溅至砂封槽内，挡渣板可以是固定或可移动的。

图3是本发明熔融短渣的热装装置的挡渣板第一种实施方式的立体示意图。图4是本发明熔融短渣的热装装置的挡渣板第二种实施方式的立体示意图。图5是本发明第一种实施方式的挡渣板用于热装时装配状态的立体示意图。

如图3、图5所示，所采用的挡渣板6的第一种实施方式为一块长方形的板，因本实施例中接渣容器的截面为环形，遂将接渣容器上方的正对部分切割成与接渣容器一致的圆弧形缺口，以便熔渣顺利流入容器中，并且挡渣板的外边缘超出炉壳的外周，以防止炉渣流到炉壳上。进一步地，在挡渣板表面铺设以氧化铝、二氧化硅为主的耐火打结料，保护挡渣板不受高温熔渣的破坏，延长其使用寿命。打结料的铺设厚度可以为10mm。

如图4所示，所采用的挡渣板6的第二种实施方式为圆环形的密封板该密封板上焊接有加强筋板，并且密封板表面采用浇注料进行打结，打结厚度4～6mm。

以上给出了两种结构的挡渣板，因为本实施例的接渣容器为环形熔炼炉，因此挡渣板设置为圆环形，置于接渣容器的上方。但本发明的接渣容器不仅限于环形，若接渣容器为其他形状，则挡渣板也可设置为与接渣容器一致的其他形状。

进一步地，熔渣的入炉渣量将对后续的升温、反应等造成直接影响，本发明通过在熔炼炉基座上设重力传感器对入炉渣量进行准确称重。

进一步地，还通过在倾翻倒渣作业上空设置集尘罩，将烟尘收集净化排放处理来达到环保的目的。

以下，将结合具体示例对熔融短渣的热装过程进行进一步说明。

示例1

熔融短渣A的出渣间隔时间是75～90min，其下一工序的处理时间是180～240min，因此，其出渣后，若下一工序中的上一批料刚好加工完，则熔渣可以立即进行热装处理，倘若上一批熔渣还未处理完，则熔融短渣A必须停留一段时间方能进行热装处理。视熔渣停留时间的长短，其表面结壳30～70mm不等。

如图5所示，在准备进行热装前，先提升旋转炉盖，使炉盖与环形熔炼炉10分离，然后环形熔炼炉10通过轨道开出至渣罐9下方的地坑中。接着在环形熔炼炉10的上方设置挡渣板6。在本示例中，采用第一种实施方式的挡渣板。将挡渣板6通过支架7固定在渣罐9所在侧下方的墙面8上，弧形缺口位于环形熔炼炉的炉膛的上方，保证熔融短渣11即能顺利流入环形熔炼炉10内，又不会流到炉壳上。

然后，采用如图1所示的破壳工具对熔融短渣A进行破壳处理，该工具以一定的速度旋转进入渣壳，通过多次钻孔致使表面露出液态短渣。倾翻渣罐9使液态短渣11流入环形熔炼炉10中，并控制破壳开口度40～60cm以控制入炉装渣量。

通过设置在环形熔炼炉10的基座上的重力传感器对熔渣进行准确称重，若入炉渣量偏离所要求范围值过大，比如说环形熔炼炉的装渣量为16～20吨，而实际入炉渣量只有11吨，可二次倾翻渣罐，直到达到合适的装渣量。此外，在倾翻倒渣作业上空设置集尘罩，将烟尘收集净化排放处理。

示例2

熔融短渣B出炉后，由于周围已没有足够的场地，需轨道运输至20公里以外的渣场进行后续加工处理。熔融短渣B装在渣罐里，经火车运输至后处理工序的时间是60～150min不等，等到达目的地，熔渣表面已经结壳20～50mm。

在热装前，旋开可移动炉盖，将如图4所示的环形密封板吊至炉壳上，使其遮挡住砂封槽。然后采用如图2所示的破壳工具对熔融短渣B进行破壳处理，具体地，将盘状件4吊至一定高度后，使凸尖5对准渣壳顶部的中心处，然后落下，旋转盘状件4碾压渣壳，致其露出液态熔渣，控制破壳开口度50～90cm以控制入炉渣量，再通过炉底设置的重力传感器进行准确称重。在倾翻倒渣作业上空设置集尘罩，将烟尘收集净化排放处理。倾翻倒渣完毕后，吊走环形密封挡渣板6，旋回炉盖下降到位。

综上所述，对于因为工序衔接或场地问题而不能立即热装入炉，需等待一定时间或运输一段距离，表面结壳的短渣，本发明的装置和方法可有效的解决其热装进入后续处理工序的问题，操作简单有效，还可避免强制热装带来的安全与环保问题。本发明适用于一切短渣的热装工序；对于未结壳的熔渣，可省去用破壳工具对熔渣表面进行破壳处理的步骤，但仍可以采用本发明设置挡渣板等方式进行热装处理；对于熔融短渣的排渣处理也可采用本发明所提供的方法，在对渣壳表面进行破壳处理后，只需倾翻排渣即可。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (9)

1.一种熔融短渣的热装装置，其特征在于，所述热装装置包括渣罐、破壳工具和驱动机构，

渣罐具有用于盛放熔融短渣的内腔并且上部具有开口，熔融短渣通过所述渣罐转运至下一工序的接渣容器，在转运过程中熔融短渣的表面结壳；

破壳工具具有能够刺破所述结壳的尖锐头部；

驱动机构驱动渣罐倾斜以使结壳内的液态短渣从破壳处倒出并热装进入下一工序的接渣容器中。

2.根据权利要求1所述的熔融短渣的热装装置，其特征在于，所述破壳工具包括钻杆和分别固定在所述钻杆两端的钻头和钻柄，所述钻杆的外表面至少部分地形成有外螺纹。

3.根据权利要求1所述的熔融短渣的热装装置，其特征在于，所述破壳工具包括盘状件和设置在所述盘状件下表面并向下延伸的凸尖。

4.根据权利要求1所述的熔融短渣的热装装置，其特征在于，所述接渣容器为环形熔炼炉，所述熔炼炉包括炉壳、砂封槽和可移动的炉盖，砂封槽形成在炉壳的顶部，当炉盖嵌入所述砂封槽内时形成密封；所述热装装置还包括设置在所述熔炼炉的上方并覆盖所述砂封槽的挡渣板，所述挡渣板上形成有供液态短渣流过的缺口，并且挡渣板的外边缘超出炉壳的外周。

5.根据权利要求1所述的熔融短渣的热装装置，其特征在于，所述热装装置还包括设置在所述接渣容器的基座上的重力传感器。

6.根据权利要求1所述的熔融短渣的热装装置，其特征在于，所述热装装置还包括集尘罩。

7.一种熔融短渣的热装方法，其特征在于，所述熔融短渣在转运至下一工序的过程中表面结壳，所述热装方法包括采用破壳工具对所述熔融短渣表面的结壳进行破壳处理，然后将结壳内的液态短渣从破壳处倒出并热装进入下一工序的接渣容器中，所述热装方法采用如权利要求1至6中任意一项所述的热装装置进行热装。

8.根据权利要求7所述的熔融短渣的热装方法，其特征在于，所述破壳处理时控制破壳处的开口度为40～90cm。

9.根据权利要求7所述的熔融短渣的热装方法，其特征在于，所述结壳的厚度为20～70mm。