CN104593530A - 一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统。其实施过程是：先将一定比例的调质固化剂与液态渣同时加入对辊式高温混料器中进行初步混合；初混后物料自重落入重力折返式高温混料塔中进行多次混合；多次混合后的物料直接落入移动式高温调质固化器中静置一定时间，完成液态渣高温调质固化。所述方法所需的设备系统主要包括：液态渣给料系统、调质固化剂给料系统、高温料仓、对辊式高温混料器、重力折返式高温混料塔、移动式高温调质固化器。本发明有效解决了液态渣高温段加工处理的关键技术和装备难题，实现了液态渣自热式高温调质和液态渣蓄热式冷却固化，为液态渣后续处理中的热量高效回收和尾渣资源化高效利用创造了条件。

Description

一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统

技术领域

本发明涉及液态渣加工处理领域，特别涉及一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统。

背景技术

液态渣是金属高温冶炼生产过程中的副产品，主要包括钢铁冶炼产生的转炉钢渣、电炉渣和高炉渣等。这些高温液态渣具有产量大，显热含量高，含有可回收利用和可资源化综合利用组分等特点。一般而言，每炼1吨钢可产生0.1-0.15吨高温液态钢渣，钢渣温度通常在1500-1700℃左右，吨钢渣含有相当于约65kg标准煤的热量；每炼1吨铁可产生0.3-1.0吨高温液态高炉渣，高炉渣出炉温度通常在1400-1600℃左右，吨高炉渣含有相当于约60kg标准煤的热量；如何高效回收利用这些高温液态渣中的热量，是钢铁厂节能减排的重要技术发展方向之一。这方面国内外学者开展了大量的研究开发工作，并取得了初步成果。但是，目前国内外几乎所有钢铁厂均未能实现钢渣中热量回收利用，其主要原因在于没有这方面的技术和装备系统。现有高温冶金渣处理技术中，主要包括水淬法、热泼法、闷渣法、风淬法等，但是这些方法均不能实现高温渣热量的高效回收利用。关于液态渣高温段调质固化处理方面的专利文献报道分析如下：

授权专利（授权公告号CN200940148Y、授权公告号 CN 102643936 B、授权公告号 CN 1888081 B、授权公告号CN 100424187 C、授权公告号 CN 203559060 U），提出的液态渣处理方法均属于旋转离心粒化法，均对液态渣不具有高温调质固化功能。授权发明专利（授权公告号 CN 102492790 B），提供一种钢渣碎化处理工艺及设备，其处理高温段液态渣的特征在于：钢渣碎化装置内进行喷水碎化和机械碎化处理。该工艺及设备对液态渣不具有高温调质固化功能。授权发明专利（授权公告号 CN 101551199 B），提供一种钢渣余热回收方法及其系统，其处理高温段液态渣的特征在于：高温液态钢渣出炉后倾倒入钢渣流量分配器，从钢渣流量分配器流出的液态钢渣，落到有一定高度差的旋转的水冷粒化轮上而被破碎抛出。该方法及其系统对液态渣不具有高温调质固化功能。授权发明专利（授权公告号 CN 102888473 B），提供了一种高炉炉渣粒化与余热回收装置，其处理高温段液态渣的特征在于：液态渣先后经过溜渣口、液渣斗、速冷腔、星形卸渣轮和风冷腔被冷却粒化。该装置对液态渣不具有高温调质固化功能。授权发明专利（授权公告号 CN 101838713 B），提供一种高炉液态渣的处理与能量回收方法及其用途，其处理高温段液态渣的特征在于：高炉液态渣进入密闭空间内，将进入密闭空间内的高炉液态渣粒化，并使用流态水使其凝固。该方法对液态渣不具有高温调质固化功能。授权专利（授权公告号 CN 101259991 B、授权公告号 CN 202359129 U、授权公告号 CN 202297623 U、授权公告号 CN 102443662 B、授权公告号 CN 100392110 C、授权公告号 CN 102952908 B、授权公告号 CN 102453781 B），均提供一种高温液态钢渣风碎水冷粒化方法和装置系统，该方法和系统不能适应液态钢渣粘度的变化，难以应用实践，且不具有高温调质固化功能。

发明专利（申请公布号 CN 103966372 A），公开一种液态钢渣固化分散处理系统及方法，其处理高温段液态渣的特征在于：当高温液态钢渣的温度小于或等于1000℃时，将液态钢渣总质量30-50％的固态冷却分散剂与所述液态钢渣均匀混合，实现所述高温液态钢渣的固化分散处理；高温固化渣通过活塞式给料机送往回转式冷却粒化器进行处理。该方法没有提出具体液态渣高温调质固化的设备系统，且不具备高温调质的功能。

针对目前不同黏度液态渣余热回收和尾渣资源化综合利用中，面临的高温段处理设备难以满足持续稳定生产要求以及液态渣高温段调质改性的装备难题，本发明提出一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，以期解决目前高温冶炼行业普遍存在的这一共性关键技术和装备难题。

发明内容

本发明所要解决的关键技术问题有3个，一是解决液态渣自热式高温调质改性技术和装备难题；二是解决蓄热式液态渣高温固化改形的技术和装备问题；三是解决液态渣显热高效回收工艺中高温段易发生高温粘结、堵料、高温设备耐用性差等共性技术问题。

本发明提出一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征和效果在于：本发明主要用于液态渣的高温调质与高温固化，解决了液态渣高温调质与固化的关键技术和装备难题，实现了液态渣自热式高温调质和液态渣蓄热式冷却固化，有利于液态渣后续处理中的热量回收利用和尾渣资源化高效利用。

本发明所提供一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，该方法的实施过程如下：首先，制备粒度范围为3-5毫米和一定组分要求的调质固化剂；然后，将调质固化剂以一定比例与液态渣同时倒入对辊式高温混料器中，进行物料一次混合；一次混合后的高温物料进入重力折返式高温混料塔，进行物料多次混合；多次混合后的高温物料落入移动式高温调质固化器中静置1-2小时，完成液态渣的高温调质固化过程。实现上述过程所需的设备系统包括：液态渣给料系统、调质固化剂给料系统、对辊式高温混料器、重力折返式高温混料塔、移动式高温调质固化器。上述设备系统连接方式为：液态渣给料系统和调质固化剂给料系统的出料口正下方，接有高温格筛，高温 格筛直接设置在高温料仓上，高温料仓出料口的正下方直接与对辊式高温混料器连接，对辊式高温混料器的出料口正下方直接与重力折返式高温混料塔的入料口连接，重力折返式高温混料塔的出料口侧下方直接与移动式高温调质固化器入料口连接。

结合图1说明工艺方法和设备系统实施过程。所述工艺方法及设备系统的实施过程是：利用液态高温渣给料系统（1）和调质固化剂给料系统（2）同步均匀地将液态高温渣和调质固化剂同时给入高温料仓（3），物料在位于高温料仓（3）底部的对辊式高温混料器（4）作用下，均匀稳定地进入位于其正下方的重力折返式高温混料塔（5）中，物料经过塔内的倒料板（6）多次折返，实现其在塔内多次混合；多次混合后的物料最终落入位于受料斗中，完成高温物料的初步混合，混合后物料靠重力下落至位于重力折返式高温混料塔（5）侧下方的移动式高温调质固化器（7）中，并在移动式高温调质固化器（7）中静置1-2小时完成液态高温渣调质固化全过程。当每一批次的液态高温渣多次混合完毕，并全部进入移动式高温调质固化器（7）中，随即移走该高温调质固化器，盖上固化池高温渣罐的保温盖，进入静置调质固化阶段。与此同时，随即在重力折返式高温混料塔（5）侧下方补充连接另一台移动式高温调质固化器（7），进入下一批次液态高温渣调质固化处理程序。待上一批次液态渣高温调质固化时间结束时，即可进入下一道调质固化渣的处理工序，并将腾空的移动式高温调质固化器返回液态渣高温调质固化工序重复使用。如此往复循环，实现连续生产。

附图说明

图1为所述一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统流程图。1液态高温渣给料系统；2 调质固化剂给料系统；3 高温料仓；4 对辊式高温混料机；5 重力折返式高温混料塔；6 高温倒料板；7 移动式高温调质固化器。

 [0010] 具体实施例：

选用300吨常规转炉钢渣进行实施，渣罐有效容积为16立方米，单次液态钢渣量约为30吨，液态钢渣初始温度为1450-1650摄氏度。所使用的调质固化剂为干燥后的海沙（主要含二氧化硅），其粒级范围为3-5毫米，其水分含量为2%，每次调质固化剂使用量约为12吨。调质固化静置时间为1小时，固化分散后高温渣的温度：1250摄氏度。

操作过程如下：先筛分、干燥制备12吨满足要求的海沙作为液态钢渣的调质固化剂，并用铲车和斗式提升机一次性将调质固化机加入料仓中待用；首先开启对辊式高温混料器，然后再开启调质固化剂料仓下面的振动给料器均匀向对辊式高温混料器上方的高温料仓给料，并同时用天车将液态钢渣罐中的热态钢渣缓慢倒入高温料仓中，液态钢渣倒渣时间控制在2-3分钟内。高温渣经过对辊式高温混料器和重力折返式高温混料塔的多次混合后，靠自身重力作用全部进入到高温混料塔测下部的移动式高温调质固化器中，然后再移开用移动式高温调质固化器，用天车将高温调质固化器的保温盖盖上，静置1小时后，完成液态钢渣的高温调质固化过程，进入下一道处理工序。与此同时，随即在重力折返式高温混料塔侧下方补充连接另一台移动式高温调质固化器，进入下一批次液态高温渣调质固化处理程序。待上一批次液态渣高温调质固化时间结束时，即可进入下一道调质固化渣的处理工序，并将腾空的移动式高温调质固化器返回液态渣高温调质固化工序重复使用。如此往复循环，实现连续生产。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：首先将具有一定粒度和成分要求的调质固化剂按照一定比例与液态渣同时加入对辊式高温混料器进行初步混合；初混后的高温物料自重落入重力折返式高温混料塔中进行多次混合；多次混合后的高温物料直接落入移动式高温调质固化器中静置一定时间，完成液态渣高温调质固化。

2.根据权利要求1所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述液态渣是指：来自高温冶炼厂的所有液态或半液态的非整体凝固的高温渣，包括但不限于高炉渣、转炉钢渣、电炉钢渣等，其温度一般为1400-1600度之间。

3.根据权利要求1所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述调质固化剂是指：能够改变液态渣成分，并满足液态渣某一特定用途的无机固体物质，且在高温下不发生分解反应，不释放出有毒有害和易燃易爆气体，包括但不限于钢渣尾渣、高炉矿渣、铁尾矿、石灰石尾矿、砂石颗粒等；所述调质固化剂粒度分布范围在2-5毫米之间，水分含量要求应小于5%。

4.根据权利要求1所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述调质固化剂与液态渣的混合比例确定原则是：同时满足调质成分组成和调质反应温度以及固化换热的要求；本发明设计的调质固化剂配入量约占液态渣量的20%-50%。

5.根据权利要求1所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述高温物料在移动式高温调质固化器中静置时间的确定，原则上按照高温调质反应和固化换热所需时间为准，本发明设计的静置时间为1-2小时。

6.根据权利要求1所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述设备系统包括：液态渣给料系统、调质固化剂给料系统、对辊式高温混料器、重力折返式高温混料塔、移动式高温调质固化器；设备系统连接方式为：液态渣给料系统和调质固化剂给料系统的出料口正下方接有高温格筛，高温格筛直接设置在高温料仓入料口上，高温料仓的出料口正下方接有对辊式高温混料器，对辊式高温混料器的出料口正下方与重力折返式高温混料塔的入料口连接，重力折返式高温混料塔的出料口斜下方直接与移动式高温调质固化器入料口连接。

7.根据权利要求5所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述对辊式高温混料器同时具有筛分、挤压、混料、给料四重功能；其结构主要是由高温格筛、高温料斗、对辊挤压式给混料机构成，其连接顺序为：高温格筛位于高温料斗上方，高温料斗位于对辊式给混料机上方。

8.根据权利要求7所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述高温格筛设置带有向上的锥刺，具有破渣壳功能；所述高温格筛孔径设计应小于下方对辊之间的距离，避免大渣块直接进入对辊机，造成设备损坏；本发明设计的筛孔口面积约0.01-0.04平方米。

9.根据权利要求6所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述对辊挤压式给混料机是指在金属对辊表面焊接有具有带料、耐热、耐磨功能的凸起，该凸起由耐热、耐磨、高硬度合金材料组成；所述对辊挤压式给混料机设置有强制风冷装置，冷却辊面，以延长其使用寿命；所述对辊挤压式给混料机设置有正反转功能和自动调节辊间距的功能，防止在卡料时设备卡死。

10.根据权利要求5所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述重力折返式高温混料塔采用方形设计，塔体由耐热钢板构成，塔体内部采用绝热耐火材料浇注；所述重力折返式高温混料塔内设置有4-5块耐高温耐磨倒料板，便于改变物料运动方向，进而达到塔内物料混合的目的；所述倒料板设置有顺向推料器，便于清除倒料板上的积料，以防塔内物料堵塞。

11.根据权利要求5所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述液态渣给料系统可采用常规钢铁冶金液态渣的输送与倾倒系统，如天车、渣罐等；所属调质固化剂给料系统可采用常规固体颗粒料输送与给料系统，如皮带输送机、斗式提升机、振动给料器等。

12.根据权利要求5所述的一种液态渣高温调质固化方法及其设备系统，其特征在于：所述移动式高温调质固化器由高温渣罐及板式运输车组成，高温渣罐置于板式运输车上；所述移动式高温调质固化器的高温渣罐带有保温盖；所述保温盖外侧中心位置焊接有吊环，便于保温盖开启与关闭；保温盖外侧由整块耐热钢板构成，保温盖内侧浇注有保温耐火材料。