CN104944810A - 热态熔渣石材化系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热态熔渣石材化系统，其按照生产工序主要包括熔制子系统、压延装置、保温和退火装置，其中，所述熔制子系统用于通过加热升温和保温，或同时添加调质料，使热态熔渣达到制作石材的要求；所述压延装置用于将从熔制子系统排出的熔体压制成板材；所述保温和退火装置选自分别设置的保温装置和退火装置，或保温、退火一体装置，其中保温装置用于使从压延装置输送而来的板材充分析晶，退火装置用于控制降温速度、退火时间和降温温度区间，以降低脆性、消除内部应力，防止板材产生裂纹和变形。本发明提供了一种热态熔渣石材化的系统及工艺，提供了一种热态熔渣回收利用的新途径。

Description

热态熔渣石材化系统及工艺

技术领域

本发明涉及热态熔渣回收利用技术领域，特别涉及一种热态熔渣石材化系统及工艺。

背景技术

炼铁、炼钢及铁合金生产是钢铁生产的重要工艺单元，生产过程中将产生大量的高炉渣、钢渣、铁合金渣等钢铁冶金渣，是钢铁联合企业的第一固体废物大户，国内冶金渣的总量已经超过3亿吨。国家发展改革委和工信部在“十二五”相关规划中，对冶金渣的利用率分别制定了70%和75%的目标值；中国钢协把推进钢铁渣的深度开发、高效利用作为行业管理的一项重要任务，多年来在组织机构设定和信息平台的服务都把钢铁渣开发利用放在重要的地位。实现冶金渣的“零排放”，是钢铁行业发展循环经济、低碳经济，实现节能减排的一项重大而紧迫的任务。

目前，钢铁企业冶金渣中的高炉渣和铁合金渣的处理均是将其从高温的热态熔体（1400℃以上）水淬冷却至颗粒状固体，钢渣则采用热泼、闷罐、滚筒等技术将高温热态钢渣进行处理，1400℃以上的高温热能均未得到利益，同时消耗大量的水资源，而且污染环境。

目前国内知名的研究院所均在开展相关的研究，尤其是对热态熔渣的综合利用技术的研发成为了热点，如高炉熔渣直接矿棉化等，但是，目前尚未有高炉熔渣石材化的相关研究公布。

发明内容

本发明提供一种热态熔渣石材化系统及工艺，以解决现有技术中没有高炉熔渣石材化的相关研究的缺陷，拓展热态熔渣的综合利用领域。

本发明的技术方案如下：

一种热态熔渣石材化系统，其按照生产工序主要包括熔制子系统、压延装置、保温和退火装置，其中，

 所述熔制子系统用于通过加热升温和保温，或加热升温和保温并添加调质料，使热态熔渣达到制作石材的要求；

所述压延装置用于将从熔制子系统排出的熔体压制成板材；

所述保温和退火装置为分别设置的保温装置和退火装置，或保温、退火一体装置，其中保温装置用于使从压延装置输送而来的板材在析晶温度范围内保持足够的析晶时间，以便板材内部充分析晶，退火装置用于控制降温速度、退火时间和降温温度区间，以降低材料脆性，防止板材产生裂纹和变形。其中，板材的析晶温度和析晶时间可以通过实验测定。

优选地，所述压延装置还用于在将熔体压制成板材之前将所述熔体冷却。

优选地，所述热态熔渣石材化系统进一步包括切割装置，所述切割装置按照工序流程设置在所述保温和退火装置之后。

优选地，所述热态熔渣石材化系统进一步包括包装装置，所述包装装置按照工序流程设置在所述切割装置之后。

优选地，所述热态熔渣石材化系统进一步包括打磨装置，所述打磨装置设置在所述切割装置和所述包装装置之间。

优选地，所述熔制子系统选自电炉或熔窑，所述电炉选自单座电炉、双电炉或双池电炉，所述熔窑选自单座熔窑、双熔窑或双熔池熔窑，熔窑的加热方式为电加热或气体燃烧加热，或者电和气体燃烧混合加热方式。

优选地，所述压延装置为将熔体压制成连续板材的压延机，或将熔体堆积为块状中间品的模具。

优选地，所述切割装置包括纵切装置和横切装置。

本发明的控制实现石材化的关键性装置为所述熔制子系统、压延装置、保温和退火装置，后续流程的装置可以参照上述描述的各装置进行设置，以制得石材板材，也可以由本领域技术人员根据石材产品形状要求在现有技术的各装置中进行选择和设置，以替代上述的切割装置、打磨装置和包装装置中的一个或多个或全部。

一种使用上述的热态熔渣石材化系统进行热态熔渣石材化的工艺，其主要包括如下步骤：

第一步，将热态熔渣输送至熔制子系统，进行加热升温和保温，或进行加热升温和保温并添加调质料，使热态熔渣温度升高至1500-1600℃并保温6小时以上，使热态熔渣料有足够热能和时间使成份均化、澄清，保证出口料品质，并保证熔渣熔制完全及熔体的出口温度为1450±100℃；

第二步，将熔制子系统排出的熔体在压延装置中压制成连续板材；

第三步，将压延装置制作的板材在析晶温度范围内进行保温处理，使所述板材内部完成充分的析晶；其中，板材的析晶温度和析晶时间可以通过实验测定；

第四步，将保温的制品进行退火，退火最终温度保持在200±100℃，降低制品脆性，防止制品炸裂变形、有裂纹或裂开；

第五步，将退火后的制品进行切割，得到所需产品形状；

第六步，包装，用包装机对所得产品进行包装。

优选地，在所述第一步中，所述调质料选自硅质料或硅质料和助溶剂（因此，也可不添加助熔剂）。进一步地，所述助溶剂可为纯碱，并且调质料的总重量份数不超过15%，而热态熔渣的总重量份数则在85%以上。在该步骤中，上述特定的处理方法尤其是加热温度和保温时间的设置，使本发明可以最大量使用热态熔渣，并减少使用辅料（即调质料）量，可以最大程度利用热态熔渣的显热，减少补充热量；同时，辅料（即调质料）添加种类和用量少，可大大降低生产成本。

优选地，所述调质料添加的方式为冷态添加，或者将调质料熔化为熔化态后添加。

优选地，在第三步中，析晶的具体操作流程可以为：先将温度降至760±50℃，时间为0.5-1h，进行核化，之后5-10℃/min速率升温至950±60℃，时间为1-2h。

优选地，在第五步中，将退火后的制品进行切割为先进行纵切后进行横切。通常可使用纵切装置和横切装置来实施上述切割。

优选地，在第五步和第六步之间，还可设置打磨工序，对切割后的制品进行打磨。当然也可以不设置打磨工序。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一，本发明提供了一种热态熔渣石材化的系统及工艺，提供了一种热态熔渣回收利用的新途径；制成的成品可替代天然石材；

第二，本发明使热态熔渣的显热得到充分利用、节约原处理工艺中需要使用的大量水源，其中每吨熔渣的显热可节省60Kg标煤，每吨熔渣可节约5吨冷却熔渣的冷却水；

第三，本发明的热态熔渣石材化的系统及工艺中，热态熔渣的使用量重量占比85%以上，能够最大量使用热态熔渣，同时减少使用辅料量，进而最大程度利用热态熔渣的显热，同时可减少补充热量；

第四，本发明辅料添加种类和用量少，大大降低生产成本；

第五，本发明中热态熔渣熔制步骤的温度为1500-1600℃，保温时间为6h以上，使热态熔渣料有足够热能和时间使成份均化、澄清，保证出口料品质；

第六，本发明中热态熔渣熔制后出料口料温为1450±100℃，使熔体能够达到制作石材的要求；

第七，本发明中提供的具体晶化温度和时间以及晶化步骤的设置尤其适用于本发明的用于石材化的热态熔渣；

第八，本发明具有退火步骤，该步骤具有降低制品脆性、消除制品内部应力，防止制品炸裂、变形、有裂纹的效果；

第九，本发明切割后的制品外形好，不需进行研磨和抛光处理，可选择进行打磨或不进行打磨。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明实施例的热态熔渣石材化系统的一个示例的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种热态熔渣石材化系统及工艺方法，该系统按照工序包括熔制子系统、压延装置、保温和退火装置，较优地通常还包括切割装置以及包装装置，该工艺方法为使用上述系统进行热态熔渣石材化的工艺步骤。

下方结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

本实施例提供一种热态熔渣石材化系统，该系统按照工序包括熔制子系统、压延装置、保温和退火装置、切割装置以及包装装置，并且可以在切割装置和包装装置之间设置打磨装置，或者也可以不设置打磨装置。

本实施例的熔制子系统与压延装置连接，以将熔体导入压延装置，压延装置之后设置保温和退火装置，保温和退火装置之后设置切割装置，切割装置之后设置包装装置；此外，也可以在切割装置与包装装置之间设置打磨装置。

上述熔制子系统用于通过加热升温和保温，或加热升温和保温并同时添加调质料，使热态熔渣的成分、物理性能、化学性能等达到制作石材的要求；该熔制子系统可以为电炉或熔窑，如采用电炉，可选自单座电炉、双电炉或双池电炉，如采用熔窑，可选自单座熔窑、双熔窑或双熔池熔窑，熔窑的加热方式可以为电加热或气体燃烧加热，或者电和气体燃烧混合加热方式。

上述压延装置用于将从熔制子系统排出的熔体压制成板，而且在压制成板之前通常还需要将熔体进行冷却；压延装置具体可采用压延机，将熔体压制成连续板材，或通过模具堆积为块状中间品；

上述保温和退火装置可以为分别设置的保温装置和退火装置，也可以为保温、退火一体装置，其中保温装置用于使从压延装置输送而来的板材在析晶温度范围内保持足够的析晶时间，以便板材内部充分析晶，退火装置用于控制降温速度、退火时间和降温温度区间，以降低脆性，防止板材产生裂纹和变形；

上述切割装置用于将退火后的板材根据需要进行切割，优选切割包括纵切和横切；

上述打磨装置用于对切割后的板材表面进行打磨处理；

上述包装装置用于将制成的成品进行包装。

请参见图1，其所示为本实施例的一个具体实例。在该实例中，本发明的热态熔渣石材化系统按照工序顺序包括熔制子系统1、压延机2、保温炉3、退火炉4、纵切机5、横切机6和包装机7。

本实施例提供的热态熔渣石材化的工艺步骤如下：

第一步，将热态熔渣输送至熔制子系统，进行加热升温和保温，使热态熔渣温度升高至1500-1600℃，并保温6小时以上，以保证热态熔渣的出口温度为1450±100℃，并保证热态熔渣料有足够热能和时间使成份均化、澄清，保证出口料品质；在此步骤中，还可以添加调质料，调质料可选自硅质料或硅质料和助熔剂（也可不添加助熔剂），助溶剂可为纯碱，调质料的添加量可由本领域技术人员根据不同的产品需求进行选择和调整，以结合加热升温和保温过程，使热态熔渣的成分、物理性能、化学性能达到制作石材的要求；调质料添加的方式可以为冷态料添加，或者熔化为熔融态后添加；其中，热态熔渣添加量在85%以上，调质料添加量不超过15%；

第二步，将熔制子系统排出的熔体在压延装置中压制成连续板材；通常在压制之前还有熔体冷却步骤；

第三步，将压延装置制作的板材在保温装置中保温，该过程保证板材在析晶温度范围内保持足够的析晶时间，以便板材内部充分析晶，使最终产品的强度、硬度等性能优化；保温温度和保温时间可分别根据具体成分的熔体的析晶温度和析晶的时间区间确定，板材的析晶温度和析晶时间可以通过实验测定。析晶过程的一个具体的实施举例为：先将温度降至760±50℃，时间为0.5-1h，进行核化，之后5-10℃/min速率升温至950±60℃，时间为1-2h。该步骤中，确保保温温度在析晶温度范围内，保温时间大于析晶时间，确保板材充分析晶；

第四步，将保温的制品在退火装置中进行退火，退火最终温度保持在200±100℃，退火的降温速度和退火时间可由本领域技术人员根据需要达到的效果来确定，退火过程降低了制品脆性，防止制品产生裂纹和变形；

第五步，将退火后的制品使用切割装置进行切割，在本实施例中分别使用纵切机和横切机进行纵切和横切，并且为先纵切再横切，得到所需产品形状；在其他实施例中，还可为其它任何合适的切割方式；

第六步，包装，用包装机对所得产品进行包装，得到成品石材板材。

在上述的第五步和第六步之间，还可以设置打磨步骤，对切割得到的产品进行打磨。

以上第三步和第四步可以在保温装置和退火装置中分别进行，也可以在保温退火一体炉内完成。保温装置和退火装置热源可采用电加热或气体燃烧加热，或电和气体燃烧混合加热方式。

本发明提供了一种热态熔渣石材化的系统及工艺，提供了一种热态熔渣回收利用的新途径。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (16)

1. 一种热态熔渣石材化系统，其特征在于，按照生产工序主要包括熔制子系统、压延装置、保温和退火装置，其中，

 所述熔制子系统用于通过加热升温和保温，或加热升温和保温并同时添加调质料，使热态熔渣达到制作石材的要求；

所述压延装置用于将从熔制子系统排出的熔体压制成板材；

所述保温和退火装置选自分别设置的保温装置和退火装置，或保温、退火一体装置，其中保温装置用于使从压延装置输送而来的板材保持足够的析晶，退火装置用于控制降温速度、退火时间和降温温度区间，以降低脆性、消除内部应力，防止板材产生裂纹和变形。

2. 如权利要求1所述的热态熔渣石材化系统，其特征在于，所述压延装置还用于在将熔体压制成板材之前将所述熔体冷却。

3. 如权利要求1所述的热态熔渣石材化系统，其特征在于，进一步包括切割装置，所述切割装置按照工序流程设置在所述保温和退火装置之后。

4. 如权利要求3所述的热态熔渣石材化系统，其特征在于，进一步包括包装装置，所述包装装置按照工序流程设置在所述切割装置之后。

5. 如权利要求4所述的热态熔渣石材化系统，其特征在于，进一步包括打磨装置，所述打磨装置按照工序设置在切割装置和包装装置之间。

6. 如权利要求1或2所述的热态熔渣石材化系统，其特征在于，所述压延装置为将熔体压制成连续板材的压延机，或将熔体堆积为块状中间品的模具。

7.如权利要求3所述的热态熔渣石材化系统，其特征在于，所述切割装置包括纵切装置和横切装置。

8. 一种使用权利要求1-7中任一项所述的热态熔渣石材化系统进行热态熔渣石材化的工艺，其特征在于，主要包括如下步骤：

第一步，将热态熔渣输送至熔制子系统，进行加热升温和保温，或进行加热升温和保温并添加调质料，使热态熔渣温度升高至1500-1600℃并保温6小时以上，以保证熔渣熔制完全、熔体成份均匀及熔体的出口温度为1450±100℃；

第二步，将熔制子系统排出的熔体在压延装置中压制成板材；

第三步，将压延装置制作的板材进行保温，使所述板材在析晶温度范围内保持足够的析晶时间，以便板材内部充分析晶；

第四步，将保温的制品进行退火，退火最终温度保持在200±100℃。

9. 根据权利要求8所述的热态熔渣石材化的工艺，其特征在于，进一步包括如下步骤：

第五步，将退火后的制品使用切割装置进行切割，得到所需产品形状；

第六步，包装，用包装机对所得产品进行包装。

10. 根据权利要求8所述的热态熔渣石材化的工艺，其特征在于，在所述第一步中，所述调质料选自硅质料，或硅质料和助溶剂。

11. 根据权利要求8或10所述的热态熔渣石材化的工艺，其特征在于，所述调质料添加的方式为冷态料添加，或者熔化为熔融态后添加。

12. 根据权利要求8所述的热态熔渣石材化的工艺，其特征在于，所述第二步还包括，在压制之前对所述熔体进行降温。

13. 根据权利要求8所述的热态熔渣石材化的工艺，其特征在于，所述第三步包括：先将温度降至760±50℃，时间为0.5-1h，进行核化，之后5-10℃/min速率升温至950±60℃，时间为1-2h。

14. 根据权利要求9所述的热态熔渣石材化的工艺，其特征在于，所述切割步骤为：分别使用纵切装置和横切装置进行纵切和横切，并且为先进行纵切后进行横切。

15. 根据权利要求9所述的热态熔渣石材化的工艺，其特征在于，所述第五步和第六步之间，还设置有打磨工序，对切割后的制品进行打磨。

16. 根据权利要求8所述的热态熔渣石材化的工艺，其特征在于，所述第一步中，所述热态熔渣的质量占比为85%以上，所述调质料的质量占比不超过15%。