CN105063255A - 一种立式钢渣有压热闷蒸压釜及钢渣处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立式钢渣有压热闷蒸压釜及钢渣处理方法，包括一种蒸压釜和采用蒸压釜进行钢渣处理的方法，所述蒸压釜包括：顶盖(1)、筒体(2)、喷水装置(3)、安全装置(4)、排水装置(5)、排气稳压装置(6)、安全监测装置(7)、导向装置(8)、渣罐(9)、渣罐支座(10)以及气体置换装置(11)；利用钢渣余热在密闭压力容器内对钢渣进行处理，不消耗外部能源，不会产生粉尘，高效节能环保；处理过程中，水不与熔融钢渣接触，压力容器配有安全装置，安全可靠。

Description

一种立式钢渣有压热闷蒸压釜及钢渣处理方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金过程中的余热利用、固体废弃物处理和资源化利用技术，尤其是炼钢过程中所产生的转炉钢渣、铸余渣处理等，具体涉及到一种立式钢渣有压热闷蒸压釜及处理方法。

背景技术

目前，钢渣处理的方式很多，有热泼法、热闷法、水淬法、风淬法、滚筒粒化法和粒化轮法等。热泼法是将熔融液态钢渣倒在热泼场内，通过打水或空气自然冷却，随后进行破碎、磁选处理；热闷法是将熔融液态钢渣倒在热闷池内，通过打水冷却，待钢渣粉化后进行破碎、磁选处理；水淬法是倾倒熔融液态钢渣时，用高压水将熔融钢渣冷却并击碎成颗粒；风淬法与水淬法相似，风淬法是用高压空气将熔融钢渣冷却并击碎成颗粒。热泼法处理钢渣效率低，污染环境；热闷法、水淬法以及风淬法采用空气或水强制冷却，效率较高，但是热闷法与水淬法由于水与熔融钢渣直接接触，可能会发生爆炸；风淬法虽是用空气强制冷却破碎，但是压缩空气消耗量大，噪音大。滚筒法是指将液态钢渣倒入渣罐后，经渣罐车运输到滚筒渣处理间，然后经吊车将渣罐吊运到滚筒进渣装置槽口，并倒入滚筒装置内，液态钢渣在滚筒内同时完成喷水冷却、固化、破碎后，经板式输送机排出到渣场。该工艺有待解决的问题：钢渣处理率低一般在50％以下，仍有大量干渣排放；系统设备动力能耗高，设备的故障率较高，投资大；钢渣不易被击碎粒化，对设备磨损严重，内装钢球经常更换。粒化轮工艺是将液态钢渣运至处理车间后，采用吊车将渣罐慢慢吊起，倒入高速旋转的粒化轮中，使钢渣破碎粒化，喷水冷却后落入水池中，钢渣经粒化轮水淬方法处理后，粒度小，钢渣结晶致密，难磨细，其胶凝性能变差，影响钢渣在建材行业应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种立式钢渣有压热闷蒸压釜，所述蒸压釜包括：顶盖、筒体、喷水装置、安全装置、排水装置、排气稳压装置、安全监测装置、导向装置、渣罐、渣罐支座以及气体置换装置；密封顶盖设置在筒体顶部，用于密封筒体，顶盖上设置喷水装置和安全装置，筒体底部设置排水装置和气体置换装置，筒体侧部设置排气稳压装置和安全监测装置，筒体内部设置有渣罐支座，用于支撑设置在筒体内部的渣罐，筒体内部设有导向装置，用于引导渣罐进出筒体。

其中，筒体为一立式圆筒状压力容器，顶盖为快开式的顶盖。

其中，顶盖的直径与筒体直径相等，顶盖可通过传动机构与筒体进行密封锁紧或解锁，并能以平移或者旋转的方式打开，打开后筒体全部敞开。

其中，喷水装置沿顶盖内壁顶部环形布置，安全装置用于防止热闷过程中筒体内压力急剧升高所造成的爆炸，安全装置优选为安全阀；所述蒸压釜优选是一套低压压力容器设备。

其中，在导向装置的引导下，通过厂房内的行车完成渣罐进出筒体的操作。

其中，安全监测装置设置在筒体侧壁上，其用于监测筒体内饱和蒸汽的压力和温度，还用于监测筒体内可燃气体成分和浓度数值；排气稳压装置设置在筒体侧壁上，其用于排放有压热闷过程中筒体内多余蒸汽以维持恒压；优选，热闷过程中产生的回水根据安全监测装置所反馈的数值，通过排水装置排出；热闷结束时，在顶盖打开前，气体置换装置也根据安全监测装置所反馈的数值向筒体内通入惰性气体，将可燃气体通过排气稳压装置挤出，最终实现安全置换。

其中，所述渣罐为一圆筒状结构，其底部分为多瓣，各瓣可绕自个的转轴转动，打开后从底部自动卸料。

本发明还提供一种立式钢渣有压热闷处理方法，包括如下步骤：

(1)冷却固化粗碎，熔融液态钢渣经过冷却固化破碎至温度为500℃左右、粒度小于300mm的固态热钢渣后，通过溜槽进入到渣罐；

(2)热闷装渣，渣罐由行车吊运至钢渣有压热闷蒸压釜的筒体内，通过筒体内的导向装置放置于渣罐支座上，之后，顶盖关闭，并与筒体之间进行锁紧和密封；

(3)有压热闷，顶盖与筒体锁紧和密封后，喷水装置开始进行喷水冷却，并在筒体内形成带压饱和蒸汽，通过间隙渗透至钢渣内部，与其内部所含有不稳定物质优选为游离氧化钙进行反应膨胀，从而实现钢渣的稳定化处理，并完成了渣铁之间的分离；

(4)恒压控制，在有压热闷的过程中，通过安全监测装置实时监测筒体内饱和蒸汽的压力和温度，还实时监测筒体内可燃气体成分和浓度数值，并控制排气稳压装置实时调整自身开度，排出多余蒸汽。

(5)气体置换，钢渣热闷过程中，会产生一定量的可燃气体，热闷结束时，其在筒体内浓度值不在安全范围之内，为确保出渣安全，气体置换装置在热闷结束时向筒体内通入惰性气体，将可燃气体通过排气稳压装置挤出，最终实现安全置换；

(6)出渣，顶盖解锁打开前，将排气稳压装置打开，直至筒体内压力为零时，方可打开顶盖，将盛有处理后的钢渣的渣罐通过行车吊出。

其中，所述恒压控制和气体置换均由计算机控制系统依据筒体上设置的安全监测装置所反馈的数据实时控制完成；优选，渣罐内的钢渣在0.6MPa以下的蒸汽压力氛围中产生粉化。

有压热闷处理方法是，将装有一定温度(500℃左右)钢渣的渣罐吊入钢渣有压热闷蒸压釜内的渣罐支座上；之后关闭顶盖并锁紧密封；由顶盖顶部的喷水装置向筒体内的钢渣喷水；热渣遇水急冷，表层迅速降温，由温差产生的应力使钢渣表层碎裂并产生裂缝；而钢渣余热加热水后产生的大量低压水蒸气很快覆盖于钢渣的表面并渗入裂缝中，与渣中的游离态CaO迅速反应生成Ca(OH)₂，其组织结构发生变化，比重变小，由于固相体积增大产生膨胀，具有膨胀应力，造成了渣的迅速粉化碎裂。由于反应过程是在密闭的压力容器内进行的，喷水后形成的水蒸气不外排，罐内形成一定的压力和温度气氛，在压力的作用下，蒸汽通过微细裂缝可以深入到块状钢渣的内部进行反应，而不是仅仅停留在钢渣的表面，提高了反应速度，使渣块进一步迅速碎裂、粉化。上述过程反复进行，由表及里，直到钢渣中的游离态CaO充分消解并且钢渣自身粉化，使经过有压热闷处理的钢渣在短时间内达到稳定处理和粉化处理两大目的。因此有压热闷处理技术是同时解决了转炉钢渣快速稳定化和粉化的先进处理技术。

本发明利用钢渣余热在密闭压力容器内对钢渣进行处理，不消耗外部能源，不会产生粉尘，高效节能环保；处理过程中，水不与熔融钢渣接触，压力容器配有安全装置，安全可靠；另外本方法处理周期短，粉化效果好，能充分消解钢渣中的游离态CaO，处理后的钢渣稳定性好，可以用于建材和道路等方面，能实现钢渣的资源化循环利用。喷水装置向热渣喷淋冷却水使钢渣快速冷却，喷水后产生的饱和水蒸气在罐内形成0.2～0.6MPa的压力，可使钢渣块迅速碎裂、粉化；通过有压热闷，钢渣可在2h左右内实现稳定处理和粉化处理。本发明利用钢渣余热加热水产生饱和蒸汽，通过提升控制钢渣热闷过程中的工作压力，提高了饱和水蒸气在钢渣体系中的渗透速率，使得水蒸气与钢渣充分接触，促进了钢渣中不稳定物质游离氧化钙消解反应的快速进行。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的内部结构图。

附图主要符号说明

1顶盖2筒体3喷水装置4安全装置5排水装置6排气稳压装置7安全监测装置8导向装置9渣罐10渣罐支座11气体置换装置

具体实施方式

如图1、2、3为本发明一种钢渣余热有压自解处理装置的结构示意图，包括顶盖1、筒体2、喷水装置3、安全装置4、排水装置5、排气稳压装置6、安全监测装置7、导向装置8、渣罐9、渣罐支座10、气体置换装置11；其中安全监测装置包括压力检测装置、温度检测装置和气体成分及浓度检测装置。

所述的有压热闷蒸压釜2为一立式圆筒状压力容器，其顶部设有顶盖1；筒体2与顶盖1用于组成密闭空间，使钢渣在此密闭空间内自解粉化。

所述的喷水装置3沿顶盖1内壁圆形布置，喷水装置3用于向热渣喷水。

所述安全装置4为两个安全阀。

所述的排水装置5位于筒体底部，排水装置5用于排除热闷过程中筒体2内部所产生的过热水。

所述的排汽装置6位于筒体2外壁侧部，排气稳压装置6用于排放有压热闷过程中筒体内多余蒸汽以维持恒压。

所述的安全监测装置7包括压力检测装置、温度检测装置和气体成分及浓度监测装置，其布置在有压热闷蒸压釜筒体2的多个位置，防止热闷过程因温度或压力过高而爆炸。

所述的导向装置8位于筒体内部，渣罐9由行车吊装升降时通过导向装置8进出有压热闷蒸压釜筒体2。

所述的渣罐9为一圆筒状结构，其底部分为多瓣，可以绕中心的转轴转动，打开后可以从底部自动卸料，渣槽用于盛放钢渣。

所述的渣罐支架10用于支撑渣罐9。

所述的顶盖1直径与筒体2直径相等，打开后筒体2可以全部敞开；顶盖1配有开闭机构、锁紧机构及密封机构，开闭机构用于开启和关闭顶盖；锁紧机构用于锁紧顶盖；密封机构用于密封顶盖1和筒体2。

所述的一种钢渣有压热闷方法包括如下步骤：

(1)冷却固化粗碎，熔融液态钢渣经过冷却固化破碎至温度为500℃左右、粒度小于300mm的固态热钢渣后，通过溜槽进入到渣罐9。

(2)热闷装渣，渣罐9由行车吊运至钢渣有压热闷釜筒体2内，通过筒体2内的导向装置8放置于渣罐支座10上，之后，顶盖1关闭，并与筒体2之间锁紧、密封；

(3)有压热闷，顶盖1与筒体2锁紧、密封后，喷水装置3即开始进行喷水冷却，并在筒体内形成带压饱和蒸汽，通过间隙渗透至钢渣内部，与其内部所含有不稳定物质游离氧化钙等进行反应膨胀，从而实现钢渣的稳定化处理，并完成了渣铁之间的分离；

(4)恒压控制，在有压热闷的过程中，通过安全监测装置7可实时监测筒体2内的压力、温度等重要参数，并控制排气稳压装置6实时调整自身开度，排出多余蒸汽。

(5)气体置换，钢渣热闷过程中，会产生一定量的可燃气体，热闷结束时，其在筒体2内浓度值不在安全范围之内，为确保出渣安全，气体置换装置11在热闷结束时向筒体内通入一定量的惰性气体，将可燃气体通过排气稳压装置6挤出，最终实现安全置换；

(6)出渣，顶盖1解锁打开前，将排气稳压装置6打开，直至筒体2内压力为零时，方可打开顶盖2，将处理后的钢渣通过行车吊出。

Claims (9)

1.一种立式钢渣有压热闷蒸压釜，其特征在于：所述蒸压釜包括：顶盖(1)、筒体(2)、喷水装置(3)、安全装置(4)、排水装置(5)、排气稳压装置(6)、安全监测装置(7)、导向装置(8)、渣罐(9)、渣罐支座(10)以及气体置换装置(11)；密封顶盖(1)设置在筒体(2)顶部，用于密封筒体(2)，顶盖(1)上设置喷水装置(3)和安全装置(4)，筒体底部设置排水装置(5)和气体置换装置(11)，筒体侧部设置排气稳压装置(6)和安全监测装置(7)，筒体内部设置有渣罐支座(10)，用于支撑设置在筒体内部的渣罐(9)，筒体(2)内部设有导向装置(8)，用于引导渣罐(9)进出筒体(2)。

2.根据权利要求1所述的钢渣有压热闷蒸压釜，其特征在于：筒体(2)为一立式圆筒状压力容器，顶盖为快开式的顶盖(1)。

3.根据权利要求1所述的钢渣有压热闷蒸压釜，其特征在于：顶盖(1)的直径与筒体(2)直径相等，顶盖(2)可通过传动机构与筒体(2)进行密封锁紧或解锁，并能以平移或者旋转的方式打开，打开后筒体(2)全部敞开。

4.根据权利要求1-3之一所述的有压热闷蒸压釜，其特征在于：喷水装置(3)沿顶盖内壁顶部环形布置，安全装置(4)用于防止热闷过程中筒体内压力急剧升高所造成的爆炸，安全装置(4)优选为安全阀；所述蒸压釜优选是一套低压压力容器设备。

5.根据权利要求1-4之一所述的钢渣有压热闷蒸压釜，其特征在于：在导向装置的引导下，通过厂房内的行车完成渣罐(9)进出筒体(2)的操作。

6.根据权利要求1-5之一所述的钢渣有压热闷蒸压釜，其特征在于：安全监测装置(7)设置在筒体侧壁上，其用于监测筒体(2)内饱和蒸汽的压力和温度，还用于监测筒体(2)内可燃气体成分和浓度数值；排气稳压装置(6)设置在筒体侧壁上，其用于排放有压热闷过程中筒体内多余蒸汽以维持恒压；优选，热闷过程中产生的回水根据安全监测装置(7)所反馈的数值，通过排水装置(5)排出；热闷结束时，在顶盖(1)打开前，气体置换装置(11)也根据安全监测装置(7)所反馈的数值向筒体内通入惰性气体，将可燃气体通过排气稳压装置(6)挤出，最终实现安全置换。

7.根据权利要求1-6之一所述的钢渣有压热闷蒸压釜，其特征在于：所述渣罐(9)为一圆筒状结构，其底部分为多瓣，各瓣可绕自个的转轴转动，打开后从底部自动卸料。

8.一种立式钢渣有压热闷处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)冷却固化粗碎，熔融液态钢渣经过冷却固化破碎至温度为500℃左右、粒度小于300mm的固态热钢渣后，通过溜槽进入到渣罐(9)；

(2)热闷装渣，渣罐(9)由行车吊运至钢渣有压热闷蒸压釜的筒体(2)内，通过筒体(2)内的导向装置(8)放置于渣罐支座(10)上，之后，顶盖(1)关闭，并与筒体(2)之间进行锁紧和密封；

(3)有压热闷，顶盖(1)与筒体(2)锁紧和密封后，喷水装置(3)开始进行喷水冷却，并在筒体内形成带压饱和蒸汽，通过间隙渗透至钢渣内部，与其内部所含有不稳定物质优选为游离氧化钙进行反应膨胀，从而实现钢渣的稳定化处理，并完成了渣铁之间的分离；

(4)恒压控制，在有压热闷的过程中，通过安全监测装置(7)实时监测筒体(2)内饱和蒸汽的压力和温度，还实时监测筒体(2)内可燃气体成分和浓度数值，并控制排气稳压装置(6)实时调整自身开度，排出多余蒸汽。

(5)气体置换，钢渣热闷过程中，会产生一定量的可燃气体，热闷结束时，其在筒体(2)内浓度值不在安全范围之内，为确保出渣安全，气体置换装置(11)在热闷结束时向筒体内通入惰性气体，将可燃气体通过排气稳压装置(6)挤出，最终实现安全置换；

(6)出渣，顶盖(1)解锁打开前，将排气稳压装置(6)打开，直至筒体(2)内压力为零时，方可打开顶盖(2)，将盛有处理后的钢渣的渣罐通过行车吊出。

9.根据权利要求8所述的立式钢渣有压热闷处理方法，其特征在于：所述恒压控制和气体置换均由计算机控制系统依据筒体(2)上设置的安全监测装置(7)所反馈的数据实时控制完成；优选，渣罐内的钢渣在0.6MPa以下的蒸汽压力氛围中产生粉化。