CN107447064B - 一种液态钢渣急冷过程中调质改性的装置及方法 - Google Patents

一种液态钢渣急冷过程中调质改性的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液态钢渣急冷过程中调质改性的装置及方法，包括调质物料系统，辊压系统，中控系统，物料调控系统包括调质物料库，气罐，调质物料喷头，冷却水阀，冷却水喷头，管道，辊压系统包括渣罐，卸渣口，磨辊，磨辊耳轴，辊齿；渣罐将液态钢渣运至辊压系统内，磨辊将钢渣平铺，调质物料喷射钢渣上混合，磨辊利用辊齿进行破碎搅拌钢渣和调质材料，开启冷却水阀急速降温，磨辊由入渣侧旋转推进钢渣至卸渣口排出；本发明处理装置结构简单，自动化程度高，处理周期短，处理钢渣量大，避免废弃钢渣对空气、土壤等环境的污染，调质改性后的钢渣稳定性好，活性高，能够满足相关钢渣资源化利用技术指标的要求，具有更高的经济价值，值得推广使用。

Description

一种液态钢渣急冷过程中调质改性的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种活性低、稳定性性不合格的钢渣改性处理领域，特别是一种液态钢渣急冷过程中调质改性的装置及方法。
背景技术
我国钢产量巨大，但是伴随着钢材的生产，每生产1吨钢材约产生钢渣0.12～0.14吨，当前我国钢渣利用率约22％，大量的钢渣没有资源化利用，存在占用土地，污染土壤、水系统等环境污染问题。钢渣之所以无法大量的资源化利用，主要问题在于没有经过稳定化处理的钢渣存在安定性差、活性低的问题。采用稳定性不合格的钢渣用于建筑和道路领域，会出现膨胀、开裂等问题，具有重大的安全隐患；采用活性低的钢渣，即使用于建筑材料中掺量很小，也会对产品的质量也会产生影响。
目前对钢渣处理采用普通转炉处理，普通转炉钢渣中往往含有1％～6％的游离CaO，14天活性约为60-70％，28天活性约为65％-85％。f-CaO，即游离氧化钙，遇水反应产生体积膨胀现象，从而导致使用钢渣生产的建材等产品产生开裂，造成建筑物等破坏。活性低的钢渣掺入建材中，容易降低产品的强度，影响工程质量。由此可见，钢渣的资源化利用关键在于提高钢渣的活性并改善钢渣的稳定性。
发明内容
针对现有未处理的钢渣存在的污染环境、以及采用不合格钢渣用于建筑易出现膨胀、开裂等问题，从而造成建筑质量差以及存在安全隐患，本发明提出一种液态钢渣急冷过程中调质改性的装置及方法，技术方案如下：
一种液态钢渣急冷过程中调质改性的装置，包括调质物料系统，辊压系统，中控系统，其特征在于：所述中控系统控制所述调质物料系统和所述辊压系统，所述其物料调控系统包括调质物料库，气罐，调质物料喷头，冷却水阀，冷却水喷头，管道，所述调质物料库和所述气罐通过连接管固定于管道上两侧，所述调质物料库和所述气罐邻近管道端分别设有物料阀和气阀，所述管道下侧设有冷却水喷头和控制冷却水开关的冷却水阀，所述调质物料喷头通过连接管固定于管道管身的两侧，所述管道贯穿于辊压系统上方；所述辊压系统其包括设置在辊压系统一端侧的渣罐，设置在辊压系统另一端侧的卸渣口，所述辊压系统内设有磨辊，所述磨辊内设有磨辊耳轴贯穿于辊压系统，所述磨辊周身设有滚齿。
一种液态钢渣急冷过程中调质改性方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)渣罐将1200℃-1650℃液态钢渣从转炉车间运至辊压系统处理区，倾倒，磨辊落下，从入渣侧旋转前进至卸渣侧，用时2min-8min，将钢渣平铺在辊压系统；
(2)开启物料阀和气阀，将调质物料库内的调质改性材料按照比例为1.5—2.5:1混合，通过调质物料喷头均匀喷射在铺平的高温钢渣上进行混合均匀，喷射时间为2min-5min；
(3)磨辊从卸渣侧旋转推进回到入渣侧，利用辊齿进行破碎搅拌液态钢渣和调质材料，用时5min-20min，将调质改性材料和高温钢渣搅拌均匀使其发生反应，若渣温过高，静置5min-10min；
(4)开启冷却水阀，冷却水从冷却水喷头喷洒而出，使改性后的钢渣急速降温，降温过程中，磨辊由入渣侧旋转前进至卸渣侧，并再次旋转前进回到入渣侧，用时5min-15min；
控制开启卸渣口，磨辊由入渣侧旋转推进钢渣至卸渣侧，用时2min-8min，将改性并冷却温度控制至500℃时由卸渣口排出，完成一个周期的钢渣废料处理。
进一步的，所述中控系统与物料阀、气阀、冷却水阀、磨辊耳轴、渣罐、卸渣口连接进行远程控制。
进一步的，所述气罐内的填充的气体为氮气。
进一步的，所述磨辊通过磨辊耳轴作用下以2r/min速度旋转。
进一步的，所述调质物料库内的调质改性材料为工业废料石灰石尾矿和高岭土尾矿。
进一步的，所述每个液态钢渣处理周期处理钢渣量为20t-30t，调质改性材料用量为3％-7％，所述冷却水用量为6m3-9m3。
本发明具有的有益效果如下：
本发明采用的液态钢渣处理装置，结构简单，通过中控系统控制调质物料系统和辊压系统，即中控系统通过编程实现对物料阀，气阀，冷却水阀，磨辊耳轴，渣罐，卸渣口远程控制，液态钢渣处理工艺简单，自动化程度高，0.5小时至1小时完成一周期处理，处理周期短，处理钢渣量大，提高了经济效益。
本发明利用的调质改性材料选用的是工业废料石灰石尾矿和高岭土尾矿，处理后的钢渣具有高稳定性和活性，提高了钢渣中水硬胶凝成分的含量至20％以上，浸水膨胀率低于2％，降低了f-CaO的含量至3％以下，可100％代替建筑、道路等领域的用砂、石等材质，资源化程度高的同时保证了建筑物的质量，降低建筑成本，大大提高了经济价值，避免废弃钢渣对空气、土壤等环境的污染。
入渣、喷吹改性材料、打水、排水排气、出渣等调质改性温降操作的自动化作业，简化了处理工序，高效节能，自动化程度高，大幅度降低了处理时间，提高了生产效率，调质材料采用工业废料，降低了原料价格，节约了工程成本，调质改性后的钢渣稳定性好，活性高，能够满足相关钢渣资源化利用技术指标的要求，具有更高的经济价值，值得推广使用。
附图说明
图1本装置的结构示意图。
其中，1-调质物料库，2-物料阀，3-气阀，4-气罐，5-调质物料喷头，6-冷却水阀，7-冷却水喷头，8-磨辊耳轴，9-辊齿，10-磨辊，11-渣罐，12-卸渣口，13-中控系统，14-管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
为了达到本发明的目的，如图1所示，一种液态钢渣急冷过程中调质改性的装置，包括调质物料系统，辊压系统，中控系统13，其特征在于：所述中控系统13控制所述调质物料系统和所述辊压系统，所述其物料调控系统包括调质物料库1，气罐4，调质物料喷头5，冷却水阀6，冷却水喷头7，管道14，所述调质物料库1和所述气罐4通过连接管固定于管道14上两侧，所述调质物料库1和所述气罐4邻近管道14端分别设有物料阀2和气阀3，所述管道14下侧设有冷却水喷头7和控制冷却水开关的冷却水阀6，所述调质物料喷头5通过连接管固定于管道14管身的两侧，所述管道14贯穿于辊压系统上方；所述辊压系统其包括设置在辊压系统一端侧的渣罐11，设置在辊压系统另一端侧的卸渣口12，所述辊压系统内设有磨辊10，所述磨辊10内设有磨辊耳轴8贯穿于辊压系统，所述磨辊10周身设有滚齿9。
一种液态钢渣急冷过程中调质改性方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)渣罐11将1200℃-1650℃液态钢渣从转炉车间运至辊压系统处理区，倾倒，磨辊10落下，从入渣侧旋转前进至卸渣侧，用时2min-8min，将钢渣平铺在辊压系统；
(2)开启物料阀2和气阀3，将调质物料库1内的调质改性材料按照比例为1.5—2.5:1混合，通过调质物料喷头5均匀喷射在铺平的高温钢渣上进行混合均匀，喷射时间为2min-5min；
(3)磨辊10从卸渣侧旋转推进回到入渣侧，利用辊齿9进行破碎搅拌液态钢渣和调质材料，用时5min-20min，将调质改性材料和高温钢渣搅拌均匀使其发生反应，若渣温过高，静置5min-10min；
(4)开启冷却水阀6，冷却水从冷却水喷头7喷洒而出，使改性后的钢渣急速降温，降温过程中，磨辊10由入渣侧旋转前进至卸渣侧，并再次旋转前进回到入渣侧，用时5min-15min；
(5)控制开启卸渣口12，磨辊10由入渣侧旋转推进钢渣至卸渣侧，用时2min-8min，将改性并冷却温度控制至500℃时由卸渣口12排出，完成一个周期的钢渣废料处理。
优选地，所述中控系统13与物料阀2、气阀3、冷却水阀6、磨辊耳轴8、渣罐11、卸渣口12连接进行远程控制。
优选地，所述气罐4内的填充的气体为氮气。
优选地，所述磨辊10通过磨辊耳轴8作用下以2r/min速度旋转。
优选地，所述调质物料库1内的调质改性材料为工业废料石灰石尾矿和高岭土尾矿。
优选地，所述每个液态钢渣处理周期处理钢渣量为20t-30t，调质改性材料用量为3％-7％，所述冷却水用量为6m3-9m3。
其中，整个液态钢渣急冷调质改性处理周期0.5-1.0h，改性后钢渣f-CaO含量不大于2％，浸水膨胀率低于2％，所得到的尾渣CaO成分含量不小于50％，14天和28天水硬胶凝活性分别提高20％和25％以上；本发明优点是装置上和方法上实现转炉钢渣的改性处理，工艺过程简单，装备化自动化程度高，系统处理周期短，经济成本合理，处理后钢渣安定性好，活性高。通过该工艺处理后的钢渣可100％替代建筑、道路等领域用砂、石等材料，完全能够满足相关钢渣资源化利用技术指标的要求。
实施例1：
如图1所示，渣罐11运来24t吨高温液态钢渣，渣温为1536℃，倒入辊压系统，开启物料阀2和气阀3，借助气罐4中气体将调质物料库1中物料推出，通过调质物料喷头5喷入3.2％调质改性材料720kg，其中石灰石尾矿含量为480kg，高岭土尾矿含量为240kg。开启冷却水阀6通过冷却水喷头7喷洒冷却水8min，冷却水用量为8m3。过程中转动辊磨耳轴8推动磨辊10在辊压系统转动，利用辊齿9破碎搅拌钢渣与调质改性材料。处理周期43min。处理完成后，开启卸渣口12，磨辊10旋转推进钢渣至卸渣口12落下。整个处理过程通过中控系统13远程操控进行。
现以某钢铁企业的钢渣为例进行效果说明，该液态钢渣主要成分为：CaO：38.83％，SiO2：12.14％，Al2O3：2.14％，MgO：11.22％，Fe2O3：8.97％，FeO：14.32％，P2O5：2.45％，MnO：1.46％，其他8.47％，其中f-CaO：5.68％。钢渣14d和28d活性分别为58％和62％。
处理后所得到的钢渣主要成分为：CaO：43.42％，SiO2：13.79％，Al2O3：17.69％，MgO：4.43％，Fe2O3：6.21％，FeO：8.74％，P2O5：0.82％，MnO：0.28％，其他4.62％，其中f-CaO：2.68％。钢渣14d和28d活性分别为80％和91％。
由上述数据可知，按照本发明处理钢渣可提高钢渣活性，改善钢渣安定性，可用于生产建材制品掺合料。生产成本低，具有很高的推广价值。
实施例2：
如图1所示，渣罐11运来26.5t吨高温液态钢渣，渣温为1461℃，倒入辊压系统，开启物料阀2和气阀3，借助气罐4中气体将调质物料库1中物料推出，通过调质物料喷头5喷入4.1％调质改性材料1087kg，其中石灰石尾矿含量为747kg，高岭土尾矿含量为340kg。开启冷却水阀6通过冷却水喷头7喷洒冷却水9min，冷却水用量为9m3。过程中转动辊磨耳轴8推动磨辊10在辊压系统转动，利用辊齿9破碎搅拌钢渣与调质改性材料。处理周期50min。处理完成后，开启卸渣口12，磨辊10旋转推进钢渣至卸渣口12落下。整个处理过程通过中控台13远程操控进行。
现以钢铁企业的钢渣为例进行效果说明，该液态钢渣主要成分为：CaO：36.24％，SiO2：13.25％，Al2O3：3.26％，MgO：10.82％，Fe2O3：7.24％，FeO：11.68％，P2O5：3.89％，MnO：2.12％，其他11.5％，其中f-CaO：6.02％。钢渣14d和28d活性分别为57％和61％。
处理后所得到的钢渣主要成分为：CaO：47.99％，SiO2：14.36％，Al2O3：11.63％，MgO：4.28％，Fe2O3：5.31％，FeO：6.33％，P2O5：0.94％，MnO：0.32％，其他8.84％，其中f-CaO：2.37％。钢渣14d和28d活性分别为79％和94％。
由上述数据可知，按照本发明处理钢渣可提高钢渣活性，改善钢渣安定性，可用于生产建材制品掺合料。生产成本低，具有很高的推广价值。
实施例3：
如图1所示，渣罐11运来28t吨高温液态钢渣，渣温为1503℃，倒入辊压系统，开启物料阀2和气阀3，借助气罐4中气体将调质物料库1中物料推出，通过调质物料喷头5喷入6.3％调质改性材料1764kg，其中石灰石尾矿含量为1213kg，高岭土尾矿含量为551kg。开启冷却水阀6通过冷却水喷头7喷洒冷却水9min，冷却水用量为9m3。过程中转动辊磨耳轴8推动磨辊10在辊压系统转动，利用辊齿9破碎搅拌钢渣与调质改性材料。处理周期52min。处理完成后，开启卸渣口12，磨辊10旋转推进钢渣至卸渣口12落下。整个处理过程通过中控台13远程操控进行。
现以钢铁企业钢渣为例进行效果说明，该液态钢渣主要成分为：CaO：40.03％，SiO2：11.92％，Al2O3：3.61％，MgO：10.88％，Fe2O3：7.26％，FeO：13.32％，P2O5：2.04％，MnO：0.99％，其他9.95％，其中f-CaO：5.31％。钢渣14d和28d活性分别为63％和68％。
处理后所得到的钢渣主要成分为：CaO：50.79％，SiO2：15.12％，Al2O3：11.89％，MgO：4.02％，Fe2O3：4.98％，FeO：7.62％，P2O5：0.91％，MnO：0.45％，其他4.22％，其中f-CaO：2.21％。钢渣14d和28d活性分别为87％和96％。
由上述数据可知，按照本发明处理钢渣可提高钢渣活性，改善钢渣安定性，可用于生产建材制品掺合料。生产成本低，具有很高的推广价值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种液态钢渣急冷过程中调质改性方法，所述方法使用的调质改性装置包括调质物料系统，辊压系统，中控系统(13)，其特征在于：所述中控系统(13)控制所述调质物料系统和所述辊压系统，所述调质物料系统包括调质物料库(1)，气罐(4)，调质物料喷头(5)，冷却水阀(6)，冷却水喷头(7)，管道(14)，所述调质物料库(1)和所述气罐(4)通过连接管固定于管道(14)上两侧，所述调质物料库(1)和所述气罐(4)邻近管道(14)端分别设有物料阀(2)和气阀(3)，所述管道(14)下侧设有冷却水喷头(7)和控制冷却水开关的冷却水阀(6)，所述调质物料喷头(5)通过连接管固定于管道(14)管身的两侧，所述管道(14)贯穿于辊压系统上方；所述辊压系统其包括设置在辊压系统一端侧的渣罐(11)，设置在辊压系统另一端侧的卸渣口(12)，所述辊压系统内设有磨辊(10)，所述磨辊(10)内设有磨辊耳轴(8)贯穿于辊压系统，所述磨辊(10)周身设有辊齿(9)；
具体方法包括如下步骤：
(1)渣罐(11)将1200℃-1650℃液态钢渣从转炉车间运至辊压系统处理区，倾倒，磨辊(10)落下，从入渣侧旋转前进至卸渣侧，用时2min-8min，将钢渣平铺在辊压系统；
(2)开启物料阀(2)和气阀(3)，将调质物料库(1)内的工业废料石灰石尾矿和高岭土尾矿按照比例为1.5—2.5:1混合，通过调质物料喷头(5)均匀喷射在铺平的高温钢渣上进行混合均匀，喷射时间为2min-5min；
(3)磨辊(10)从卸渣侧旋转推进回到入渣侧，利用辊齿(9)进行破碎搅拌液态钢渣和调质材料，用时5min-20min，将调质改性材料和高温钢渣搅拌均匀使其发生反应，若渣温过高，静置5min-10min；
(4)开启冷却水阀(6)，冷却水从冷却水喷头(7)喷洒而出，使改性后的钢渣急速降温，降温过程中，磨辊(10)由入渣侧旋转前进至卸渣侧，并再次旋转前进回到入渣侧，用时5min-15min；
(5)控制开启卸渣口(12)，磨辊(10)由入渣侧旋转推进钢渣至卸渣侧，用时2min-8min，将改性并冷却温度控制至500℃时由卸渣口(12)排出，完成一个周期的钢渣废料处理。
2.根据权利要求1所述的一种液态钢渣急冷过程中调质改性方法，其特征在于：所述中控系统(13)与物料阀(2)、气阀(3)、冷却水阀(6)、磨辊耳轴(8)、渣罐(11)、卸渣口(12)连接进行远程控制。
3.根据权利要求1所述的一种液态钢渣急冷过程中调质改性方法，其特征在于：所述气罐(4)内的填充的气体为氮气。
4.根据权利要求1所述的一种液态钢渣急冷过程中调质改性方法，其特征在于：所述磨辊(10)通过磨辊耳轴(8)作用下以2r/min速度旋转。
5.根据权利要求1所述的一种液态钢渣急冷过程中调质改性方法，其特征在于：每个液态钢渣处理周期处理钢渣量为20t-30t，调质改性材料用量为3％-7％，所述冷却水用量为6m3-9m3。
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