CN107699646B - 不锈钢渣粒化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶炼熔渣的处理技术领域，涉及熔融不锈钢渣的处理方法，具体涉及一种不锈钢渣粒化装置及方法。本发明提供的不锈钢渣粒化装置，包括依次连接的渣罐机构、浇铸机构和急冷机构；渣罐机构包括带有加热功能的渣罐和渣罐倾翻装置；浇铸机构包括铸块装置、除尘装置、冷却装置和蒸汽收集装置，除尘装置设置在铸块装置的上方，蒸汽收集装置位于除尘装置和铸块装置之间，冷却装置位于蒸汽收集装置的下方；铸块装置的入口端和出口端分别与渣罐机构和急冷机构连接。本发明可用于解决不锈钢渣自然冷却带来钢渣粉化问题，从而减少粉尘污染，明显改善作业环境，实现环保粒化。

Description

不锈钢渣粒化装置及方法
技术领域
本发明属于冶炼熔渣的处理技术领域，涉及熔融不锈钢渣的处理方法，具体涉及一种不锈钢渣粒化装置及方法。
背景技术
不锈钢渣是不锈钢在电炉(EAF)、氩氧混吹炉(AOD)和转炉中冶炼所产生的主要废弃物。不锈钢渣可分为EAF不锈钢渣、AOD不锈钢渣和转炉不锈钢渣等。EAF不锈钢渣外形一般呈块状、粒状和粉状，AOD不锈钢渣和转炉不锈钢渣冷却后易粉化，主要呈粉状。据统计不锈钢钢渣中金属含量约10％；其中含有镍、铬、铁、镁、铝等金属元素，如处理不当可能会造成严重的环境污染，也会造成资源的浪费。不锈钢渣的处理是冶金行业和不锈钢生产厂家的难题，主要表现在：粉尘大，难处理；渣中含Cr6+有毒化合物；Ni系金属渣钢不易回收；尾渣综合利用有一定难度等。
近年来，随着国家对冶金行业绿色化、环保化要求的提高，作为不锈钢冶炼的副产品，不锈钢渣处理过程中的环保问题更是逐渐地显现出来。主要是因为不锈钢渣，尤其是AOD不锈钢渣，在冷却过程中，存在严重的粉化、扬尘现象，操作环境恶劣，给环境造成巨大污染。
目前，不锈钢渣的冷却方式主要为自然冷却和加入改制剂冷却，其中，自然冷却会粉化，扬尘严重，环境污染现象十分严重，严重影响作业现场的环境；而改制剂冷却的方式中改制剂价格昂贵，显著提升了吨渣处理成本，投入大，生产运行成本高。
因此，研究开发一种工艺设备方法简单，成本低，并能实现不锈钢渣的不粉化冷却粒化的装置及方法具有重要的意义。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种不锈钢渣粒化装置，设备简单，运行成本低，能够减少不锈钢渣粉化现象，改善作业环境，实现不锈钢渣的环保粒化。
本发明的第二目的在于提供一种不锈钢渣粒化方法，工艺条件简单易行，成本低，能够减少不锈钢渣粉化现象，改善作业环境，实现不锈钢渣的环保粒化。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
根据本发明的一个方面，本发明提供一种不锈钢渣粒化装置，包括依次连接的渣罐机构、浇铸机构和急冷机构；
所述渣罐机构包括带有加热功能的渣罐和渣罐倾翻装置；
所述浇铸机构包括铸块装置、除尘装置、冷却装置和蒸汽收集装置，所述除尘装置设置在所述铸块装置的上方，所述蒸汽收集装置位于除尘装置和铸块装置之间，所述冷却装置位于蒸汽收集装置的下方；
所述铸块装置的入口端和出口端分别与渣罐机构和急冷机构连接。
作为进一步优选技术方案，所述带有加热功能的渣罐包括渣罐和置于渣罐内的电加热装置。
作为进一步优选技术方案，所述铸块装置为连续式铸块装置。
作为进一步优选技术方案，所述冷却装置为喷淋水冷却装置，所述喷淋水冷却装置设有水管和喷嘴。
作为进一步优选技术方案，所述急冷机构为急冷水池。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种不锈钢渣粒化方法，包括以下步骤：
(a)采用带有加热功能的渣罐控制不锈钢渣的温度；
(b)采用渣罐倾翻装置将液态的不锈钢渣浇入铸块装置内，通过铸块装置将液态的不锈钢渣浇铸成块状的渣块；
(c)块状的渣块通过冷却装置冷却到一定温度后卸入急冷机构内进行急冷，经急冷后得到的不锈钢渣颗粒进入后续渣处理生产线。
作为进一步优选技术方案，步骤(a)中，不锈钢渣的温度控制在不低于1300℃，优选为1300～1700℃，进一步优选为1300～1600℃。
作为进一步优选技术方案，步骤(b)中，块状的渣块的尺寸为不大于200mm×200mm×80mm，优选为100mm×100mm×40mm～200mm×200mm×80mm，进一步优选为120mm×120mm×50mm～180mm×180mm×70mm。
作为进一步优选技术方案，步骤(c)中，将块状的渣块通过喷水冷却的方式冷却至400～800℃后卸入急冷水池内进行急冷，优选为400～700℃，进一步优选为500～600℃；
优选地，喷水冷却过程中，产生的蒸汽通过蒸汽收集装置收集后排空；
优选地，浇铸过程中，采用除尘装置进行持续除尘。
作为进一步优选技术方案，步骤(c)中，急冷的时间为不大于5h，优选为1～5h，进一步优选为2～4h。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的不锈钢渣粒化装置，设备简单，整个处理过程没有特别复杂的设备，设备建设少，运行稳定，且投资省，能够减少不锈钢渣处理过程中的环境污染，明显改善作业环境，有效缓解现有的不锈钢渣处理过程中存在的冷却周期长、扬尘污染严重、成本高等技术问题。
2、本发明的不锈钢渣粒化方法，先通过带有加热功能的渣罐控制不锈钢渣的温度，然后采用铸块装置将液态钢渣铸成规定大小的渣块，再通过冷却装置将渣块冷却到规定温度，冷却后的渣块卸入急冷机构内进行急冷一定时间，经急冷后得到了颗粒化的不锈钢渣，在此过程中，不锈钢渣不会出现粉化现象，进而有效抑制粉化冷却过程中的扬尘污染，显著改善作业环境，减少环境污染，具有显著的环境效益和经济效益。
同时，该方法流程简单，易于操作，安全环保，处理过程能耗低，投资成本低，在钢渣尤其是不锈钢钢渣处理领域上具有很好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的不锈钢渣粒化装置结构示意图。
图标：1－带有加热功能的渣罐；2－渣罐倾翻装置；3－铸块装置；4－除尘装置；5－冷却装置；6－蒸汽收集装置；7－卸料装置；8－急冷机构；9－取渣机构。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本实施方式提供一种不锈钢渣粒化装置，包括依次连接的渣罐机构、浇铸机构和急冷机构；
所述渣罐机构包括带有加热功能的渣罐和渣罐倾翻装置；
所述浇铸机构包括铸块装置、除尘装置、冷却装置和蒸汽收集装置，所述除尘装置设置在所述铸块装置的上方，所述蒸汽收集装置位于除尘装置和铸块装置之间，所述冷却装置位于蒸汽收集装置的下方；
所述铸块装置的入口端和出口端分别与渣罐机构和急冷机构连接。
本实施方式的不锈钢粒化装置，通过依次连接的渣罐机构、浇铸机构和急冷机构，能够将不锈钢渣颗粒化，并且在此过程中，不会出现不锈钢渣粉化现象，处理成本低，有效抑制了粉化过程中的扬尘污染，减少不锈钢渣处理过程中的环境污染，明显改善作业环境，从而有效缓解现有的不锈钢渣处理过程中存在的冷却周期长、扬尘污染严重、成本高等技术问题。
同时，设备简单，整个处理过程没有特别复杂的设备，设备建设少，运行稳定，处理效果好，且投资省。
在一种优选的实施方式中，所述带有加热功能的渣罐包括渣罐和置于渣罐内的电加热装置。
本实施方式中的渣罐机构包括带有加热功能的渣罐和渣罐倾翻装置，带有加热功能的渣罐放置于渣罐倾翻装置之上；其中，带有加热功能的渣罐用于控制不锈钢渣的温度，以方便后续的铸块成型；渣罐倾翻装置使带有加热功能的渣罐逐步倾翻进而使液渣加入铸块装置内，通过连续调节渣罐倾翻装置的倾翻角度，能够使得液态不锈钢渣均匀地浇入铸块装置内。
优选采用电加热的方式对渣罐内的不锈钢渣进行加热和控温，但并不限于此，实际应用中，还可根据工艺要求采用其他的加热方式，例如采用微波进行加热。
可选地，电加热装置包括耐高温内胆和加热电阻丝，耐高温内胆安装于渣罐内，加热电阻丝缠绕于耐高温内胆的外表面，且加热电阻丝与控制柜连接。
可选地，电加热装置包括电加热柱体和设置在电加热柱体内部的螺旋状的电热管，电热管与电加热柱体的内壁之间填充有导热油，且电热管与电加热控制器连接。
可选地，渣罐外侧设有保温层和/或相变储热储热层。
这里需要说明的是，本实施方式中的电加热装置的具体结构形式，并不限于上述几种，还可采用本领域中常用的其他结构形式，能够有效控制渣罐内不锈钢渣的温度即可。
可选地，渣罐倾翻装置包括倾翻架、倾翻驱动装置和移动轨道，带有加热功能的渣罐安装于倾翻架上，倾翻架通过倾翻驱动装置在移动轨道上移动。
可选地，渣罐倾翻装置中的倾翻驱动装置为液压驱动或电机驱动。渣罐倾翻装置在钢渣(不锈钢渣)处理室内定点倒渣或移动倒渣。本实施方式对于渣罐倾翻装置的具体结构形式，不做过多的限定，优选采用本领域中结构简单，安全可靠，使用维护方便的渣罐倾翻装置。
在一种优选的实施方式中，所述铸块装置为连续式铸块装置。
铸块装置包括浇铸机，采用连续式的浇铸机能够连续进行浇铸，即连续的将熔融态的不锈钢渣铸成规定大小的块状的渣块，有利于提高浇铸效率，保证浇铸质量。
可选地，连续式铸块装置包括机架、主动链轮、从动链轮、链条、传动装置、浇铸模具和卸料装置；其中卸料装置位于靠近急冷机构的位置处，将铸成的渣块经冷却到适宜温度后卸入急冷机构内进行急冷。而机架、主动链轮、从动链轮等的连接设置，均是本领域技术人员可以得知的，此处不再赘述。
在一种优选的实施方式中，所述冷却装置为喷淋水冷却装置，所述喷淋水冷却装置设有水管和喷嘴。
可选地，所述水管上设有多个喷嘴，喷嘴与铸块装置中的浇铸模具对应设置。
在一种优选的实施方式中，所述蒸汽收集装置包括收集罩和隔热装置，所述隔热装置安装于收集罩的内壁之上，所述收集罩吊挂于所述铸块装置中的机架之上。
可选地，所述收集罩的截面形状为倒L形，圆台形或圆锥形等；所述隔热装置由耐热陶瓷纤维制成。
在一种优选的实施方式中，所述浇铸机构还包括排气管道，所述排气管道连接所述蒸汽收集装置。
在一种优选的实施方式中，所述除尘装置为重力除尘器和/或布袋除尘器。
本实施方式中，除尘装置可以采用本领域中常规的重力除尘器和/或布袋除尘器，还可以采用其他类型的除尘装置。
本实施方式的浇铸机构设有铸块装置、除尘装置、冷却装置和蒸汽收集装置，工作过程中，先启动铸块装置和除尘装置，通过铸块机构将熔融的不锈钢渣铸成一定规格的块状，并在铸块过程中采用除尘装置进行持续除尘，然后采用冷却装置喷水冷却将渣块冷却到适宜的温度，产生的蒸汽通过蒸汽收集装置收集后排空。
在一种优选的实施方式中，所述急冷机构为急冷水池。
在一种优选的实施方式中，所述急冷机构的上方设有取渣机构，通过所述取渣机构将粒化的不锈钢渣从急冷机构中取出，并送入后续渣处理装置中。
可选地，所述取渣机构包括抓斗行车，所述抓斗行车上设有抓斗。
通过急冷水池的设置，能够将高温的不锈钢渣块不粉化粒化，减少环境污染，并且设备简单，投资成本低，容易操作，应用效果好。
第二方面，本实施方式还提供一种不锈钢渣粒化方法，包括以下步骤：
(a)采用带有加热功能的渣罐控制不锈钢渣的温度；
(b)采用渣罐倾翻装置将液态的不锈钢渣浇入铸块装置内，通过铸块装置将液态的不锈钢渣浇铸成块状的渣块；
(c)块状的渣块通过冷却装置冷却到一定温度后卸入急冷机构内进行急冷，经急冷后得到的不锈钢渣颗粒进入后续渣处理生产线。
本实施方式提供的不锈钢渣粒化方法，先通过带有加热功能的渣罐控制不锈钢渣的温度，然后采用铸块装置将液态钢渣铸成规定大小的渣块，再通过冷却装置将渣块冷却到规定温度，冷却后的渣块卸入急冷机构内进行急冷一定时间，经急冷后得到了颗粒化的不锈钢渣，在此过程中，不锈钢渣不会出现粉化现象，进而有效抑制粉化冷却过程中的扬尘污染，显著改善作业环境，减少环境污染；同时操作简单，易于控制，安全环保，能耗低，成本低，具有显著的环境效益和经济效益。
在一种优选的实施方式中，步骤(a)中，不锈钢渣的温度控制在不低于1300℃，优选为1300～1700℃，进一步优选为1300～1600℃。
渣罐内的不锈钢渣的温度典型但非限制性为1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃或1700℃。通过控制渣罐内的不锈钢渣的温度，使其处于熔融状态，便于后续的环保粒化处理。
在一种优选的实施方式中，步骤(b)中，块状的渣块的尺寸为不大于200mm×200mm×80mm，优选为100mm×100mm×40mm～200mm×200mm×80mm，进一步优选为120mm×120mm×50mm～180mm×180mm×70mm。
铸成的块状的渣块的尺寸典型但非限制性为200mm×200mm×80mm、180mm×180mm×70mm、150mm×150mm×60mm、120mm×120mm×50mm或100mm×100mm×40mm。实际应用中，可根据工艺参数要求，确定适宜的渣块尺寸，保证浇铸质量，提高生产效率。
在一种优选的实施方式中，步骤(c)中，将块状的渣块通过喷水冷却的方式冷却至400～800℃后卸入急冷水池内进行急冷，优选为400～700℃，进一步优选为500～600℃；
优选地，喷水冷却过程中，产生的蒸汽通过蒸汽收集装置收集后排空；
优选地，浇铸过程中，采用除尘装置进行持续除尘。
喷水冷却后的渣块温度典型但非限制性的为400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或800℃。通过适宜的喷水后渣块温度的控制，有助于后续的急冷的进行，实现不锈钢渣不粉化粒化，并且有利于节能能耗，提高工作效率。
在一种优选的实施方式中，步骤(c)中，急冷的时间为不大于5h，优选为1～5h，进一步优选为2～4h。
急冷的时间典型但非限制性的为1h、2h、3h、4h或5h。急冷的时间不宜过长也不宜过短，过短会导致粒化不完全，过长则降低了工作效率，浪费资源。
下面结合具体实施例和附图，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种不锈钢渣粒化装置，包括依次连接的渣罐机构、浇铸机构和急冷机构8；渣罐机构包括带有加热功能的渣罐1和渣罐倾翻装置2；浇铸机构包括铸块装置3、除尘装置4、冷却装置5和蒸汽收集装置6，除尘装置4设置在铸块装置3的上方，蒸汽收集装置6位于除尘装置4和铸块装置3之间，冷却装置5位于蒸汽收集装置6的下方；铸块装置3的入口端和出口端分别与渣罐机构和急冷机构8连接。
其中，带有加热功能的渣罐1包括渣罐和置于渣罐内的电加热装置。渣罐倾翻装置2包括倾翻架、倾翻驱动装置和移动轨道，带有加热功能的渣罐1安装于倾翻架上，倾翻架通过倾翻驱动装置在移动轨道上移动。
铸块装置3为连续式铸块装置。连续式铸块装置包括机架、主动链轮、从动链轮、链条、传动装置、浇铸模具和卸料装置7；其中卸料装置7位于靠近急冷机构8的位置处，将铸成的渣块经冷却到适宜温度后卸入急冷机构8内进行急冷。
冷却装置5为喷淋水冷却装置，喷淋水冷却装置设有水管和喷嘴。蒸汽收集装置6包括收集罩和隔热装置，隔热装置安装于收集罩的内壁之上，收集罩吊挂于铸块装置3中的机架之上。浇铸机构还包括排气管道，排气管道连接蒸汽收集装置6。除尘装置4为重力除尘器和/或布袋除尘器。
急冷机构8为急冷水池。急冷机构8的上方设有取渣机构9，通过取渣机构9将粒化的不锈钢渣从急冷机构8中取出，并送入后续渣处理装置中。取渣机构9包括抓斗行车，抓斗行车上设有抓斗。
实施例2
典型的不锈钢渣的成分包括：Fe 0.32％、SiO2 2.88％、CaO 62.79％、MgO4.52％、Al2O3 1.02％、MnO 0.24％、S 0.66％和Cr2O3 0.58％。
不锈钢出渣的温度一般约为1600℃，出渣时装入带有加热功能的渣罐，通过渣罐车运输至环保粒化车间进行不锈钢渣的粒化处理；不锈钢渣粒化方法，包括以下步骤：
(a)液渣保温：采用带有加热功能的渣罐控制不锈钢渣的温度为1300℃；
(b)浇铸机构启动：启动铸块装置和除尘装置，等待浇铸；
(c)浇铸：调节连续渣罐倾翻装置的倾翻角度，使液态的不锈钢渣均匀浇入铸块装置内，铸成200mm×200mm×80mm的块状的渣块；
(d)喷水冷却：启动冷却装置，对块状的渣块进行喷水冷却，冷却至500℃；
(e)卸块：将冷却后的块状的渣块从铸块装置的末端的卸料装置卸入卸入急冷水池内进行急冷，急冷时间为5h；
(f)出渣：通过取渣机构将急冷水池内的渣粒清出，并送入后续渣处理生产线。
实施例3
一种不锈钢渣粒化方法，包括以下步骤：
(a)液渣保温：采用带有加热功能的渣罐控制不锈钢渣的温度为1600℃；
(b)浇铸机构启动：启动铸块装置和除尘装置，等待浇铸；
(c)浇铸：调节连续渣罐倾翻装置的倾翻角度，使液态的不锈钢渣均匀浇入铸块装置内，铸成100mm×100mm×40mm的块状的渣块；
(d)喷水冷却：启动冷却装置，对块状的渣块进行喷水冷却，冷却至700℃；
(e)卸块：将冷却后的块状的渣块从铸块装置的末端的卸料装置卸入卸入急冷水池内进行急冷，急冷时间为4h；
(f)出渣：通过取渣机构将急冷水池内的渣粒清出，并送入后续渣处理生产线。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种不锈钢渣粒化方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）采用带有加热功能的渣罐控制不锈钢渣的温度；
（b）采用渣罐倾翻装置将液态的不锈钢渣浇入铸块装置内，通过铸块装置将液态的不锈钢渣浇铸成块状的渣块；
（c）块状的渣块通过冷却装置冷却到一定温度后卸入急冷机构内进行急冷，经急冷后得到的不锈钢渣颗粒进入后续渣处理生产线；
所述不锈钢渣粒化方法的不锈钢渣粒化装置，包括依次连接的渣罐机构、浇铸机构和急冷机构；
所述渣罐机构包括带有加热功能的渣罐和渣罐倾翻装置；
所述浇铸机构包括铸块装置、除尘装置、冷却装置和蒸汽收集装置，所述除尘装置设置在所述铸块装置的上方，所述蒸汽收集装置位于除尘装置和铸块装置之间，所述冷却装置位于蒸汽收集装置的下方；
所述铸块装置的入口端和出口端分别与渣罐机构和急冷机构连接；
所述铸块装置为连续式铸块装置；铸块装置包括浇铸机，采用连续式的浇铸机能够连续进行浇铸，即连续的将熔融态的不锈钢渣铸成规定大小的块状的渣块；
连续式铸块装置包括机架、主动链轮、从动链轮、链条、传动装置、浇铸模具和卸料装置；
所述冷却装置为喷淋水冷却装置，所述喷淋水冷却装置设有水管和喷嘴；
所述步骤（c）中，将块状的渣块通过喷水冷却的方式冷却至400～800℃后卸入急冷水池内进行急冷；
工作过程中，先启动铸块装置和除尘装置，通过铸块机构将熔融的不锈钢渣铸成一定规格的块状，并在铸块过程中采用除尘装置进行持续除尘，然后采用冷却装置喷水冷却将渣块冷却到适宜的温度，产生的蒸汽通过蒸汽收集装置收集后排空。
2.根据权利要求1所述的不锈钢渣粒化方法，其特征在于，所述带有加热功能的渣罐包括渣罐和置于渣罐内的电加热装置。
3.根据权利要求1所述的不锈钢渣粒化方法，其特征在于，所述急冷机构为急冷水池。
4.根据权利要求1所述的不锈钢渣粒化方法，其特征在于，步骤（a）中，不锈钢渣的温度为1300～1700℃。
5.根据权利要求1所述的不锈钢渣粒化方法，其特征在于，步骤（b）中，块状的渣块的尺寸为100mm×100mm×40mm～200mm×200mm×80mm。
6.根据权利要求1~5任一项所述的不锈钢渣粒化方法，其特征在于，步骤（c）中，急冷的时间为1～5h。
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