CN108940120A - 高温碳化渣冷却淬化制粒的方法及生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温碳化渣冷却淬化制粒的方法以及一种高温碳化渣冷却淬化制粒的生产装置,属于高温炉渣冷却淬化制粒技术领域。本发明在碳化炉出口熔渣沟沟型、水渣沟沟型、水淬配水比、水淬压力、水淬流量控制、水淬控制点、水淬时机及水淬时间等方面进行合理设计,实现碳化渣与冷却水的快速接触,利用碳化渣自身物理热能实现自粒化,保证了高温碳化渣冷却淬化制粒后的性能满足后续低温氯化制取TiCl4工艺需求,同时实现了安全、环保生产,碳化渣的性能变化小,并节约了能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温碳化渣冷却淬化制粒的方法以及一种高温碳化渣冷却淬化制粒的生产装置,属于高温炉渣冷却淬化制粒技术领域。
背景技术
攀西地区钒钛磁铁矿中的Ti资源约50%进入了高炉渣中,为了提高传统高炉冶炼钒钛磁铁矿工艺中的钛资源综合利用率,攀钢自主开发了高炉渣提钛新工艺,生产氯化法钛白粉。高温碳化渣是通过碳化炉冶炼高钛型高炉渣产生的过程产品,将其高效、环保、经济的冷却淬化达到合格粒度分布及水分含量是实现后续低温氯化工艺生产TiCl4的重要工序。因此,研究高温碳化渣冷却淬化制粒的方法及产业化生产装置意义重大,是攀钢高炉渣提钛产业化中的关键一环。
专利文本CN103525958A公开了一种无粒化泵型高温炉渣水淬工艺及系统,实现了水淬水的自然冷却,无需借助强制通风冷却,实现粒化水压力目标值和循环作业水温控制,达到节能环保效果;但该系统还是利用了粒化装置,使得投资增大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种高温碳化渣冷却淬化制粒的方法,可更经济、高效地制得符合工艺要求的水淬碳化渣。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是:高温碳化渣冷却淬化制粒的方法,包括如下步骤:
步骤一、温度为>1700℃的碳化渣从碳化炉中排出,通过熔渣沟后,使得碳化渣能在温度点>1650℃以抛物线形式进入水渣沟上方;
步骤二、通过水泵将冲制水输送至冲制箱内,冲制水的流量根据熔渣沟中的碳化渣排出速度进行控制,根据重量配比计算,控制水渣比在5:1到7:1之间,冲制箱设置有多个喷头,喷头设于水渣沟上方,在碳化渣的抛物线运动轨迹上,喷头使得冲制水以0.3MPa~0.5MPa的压力、以8°~10°的角度切入碳化渣,进行热交换,并给碳化渣一个向前的动力坠入水渣沟中,碳化渣和水的混合物在水渣沟中向前流动的同时,继续进行热交换;
步骤三、当碳化渣和水的混合物进入脱水器后,脱水器以小于1.4rpm的速度,对渣水进行分离,制得所需的碳化渣。
进一步的是:熔渣沟的长度≤1.5m、坡度>20°,熔渣沟的剖面形式为在底部采用双曲线边收尾,使得碳化渣通过熔渣沟后的温降小于50℃。
进一步的是:喷头呈矩形阵列分布,喷头采用雾状喷嘴。
进一步的是:水渣沟的剖面为中心对称结构,顶部为上宽下窄的等腰梯形、底部为弧形;水渣沟的长度≤18m、坡度为8°~10°。
进一步的是:在水渣沟合适位置,根据水蒸气形成最大位置处设置有集气罩,集气罩连接有引风机,通过引风机将水蒸气排入排气筒,并利用喷雾冷却装置实现水蒸气的冷凝回用;脱水器对渣水进行分离后,得到的水循环回水池,进行处理后作为冲制箱的冲制水。
相应地,本发明同时提供一种高温碳化渣冷却淬化制粒的生产装置,可更经济、高效地制得符合工艺要求的水淬碳化渣。
该生产装置包括熔渣沟、冲制箱、水渣沟及脱水器,熔渣沟的尾端配设于水渣沟的前端上方,通过熔渣沟后,使得碳化渣能以抛物线形式进入水渣沟上方;冲制箱设置有多个喷头,喷头设于水渣沟上方;在碳化渣的抛物线运动轨迹上,喷头使得冲制水能以8°~10°的角度切入碳化渣;水渣沟的尾端连接脱水器的进料口。
进一步的是:熔渣沟的长度≤1.5m、坡度>20°,熔渣沟的剖面形式为在底部采用双曲线边收尾。
进一步的是:喷头呈矩形阵列分布,喷头采用雾状喷嘴。
进一步的是:水渣沟的剖面为中心对称结构,顶部为上宽下窄的等腰梯形、底部为弧形;水渣沟的长度≤18m、坡度为8°~10°。
进一步的是:在水渣沟合适位置,根据水蒸气形成最大位置处设置有集气罩,集气罩连接有引风机,引风机通过排气筒连接喷雾冷却装置;脱水器的出水端连接水循环系统,水循环系统通过水泵连接冲制箱。
本发明的有益效果是:经实践表明,本发明在碳化炉出口熔渣沟沟型、水渣沟沟型、水淬配水比、水淬压力、水淬流量控制、水淬控制点、水淬时机及水淬时间等方面进行合理设计,实现碳化渣与冷却水的快速接触,利用碳化渣自身物理热能实现自粒化,保证了高温碳化渣冷却淬化制粒后的性能满足后续低温氯化制取TiCl4工艺需求,同时实现了安全、环保生产,碳化渣的性能变化小,并节约了能源。
本发明使得温度>1700℃的碳化渣能够快速冷却到80℃以下,并能实现渣粒度<5mm,不形成块状并堵塞整个装置,能进行连续生产。碳化渣含有大量的Ti,黏度大,目前的各种水淬渣系统不能实现该功能。
本发明可实现碳化渣产业化生产的安全、环保、高效、经济、节能,且满足高炉渣提钛新工艺的要求,可广泛推广应用在Ti冶炼行业。
附图说明
图1为本发明中生产装置的整体结构示意图;
图2为本发明中的熔渣沟的剖面示意图;
图3为本发明中的水渣沟的剖面示意图。
图中零部件、部位及编号:1-碳化炉、2-熔渣沟、3-冲制箱、4-水渣沟、5-脱水器、6-集气罩、7-支撑平台。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
高温碳化渣冷却淬化制粒的方法,包括如下步骤:
步骤一、温度为>1700℃的碳化渣从碳化炉中排出,通过熔渣沟后,使得碳化渣能在温度点>1650℃以抛物线形式进入水渣沟上方。熔渣沟的优选实施方式为:熔渣沟的长度≤1.5m、坡度>20°,熔渣沟的剖面形式为在底部采用双曲线边收尾,使得碳化渣通过熔渣沟后的温降小于50℃,其剖面结构如图2所示。本发明通过设计熔渣沟的合理形式,使得高温熔渣能以合理角度、时机、时间进入冲制点,并能与冲制水进行充分、快速接触,实现自粒化。
步骤二、通过水泵将冲制水输送至冲制箱内,冲制水的流量根据熔渣沟中的碳化渣排出速度进行控制,根据重量配比计算,控制水渣比在5:1到7:1之间,冲制箱设置有多个喷头,喷头设于水渣沟上方,在碳化渣的抛物线运动轨迹上,喷头使得冲制水以0.3MPa~0.5MPa的压力、以8°~10°的角度切入碳化渣,进行热交换,并给碳化渣一个向前的动力坠入水渣沟中,碳化渣和水的混合物在水渣沟中向前流动的同时,继续进行热交换。在具体实施时,水泵的输送水压力可按0.5MPa进行控制,喷头的出水压力可按照0.3MPa进行控制。为方便使得冲制水与高温熔渣快速结合,本发明的喷头呈矩形阵列分布,喷头采用雾状喷嘴,本实施例中喷头采用4×3排的结构形式。雾状喷嘴是指喷嘴发出的水具有一定的粒度,而不是将水线性喷吹出,喷出的水要分散开,使得与高温熔渣快速结合,使得渣液结合界面增大,形成巨大热应力,淬化熔渣,实现渣的爆裂,并快速降温。本发明通过设计合理的高温碳化渣冲制工艺参数,保证冲制水对高温碳化渣具有合理的向前、向下动力,并快速降温,同时避免渣的堆积、膨化、玻璃化等物相不利转变。水渣沟的优选实施方式为:水渣沟的剖面为中心对称结构,顶部为上宽下窄的等腰梯形、底部为弧形,其剖面结构如图3所示;水渣沟的长度≤18m、坡度为8°~10°。通过设计合理的水渣沟形式,保证水渣能通过冲制水的剩余冲量及渣水混合物重力流进入脱水器,实现渣水分离,同时节约动能投资。
步骤三、当碳化渣和水的混合物进入脱水器后,脱水器以小于1.4rpm的速度,对渣水进行分离,制得所需的碳化渣,得到的碳化渣可通过皮带机外运。通过控制脱水器速度,尽量减少渣中含水率,降低水浪费。
此外,在水渣沟合适位置,根据水蒸气形成最大位置处设置有集气罩,集气罩连接有引风机,通过引风机将水蒸气排入排气筒,并利用喷雾冷却装置实现水蒸气的冷凝回用;脱水器对渣水进行分离后,得到的水循环回水池,进行处理后作为冲制箱的冲制水。本发明通过设计合理的水蒸气收集、冷凝以及回用装置,保证环保效果,同时节约水能源。
此外,为方便检修,各系统之间的连接采用法兰连接。
综合上述实施方式可知,本发明同时提供一种高温碳化渣冷却淬化制粒的生产装置,如图1至3所示,该生产装置的优选实施方式为:包括熔渣沟2、冲制箱3、水渣沟4及脱水器5,熔渣沟2的尾端配设于水渣沟4的前端上方,通过熔渣沟2后,使得碳化渣能以抛物线形式进入水渣沟4上方;冲制箱3设置有多个喷头,喷头设于水渣沟4上方;在碳化渣的抛物线运动轨迹上,喷头使得冲制水能以8°~10°的角度切入碳化渣;水渣沟4的尾端连接脱水器5的进料口。
熔渣沟2的长度≤1.5m、坡度>20°,熔渣沟2的剖面形式为在底部采用双曲线边收尾。喷头呈矩形阵列分布,喷头采用雾状喷嘴。水渣沟4的剖面为中心对称结构,顶部为上宽下窄的等腰梯形、底部为弧形;水渣沟的长度≤18m、坡度为8°~10°。在水渣沟4合适位置,根据水蒸气形成最大位置处设置有集气罩6,集气罩6连接有引风机,引风机通过排气筒连接喷雾冷却装置;脱水器5的出水端连接水循环系统,水循环系统通过水泵连接冲制箱3。
Claims (10)
1.高温碳化渣冷却淬化制粒的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、温度为>1700℃的碳化渣从碳化炉中排出,通过熔渣沟后,使得碳化渣能在温度点>1650℃以抛物线形式进入水渣沟上方;
步骤二、通过水泵将冲制水输送至冲制箱内,冲制水的流量根据熔渣沟中的碳化渣排出速度进行控制,根据重量配比计算,控制水渣比在5:1到7:1之间,冲制箱设置有多个喷头,喷头设于水渣沟上方,在碳化渣的抛物线运动轨迹上,喷头使得冲制水以0.3MPa~0.5MPa的压力、以8°~10°的角度切入碳化渣,进行热交换,并给碳化渣一个向前的动力坠入水渣沟中,碳化渣和水的混合物在水渣沟中向前流动的同时,继续进行热交换;
步骤三、当碳化渣和水的混合物进入脱水器后,脱水器以小于1.4rpm的速度,对渣水进行分离,制得所需的碳化渣。
2.如权利要求1所述的高温碳化渣冷却淬化制粒的方法,其特征在于:熔渣沟的长度≤1.5m、坡度>20°,熔渣沟的剖面形式为在底部采用双曲线边收尾,使得碳化渣通过熔渣沟后的温降小于50℃。
3.如权利要求1所述的高温碳化渣冷却淬化制粒的方法,其特征在于:喷头呈矩形阵列分布,喷头采用雾状喷嘴。
4.如权利要求1所述的高温碳化渣冷却淬化制粒的方法,其特征在于:水渣沟的剖面为中心对称结构,顶部为上宽下窄的等腰梯形、底部为弧形;水渣沟的长度≤18m、坡度为8°~10°。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的高温碳化渣冷却淬化制粒的方法,其特征在于:在水渣沟合适位置,根据水蒸气形成最大位置处设置有集气罩,集气罩连接有引风机,通过引风机将水蒸气排入排气筒,并利用喷雾冷却装置实现水蒸气的冷凝回用;
脱水器对渣水进行分离后,得到的水循环回水池,进行处理后作为冲制箱的冲制水。
6.高温碳化渣冷却淬化制粒的生产装置,其特征在于:包括熔渣沟、冲制箱、水渣沟及脱水器,熔渣沟的尾端配设于水渣沟的前端上方,通过熔渣沟后,使得碳化渣能以抛物线形式进入水渣沟上方;冲制箱设置有多个喷头,喷头设于水渣沟上方;在碳化渣的抛物线运动轨迹上,喷头使得冲制水能以8°~10°的角度切入碳化渣;水渣沟的尾端连接脱水器的进料口。
7.如权利要求1所述的高温碳化渣冷却淬化制粒的生产装置,其特征在于:熔渣沟的长度≤1.5m、坡度>20°,熔渣沟的剖面形式为在底部采用双曲线边收尾。
8.如权利要求1所述的高温碳化渣冷却淬化制粒的生产装置,其特征在于:喷头呈矩形阵列分布,喷头采用雾状喷嘴。
9.如权利要求1所述的高温碳化渣冷却淬化制粒的生产装置,其特征在于:水渣沟的剖面为中心对称结构,顶部为上宽下窄的等腰梯形、底部为弧形;水渣沟的长度≤18m、坡度为8°~10°。
10.如权利要求6至9中任意一项所述的高温碳化渣冷却淬化制粒的生产装置,其特征在于:在水渣沟合适位置,根据水蒸气形成最大位置处设置有集气罩,集气罩连接有引风机,引风机通过排气筒连接喷雾冷却装置;
脱水器的出水端连接水循环系统,水循环系统通过水泵连接冲制箱。
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