CN111676366B - 除尘灰快速加湿半消解方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及资源回收技术领域，具体公开了除尘灰快速加湿半消解方法，包括以下步骤：步骤1：取样检测炼钢除尘灰中氧化钙的质量占比，得到将氧化钙完全反应成氢氧化钙所需水量为X；步骤2：将炼钢除尘灰加入搅拌罐中，同时向搅拌罐内喷洒水分，使进入搅拌罐的炼钢除尘灰与水分接触，再被搅拌罐内的搅拌机构混合进行半消解，后从搅拌罐底部的出料管排出，其中加入水分的总质量为步骤1中X的20～60％。采用本专利中的技术方案能够对炼钢除尘灰完成快速加湿半消解，再加入氧化铁皮或磁选粉和结合剂一起混撵，让其发生化学反应，利于后期的反应和压球工序的进行。

Description

除尘灰快速加湿半消解方法

技术领域

本发明涉及资源回收技术领域，特别涉及除尘灰快速加湿半消解方法。

背景技术

在炼钢领域，除尘灰(或者又叫炼钢除尘灰)按照除尘设置的需要和性质大致可分成两类：烟气除尘灰和环境除尘灰，烟气除尘是炼钢生产的排烟环节过程中产生的含铁粉尘，而环境除尘灰是生产厂房内的环境产生的粉尘。

由于在炼钢过程中产生的除尘灰里还含有大量的金属成分，因此需要对除尘灰进行回收利用，另外由于炼钢除尘灰含碱金属元素较高，不能直接用于烧结或高炉，只能返回转炉炼钢使用，由于炼钢除尘灰是以粉末状形态存在的，不能直接进入转炉中进行冶炼，需要对除尘灰进行压球处理，形成一个一个的球状体，传统的压球工艺是向除尘灰中添加树脂，但树脂在冶炼过程中会形成有害物质，因此就有研究将除尘灰加水进行消解，即将除尘灰中的氧化钙全部转化为氢氧化钙，再添加粘接剂如淀粉，这样形成的球状体在烧结时不会产生有害物质，但由于采用转炉冶炼，球状体是从高位料仓进入的，而采用全消解并添加无害粘接剂的方式虽然不会产生有害物质，但在生产中发现其不能承受高位料仓摔落下的冲击力，破碎严重，无法再采用转炉冶炼。

发明内容

本发明提供了除尘灰快速加湿半消解方法，以解决现有技术得到的炼钢除尘灰球状体无法承受高位料仓摔落下的冲击力，破碎严重，无法再采用转炉冶炼的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

除尘灰快速加湿半消解方法，包括以下步骤：

步骤1：取样检测炼钢除尘灰中氧化钙的质量占比，得到将氧化钙完全反应成氢氧化钙所需水量为X；

步骤2：将炼钢除尘灰加入搅拌罐中，同时向搅拌罐内喷洒水分，使进入搅拌罐的炼钢除尘灰与水分接触，再被搅拌罐内的搅拌机构混合进行半消解，后从搅拌罐底部的出料管排出，其中加入水分的总质量为步骤1中X的20～60％。

本技术方案的技术原理和效果在于：

本方案在加入氧化铁皮或磁选粉混撵之前，就进行喷水处理，使得炼钢除尘灰在搅拌罐内吸收一定量的水分，从而使得在搅拌混合的过程中，炼钢除尘灰与水进行充分接触，从而快速完成半消解，这里由于喷洒的水分较少，除尘灰中的有机物或氧化物只会半消解，即其中的氧化钙只有一部分转变为了氢氧化钙，这也是便于将加湿灰料运输至反应釜内完成进一步的消解，而这样设置提高了加湿灰料在反应釜中的润湿速度，利于物料的化学反应。

而本方案中炼钢除尘灰采用半消解的效果在于，由于半消解后的除尘灰中同时含有氧化钙、氢氧化钙等，其在被输送到反应釜中后，加入氯化镁，产生了类似镁水泥中的水化反应，固化后的硬度高，孔隙少，因此形成了球状体能够承受高位料仓摔落下的冲击力，破碎问题得到解决。

进一步，在对炼钢除尘灰消解的过程中加入氧化铁皮或磁选粉。

有益效果：本方案中氧化铁皮或磁选粉的加入能够提高冷固球的全铁含量，由于除尘灰里的铁含量较低，直接冶炼除尘灰制成的冷固球，同样的冶炼时间可能得到的金属量少，生产成本相对提高，因此向除尘灰中加入氧化铁皮或磁选粉，使得同样的时间里能够冶炼得到更多的金属。

进一步，本方法采用的搅拌罐包括支撑架与固定在支撑架上的罐体，罐体顶部呈封闭状态，罐体的底部设有倒锥形段，出料管与倒锥形段连接。

有益效果：这样在搅拌过程中，灰料不会因搅拌机构的工作，使得灰尘从搅拌罐顶部排出，保证工作环境中灰尘含量在正常范围值内，另外倒锥形段的设置，便于加湿灰料的排出。

进一步，所述搅拌机构包括转动连接在罐体顶部的空心轴和多根搅拌杆，在空心轴的顶部转动连接有进料斗，进料斗固定在支撑架上，搅拌杆上设有多个搅拌叶片，空心轴上连接有驱动其转动的驱动单元，空心轴与搅拌杆之间设有行星齿轮机构。

有益效果：这样空心轴通过行星齿轮机构将转矩传递给搅拌杆，同时还起到输送除尘灰与氧化铁皮或磁选粉的作用，因此除尘灰与氧化铁皮或磁选粉排出空心轴时，在空心轴产生的离心力作用下，除尘灰与氧化铁皮或磁选粉向四周分散，从而使得搅拌机构更好的将除尘灰、氧化铁皮或磁选粉和水混合，形成均匀的加湿灰料。

进一步，在罐体内设置加湿单元，所述加湿单元完成向罐体内喷洒水分，所述加湿单元包括水泵和多根补水管，补水管包括竖直段与水平段，补水管的竖直段固定在搅拌罐上，补水管的水平段的自由端朝向空心轴的底部。

有益效果：这样从空心轴排出的灰料，第一时间与从补水管排出的水混合接触，后在搅拌叶片的作用下充分混合。

进一步，所述倒锥形段的侧壁上设有湿度检测单元，出料管内设有电磁阀，电磁阀通过湿度检测单元控制启闭。

有益效果：通过湿度检测单元控制电磁阀的启闭，以使得排出的加湿灰料满足后续反应和压球工艺的要求。

进一步，所述湿度检测单元包括缸体，缸体内滑动连有滑块，滑块将缸体分隔为取样腔和检测腔，滑块上固定有位于检测腔内的连杆，滑块上固定有连通取样腔和检测腔的套管，检测腔内还固定有位于套管内的检测杆，检测杆靠近取样腔一端固定有湿度传感器，湿度传感器通过导线电连接有控制器。

有益效果：这样设置湿度传感器只有当需要排灰料时才进入到罐体内，这样防止罐体内的灰料在搅拌过程中对湿度传感器造成磨损和破坏，提高整个检测装置的使用寿命。

进一步，所述检测腔内电连接有恒温加热件，所述检测腔为封闭腔体，且检测腔的侧壁上设有进气单向阀和出气单向阀。

有益效果：这样设置当对灰料进行检测时，即滑块向检测腔一侧移动时，能够使得检测腔内的气体全部排出，而当完成检测后，滑块向取样腔一侧移动时，气体补入到检测腔，恒温加热器对检测腔内的气体加热即可。

进一步，所述检测杆为中空结构，湿度传感器与控制器之间的导线位于检测杆内。

有益效果：由于检测杆与湿度传感器需要在套管内做直接往复移动，因此将检测杆设置为中空结构，同时把导线沿检测杆内部接出，不会对检测杆的移动造成影响，也不会磨损导线。

进一步，所述检测杆与套管同轴设置，且套管与检测杆之间的间隙不小于3cm。

有益效果：这样设置便于检测杆在套管内进行直线运动，同时也避免湿度传感器碰撞到套管的内壁。

附图说明

图1为本发明实施例1的局部剖视图；

图2为本发明实施例2中湿度检测单元的剖视图；

图3为本发明实施例2中湿度检测单元在检测时的剖视图；

图4为本发明实施例3中湿度检测单元在检测时的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：罐体10、倒锥形段101、出料管102、空心轴103、搅拌杆104、搅拌叶片105、进料斗106、电机107、带传动机构108、太阳轮109、行星齿轮110、齿圈111、刮板112、补水管113、缸体20、驱动件201、滑块202、取样腔203、检测腔204、连杆205、套管206、检测杆207、湿度传感器208、进气单向阀209、出气单向阀210、条形槽211、隔热层212。

实施例1基本如附图1和图2所示：

除尘灰快速加湿半消解方法，本方法中采用搅拌罐完成炼钢除尘灰的加湿半消解处理，同时与氧化铁皮或磁选粉的搅拌混合，其中搅拌罐包括支撑架和罐体10，罐体10固定在支撑架上，罐体10的顶部为封闭状态，在罐体10的底部焊接有倒锥形段101，在倒锥形段101的底部焊接有出料管102，出料管102内设有启闭阀门，在罐体10内设有搅拌机构。

本实施例中搅拌机构包括转动连接在罐体10顶部的空心轴103和多根搅拌杆104，多根搅拌杆104上均固定有多根搅拌叶片105，各搅拌杆104上的搅拌叶片105在竖向上为错开分布，多根搅拌杆104绕空心轴103的周向均布，在空心轴103顶部转动连接有位于罐体10外部的进料斗106，进料斗106固定在支撑架上，在罐体10上设有驱动空心轴103转动的驱动单元，本实施例中驱动单元包括电机107和带传动机构108，电机107固定在支撑架上，带传动机构108包括主动带轮和从动带轮，其中主动带轮固定在电机107的输出轴上，而从动带轮固定在空心轴103上，主动带轮与从动带轮之间连接有皮带。

在空心轴103上固定有位于罐体10内的太阳轮109，在搅拌杆104上固定有与太阳轮109啮合的行星齿轮110，罐体10内还转动连接有齿圈111，这样太阳轮109、行星齿轮110与齿圈111形成了一个行星齿轮110机构，在齿圈111的底部固定有多块刮板112，刮板112紧贴在罐体10的内壁上，相邻刮板112之间固定有交叉的加强条。

在罐体10上还设有加湿单元，其中加湿单元包括水泵和多根补水管113，多根补水管113与水泵的出水口连通，补水管113包括竖直段和水平段，其中补水管113的竖直段固定在罐体10上，且各补水管113的竖直段均位于相邻行星轮之间的空隙内，补水管113的水平段的自由端朝向空心轴103的底部。

这样罐体10对炼钢除尘灰的快速加湿半消解的方法为，包括以下步骤：

步骤1：以某钢厂的炼钢除尘灰为例，取样检测炼钢除尘灰中氧化钙的质量占比为3.5％，例如本批次需要压球的除尘灰的总质量为一吨，则氧化钙的含量为35kg，将氧化钙全部转化为氢氧化钙所需水量为X＝11.25kg。

步骤2：首先，通过蛟龙分别将装在灰仓中的除尘灰与氧化铁皮或磁选粉，按照氧化铁皮或磁选粉质量为除尘灰的5～50％的比例同步输送至进料斗106内，电机107启动，带动空心轴103转动，进入进料斗106的除尘灰与氧化铁皮或磁选粉随着空心轴103进入到罐体10内，由于空心轴103在转动，因此其对除尘灰与氧化铁皮或磁选粉产生离心力，使得除尘灰与氧化铁皮或磁选粉向四周的搅拌杆104飞扬。

其次，水泵工作，通过补水管113向罐体10内供给水分，其中加入水分的总质量为步骤1中X的20～60％，即加入2.25～6.75L水，使得除尘灰与氧化铁皮或磁选粉在被搅拌叶片105搅拌过程中，与水分能够充分接触混合，形成半消解的加湿灰料，加湿灰料进入到倒锥形段101内，并从出料管102排出，进入下一工序中。

下一工序中由于加入了氯化镁，半消解的加湿灰料与氯化镁，产生了类似镁水泥中的水化反应，固化后的硬度高，孔隙少，因此形成了球状体能够承受高位料仓摔落下的冲击力。

实施例2基本如附图2和图3所示：

与实施例1的区别在于：在倒锥形段101的侧壁上设有湿度检测单元，本实施例中启闭阀门为电磁阀，其中电磁阀通过湿度检测单元控制启闭，在罐体10的倒锥形段101上开设有安装孔，湿度检测单元固定在安装孔内，湿度检测单元具体包括缸体20和驱动件201，其中缸体20内滑动连接有滑块202，滑块202将缸体20分隔为取样腔203和检测腔204，在滑块202上固定有位于检测腔204内的连杆205，其中驱动件201驱动连杆205进行直线往复运动，本实施例中驱动件201为能够连接电源的电动气缸，连杆205的自由端与电动气缸的活塞杆固定连接。

在滑块202上固定有连通取样腔203与检测腔204的套管206，在检测腔204内还固定有位于套管206内的检测杆207，其中检测杆207与套管206同轴设置，且套管206与检测杆207之间的间隙不低于3cm，湿度传感器208固定在检测杆207的顶部，本实施例中检测杆207为中空结构，连接湿度传感器208的导线沿检测杆207的内部接出，并与控制器电连接，该控制器控制电磁阀的启闭。

由于整个生产工序中，罐体10是定时定量排出加湿灰料的，因此当到了设定的时间时，开启电动气缸，这里可以通过人工开启，也可以通过设置控制系统操作，电动气缸开启使得连杆205带动滑块202向右侧滑动，加湿灰料进入到取样腔203内，而检测杆207露出套管206，进入到加湿灰料中，关闭电动气缸，而当湿度传感器208感应到罐体10内灰料的湿度达到阈值时，湿度传感器208将信号传递给控制器，控制器控制电磁阀的开启，而当湿度传感器208感应到罐体10内灰料的湿度并没有达到阈值时，电磁阀则不会打开，罐体10内会继续对灰料进行加湿处理，直到灰料的湿度达到要求。

而当从搅拌罐排出的灰料量达到设定值后，启动电动气缸，使得连杆205与滑块202同步向左移动，将取样腔203内的加湿灰料推入搅拌罐内，同时检测杆207进入到套管206内，湿度传感器208与加湿灰料失去接触，因此湿度达不到湿度传感器208的阈值，从而控制器控制电磁阀关闭，这样就实现了灰料湿度的检测，同时自动控制搅拌罐内灰料的自动排出。

实施例3基本如附图4所示：

与实施例2的区别在于：检测腔204为封闭腔体，连杆205与缸体20滑动密封连接，在检测腔204的侧壁上设有进气单向阀209和出气单向阀210，当检测腔204内的体积增大，气压减小时，进气单向阀209打开，外界气体补入到检测腔204内，当检测腔204内的体积减小，气压增大时，出气单向阀210打开，检测腔204内的气体排出，在检测腔204内还电连接有恒温加热件，该恒温加热件的加热温度为32～35℃，在套管206的外壁上开设有多个条形槽211，条形槽211沿着套管206的轴向设置，在滑块202上粘接有位于取样腔203内的隔热层212。

当滑块202向右侧滑动时，检测腔204内的加热气体从出气单向阀210排出，避免其对取样腔203内的灰料湿度检测造成影响，而当滑块202向左侧滑动时，外界气体进入到检测腔204内，并被恒温加热件加热，而加热的气体通过套管206上的条形槽211，将检测杆207以及安装在检测杆207上的湿度传感器208进行烘干，避免其出现误报的问题。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.除尘灰快速加湿半消解方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：取样检测炼钢除尘灰中氧化钙的质量占比，得到将氧化钙完全反应成氢氧化钙所需水量为X；

步骤2：将炼钢除尘灰加入搅拌罐中，同时向搅拌罐内喷洒水分，使进入搅拌罐的炼钢除尘灰与水分接触，再被搅拌罐内的搅拌机构混合进行半消解，后从搅拌罐底部的出料管排出，其中加入水分的总质量为步骤1中X的20～60％；

本方法采用的搅拌罐包括支撑架与固定在支撑架上的罐体，罐体顶部呈封闭状态，罐体的底部设有倒锥形段，出料管与倒锥形段连接；所述倒锥形段的侧壁上设有湿度检测单元，出料管内设有电磁阀，电磁阀通过湿度检测单元控制启闭；所述湿度检测单元包括缸体，缸体内滑动连有滑块，滑块将缸体分隔为取样腔和检测腔，滑块上固定有位于检测腔内的连杆，滑块上固定有连通取样腔和检测腔的套管，检测腔内还固定有位于套管内的检测杆，检测杆靠近取样腔一端固定有湿度传感器，湿度传感器通过导线电连接有控制器；所述检测腔内电连接有恒温加热件，所述检测腔为封闭腔体，且检测腔的侧壁上设有进气单向阀和出气单向阀。

2.根据权利要求1所述的除尘灰快速加湿半消解方法，其特征在于：在对炼钢除尘灰消解的过程中加入氧化铁皮或磁选粉。

3.根据权利要求1所述的除尘灰快速加湿半消解方法，其特征在于：所述搅拌机构包括转动连接在罐体顶部的空心轴和多根搅拌杆，在空心轴的顶部转动连接有进料斗，进料斗固定在支撑架上，搅拌杆上设有多个搅拌叶片，空心轴上连接有驱动其转动的驱动单元，空心轴与搅拌杆之间设有行星齿轮机构。

4.根据权利要求3所述的除尘灰快速加湿半消解方法，其特征在于：在罐体内设置加湿单元，所述加湿单元完成向罐体内喷洒水分，所述加湿单元包括水泵和多根补水管，补水管包括竖直段与水平段，补水管的竖直段固定在搅拌罐上，补水管的水平段的自由端朝向空心轴的底部。

5.根据权利要求3所述的除尘灰快速加湿半消解方法，其特征在于：所述检测杆为中空结构，湿度传感器与控制器之间的导线位于检测杆内。

6.根据权利要求5所述的除尘灰快速加湿半消解方法，其特征在于：所述检测杆与套管同轴设置，且套管与检测杆之间的间隙不小于3cm。

Images