CN112481429B - 一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统，包括高炉、调质炉、晶化调控炉和筛分装置，调质炉包括调质炉本体、设置在调质炉本体上的加料管和加热装置，调质炉本体通过渣沟与高炉相连通，晶化调控炉包括晶化调控炉本体以及设置在晶化调控炉本体内的厚度调节装置、缓冷装置、急冷装置和输送装置，晶化调控炉本体分别与调质炉本体、筛分装置相连通。本发明能够减少冷却熔融含钛高炉渣过程中的能源消耗，改善冷凝后渣块的晶相组成，降低玻璃相的含量，也降低破碎渣块时的能量消耗；此外，可以避免传统处理工艺面临的干渣坑占地面积大，劳动力损耗大等问题，实现对熔融含钛高炉渣的大宗“在线”处理，解决其大面积堆积和污染环境的问题。

Description

一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统

技术领域

本发明涉及高炉渣处理技术领域，尤其涉及一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统。

背景技术

含钛高炉渣是我国冶炼钒钛磁铁矿而产生的高TiO₂含量的固体废弃物，相对于普通高炉渣，含钛高炉渣，尤其是高钛高炉渣由于高的TiO₂含量使得其无法作为水泥生产添加料进行大规模处理，从而造成大量堆积。随着环保要求的日益严格，原堆积到山沟、林边的大规模含钛高炉渣亟需处理，且新产生的含钛高炉渣也亟需“线上”处理，避免造成环境污染，这就要求探索一种有效的大宗处理含钛高炉渣的途径。

目前，鉴于含钛高炉渣无法大量用于水泥行业的现状，申请号 201310579305.8、发明名称为“高钛型高炉渣生产建筑用碎石或砂的工艺”的专利提出高炉冶炼产生的高钛高炉渣直接堆入干渣坑，通过打水降温，平铺叠铺，利用含钛高炉渣的自晶化能力使其晶化，由玻璃体转化为晶体结构；进一步，利用推土机和挖掘机破碎，而后再用破碎机进行细破和筛分，制备得到矿渣碎石。该种工艺是目前大规模处理含钛高炉渣的方式，但其中存在干渣处理过程占地面积大，冷却过程晶化程度无法控制，后期破碎劳动量大，能耗高等问题。

申请号为200810306067.2的专利提出了一种高钛型高炉渣的冷却处理方法，其处理方式为出炉高炉渣经过翻渣处理使高炉冷却，翻渣并使渣层厚度≤30cm，高炉渣于空气中自然冷却30～50min，然后对高炉渣打水，使高炉渣表面积水0.8～1.2cm并让水自然蒸干；打水后仍有红渣时，对其进行补水，并让积水自然蒸干。该种工艺提供了一种热态高钛型高炉渣的冷却方式，但其一方面进行翻渣处理时需要进行渣的转运，增加了处理工序；另一方面，纯粹打水处理，水消耗量大，且渣中的热量会被完全浪费掉。

由上可知，目前通过冷却热态含钛高炉渣制备建筑碎石的方式，在处理工序、能源消耗、晶化行为控制方面均存在一些不足之处。因此，急需提出一种新的处理系统，提升熔融含钛高炉渣在线处理的效率以及过程控制的有效性。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统，包括高炉、调质炉、晶化调控炉和筛分装置，所述调质炉包括调质炉本体、设置在所述调质炉本体上的加料管和加热装置，所述调质炉本体与所述高炉相连通，所述晶化调控炉包括晶化调控炉本体以及设置在所述晶化调控炉本体内的厚度调节装置、缓冷装置、急冷装置和输送装置，所述晶化调控炉本体分别与所述调质炉本体、筛分装置相连通。

作为本发明的进一步改进，所述调质炉本体通过渣沟与所述高炉相连通。

作为本发明的进一步改进，所述调质炉本体通过导流管与所述晶化调控炉本体相连通。

作为本发明的进一步改进，所述厚度调节装置包括至少一个轧辊。

作为本发明的进一步改进，所述轧辊的数量为多个，多个所述轧辊沿所述晶化调控炉本体的长度方向并排设置。

作为本发明的进一步改进，所述缓冷装置包括至少一个缓冷风管。

作为本发明的进一步改进，所述缓冷风管位于所述轧辊的上方。

作为本发明的进一步改进，所述急冷装置包括至少一个急冷风管。

作为本发明的进一步改进，所述输送装置包括多个输送辊轮、与所述多个输送辊轮相配合的承载板，所述多个输送辊轮沿所述晶化调控炉本体的长度方向并排设置。

作为本发明的进一步改进，所述加热装置为煤气喷枪。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过设置的加料管往调质炉内添加调质剂，能够调整态熔融含钛高炉渣成分以达到晶化过程晶相控制和优化的效果，同时配合煤气喷枪以保证液态熔融含钛高炉渣有足够的流动性，从而增强调质的均匀性。

(2)轧辊的设置能够控制调质后的含钛高炉渣的成型厚度，减少冷却熔融含钛高炉渣过程中的能源消耗，增强冷却效率，强化晶化调控效果，还可以为自裂化后得到满足工业要求的建筑用混凝土骨料尺寸减少二次破碎工序提供有力的条件。

(3)缓冷风管位于轧辊的上方，起到冷却轧辊和使逐渐冷凝的含钛高炉渣降温的作用，使得高炉渣在晶化调控炉本体内逐渐晶化，提高其强度，同时轧辊和含钛高炉渣冷却过程中释放的热量形成的热风能够在晶化调控炉本体内流动，使晶化调控炉本体内保持一定的温度，在局部形成恒温度区或缓冷区，对渣体进行充分热处理调控，从而促进含钛高炉渣充分晶化，提升晶化效果，降低玻璃相含量。

(4)设置的急冷风管能够对高炉渣进行强化冷却，激发熔融含钛高炉渣冷却晶化过程中的内应力，使其发生相应的自裂化而碎裂，从而达到降低破碎渣块能量消耗的目的，又可以避免传统处理系统面临的干渣坑占地面积大、劳动力损耗大等问题，同时通过冷却降低最终获得的骨料的温度。

(5)冷却后的块状高炉渣能够通过筛分装置进行筛分处理，将符合粒度要求的渣块筛分出来，对于尺寸偏大的块状高炉渣可再进行离线破碎处理。

(6)本发明能够实现对熔融含钛高炉渣的大宗“在线”处理，解决其大面积堆积和污染环境的问题，得到满足质量要求的用作建筑混凝土骨料的含钛高炉渣渣块。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为本发明的优选实施例的结构示意图：

图中：1、高炉，2、调质炉，21、调质炉本体，22、加料管，23、煤气喷枪，3、晶化调控炉，31、晶化调控炉本体，32、轧辊，33、缓冷风管，34、急冷风管，35、输送辊轮，36、承载板，4、筛分装置，5、渣沟，6、导流管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统，包括高炉1、调质炉2、晶化调控炉3和筛分装置4，调质炉2包括调质炉本体21、设置在调质炉本体21上的加料管22和加热装置，调质炉本体21与高炉1相连通，使得高炉1排放的液态熔融含钛高炉渣进入调质炉本体21内，通过加料管22便于往调质炉本体21内加入调质剂，实现调整态熔融含钛高炉渣成分以达到晶化过程晶相控制和优化的效果，同时配合加热装置以保证液态熔融含钛高炉渣有足够的流动性，从而增强调质的均匀性，晶化调控炉3包括晶化调控炉本体31以及设置在晶化调控炉本体31内的厚度调节装置、缓冷装置、急冷装置和输送装置，晶化调控炉本体31分别与调质炉本体21、筛分装置4相连通，通过厚度调节装置控制调质后的含钛高炉渣厚度，增强冷却效率，强化晶化调控效果，还可以为自裂化后得到满足工业要求的建筑用混凝土骨料尺寸减少二次破碎工序提供有力的条件，在经过厚度调节装置的过程中，由缓冷装置进行降温，起到冷却厚度调节装置和使逐渐冷凝的含钛高炉渣降温的作用，冷凝后的高炉渣在随着输送装置前进过程中，在晶化调控炉本体31内逐渐晶化，提高其强度，在到达急冷装置处，进行强化冷却，激发熔融含钛高炉渣冷却晶化过程中的内应力，使其发生相应的自裂化而碎裂，同时通过冷却降低最终获得的骨料的温度，冷却后的块状高炉渣通过筛分装置12进行筛分处理，将符合粒度要求的渣块筛分出来，对于尺寸偏大的块状高炉渣可再进行离线破碎处理。

本发明优选调质炉本体21通过渣沟5与高炉1相连通，使得高炉1排放的液态熔融含钛高炉渣能够快速进入调质炉本体21内。

对调质炉本体21实时进行成分与温度的检测，并按照最终产品要求，本发明优选由加料管22通过顶吹方式往调质炉本体21内加入一定量调质剂进行适当的调质。

本发明优选加热装置为煤气喷枪23，根据温度的检测结果，通过煤气喷枪23向调质炉本体21内喷吹燃料进行加热处理，实现液态熔融含钛高炉渣和调质剂充分混匀，保证高炉渣在进入晶化调控炉本体31时成分和温度符合要求。

为了便于调质后的高炉渣快速进入调质炉本体21内，加快处理速度，本发明优选调质炉本体21通过导流管6与晶化调控炉本体31相连通。

本发明优选厚度调节装置包括至少一个轧辊32，通过调节轧辊32在晶化调控炉本体31内的高度即可调节含钛高炉渣的成型厚度。

进一步优选轧辊32的数量为多个，多个轧辊32沿晶化调控炉本体31的长度方向并排设置，能够快速调节含钛高炉渣的成型厚度。

本发明优选厚度调节装置控制含钛高炉渣的成型厚度为0-50mm。

本发明优选缓冷装置包括至少一个缓冷风管33，通过缓冷风管33吹冷风，起到冷却轧辊32和使逐渐冷凝的含钛高炉渣降温的作用，同时轧辊32和含钛高炉渣冷却过程中释放的热量形成的热风能够在晶化调控炉本体31内流动，使晶化调控炉本体31内保持一定的温度，在局部形成恒温度区或缓冷区，对渣体进行充分热处理调控，从而促进含钛高炉渣充分晶化，提升晶化效果，降低玻璃相含量。

为了便于缓冷风管33吹出的冷风对轧辊32的冷却，本发明优选缓冷风管33位于轧辊32的上方。

本发明优选急冷装置包括至少一个急冷风管34，通过急冷风管34吹出强冷风，一方面通过强化冷却激发熔融高炉渣冷却晶化过程中的内应力，通过控制冷却强度，使其发生相应的自裂化，获得符合粒度要求的渣块；另一方面，通过终端冷却降低最终获得的骨料的温度。可以理解的是，急冷装置并不局限于急冷风管34，也可以采用高压水管排出高压水实现急速冷却。

为了便于高炉渣的输送，本发明优选输送装置包括多个输送辊轮35、与多个输送辊轮35相配合的承载板36，多个输送辊轮35沿晶化调控炉本体31 的长度方向并排设置。进一步优选承载板36为链条板。

本发明熔融含钛高炉渣在线连续处理系统的工作原理及步骤如下：

(1)高炉1排放的高温液态的熔融含钛高炉渣经渣沟5进入调质炉本体 21内；

(2)在调质炉本体21内，由加料管22以顶吹方式加入调质剂，调质剂包括石英砂、氧化铝粉、尾矿、其它尾渣中的一种或多种，同时煤气喷枪23 通过燃烧加热，加热至1450-1550℃；

(3)调质后的含钛高炉渣经导流管6进入晶化调控炉本体31中，并由轧辊32对含钛高炉渣的成型厚度进行控制，控制成型厚度为0-50mm，由输送辊轮35对含钛高炉渣进行输送；

(4)在经过轧辊32的过程中，由缓冷风管33进行吹风，对轧辊32和高炉渣进行缓冷降温，在晶化调控炉本体31内逐渐晶化，含钛高炉渣冷却过程中释放的热量在局部形成恒温度区或缓冷区，实现对含钛高炉渣进行热处理调控，通过同工艺过程的离线测定，温度降至710-800℃、保温2小时，晶化度达到90％左右，主晶相以钙钛矿和透辉石为主，再缓冷至560-650℃；

(5)缓冷后的含钛高炉渣在承载板36上随着输送辊轮35前进到达急冷风管34处，进行急速强化冷却，急冷至50℃以下；

(6)冷却碎裂后的块状高炉渣在筛分装置5中进行筛分处理，将符合粒径要求的块状高炉渣筛分出来，对于尺寸偏大的块状高炉渣进行离线机械破碎处理。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统，其特征在于，包括高炉、调质炉、晶化调控炉和筛分装置，所述调质炉包括调质炉本体、设置在所述调质炉本体上的加料管和加热装置，所述调质炉本体与所述高炉相连通，所述晶化调控炉包括晶化调控炉本体以及设置在所述晶化调控炉本体内的厚度调节装置、缓冷装置、急冷装置和输送装置，所述晶化调控炉本体分别与所述调质炉本体、筛分装置相连通；

所述厚度调节装置包括至少一个轧辊；

所述缓冷装置包括至少一个缓冷风管；

所述缓冷风管位于所述轧辊的上方；

所述急冷装置包括至少一个急冷风管。

2.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统，其特征在于，所述调质炉本体通过渣沟与所述高炉相连通。

3.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统，其特征在于，所述调质炉本体通过导流管与所述晶化调控炉本体相连通。

4.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统，其特征在于，所述轧辊的数量为多个，多个所述轧辊沿所述晶化调控炉本体的长度方向并排设置。

5.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统，其特征在于，所述输送装置包括多个输送辊轮、与所述多个输送辊轮相配合的承载板，所述多个输送辊轮沿所述晶化调控炉本体的长度方向并排设置。

6.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理系统，其特征在于，所述加热装置为煤气喷枪。