CN114394778A - 钢渣的热闷方法和热闷设备、以及道路工程用钢渣 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种钢渣的热闷方法和热闷设备、以及道路工程用钢渣。所述热闷方法的热闷阶段中，交替进行打水和闷渣；当热闷池内温度降低至600℃时，打开进气阀以向热闷池内引入含CO2的石灰窑尾气、打开排气阀以将热闷池内的气体排出，且之后直至热闷池温度降低至100℃的期间，调整进气阀和排气阀的各自开度，以控制热闷池内压力维持在5000～8000Pa以及控制排气管道中CO2含量占比B％相较于进气管道中CO2含量占比A％的变化量A％‑B％维持在5％‑15％；在热闷池内的温度降低至100℃之后，继续闷渣至少30min。由此，钢渣中的游离氧化钙转化为稳定的碳酸钙，剩余含量极低，且设备成本低、安全系数高、综合经济价值高。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种用于降低游离氧化钙含量的钢渣的热闷方法和热闷设备，以及一种道路工程用钢渣。
背景技术
钢渣是炼钢过程中的主要副产物，产生量约为粗钢产量的8％～15％，由于钢渣中含有Fe、Ca等元素，故对其进行资源化利用具有重大意义。其中，钢渣的一种资源化再利用的方式是替代碎石应用在道路工程中，如此，在实现钢渣的资源化利用的同时，还可以大幅降低道路工程建设成本，减少石料开采造成的环境影响，具有显著的环境效益和经济效益。
目前钢渣在道路工程中应用中面临以下两个问题：
第一，钢渣中的游离氧化钙含量高，使得钢渣易发生膨胀粉化、体积安定性不良，进而导致钢渣在道路工程使用时会出现路面膨胀开裂等一系列质量问题；
第二，为了降低钢渣中的游离氧化钙含量，普遍采用将游离氧化钙与水反应来生成氢氧化钙的处理方式，例如通过0.1MPa的高压热闷的方式，或者采用“滚筒法”钢渣处理的方式，这些方式一方面是生产效率低，且对设备的安全性要求高，设备构造复杂，生产安全系数低，再一方面是游离氧化钙的消减效果不稳定，很难稳定保持在较低水平。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于降低游离氧化钙含量的钢渣的热闷方法和热闷设备，以及一种道路工程用钢渣，其可以解决钢渣中游离氧化钙含量高的问题，而且生产效率高、生产安全性高且设备成本低。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种钢渣的热闷方法，其包括，
(1)准备阶段
将渣罐内的高温熔融钢渣倒入热闷池，并经过破碎、醒渣处理之后，盖上热闷池的盖子；
热闷池的底部设置有的进气管道、顶部设置有排气管道，进气管道上的进气阀和排气管道上的排气阀均开度可调；
(2)热闷阶段
交替进行打水和闷渣，直至热闷阶段完成；该热闷阶段包括依序进行的：
降温期，其自第一次打水开始、至在闷渣期间监测到热闷池内的温度降低至600℃时为止；在所述降温期内，所述进气阀关闭；
气流调控期，其自温度降低至600℃时开始、至在闷渣期间监测到热闷池内的温度降低至100℃时为止；在所述气流调控期开始时，打开进气阀以向热闷池内引入含CO2的石灰窑尾气、打开排气阀以将热闷池内的气体排出，并且整个所述气流调控期内，调整进气阀和排气阀的各自开度，以控制热闷池内压力维持在5000～8000Pa以及控制排气管道中CO2含量占比B％相较于进气管道中CO2含量占比A％的变化量A％-B％维持在5-15％；
补充闷渣期，其自温度降低至100℃时开始、至随后闷渣维持至少30min时为止；在所述补充闷渣期结束后，所述进气阀关闭，热闷阶段完成。
进一步优选地，在所述气流调控期内，进气管道中的石灰窑尾气的流量控制在5000～15000Nm3/h，并且在监测到热闷池内的温度降低至400℃之前，控制变化量A％-B％维持在15％，之后在监测到热闷池内的温度降低至200℃之前，控制变化量A％-B％维持在10％，再之后直至所述气流调控期结束，控制变化量A％-B％维持在5％。
进一步优选地，在所述气流调控期内：
当热闷池内压力低于5000Pa时，减小排气阀的开度；
当热闷池内压力高于8000Pa且不超过9000Pa时，若排气阀的开度未达到100％则增大排气阀的开度，若排气阀的开度达到100％则减小进气阀的开度；
当热闷池内压力高于9000Pa时，减小进气阀的开度或者关闭进气阀。
进一步优选地，所述“交替进行打水和闷渣”中，每次打水的时长为1h，，且相邻两次打水之间的闷渣时长为1h。
进一步优选地，在热闷阶段中，先后打水至少4次，且第1次至第4次的打水量分别为30Nm3、60Nm3、60Nm3、50Nm3。
进一步优选地，进气管道和排气管道上分别设置有检测CO2含量占比的质谱仪。
进一步优选地，当所述补充闷渣期开始时，进气阀和排气阀的开度均调整为100％，直至所述补充闷渣期结束。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种钢渣的热闷设备，其包括，
容纳钢渣的热闷池，其顶部设置有盖子以及打水装置；
热电偶，其用于监测热闷池内的温度；
压力计，其用于监测热闷池内的压力；
进气管道，其入口接入石灰窑尾气排放装置、出口布置在热闷池的底部，进气管道上设置有开度可调的进气阀以及用于采集进气管道内气体中CO2含量占比A％的进气质谱仪；
排气管道，其入口布置在热闷池的顶部，排气管道上设置有开度可调的排气阀以及用于采集排气管道内气体中CO2含量占比B％的排气质谱仪；以及，
控制装置，其电连接打水装置、热电偶、压力计、进气阀、进气质谱仪、排气阀和排气质谱仪，并配置为：
在热闷池内装入钢渣并盖上所述盖子之后，排气阀打开，控制所述打水装置周期性间隔打水，直至所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至100℃；
并且，当所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至600℃时，控制进气阀由关闭切换为打开，直至当所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至100℃为止，控制进气阀和排气阀的各自开度，以将热闷池内压力维持在5000～8000Pa以及将排气管道中CO2含量占比B％相较于进气管道中CO2含量占比A％的变化量A％-B％维持在5-15％；
并且，当所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至100℃以后，控制进气阀保持打开、并维持至少30min后关闭。
进一步优选地，所述控制装置配置为：从所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至600℃开始、直至当所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至100℃为止，进气管道中的石灰窑尾气的流量控制在5000～15000Nm3/h；并且在监测到热闷池内的温度降低至400℃之前，控制变化量A％-B％维持在15％，之后在监测到热闷池内的温度降低至200℃之前，控制变化量A％-B％维持在10％，再之后直至监测到热闷池内的温度降低至100℃为止，控制变化量A％-B％维持在5％。
进一步优选地，所述控制装置配置为：在所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至600℃之后、且监测到热闷池内的温度降低至100℃之前，当热闷池内压力低于5000Pa时，控制排气阀的开度减小；当热闷池内压力高于8000Pa且不超过9000Pa时，若排气阀的开度未达到100％则控制排气阀的开度增大，若排气阀的开度达到100％则控制进气阀的开度减小；当热闷池内压力高于9000Pa时，控制进气阀的开度减小或者控制进气阀关闭。
进一步优选地，所述控制装置配置为：当所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至100℃时，控制进气阀和排气阀的开度均调整为100％，并维持至少30min。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种道路工程用钢渣，所述钢渣采用所述热闷方法制备而成或者采用所述热闷设备制备而成，所述钢渣所含游离氧化钙的重量占比在1.2％以内，甚至在0.8％以内。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：不仅可以将钢渣中的游离氧化钙转化为稳定的碳酸钙，解决了传统的高游离氧化钙含量导致的钢渣易发生膨胀粉化、体积安定性不良等问题，相较于现有技术的氢氧化钙进一步提升了钢渣的体积稳定性，而且意料之外地能够使得钢渣中的游离氧化钙质量占比可以消除到1.2％以内，甚至0.8％以内，远远低于道路工程用钢渣的一般标准(该标准为3％)；再者，上述游离氧化钙的消除效果在5000～8000Pa的极低压力下即可实现，相对于现有的高压热闷或者“滚筒法”钢渣处理等技术而言，大大降低了热闷设备的成本，提升了安全生产系数，降低安全风险；另外，不仅降低热闷循环水的碱性以降低污水处理难度，而且通过石灰窑尾气来引入CO2的方式，兼顾了石灰窑尾气的联合处理，实现了综合经济价值的提升。
附图说明
图1是本发明中的钢渣热闷设备的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
本发明一实施方式提供了一种钢渣的热闷方法，以及提供了一种如图1所示的可以用于实施该热闷方法的热闷设备，采用该热闷方法或者说采用该热闷设备所制得的钢渣适用于道路工程，满足在道路工程中的应用要求。所述热闷方法包括准备阶段和热闷阶段，下面结合图1，分别对该两个阶段进行详细介绍。
(1)准备阶段
将渣罐内的钢渣倒入热闷池10，并经过破碎、醒渣处理之后，盖上热闷池10的盖子11。
具体而言，渣罐内盛放有炼钢炉内生成的高温熔融钢渣，将渣罐内的高温熔融钢渣倒入热闷池10中，优选地可以将渣罐底部的固态渣残留在渣罐内。如此，通过选择性地倒渣，去除游离氧化钙含量高的固态渣，降低最终所得钢渣中的游离氧化钙含量。
在将渣罐内的钢渣倒入热闷池10之后，可以通过机械手搅拌的方式，使得钢渣破碎成块。优选地，在钢渣破碎成块之后，可以进一步通过打水冷却的方式进行处理，直至钢渣表面无红热渣。
另外，优选地，在盖上热闷池10的盖子11之前，可以通过多次倒渣、破碎的处理，如此直至热闷池10内的钢渣总量达到热闷池10的容量上限，之后再进行醒渣处理，如此可以提高生产效率和产能。例如，先在空的热闷池10内垫上一层干渣，再将一炉渣罐的钢渣(即一炉炼钢炉所出的一罐钢渣)倒入热闷池10、而后破碎；再将下一炉渣罐的钢渣倒入热闷池10、而后破碎；……如此循环，直至热闷池10内的钢渣总量达到热闷池10的容量上限(例如钢渣的上表面略低于后文所述的排气管道10的入口)；最后，再进行30min的醒渣处理，例如打水后自然冷却，以使得热闷池10内的CO含量降低至25ppm以下。
进一步优选地，热闷池10可以设置水封槽12，在盖上盖子11之后，向水封槽12内加水以实现热闷池10的液封。
(2)热闷阶段
在前述准备阶段完成之后，进行该热闷阶段。在热闷阶段期间，交替进行打水和闷渣，也就是进行周期性间隔打水，具体地：先打水一段时间、之后停止打水并闷渣一段时间；再打水一段时间、之后停止打水并闷渣一段时间；……如此周期性循环，直至热闷阶段完成。
优选地，在所述热闷阶段中，每次打水的时长为1h，且相邻两次之间的闷渣时长为1h。也即，按照打水1h、间隔1h的方式，进行周期性间隔打水。当然，此为优选方案，而并非限制为必选方案。并且，进一步优选地，在所述热闷阶段中，先后打水至少4次，且第1次至第4次的打水量分别可以为30Nm3、60Nm3、60Nm3、50Nm3。
在一实施方式中，热闷池10的底部设置有的进气管道30、顶部设置有排气管道40，进气管道30连通石灰窑尾气排放装置33，进气管道30上的进气阀31和排气管道40上的排气阀41均开度可调，由此可以实现热闷池10内部气氛的调节。而基于热闷池10内部气氛的调节与否/状态，热闷阶段包括依序进行的降温期、气流调控期和补充闷渣期三个过程。
具体地，所述降温期也就是设置为：自第一次打水开始、至在闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至600℃时为止。可以理解的，所述降温期内至少进行一次打水，其结束节点为某一次(例如第一次)闷渣期间。
其中，此处以及后文中所提到的在闷渣期间对热闷池10内的温度的监测，可以通过设置在热闷池10侧壁处的热电偶20予以实现，也即热电偶20可以用于监测热闷池10内的温度。
在该降温期内，进气阀31关闭，也即不向热闷池10内引入石灰窑尾气。
而优选地，在所述降温期内，排气阀41可以根据需要打开或者关闭，例如，可以保持排气阀41打开以避免降温期内的热闷池10内压力过大，当然也可以通过打开热闷池10的防爆阀14而保持排气阀41关闭，这样同样可以避免降温期内的热闷池10内压力过大，又或者，在热闷池10的承压强度足够大的情况下也忽略热闷池10内压力大小而保持排气阀41关闭。
所述气流调控期衔接于所述降温期，也就是设置为：其自在闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至600℃时开始、至在闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至100℃时为止。而可以理解的，所述气流调控期的开始节点和结束节点可以并非发生于同一次闷渣期间，例如中间可以间隔有若干次打水(比如在第1次闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至600℃，而经过第2次打水、第2次闷渣、第3次打水、第3次闷渣、第4次打水之后，在第4次闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至100℃)。
在所述气流调控期开始时，也即，当在闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至600℃时，打开进气阀31以向热闷池10内引入含CO2的石灰窑尾气，同时，打开排气阀41以将热闷池10内的气体排出，如此，在该气流调控期内，石灰窑尾气自热闷池10底部穿过钢渣向顶部流动，在穿过钢渣的过程中，CO2能够和钢渣中的游离氧化钙以及氢氧化钙(例如，该氢氧化钙可以在打水期间游离氧化钙和水反应而生成)接触而发生反应，生成比氢氧化钙更稳定的碳酸钙，由此实现钢渣中游离氧化钙的消除；并且通过所述气流调控期的开始节点和结束节点的控制，也即基于热闷池10内温度来调整进气阀31的打开时机，使得钢渣中的游离氧化钙具有极大的消除速率和消除效果。
并且，在整个所述气流调控期内，调整进气阀31和排气阀41的各自开度，以控制排气管道40中CO2含量占比B％相较于进气管道30中CO2含量占比A％的变化量A％-B％维持在5-15％。如此，通过该变化量的控制，意料之外地使得钢渣中的游离氧化钙的质量占比可以消除到1.2％以内，甚至0.8％以内，远远低于道路工程用钢渣的一般标准(该标准为3％)。而且，本实施方式中，在整个所述气流调控期内，调整进气阀31和排气阀41的各自开度，以控制热闷池10内压力维持在5000～8000Pa，也就是说，本实施方式，在热闷池10内只需要维持5000～8000Pa的极低压力下，即可将游离氧化钙消除到远低于一般标准的程度，相对于现有技术中的高压热闷技术而言，大大降低了对热闷设备的承压要求，避免了热闷设备的成本，且能够保证安全生产而降低安全风险。
其中，进气管道30中CO2含量占比A％具体可以通过设置在进气管道30上的进气质谱仪32进行检测，也即该进气质谱仪32可以用于采集进气管道30内气体中的CO2含量占比A％；类似的，排气管道40中CO2含量占比B％具体可以通过设置在排气管道40上的排气质谱仪42进行检测，也即该排气质谱仪42可以用于采集排气管道40内气体中的CO2含量占比B％；热闷池10内压力可以通过设置在热闷池10内的压力计进行检测，也即该压力计可以用于采集热闷池10内的压力。
所述补充闷渣期衔接于所述气流调控期，也就是设置为：其自在闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至100℃时开始、至随后闷渣维持至少30min时为止。而可以理解的，所述补充闷渣期内不进行打水。
在所述补充闷渣期结束后，进气阀31关闭，打开盖子11，所述热闷阶段全部完成。
进一步优选地，在所述气流调控期内，进气管道中的石灰窑尾气的流量控制在5000～15000Nm3/h，并且在监测到热闷池内的温度降低至400℃之前，控制变化量A％-B％维持在15％，之后在监测到热闷池内的温度降低至200℃之前，控制变化量A％-B％维持在10％，再之后直至所述气流调控期结束，控制变化量A％-B％维持在5％。
进一步优选地，当所述补充闷渣期开始时，也即当在闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至100℃时，进气阀31和排气阀41的开度均调整为100％，直至所述补充闷渣期结束。
如上，本发明一实施方式的所述热闷方法，包括CO2的引入以及排气相对进气的变化量A％-B％的设置，不仅可以将钢渣中的游离氧化钙转化为稳定的碳酸钙，解决了传统的高游离氧化钙含量导致的钢渣易发生膨胀粉化、体积安定性不良等问题，相较于现有技术的氢氧化钙进一步提升了钢渣的体积稳定性，而且意料之外地能够使得钢渣中的游离氧化钙质量占比可以消除到1.2％以内，甚至0.8％以内，远远低于道路工程用钢渣的一般标准(该标准为3％)；再者，上述游离氧化钙的消除效果在5000～8000Pa的极低压力下即可实现，相对于现有的高压热闷或者“滚筒法”钢渣处理等技术而言，大大降低了热闷设备的成本，提升了安全生产系数，降低安全风险；另外，不仅减少热闷循环水的碱性以降低污水处理难度，而且通过石灰窑尾气来引入CO2的方式，兼顾了石灰窑尾气的联合处理，实现了综合经济价值的提升。
进一步优选地，在所述气流调控期内：当热闷池10内压力低于5000Pa时，减小排气阀41的开度；当热闷池10内压力高于8000Pa且不超过9000Pa时，若排气阀41的开度未达到100％则增大排气阀41的开度，若排气阀41的开度达到100％则减小进气阀31的开度；当热闷池10内压力高于9000Pa时，减小进气阀31的开度或者关闭进气阀31，当然也可以进一步打开防爆阀14。
接下来，如前文所述，参图1，本发明一实施方式还提供了一种可以用于实施所述热闷方法的热闷设备，下面再对所述热闷设备进行详细介绍，该热闷设备的具体设置可以结合前述的热闷方法予以理解。
所述热闷设备具体包括内部可以用于容纳待处理钢渣的热闷池10、用于监测热闷池10内温度的热电偶20、用于监测热闷池10内压力的压力计、进气管道30、排气管道40以及控制装置。
其中，热闷池10的顶部开口处设置有可以移除的盖子11。例如，在所述准备阶段中，热闷池10的顶部开口敞口，渣罐内的钢渣经过该顶部开口倒入热闷池10内，而后再经过破碎、醒渣处理之后，盖上盖子11来封闭热闷池10的顶部开口，以便于接下来进行所述热闷阶段。
在附图实施例中，热闷池10的顶部开口四周设置水封槽12，在盖上盖子11之后，向水封槽12内加水以实现热闷池10的液封。
热闷池10的顶部还设置有打水装置50，其可以被控地向热闷池10内进行喷淋水(也即打水)。同时，热闷池10的底部还设置有排水通道13，以用于在所述热闷阶段完成之后，将热闷池10内的循环水排出。
进气管道30的入口接入石灰窑尾气排放装置33、出口布置在热闷池10的底部，进气管道30上设置有开度可调的进气阀31以及用于采集进气管道30内气体中CO2含量占比A％的进气质谱仪32。其中，进气阀31打开时，石灰窑尾气排放装置33内的石灰窑尾气可以沿进气管道30进入热闷池10底部；进气阀31关闭时，切断石灰窑尾气向热闷池10内的供应；进气阀31开度变化，则沿进气管道30进入热闷池10内的石灰窑尾气的流量相应变化。并且在进气阀31打开时，进气质谱仪32可以检测进气管道30中石灰窑尾气中的CO2含量占比A％。
类似的，排气管道40的入口布置在热闷池10的顶部，排气管道40上设置有开度可调的排气阀41以及用于采集排气管道40内气体中CO2含量占比B％的排气质谱仪42。其中，排气阀41打开时，热闷池10内的气体可以沿排气管道40排出；排气阀41关闭时，切断排气管道40；排气阀41开度变化，则沿排气管道40排出热闷池10的气体流量相应变化。并且在排气阀41打开时，排气质谱仪42可以检测排气管道40中气体的CO2含量占比B％。
所述控制装置电连接于打水装置50、热电偶20、所述压力计、进气阀31、进气质谱仪32、排气阀41和排气质谱仪42，以用于从热电偶20、所述压力计、进气质谱仪32和排气质谱仪42获取信号(例如温度、压力、CO2含量占比等)以及根据所获取的信号来控制打水装置50、进气阀31和排气阀41，从而实现所述热闷阶段。
具体地，所述控制装置配置为：在热闷池10内装入钢渣并盖上所述盖子11之后(例如在前述的准备阶段完成之后)，排气阀41打开，控制打水装置50周期性间隔打水，直至热电偶20在打水间隔期间(也即所述闷渣期间)监测到热闷池10内的温度降低至100℃。例如前文所述，所述控制装置控制打水装置50按照打水1h、间隔1h的方式，进行周期性间隔打水。优选地，所述控制装置还可以用于控制打水装置50的打水量，例如，在所述热闷阶段中，先后打水至少4次，且第1次至第4次的打水量分别可以为30Nm3、60Nm3、60Nm3、50Nm3。
所述控制装置还配置为：当热电偶20在打水间隔期间监测到热闷池10内的温度降低至600℃时，控制进气阀31由关闭切换为打开，直至当热电偶20在打水间隔期间监测到热闷池10内的温度降低至100℃为止；之后(也即热电偶20在打水间隔期间监测到热闷池10内的温度降低至100℃之后)，控制进气阀31保持打开、并维持至少30min后关闭。
也就是说，在所述控制装置对进气阀31、排气阀41的开闭控制下，使得所述热闷阶段如前文所述包括依序进行的所述降温期(也即自打水装置50第1次打水开始，至热电偶20在闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至600℃时为止)、所述气流调控期(也即自热电偶20在闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至600℃时开始，至热电偶20在打水间隔期间监测到热闷池10内的温度降低至100℃为止)和所述补充闷渣期(也即自热电偶20在打水间隔期间监测到热闷池10内的温度降低至100℃开始，至随后闷渣维持至少30min时为止)三个过程。
在所述降温期，所述控制装置控制进气阀31关闭，且控制排气阀41和热闷池10的防爆阀14打开或关闭；在所述气流调控期开始时，所述控制装置控制进气阀31由关闭切换为打开，并控制排气阀41打开；在所述补充闷渣期结束时，所述控制装置控制进气阀31由打开切换为关闭。
并且，所述控制装置还配置为：在所述气流调控期内，控制进气阀31和排气阀41的各自开度，以将热闷池10内压力维持在5000～8000Pa以及将排气管道40中CO2含量占比B％相较于进气管道31中CO2含量占比A％的变化量A％-B％维持在5-15％。
如此，本发明一实施方式的所述热闷设备，在所述控制装置的控制下，根据热闷池10内的温度，调控CO2的引入量，不仅可以将钢渣中的游离氧化钙转化为稳定的碳酸钙，解决了传统的高游离氧化钙含量导致的钢渣易发生膨胀粉化、体积安定性不良等问题，相较于现有技术的氢氧化钙进一步提升了钢渣的体积稳定性，而且意料之外地能够使得钢渣中的游离氧化钙质量占比可以消除到1.2％以内，甚至0.8％以内，远远低于道路工程用钢渣的一般标准(该标准为3％)；再者，上述游离氧化钙的消除效果在5000～8000Pa的极低压力下即可实现，相对于现有的高压热闷或者“滚筒法”钢渣处理等技术而言，大大降低了热闷设备的成本，提升了安全生产系数，降低安全风险；另外，不仅减少热闷循环水的碱性以降低污水处理难度，而且通过石灰窑尾气来引入CO2的方式，兼顾了石灰窑尾气的联合处理，实现了综合经济价值的提升。
而优选地，所述控制装置还配置为：在所述气流调控期内，进气管道中的石灰窑尾气的流量控制在5000～15000Nm3/h，并且在监测到热闷池内的温度降低至400℃之前，控制变化量A％-B％维持在15％，之后在监测到热闷池内的温度降低至200℃之前，控制变化量A％-B％维持在10％，再之后直至所述气流调控期结束，控制变化量A％-B％维持在5％。
进一步优选地，所述控制装置还配置为：当所述补充闷渣期开始时，也即当在闷渣期间监测到热闷池10内的温度降低至100℃时，控制进气阀31和排气阀41的开度均调整为100％，并维持至少30min，至所述补充闷渣期结束。
进一步优选地，所述控制装置还配置为：在所述气流调控期内，当热闷池10内压力低于5000Pa时，减小排气阀41的开度；当热闷池10内压力高于8000Pa且不超过9000Pa时，若排气阀41的开度未达到100％则增大排气阀41的开度，若排气阀41的开度达到100％则减小进气阀31的开度；当热闷池10内压力高于9000Pa时，减小进气阀31的开度或者关闭进气阀31，当然也可以进一步打开防爆阀14。
如此，综合前述，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：所得钢渣中的游离氧化钙质量占比可以消除到1.2％以内，甚至0.8％以内，远远低于道路工程用钢渣的一般标准(该标准为3％)，解决了传统的高游离氧化钙含量导致的钢渣易发生膨胀粉化、体积安定性不良等问题；且钢渣中转化而成的碳酸钙相较于传统的氢氧化钙更稳定，适用于在道路工程中进行高效资源化再利用；降低了热闷设备的成本，提升了安全生产系数，降低安全风险；减少热闷循环水的碱性以降低污水处理难度，且兼顾了石灰窑尾气的联合处理，实现了综合经济价值的提升。
下面提供本发明的2个优选地实施例，来对本发明的技术方案进一步说明。当然，这2个实施例仅为本实施方式所含众多变化实施例中的优选实施情况，而非全部。
实施例1
该实施例提供了一种钢渣，结合图1所示的热闷设备，该钢渣采用如下过程制备而成。
<准备阶段>
先在空的热闷池10底部垫上干渣；
渣罐内盛放有炼钢炉内生成的10～15t高温熔融钢渣，将钢渣倒入热闷池10内，通过机械手搅拌的方式使得钢渣破碎成块，然后打水冷却直至钢渣表面无红热渣；再重复该操作(也即取下一罐高温熔融钢渣进行倒渣、搅拌、打水冷却)14次，至钢渣表面接近排气管道40的入口高度处；而后采用打水后自然冷却的方式醒渣30min；
热闷池10盖上盖子11，向水封槽12内加水以实现热闷池10的液封，准备阶段完成。
<热闷阶段>
按照打水1h、闷渣1h的方式，进行周期性间隔打水，直至热闷阶段完成；期间总共打水4次，第1次至第4次的打水量分别可以为30Nm3、60Nm3、60Nm3、50Nm3；
从热闷阶段开始至第1次闷渣进行到15min为止，进气阀31关闭、排气阀41开启；
在第1次闷渣进行到15min时，热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至600℃，此时进气阀31由关闭切换为打开；在第4次闷渣进行到38min时，热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至100℃；从第1次闷渣进行到15min至第4次闷渣进行到38min的期间，所述控制装置根据所述压力计所监测到的热闷池10内的压力、所述排气管道40中CO2含量占比B％相较于进气管道30中CO2含量占比A％的变化量A％-B％，来调整进气阀31和排气阀41的各自开度，以使得热闷池10内压力维持在5000～8000Pa且变化量A％-B％维持在5-15％(具体地，在第1次闷渣进行到15min至热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至400℃为止，使得变化量A％-B％的维持目标是15％；之后，直至热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至200℃为止，使得变化量A％-B％的维持目标是10％；再之后，使得变化量A％-B％的维持目标是5％)；
在第4次闷渣进行到38min时，如前所述热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至100℃，此时进气阀31和排气阀41的开度均调整为100％，随后继续闷渣30min，而后关闭进气阀31，结束热闷阶段(可打开盖子11并挖渣)。
对所得钢渣进行取样检测，按照冶金行业标准分析方法中钢渣中游离氧化钙含量测定方法(YB/T4328-2012)和热重分析仪分析发现，钢渣中的游离氧化钙质量占比为1.2％，碳酸钙含量为7.1％。
实施例2
该实施例提供了一种钢渣，结合图1所示的热闷设备，该钢渣采用如下过程制备而成。
<准备阶段>
先在空的热闷池10底部垫上干渣；
渣罐内盛放有炼钢炉内生成的10～15t高温熔融钢渣，将钢渣倒入热闷池10内，通过机械手搅拌的方式使得钢渣破碎成块，然后打水冷却直至钢渣表面无红热渣；再重复该操作(也即取下一罐高温熔融钢渣进行倒渣、搅拌、打水冷却)17次，至钢渣表面接近排气管道40的入口高度处；而后采用打水后自然冷却的方式醒渣30min；
热闷池10盖上盖子11，向水封槽12内加水以实现热闷池10的液封，准备阶段完成。
<热闷阶段>
按照打水1h、闷渣1h的方式，进行周期性间隔打水，直至热闷阶段完成；期间总共打水4次，第1次至第4次的打水量分别可以为30Nm3、60Nm3、60Nm3、50Nm3；
从热闷阶段开始至第1次闷渣进行到42min为止，进气阀31关闭、排气阀41开启；
在第1次闷渣进行到42min时，热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至600℃，此时进气阀31由关闭切换为打开；在第4次闷渣进行到45min时，热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至100℃；从第1次闷渣进行到42min至第4次闷渣进行到45min的期间，所述控制装置根据所述压力计所监测到的热闷池10内的压力、所述排气管道40中CO2含量占比B％相较于进气管道30中CO2含量占比A％的变化量A％-B％，来调整进气阀31和排气阀41的各自开度，以使得热闷池10内压力维持在5000～8000Pa且变化量A％-B％维持在5-15％(具体地，在第1次闷渣进行到42min至热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至400℃为止，使得变化量A％-B％的维持目标是15％；之后，直至热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至200℃为止，使得变化量A％-B％的维持目标是10％；再之后，使得变化量A％-B％的维持目标是5％)；
在第4次闷渣进行到45min时，如前所述热电偶20监测到热闷池10内的温度降低至100℃，此时进气阀31和排气阀41的开度均调整为100％，随后继续闷渣30min，而后关闭进气阀31，结束热闷阶段(可打开盖子11并挖渣)。
对所得钢渣进行取样检测，按照行业标准分析方法中钢渣中游离氧化钙含量测定方法(YB/T4328-2012)和热重分析仪分析发现，钢渣中的游离氧化钙质量占比为0.8％，碳酸钙含量为7.8％。
上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢渣的热闷方法，其特征在于，包括，
(1)准备阶段
将渣罐内的钢渣倒入热闷池，并经过破碎、醒渣处理之后，盖上热闷池的盖子；
热闷池的底部设置有的进气管道、顶部设置有排气管道，进气管道上的进气阀和排气管道上的排气阀均开度可调；
(2)热闷阶段
交替进行打水和闷渣，直至热闷阶段完成；该热闷阶段包括依序进行的：
降温期，其自第一次打水开始、至在闷渣期间监测到热闷池内的温度降低至600℃时为止；在所述降温期内，所述进气阀关闭；
气流调控期，其自温度降低至600℃时开始、至在闷渣期间监测到热闷池内的温度降低至100℃时为止；在所述气流调控期开始时，打开进气阀以向热闷池内引入含CO2的石灰窑尾气、打开排气阀以将热闷池内的气体排出，并且整个所述气流调控期内，调整进气阀和排气阀的各自开度，以控制热闷池内压力维持在5000～8000Pa以及控制排气管道中CO2含量占比B％相较于进气管道中CO2含量占比A％的变化量A％-B％维持在5-15％；
补充闷渣期，其自温度降低至100℃时开始、至随后闷渣维持至少30min时为止；在所述补充闷渣期结束后，所述进气阀关闭，热闷阶段完成。
2.根据权利要求1所述的钢渣的热闷方法，其特征在于，在所述气流调控期内，进气管道中的石灰窑尾气的流量控制在5000～15000Nm3/h，并且在监测到热闷池内的温度降低至400℃之前，控制变化量A％-B％维持在15％，之后在监测到热闷池内的温度降低至200℃之前，控制变化量A％-B％维持在10％，再之后直至所述气流调控期结束，控制变化量A％-B％维持在5％。
3.根据权利要求1所述的钢渣的热闷方法，其特征在于，在所述气流调控期内：
当热闷池内压力低于5000Pa时，减小排气阀的开度；
当热闷池内压力高于8000Pa且不超过9000Pa时，若排气阀的开度未达到100％则增大排气阀的开度，若排气阀的开度达到100％则减小进气阀的开度；
当热闷池内压力高于9000Pa时，减小进气阀的开度或者关闭进气阀。
4.根据权利要求1所述的钢渣的热闷方法，其特征在于，所述“交替进行打水和闷渣”中，每次打水的时长为1h，且相邻两次打水之间的闷渣时长为1h。
5.根据权利要求1所述的钢渣的热闷方法，其特征在于，在热闷阶段中，先后打水至少4次，且第1次至第4次的打水量分别为30Nm3、60Nm3、60Nm3、50Nm3。
6.根据权利要求1所述的钢渣的热闷方法，其特征在于，进气管道和排气管道上分别设置有检测CO2含量占比的质谱仪。
7.根据权利要求1所述的钢渣的热闷方法，其特征在于，当所述补充闷渣期开始时，进气阀和排气阀的开度均调整为100％，直至所述补充闷渣期结束。
8.一种钢渣的热闷设备，其特征在于，其包括，
容纳钢渣的热闷池，其顶部设置有盖子以及打水装置；
热电偶，其用于监测热闷池内的温度；
压力计，其用于监测热闷池内的压力；
进气管道，其入口接入石灰窑尾气排放装置、出口布置在热闷池的底部，进气管道上设置有开度可调的进气阀以及用于采集进气管道内气体中CO2含量占比A％的进气质谱仪；
排气管道，其入口布置在热闷池的顶部，排气管道上设置有开度可调的排气阀以及用于采集排气管道内气体中CO2含量占比B％的排气质谱仪；以及，
控制装置，其电连接打水装置、热电偶、压力计、进气阀、进气质谱仪、排气阀和排气质谱仪，并配置为：
在热闷池内装入钢渣并盖上所述盖子之后，打开排气阀，并控制所述打水装置周期性间隔打水，直至所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至100℃；
并且，当所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至600℃时，控制进气阀由关闭切换为打开，直至当所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至100℃为止；期间控制进气阀和排气阀的各自开度，以将热闷池内压力维持在5000～8000Pa以及将排气管道中CO2含量占比B％相较于进气管道中CO2含量占比A％的变化量A％-B％维持在5-15％；
并且，当所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至100℃以后，控制进气阀保持打开、并维持至少30min后关闭。
9.根据权利要求8所述的钢渣的热闷设备，其特征在于，所述控制装置配置为：当所述热电偶在打水间隔期间监测到热闷池内的温度降低至100℃时，控制进气阀和排气阀的开度均调整为100％，并维持至少30min。
10.一种道路工程用钢渣，其特征在于，所述钢渣采用权利要求1至7任一项所述的热闷方法制备而成或者采用权利要求8至9任一项所述的热闷设备制备而成，所述钢渣所含游离氧化钙的重量占比在1.2％以内。
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| 常钧等: "钢渣吸收二氧化碳废气碳化制备建材制品", 《第六届尾矿与冶金渣综合利用技术研讨会暨衢州市项目招商对接会》 * |
| 彭岳昌盛等: "热态钢渣CO_2改性及热力学性能研究", 《环境工程》 * |
| 无: "钢渣辊压破碎-余热有压热闷工艺技术", 《科技部公告第1期》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115261554A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-01 | 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 | 一种利用二氧化碳气体进行转炉渣水淬的方法 |
| CN115611534A (zh) * | 2022-10-18 | 2023-01-17 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种碳钢渣固渣固碳的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114394778B (zh) | 2022-12-23 |
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