CN116855648A - 一种钢渣改质和有价元素回收装置及方法 - Google Patents

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侯中晓
何赛
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Abstract

本发明公开了一种钢渣改质和有价元素回收装置及方法，属于冶金工业中固废处理技术领域。钢渣改质和有价元素回收装置，包括旋转倾动系统及喷枪系统，其中，旋转倾动系统包括改质还原炉及倾动框架，改质还原炉设置在倾动框架内，改质还原炉能够在倾动框架内以炉体中心轴为轴进行旋转并以倾动框架的倾动轴为轴进行倾动；喷枪系统包括喷粉补热枪及旋转升降机构，喷粉补热枪设置在改质还原炉的顶部的加料炉口的上侧，旋转升降机构的一端与喷粉补热枪连接，另一端与倾动轴的一侧连接。本发明提供的装置及方法，有效提高改质还原过程的搅拌动力学条件，利用喷粉补热枪对熔渣加热、改质和碳热还原处理，实现钢渣中磷、铁、锰等有价元素的回收。

Description

一种钢渣改质和有价元素回收装置及方法
技术领域
本发明属于冶金工业中固废处理技术领域，特别涉及一种钢渣改质和有价元素回收装置及方法。
背景技术
我国钢产量大，2021年我国粗钢产量达到10.32亿吨，产生的钢渣量超过1亿吨，由于钢渣中存在一定量的磷、铁等有价元素，进行物理方法不能有效的进行分离和回收，许多专家学者也提出了利用碳热还原的方法将渣中铁氧化物还原形成铁液，这样能有效的进行分离回收，在还原过程中被还原的磷也可以进入铁液中，从而可以达到渣中磷铁资源的有效回收利用；另一方面由于渣碱度高，渣的回收利用受到限制，所以许多研究工作者提出了将钢渣出渣后加入以SiO2为主的石英砂等物质，可以有效的降低渣的碱度，从而增加钢渣的利用途径，尤其低碱度钢渣可以在碱度材料中得到大量使用。基于上述两个背景，现阶段有许多研究工作在转炉出渣过程中加入碳粉为还原剂和以SiO2为主要成分的改质剂同时达到钢渣还原回收磷铁等有价元素资源及增加钢渣利用途径的目的，然而在这一过程中由于钢渣和碳粉、改质剂之间动力学条件较差，并且补温条件差，渣中磷铁等有价元素不能高效率还原，同时改质后的钢渣不均匀，钢渣中的游离氧化钙含量依然达不到建材使用的要求，基于这一背景，需要发明一种可以同时对钢渣进行改质还原的装置，对钢渣进行改质还原处理，提高动力学条件和补温条件，可以达到高效还原和改质钢渣的目的。
发明内容
鉴于以上分析，本发明旨在提供一种钢渣改质和有价元素回收装置及方法，用以解决现有的改质还原过程动力学条件差及补温条件差的问题中的至少之一。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种钢渣改质和有价元素回收装置，包括旋转倾动系统及喷枪系统，其中，所述旋转倾动系统包括改质还原炉及倾动框架，所述改质还原炉设置在倾动框架内，所述改质还原炉能够在所述倾动框架内以炉体中心轴为轴进行旋转并以倾动框架的倾动轴为轴进行倾动；所述喷枪系统包括喷粉补热枪及旋转升降机构，所述喷粉补热枪设置在改质还原炉的顶部的加料炉口的上侧，所述旋转升降机构的一端与所述喷粉补热枪连接，另一端与所述倾动轴的一侧连接。
优选地，所述喷粉补热枪包括：
第一管道，为粉剂加入管道，
第二管道，包围所述第一管道，为燃气管道，
第三管道，包围所述第二管道，为助燃气管道。
优选地，所述改质还原炉通过倾动框架内侧设置的旋转支撑连接在所述倾动框架内。
优选地，所述旋转升降机构包括：
升降横臂，一端与所述喷粉补热枪连接，另一端与导向机构连接；
立柱，一端与所述导向机构连接，另一端设置有转轴孔，与所述倾动框架的所述倾动轴以可转动方式连接。
优选地，所述旋转升降机构还包括链条，所述链条设置在立柱上，所述链条的两端分别与导向机构连接，同时，所述立柱的上侧与下侧设置链轮，所述链条套设在所述链轮上。
优选地，所述立柱的侧面设置压紧轮与主动轮，所述链条套设在所述压紧轮与所述主动轮上。
优选地，所述改质还原炉的底部设置出钢机构，所述出钢机构包括：
座转，贯穿设置于改质还原炉的底部，并且中部设置出钢孔；
第一滑板，设置在座砖下侧，与所述改质还原炉的底部滑动连接，所述第一滑板的左侧设置第一通孔；
第二滑板，设置在所述第一滑板的下侧，与所述第一滑板滑动连接，所述第二滑板的左侧设置第二通孔、中部设置第三通孔，所述第二通孔的下侧设置填砂装置。
优选地，所述填砂装置包括：
纵向挤出装置，设置在所述第二通孔的下侧，与所述第二通孔连通；
横向挤出装置，一端与所述纵向挤出装置连通，另一端上侧设置储砂仓，所述储砂仓与所述横向挤出装置连通。
优选地，当所述第一通孔与所述第三通孔及所述座砖的出钢孔连通时，是出钢位，当所述第一通孔与所述第二通孔连通时，为填砂位。
另一方面，本发明提供一种钢渣改质和有价元素回收方法，采用上述的钢渣改质和有价元素回收装置，包括如下步骤：
步骤1：初炼炉出钢完毕后，在高温钢渣倒渣过程中，事先在改质还原炉底部或随液态渣流加入改质剂，利用钢渣余热和出渣动力对炉渣进行熔融改质处理；
步骤2：将步骤1的改质后热态熔渣在线倒入改质还原炉中后，在改质还原炉口喷吹燃气，对熔渣进行补温，同时使熔池内熔渣搅动；
步骤3：熔渣在改质还原炉中升温，在改质还原炉口对改质熔渣喷吹还原剂；
步骤4：还原结束后，将熔渣熔池镇静，实现熔渣和金属铁液分层，然后利用改质还原炉底部排出金属铁液，翻转炉口出渣。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
A)本发明提供的钢渣改质和有价元素回收装置及方法，改质还原炉的旋转及倾动可以有效提高改质还原过程的搅拌动力学条件，利用喷粉补热枪分别对熔渣进行加热、改质和碳热还原处理，实现钢渣的连续补温和有效改质还原，实现钢渣中磷、铁、锰等有价元素的回收。
B)本发明提供的钢渣改质和有价元素回收装置，喷粉补热枪与倾动框架同轴并独立运行，可随炉体同步倾动，在倾动过程中喷粉或者燃烧，实现搅拌过程的同步补温或还原改质，燃烧产生的高温气体以一定速度冲击渣层，同时利用引射原理将粉剂卷入到高温气体中以便粉剂进入渣层进行反应，高速气体在补热同时也起到对熔池的搅拌作用。
C)本发明提供的钢渣改质和有价元素回收装置，采用炉体底部出钢，炉体顶部出渣，并且底部的出钢系统自带填砂装置，既能实现底部出钢又能实现底部填砂，可在炉体内保持有熔池的情况下反复使用。
D)本发明提供的钢渣改质和有价元素回收装置，可以实现钢渣中有价元素的高效回收，这为减小脱磷钢渣的大量堆弃而造成的土地占用和环境污染，增大钢铁企业的经济效益，都有着至关重要的作用。因此本发明对钢铁企业脱磷钢渣高效循环利用有着重要的借鉴和指导意义。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明提供的装置的立体分解图。
图2为本发明提供的装置的正视图。
图3为本发明提供的装置的右视图。
图4为本发明提供的喷枪的结构示意图。
图5为本发明提供的改质还原炉的剖面图。
图6为图5的A部放大图。
图7为本发明提供的实施例1中脱磷转炉渣SEM照片。
图8为本发明提供的实施例1中脱磷转炉炉渣采用该方法处理后得到的金属铁块照片。
图9为本发明提供的实施例1中脱磷转炉炉渣该方法处理后得到的渣样照片。
图10为本发明提供的实施例2中电炉钢渣SEM照片。
图11为本发明提供的实施例2中电炉钢渣该方法处理后得到的金属铁块照片。
图12为本发明提供的实施例2中电炉钢渣该方法处理后得到的渣样照片。
附图标记：
1-底座，2-倾动驱动，3-角位移传感器，4-倾动框架，41-倾动轴，5-旋转支撑，6-改质还原炉，7-旋转驱动，8-喷枪系统，9-出钢系统，10-喷粉补热枪，11-压块，12-升降横臂，13-导向机构，14-立柱，141-链轮，142-压紧轮，143-主动轮，144-转轴孔，15-链条，16-升降电机，17-编码器，18-旋转驱动，19-角位移传感器，20-第一管道，21-第二管道，22-第三管道，211-燃气加入孔，22-助燃气加入孔，23-第一横移机构，24-储砂仓，25-横向挤出装置，26-纵向挤出装置，27-座砖，28-第一滑板，281-第一通孔，29-第二滑板，291-第二通孔，292-第三通孔，30-第二横移机构。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
参照图1-图6，本发明提供一种钢渣改质和有价元素回收装置，包括旋转倾动系统及喷枪系统，其中，
所述旋转倾动系统包括改质还原炉6及倾动框架4，改质还原炉6设置在倾动框架4内，改质还原炉6能够在倾动框架4内以炉体中心轴为轴(图示Y轴)进行旋转并以倾动框架4的倾动轴41为轴(图示X轴)进行倾动，所述旋转及所述倾动各自独立运行；
所述喷枪系统8包括喷粉补热枪10及旋转升降机构，所述喷粉补热枪10设置在改质还原炉6顶部的加料炉口的上侧，所述旋转升降机构一端与喷粉补热枪10连接，另一端与倾动轴41的一侧连接。
具体的，所述旋转升降机构能够带动喷粉补热枪10在改质还原炉6的加料炉口伸入或伸出，并带动喷粉补热枪10在改质还原炉6的倾动方向上摆动转动，从而实现对炉内钢渣的补温或改质还原。
本发明提供的钢渣改质和有价元素回收装置，改质还原炉的旋转及倾动可以有效提高改质还原过程的搅拌动力学条件，喷粉补热枪可在旋转升降机构的带动下随炉体倾动并伸入改质还原炉内部，利用喷粉补热枪对熔渣进行加热、改质和碳热还原处理，实现钢渣的连续补温和有效改质还原，从而实现钢渣中有价元素如铁、磷、锰等有价元素的回收。
具体的，改质还原炉6可以通过倾动框架4内侧设置的旋转支撑5连接在倾动框架4内，改质还原炉6可在旋转支撑5的支撑带动下以Y轴为轴旋转360°。
优选的，旋转支撑5可以为辊轮，设置在倾动框架4内侧，改质还原炉6的中部可以设置凸棱，旋转支撑5可与凸棱滚动卡合连接。
具体的，旋转支撑5可以连接旋转驱动7，用于驱动旋转支撑5的旋转。连接旋转驱动7的旋转支撑5可以为主动辊轮，未连接旋转驱动7的旋转支撑5可以为导向辊轮。优选的，在本发明中，以倾动框架4安装有3个导向辊轮和1个主动辊轮为例进行说明，但是本发明不限于此，当炉体较大时，可采用2个以上旋转驱动7及更多个旋转支撑5共同带动炉体实现旋转。
具体的，倾动轴41的一端可与倾动驱动2连接，此端称为主动轴，所述倾动驱动2连接有角位移传感器3，改质还原炉6可由倾动驱动2带动随着倾动框架4沿X轴进行倾动。改质还原过程中的倾动角度一般为±30°，当改质结束需要将炉内熔渣全部倒出时倾动框架4可旋转大于180°，倒出炉渣。
需要说明的是，控制系统可读取角位移传感器3的信号来获得炉体当前的倾动位置，角位移传感器3与控制系统相结合实现炉体姿态的闭环控制，例如预先设定接渣、搅拌、倒渣等不同工位，根据系统指令驱动系统向指定方向进行倾动旋转，当炉体到达指定位置后倾动停止并进行锁定保持。具体的，例如，改质还原炉6需要接渣时，改质还原炉6竖直或向接渣方向倾动一定角度，角位移传感器3可与控制信号相比然后由控制系统将改质还原炉6倾动到接渣角度，当在改质还原过程中需要充分搅拌熔渣时，角位移传感器3可与控制信号相比根据控制信号在一定的范围内驱动炉体反复倾动，促进熔池混匀，为改质反应提供良好的动力学条件。
需要说明的是，改质还原炉的旋转和倾动分别由旋转驱动7和倾动驱动2各自驱动。在工作过程中，可根据实际需要单独进行旋转或单独实现倾动，或者旋转和倾动同时进行。
具体的，所述装置还可以包括底座1，设置在地面上。倾动框架4的倾动轴41与所述底座1连接，使得旋转倾动系统的运行更加稳定。
具体的，喷粉补热枪10可由三层套管组成，第一管道20为中间管道，为粉剂加入管道，粉剂可以为改质剂或还原剂，第二管道21包围中间管道20，为燃气管道，第三管道22包围第二管道，为助燃气管道。第二管道21及第三管道22可以分别在侧边设置燃气加入孔211及助燃气加入孔221。
需要说明的是，喷粉补热枪10在改质还原过程中加入粉剂(还原剂及改质剂)对钢渣进行改质还原，其中燃气的主要作用是对熔渣进行加热补温，燃气采用天然气、丙烷或者煤气等，助燃气为空气、纯氧或二者混合的富氧空气。喷枪采用高速设计，射流出口速度>80m/s；高温高速射流携带改质粉剂冲击渣面，可形成高温熔融区域，高速气体在补热同时也起到对熔池的搅拌作用，有利于改质反应的进行；喷枪燃烧系统按照完全燃烧配置，燃气与助燃气体的比例1:1～1:1.05(该比例为完全燃烧比例，只计算气体中参与反应部分，并非实际气体量)，燃烧火焰为中性或弱氧化焰，减少和避免喷吹粉剂烧损。
需要说明的是，喷粉补热枪10根据反应需要的粉剂量和补热需要的燃烧气体量决定介质管道的尺寸。具体的，喷粉补热枪10的各介质管道通径范围DN10～DN150，优选范围DN10～DN65。
于一个具体实施例中，第一管道20(粉剂加入管道)的通径为DN15-DN40，当助燃气体为纯氧时，第二管道21(燃气管道)及第三管道22(助燃气管道)的通径为DN25-DN50，当助燃气体为空气时，第二管道21(燃气管道)及第三管道22(助燃气管道)直径DN25～DN150。
需要说明的是，喷粉补热枪10可根据需要单独喷燃气或者粉剂，也可根据需要同时喷射燃气或者粉剂。
具体的，所述旋转升降机构包括升降横臂12、导向机构13、立柱14，其中，
升降横臂12，一端与喷粉补热枪10连接，另一端与导向机构13连接；
立柱14，一端与所述导向机构13连接，使得升降横臂12可沿立柱14进行滑动，另一端设置有转轴孔144，与所述倾动框架4的所述倾动轴41以可转动方式连接。作为一种优选，转轴孔144可通过轴承(未图示)安装在倾动轴41的被动轴侧(未设置倾动驱动的一侧)，从而实现转轴孔144与倾动轴41的可转动方式连接。
需要说明的是，在改质还原过程中，炉体或旋转或倾动或旋转倾动同时进行，当需要喷还原剂或改质剂或燃气时，喷粉补热枪随炉体摇摆倾动并下移深入炉体内部。当无需喷枪工作时，喷枪上移并静止，不随炉体倾动。
本发明提供的钢渣改质和有价元素回收装置，喷粉补热枪与倾动框架同轴并独立运行，可随炉体同步倾动，在倾动过程中喷粉或者燃烧，实现搅拌过程的同步补温或还原改质，燃烧产生的高温气体以一定速度冲击渣层，同时利用引射原理将粉剂卷入到高温气体中以便粉剂进入渣层进行反应，高速气体在补热同时也起到对熔池的搅拌作用。
优选的，为了进一步控制导向机构13在立柱上的滑动，所述旋转升降机构还可以包括链条15，设置在立柱14上，链条的两端分别与导向机构13连接，同时，立柱14上侧与下侧设置链轮141，链条15套设在链轮上。
优选的，导向机构13可以为套筒，套设在立柱14上，升降横臂12与导向机构13的连接端上下均设有连接板，链条15的两端分别与导向机构13的上下连接板相连。另外，立柱14的侧面还可设置压紧轮142与主动轮143，链条15套设在压紧轮142与主动轮143，通过主动轮143带动链条15运动升降动作，通过压紧轮142进一步稳定链条15的运动。
优选的，旋转升降机构还可包括升降电机16，与主动轮143连接，升降电机16一侧的转轴上连接有编码器17，将旋转信号变成一系列脉冲信号输送至控制系统。控制系统通过检测脉冲判断旋转角度，再通过计算得出当前枪位，通过与控制系统设定的枪位对比判断枪体是否达到预设位置。
优选的，升降立柱14设置在倾动轴41的被动轴侧，并设置独立的旋转驱动18，驱动可以通过液压油缸实现，旋转驱动18一端与立柱14下侧连接，另一端与底座1连接。旋转驱动18可驱动立柱14与倾动框架4同步旋转也可独立旋转，最大旋转角度为±45°，从而满足不同功能需求。立柱14的转轴孔位置安装有角位移传感器19，可显示当前立柱14的旋转角度便于进行控制。
优选的，升降横臂12一端通过压块11与喷枪10连接。
具体的，改质还原炉6的底部设置出钢机构9，包括：
座转27，贯穿设置于改质还原炉6的底部，并且中部设置出钢孔271，用于出钢；
第一滑板28，设置在座砖27下侧，与座砖27及改质还原炉6的底部滑动连接，第一滑板28左侧设置第一通孔281；
第二滑板29，设置在第一滑板28下侧，与第一滑板28滑动连接，左侧设置第二通孔291，中部设置第三通孔292，第二通孔291下侧设置填砂装置。
需要说明的是，当第一通孔281与第三通孔292及座砖27的出钢孔连通时，是出钢位，铁元素流出；当第一通孔281与第二通孔291连通时，为填砂位，用于对出钢孔填砂。
具体的，所述填砂装置包括：
纵向挤出装置26，设置在第二通孔291的下侧，与第二通孔291连通；
横向挤出装置25，一端与纵向挤出装置26连通，另一端上侧设置储砂仓24，所述储砂仓24与横向挤出装置25连通。
优选的，横向挤出装置25及纵向挤出装置26可以为活塞挤出或者螺旋连续挤出。
优选的，第一滑板28的右侧连接第二横移机构30，以驱动第一滑板28的滑动可以为液压油缸，一端与炉体底部固定连接，另一端与第一滑板28连接。横向挤出装置25与储砂仓24的连接端连接第一横移机构23，以驱动第二滑板29的滑动，可以为液压油缸，可以与炉体底部固定连接。
优选的，为了进一步稳定第一滑板28及第二滑板29，可以在炉体底部设置炉底底座61，座砖27贯穿炉体底座，第一滑板28与炉体底座61滑动连接。
出钢及填砂的具体实施过程如下：
当熔池内富集的金属液达到一定程度时，第一滑板28在第二横移机构30的带动下向右滑行，第一滑板28上的第一通孔281与座砖27的出钢孔、第二滑板29的第三通孔292相通，此时为出钢位，炉体6内底部富集的金属液流出。当金属液放到一定程度时，第一滑板28在第二横移机构30带动下向左滑行，第一通孔281与座砖27的出钢孔、第三通孔292错开，停止出钢过程。此时第一通孔281、第二通孔291、纵向挤出装置26相通，此时为填砂位。
待第一滑板28移至左方填砂位后，依次启动横向挤出装置25、纵向挤出装置26，将引流砂填入第一通孔281和第二通孔291中。完成上述过程后，第一滑板28和第二滑板29分别在第二横移机构30和第一横移机构23带动下向右移动，座砖27的出钢孔、第一通孔281、第二通孔291、纵向挤出装置26相通，引流砂在纵向挤出装置26挤出下填入座砖27的出钢孔，完成填充后储砂仓24、横向挤出装置25、纵向挤出装置26、第二滑板29在第一横移机构23带动下向左滑行，回到填砂位，此时填砂完成。
需要说明的是，本装置采用炉体底部出钢，炉体顶部出渣，并且底部的出钢系统自带填砂装置，既能实现底部出钢又能实现底部填砂，可在炉体内保持有熔池的情况下反复使用。
本发明提供的装置，改质还原炉可以沿X轴向360度旋转，这样有利于装入转炉倒出的钢渣，同时改质炉可以沿炉子中心线(Y轴)进行自转促进熔池搅拌，这样钢渣和还原剂及改质剂进行充分的混合，可以提高钢渣中磷铁资源的还原率及改质的均匀性；喷粉补热枪采用多层套管设计，中心管道可以同时喷吹还原剂和改质剂，这样可以通过燃气燃烧弥补还原和改质反应需要的热量，以及高速气流冲击熔池的搅拌作用可以促进还原剂和改质剂在钢渣中的均匀分布，提供还原和改质反应需要的动力学条件；外部的环缝通燃料和助燃气体使喷枪具有燃烧补热功能，可以提高钢渣的温度提供钢渣改质过程中需要的热量，同时使钢渣熔化，提高钢渣的流动性，从而保证钢渣中磷铁锰等有价元素的还原与改质剂和渣中氧化钙的结合；改质炉底部留有出钢口，渣中铁元素还原沉淀富集后形成的铁液可以通过改质炉底部排出，从而达到渣铁分离的目的；为了适应钢渣改质过程成碱度的变化对炉衬造成的侵蚀，改质炉每次使用前喷涂有一定量的碱性炉料，以减少钢渣倒入后对主体中性炉衬的侵蚀，保证改质炉主体耐材的使用寿命。
以下，说明本发明提供的钢渣改质和有价元素回收装置的工作过程。
总体来说，本发明提供的装置，出渣后，将钢渣倒入改质还原炉中，装入熔融未改质钢渣之前，使用喷枪对改质炉内部喷入一定量的碱性耐材，改质炉装入需要进行改质的钢渣后，使用喷枪喷入改质剂，达到钢渣改质的目的；改质剂加入完成后，加入还原剂对钢渣中铁氧化物及磷氧化物进行还原，达到回收钢渣中有价元素的目的；在改质剂及还原剂加入过程中，喷枪上的燃气燃烧对钢渣进行加热提温，保证钢渣达到熔融状态，改质还原结束后静置使渣-铁进行分离，金属液从改质炉底部流程，改质还原剩余的钢渣根据最终使用目的进行相应处理。
具体来说，改质还原过程可分为以下几个阶段：接渣、改质还原、放铁和排渣。
接渣：接渣时改质还原炉竖直或向接渣方向倾动一定角度，喷粉补热枪旋开让出炉口上方空间，装有热渣的渣罐通过天车调至炉口上方开始倾到，将热渣倒入改质还原炉内。倒渣结束后炉体回正，喷粉补热枪转至炉体上方，此时炉体轴线与喷枪支架轴线平行。
改质还原：喷枪点火开始加热炉内的热渣，加热过程中炉体会进行一定角度的倾动，一般不会超过30°，旋转装置开始启动，炉体围绕自身转轴Y轴开始连续旋转，此过程可加速热渣熔化。待热渣基本熔化后喷枪开始向炉内喷吹还原剂或改质剂。为促进传质和反应，炉体会在倾动系统驱动下沿X轴进行小范围(-30°～+30°)摆动，喷枪随炉体进行相同的动作。
放铁：由于渣中含有大量氧化铁，在足够的温度下与还原剂反应生成铁。由于还原后的铁滴密度较大，在重力作用下下沉汇聚，时间长了会在炉体底部形成一定高度的钢水熔池。待汇聚的熔池达到一定高度后，可将炉底出钢口打开，将钢水排出回收。由于上述改质还原条件充足，P及Mn等有价元素也被还原进入铁液中并排出。
排渣：处理后静止一定时间让熔池中的金属液滴沉降汇聚，在将炉体倾动一定角度，将上层熔渣从炉口倒出。由于熔池底部会含有大量金属，因此操作时仅将上层密度较低的渣倒出，保留一部分液态渣。一方面减少金属损失，另一方面一定高度的流渣有利于新加入的渣的熔化。当设备停用或检修时需要将炉内熔渣全部倒出，此时将炉体旋转到180°即可。
另外，本发明还提供一种钢渣改质及有价元素回收方法，包括以下步骤：
步骤1：初炼炉出钢完毕后，在高温钢渣倒渣过程中，事先在改质还原炉底部加入改质剂或随液态渣流加入改质剂，利用钢渣余热和出渣动力对炉渣进行熔融改质处理，以保证钢渣碱度和渣中f-CaO降低的同时满足建筑和道路材料原料的要求；
步骤2：将步骤1的改质后热态熔渣在线倒入改质还原炉中后，在改质还原炉口喷吹燃气，对熔渣进行补温在1450℃-1650℃范围内，使熔渣充分熔化，同时使熔池内熔渣搅动，保证熔池充分改质且混合均匀；
步骤3：熔渣在改质还原炉中升温至1450℃-1650℃后，在改质还原炉口对改质熔渣喷吹还原剂，进行热态还原处理，并在还原温度下维持10min-1h，以确保熔渣充分还原，提高渣中铁、磷、锰等有价元素收得率；
步骤4：还原结束后，将熔渣熔池镇静，实现熔渣和金属铁液分层，然后利用改质还原炉底部排出金属铁液，翻转180°炉口出渣，分别将还原后的含磷铁水和熔渣排出，实现钢-渣有效分离；
步骤5：经钢渣熔融改质与碳热还原工艺处理后，罐内尾渣导入渣处理线进行后续粒化(如风淬、热焖等)处理，处理后钢渣可直接生产矿棉或满足做水泥等建筑材料原料的要求，可实现钢渣资源化利用。
优选的，为了适应钢渣改质过程带来碱度的变化对炉衬造成的侵蚀，改质还原炉每次使用前喷涂有一定量的碱性炉料，以减少钢渣倒入后对主体中性炉衬的侵蚀，保证改质炉主体耐材的使用寿命。
需要说明的是，本发明提供的钢渣改质及有价元素回收的方法，是在传统冶炼终点出渣工艺基础上提出的，利用出渣过程中大量钢渣余热，对钢渣进行熔融改质和碳热还原处理，使钢渣改质至目标碱度，通过喷吹燃气对熔渣进行连续补温，并喷吹还原剂并确保渣中有价元素尽可能还原，同时促进还原后的磷蒸汽溶入铁液和抑制还原后的磷蒸汽溢出，实现钢渣中有价元素的高效还原及最大限度回收，回收后磷、铁资源制备磷铁且处理后钢渣可直接用于生产矿棉或进行水淬后作为水泥等建筑材料原料。
针对步骤1：
具体的，在步骤1中，在高温钢渣倒渣过程中，改质还原炉6竖直或向接渣方向倾动一定角度，喷粉补热枪10旋开让出炉口上方空间，倒渣结束后炉体回正，喷粉补热枪转至炉体上方。
具体的，在步骤1中所述的改质剂为硅质材料和石灰质材料的一种或多种，其中硅质材料包括：硅石、泥沙、砂石、SiO2中一种或多种，石灰质材料包括：石灰、石灰石、石子中一种或多种。
具体的，改质剂事先在改质还原炉体底部加入，或随液态渣流加入在出渣1/5至4/5间加完，硅质材料加入量为处理渣量的0-50％(质量含量)，可以为0-50％之间的任意数值，例如10％、20％、30％、40％、50％；石灰质材料加入量为处理渣量的0-5％(质量含量)，可以为0-5％的任意数值，例如0、1％、2％、3％、4％、5％；改质目标使钢渣二元碱度降低至0.5-1.5，可以为0.5-1.5之间的任意数值，例如0.8、0.9、1、1.1。
需要说明的是，随液态渣流加入改质剂时，改质剂加入过早，改质剂直接与渣罐底部接触，容易粘连在渣罐底部；改质剂加入过晚，无法利用出渣动能，改质剂直接漂浮在渣面，难以和熔渣充分接触反应。因此，控制改质剂随液态渣流加入在出渣1/5至4/5间加完。
具体的，硅质材料加入量为处理渣量的0-50％(质量含量)。硅质材料加入过多，用材成本高，过高熔渣熔点也太高；硅质材料加入过少无法充分改质，难以充分消解渣中游离氧化钙。优选的，硅质材料加入量为处理渣量的10-50％(质量含量)。
具体的，石灰质材料加入量为处理渣量的0-5％(质量含量)，石灰质材料加入过多，用材成本高，过高熔渣熔点也太高；石灰质材料加入过少无法充分改质，难以充分消解渣中游离氧化钙过高。
针对步骤2：
具体的，在步骤2中，喷粉补热枪10伸入改质还原炉6的内部，对钢渣喷吹燃气进行补温，补温过程中，改质还原炉6进行倾动，喷粉补热枪10也随改质还原炉6同步摆动，同时改质还原炉6围绕自身转轴Y轴连续旋转，在补温的同时，改质还原炉6的转动倾动可以使熔池内熔渣搅动，保证熔池充分改质且混合均匀。
具体的，步骤2中，燃气喷射流速在80m/s以上，可以利用喷吹的燃气对熔渣进行补温，燃气包括高炉煤气、焦炉煤气、乙炔、天然气、甲烷中一种或多种，燃气喷射至熔渣内，对熔渣连续补温，将钢渣温度控制在1450℃-1650℃范围内，每吨钢渣其补充的热量值在10～50kg标准煤范围内。
需要说明的是，步骤2中，喷吹采用高速设计，喷吹流速在80m/s以上，燃烧产生的高温气体以一定速度冲击渣层，同时利用引射原理将粉剂(还原剂或改质剂等)卷入到高温气体中以便粉剂进入渣层进行反应，高速气体在补热同时也起到对熔池的搅拌作用。
需要说明的是，步骤2中，钢渣温度过高，能源消耗多，用能成本太高；钢渣温度过低，熔渣变粘或凝固，无法进行熔融改质和还原处理。因此，将钢渣温度控制在1450℃-1650℃范围内。
需要说明的是，步骤2中，改质还原炉可以沿炉体中心轴自转360度，同时摆动倾动，使得充分混合均匀并提高搅拌动力学条件，进一步促进钢渣的改质及还原。
针对步骤3：
具体的，在步骤3中，在改质还原炉6转动倾动的同时，喷粉补热枪10继续伸入炉体内部，对钢渣喷吹还原剂，以确保熔渣充分还原，提高渣中铁、磷、锰等有价元素收得率。
具体的，步骤3中的还原剂可以为碳质还原剂，碳质还原剂包括碳粉、煤粉中一种或多种组成，碳质还原剂加入量为1-3倍理论配碳量(理论配碳量为加入有效碳质量与渣中Fe2O3、P2O5及MnO还原所需要的碳质量的比值)。根据碳质还原剂加入量的不同，控制碳质还原剂总加入时间在5-15min范围内，并将钢渣温度控制在1450℃-1650℃内温度下，维持还原时间10min-1h，以确保熔渣充分还原。
具体的，碳质还原剂喷吹速度为10-30kg/(t·min)，碳质还原剂喷吹量WC由以下关系式控制：
其中WSlag为处理钢渣重量，t；
ηC为理论配碳量，一般为1-3；
为处理原始渣中P2O5的质量分数，％；
为处理原始渣中所有含铁氧化物折算为Fe2O3计算的质量分数，％；
αMnO为处理原始渣中MnO的质量分数，％；
γC1为碳质改质剂中碳的质量分数，一般为90％-100％；γC1为常数，可事先通过对碳质改质剂成分检测得到。
需要说明的是，步骤3中，对改质熔渣喷吹还原剂，碳质还原剂加入量为1-3倍理论配碳量的原因是：碳质还原剂加入过多，物料消耗多，碳排放大；碳质还原剂加入过少，无法进行充分还原，Fe等元素回收率低。
需要说明的是，步骤3中，碳粉喷吹速度过高碳粉烧损大；碳粉喷吹速度过低，碳粉与熔池混匀效果差，反应效率低。因此，碳粉喷吹速度为10-30kg/(t·min)。
需要说明的是，步骤3中，控制碳粉总加入时间在5-15min范围内，碳粉加入时间过短，反应不充分；碳粉加入时间过长，处理时间长，能耗高。
需要说明的是，步骤3中，维持还原时间为10min-1h，还原时间过短，还原不充分，还原时间过长，能耗高。
需要说明的是，步骤3中，还原温度1450℃-1650℃、还原时间10min-1h、改质还原炉同时旋转及倾动、以喷吹方式喷吹碳质还原剂，上述还原条件的协同控制，可以促进还原后的磷蒸汽溶入铁液和抑制还原后的磷蒸汽溢出，进一步回收铁、磷、锰等有价元素。
针对步骤4：
具体的，在步骤4中，第一滑板28上的第一通孔281与座砖27的出钢孔、第二滑板29的第三通孔292相通，底部排出金属铁液，然后改质还原炉6翻转炉口出渣，实现钢-渣有效分离。需要说明的是，当需要反复排出金属铁液时，可在底部出钢后利用填砂装置进行填砂，为后续出钢做准备。
具体的，步骤4中所述熔渣还原结束后，将熔渣在还原炉内镇静一定时间，其镇静时间为0-30min，例如5min、10min、20min、30min。步骤4排出的金属铁液包含铁、磷及锰等有价元素。
需要说明的是，步骤4中，镇静时间过短，渣铁分离不完全；镇静时间过长，处理时间长，熔渣凝固，渣铁分离难。
针对步骤5：
具体的，步骤5中的所述导入钢渣处理线进行后续处理后为钢渣资源化处理工艺，具体钢渣处理线为企业原有的钢渣粒化处理工艺路线，如热焖、风淬等。后续资源化利用具体流程为对熔渣进行在线粒化处理，如热焖、风淬等，处理线出后钢渣进行多级破碎磨细后，提取残余金属铁后，尾渣可直接生产矿棉或满足做水泥等建筑材料原料的要求。
具体的，本发明提供的钢渣中有价元素回收的方法，所述钢渣来自于转炉渣、电炉渣、铁水预处理渣、精炼渣。
需要说明的是，本发明提供了钢渣改质及有价元素回收方法，通过此方法可以实现钢渣中磷、铁、锰等资源的高效回收以及处理后钢渣资源化利用，这为减小由含钢渣的大量堆弃而造成的土地占用和环境污染，增大钢铁企业的经济效益，都有着至关重要的作用。因此本发明对冶金工业废渣尤其大量堆存的钢渣高效循环利用有着重要的借鉴和指导意义。
本发明的优点在于通过合理利用钢渣余热及出渣搅拌能，采用出渣熔融改质与还原炉内控制合理温度深度改质协同配合来实现钢渣成分调质的处理工艺，利用喷吹方式分别对熔渣进行控温和碳热还原处理，该工艺处理后可使渣中磷回收率可达到60％以上，铁回收率可达到90％以上，锰的收得率10-80％，处理后消除低活性、难磨相(RO相)和弱稳定性(f-CaO)相的影响，渣中全铁都降到3％以下，游离氧化钙都降到0.1％以下，满足了水泥等建筑材料国标的要求；且该方法简单可靠，可操作性强，便于实现，使钢渣中有价元素得以高效回收，增加了尾渣资源化利用途径，提高了钢渣附加值，同时也大大减少了炉渣处理时能量消耗；很好的解决了实际生产中钢渣中有价元素的高附加值资源化回收利用及钢渣难以大规模资源化利用而受到限制的问题，为渣中有价元素高效回收离及资源化利用奠定了基础，提升钢铁企业的经济效益和减少环境污染。
本发明与其他钢渣资源化处理工艺方法不同之处在于：1)常规钢渣资源化利用处理时，基本考虑的是在渣处理线上尽可能消解f-CaO和f-MgO，然后利用多级破碎磁选回收金属铁或磁性铁氧化物，剩余尾渣作水泥等建筑材料少量掺和料，目前没有钢渣兼顾高效回收磷、铁、锰等有价元素及钢渣资源化利用成套的成熟可靠工业案例；本发明方法中针对有效回收钢渣中有价元素及尾渣难以大规模资源化利用的难题，提出了兼顾渣中有价元素高效回收和尾渣资源化利用的新工艺方法，即采用出渣熔融改质与控制合理温度制度协同配合来经济可靠实现钢渣成分调质的处理工艺，利用喷吹方式分别对熔渣进行加热和碳热还原处理，实现改质钢渣的连续补温和有效还原，并提出相应工艺控制参数和技术路线；2)该工艺方法提出了充分利用高温钢渣余热以及出渣过程中良好的搅拌动力学条件进行钢渣初步熔融改质、利用喷吹方式补温以及熔池内熔渣搅动进行熔渣深度熔融改质、利用喷吹方式喷吹还原剂以及熔池内熔渣搅动进行熔渣碳热还原处理的工艺方案，为钢渣熔融改质和有效还原提供了良好的热力学和动力学条件；3)该工艺方法给出钢渣初步熔融改质、熔渣深度熔融、熔渣碳热还原处理等工艺控制，提出了熔融改质与碳热还原后渣-铁分离条件，提高了渣中磷、铁、锰等有价元素回收率和尾渣利用途径；4)整个流程总效益提升，使钢渣中磷、铁、锰等有价元素得到高效还原及高效回收，并使得处理后尾渣满足建筑材料原料等资源化利用要求，很好的解决了钢渣过程中钢渣余热无法利用、渣中有价元素难以高附加值资源化回收利用及钢渣难以大规模资源化利用的问题，且方法操作简单，便于实现。
下面来具体描述本发明的优选实施例阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
针对某双联法脱磷转炉钢渣采用本方法进行处理。具体实施过程如下：
步骤1：转炉脱磷炉所产生的部分高温钢渣，在倒渣过程中事先在专用渣罐底部加入砂石作为改质剂，砂石加入量为处理渣量的11％，改质目标使钢渣二元碱度降低至1.0，该厂脱磷转炉原始炉渣和改性渣成分见表1；
步骤2：将初步改质后热态熔渣在线倒入改质还原炉中后，喷入高炉煤气，每吨钢渣的高炉煤气喷吹量根据热态钢渣温度在260m3/t，对熔渣进行补温，将钢渣温度控制在1450℃-1650℃范围内，使熔渣充分熔化，同时使熔池内熔渣搅动，保证熔池充分改质且混合均匀；
步骤3：使熔渣温度升高至1500℃左右，向熔渣喷吹碳粉，碳粉喷吹量为处理渣量15.5％，碳粉喷吹时间控制在10min，碳粉喷吹速度20kg/(t·min)，整个喷吹时间和反应时间共维持30min，以确保熔渣充分还原；
其中，在计算碳粉喷吹量时，ηC为1.5，为4.34％，/>为25.54％，αMnO为4.55％，γC1为99％。
步骤4：还原结束后，将熔渣在还原炉内镇静15min，实现熔渣和金属铁液分层，然后分别将还原后的含磷铁水和熔渣排出，实现金属液-渣液有效分离，分离后得到的金属液和炉渣成分分别见表2和表3；
步骤5：经钢渣熔融改质与碳热还原工艺处理后，分离的金属铁液可以作为金属料在冶炼中使用；罐内尾渣导入渣处理线进行后续处理，对渣处理线出后钢渣进行多级破碎磨细后，提取残余金属铁后，尾渣可直接生产矿棉或满足做水泥等建筑材料原料的要求，最终实现钢渣的资源化利用。
需要说明的是：试验得到碳质还原剂喷吹量控制公式中常数ηC和分别为1.5和99％。
需要说明的是：为减少能源供给，在熔渣温度升高至炉渣熔化后可便进行喷吹碳质还原剂，故而深度熔融改质和碳热还原过程有重叠。
表1某厂原始脱磷转炉渣和熔融改性渣目标成分质量分数，％
成分 CaO SiO2 MgO P2O5 MnO Fe2O3 Al2O3 R
原始脱磷转炉渣 34.41 23.44 5.44 4.34 4.55 25.54 2.28 1.5
熔融改质目标渣 31.01 31.01 4.91 3.91 4.10 23.01 2.05 1.0
表2分离后得到的金属液成分质量分数，％
类型 Fe P Mn 回收重量
金属铁液 89.19 7.51 3.30 181.8kg/t
表3分离后得到的炉渣成分质量分数，％
类型 CaO SiO2 MgO P2O5 MnO Fe2O3 Al2O3
炉渣成分 42.49 42.49 6.73 0.96 3.37 1.16 2.81
根据图7所示，1为磷富集相，2为RO相，3为基相。图8为处理后得到的金属铁块照片，图9为处理后得到的渣样照片，可以看出钢渣中有价元素得到有效还原。
本实施例中，铁的回收率为90.69％；磷的回收率72.05％，锰的收得率为17.02％；渣中TFe为0.81％、f-CaO为0.09％。
实施例2
针对某厂电炉钢渣采用本方法进行处理。具体实施过程如下：
步骤1：电炉冶炼所产生的部分高温钢渣，在倒渣过程中随液态渣流加入一定量泥沙作为改质剂，在出渣1/5至4/5间加完，泥沙加入量为处理渣量的31.96％，改质目标使钢渣二元碱度降低至1.0，该厂脱磷转炉原始炉渣和改性渣成分见表4；
步骤2：将初步改质后热态熔渣在线倒入专用还原炉中后，喷入310m3/t高炉煤气，对熔渣进行补温，将钢渣温度控制在1450℃-1650℃范围内，使熔渣充分熔化，同时使熔池内熔渣搅动，保证熔池充分改质且混合均匀；
步骤3：使熔渣温度升高至1550℃左右，利向熔渣喷吹碳粉，碳粉喷吹量为处理渣量11.3％，碳粉在8min喷完，碳粉喷吹速度15kg/(t·min)，整个喷吹时间和反应时间共维持40min，以确保熔渣充分还原；
其中，在计算碳粉喷吹量时，ηC为99％，为1.61％，/>为21.59％，αMnO为1.82％，γC1为1.5。
步骤4：还原结束后，将熔渣在还原炉内镇静20min，实现熔渣和金属铁液分层，然后将还原后的含磷铁水和熔渣排出，实现金属液-渣液有效分离，分离后得到的金属液和炉渣成分分别见表5和表6；
步骤5：经钢渣熔融改质与碳热还原工艺处理后，分离的金属铁液可以作为金属料在冶炼中使用；罐内尾渣导入渣处理线进行后续处理，对渣处理线出后钢渣进行多级破碎磨细后，提取残余金属铁后，尾渣可直接生产矿棉或满足做水泥等建筑材料原料的要求，最终实现钢渣的资源化利用。
需要说明的是：试验得到碳质还原剂喷吹量控制公式中常数ηC和分别为1.5和99％；
需要说明的是：为减少能源供给，在熔渣温度升高至炉渣熔化后可便进行喷吹碳质还原剂，故而深度熔融改质和碳热还原过程有重叠。
表4某厂原始转炉渣成分质量分数，％
成分 CaO SiO2 MgO P2O5 MnO Fe2O3 Al2O3 R
原始脱磷转炉渣 45.36 13.40 9.82 1.61 1.82 21.59 3.04 3.5
熔融改质目标渣 35.27 35.27 7.64 1.25 1.42 16.79 2.36 1.0
表5分离后得到的金属液成分质量分数，％
类型 Fe P Mn 回收重量
金属铁液 91.70 2.56 5.74 151.1kg/t
表6分离后得到的炉渣成分质量分数，％
类型 CaO SiO2 MgO P2O5 MnO Fe2O3 Al2O3
炉渣成分 42.97 42.97 9.31 0.61 0.58 0.68 2.88
根据图10所示，1为磷富集相，2为RO相，3为基相。图11为处理后得到的金属铁块照片，图12为处理后得到的渣样照片，可以看出钢渣中有价元素得到有效还原。
本实施例中，铁的回收率为90.76％；磷的回收率62.80％，锰的收得率为61.53％；渣中TFe为0.48％，f-CaO为0.08％。
对比例1
与实施例1相比，本对比例不采用本发明提供方法，而是采用钢渣冷却后磁选回收磁性金属铁或铁氧化物，但仅能回收渣中少量金属铁或铁氧化物，回收后的钢渣则无法使用，目前做法是丢弃或堆存。
表7某厂原始脱磷转炉渣和熔融改性渣目标成分质量分数，％
成分 CaO SiO2 MgO P2O5 MnO Fe2O3 Al2O3 R
原始脱磷转炉渣 34.41 23.44 5.44 4.34 4.55 25.54 2.28 1.5
表8分离后得到的磁性含铁物质量分数，％
类型 Fe P Mn 回收重量
磁性含铁物 ＞70％(质量分数) - - 30-100kg/t
表9磁选后得到的炉渣中TFe含量质量分数，％
类型 TFe
磁选后钢渣 10-25
表10磁选后钢渣与改质后钢渣f-CaO含量质量分数，％
类型 磁选后钢渣 改质后钢渣
f-CaO 1-15％(质量分数) ＜0.1
需要说明的是，虽然本发明实施例1及实施例2以转炉渣和电炉渣为例进行了说明，但是本发明不限于此，针对钢铁冶炼流程产生的精炼渣、铁水预处理渣等其他钢渣，也适用本实施例中的钢渣中有价元素高效回收及资源化利用的工艺方法。由于炉渣种类、炉渣成分、物相性质等参数不同，因此在采用炉渣熔融改质和碳热还原处理工艺时改质剂种类、改质剂加入量、还原剂加入量、控制温度、还原时间等控制条件也都并不相同。
值得注意的是，本发明不仅限于上述实施例中的转炉钢渣，也同样适用于钢铁生产流程中产生的其他炼钢工序钢渣。
值得注意的是，本发明中提供了碳热还原过程碳质还原剂喷吹量与钢渣成分、钢渣重量、理论配碳量等关系式，并在实施例中给出了特定试验条件下关键常数η和γC1的取值，并不代表此种钢渣在本发明中涉及控制关系中常数η和γC1为唯一定值，而对于关键常数η和γC1的确定应是由具体钢渣、工艺条件及相关设备参数等特定条件来综合确定，同时本发明给出了常数η和γC1取值范围。
值得注意的是，本发明中强调的是一种采用出渣熔融改质与控制合理温度制度协同配合来经济可靠实现钢渣成分调质的处理工艺，并举例利用喷粉补热枪分别对熔渣进行加热和碳热还原处理来实现改质钢渣的连续补温和有效还原，基于此思路本方明给出关键参数控制关系；因此，对于任何在此思路指引下得到的工艺方法或控制关系或控制方法，均应涵盖在本方明保护范围内。
综上所述，本发明提供了一种合理利用钢渣余热及出渣搅拌能，并通过采用出渣初步熔融改质与还原炉内控制合理温度深度改质协同配合来实现钢渣成分调质的处理工艺，利用喷射方式分别对熔渣进行控温和碳热还原处理，该工艺处理后可使渣中磷回收率可达到60％以上，铁回收率可达到90％以上，锰的收得率10-80％，处理后消除低活性、难磨相(RO相)和弱稳定性(f-CaO)相的影响，渣中全铁都降到3％以下，游离氧化钙都降到0.1％以下，满足了水泥等建筑材料国标的要求；且该方法简单可靠，可操作性强，便于实现，使钢渣中有价元素得以高效回收，增加了尾渣资源化利用途径，提高了钢渣附加值，同时也大大减少了炉渣处理时能量消耗；很好的解决了实际生产中钢渣中有价元素的高附加值资源化回收利用及钢渣难以大规模资源化利用而受到限制的问题，为渣中有价元素高效回收离及资源化利用奠定了基础，提升钢铁企业的经济效益和减少环境污染。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢渣改质和有价元素回收装置，其特征在于，包括旋转倾动系统及喷枪系统，其中，
所述旋转倾动系统包括改质还原炉及倾动框架，所述改质还原炉设置在倾动框架内，所述改质还原炉能够在所述倾动框架内以炉体中心轴为轴进行旋转并以倾动框架的倾动轴为轴进行倾动；
所述喷枪系统包括喷粉补热枪及旋转升降机构，所述喷粉补热枪设置在改质还原炉的顶部的加料炉口的上侧，所述旋转升降机构的一端与所述喷粉补热枪连接，另一端与所述倾动轴的一侧连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷粉补热枪包括：
第一管道，为粉剂加入管道，
第二管道，包围所述第一管道，为燃气管道，
第三管道，包围所述第二管道，为助燃气管道。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述改质还原炉通过倾动框架内侧设置的旋转支撑连接在所述倾动框架内。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转升降机构包括：
升降横臂，一端与所述喷粉补热枪连接，另一端与导向机构连接；
立柱，一端与所述导向机构连接，另一端设置有转轴孔，与所述倾动框架的所述倾动轴以可转动方式连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述旋转升降机构还包括链条，所述链条设置在立柱上，所述链条的两端分别与导向机构连接，同时，所述立柱的上侧与下侧设置链轮，所述链条套设在所述链轮上。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述立柱的侧面设置压紧轮与主动轮，所述链条套设在所述压紧轮与所述主动轮上。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述改质还原炉的底部设置出钢机构，所述出钢机构包括：
座转，贯穿设置于改质还原炉的底部，并且中部设置出钢孔；
第一滑板，设置在座砖下侧，与所述改质还原炉的底部滑动连接，所述第一滑板的左侧设置第一通孔；
第二滑板，设置在所述第一滑板的下侧，与所述第一滑板滑动连接，所述第二滑板的左侧设置第二通孔、中部设置第三通孔，所述第二通孔的下侧设置填砂装置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述填砂装置包括：
纵向挤出装置，设置在所述第二通孔的下侧，与所述第二通孔连通；
横向挤出装置，一端与所述纵向挤出装置连通，另一端上侧设置储砂仓，所述储砂仓与所述横向挤出装置连通。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述第一通孔与所述第三通孔及所述座砖的出钢孔连通时，是出钢位，当所述第一通孔与所述第二通孔连通时，为填砂位。
10.一种钢渣改质和有价元素回收方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的装置，包括如下步骤：
步骤1：初炼炉出钢完毕后，在高温钢渣倒渣过程中，事先在改质还原炉底部或随液态渣流加入改质剂，利用钢渣余热和出渣动力对炉渣进行熔融改质处理；
步骤2：将步骤1的改质后热态熔渣在线倒入改质还原炉中后，在改质还原炉口喷吹燃气，对熔渣进行补温，同时使熔池内熔渣搅动；
步骤3：熔渣在改质还原炉中升温后，在改质还原炉口对改质熔渣喷吹还原剂；
步骤4：还原结束后，将熔渣熔池镇静，实现熔渣和金属铁液分层，然后利用改质还原炉底部排出金属铁液，翻转炉口出渣。
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