CN208773837U - 建筑用砖原料高炉渣的处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑用砖原料高炉渣的处理装置，包括冷渣罐，余热锅炉通过旋风除尘器与冷渣罐出风口连通，所述余热锅炉设有省煤器，所述冷渣罐上部和底部分别设有过热器，所述冷渣罐侧壁设有进渣管和出渣管，所述出渣管及旋风除尘器的出口下方设有缓冲槽，所述缓冲槽与第一螺旋输送机连通，所述第一螺旋输送机与成品钢渣罐连通，所述成品钢渣罐上方分别与第一激发剂料仓、第二激发剂料仓连通，所述成品钢渣罐与提升管道相通且成品钢渣罐设于提升管道下方。本实用新型利用含钛高炉渣制备新型建筑材料，即用有机聚合物代替无机胶凝材料，配以添加剂，免烧免蒸条件下制备新型墙体砖，以实现含钛高炉渣的资源化利用。

Description

建筑用砖原料高炉渣的处理装置

技术领域

本实用新型属于建筑技术领域，涉及建筑用砖原料高炉渣的处理装置。

背景技术

我国普通高炉渣的综合利用率约为92%，但含钛高炉渣活性极低，制约了在水泥工业及其它建材行业的应用。大量含钛高炉渣堆积不仅浪费资源，占用耕地，而且严重污染环境。因此，含钛高炉渣急需找到一条有效的利用途径。其中贫钛尾矿主体矿物相是含钛的硅酸盐，用作钛原料，品位偏低不可取，但是做硅酸盐制品还是有市场的一例如，用尾矿制作冶金耐火材料、建筑砖瓦、路面料等。目前已有的工业废渣制砖工艺，均是采用水泥、粉煤灰等无机胶凝材料，通过烧结或蒸养等手段制备砖体。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供建筑用砖原料高炉渣的处理装置，可实现含钛高炉渣的大规模利用。

本实用新型的方案是：

建筑用砖原料高炉渣的处理装置，包括冷渣罐，余热锅炉通过旋风除尘器与冷渣罐出风口连通，所述余热锅炉设有省煤器，所述冷渣罐上部和底部分别设有过热器，所述冷渣罐侧壁设有进渣管和出渣管，所述出渣管及旋风除尘器的出口下方设有缓冲槽，所述缓冲槽与第一螺旋输送机连通，所述第一螺旋输送机与成品钢渣罐连通，所述成品钢渣罐上方分别与第一激发剂料仓、第二激发剂料仓连通，所述成品钢渣罐与提升管道相通且成品钢渣罐设于提升管道下方，混料箱设置在所述提升管道上，所述提升管道内设有螺纹杆，所述螺纹杆两端分别与混料箱顶部、底座连接，所述的提升管道竖直固定连接在底座上，所述混料箱上方设有电机驱动机构与螺纹杆连接，所述混料箱底部出料口与第二螺旋输送机连通，所述第二螺旋输送机出口与搅拌器连通，所述搅拌器上方设有改性剂料罐、入水管，所述提升管道高度低于螺纹杆的高度且顶部无封口，所述冷渣罐上部及侧壁设有膜式水冷壁且其表面积为所述冷渣罐内部面积的1.5～3.5倍。

优选地，所述进渣管靠近冷渣罐位置与第一风机出风口相连；所述冷渣罐下部与第二风机出风口相连；所述冷渣罐底部设有通风板，所述通风板下表面与第二风机相连；所述冷渣罐底部向出渣管方向倾斜且与水平面的夹角为3～8°，所述通风板上表面设有埋管以及出渣管方向倾斜的通风孔。

优选地，所述通风孔的上口宽度小于下口宽度，通风孔的中心轴与垂直线夹角为15-35°；所述通风孔靠向出渣管的侧壁与垂直线的夹角α小于远离出渣管的侧壁与垂直线的夹角β，所述余热锅炉出风口与第三风机进风口相连，所述第三风机出风口与所述第一风机、第二风机相连。

优选地，所述过热器、埋管、膜式水冷壁及省煤器、搅拌器外侧的搅拌器导热层入口连通与汽包相连。

优选地，所述提升管道上倾斜设有多个长度各不相同的斜板，所述斜板底部设有振动电机，所述斜板上设有多条凹槽。

优选地，所述搅拌器内部设有搅拌轴，所述搅拌轴上设有搅拌叶片，所述搅拌叶片为螺旋形搅拌叶片，螺旋升角范围为10-60°，所述搅拌轴上还由上至下依次对称设有若干组刮料连接板，所述刮料连接板端部设有刮料板，所述刮料板与搅拌器内壁配合。

优选地，激发剂料仓内物料为碱性激发剂氢氧化锰-氧化锰，所述氢氧化锰-氧化锰质量比0.75-2.5，所述第二激发剂料仓内物料为内为三乙醇胺，所述改性剂料罐内物料为聚乙烯醇。

本实用新型有益效果：

1、本实用新型利用含钛高炉渣制备新型建筑材料，即用有机聚合物代替无机胶凝材料，配以添加剂，免烧免蒸条件下制备新型墙体砖，以实现含钛高炉渣的资源化利用。

2、本实用新型采用风淬渣急冷的方式，成品渣中粒径小于5mm的炉渣占95%，炉渣整体玻璃化率为95%以上，成品渣品质不受影响。

3、本实用新型混料箱内的提升管道倾斜设有多个长度各不相同的斜板，所述斜板底部设有振动电机，所述斜板上设有多条凹槽，斜板为圆弧形，炉渣在提升管道顶部落下后，落在斜板上，由于多个斜板的长度各不相同，炉渣会落在距离提升管道不同位置，提高了搅拌的效率，减少了循环搅拌的次数，节约电能，而振动电机便于炉渣的落下。

4、与传统的水淬处理方法相比，节省了大量的水资源，同时避免了大量的气态硫化物SO₂和H₂S的排放，环保效益显著。

附图说明

图1本实用新型装置示意图；

图2搅拌轴结构示意图；

图3斜板结构示意图；

图4通风板结构示意图；

其中：冷渣罐1，旋风除尘器2，余热锅炉3，省煤器4，过热器5，进渣管6，出渣管7，第一螺旋输送机8，成品钢渣罐9，第一激发剂料仓10，第二激发剂料仓11，提升管道12，混料箱13，螺纹杆14，底座15，电机驱动机构16，第二螺旋输送机17，搅拌器18，搅拌轴181，搅拌叶片182，刮料连接板183，刮料板184，搅拌器导热层185，改性剂料罐19，入水管20，斜板21，振动电机211，第一风机22，第二风机23，通风板24，埋管25，通风孔26，缓冲槽27，第三风机28，汽包29，膜式水冷壁30。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本实用新型，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

建筑用砖原料高炉渣的处理装置，包括冷渣罐1，余热锅炉3通过旋风除尘器2 与冷渣罐1出风口连通，所述余热锅炉3设有省煤器4，所述冷渣罐1上部和底部分别设有过热器5，所述冷渣罐1侧壁设有进渣管6和出渣管7，所述出渣管7及旋风除尘器2 的出口下方设有缓冲槽27，所述缓冲槽27与第一螺旋输送机8连通，所述第一螺旋输送机8与成品钢渣罐9连通，所述成品钢渣罐9上方分别与第一激发剂料仓10、第二激发剂料仓11连通，所述成品钢渣罐9与提升管道12相通且成品钢渣罐9设于提升管道12下方，混料箱13设置在所述提升管道12上，所述提升管道12内设有螺纹杆14，所述螺纹杆14两端分别与混料箱13顶部、底座15连接，所述的提升管道12竖直固定连接在底座15上，所述混料箱13上方设有电机驱动机构16与螺纹杆14连接，所述混料箱13底部出料口与第二螺旋输送机17连通，所述第二螺旋输送机17出口与搅拌器18连通，所述搅拌器18上方设有改性剂料罐19、入水管20，所述提升管道12高度低于螺纹杆14的高度且顶部无封口。

优选地，所述进渣管6靠近冷渣罐1位置与第一风机22出风口相连；所述冷渣罐1下部与第二风机23出风口相连；所述冷渣罐1底部设有通风板24，所述通风板24下表面与第二风机23相连；所述冷渣罐1底部向出渣管7方向倾斜且与水平面的夹角为3～8°，所述通风板24上表面设有埋管25以及出渣管7方向倾斜的通风孔26。

优选地，所述通风孔26的上口宽度小于下口宽度，通风孔26的中心轴与垂直线夹角为15-35°；所述通风孔26靠向出渣管7的侧壁与垂直线的夹角α小于远离出渣管7的侧壁与垂直线的夹角β，所述余热锅炉3出风口与第三风机28进风口相连，所述第三风机28出风口与所述第一风机22、第二风机23相连。其中，通风板24与水平面夹角为15°，α为 19°，β为27°。通风孔的上口宽度小于下口宽度，即出风口是逐渐缩紧的，使得风速更快，更利于炉渣的冷却。

优选地，所述过热器5、埋管25、膜式水冷壁30 及省煤器4、搅拌器18外侧的搅拌器导热层185入口连通与汽包29相连。

优选地，所述冷渣罐1上部及侧壁设有膜式水冷壁30且其表面积为所述冷渣罐1内部面积的1.5～3.5倍。采用膜式水冷壁对热量进行吸收，膜式水冷壁能增强对炉膛内壁的保护作用，减小粒化后的炉渣对内壁的冲击。

优选地，所述提升管道12上倾斜设有多个长度各不相同的斜板21，所述斜板21底部设有振动电机211，所述斜板21上设有多条凹槽。

优选地，所述搅拌器18内部设有搅拌轴181，所述搅拌轴181上设有搅拌叶片182，所述搅拌叶片182为螺旋形搅拌叶片，螺旋升角范围为10-60°，所述搅拌轴181上还由上至下依次对称设有若干组刮料连接板183，所述刮料连接板183端部设有刮料板184，所述刮料板184与搅拌器18内壁配合。

优选地，激发剂料仓10内物料为碱性激发剂氢氧化锰-氧化锰，所述氢氧化锰-氧化锰质量比为0.75-2.5，所述第二激发剂料仓11内物料为内为三乙醇胺，所述改性剂料罐19内物料为聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇或苯丙乳液。

搅拌器18与免烧免蒸砖的成形机构连通。

本实用新型通过设置埋管、水冷壁、过热器等换热面回收炉渣热量，余热锅炉3内布置有省煤器，吸收热风的余热，通过多级换热可以充分吸收炉渣的余热，热回收效率高达80％以上。本实用新型通过高速高压气流使熔融状态的炉渣迅速粒化，再通第二风机的冷却气流使粒化的炉渣进一步却冷固化，避免了炉渣二次结块；采用风淬渣急冷的方式，成品渣中粒径小于5mm的炉渣占95％，炉渣整体玻璃化率为95％以上，成品渣品质不受影响。

余热锅炉3与第三风机相连，第三风机将换热后的气流送入第一风机和第二风机入风口继续使用，从而避免废气排放，有利于保护环境。

本实用新型炉膛底部设置通风板使冷却风机的冷风得以均匀吹向炉膛内部，使粒化后的炉渣与冷风充分接触，提高换热效率；通风板与水平面夹角为5～10°，有利于炉渣从出渣口尽快流入冷却槽，且适当的倾斜角又能保证炉渣与埋管有足够的接触换热时间。

通风板上表面的通风孔向出渣管方向倾斜，并且通风孔靠向出渣管的侧壁与垂直线的夹角α小于远离出渣管的侧壁与垂直线的夹角β，则从通风孔出去的风向相比通风板的倾斜方向更偏向于靠上一点的位置，使得炉渣从上往下落时，能更快地接触到冷空气实现快速冷却。但若α和β的角度过小，使得风向落点过于靠上，则会影响到炉渣下落的速度，从而拖延其离开高温区的速度，造成炉渣质量下降。

本实用新型方法：含钛高炉渣的活性指标为：碱度系数：Mo=0.68；质量系数：K=1.02；活性系数：Mn=0.83。含钛高炉渣的活性较差。对含钛高炉渣的活性发挥考虑，将含钛高炉渣：85-90%；有机-无机复合激发剂：3-11%；三乙醇胺1-4.5%，改性剂：1-9%。成型压力：30~40MPa；养护方式：空养；养护时间：7d制得含钛高炉渣免烧免蒸砖。

渣料、石灰石进入回转窑9充分混匀，通过控制进入的石灰石量对高炉渣进行调质，使得混匀后的渣料碱度R在2.0～2.1，氧化镁重量百分比≤10％，使得改性后的渣料在冷却过程中不需要急速冷却。

由于助激发剂三乙醇胺对碱激发含钛高炉渣有一定的辅助作用，使原来较弱的激发作用得到一定的增强，通过含钛高炉渣免烧免蒸砖试样的外观质量、强度性能、体积密度、吸水率和干燥收缩性能等指标的测试和分析，表明以含钛高炉渣为集料，辅以激发剂和添加剂，聚乙烯醇为胶凝材料制得的含钛高炉渣免烧免蒸砖的各项性能满足墙体砖的基本要求。

含钛高炉渣中掺加聚乙烯醇，与含钛高炉渣原渣相比并没有水化产物生成，由此可以断定，试样的强度主要来源于聚合物的粘接作用。粘接作用的形成一是浸润，二是粘结力，两者缺一不可。在试验中通过混合均匀来实现含钛高炉渣与聚合物之间的充分浸润。粘结力是聚合物与被粘物在界面上的作用力或结合力。它包括机械嵌合力、分子间力和化学健力。机械嵌合力是聚合物分子扩散渗透进入被粘物表面孔隙中固化镶嵌而成的结合力，类似于轮船抛锚水底，因此也称为投锚力。这种力虽然很小，却是不可忽视的。分子间力是聚合物与被粘物分子相互吸引的力，包括范德华力和氢键，其作用距离为0.3-0.5纳米。由于聚乙烯醇的分子主链全部由碳碳单键组成，每个键都能发生内旋转，因此，聚合物柔性很大。随着水分子在含钛高炉渣内部的运动，聚乙烯醇的长分子链很容易运动或摆动。随着分散介质水的失去，聚乙烯醇很容易与含钛高炉渣颗粒相互靠近，当它们的距离缩小到0.3-0.5纳米时，这种短距离接触就产生一定的分子间作用力，并使分子间的距离进一步缩短到能够处于最大稳定状态的距离，从而使试样获得较高的强度。化学健力是聚合物与被粘物表面能够形成化学键，有共价键、配位键、金属键和离子键等，比分子间力强得多，化学键的结合是很牢固的。聚乙烯醇与3（CaAlO₃）·（CaSO₄）水化产物之间存在化学键合作用。当水加入到和高铝水泥粉末混合物中时，聚乙烯醇含有少量的聚乙酸乙烯酯，在碱性条件下水解，释放出乙酸根基团，与液相中的钙离子形成乙酸钙盐，而水解的基团则被轻基化金属离子进行交联成聚合的基底。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.建筑用砖原料高炉渣的处理装置，包括冷渣罐（1），其特征在于：余热锅炉（3）通过旋风除尘器（2）与冷渣罐（1）出风口连通，所述余热锅炉（3）设有省煤器（4），所述冷渣罐（1）上部和底部分别设有过热器（5），所述冷渣罐（1）侧壁设有进渣管（6）和出渣管（7），所述出渣管（7）及旋风除尘器（2）的出口下方设有缓冲槽（27），所述缓冲槽（27）与第一螺旋输送机（8）连通，所述第一螺旋输送机（8）与成品钢渣罐（9）连通，所述成品钢渣罐（9）上方分别与第一激发剂料仓（10）、第二激发剂料仓（11）连通，所述成品钢渣罐（9）与提升管道（12）相通且成品钢渣罐（9）设于提升管道（12）下方，混料箱（13）设置在所述提升管道（12）上，所述提升管道（12）内设有螺纹杆（14），所述螺纹杆（14）两端分别与混料箱（13）顶部、底座（15）连接，所述的提升管道（12）竖直固定连接在底座（15）上，所述混料箱（13）上方设有电机驱动机构（16）与螺纹杆（14）连接，所述混料箱（13）底部出料口与第二螺旋输送机（17）连通，所述第二螺旋输送机（17）出口与搅拌器（18）连通，所述搅拌器（18）上方设有改性剂料罐（19）、入水管（20），所述提升管道（12）高度低于螺纹杆（14）的高度且顶部无封口，所述冷渣罐（1）上部及侧壁设有膜式水冷壁（30）且其表面积为所述冷渣罐（1）内部面积的1.5～3.5倍。

2.根据权利要求1所述的建筑用砖原料高炉渣的处理装置，其特征在于：所述进渣管（6）靠近冷渣罐（1）位置与第一风机（22）出风口相连；所述冷渣罐（1）下部与第二风机（23）出风口相连；所述冷渣罐（1）底部设有通风板（24），所述通风板（24）下表面与第二风机（23）相连；所述冷渣罐（1）底部向出渣管（7）方向倾斜且与水平面的夹角为3～8°，所述通风板（24）上表面设有埋管（25）以及出渣管（7）方向倾斜的通风孔（26）。

3.根据权利要求2所述的建筑用砖原料高炉渣的处理装置，其特征在于：所述通风孔（26）的上口宽度小于下口宽度，通风孔（26）的中心轴与垂直线夹角为15-35°；所述通风孔（26）靠向出渣管（7）的侧壁与垂直线的夹角α小于远离出渣管（7）的侧壁与垂直线的夹角β，所述余热锅炉（3）出风口与第三风机（28）进风口相连，所述第三风机（28）出风口与所述第一风机（22）、第二风机（23）相连。

4.根据权利要求2所述的建筑用砖原料高炉渣的处理装置，其特征在于：所述过热器（5）、埋管（25）、膜式水冷壁（30）及省煤器（4）、搅拌器（18）外侧的搅拌器导热层（185）入口连通与汽包（29）相连。

5.根据权利要求1所述的建筑用砖原料高炉渣的处理装置，其特征在于：所述提升管道（12）上倾斜设有多个长度各不相同的斜板（21），所述斜板（21）底部设有振动电机（211），所述斜板（21）上设有多条凹槽。

6.根据权利要求1所述的建筑用砖原料高炉渣的处理装置，其特征在于：所述搅拌器（18）内部设有搅拌轴（181），所述搅拌轴（181）上设有搅拌叶片（182），所述搅拌叶片（182）为螺旋形搅拌叶片，螺旋升角范围为10-60°，所述搅拌轴（181）上还由上至下依次对称设有若干组刮料连接板（183），所述刮料连接板（183）端部设有刮料板（184），所述刮料板（184）与搅拌器（18）内壁配合。

7.根据权利要求1所述的建筑用砖原料高炉渣的处理装置，其特征在于：所述第一激发剂料仓（10）内物料为碱性激发剂氢氧化锰-氧化锰，所述第二激发剂料仓（11）内物料为内为三乙醇胺，所述改性剂料罐（19）内物料为聚乙烯醇。