CN218539547U

CN218539547U - 一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的系统

Info

Publication number: CN218539547U
Application number: CN202222941479.1U
Authority: CN
Inventors: 袁章福; 刘克; 赵宏欣; 施春红
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2032-11-04

Abstract

本实用新型公开了一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的系统，所述系统包括高炉、粉料斗、渣锅、货车、喷吹装置和水淬装置。所述高炉用于进行高炉炼铁并向外输出熔融高炉渣，所述高炉的出料口与渣锅的进料口连接，所述渣锅用于盛装熔融高炉渣，所述渣锅位于货车上，通过货车实现渣锅的运输，所述粉料斗用于盛装并向外输出细尾矿砂，所述喷吹装置一端与粉料斗连接，另一端与渣锅连接，所述水淬装置用于对发生熔融反应后的渣锅进行水淬，得到水淬矿渣作为水泥活性掺料。本实用新型避免了由于出现冲渣沟冒渣、炉渣飞溅而引发的不少安全事故，并且本实用新型对冶金大宗固废资源循环利用及节约能源具有重要意义。

Description

一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的系统

技术领域

本实用新型属于钢铁冶金技术领域，具体涉及涉及一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的系统。

背景技术

随着我国钢铁工业的迅猛发展，铁尾矿的排放量日益增大，但是铁尾矿综合利用率偏低，造成大量的尾矿堆积，尾矿的排放和存储不仅耗用大量的人力、物力和财力，还占用大量的农田，造成环境污染；如果出现尾矿库溃坝，还会严重危及人民生命和财产安全。根据2020中国环境统计年鉴显示，2019年我国铁尾矿产生量5.36亿吨，综合利用量1.16亿吨，铁尾矿综合利用率不足30％，绝大多数铁尾矿尚未被综合利用。尾矿作为重要的二次矿物资源已在国内外备受关注，因此，面对国内铁尾矿的排放及影响的严峻情况，有必要开发出大比例高附加值利用铁尾矿的新技术和新产品，以达到提高铁尾矿综合利用率、减小环境影响的目的。

高炉渣是在高炉炼铁过程中形成的固体废物。高炉矿渣的排放量随着矿石品位和冶炼方法不同而变化，平均每1吨生铁产出0.25吨高炉渣。由于近代选矿和炼铁技术的提高，每吨生铁产出的高炉矿渣量已经大大下降。矿渣由于含有80～90％的玻璃相，这种以SiO₂、Al₂O₃和CaO为主要化学组成的玻璃相物质具有潜在的水化活性，可在Ca(OH)₂等碱性物质的激发下反应生成具有胶凝性的水化硅酸钙和水化铝酸钙等产物，产生强度，是生产水泥最好的混合材。但矿渣水泥的缺点是早期强度较低。

目前，高炉冶炼产生的高炉渣的处理工艺主要包括水淬法和干渣法。除极少特殊情况采用放干渣的工艺之外，其他均是使用水冲渣工艺，以实现炉渣的水淬。然后，再由相关炉渣处理设备、运输皮带等完成水渣的工艺流程。

鉴于此，本实用新型提出一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中铁尾矿综合利用率偏低，造成环境污染和矿渣水泥早期强度较低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的系统，所述系统包括高炉、粉料斗、渣锅、货车、喷吹装置和水淬装置，

所述高炉用于进行高炉炼铁并向外输出熔融高炉渣，所述高炉的出料口与渣锅的进料口连接，

所述渣锅用于盛装熔融高炉渣，所述渣锅位于货车上，通过货车实现渣锅的运输，

所述粉料斗用于盛装并向外输出细尾矿砂，

所述喷吹装置一端与粉料斗连接，另一端与渣锅连接，所述喷吹装置用于将从粉料斗输出的细尾矿砂输入渣锅中，使细尾矿砂与高炉渣发生熔融反应，

所述水淬装置用于对发生熔融反应后的渣锅进行水淬，得到水淬矿渣，作为水泥活性掺料。

优选地，所述喷吹装置包括空气压缩机、喷吹管道、氧气管道、第一喷枪、第二喷枪和防溅罩，

所述喷吹管道一端与空气压缩机连接，另一端与第一喷枪连接，

所述粉料斗位于所述空气压缩机与第一喷枪之间，所述粉料斗的出料口与喷吹管道连接，

所述空气压缩机用于提供压缩空气，所述喷吹管道以所述压缩空气为动力，将从粉料斗输出的细尾矿砂通过第一喷枪输入渣锅中，

所述氧气管道一端与供氧设备连接，另一端与第二喷枪连接，所述氧气管道用于将炼钢厂提供的氧气通过第二喷枪输入渣锅中，

在所述渣锅上方设有防溅罩，用于防止渣锅中的物料飞溅。

优选地，所述供氧设备为炼钢厂储氧罐。

优选地，所述喷吹装置还包括升降装置，所述第一喷枪、第二喷枪和防溅罩均与升降装置连接，所述升降装置用于实现所述第一喷枪、第二喷枪和防溅罩的升降。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型提供的一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的系统在加入细尾矿砂后，高炉渣的液相线温度降低，可以在较低的温度下进行水淬处理，避免出现冲渣沟冒渣、炉渣飞溅现象，引发的不少安全事故。

此外，本实用新型对冶金大宗固废资源循环利用及节约能源具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型一个实施例提供的细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的系统的示意图。

附图标记说明如下：

1、高炉；2、粉料斗；3、渣锅；4、货车；5、喷吹装置；6、水淬装置。

图2是本实用新型一个实施例提供喷吹装置的示意图。

附图标记说明如下：

501、空气压缩机；502、喷吹管道；503、氧气管道；504、升降装置；505、第二喷枪；506、防溅罩；507、炼钢厂蓄氧罐；508、第一喷枪。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案和解决的技术问题进行阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型专利的一部分实施例，而不是全部实施例。

如图1所示，本实用新型提供了一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的系统，所述系统包括高炉1、粉料斗2、渣锅3、货车4、喷吹装置5和水淬装置6。

所述高炉1用于进行高炉炼铁并向外输出熔融高炉渣，所述高炉1的出料口与渣锅3的进料口连接，所述渣锅3用于盛装熔融高炉渣，所述渣锅3位于货车4上，通过货车4实现渣锅3的运输，所述粉料斗2用于盛装并向外输出细尾矿砂，所述喷吹装置5一端与粉料斗2连接，另一端与渣锅3连接，所述喷吹装置5用于将从粉料斗2输出的细尾矿砂输入渣锅3中，使细尾矿砂与高炉渣发生熔融反应，所述水淬装置6用于对发生熔融反应后的渣锅3进行水淬，得到水淬矿渣，作为水泥活性掺料。

进一步地，如图2所示，所述喷吹装置5包括空气压缩机501、喷吹管道502、氧气管道503、升降装置504、第二喷枪505、防溅罩506和第一喷枪508。

所述喷吹管道502一端与空气压缩机501连接，另一端与第一喷枪508连接，所述粉料斗2位于所述空气压缩机501与第一喷枪508之间，所述粉料斗2的出料口与喷吹管道502连接，所述空气压缩机501用于提供压缩空气，所述喷吹管道502以所述压缩空气为动力，将从粉料斗2输出的细尾矿砂通过第一喷枪508输入渣锅3中，所述氧气管道503一端与炼钢厂储氧罐507连接，另一端与第二喷枪505连接，所述氧气管道503用于将炼钢厂提供的氧气通过第二喷枪505输入渣锅3中，在所述渣锅3上方设有防溅罩506，用于防止渣锅3中的物料飞溅，所述第一喷枪508、第二喷枪505和防溅罩506均与升降装置504连接，所述升降装置504用于实现所述第一喷枪508、第二喷枪505和防溅罩506的升降。

一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的方法，所述制备水泥活性掺料的方法，包括以下步骤：

S1、将高炉1炼铁排出的熔融高炉渣装入渣锅3中，通过货车4将渣锅运输到装有细尾矿砂的粉料斗2处；

S2、将粉料斗的细尾矿砂通过喷吹装置5吹入渣锅3中，同时向渣锅3中吹入氧气形成高温火焰用于熔化细尾矿砂，反应完成后得到熔渣；

S3、将熔渣通过渣锅3送入水淬装置6完成水淬，同时得到水泥活性掺料，又称水渣。水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料石灰石膏等激发剂作用下，可以作为优质的水泥原料，可制成矿渣硅酸盐水泥，石膏矿渣水泥，石灰矿渣水泥，矿渣砖，矿渣混凝土等。

进一步地，所述细尾矿砂的细度模数为2.7，含水量在5％～45％。

进一步地，步骤S1中，所述渣锅中装入熔融高炉渣的量为40～50吨。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、用升降装置504将防溅罩506罩住渣锅3，同时将第一喷枪508和第二喷枪505降到渣锅3中，然后通过氧气管道503将氧气通过第二喷枪505吹入渣锅3；

S22、将粉料斗2中的细尾矿砂加入喷吹管道502，同时空气压缩机501将细尾矿砂通过第一喷枪505吹入渣锅3中。

进一步地，步骤S21中，所述升降装置504可以调节氧气进入物料中的深度。进行吹氧的时候将防溅罩506盖住渣锅3既可以防止熔融渣飞溅造成事故，也可以减少热量的散失。等熔融反应结束后将防溅罩506升起，然后将渣锅3送到水淬装置处。

进一步地，步骤S21中，所述第一喷枪508和第二喷枪505的浸渍深度为500～1400mm，所述氧气管道503的流量为15～22Nm³/min。

进一步地，步骤S22中，所述细尾矿砂加入喷吹管道502的速度为100～150kg/min，所述空气压缩机501的空气流量为3.5Nm³/min。细尾矿砂的加入可以改善矿渣水泥早期强度较低的缺点，并降低了高炉渣的液相线温度。加入量在10～20％之间最好，小于该值矿渣水泥早期强度低，大于该值矿渣水泥的矿相结构改变，使得其性能降低。

进一步地，步骤S22中，向所述渣锅3喷入细尾矿砂的量为10～20％。

以下所有实施例采用的细尾矿砂成分如下：

细尾矿砂成分(wt％)

SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	SO<sub>3</sub>	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	烧失量
										48.52	15.76	6.40	4.13	7.94	2.09	2.15	0.82	4.99	6.61

细尾矿砂的细度模数为2.7，含水量在5％-45％。

实施例1

将高炉中熔融炉渣装入渣锅中约40吨，通过货车将渣锅运输到装有细尾矿砂的粉料斗处。用升降装置将防溅罩罩住渣锅，同时将第一喷枪和第二喷枪降到渣锅中，浸渍深度为500mm，然后通过氧气管道以15Nm³/min的流量将氧气通过第二喷枪吹入渣锅；将粉料斗中的细尾矿砂以100kg/min的速度加入喷吹管道，同时空气压缩机以2.0Nm³/min的空气流量通过第一喷枪将细尾矿砂吹入渣锅中。渣锅喷入细尾矿砂的量为10％。最后得到的熔渣通过渣锅送入水淬装置完成水淬，同时得到水泥活性掺料。测得的实验数据为：喷入细尾矿砂的量为10％时，熔化温度为1275℃，较高炉渣熔化温度1350℃低了75℃。早期强度为32MPa，较高炉渣早期强度26MPa高了6MPa。

实施例2

将高炉中熔融炉渣装入渣锅中约45吨，通过货车将渣锅运输到装有细尾矿砂的粉料斗处。用升降装置将防溅罩罩住渣锅，同时将第一喷枪和第二喷枪降到渣锅中，浸渍深度为800mm，然后通过氧气管道以18Nm3/min的流量将氧气通过第二喷枪吹入渣锅；将粉料斗中的细尾矿砂以120kg/min的速度加入喷吹管道，同时空气压缩机以2.5Nm³/min的空气流量通过第一喷枪将细尾矿砂吹入渣锅中。渣锅喷入细尾矿砂的量为12％。最后得到的熔渣通过渣锅送入水淬装置完成水淬，同时得到水泥活性掺料。测得的实验数据为：喷入细尾矿砂的量为12％时，熔化温度为1250℃，较高炉渣熔化温度1350℃低了100℃。早期强度为33MPa，较高炉渣早期强度26MPa高了7MPa。

实施例3

将高炉中熔融炉渣装入渣锅中约50吨，通过货车将渣锅运输到装有细尾矿砂的粉料斗处。用升降装置将防溅罩罩住渣锅，同时将第一喷枪和第二喷枪降到渣锅中，浸渍深度为1000mm，然后通过氧气管道以20Nm³/min的流量将氧气通过第二喷枪吹入渣锅；将粉料斗中的细尾矿砂以150kg/min的速度加入喷吹管道，同时空气压缩机以3.0Nm³/min的空气流量通过第一喷枪将细尾矿砂吹入渣锅中。渣锅喷入细尾矿砂的量为15％。最后得到的熔渣通过渣锅送入水淬装置完成水淬，同时得到水泥活性掺料。测得的实验数据为：喷入细尾矿砂的量为15％时，熔化温度为1225℃，较高炉渣熔化温度1350℃低了125℃。早期强度为30MPa，较高炉渣早期强度26MPa高了4MPa。

实施例4

将高炉中熔融炉渣装入渣锅中约50吨，通过货车将渣锅运输到装有细尾矿砂的粉料斗处。用升降装置将防溅罩罩住渣锅，同时将第一喷枪和第二喷枪降到渣锅中，浸渍深度为1400mm，然后通过氧气管道以22Nm³/min的流量将氧气通过第二喷枪吹入渣锅；将粉料斗中的细尾矿砂以150kg/min的速度加入喷吹管道，同时空气压缩机以3.5Nm³/min的空气流量通过第一喷枪将细尾矿砂吹入渣锅中。渣锅喷入细尾矿砂的量为20％。最后得到的熔渣通过渣锅送入水淬装置完成水淬，同时得到水泥活性掺料。测得的实验数据为：喷入细尾矿砂的量为20％时，熔化温度为1200℃，较高炉渣熔化温度1350℃低了150℃。早期强度为28MPa，较高炉渣早期强度26MPa高了2MPa。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种细尾矿砂协同高炉水渣制备水泥活性掺料的系统，其特征在于，所述系统包括高炉、粉料斗、渣锅、货车、喷吹装置和水淬装置，

所述粉料斗用于盛装并向外输出细尾矿砂，

2.根据权利要求1所述的制备水泥活性掺料的系统，其特征在于，所述喷吹装置包括空气压缩机、喷吹管道、氧气管道、第一喷枪、第二喷枪和防溅罩，

在所述渣锅上方设有防溅罩，用于防止渣锅中的物料飞溅。

3.根据权利要求2所述的制备水泥活性掺料的系统，其特征在于，所述供氧设备为炼钢厂储氧罐。

4.根据权利要求2所述的制备水泥活性掺料的系统，其特征在于，所述喷吹装置还包括升降装置，所述第一喷枪、第二喷枪和防溅罩均与升降装置连接，所述升降装置用于实现所述第一喷枪、第二喷枪和防溅罩的升降。