技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种熔融钢渣螺旋破碎装置，特别是一种对钢
铁企业生产过程产生的高温熔融钢渣进行螺旋破碎的装置。
背景技术
[0002] 我国是钢铁生产大国，每年钢产量超过8亿吨，占全球的一半以上。每生产一吨钢约产生钢渣120kg，钢渣年产生量在1亿吨以上。钢渣中含有铁金属资源以及
硅酸
钙等无机材料资源，具有重要的资源回收价值。我国铁
矿石资源长期以来进口，各种资源十分紧缺。因此，钢渣的处理和资源化利用具有重大的资源回收价值意义。
[0003] 无论是回收钢渣中金属铁资源还是无机材料资源，都需要将钢渣进行破碎分离，以便后续采用
磁选等方式实现两种物料的分离，从而分别进行资源化利用。因此钢渣的预处理工艺即钢渣的破碎工艺是钢渣处理的关键环节，如何实现高效、环保、经济的钢渣破碎处理是钢渣处理工艺最为关注的问题。
[0004] 目前钢渣的预处理工艺有热闷法、热泼法、滚筒法、
风淬法等工艺，但均存在一定的问题。热泼法生产方式落后，处理过程简单粗放，存在环境污染严重，金属资源回收率低等问题，是应当淘汰落后的钢渣处理工艺；滚筒法仅适用于流动性好的液态钢渣，处理后小颗粒金属铁易被包裹在渣颗粒中，金属铁资源回收率低，尾渣用途单一，钢渣尾渣资源化利用受限，目前仅用于宝钢系内少数钢铁企业；风淬法采用大风量直接将液态钢渣吹散冷却成细小颗粒，钢渣中金属铁大量
氧化，无法有效回收金属铁资源，目前国内仅
马钢一家具有一套风淬装备。
[0005] 热闷法工艺是当前钢渣处理应用最为普遍的工艺，具备适应性广，热闷后钢渣粉化效果好，有利于渣铁分离，金属铁回收率高，尾渣安定性合格等一系列的优点。热闷法分为池式热闷和有压热闷两种工艺。池式热闷法采用
工程机械化操作的工艺方法，即使用挖掘机对倒入热闷池的高温钢渣进行扒渣破碎。池式热闷倒渣、扒渣、出渣操作过程没有除尘装置，需要进一步提高装备化
水平和环境排放。有压热闷方式采用机械化的辊压
破碎机对高温钢渣进行破碎，实现了破碎过程的装备化自动化，且处理过程
烟尘有组织排放，但装备占据空间大，投资高。此外两种热闷方式因装备工艺限制均为按批次方式处理来料钢渣，无法实现钢渣破碎的连续化生产运行。
[0006] 有压热闷工艺是钢渣处理发展的趋势，但现有的具有破碎装备占据空间大、投资高等问题，迫切需要解决。因此需要加快研发新型的钢渣破碎方法及设备，具有装备化自动化水平高，空间占地小，系统投资低，烟尘有组织排放等优点。从而为钢渣有压热闷提供更好的预破碎工艺技术装备，实现现有钢渣处理工艺技术装备的升级。
[0007] 现有的钢渣辊压破碎工艺是将钢渣倒在半封闭的钢渣破碎空间内，钢渣在
破碎区内进行倾倒，钢渣采用移动的钢渣辊压破碎机进行破碎处理，系统装备及配套动
力等辅助系统占地空间较大，破碎区对厂房跨度、高度等要求较高。该工艺采用分批次来渣进行破碎处理，破碎过程采用间歇式处理方式，破碎过程并没有实现连续化。实用新型内容
[0008] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用固定轴螺旋破碎机对熔融钢渣进行破碎，熔融钢渣可连续倒入螺旋破碎机，螺旋破碎机按照一定速率旋转，一边破碎钢渣，一边将钢渣驱动到出渣口，该装备实现钢渣处理的连续化生产，大幅度提高了钢渣处理效率。该装备占地空间小，对厂房跨度、高度要求低，大幅度降低了土建
费用；装备采用固定的螺旋方式驱动钢渣，无需在钢渣破碎区内设置行走机构，可实现全封闭的处理环境，降低了烟气处理系统投资。总之该系统装备自动化程度高，生产连续性好，处理效率高，空间占地小，系统投资低，环境排放达标等优点，能够满足钢渣处理的环保排放和经济性要求。
[0009] 本实用新型涉及一种熔融钢渣螺旋破碎装置，所述熔融钢渣螺旋破碎装置包括：渣罐、倾翻机、螺旋破碎机、渣槽、出渣机、热闷罐、烟气处理系统和控制系统；所述螺旋破碎机包括倒渣口、破碎膛、驱动装置、破碎轴、破碎齿、
喷嘴和出渣口；倒渣口设置在螺旋破碎机的前端，出渣口设置在螺旋破碎机的后端，破碎齿设置在破碎轴上，破碎轴从螺旋破碎机的前端向后端延伸，并位于破碎膛内，喷嘴设置在螺旋破碎机的上部，用于对螺旋破碎机内钢渣进行喷水冷却；驱动装置与破碎轴连接，用于驱动破碎轴旋转，通过破碎轴上的破碎齿的旋转对钢渣进行破碎和驱动；所述渣罐可放置在倾翻机上；倾翻机设置在螺旋破碎机的倒渣口一侧，用于将渣罐中的熔融钢渣倾翻倒入倒渣口中；渣槽放置螺旋破碎机的出渣口下部；渣槽坐在出渣机上；烟气处理系统部分位于倒渣口上部，用于将熔融钢渣螺旋破碎装置产生的烟气处理后外排；控制系统分别连接倾翻机、螺旋破碎机、出渣机、热闷罐和烟气处理系统；控制系统用于启动出渣机将装好钢渣的渣槽从出渣口下方运出，采用行车吊运渣槽至热闷罐中进行热闷处理。
[0010] 其中，烟气处理系统包括集尘器、洗涤塔、电
除尘器、引风机、烟囱；集尘器、洗涤塔、
电除尘器、引风机和烟囱之间依次采用管道连接；集尘器设置在倒渣口的上部。
[0011] 其中，控制系统为PLC控制系统；引风机为变频引风机；驱动装置包括
电机和减速机，电机通过减速机与破碎轴连接。
[0012] 其中，所述倒渣口内径不小于800mm。优选，所述破碎膛内底部设置干渣垫层，垫层厚度不小于300mm。优选，破碎轴可通过驱动装置的电机实现正反两个方向的转动，电机正方向旋转可推动钢渣向出渣口运动，反之反方向旋转可推动钢渣向倒渣口运动。
[0013] 其中，所述破碎轴采用通水冷却方式对破碎轴进行保护，破碎轴和破碎齿的材料为耐热
合金钢。优选，所述破碎齿按照螺旋线方式在破碎轴上布置，使钢渣按照螺旋驱动方式行进。优选，在破碎轴上沿着螺旋线每360度可布置3-12个破碎齿；相邻两个破碎齿之间的夹
角为30-120度。优选，破碎齿(18)与钢渣行进方向的夹角为30-80度。
[0014] 本实用新型还涉及一种对熔融钢渣进行螺旋破碎的方法，优选采用上述的熔融钢渣螺旋破碎装置对熔融钢渣进行旋转破碎的方法，包括以下步骤：
[0015] (1)盛有熔融钢渣的渣罐经行车吊运放置在倾翻机上；
[0016] (2)通过控制系统启动倾翻机按照一定的速度将熔融钢渣经螺旋破碎机的倒渣口倒入螺旋破碎机的破碎膛内；
[0017] (3)通过控制系统启动驱动装置驱动螺旋破碎机的破碎轴旋转，破碎轴带动破碎齿旋转，旋转的破碎齿碰撞、搅动钢渣，对钢渣进行破碎；同时钢渣沿着螺旋破碎机螺旋驱动方向向螺旋破碎机的出渣口行进；
[0018] (4)通过控制系统启动打开螺旋破碎机的喷嘴对螺旋破碎机内钢渣进行喷水冷却，液态熔融钢渣进入螺旋破碎机后随着钢渣的行进逐渐冷却破碎，经初步冷却破碎后的钢渣从出螺旋破碎机的出渣口落入渣槽中；
[0019] (5)通过控制系统启动引风机对倒渣和破碎过程进行除尘，直至没有倒渣和破碎作业；
[0020] (6)通过控制系统启动出渣机将装好钢渣的渣槽从出渣口下方运出，采用行车吊运渣槽至热闷罐中进行热闷处理。
[0021] 其中，螺旋破碎机按照和地平面成小于10℃的角度沿钢渣驱动方向向下倾斜放置，使倒渣口高于出渣口，有利于钢渣的驱动下行出渣。优选，单个渣罐倒渣时间为3-20分钟，可通过调整倾翻机倾翻速度控制倒渣速度。优选，螺旋破碎机的破碎轴转速为3-20转/分钟，可通过增大破碎轴转速提高钢渣处理能力，反之降低钢渣处理能力。优选，螺旋破碎机内喷嘴打水量为80-300kg/吨钢渣，可通过提高打水量降低出渣口钢渣
温度，反之提高出渣口钢渣温度。优选，出渣口钢渣
温度控制在400-1200℃，既保证了钢渣实现了初步的冷却
固化破碎，同时又能保证具有一定的热量满足后续热闷处理要求。优选，钢渣经破碎处理后，颗粒粒度<50mm的钢渣超过70％。
[0022] 其中，螺旋破碎机倒渣和破碎过程产生烟气洗涤塔和电除尘器除尘后通过烟筒外排，粉尘浓度低于10mg/m3，满足超净排放要求。
[0023] 其中，步骤(2)和步骤(5)同时进行；优选，步骤(3)和步骤(5)同时进行；优选，步骤(4)和步骤(5)同时进行；优选，步骤(3)和步骤(4)同时进行；优选，步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)同时进行。
[0024] 其中，倾翻机倒渣，螺旋破碎机破碎钢渣，渣槽接渣，以及洗涤塔和电除尘器)除尘同时进行。优选，控制系统为PLC控制系统，通过PLC控制系统控制倾翻机开启和倾翻速率、电机启动和破碎轴转速、喷嘴喷水量、洗涤塔开启和水量、电除尘器
电场强度及烟气流速、引风机开启、出渣机进出。
[0025] 其中，所述的装置中破碎轴上任一
位置上至少有一个破碎齿，破碎膛内各位置钢渣都能够被
接触破碎，相邻两个破碎齿夹角为30-120度，沿着螺旋线每360度可布置3-12个破碎齿；其中，所述的装置中破碎齿和破碎轴沿钢渣行进方向夹角为30-80度，夹角越小钢渣驱动推进速度越快。
[0026] 本实用新型优点从装置上和方法上实现熔融钢渣的破碎处理，采用PLC远程控制，具有自动化程度高，生产连续性好，处理效率高，钢渣粉化率高，空间占地小，系统投资低，环境排放达标，生产操作方便等优点。该方法及装置大幅度提高了钢渣破碎处理的装备化水平，可进行连续的钢渣破碎处理，改变了以往间歇生产方式，提高了钢渣处理效率，将有效降低钢渣投资及生产运营成本。
[0027] 本实用新型采用倾翻机进行倒渣，采用固定轴螺旋破碎机对熔融钢渣进行连续破碎。熔融钢渣可连续倒入螺旋破碎机，螺旋破碎机按照一定速率旋转，一边破碎钢渣，一边将钢渣驱动到出渣口，该装备实现钢渣处理的连续化生产，大幅度提高了钢渣处理效率。钢渣经破碎后<50mm的钢渣比例高达70％以上，钢渣粉化率显著提高；倒渣过程设置集尘器、洗涤塔、电除尘器除尘设备，烟尘排放浓度低于10mg/m3。本实用新型优点从装置上和方法上实现熔融钢渣的破碎处理，具有自动化程度高，生产连续性好，具备处理效率高，空间占地小，密闭性好，系统投资低，超净排放等优点，大幅度提高了钢渣破碎处理的装备化水平，改变了以往间歇生产方式，提高了钢渣处理效率，将有效降低钢渣投资及生产运营成本。
附图说明
[0028] 图1熔融钢渣螺旋破碎系统装置示意图。
[0029] 图2a螺旋破碎机正视图。
[0030] 图2b螺旋破碎机侧视图。
[0031] 图3破碎齿沿破碎轴螺旋曲线布置示意图。
具体实施方式
[0032] 一种熔融钢渣旋辊破碎装置如图1、图2a-b和图3所示，所述熔融钢渣螺旋破碎装置包括：渣罐1、倾翻机2、螺旋破碎机3、渣槽4、出渣机5、热闷罐6、烟气处理系统和控制系统12，优选为PLC控制系统12；所述螺旋破碎机3包括倒渣口13、破碎膛14、驱动装置、破碎轴
17、破碎齿18、喷嘴19和出渣口20；倒渣口13设置在螺旋破碎机3的前端，出渣口20设置在螺旋破碎机3的后端，破碎齿18设置在破碎轴17上，破碎轴17从螺旋破碎机3的前端向后端延伸，并位于破碎膛14内，喷嘴19设置在螺旋破碎机3的上部，用于对螺旋破碎机内钢渣进行喷水冷却；驱动装置与破碎轴连接，用于驱动破碎轴17旋转，通过破碎轴17上的破碎齿18的旋转对钢渣进行破碎和驱动；所述渣罐1可放置在倾翻机2上；倾翻机2设置在螺旋破碎机3的倒渣口13一侧，用于将渣罐1中的熔融钢渣倾翻倒入倒渣口13中；渣槽4放置螺旋破碎机3的出渣口20下部；渣槽4坐在出渣机5上；烟气处理系统部分位于倒渣口13上部，用于将熔融钢渣螺旋破碎装置产生的烟气处理后外排；控制系统12分别连接倾翻机2、螺旋破碎机3、出渣机5、热闷罐6和烟气处理系统；控制系统12用于启动出渣机5将装好钢渣的渣槽4从出渣口20下方运出，采用行车吊运渣槽4至热闷罐6中进行热闷处理。
[0033] 如图1所示，烟气处理系统包括集尘器7、洗涤塔8、电除尘器9、引风机10、烟囱11；集尘器7、洗涤塔8、电除尘器9、引风机10和烟囱11之间依次采用管道连接；集尘器7设置在倒渣口13的上部。控制系统12为PLC控制系统；引风机10为变频引风机；图2所示，驱动装置包括电机15和减速机16，电机15通过减速机16与破碎轴17连接。所述倒渣口13内径不小于
800mm。优选，所述破碎膛14内底部设置干渣垫层，垫层厚度不小于300mm。优选，破碎轴17可通过驱动装置的电机15实现正反两个方向的转动，电机15正方向旋转可推动钢渣向出渣口
20运动，反之反方向旋转可推动钢渣向倒渣口13运动。所述破碎轴17采用通水冷却方式对破碎轴17进行保护，破碎轴17和破碎齿18的材料为
耐热合金钢。优选，所述破碎齿18按照螺旋线方式在破碎轴17上布置，使钢渣按照螺旋驱动方式行进。优选，在破碎轴17上沿着螺旋线每360度可布置3-12个破碎齿18；相邻两个破碎齿18之间的夹角为30-120度。优选，破碎齿18与钢渣行进方向的夹角为30-80度。
[0034] 进一步，如图1-3所示，一种熔融钢渣螺旋破碎装置，其包括：渣罐1，倾翻机2，螺旋破碎机3，渣槽4，出渣机5，热闷罐6，集尘器7，洗涤塔8，电除尘器9，引风机10，烟囱11，PLC控制系统12；其中所述的装置还包括螺旋破碎机3由倒渣口13，破碎膛14，电机15，减速机16，破碎轴17，破碎齿18，喷嘴19，出渣口20组成；其中所述装置中还包括渣罐1放置在倾翻机2上；倾翻机2在螺旋破碎机3倒渣口13一侧；渣槽4放置螺旋破碎机3出渣口20下部；渣槽4坐在出渣机5上；集尘器7放置在倒渣口13上部；集尘器7，洗涤塔8，电除尘器9，引风机10和烟囱11间采用管道连接；其中所述的装置还包括引风机10为变频风机；其中所述的装置中倒渣口13内径不小于800mm；其中所述的装置中螺旋破碎机3破碎膛14内底部设置干渣垫层，垫层厚度不小于300mm；其中所述的装置中螺旋破碎机3由电机15、减速机16驱动破碎轴17旋转，破碎轴17上的破碎齿18旋转对钢渣进行破碎、驱动；其中所述的装置中螺旋破碎机3破碎轴17可通过电机15实现正反两个方向的转动，电机15正方向旋转可推动钢渣向出渣口20运动，反之反方向旋转钢渣向倒渣口13运动；其中所述的装置中破碎轴17采用通水冷却方式对破碎轴17进行保护，破碎轴17和破碎齿18采用耐热
合金钢为原料进行制造；其中所述的装置中破碎齿18按照螺旋线方式在破碎轴17上布置，使钢渣按照螺旋驱动方式行进；
其中所述的装置中破碎轴17上任一位置上至少有一个破碎齿18，破碎膛14内各位置钢渣都能够被接触破碎，相邻两个破碎齿18夹角为30-120度，螺旋线每旋转360度可布置3-12个破碎齿18；其中所述的装置中破碎齿18和破碎轴17沿钢渣行进方向夹角为30-80度，夹角越小钢渣驱动推进速度越快；其中所述的装置中螺旋破碎机3通过上部的喷嘴19对钢渣进行喷水冷却。
[0035] 如图1-3所示，一种采用上述的装置对熔融钢渣螺旋破碎的方法，包括以下步骤：(1)盛有熔融钢渣的渣罐1经行车吊运放置在倾翻机2上。(2)通过PLC控制系统12启动倾翻机2按照一定的速度将熔融钢渣经倒渣口13倒入螺旋破碎机3破碎膛14内。(3)通过PLC控制系统12启动
驱动电机15、减速机16驱动螺旋破碎机3破碎轴17旋转，破碎轴17带动破碎齿18旋转，旋转的破碎齿18碰撞、搅动钢渣，对钢渣进行破碎；同时钢渣沿着螺旋破碎机3螺旋驱动方式向出渣口20行进。(4)通过PLC控制系统12启动打开喷嘴19对螺旋破碎机3内钢渣进行喷水冷却，液态熔融钢渣进入螺旋破碎机3后随着钢渣的行进逐渐冷却破碎，经初步冷却破碎后的钢渣从出渣口20落入渣槽4中。(5)通过PLC控制系统12启动出渣机5将装好钢渣的渣槽4从出渣口20下方运出，采用行车吊运渣槽4至热闷罐6中进行热闷处理。(6)通过PLC控制系统12启动引风机10对倒渣和破碎过程进行除尘，直至没有倒渣和破碎作业。
[0036] 其中，步骤(2)和步骤(5)同时进行；优选，步骤(3)和步骤(5)同时进行；优选，步骤(4)和步骤(5)同时进行；优选，步骤(3)和步骤(4)同时进行；优选，步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)同时进行。
[0037] 其中，螺旋破碎机3按照和地平面0-10℃角度沿钢渣驱动方向向下倾斜放置，使倒渣口13高于出渣口20，有利于钢渣的驱动下行出渣。优选，其中螺旋破碎机3按照和地平面成小于10℃的角度沿钢渣驱动方向向下倾斜放置。单个渣罐1倒渣时间为3-20分钟，可通过调整倾翻机2倾翻速度控制倒渣速度。螺旋破碎机3破碎轴17转速为3-20转/分钟，可通过增大破碎轴17转速提高钢渣处理能力，反之降低钢渣处理能力。螺旋破碎机3内喷嘴19打水量为80-300kg/吨钢渣，可通过提高打水量降低出渣口20钢渣温度，反之提高出渣口20钢渣温度。出渣口20钢渣温度控制在400-1200℃，即保证了钢渣实现了初步的冷却固化破碎，同时又能保证具有一定的热量满足后续热闷处理要求。钢渣经破碎处理后，颗粒粒度<50mm的钢渣超过70％。螺旋破碎机3倒渣和破碎过程产生烟气经洗涤塔8和电除尘器9除尘后通过烟3
筒11外排，粉尘浓度低于10mg/m ，满足超净排放要求。倾翻机2倒渣，螺旋破碎机3破碎钢渣，渣槽4接渣，以及洗涤塔8和电除尘器9除尘需同时进行。PLC控制系统12通过编程控制倾翻机2开启和倾翻速率、电机15启动和破碎轴17转速、喷嘴19喷水量、洗涤塔8开启和水量、电除尘器9电场强度及烟气流速、风机10开启、出渣机5进出。
