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一种利用喷吹法预处理 钢渣的装置及方法

阅读：533发布：2021-11-15

专利汇可以提供一种利用喷吹法预处理钢渣的装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种利用喷吹法预处理钢渣的装置及方法，解决现有的钢渣处理装置及方法存在的处理效率低，导致大量废渣堆积，钢渣回收率低，造成资源浪费的技术问题。本发明采用的技术方案是：一种利用喷吹法预处理钢渣的装置，由喷吹系统、渣罐运输系统和除尘系统组成，所述喷吹系统与除尘系统根据现场环境设置于渣罐运输系统的两侧或同侧；一种利用上述装置预处理钢渣的方法，以氮气作为喷吹介质，通过喷吹系统将含碳量35％以上的含碳细物料喷入液态钢渣中，利用液态钢渣的余热促进碳与铁氧化物的反应，然后再进行后续的焖渣处理。本发明促使高温钢渣生成以四氧化三铁和铁为主的熔融物质，以提高后续的焖渣效率，从而提高渣钢的回收效率。，下面是一种利用喷吹法预处理钢渣的装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用喷吹法预处理钢渣的装置，其特征在于：由喷吹系统、渣罐运输系统和除尘系统组成，所述喷吹系统与除尘系统根据现场环境设置于渣罐运输系统的两侧或同侧；
所述喷吹系统包括料仓(1)、喷吹罐(2)、喷吹阀(3)、助吹阀(4)、喷吹管道(5)、喷吹软管(6)、机械手(7)、支撑架(8)、喷枪(9)、分配器(19)、放散阀(20)、球阀(21)、冲压阀(22)和混合器(23)；所述料仓(1)的出料口通过球阀(21)与喷吹罐(2)的进料口连接，所述喷吹罐(2)的上部设有放散阀(20)，喷吹罐(2)的下部设有冲压阀(22)，喷吹罐(2)的出料口处设有喷吹阀(3)，所述喷吹阀(3)的出口与混合器(23)的进料口连接，所述混合器(23)的进气口通过丝口与助吹阀(4)的出口连接，所述助吹阀(4)与氮气管道连接，所述混合器(23)的出口与喷吹管道(5)的进口连接，所述喷吹管道(5)出口与喷吹软管(6)的进口连接，所述喷吹软管(6)的出口与分配器(19)的进口连接，所述分配器(19)设在机械手(7)上，所述机械手(7)通过支撑架(8)固定，所述喷枪(9)通过丝口与分配器(19)的出口连接；
所述渣罐运输系统包括渣罐(10)和牵引车(11)，所述渣罐(10)设在牵引车(11)上并位于设在喷枪(9)的下方；
所述除尘系统包括除尘罩Ⅰ(12)、除尘罩Ⅱ(24)、除尘器管道(13)、除尘器(14)、卸灰阀(16)、风机(17)和烟囱(18)；所述除尘罩Ⅰ(12)设在渣罐(10)的上方并通过支撑架(8)固定，除尘罩Ⅰ(12)上偏离集尘口的位置处设有喷枪升降口，所述除尘罩Ⅱ(24)设在料仓(1)的上方，除尘罩Ⅰ(12)和除尘罩Ⅱ(24)的集尘口分别通过除尘器管道(13)与除尘器(14)的入口连接，所述除尘器(14)的下部设有卸灰阀(16)，所述风机(17)的进口与除尘器(14)的出口连接，所述烟囱(18)与风机(17)的出口连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用喷吹法预处理钢渣的装置，其特征在于：所述除尘器(14)的上方设有防雨棚(15)。
3.根据权利要求1所述的一种利用喷吹法预处理钢渣的装置，其特征在于：所述机械手(7)通过可调电动液压推杆控制。
4.一种利用权利要求1-3任意一项所述装置预处理钢渣的方法，其特征在于：将炼钢结束后的液态钢渣装入渣罐(10)中，并通过牵引车(11)将渣罐(10)牵引到喷吹系统处，然后以氮气作为喷吹介质，通过喷吹系统将含碳量35％以上的含碳细物料喷入渣罐(10)中的液态钢渣中，利用液态渣的余热促进碳与铁氧化物的反应，然后再进行后续的焖渣处理。
5.根据权利要求4所述的预处理钢渣的方法，其特征在于：所述含碳细物料中粒径120目以下的物料含量不低于80％。
6.根据权利要求4所述的预处理钢渣的方法，其特征在于：所述含碳细物料为干熄焦除尘灰、地面除尘站的除尘灰、高炉布袋的除尘灰、高炉焦仓除尘灰或洗煤产生的泥煤中的任意一种。
7.根据权利要求4所述的预处理钢渣的方法，其特征在于：所述含碳细物料的喷吹时间为3-5min。
8.根据权利要求4所述的预处理钢渣的方法，其特征在于：所述含碳细物料的用量与钢渣的重量比为0.03-0.07kg/kg。
9.根据权利要求4-8任意一项所述的预处理钢渣的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)开启球阀(21)和放散阀(20)，将料仓(1)内的含碳细物料放入喷吹罐(2)中，当喷吹罐(2)内含碳细物料体积达到喷吹罐容积的80％时，关闭球阀(21)和放散阀(20)，打开冲压阀(22)，当喷吹罐(2)内的压力达到0.25-0.50MPa时，关闭冲压阀(22)，与此同时开启除尘系统；
2)将炼钢结束后的液态钢渣装入渣罐(10)中，通过牵引车(11)将渣罐(10)牵引到喷吹系统处并置于除尘罩Ⅰ(12)的下方；
3)开启助吹阀(4)，开始喷吹氮气，喷吹压力控制在0.15-0.25MPa；
4)通过机械手(7)将喷枪(9)插入渣罐(10)中距渣罐底400mm高的位置处，开启喷吹阀(3)，使喷吹罐(2)内的含碳细物料与氮气在混合器(23)内充分混合，然后通过喷吹管道(5)、喷吹软管(6)、分配器(19)和喷枪(9)喷入高温渣液中，喷吹30s后通过机械手(7)逐步提高喷枪(9)的高度，当喷枪(9)距渣液平面还有200mm时关闭喷吹阀(3),避免渣液不能遮挡喷吹物料，导致渣液溢出，继续喷吹2分钟后，将喷枪(9)移出渣罐(10)，待喷枪(9)冷却后关闭助吹阀(4)停止喷吹氮气；喷吹过程产生的烟气，由除尘罩Ⅰ(12)和除尘罩Ⅱ(24)通过除尘器管道(13)收集到除尘器(14)内，粉尘经除尘器(14)反吹后通过卸灰阀(16)排出，风机(17)为除尘系统运行的动力源，产生的烟气经烟囱(18)排入大气中；
5)喷吹完毕后通过牵引车(11)把渣罐(10)移出喷吹位，渣罐(10)进行后续的焖渣作业。

说明书全文

一种利用喷吹法预处理钢渣的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于转炉炼钢固废回收技术领域，具体涉及一种利用喷吹法预处理钢渣的装置及方法。

背景技术

[0002] 钢渣是冶金工业中产生的废渣，其产生率为粗钢产量的8％～15％，2012年全世界排钢渣量约1.8亿t。中国的钢渣产生量随着钢铁工业的快速发展而迅速递增，因此，钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。钢渣的主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸二钙、RO镁、铁、锰的氧化物，即FeO、MgO、MnO形成的固熔体、游离石灰f－CaO等。

[0003] 国内钢铁企业产生的钢渣不能完全及时处理，致使大量钢渣占用土地，污染环境。钢渣中含有大量的渣钢、氧化钙、铁以及氧化镁等可利用组分。目前国内钢渣主要处理工艺有：热泼法、风淬法、滚筒法、粒化轮法、热焖法。其中热泼法、滚筒法、热焖法最为常用。

[0004] 焖好的钢渣由挖掘机从焖渣池挖出经装载机运输到格筛料仓，通过格筛筛粉，大粒级的进入破碎区，由电磁盘吊着重锤将大块钢渣砸碎，再返回钢渣处理生产线；进行破碎后的钢渣进行分级筛选再利用，达到转炉、高炉及烧结使用的物料，最后40—50％的低含铁量的钢渣进行外排后低价处理。由于目前用钢渣做水泥及砖制品使用量占比不足钢厂外排钢渣的10％，造成含铁物料的不能回收及大量的废渣堆积无法利用。所以，为使钢铁企业创造经济和环境效益，选择合适的预处理工艺和利用途径来开发钢渣的再利用价值是十分必要和迫切的。

发明内容

[0005] 本发明的目的是为了解决现有的钢渣处理装置及方法存在的处理效率低，导致大量废渣堆积，钢渣回收率低，造成资源浪费的技术问题，提供一种利用喷吹法预处理钢渣的装置及方法。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

[0007] 一种利用喷吹法预处理钢渣的装置，由喷吹系统、渣罐运输系统和除尘系统组成，所述喷吹系统与除尘系统根据现场环境设置于渣罐运输系统的两侧或同侧；

[0008] 所述喷吹系统包括料仓、喷吹罐、喷吹阀、助吹阀、喷吹管道、喷吹软管、机械手、支撑架、喷枪、分配器、放散阀、球阀、冲压阀和混合器；所述料仓的出料口通过球阀与喷吹罐的进料口连接，所述喷吹罐的上部设有放散阀，喷吹罐的下部设有冲压阀，喷吹罐的出料口处设有喷吹阀，所述喷吹阀的出口与混合器的进料口连接，所述混合器的进气口通过丝口与助吹阀的出口连接，所述助吹阀与氮气管道连接，所述混合器的出口与喷吹管道的进口连接，所述喷吹管道出口与喷吹软管的进口连接，所述喷吹软管的出口与分配器的进口连接，所述分配器设在机械手上，所述机械手通过支撑架固定，所述喷枪通过丝口与分配器的出口连接；

[0009] 所述渣罐运输系统包括渣罐和牵引车，所述渣罐设在牵引车上并位于喷枪的下方；

[0010] 所述除尘系统包括除尘罩Ⅰ、除尘罩Ⅱ、除尘器管道、除尘器、卸灰阀、风机和烟囱；所述除尘罩Ⅰ设在渣罐的上方并通过支撑架固定，除尘罩Ⅰ上偏离集尘口的位置处设有喷枪升降口，所述除尘罩Ⅱ设在料仓的上方，除尘罩Ⅰ和除尘罩Ⅱ的集尘口分别通过除尘器管道与除尘器的入口连接，所述除尘器的下部设有卸灰阀，所述风机的进口与除尘器的出口连接，所述烟囱与风机的出口连接。

[0011] 进一步地，所述除尘器的上方设有防雨棚。

[0012] 进一步地，所述机械手通过可调电动液压推杆控制。

[0013] 一种利用上述装置预处理钢渣的方法，将炼钢结束后的液态钢渣装入渣罐中，并通过牵引车将渣罐牵引到喷吹系统处，然后以氮气作为喷吹介质，通过喷吹系统将含碳量35％以上的含碳细物料喷入渣罐中的液态钢渣中，利用液态渣的余热促进碳与铁氧化物的反应，然后再进行后续的焖渣处理。

[0014] 进一步地，所述含碳细物料中粒径120目以下的物料含量不低于80％。

[0015] 进一步地，所述含碳细物料为干熄焦除尘灰、地面除尘站的除尘灰、高炉布袋的除尘灰、高炉焦仓除尘灰或洗煤产生的泥煤中的任意一种。

[0016] 进一步地，所述含碳细物料的喷吹时间为3-5min。

[0017] 进一步地，所述含碳细物料的用量与钢渣的重量比为0.03-0.07kg/kg。

[0018] 进一步地，所述的预处理钢渣的方法，具体步骤如下：

[0019] 1)开启球阀和放散阀，将料仓内的含碳细物料放入喷吹罐中，当喷吹罐内含碳细物料体积达到喷吹罐容积的80％时，关闭球阀和放散阀，打开冲压阀，当喷吹罐内的压力达到0.25-0.50MPa时，关闭冲压阀，与此同时开启除尘系统；

[0020] 2)将炼钢结束后的液态钢渣装入渣罐中，通过牵引车将渣罐牵引到喷吹系统处并置于除尘罩Ⅰ的下方；

[0021] 3)开启助吹阀，开始喷吹氮气，喷吹压力控制在0.15-0.25MPa；

[0022] 4)通过机械手将喷枪插入渣罐中距渣罐底400mm高的位置处，开启喷吹阀，使喷吹罐内的含碳细物料与氮气在混合器内充分混合，然后通过喷吹管道、喷吹软管、分配器和喷枪喷入高温渣液中，喷吹30s后通过机械手逐步提高喷枪的高度，当喷枪距渣液平面还有200mm时关闭喷吹阀，继续喷吹2分钟后，将喷枪移出渣罐，待喷枪冷却后关闭助吹阀停止喷吹氮气；喷吹过程产生的烟气，由除尘罩Ⅰ和除尘罩Ⅱ通过除尘器管道收集到除尘器内，粉尘经除尘器反吹后通过卸灰阀排出，风机为除尘系统运行的动力源，产生的烟气经烟囱排入大气中；

[0023] 5)喷吹完毕后通过牵引车把渣罐移出喷吹位，渣罐进行后续的焖渣作业。

[0024] 本发明的有益效果是：

[0025] 1、本发明的钢渣预处理装置通过喷吹系统、渣罐运输系统和除尘系统实现了对钢渣的高效预处理，大幅提升后续钢渣热闷效率、增强闷渣效果，该处理步骤可连续进行，可使钢铁企业实现钢渣处理的连续化生产，提升钢渣处理工艺的自动化程度、降低工人的劳动强度，并有效利用了废旧资源，具有较高的经济效益。

[0026] 2、本发明的钢渣预处理方法主要通过喷吹系统把含碳细物料喷入液态钢渣中，利用液态渣的余热促进碳与铁氧化物的反应，一方面提高铁元素的直接回收比例；另一方面促进易磁选的氧化亚铁及四氧化三铁的生成，提高铁元素的回收率。

[0027] 3、本发明采用的含碳含细物料为工业产生的可回收含碳物质，如干熄焦除尘灰、地面除尘站的除尘灰、高炉布袋含碳高的除尘灰、高炉焦仓除尘灰或者洗煤产生的泥煤等物料烘干后作为喷吹优选原料，实现企业内部的回收利用，节能环保，进一步提高喷吹的经济效益。

[0028] 4、本发明利用高温液态钢渣中的氧化铁与细粒碳粉发生还原反应，以促使高温钢渣生成以四氧化三铁和铁为主的熔融物质，以提高后续的磁选效率，从而提高渣钢的回收效率；供炼钢使用的渣钢回收率在原基础上提高5％以上，供烧结使用的钢渣粉回收率提高10％以上，使尾渣的含铁量(TFe)低于3％。

[0029] 5、本发明中含碳细物料与渣中的铁氧化物反应是吸热过程，在反应过程中有助于钢渣温度的快速降低，由于钢渣温度的降低，钢液的粘度增加使的喷吹气体和碳与氧化铁反应生成的气体不能完全的排出液态钢渣，残余气体凝固于钢渣中，增加钢渣冷固后的孔隙率，使钢渣在焖渣过程中更容易碎裂、粉化，提高焖渣效率减少回焖比例，提高焖渣设施的使用效率；由于孔隙率增加，钢渣的比表面积增加后更有利钢渣中游离氧化钙f-CaO后期粉化处理。

[0030] 6、经本发明预处理后的钢渣孔隙率增加，使钢渣加工过破碎难度进一步降低，加工过程的电耗及细磨设备的损耗较其它钢渣处理方式降低。附图说明

[0031] 图1为本发明装置的结构示意图；

[0032] 图中：1-料仓；2-喷吹罐；3-喷吹阀；4-助吹阀；5-喷吹管道；6-喷吹软管；7-机械手；8-支撑架；9-喷枪；10-渣罐；11-牵引车；12-除尘罩Ⅰ；13-除尘器管道；14-除尘器；15-防雨棚；16-卸灰阀；17-风机；18-烟囱；19-分配器、20-放散阀；21-球阀；22-冲压阀；23-混合器；24-除尘罩Ⅱ。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0034] 如图1所示，本实施例中的一种利用喷吹法预处理钢渣的装置，由喷吹系统、渣罐运输系统和除尘系统组成，所述喷吹系统与除尘系统根据现场环境设置于渣罐运输系统的两侧或同侧；

[0035] 所述喷吹系统包括料仓1、喷吹罐2、喷吹阀3、助吹阀4、喷吹管道5、喷吹软管6、机械手7、支撑架8、喷枪9、分配器19、放散阀20、球阀21、冲压阀22和混合器23；所述料仓1的出料口通过球阀21与喷吹罐2的进料口连接，所述喷吹罐2的上部设有放散阀20，喷吹罐2的下部设有冲压阀22，喷吹罐2的出料口处设有喷吹阀3，所述喷吹阀3的出口与混合器23的进料口连接，所述混合器23的进气口通过丝口与助吹阀4的出口连接，所述助吹阀4与氮气管道连接，所述混合器23的出口与喷吹管道5的进口通过法兰连接，所述喷吹管道5的出口与喷吹软管6的进口通过快速接头连接，所述喷吹软管6的出口与分配器19的进口通过快速接头连接，所述分配器19通过螺栓固定在机械手7上，所述机械手7通过支撑架8固定，所述机械手7通过可调电动液压推杆控制，既能实现喷枪9纵行高度的调节，又可实现移动喷枪10的可控，支撑架8为钢结构框架，所述喷枪9通过丝口与分配器19的出口连接。

[0036] 所述渣罐运输系统包括渣罐10和牵引车11，所述渣罐10设在牵引车11上并位于喷枪9的下方；

[0037] 所述除尘系统包括除尘罩Ⅰ12、除尘罩Ⅱ24、除尘器管道13、除尘器14、防雨棚15、卸灰阀16、风机17和烟囱18；所述除尘罩Ⅰ12设在渣罐10的上方并通过支撑架8固定，除尘罩Ⅰ12上偏离集尘口的位置处设有喷枪升降口，喷枪升降口采用耐高温垫进行密封，所述除尘罩Ⅱ24设在料仓1的上方，除尘罩Ⅰ12和除尘罩Ⅱ24的集尘口分别通过除尘器管道13与除尘器14的入口连接，所述除尘器14的下部设有卸灰阀16，所述风机17的进口与除尘器14的出口连接，所述烟囱18与风机17的出口连接；所述除尘器14的上方设有防雨棚15。

[0038] 本实施例中的一种利用上述装置预处理钢渣的方法，包括将炼钢结束后的液态钢渣装入渣罐10中，并通过牵引车11将渣罐10牵引到喷吹系统处，然后以氮气作为喷吹介质，通过喷吹系统将含碳量35％以上的含碳细物料喷入渣罐10中的液态钢渣中，含碳细物料的喷吹时间为3-5min，利用液态渣的余热促进碳与铁氧化物的反应，然后再进行后续的焖渣处理。

[0039] 所述含碳细物料为干熄焦除尘灰、地面除尘站的除尘灰、高炉布袋的除尘灰、高炉焦仓除尘灰或洗煤产生的泥煤中的任意一种。所述含碳细物料中粒径120目以下的物料含量不低于80％。所述含碳细物料的用量与钢渣的重量比为0.03-0.07kg/kg。

[0040] 具体步骤如下：

[0041] 1)开启球阀21和放散阀20，将料仓1内的含碳细物料放入喷吹罐2中，当喷吹罐2内含碳细物料体积达到喷吹罐容积的80％时，关闭球阀21和放散阀20，打开冲压阀22，当喷吹罐2内的压力达到0.25-0.50MPa时(避免喷枪9在钢渣液面内发生堵塞，压力过高导致渣液飞溅)，关闭冲压阀22，与此同时开启除尘系统；

[0042] 2)将炼钢结束后的液态钢渣装入渣罐10中，通过牵引车11将渣罐10牵引到喷吹系统处并置于除尘罩Ⅰ12的下方；

[0043] 3)开启助吹阀4，开始喷吹氮气，喷吹压力控制在0.15-0.25MPa；

[0044] 4)通过机械手7将喷枪9插入渣罐10中距渣罐底400mm高的位置处，开启喷吹阀3，使喷吹罐2内的含碳细物料与氮气在混合器23内充分混合，然后通过喷吹管道5、喷吹软管6、分配器19和喷枪9喷入高温渣液中，喷吹30s后通过机械手7逐步提高喷枪9的高度(提高速度：按每分钟0.2-0.4米)，当喷枪9距渣液平面还有200mm时关闭喷吹阀3，继续喷吹2分钟后，将喷枪9移出渣罐10，待喷枪9冷却后关闭助吹阀4停止喷吹氮气；喷吹过程产生的烟气，由除尘罩Ⅰ12和除尘罩Ⅱ24通过除尘器管道13收集到除尘器14内，粉尘经除尘器14反吹后通过卸灰阀16排出，风机17为除尘系统运行的动力源，产生的烟气经烟囱18排入大气中；

[0045] 5)喷吹完毕后通过牵引车11把渣罐10移出喷吹位，渣罐10进行后续的焖渣作业。

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