一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法，包括炉体、水平流液洞、上升流液道、溢流洞，所述炉体呈筒状，所述炉体的底部设有排铁口，所述炉体内设有第一耐火材料框架，且第一耐火材料框架内设有碳素材料，位于第一耐火材料框架上侧的所述炉体的侧壁上安装有炉壁侧插燃烧喷枪和可升降顶部燃烧喷枪，所述可升降顶部燃烧喷枪通过套管与炉体的顶部可升降连接，所述炉体的顶部设有渣液入口和斜锥形炉盖。不影响钢冶炼的情况下，利用高温液态渣加入硅铝校正原料，流过炉内碳还原床和活性石灰饱和区，分解RO相，还原FeOx并回收铁水，生成液态水泥熟料，液态水泥熟料在冷却固化时释放的热量可回收。

【技术实现步骤摘要】
一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法
本专利技术涉及冶金渣综合利用
，尤其涉及一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法。
技术介绍
高炉煤气、矿渣、钢渣同是钢铁冶炼中排在前三位的副产品，高炉煤气已全部回收利用，矿渣也在水泥的混合材、混凝土掺和料中99％被利用，但钢渣的利用却很低，综合利用率只有30-40％，其中用在水泥、混凝土上也就10％左右，大部分被堆存废弃。矿渣、钢渣、硅酸盐水泥熟料的主要化学成分基本相似，但氧化物含量差别较大，相比于矿渣，钢渣与硅酸盐水泥熟料的化学含量更接近；矿渣、钢渣、硅酸盐水泥熟料有类似的矿物组成；相比于矿渣，钢渣和硅酸盐水泥熟料都含有B矿(β-C2S)、A矿(C3S)、铁铝酸钙、铁酸钙(C2F)、游离氧化钙(f-CaO)等，这些矿物成分使得钢渣具有水化活性；钢渣还含有RO相，在碱度较低的钢渣中含有橄榄石(CaO.RO.SiO2)、蔷薇辉石(3CaO.RO.2SiO2)。但钢渣与硅酸盐水泥熟料相比，A矿含量低，且固熔有铁、硫等；B矿在冷却过程部分发生相变形成低活性的γC2S,并固熔有P2O5；P2O5超过0.3％会导致C3S分解，大大延长钢渣的凝结时间，降低了钢渣活性；同时，钢渣游离氧化钙(f-CaO)、方镁石含量高，游离氧化钙(f-CaO)、方镁石会影响体积安定性。钢渣之所以不如矿渣大量、有效的被利用，主要原因是：1、炼钢品种、原料、操作工艺的变化造成钢渣成分波动大，矿物组成不稳定；2、钢渣玻璃相含量少，水化活性低，水化速度慢，浆体强度增长缓慢；3、钢渣ROf-CaO、MgO水化很慢，水化时，体积膨胀造成硬化水泥浆体产生局部膨胀应力，造成严重的水泥安定性不良；4、易磨性差。所以造成了钢渣积年累月的堆存积压。长期以来，钢渣处理工艺、方法一直是行业研究的课题和热点。当前采用的是对冷却的固体钢渣进行机械活化、热活化和化学活化；机械活化是对钢渣进行反复、长时间粉磨，提高矿渣粉细度，越是活性低的越要磨得更细，才能激发活性；热活化是在水泥浆体养护期间进行蒸汽养护或在压力容器内提高蒸汽压力、温度，提高水化速度；化学活化是在磨细的钢渣中加入强碱或碱类盐，激发钢渣活性，加快水化硬化。钢渣难磨，活化细度要求高，需要消耗大量的能量；碱类激发剂对不同钢渣激发效果相差很大，对改善水泥性能的作用有限，且对混凝土后期安定性留下隐患；热活化只适用于水泥制品的养护，不适应大体积的混凝土浇筑；而三种活化都要大幅增加成本，有时甚至得不偿失，对提高钢渣利用率有限。钢渣中RO相的分选工艺认为钢渣利用的一大问题是其活性矿物含量低，惰性矿物(主要为RO相，Fe2O3和Fe)含量高，高达25—40％惰性矿物的存在极大的影响钢渣的水化活性，将钢渣中惰性矿物与活性矿物进行有效分离成为钢渣资源化的关键。RO相的分选工艺是先将钢渣粉磨，粉磨到RO相从钢渣结晶中解离，再进行筛分、重选、磁选、电选及水选、浸出、浮选；为了减少粉磨解离成本，采用微波辐射加热工艺；对钢渣粉进行焙烧使中磁性的惰性矿物增强磁性，以利于磁选别的工艺。无论采用那种分选工艺，都要对钢渣干法粉磨、气力分选、干法磁选、湿法粉磨、湿法磁选、脱水；流程长，耗能高，选别不清。近年来开展了对钢渣重构的研究。钢渣重构有线上(即在线)和线下(煅烧)重构；在线重构即在钢渣出炉过程中，添加各种调节组分，利用钢渣余热使调节组分与熔态钢渣发生化学反应形成金属铁及胶凝活性高重构渣。煅烧重构将粘土、石灰石按照不同的配比和钢渣共同粉磨，在高温下重构钢渣。袁美霞等在《用钢渣作原料配烧水泥熟料的研究》中，由于所采用的钢渣的化学成分与硅酸盐水泥熟料相比，CaO、SiO2含量低，而Fe2O3含量高得多，因此加入适量的石灰石和粘土来调正成分，从而配制低硅高铁硅酸盐水泥熟料。将煅烧的熟料破碎、粉磨后与一定量的磨细石膏制成水泥，对各种配方水泥的物理实验检测表明，石灰饱和系数、铝率相近时，硅率值高的强度高；硅率、铝率相近时，石灰饱和系数值高的强度高。研究表明钢渣煅烧硅酸盐水泥熟料是可行的，并且配料方案宜采用高KH值，并尽可能提高硅率、铝率。授权公开号CN1004546B的专利技术专利《利用高活性转炉钢渣生产高铁水泥的方法》中公开了在转炉正常冶炼工艺条件下，在加入造渣原料的同时加入活性氧化钙和优质铝矾土，得到改性转炉钢渣，经热泼、破碎后掺入适量的二水石膏，再进行粉磨生产高铁水泥的方法。该方法调整炉内钢渣主要氧化物的含量、比值，使其接近普通硅酸盐水泥孰料所要求的范围，生产出标号为325#水泥；该专利技术在本钢120吨转炉内工业试验获得成功，1988年通过冶金部全部技术鉴定。钢渣重构是将钢渣作为生产水泥的原料，经过二次煅烧或返熔生产水泥孰料；这些工艺和方法需要破碎、粉磨和混料，钢渣利用率低，耗费能源。在线重构为了利用高温液态钢渣的热焓，需要在转炉旁排出液态钢渣时快速加入调节料，占用炼钢排渣场地和延长排渣时间而影响炼钢生产；调节组分无论是在排出液态钢渣前加入渣罐或随排随加，都很难使高温固-液两相混合均匀而完全发生化学反应，所以重构的钢渣粉28天水化活性指数仅提高4-8％，提升幅度不大；在转炉内改性钢渣会影响钢的冶炼。本专利技术所要解决的技术问题是：1、在不影响转炉冶炼的前提下，如何利用高温渣液，在液相完成RO相分解，使C2S转化生成C3S的工艺方法；2、能用于实际生产的简单、可靠、投资少的设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备，包括炉体、水平流液洞、上升流液道、溢流洞，所述炉体呈筒状，所述炉体的底部设有排铁口，所述炉体内设有第一耐火材料框架，且第一耐火材料框架内设有碳素材料，位于第一耐火材料框架上侧的所述炉体的侧壁上安装有炉壁侧插燃烧喷枪和可升降顶部燃烧喷枪，所述可升降顶部燃烧喷枪通过套管与炉体的顶部可升降连接，所述炉体的顶部设有渣液入口和斜锥形炉盖，所述渣液入口处设有渣液入口气封装置，所述炉体顶部的一侧设有烟气出口，所述炉体远离排铁口的一侧与水平流液洞连通，所述水平流液洞内设有加热钼电极，所述水平流液洞上设有校正料加入口，所述水平流液洞与上升流液道连通，所述上升流液道内设有第二耐火材料框架，所述第二耐火材料框架内设有活性石灰，所述上升流液道与溢流洞连通。进一步地，所述炉体由耐火材料制成，所述水平流液洞为长方形管道且由钢板和耐火材料制成。进一步地，所述斜锥形炉盖为倾斜状，所述可升降顶部燃烧喷枪通过套管设置在斜锥形炉盖的中心处。进一步地，所述炉体上设有多个用于安装炉壁侧插燃烧喷枪的安装孔。一种以液态钢渣为原料生产水泥的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：利用炼钢排出的高温渣液，用保温渣罐吊装装入设备；液态或熔融态的渣首先被顶部和两侧燃烧喷枪加热，再流过碳还原床，FeOx被还原成Fe排出，RO相分解；步骤二：分解后的渣液流入钼电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备，包括炉体(2)、水平流液洞(14)、上升流液道(15)、溢流洞(18)，其特征在于，所述炉体(2)呈筒状，所述炉体(2)的底部设有排铁口(1)，所述炉体(2)内设有第一耐火材料框架(5)，且第一耐火材料框架(5)内设有碳素材料(4)，位于第一耐火材料框架(5)上侧的所述炉体(2)的侧壁上安装有炉壁侧插燃烧喷枪(6)和可升降顶部燃烧喷枪(10)，所述可升降顶部燃烧喷枪(10)通过套管与炉体(2)的顶部可升降连接，所述炉体(2)的顶部设有渣液入口(8)和斜锥形炉盖(9)，所述渣液入口(8)处设有渣液入口气封装置(7)，所述炉体(2)顶部的一侧设有烟气出口(11)，所述炉体(2)远离排铁口(1)的一侧与水平流液洞(14)连通，所述水平流液洞(14)内设有加热钼电极(12)，所述水平流液洞(14)上设有校正料加入口(13)，所述水平流液洞(14)与上升流液道(15)连通，所述上升流液道(15)内设有第二耐火材料框架(17)，所述第二耐火材料框架(17)内设有活性石灰(16)，所述上升流液道(15)与溢流洞(18)连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备，包括炉体(2)、水平流液洞(14)、上升流液道(15)、溢流洞(18)，其特征在于，所述炉体(2)呈筒状，所述炉体(2)的底部设有排铁口(1)，所述炉体(2)内设有第一耐火材料框架(5)，且第一耐火材料框架(5)内设有碳素材料(4)，位于第一耐火材料框架(5)上侧的所述炉体(2)的侧壁上安装有炉壁侧插燃烧喷枪(6)和可升降顶部燃烧喷枪(10)，所述可升降顶部燃烧喷枪(10)通过套管与炉体(2)的顶部可升降连接，所述炉体(2)的顶部设有渣液入口(8)和斜锥形炉盖(9)，所述渣液入口(8)处设有渣液入口气封装置(7)，所述炉体(2)顶部的一侧设有烟气出口(11)，所述炉体(2)远离排铁口(1)的一侧与水平流液洞(14)连通，所述水平流液洞(14)内设有加热钼电极(12)，所述水平流液洞(14)上设有校正料加入口(13)，所述水平流液洞(14)与上升流液道(15)连通，所述上升流液道(15)内设有第二耐火材料框架(17)，所述第二耐火材料框架(17)内设有活性石灰(16)，所述上升流液道(15)与溢流洞(18)连通。


2.根据权利要求1所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备，其特征在于，所述炉体(2)由耐火材料(3)制成，所述水平流液洞(14)为长方形管道且由钢板和耐火材料(3)制成。


3.根据权利要求1所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法，其特征在于，所述斜锥形炉盖(9)为倾斜状，所述可升降顶部燃烧喷枪(10)通过套管设置在斜锥形炉盖(9)的中心处。


4.根据权利要求1所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法，其特征在于，所述炉体(2)上设有多个用于安装炉壁侧插燃烧喷枪(6)的安装孔。


5.一种以液态钢渣为原料生产水泥的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一：利用炼钢排出的高温渣液，用保温渣罐吊装装入设备；液态或熔融态的渣首先被顶部和两侧燃烧喷枪加热，再流过碳还原床，FeOx被还原成Fe排出，RO相分解；
步骤二：分解后的渣液流入钼电极加热区，再次被钼电极加热，加热后的渣液加入适量的矿粉、铝矾土、选铁尾矿砂再流入活性石灰饱和区；
步骤三：流过活性石灰饱和区的渣液，C2S转化生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志远，郁国忠，
申请(专利权)人：上海驰春节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31