一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置及方法，装置包括：高炉灰仓、造粒机、钢渣包、炼渣炉、改性料仓、给料机、冲渣槽、水淬池、高压水枪、铁水包和集尘系统，基于熔融钢渣和高炉灰物料特性，首先采用造粒机制备高炉灰球，为炼渣炉提供还原改性剂。采用炼渣炉对熔融钢渣进行升温、还原改性冶炼，实现钢渣和高炉灰中铁氧化物经还原获得优质铁水，改性处理后的熔渣经急冷获得高活性改性渣，采用集尘系统进行烟气处理获得富锌粉。可实现熔融钢渣、高炉灰中热能、铁、碳、锌四种资源的最大化回收利用；工艺方法简单，装备难度较低，资源回收价值大，通过该方法处理可望实现钢渣、高炉灰两种大宗钢铁行业难处理固废的全部高附加值利用。

A reduction modification device and method for molten steel slag blast furnace ash

【技术实现步骤摘要】
一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置及方法
本专利技术涉及一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置及方法，特别是一种钢铁企业炼钢产生的熔融钢渣直接添加高炉灰作为主要还原改性剂的装置及方法。
技术介绍
每生产1吨钢约产生0.12～0.14吨的钢渣，2019年我国钢渣产生量约1.3亿吨，利用率为30％。大量钢渣尾渣无法得到资源化利用，每年新增钢渣堆弃量超过8000万吨，累计堆存量超过10亿吨，占用大量土地、污染水系、土壤等，具有严重的环境安全隐患。钢渣的主要化学成分有CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物。从化学组成上讲钢渣是具有铁、硅酸钙两类资源回收价值，若全部资源化利用具有重大的经济和社会价值。此外，钢渣出渣温度超过1600℃，吨渣热值超过50kg标煤，具有重大的热能回收价值。总之，钢渣是一种具有铁、硅酸钙及热能3种资源利用价值。钢渣中5～10％的残钢，往往通过粉磨磁选进行部分回收，得到废钢和磁选粉流入冶金流程，剩余近80％的钢渣尾渣无法高附加值利用。关于熔融钢渣余热的回收利用仍往往属于实验室阶段，没有真正工业化应用的突破。高炉灰是高炉冶炼过程产生的除尘灰，其中往往含有25～40％的C，30～40％的FeO、Fe2O3以及1～5％的ZnO等氧化物，具有重要的碳、铁、锌资源回收价值。我国高炉灰年产生量超过3000万吨，若有效的资源化利用具有重大的经济和社会价值。目前高炉灰处理主要有三种工艺。应用最为普遍的是高炉灰直接返回烧结冶炼工序，这种方式存在高炉锌元素富集问题。此外还有回转窑、转底炉两种脱锌处理工艺，其中回转窑处理工艺存在较多的环境问题，而转底炉存在运行成本高等问题。因此，迫切需要更加合理的高炉灰处置工艺方法，降低高炉灰脱锌成本，更好的资源化利用。在钢渣价值提升方面，以往学者进行了大量研究。采用高温熔态条件下对钢渣还原改性能够充分利用热态钢渣自身的热量，同时回收较多的铁和硅酸钙物料资源，是实现钢渣资源最大化利用的有效手段。但受限于高温冶炼的成本问题，添加常规还原剂等物料存在成本高、冶炼难度大等问题，导致没有实现工业化生产的突破，长期停留在实验室阶段。本专利技术基于熔融钢渣和高炉灰物料特性，创造性的提出采用高炉灰对熔融钢渣进行还原改性的方法。通过采用该方法及系统装备可实现熔融钢渣、高炉灰中热能、铁、碳、锌四种资源的最大化回收利用。该方法工艺方法简单，装备难度较低，资源回收价值大，通过该方法处理可望实现钢渣、高炉灰两种大宗钢铁行业难处理固废的全部高附加值利用，该专利技术具有显著的技术和经济优势。当前我国环境保护政策日益收紧，钢渣、高炉灰等大宗工业固废资源化利用工作受到企业的空前重视。采用新工艺处理钢渣、高炉灰将获得更大的经济效益。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，所述熔融钢渣高炉灰还原改性装置包括：高炉灰仓(1)、造粒机(2)、钢渣包(4)、炼渣炉(5)、改性料仓(6)、给料机(7)、冲渣槽(8)、水淬池(9)、高压水枪(10)、铁水包(12)和集尘系统(13)；高炉灰仓(1)与造粒机(2)可操作的连接，用于将高炉灰仓(1)中高炉灰均匀送入造粒机(2)进行造粒制备高炉灰球(3)，造粒机(2)与改性料仓(6)可操作的连接，用于将高炉灰球(3)送入改性料仓(6)，改性料仓(6)设置在给料机(7)上方，炼渣炉(5)设置在给料机(7)下方，用于将包括高炉灰球(3)的改性料送入炼渣炉(5)；钢渣包(4)可操作的连接炼渣炉(5)，用于将钢渣包(4)内熔融钢渣倒入炼渣炉(5)；冲渣槽(8)设置在炼渣炉(5)下方，用于将炼渣炉(5)中的上部改性后的熔渣倒入冲渣槽(8)进行出渣操作；铁水包(12)设置在炼渣炉(5)下方，用于将炼渣炉(5)中铁水倒入铁水包(12)中，水淬池(9)设置在冲渣槽(8)顺行方向一侧，高压水枪(10)设置在冲渣槽(8)上方，用于将熔渣在高压水枪(10)的冲力下沿冲渣槽(8)倒入水淬池(9)以进行急冷获得改性渣；集尘系统设置(13)部分连接在炼渣炉(5)的上方，用于将炼渣炉(5)冶炼过程产生烟气抽走。其中，所述熔融钢渣高炉灰还原改性装置还包括：改性渣仓(11)和富锌粉仓(14)；水淬池(9)水淬后所得改性渣通过传送带或汽车倒运至改性渣仓(11)内；集尘系统(13)收集所得除尘灰为富锌粉，通过传送带或汽车倒运至富锌粉仓(14)中。其中，造粒机(2)与改性料仓(6)通过传送带或汽车可操作的连接，用于将造粒机(2)所造高炉灰球经传送带或汽车倒运至改性料仓(6)。所述高炉灰仓(1)采用封闭式料仓，高炉灰仓(1)、改性渣仓(11)、富锌粉仓(14)为混凝土或钢结构。所述造粒机(2)为圆盘造粒机，转速5～30转/分钟，倾角30～50度。所述炼渣炉(5)为电弧冶炼炉，可提供最高冶炼温度超过1800℃，炼渣炉(5)内设置耐火材料。所述给料机(7)为振动给料机，震动频率800～1000转/分钟，倾角15～25度，振幅为5～10mm。所述冲渣槽(8)深度不低于150mm，宽度不低于200mm，内部设置耐火材料。所述水淬池(9)采用混凝土结构水池，水淬池(9)深度不低于800mm，其中水温不超过85摄氏度。所述高压水枪(10)提供最高水压不低于0.3MPa。所述集尘系统(13)具有重力除尘器、布袋灰除尘器、风机和烟筒；重力除尘器、布袋灰除尘器、风机和烟筒依次通过管道连接，集尘系统(13)从炼渣炉(5)的上方开始负压吸尘，先后经重力除尘器进行重力沉降除尘，进而通过布袋除尘器进行除尘、然后经风机、烟囱外排，风机通过引风提供负压条件，实现烟气外排。本专利技术涉及一种熔融钢渣高炉灰还原改性方法，优选采用上述的装置进行还原改性的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将高炉灰仓(1)中高炉灰均匀送入造粒机(2)进行造粒制备高炉灰球(3)，高炉灰球(3)经自然晾干或烘干，输送至改性料仓(6)，为炼渣炉(5)提供还原改性剂；(2)给料机(7)将改性料仓(6)内高炉灰球(3)及其他改性剂，比如兰碳、焦炭和/或煤粉先部分倒入炼渣炉(5)，再将钢渣包(4)内熔融钢渣倒入炼渣炉(5)，同时剩余的部分随熔融钢渣一同倒入炼渣炉；(3)启动炼渣炉(5)进行升温、还原改性冶炼，冶炼持续进行直至满足一次出渣时间，钢渣和高炉灰中铁氧化物经还原沉积进入铁水，炼渣炉(5)内实现了熔渣和铁水上下分层，将上部改性后的熔渣倒入冲渣槽(8)进行出渣操作；(4)倒出的熔渣在高压水枪(10)的冲力下沿冲渣槽(8)倒入水淬池(9)，进行急冷获得改性渣，进行收集到改性渣仓(11)；(5)一次出渣完成后，炼渣炉(5)再按照步骤(3)再添加熔融钢渣和改性剂，进行冶炼、出渣若干次，最后一次出渣完成后将炼渣炉(5)中铁水倒入铁水包(12)中；(6)炼渣炉(5)生产过程中采用集尘系统(13)处理生产过程烟气获得富锌粉，统一收集到富锌粉仓(14)。其中，造粒机(2)制备高炉灰球(3)直径5～50mm，自然晾干或烘干后的高炉灰球(3)含水率不超过3％，2m落下强度超过6次。高炉灰球(3)冶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述熔融钢渣高炉灰还原改性装置包括：高炉灰仓(1)、造粒机(2)、钢渣包(4)、炼渣炉(5)、改性料仓(6)、给料机(7)、冲渣槽(8)、水淬池(9)、高压水枪(10)、铁水包(12)和集尘系统(13)；高炉灰仓(1)与造粒机(2)可操作的连接，用于将高炉灰仓(1)中高炉灰均匀送入造粒机(2)进行造粒制备高炉灰球(3)，造粒机(2)与改性料仓(6)可操作的连接，用于将高炉灰球(3)送入改性料仓(6)，改性料仓(6)设置在给料机(7)上方，炼渣炉(5)设置在给料机(7)下方，用于将包括高炉灰球(3)的改性料送入炼渣炉(5)；钢渣包(4)可操作的连接炼渣炉(5)，用于将钢渣包(4)内熔融钢渣倒入炼渣炉(5)；冲渣槽(8)设置在炼渣炉(5)下方，用于将炼渣炉(5)中的上部改性后的熔渣倒入冲渣槽(8)进行出渣操作；铁水包(12)设置在炼渣炉(5)下方，用于将炼渣炉(5)中铁水倒入铁水包(12)中，水淬池(9)设置在冲渣槽(8)顺行方向一侧，高压水枪(10)设置在冲渣槽(8)上方，用于将熔渣在高压水枪(10)的冲力下沿冲渣槽(8)倒入水淬池(9)以进行急冷获得改性渣；集尘系统设置(13)部分连接在炼渣炉(5)的上方，用于将炼渣炉(5)冶炼过程产生烟气抽走。/n...

【技术特征摘要】
1.一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述熔融钢渣高炉灰还原改性装置包括：高炉灰仓(1)、造粒机(2)、钢渣包(4)、炼渣炉(5)、改性料仓(6)、给料机(7)、冲渣槽(8)、水淬池(9)、高压水枪(10)、铁水包(12)和集尘系统(13)；高炉灰仓(1)与造粒机(2)可操作的连接，用于将高炉灰仓(1)中高炉灰均匀送入造粒机(2)进行造粒制备高炉灰球(3)，造粒机(2)与改性料仓(6)可操作的连接，用于将高炉灰球(3)送入改性料仓(6)，改性料仓(6)设置在给料机(7)上方，炼渣炉(5)设置在给料机(7)下方，用于将包括高炉灰球(3)的改性料送入炼渣炉(5)；钢渣包(4)可操作的连接炼渣炉(5)，用于将钢渣包(4)内熔融钢渣倒入炼渣炉(5)；冲渣槽(8)设置在炼渣炉(5)下方，用于将炼渣炉(5)中的上部改性后的熔渣倒入冲渣槽(8)进行出渣操作；铁水包(12)设置在炼渣炉(5)下方，用于将炼渣炉(5)中铁水倒入铁水包(12)中，水淬池(9)设置在冲渣槽(8)顺行方向一侧，高压水枪(10)设置在冲渣槽(8)上方，用于将熔渣在高压水枪(10)的冲力下沿冲渣槽(8)倒入水淬池(9)以进行急冷获得改性渣；集尘系统设置(13)部分连接在炼渣炉(5)的上方，用于将炼渣炉(5)冶炼过程产生烟气抽走。


2.根据权利要求1所述的一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述熔融钢渣高炉灰还原改性装置还包括：改性渣仓(11)和富锌粉仓(14)；水淬池(9)水淬后所得改性渣通过传送带或汽车倒运至改性渣仓(11)内；集尘系统(13)收集所得除尘灰为富锌粉，通过传送带或汽车倒运至富锌粉仓(14)中。


3.根据权利要求1-2之一所述的一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，造粒机(2)与改性料仓(6)通过传送带或汽车可操作的连接，用于将造粒机(2)所造高炉灰球经传送带或汽车倒运至改性料仓(6)。


4.根据权利要求3所述的一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述高炉灰仓(1)采用封闭式料仓，高炉灰仓(1)、改性渣仓(11)、富锌粉仓(14)为混凝土或钢结构。


5.根据权利要求1-2之一所述的一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述造粒机(2)为圆盘造粒机，转速5～30转/分钟，倾角30～50度。


6.根据权利要求1-2之一所述的一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述炼渣炉(5)为电弧冶炼炉，可提供最高冶炼温度超过1800℃，炼渣炉(5)内设置耐火材料。


7.根据权利要求1-2之一所述的一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述给料机(7)为振动给料机，震动频率800～1000转/分钟，倾角15～25度，振幅为5～10mm。


8.根据权利要求1-2之一所述的一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述冲渣槽(8)深度不低于150mm，宽度不低于200mm，内部设置耐火材料。


9.根据权利要求1-2之一所述的一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述水淬池(9)采用混凝土结构水池，水淬池(9)深度不低于800mm，其中水温不超过85摄氏度。


10.根据权利要求1-2之一所述的一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置，其特征在于，所述高压水枪(10)提供最高水压不低于0.3MPa。


11....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴龙，吴跃东，王会刚，岳昌盛，彭犇，孙健，郝以党，胡天麒，闾文，
申请(专利权)人：中冶节能环保有限责任公司，中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11