[发明专利]钢渣粒化、改性、显热回收一体化系统及工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金生产领域，特别涉及一种钢渣粒化、改性、显热回收一体化系统及工艺方法。

背景技术

钢渣是炼钢过程中的副产品，是金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物，主要含有CaO、Fe₂O₃、SiO₂和FeO，在出炉时的温度高达1700℃，排放量约占粗钢产量的12％～15％，2011年我国的粗钢产量为6.83亿吨，则钢渣的产生量至少有8196万吨，是钢铁行业的主要固体废弃物之一，因此钢渣的环境友好型处置及资源化在一定程度上影响着钢铁工业的可持续发展。到目前为止，钢渣的主要应用方法是用其生产钢渣水泥和作为碎石和细骨料的替代物。但是由于钢渣中含有5％～10％的游离氧化钙(其水解时体积将增大1～2倍)遇水后会生成氢氧化钙，体积发生膨胀，用作建材时会因体积膨胀导致建筑的断裂，限制了其作为建筑材料使用，而采用机械破碎法需要较高的成本，简单的堆积陈放又污染环境、占用土地。而随着国家循环经济的发展，要求冶金行业废弃资源实现再利用，特别是冶金渣的再利用成为冶金行业循环经济关注的焦点，有效的降低钢渣中的游离氧化钙含量更是其中的关键。目前钢渣的处理工艺主要有热泼法、喷水冷却、闷渣法以及轮式水淬法，这些工艺中，闷渣法和轮式水淬法处理后的钢渣安定性较好，游离氧化钙的含量在3％以下，但这两种方法的投资大，成本高，且钢渣的高温显热没有得到有效的回收利用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种钢渣粒化、改性、显热回收一体化系统及工艺方法。

该系统包括转杯、渣粒捕集器、水冷壁、电机、电机保护罩、一级消解输送联合装置、二级消解余热回收联合装置、三级消解装置、消解气分配器和气体捕集器，其中渣粒捕集器呈圆筒状，渣粒捕集器的中心位置设置转杯，转杯的下方设置电机，转杯的中心轴与电机轴同轴连接，电机保护罩安装在电机外，渣粒捕集器内圆周上设有水冷壁，水冷壁通过管道与渣粒捕集器连接，渣粒捕集器的出口下方设置一级消解输送联合装置，一级消解输送联合装置一端的下方设置二级消解余热回收联合装置，使一级消解输送联合装置上的物料能够落入二级消解余热回收联合装置，二级消解余热回收联合装置的下方设置三级消解装置，一级消解输送联合装置、二级消解余热回收联合装置和三级消解装置的上方均设有气体捕集器、下方均设有消解气分配器。

所述的转杯呈浅杯形状，转杯深度与上口直径的比为1∶3，转杯深度为50～300mm。

所述的渣粒捕集器呈圆筒状。

所述的一级消解输送联合装置包括输送板和底板，输送板安装在底板上面，输送板可为振动式、也可为履带式，底板设有气体分布板和冷却水管。

所述的二级消解余热回收联合装置可以为两种结构，一种结构为腔体结构，包括二级消解器、余热锅炉、换热管和布风板，二级消解器和余热锅炉为同轴嵌套，内部设有换热管，渣粒与换热管直接接触，换热管以叉排的方式布置；下部设有布风板；使渣粒在消解过程中同时进行换热、消解和余热回收反应；

另一种结构为二级消解器和余热锅炉两个单体连接，二级消解器下部设有布风板，渣粒在消解装置中同时进行换热和消解反应，余热锅炉内部设有换热管，换热管以叉排的方式布置，渣粒在余热锅炉中进行余热回收。

所述的三级消解装置为腔体结构，腔体可为矩形，也可为柱形，其内部和外部由钢板焊接组成，中间设置耐火材料，底部设有布风板，三级消解装置至少设置一个。

一种钢渣粒化、改性、显热回收一体化系统的工艺方法，按如下步骤进行：

步骤1：高温液态钢渣破碎过程，方法为：高温液态钢，温度小于1700℃，由渣包经中间包输送到转杯中，液态渣由转速为600-2000转/分的转杯沿切向甩出，经过破碎、冷却形成直径小于10mm的渣粒；

步骤2：渣粒凝壳及捕集过程，方法为：破碎后的渣粒，其表面在飞行过程中凝固，并撞到渣粒捕集器的水冷壁，在水冷壁进一步凝固到1200℃～1300℃，并沿水冷壁下滑到渣粒捕集器底部；

步骤3：一级消解输送过程：渣粒捕集器收集的渣粒由底部进入一级消解输送联合装置，并在击振力的作用下向前运动或履带上向前运动，同时通过一级消解输送联合装置下方的消解气分配器向渣粒层喷吹水蒸气和二氧化碳的混合气体，渣粒在移动过程中进行一级消解；