[发明专利]用于减少炉渣绒形成的干式粒化炉渣的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年6月3日提交的美国临时专利申请第62/007,284号的 优先权和权益，该申请的内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及粒化炉渣产品及其制备过程。

背景技术

炉渣是在冶金炉中进行的金属制备过程的副产物。虽然所制备的炉渣的组 成和数量高度依赖于具体的过程，但炉渣通常包括金属氧化物与二氧化硅的混 合物，并且以范围从由该过程制备的金属的量的大约10％至若干倍的范围内的 量进行制备。

在金属制备期间，在冶金炉中存在熔融形式的炉渣。熔渣被从炉中周期性 地导出并且可以被处理成粒化炉渣产品。粒化炉渣已被用作混凝土的骨料和胶 凝材料，并且最近人们对使用粒化炉渣作为石油和天然气生产中的支撑剂、作 为屋面粒料、研磨剂或作为催化剂载体产生兴趣。

炉渣粒化通常由使用水喷雾进行的湿式粒化过程来进行，水喷雾接触炉渣 的料流，将其分散成小滴，小滴硬化成粒料，粒料沿着洗矿槽向下输送，然后 到达工场，在那里落入池中以进行收集。

在湿式粒化过程中，大量的水被添加到炉渣以冷却熔渣。由该过程产生的 废水通过与炉渣接触而被污染，并且其处置产生额外的成本。而且，水粒化常 常导致具有高得不可接受的水含量并且被认为不适合许多用途的炉渣粒料的 产生。湿炉渣粒料的干燥也产生额外的成本，并且在许多情况下不是经济上可 行的。通过控制添加到粒化过程中的水的量来尝试解决此问题取得有限的成 功。同样已经知道含硫炉渣的湿式粒化产生高得不可接受的含硫气体的排放。

炉渣的干式粒化克服了与湿式粒化过程相关联的问题中的一些。在干式粒 化过程中，熔渣通常被加压气体流或被机械装置分散或雾化。虽然干式粒化使 用比湿式粒化少的水并且通常产生干的产物，但干式粒化过程会产生大量的炉 渣“绒”，其由当炉渣具有较差的小滴形成特性时产生的炉渣的低密度纤维组 成。炉渣绒具有低密度和大体积，使得其搬运、运输和回收变得困难。在极端 情况下，炉渣绒形成物的量可以高达90重量％。炉渣绒的产生对于具有高粘 度的炉渣来说特别麻烦，并且将干式粒化(特别是气体雾化)的应用限制到具有 产生炉渣绒的较低趋势的特定类型的炉渣。

另外，由于炉渣聚集成难以用空气分散的浓料流的趋势，在气体雾化设备 中以高流量处理炉渣是困难的。此外，炉渣料流的厚度影响由空气雾化产生的 颗粒的尺寸。因此，炉渣料流的厚度的不一致会导致对炉渣粒料的粒度的控制 的缺乏，并且会导致具有非常宽的粒度分布的产物。为了避免这些问题，气体 雾化过程趋于小规模操作，这限制了其可用性。

仍然需要用于炉渣粒化的简单、经济上可行的过程，该过程避免了与 已知的湿式和干式粒化过程相关联的上述问题。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于制备基本上干燥的炉渣粒料的过程。该过程 包括：(a)提供熔渣的料流，该料流可包括冶金炉渣；(b)将受控量的水添加至炉 渣；(c)使熔渣的料流粒化，以制备固化的炉渣；其中，固化的炉渣包括所述基 本上干燥的炉渣粒料和炉渣绒，并且其中，由所述过程制备的炉渣绒的量小于 在不添加受控量的水的情况下通过使熔渣的料流粒化而产生的炉渣绒的量。例 如，由该过程制备的炉渣绒的量小于固化炉渣的约10重量％。

在一个实施例中，受控量的水小于约300kg水/吨炉渣，并且可以小于约 100kg水/吨炉渣。例如，受控量的水可以使得基本上干燥的炉渣粒料具有小于 约5重量％的水含量。

在另一个实施例中，使熔渣的料流粒化的步骤包括通过使熔渣与可包括气 体的雾化流体流接触来分散熔渣。

在又一个实施例中，在熔渣与雾化流体接触的同时，受控量的水的至少一 部分被添加至炉渣，使得雾化流体还可包括受控量的水。

在又一个实施例中，在熔渣与雾化流体接触之前，受控量的水的至少一部 分被添加至熔渣。

在又一个实施例中，紧接在熔渣与雾化流体接触之后，当分散的炉渣通过 雾化室喷出时并且在炉渣到达雾化室的收集区域内之前，受控量的水的至少一 部分被添加至熔渣。

在又一个实施例中，使熔渣的料流粒化的步骤包括通过使熔渣与旋转的机 械元件接触来分散熔渣。