本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煉鋼轉(zhuǎn)爐渣的資源回收裝置及方法。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)爐渣是煉鋼工業(yè)的主要固體廢料，每冶煉1t鋼約產(chǎn)生100～130kg轉(zhuǎn)爐渣，以我國(guó)現(xiàn)有煉鋼產(chǎn)能計(jì)算，每年將產(chǎn)生轉(zhuǎn)爐渣近7000萬(wàn)t。轉(zhuǎn)爐渣中含有36～55％的Ca0和15～33％的FeO，同時(shí)渣中還含有Si、Mg、Al等有價(jià)元素，如果不加以利用，這些資源將白白浪費(fèi)。堆積如山的轉(zhuǎn)爐渣不僅占用大量的土地，而且污染空氣，破壞水源，影響植被生長(zhǎng)。轉(zhuǎn)爐渣溫度在1500～1650℃之間，具有豐富的熱能，而現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐渣處理技術(shù)基本未能利用該顯熱，熱量全部散失。因此，做好轉(zhuǎn)爐渣的處理和再利用，并有效回收爐渣余熱，不僅有利于節(jié)能降耗、減少溫室氣體排放，同時(shí)也是鋼鐵行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

目前常見(jiàn)的轉(zhuǎn)爐渣處理的方法有淺盤法、滾筒?；?、熱潑法、熱燜法、風(fēng)淬法和水淬法。淺盤法是上世紀(jì)80年代寶鋼從日本新日鐵引進(jìn)的渣處理工藝，該工藝將液態(tài)爐渣倒入渣盤內(nèi)噴水冷卻至700℃，液態(tài)渣由于噴水激冷而快速凝固并開(kāi)裂，將渣盤中已開(kāi)裂的爐渣倒入排渣車，在排渣車內(nèi)二次冷卻至200℃后倒入泡渣池內(nèi)三次冷卻，最后送往渣場(chǎng)。滾筒法是寶鋼自行開(kāi)發(fā)的渣處理方法，爐渣在滾筒內(nèi)水淬急冷，并被滾筒內(nèi)的鋼球碎化排出。熱燜法通過(guò)控制噴水量和熱燜溫度，使渣灌內(nèi)的鋼渣開(kāi)裂、碎化，用挖掘機(jī)出渣。水淬法是將流動(dòng)的爐渣用高壓水擊碎，爐渣急冷收縮并碎化。風(fēng)淬法將流動(dòng)的爐渣用高速氣流擊碎，渣滴收縮凝固成球形顆粒，落入水池中。上述鋼渣處理方法的目的均是冷卻、分解鋼渣，同時(shí)使鋼渣中的游離氧化鈣消解，以獲得穩(wěn)定性合格的鋼渣產(chǎn)品。上述方法中除熱燜法外，其余鋼渣處理方法均需要鋼渣具有較好的流動(dòng)性能，而在鋼廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于諸多原因，鋼渣流動(dòng)性很難保證，此時(shí)需增設(shè)爐渣吹煉升溫設(shè)備，增加了投資成本和能耗。而熱燜法處理周期長(zhǎng)，尾渣粒度不均勻。在設(shè)備復(fù)雜程度、投資和運(yùn)營(yíng)成本上，淺盤法工藝環(huán)節(jié)多，滾筒法設(shè)備復(fù)雜，維修難度高，均需較高的運(yùn)行費(fèi)用。水淬法操作不當(dāng)容易引起爆炸，耗水量大，尾渣難處理。另外上述鋼渣處理工藝均未對(duì)鋼渣熱能進(jìn)行回收，鋼渣顯熱全部散失。對(duì)于淺盤法和風(fēng)淬法還存在水蒸氣產(chǎn)生量大，腐蝕廠房及重工設(shè)備等問(wèn)題。在處理后鋼渣的活性和穩(wěn)定性上，只有熱燜法和風(fēng)淬法處理得到的鋼渣穩(wěn)定性較好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供了一種煉鋼轉(zhuǎn)爐渣的資源回收裝置及回收方法，還原回收轉(zhuǎn)爐渣中的金屬鐵，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣余熱的回收，本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，達(dá)到節(jié)能降耗、減少溫室氣體排放的目的，實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種煉鋼轉(zhuǎn)爐渣的資源回收裝置，包括渣包、轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置、金屬熔池和轉(zhuǎn)爐渣收集斜槽，金屬熔池內(nèi)設(shè)有擋墻，擋墻將金屬熔池的內(nèi)腔分為左艙室和右艙室，左艙室和右艙室底部是聯(lián)通的，左艙室的頂部設(shè)有轉(zhuǎn)爐渣入口，右艙室的頂部設(shè)有轉(zhuǎn)爐渣出口，金屬熔池的底部設(shè)有斜坡，斜坡的上端設(shè)置于左艙室的下方，渣包的下部與轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置之間連接有排渣管道，轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置設(shè)置于金屬熔池左艙室頂部的轉(zhuǎn)爐渣入口，轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置的輸出端設(shè)有?；b置，轉(zhuǎn)爐渣收集斜槽與金屬熔池的右艙室頂部轉(zhuǎn)爐渣出口連接，金屬熔池內(nèi)設(shè)有金屬液。

按照上述技術(shù)方案，左艙室中的金屬液密度小于?；蟮霓D(zhuǎn)爐渣的密度，右艙室中的金屬液密度大于粒化后的轉(zhuǎn)爐渣的密度。

按照上述技術(shù)方案，左艙室中的金屬液密度小于?；蟮霓D(zhuǎn)爐渣的密度，金屬熔池的右艙室的底部設(shè)有氣孔，氣孔朝上布置。

按照上述技術(shù)方案，渣包的底部設(shè)有鐵水出口。

按照上述技術(shù)方案，所述的?；b置包括?；瘒娮?。

按照上述技術(shù)方案，金屬液包括多種金屬或多種合金液。

按照上述技術(shù)方案，所述的合金液包括鋁液、銅液、鎂液和錫液中任意一種、兩種、三種或四種金屬液以任意比例混合的合金液。

按照上述技術(shù)方案，金屬熔池的側(cè)壁上設(shè)有冷卻管道。

按照上述技術(shù)方案，所述的冷卻管道中的冷卻介質(zhì)為水或水蒸汽。

按照上述技術(shù)方案，所述的金屬熔池為封閉艙室。

按照上述技術(shù)方案，所述的金屬熔池的左艙室的側(cè)壁上設(shè)有氣孔，左艙室側(cè)壁的氣孔沿斜坡朝下設(shè)置，金屬熔池的右艙室的底部也設(shè)有氣孔，右艙室底部的氣孔朝上設(shè)置；氣孔用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)爐渣在金屬熔池內(nèi)改變運(yùn)動(dòng)方向。

采用以上所述的資源回收裝置的回收方法，包括以下步驟：

1)將轉(zhuǎn)爐渣輸送至所述的資源回收裝置，將轉(zhuǎn)爐渣倒入渣包中；

2)利用含碳物料在渣包內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行氧化亞鐵的還原回收，還原回收得到的鐵水沉入渣包底部，經(jīng)過(guò)還原回收后的轉(zhuǎn)爐渣通過(guò)排渣管道進(jìn)入轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置；

3)轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置通過(guò)?；b置將轉(zhuǎn)爐渣?；深w粒狀，進(jìn)入金屬熔池的左艙室；

4)轉(zhuǎn)爐渣憑借?；a(chǎn)生的動(dòng)能或自身重力在金屬熔池內(nèi)的金屬液中下沉，形成強(qiáng)制對(duì)流換熱，轉(zhuǎn)爐渣熱量以金屬液為媒介傳遞給冷卻管道；

5)轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)入金屬熔池的底部，沿斜坡進(jìn)入金屬熔池的右艙室；

6)在金屬熔池右艙室底部，轉(zhuǎn)爐渣繼續(xù)被冷卻，憑借自身浮力上浮至金屬熔池表面，形成一定的高度，自金屬熔池右艙室的輸出口排出，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐渣收集斜槽。

按照上述技術(shù)方案，所述的步驟3)中，轉(zhuǎn)爐渣粒化后的顆粒度不超過(guò)100mm。

本發(fā)明具有以下有益效果：

通過(guò)渣包還原回收轉(zhuǎn)爐渣中的金屬鐵，通過(guò)金屬熔池內(nèi)的金屬液與轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行熱交換和分離，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣余熱的回收，本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，達(dá)到節(jié)能降耗、減少溫室氣體排放的目的，實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中資源回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖中，0-轉(zhuǎn)爐渣，1-轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置，2-粒化裝置，3-擋墻，4-氣孔，5-側(cè)壁，6-金屬熔池，7-轉(zhuǎn)爐渣收集斜槽，8-轉(zhuǎn)爐渣出口，9-斜坡，10-渣包，11-液滴，20-鐵水出口，30-排渣管道，100-顯熱回收裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

參照?qǐng)D1～圖2所示，本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中的煉鋼轉(zhuǎn)爐渣的資源回收裝置，包括渣包10、轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置1、金屬熔池6和轉(zhuǎn)爐渣收集斜槽7，金屬熔池6內(nèi)設(shè)有擋墻3，擋墻3將金屬熔池6的內(nèi)腔分為左艙室和右艙室，左艙室和右艙室底部是聯(lián)通的，左艙室的頂部設(shè)有轉(zhuǎn)爐渣入口，右艙室的頂部設(shè)有轉(zhuǎn)爐渣出口8，金屬熔池6的底部設(shè)有斜坡9，斜坡9的上端設(shè)置于左艙室的下方，渣包10的下部與轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置1之間連接有排渣管道30，轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置1設(shè)置于金屬熔池6左艙室頂部的轉(zhuǎn)爐渣入口，轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置1的輸出端設(shè)有?；b置2，轉(zhuǎn)爐渣收集斜槽7與金屬熔池6的右艙室頂部轉(zhuǎn)爐渣出口8連接，金屬熔池6內(nèi)設(shè)有金屬液；通過(guò)渣包10還原回收轉(zhuǎn)爐渣中的金屬鐵，通過(guò)金屬熔池6內(nèi)的金屬液與轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行熱交換和分離，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣余熱的回收，本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，達(dá)到節(jié)能降耗、減少溫室氣體排放的目的，實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

進(jìn)一步地，左艙室中的金屬液密度小于粒化后的轉(zhuǎn)爐渣的密度，右艙室中的金屬液密度大于?；蟮霓D(zhuǎn)爐渣的密度。

進(jìn)一步地，金屬熔池的右艙室的底部設(shè)有氣孔，氣孔朝上布置，左艙室中的金屬液密度小于?；蟮霓D(zhuǎn)爐渣的密度，右艙室中的金屬液密度小于、等于或大于?；蟮霓D(zhuǎn)爐渣的密度。

進(jìn)一步地，渣包10的底部設(shè)有鐵水出口20。

進(jìn)一步地，所述的?；b置2包括粒化噴嘴。

進(jìn)一步地，金屬液包括多種合金液。

進(jìn)一步地，所述的合金液包括鋁液、銅液、鎂液和錫液中任意一種、兩種、三種或四種金屬液以任意比例混合的合金液。

進(jìn)一步地，金屬熔池6的側(cè)壁5上設(shè)有冷卻管道。

進(jìn)一步地，所述的冷卻管道中的冷卻介質(zhì)為水或水蒸汽。

進(jìn)一步地，所述的金屬熔池6為封閉艙室。

進(jìn)一步地，所述的金屬熔池6的左艙室的側(cè)壁5上設(shè)有氣孔4，左艙室側(cè)壁5的氣孔4的噴口沿斜坡9朝下布置，對(duì)準(zhǔn)左艙室和右艙室的通道，金屬熔池6的右艙室的底部也設(shè)有氣孔4，右艙室底部的氣孔4的朝上設(shè)置；氣孔4用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)爐渣在金屬熔池6內(nèi)改變運(yùn)動(dòng)方向。

進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置為轉(zhuǎn)爐渣管道，裝置本身沒(méi)有動(dòng)力，?；b置2是通過(guò)壓力將液化的轉(zhuǎn)爐渣通過(guò)粒化噴頭噴出，形成?；w粒狀。

采用以上所述的資源回收裝置的回收方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將轉(zhuǎn)爐渣輸送至所述的資源回收裝置，將轉(zhuǎn)爐渣倒入渣包10中；

2)利用含碳物料在渣包10內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行氧化亞鐵的還原回收，還原回收得到的鐵水沉入渣包10底部，從鐵水出口20排出，經(jīng)過(guò)還原回收后的轉(zhuǎn)爐渣通過(guò)排渣管道30進(jìn)入轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置1；

3)轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置1通過(guò)粒化裝置2將轉(zhuǎn)爐渣?；深w粒狀，進(jìn)入金屬熔池6的左艙室；

4)轉(zhuǎn)爐渣憑借粒化產(chǎn)生的動(dòng)能或自身重力在金屬熔池6內(nèi)的金屬液中下沉，形成強(qiáng)制對(duì)流換熱，轉(zhuǎn)爐渣熱量以金屬液為媒介傳遞給冷卻管道，熱量被冷卻管道回收利用；

5)轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)入金屬熔池6的底部，沿斜坡9進(jìn)入金屬熔池6的右艙室；

6)在金屬熔池6右艙室底部，轉(zhuǎn)爐渣繼續(xù)被冷卻，憑借自身浮力或氣體動(dòng)力上浮至金屬熔池6表面，形成一定的高度，自金屬熔池6右艙室的輸出口排出，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐渣收集斜槽7。

進(jìn)一步地，所述的步驟3)中，轉(zhuǎn)爐渣?；蟮念w粒度不超過(guò)100mm。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的工作原理：

利用含碳物料還原轉(zhuǎn)爐渣中的氧化亞鐵，形成金屬鐵回收，將剩余的轉(zhuǎn)爐渣與金屬液進(jìn)行熱交換和分離轉(zhuǎn)爐渣并回收余熱的方法，以及實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)1)部分液態(tài)金屬或合金具有較高的熱導(dǎo)率及沸點(diǎn)，當(dāng)高溫轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)入金屬液后，金屬液不會(huì)因?yàn)闇囟鹊难杆偕仙舭l(fā)，同時(shí)可將轉(zhuǎn)爐渣的熱量迅速傳導(dǎo)給外部熱回收裝置，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣與金屬液的快速熱交換和余熱回收；2)金屬液與轉(zhuǎn)爐渣的潤(rùn)濕角較大，接觸過(guò)程中不會(huì)相互浸潤(rùn)，可利用金屬或合金與轉(zhuǎn)爐渣的密度差異形成轉(zhuǎn)爐渣的下沉或上浮，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣與金屬液有效分離；3)轉(zhuǎn)爐渣經(jīng)過(guò)還原和金屬冷卻后，其鐵資源、顯熱資源、爐渣資源得到充分回收利用。

轉(zhuǎn)爐渣粒化后形成細(xì)小液滴11，表面積增大，同時(shí)形成表面與中心溫度差，利于傳熱。本發(fā)明中優(yōu)選?；膀?qū)動(dòng)用氣體為各種金屬液或合金公知的任何一種保護(hù)性氣體。本發(fā)明優(yōu)選的金屬液或合金液包括鋁液、銅液、鎂液、錫液以及以上任意兩種、三種或四種金屬液以任意比例混合的合金液，更優(yōu)選的合金液為鋁銅合金液(32.7wt.％Cu)，鋁鎂合金液(36.5wt.％Mg)。本發(fā)明優(yōu)選的金屬熔池6可為一種或多種金屬或合金液的組合。本發(fā)明優(yōu)選的側(cè)壁5冷卻管道內(nèi)的冷卻介質(zhì)為任何公知的可流動(dòng)的冷卻介質(zhì)，更為優(yōu)選的冷卻介質(zhì)為水或水蒸氣。本發(fā)明優(yōu)選方式中，用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)爐渣在金屬熔池6內(nèi)改變運(yùn)動(dòng)方向的氣孔4是非必須的。

圖1說(shuō)明了本發(fā)明轉(zhuǎn)爐渣資源回收裝置的特征和運(yùn)行。在典型的運(yùn)行中，轉(zhuǎn)爐渣0被輸送到顯熱回收裝置100，在渣包10內(nèi)完成渣中氧化亞鐵的還原回收，回收得到的鐵水通過(guò)鐵口20排出，轉(zhuǎn)爐渣0通過(guò)排渣管道30進(jìn)入轉(zhuǎn)爐渣輸送裝置1，?；b置2將轉(zhuǎn)爐渣?；梢旱?1，液滴11在?；瘎?dòng)能和重力的作用下進(jìn)入金屬熔池6的左側(cè)，金屬熔池6由擋墻3部分分隔成底部連通的左右兩側(cè)。轉(zhuǎn)爐渣液滴11在金屬熔池6內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)至熔池底部斜坡9附近，被由氣孔4進(jìn)入的驅(qū)動(dòng)氣體驅(qū)動(dòng)朝向金屬熔池6右側(cè)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入金屬熔池6右側(cè)，又被由底部氣孔4進(jìn)入的驅(qū)動(dòng)氣體驅(qū)動(dòng)朝向金屬熔池6右側(cè)上部運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)爐渣出口8處排出，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐渣收集斜槽7。轉(zhuǎn)爐渣液滴11在整個(gè)金屬熔池內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)與金屬液6的熱交換過(guò)程，熱量最終由設(shè)置于側(cè)壁5內(nèi)的冷卻管道(未示出)內(nèi)冷卻介質(zhì)(未示出)帶走并回收。

影響轉(zhuǎn)爐渣資源回收裝置設(shè)計(jì)的重要因素包括：通過(guò)輸送裝置1的轉(zhuǎn)爐渣的0的流動(dòng)速度，轉(zhuǎn)爐渣液滴11的尺寸、構(gòu)成轉(zhuǎn)爐渣0的材料本身物理、化學(xué)性質(zhì)等。例如溫度較高的轉(zhuǎn)爐渣0需要粒化裝置2?；筛?xì)小的液滴11，以提高傳熱速度，需要更長(zhǎng)的金屬熔池深度來(lái)冷卻轉(zhuǎn)爐渣液滴11。

粒狀的轉(zhuǎn)爐渣可用于任何用途，但是尤其可用于水泥和混凝土的制備。

轉(zhuǎn)爐渣0以高溫下(以下稱作‘輸送溫度’)經(jīng)過(guò)輸送裝置1被輸送。轉(zhuǎn)爐渣0的輸送溫度可為約1400℃至約1600℃。轉(zhuǎn)爐渣0的流動(dòng)速率是可變的并取決于顯熱回收裝置100的其它部件的設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件。有代表性地，所述流動(dòng)速率可從對(duì)于小型工廠或試驗(yàn)裝置的小至約100千克/分鐘到對(duì)于工業(yè)級(jí)工廠的幾噸/分鐘。該流動(dòng)速率可稱作出渣速率。

渣包10、側(cè)壁5和隔墻3可由本領(lǐng)域公知的任何材料制造。優(yōu)選的要求是成本低、耐金屬溶液腐蝕、易于施工。例如可選耐火材料。

對(duì)于轉(zhuǎn)爐渣液滴11，根據(jù)轉(zhuǎn)爐渣的粒化后用途可大可小，最大不超過(guò)100mm，優(yōu)選的?；６葹?mm～10mm之間。

金屬熔池6的工作溫度為金屬溶液或合金熔點(diǎn)以上的任意溫度。優(yōu)選的應(yīng)顯著低于轉(zhuǎn)爐渣的進(jìn)入溫度。優(yōu)選的金屬熔池工作溫度為200℃-600℃之間。通過(guò)金屬熔池6冷卻的熔渣，排出資源回收裝置的粒狀材料的溫度應(yīng)低于800℃。

設(shè)置于側(cè)壁5內(nèi)的冷卻管道(未示出)內(nèi)冷卻介質(zhì)(未示出)冷卻介質(zhì)為本領(lǐng)域中公知的任何冷卻介質(zhì)，優(yōu)選冷卻介質(zhì)為水或水蒸氣。有代表性地，在熔渣的情況下，通過(guò)控制金屬熔池溫度使得冷卻介質(zhì)水直接氣化，形成溫度高于200℃，壓力大于1MPa的飽和蒸汽或過(guò)熱蒸汽排出，進(jìn)行后續(xù)余熱回收。對(duì)所述蒸汽的熱能回收可采用本領(lǐng)域任何公知的方式，如用于發(fā)電、用于蒸汽供應(yīng)等。

以上的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。