用于減少爐渣絨形成的干式粒化爐渣的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】用于減少爐渣絨形成的干式?；癄t渣的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年6月3日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/007，284號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該申請(qǐng)的內(nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開(kāi)涉及?；癄t渣產(chǎn)品及其制備過(guò)程。
【背景技術(shù)】
[0004]爐渣是在冶金爐中進(jìn)行的金屬制備過(guò)程的副產(chǎn)物。雖然所制備的爐渣的組成和數(shù)量高度依賴于具體的過(guò)程，但爐渣通常包括金屬氧化物與二氧化硅的混合物，并且以范圍從由該過(guò)程制備的金屬的量的大約10%至若干倍的范圍內(nèi)的量進(jìn)行制備。
[0005]在金屬制備期間，在冶金爐中存在熔融形式的爐渣。熔渣被從爐中周期性地導(dǎo)出并且可以被處理成?；癄t渣產(chǎn)品。粒化爐渣已被用作混凝土的骨料和膠凝材料，并且最近人們對(duì)使用?；癄t渣作為石油和天然氣生產(chǎn)中的支撐劑、作為屋面粒料、研磨劑或作為催化劑載體產(chǎn)生興趣。
[0006]爐渣粒化通常由使用水噴霧進(jìn)行的濕式?；^(guò)程來(lái)進(jìn)行，水噴霧接觸爐渣的料流，將其分散成小滴，小滴硬化成粒料，粒料沿著洗礦槽向下輸送，然后到達(dá)工場(chǎng)，在那里落入池中以進(jìn)行收集。
[0007]在濕式粒化過(guò)程中，大量的水被添加到爐渣以冷卻熔渣。由該過(guò)程產(chǎn)生的廢水通過(guò)與爐渣接觸而被污染，并且其處置產(chǎn)生額外的成本。而且，水粒化常常導(dǎo)致具有高得不可接受的水含量并且被認(rèn)為不適合許多用途的爐渣粒料的產(chǎn)生。濕爐渣粒料的干燥也產(chǎn)生額外的成本，并且在許多情況下不是經(jīng)濟(jì)上可行的。通過(guò)控制添加到?；^(guò)程中的水的量來(lái)嘗試解決此問(wèn)題取得有限的成功。同樣已經(jīng)知道含硫爐渣的濕式?；a(chǎn)生高得不可接受的含硫氣體的排放。
[0008]爐渣的干式?；朔伺c濕式粒化過(guò)程相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題中的一些。在干式?；^(guò)程中，熔渣通常被加壓氣體流或被機(jī)械裝置分散或霧化。雖然干式?；褂帽葷袷搅；俚乃⑶彝ǔ．a(chǎn)生干的產(chǎn)物，但干式?；^(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的爐渣“絨”，其由當(dāng)爐渣具有較差的小滴形成特性時(shí)產(chǎn)生的爐渣的低密度纖維組成。爐渣絨具有低密度和大體積，使得其搬運(yùn)、運(yùn)輸和回收變得困難。在極端情況下，爐渣絨形成物的量可以高達(dá)90重量％。爐渣絨的產(chǎn)生對(duì)于具有高粘度的爐渣來(lái)說(shuō)特別麻煩，并且將干式?；?特別是氣體霧化)的應(yīng)用限制到具有產(chǎn)生爐渣絨的較低趨勢(shì)的特定類型的爐渣。
[0009]另外，由于爐渣聚集成難以用空氣分散的濃料流的趨勢(shì)，在氣體霧化設(shè)備中以高流量處理爐渣是困難的。此外，爐渣料流的厚度影響由空氣霧化產(chǎn)生的顆粒的尺寸。因此，爐渣料流的厚度的不一致會(huì)導(dǎo)致對(duì)爐渣粒料的粒度的控制的缺乏，并且會(huì)導(dǎo)致具有非常寬的粒度分布的產(chǎn)物。為了避免這些問(wèn)題，氣體霧化過(guò)程趨于小規(guī)模操作，這限制了其可用性。
[0010]仍然需要用于爐渣?；暮?jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)上可行的過(guò)程，該過(guò)程避免了與已知的濕式和干式?；^(guò)程相關(guān)聯(lián)的上述冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]在一個(gè)方面，提供了一種用于制備基本上干燥的爐渣粒料的過(guò)程。該過(guò)程包括:(a)提供熔渣的料流，該料流可包括冶金爐渣；(b)將受控量的水添加至爐渣；(C)使熔渣的料流粒化，以制備固化的爐渣；其中，固化的爐渣包括所述基本上干燥的爐渣粒料和爐渣絨，并且其中，由所述過(guò)程制備的爐渣絨的量小于在不添加受控量的水的情況下通過(guò)使熔渣的料流?；a(chǎn)生的爐渣絨的量。例如，由該過(guò)程制備的爐渣絨的量小于固化爐渣的約10重量％。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，受控量的水小于約300kg水/噸爐渣，并且可以小于約10kgA/噸爐渣。例如，受控量的水可以使得基本上干燥的爐渣粒料具有小于約5重量％的水含量。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施例中，使熔渣的料流?；牟襟E包括通過(guò)使熔渣與可包括氣體的霧化流體流接觸來(lái)分散熔渣。
[0014]在又一個(gè)實(shí)施例中，在熔渣與霧化流體接觸的同時(shí)，受控量的水的至少一部分被添加至爐渣，使得霧化流體還可包括受控量的水。
[0015]在又一個(gè)實(shí)施例中，在熔渣與霧化流體接觸之前，受控量的水的至少一部分被添加至熔渣。
[0016]在又一個(gè)實(shí)施例中，緊接在熔渣與霧化流體接觸之后，當(dāng)分散的爐渣通過(guò)霧化室噴出時(shí)并且在爐渣到達(dá)霧化室的收集區(qū)域內(nèi)之前，受控量的水的至少一部分被添加至熔渣。
[0017]在又一個(gè)實(shí)施例中，使熔渣的料流粒化的步驟包括通過(guò)使熔渣與旋轉(zhuǎn)的機(jī)械元件接觸來(lái)分散熔渣。
[0018]在另一方面，提供了一種用于制備基本上干燥的爐渣粒料的設(shè)備。該設(shè)備包括:(a)傾斜表面，其具有用于接納熔渣的料流的上端和用于排出熔渣的料流的下端；(b)分散裝置，其在傾斜表面的下端處以用于分散從傾斜表面排出的熔渣的料流；(C)一個(gè)或多個(gè)水添加裝置，其用于將受控量的水添加至熔渣；以及(d)鄰近分散裝置的收集區(qū)域，其用于沉積由熔渣的分散產(chǎn)生的固化爐渣，其中，固化的爐渣包括所述基本上干燥的爐渣粒料和爐渣絨，并且其中，爐渣絨的量小于在不添加受控量的水的情況下通過(guò)使熔渣的料流?；a(chǎn)生的爐渣絨的量。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，分散裝置包括霧化器，在霧化器中，熔渣與霧化流體流接觸。例如，分散裝置可包括氣體霧化器，并且霧化流體可包括氣體。
[0020]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述水添加裝置中的至少一個(gè)位于緊鄰傾斜表面的下端處并且與氣體霧化器相關(guān)聯(lián)，使得氣體和由所述至少一個(gè)水添加裝置添加的受控量的水一起構(gòu)成霧化流體。
[0021 ]在又一個(gè)實(shí)施例中，氣體霧化器包括鼓風(fēng)機(jī)，并且位于緊鄰傾斜表面的下端處的所述至少一個(gè)水添加裝置包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴，所述噴嘴位于傾斜表面的下端的上方和/或其下方。
[0022]在又一個(gè)實(shí)施例中，分散裝置包括第一旋轉(zhuǎn)機(jī)械元件，并且其中，所述水添加裝置中的至少一個(gè)位于傾斜表面的上端和第一旋轉(zhuǎn)機(jī)械元件之間。
[0023]在又一個(gè)實(shí)施例中，爐渣流動(dòng)方向被限定在傾斜表面的上端和下端之間，并且傾斜表面具有橫向于爐渣流動(dòng)方向的寬度;該設(shè)備還包括流分布元件，以用于橫跨傾斜表面的寬度分布熔渣的流;并且流分布元件位于傾斜表面的上端和第一旋轉(zhuǎn)機(jī)械元件之間。
[0024]在又一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)水添加裝置沿著爐渣流動(dòng)方向定位在傾斜表面的上端和流分布元件之間。
[0025]在又一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)水添加裝置包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴，所述一個(gè)或多個(gè)噴嘴設(shè)置在傾斜表面上方且向下指向傾斜表面。
[0026]在又一個(gè)實(shí)施例中，流分布元件包括第二旋轉(zhuǎn)機(jī)械元件，其橫跨傾斜表面的寬度延伸，能夠圍繞橫向地橫跨傾斜表面延伸的軸線旋轉(zhuǎn)，并且橫跨傾斜表面的基本上整個(gè)寬度延伸，并且與傾斜表面間隔開(kāi)一間隙。
[0027]在又一個(gè)實(shí)施例中，流分布元件為圓柱形的。
[0028]在另一方面，提供了一種用于制備基本上干燥的爐渣粒料的設(shè)備，該設(shè)備包括:(a)傾斜表面，其具有用于接納熔渣的料流的上端和用于排出熔渣的料流的下端，其中，爐渣流動(dòng)方向被限定在傾斜表面的上端和下端之間，并且傾斜表面具有橫向于爐渣流動(dòng)方向的寬度；(b)氣體霧化器，其緊鄰傾斜表面的下端以用于利用霧化氣體分散從傾斜表面排出的恪渣的料流；(c)流分布元件，其用于橫跨傾斜表面的寬度分布恪渣的流，其中，流分布元件位于傾斜表面的上端和下端之間；以及(d)收集區(qū)域，其鄰近氣體霧化器，以用于沉積通過(guò)熔渣的分散而產(chǎn)生的固化爐渣，其中，固化的爐渣包括所述基本上干燥的爐渣粒料。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，流分布元件包括旋轉(zhuǎn)機(jī)械元件，該旋轉(zhuǎn)機(jī)械元件橫跨傾斜表面的寬度延伸，能夠圍繞橫向地橫跨傾斜表面延伸的軸線旋轉(zhuǎn)，橫跨傾斜表面的基本上整個(gè)寬度延伸，并且與傾斜表面間隔開(kāi)一間隙。例如，流分布元件可以是圓柱形的。
[0030]在另一個(gè)實(shí)施例中，氣體霧化器位于傾斜表面的下端下方。
[0031 ]在又一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備還包括一個(gè)或多個(gè)水添加裝置，所述一個(gè)或多個(gè)水添加裝置緊鄰傾斜表面的上表面、流分布元件和/或氣體霧化器中的一個(gè)或多個(gè)定位，以用于在熔渣的粒化之前、期間和/或之后將水添加到熔渣的目的。
[0032]在又一方面，提供了一種用于制備基本上干燥的爐渣粒料的方法，該方法包括:(a)提供沿著傾斜表面流動(dòng)的熔渣的料流，該傾斜表面具有用于接納熔渣的料流的上端和用于排出熔渣的料流的下端，其中，爐渣流動(dòng)方向被限定在傾斜表面的上端和下端之間，并且傾斜表面具有橫向于爐渣流動(dòng)方向的寬度；(b)利用位于傾斜表面的上端和下端之間的流分布元件橫跨傾斜表面的寬度分布熔渣的流分布，以便在傾斜表面的下端