气提转毂法高炉炉渣冲制工艺及其冲制装置

摘要

本发明涉及一种气提转毂法高炉炉渣冲制工艺及其冲制装置。为解决现有工艺运行费用高、渣子含水量高的问题，其步骤为：由撇渣器出来的熔渣经渣沟流到渣嘴；渣嘴排出的熔渣与冲制箱喷出的水混合后经冲渣沟和引水管排入渣水池；气力提升泵将渣水输送到转毂式脱水器中进行脱水，脱水后的炉渣被皮带机送出，脱水器流出的水输送到渣水池或沉淀池；渣水池溢流出的水引到沉淀池；沉淀池底沉积的炉渣又被气力提升泵输送到脱水器，沉淀池溢流出的水引到循环水池；循环泵抽取循环水池的水输送给冲制箱。其具有脱水器负荷小，可操作性强、设备寿命长，运行费用低、检修时仍能正常生产，渣子含水量低及节水节能，治理热渣污染效果好，冲制效果优异的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉炉渣的处理方法，特别是涉及一种气提转毂法高炉炉渣冲制工艺及其冲制装置。

背景技术

高炉炉渣是由加入炉的矿石中的脉石、焦炭的灰分同熔剂反应熔化形成的副产物，是含有多种氧化物的复杂硅酸盐，常含有少量硫化物、氟化物等。它的成分和产量因高炉原料和燃料的成分而有所不同。冶炼每吨铁生成的渣量(即渣铁比)，大致为300～600公斤。高炉渣的主要成分为：CaO35～40％，SiO₂32～42％，Al₂O₃6～16％，还含有少量MgO、FeO和S等。高炉渣的比重：液态2.2～2.5，固态2.3～2.7；出炉熔渣温度1400～155℃，每公斤含热量400～460千卡。

现在的高炉渣处理方法有：平流沉淀法(ocp)、底虑法、INBA法、图拉法(或轮法)、明特克法等。平流沉淀法和底虑法(ocp)存在着占地面积大，冬季起雾大天车工抓渣不安全等缺点。近年来采用这两种方法的炼铁厂逐渐减少。INBA法存在着工艺复杂，投资昂贵的缺点，一般中小型高炉的投资比例高、占地太大。图拉法(或轮法)由于采用了粒化轮，它增加了系统的故障，使得设备作业率很低，出干渣的次数多。另外INBA法和图拉法还存在着循环水中含渣量大的问题，这个问题一直困扰着很多使用厂家。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种设备使用寿命长、运行费用低、能大大降低渣子含水量的气提转毂法高炉炉渣冲制工艺，本发明的目的还在于提供该方法配用的冲制装置。

为实现上述目的，本发明高炉炉渣冲制工艺依次包括如下步骤：

A、撇渣器分离出来的熔渣经渣沟流到渣嘴；

B、渣嘴排出的熔渣与冲制箱喷出的水混合后经冲渣沟和引水管排入渣水池；

C、气力提升泵将渣水池底的渣水输送到转毂式脱水器中进行脱水，脱水后的炉渣被皮带机送出，脱水器流出的水通过引水管输送到渣水池或沉淀池；渣水池上层的水溢流到沉淀池中；由于脱水器流出的水通过引水管输送到渣水池或沉淀池，使脱水器与循环水系统构成并联关系，脱水器发生故障时冲制系统可继续工作(但由于渣水池容积关系可冲制两炉炉渣)。

D、沉淀池底沉积的炉渣又被气力提升泵输送到转毂式脱水器中，沉淀池溢流出的水引到循环水池中；

E、循环泵抽取循环水池的净化水输送给冲制箱。

采用此技术方案后，与原有粒化轮工艺相比：粒化轮的铸造叶片极容易被熔渣融化，它的维修量很高，而冲制箱没有机械旋转部件，不存在磨损问题，它不会直接和熔渣接触也不存在被熔渣融化的问题。三个水池之间的自循环系统提高了水的利用率，有利于保护水资源。因此具有设备使用寿命长、运行费用低的优点。另外，采用此工艺后，与所有循环水都进入脱水器的INBA和图拉法相比，可以大大减轻脱水器的负荷，使进脱水器的水量仅占到总循环水量的1/3，这是本工艺最独特的地方。

作为优化，B步为经冲渣沟和引水管排入渣水池底；C步为自脱水器流出的水通过引水管输送到渣水池底或沉淀池底，渣水池上层的水还通过引水管溢流到沉淀池底；脱水器流出的水正常回水时通过引水管输送到渣水池，系统检修时通过引水管输送到沉淀池。采用此技术方案后，冲制完成的渣和水导流到渣水池的底部，避免高温渣水直接进入脱水器生成大量蒸汽对空气造成污染。当脱水器发生故障时不会影响熔渣的冲制(渣水池能够容下两炉的炉渣)，这样就不会产生干渣(干渣中含有大最的有害气体和粉尘会对空气造成严重的污染)。另外，将渣水引流到池底有利于炉渣的及时沉淀，避免渣子上浮，更有利于保证气力提升泵吸到高渣含量的渣水混合物和提高工作效率。

作为优化，在溢流的同时渣水池和沉淀池都在溢流口附近通过设置挡墙来阻止浮渣溢流到沉淀池和循环水池中。采用此技术方案后，通过阻止浮渣溢流有利于减轻下游水池的负担和并使浮渣充分吸水沉淀。

作为优化，冲制箱向冲渣沟喷出上下分布的三种水柱，即横向多层均匀密布的圆形水柱、横向狭长形水柱和与冲渣沟衬板平行的横向弧形水柱；且横向均匀密布的圆形水柱和横向狭长形水柱共用上层进水口，横向弧形水柱独自使用下层进水口并且位于冲渣沟底部。采用此技术方案后，上下水箱分别设有进水口能确保出水口压力。上层进水口支持的水柱主要用于将垂直落下的熔渣水淬，并冲向冲渣沟。因为下层水箱的出水口为圆弧形，并与渣沟衬板成平行状，它能在渣沟衬板表面形成一层水质保护膜防止熔渣直接落下对衬板的损坏。

作为优化，横向多层均匀密布的圆形水柱为两层，且分别位于横向狭长形水柱的上方和下方。采用此技术方案后，上层水注用于对熔渣进行初步水淬，中间一层水柱能防止漏淬，用于水帘式均匀水淬；下层水柱用于将未及时处理的熔渣再进行补充水淬；因此能做到完全水淬。

采用上述技术方案后，本发明气提转毂法高炉炉渣冲制工艺与现有冲制工艺相比，使进入脱水器的水量仅占到总循环水量的1/3，能大大减轻脱水器的负荷，还具有可操作性强、设备寿命长，运行费用低、检修时仍能正常生产，渣子含水量低及节水节能，治理热渣污染效果好，冲制效果优异的优点。

用于实施本发明冲制工艺的冲制装置包括向冲渣沟上端倾倒熔渣的渣嘴，向自渣嘴落下的熔渣和冲渣沟上端提供水淬水流的冲制箱，冲渣沟通过引水管连接渣水池；渣水池安装有进水口位于池底的气力提升泵，气力提升泵的出水口通过导流槽连接转毂式脱水器的进料口，脱水器的出水口通过回水管连接渣水池和沉淀池，沉淀池装有接纳渣水池溢流的溢水管；沉淀池安装有进水口位于池底的气力提升泵，气力提升泵的出口通过导流槽连接脱水器的进料口，循环水池安装有接纳沉淀池溢流的溢水管；在循环水池与冲制箱之间还配装有循环泵。如此设计，与原有粒化轮设备相比：粒化轮的铸造叶片极容易被熔渣融化，它的维修量很高，而冲制箱没有机械旋转部件，不存在磨损问题，它不会直接和熔渣接触也不存在被熔渣融化的问题。因此具有结构简单，设备使用寿命长、运行费用低的优点。气力提升泵的输出渣水量是恒定的，我们可以根据高炉的空积确定气力提升泵的型号和数量避免造成动力和设备资源浪费。

作为优化，渣水池和沉淀池都为锥形底；渣水池配装的引水管下端出水口延伸到渣水池锥形底的上端，沉淀池配装有用于导引来自渣水池的溢流水流的溢水管，溢水管的下端出水口延伸到沉淀池锥形底的上端；沉淀池和渣水池配装的回水管下端口也延伸到沉淀池和渣水池锥形底的上端；气力提升泵的进水口位于渣水池和沉淀池的锥形底下端。如此设计，有利于炉渣的充分及时沉淀和排出和防止渣中有害气体向外扩散污染环境。

作为优化，渣水池和沉淀池都在溢流口附近设置有阻止浮渣溢流到沉淀池和循环水池的挡墙；沉淀池和渣水池配装的回水管上装有切换阀。如此设计，有利于阻止浮渣未经处理直接进入下一池中，有利于分级彻底脱水净化和提高冲制效率。

作为优化，冲制箱由连通上层进水口的上箱体和连通下层进水口的下箱体组成；上箱体上制有两种喷水口，一种是横向多层均匀密布的圆形喷水孔，另一种是横向狭长形喷水孔；下箱体上制有与冲渣沟底衬板平行的横向弧形喷水孔。如此设计，上箱体的喷水口用于水淬熔渣和将熔渣冲入冲渣沟，下箱体的喷水口用于保护冲渣沟底衬板。

作为优化，上箱体上制有三层喷水孔，中间一层为横向狭长形喷水孔，上、下两层都为横向多层均匀密布的圆形水喷水孔。如此设计，冲制箱采用箱体式结构内部分隔成上下两个空间。上层喷水口用于对熔渣进行初步水淬，中间一层喷水口用于水帘式均匀水淬，能防止漏淬；下层水柱用于将未及时处理的熔渣再进行补充水淬。因此该结构形式的冲制箱能做到完全水淬。

采用上述技术方案后，本发明用于实施本发明冲制工艺的冲制装置具有结构简单，使用寿命长，安装维护使用方便，检修时仍可正常生产，运行费低，渣子含水量低，节水节能，冲制效果优异的优点。

附图说明

图1是本发明气提转毂法高炉炉渣冲制装置的整体结构示意；

图2是本发明气提转毂法高炉炉渣冲制装置中冲制箱部分的主视结构示意图；

图3是本发明气提转毂法高炉炉渣冲制装置中冲制箱部分的侧视结构示意图；

图4是本发明气提转毂法高炉炉渣冲制工艺的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例作更进一步的说明：

如图4所示，本发明气提转毂法高炉炉渣冲制工艺依次包括如下步骤：

A、撇渣器分离出来的熔渣经渣沟流到渣嘴；

B、渣嘴排出的熔渣与冲制箱喷出的水混合后经冲渣沟和引水管排入渣水池底；

C、气力提升泵将渣水池底的渣水输送到转毂式脱水器中进行脱水，脱水后的炉渣被皮带机送到堆渣场，脱水器流出的水正常回水时通过引水管输送到渣水池底，系统检修时通过引水管输送到沉淀池底；渣水池溢流出的水引到沉淀池底中；

D、沉淀池底沉积的炉渣又被气力提升泵输送到转毂式脱水器中，沉淀池溢流出的水引到循环水池中；

E、循环泵抽取循环水池的净化水输送给冲制箱。

在溢流的同时渣水池和沉淀池都在溢流口附近通过设置挡墙来阻止浮渣溢流到沉淀池和循环池中。冲制箱向冲渣沟喷出上下分布的三种水柱，即横向多层均匀密布的圆形水柱、横向狭长形水柱和与冲渣沟底衬板平行的横向弧形水柱；且横向均匀密布的圆形水柱和横向狭长形水柱共用上层进水口，横向弧形水柱独自使用下层进水口并且位于冲渣沟底部。横向多层均匀密布的圆形水柱为两层，且分别位于横向狭长形水柱的上方和下方。

如图1、2和3所示，本发明用于实施本发明冲制工艺的冲制装置包括向冲渣沟1上端倾倒熔渣的渣嘴2，向自渣嘴2落下的熔渣和冲渣沟1上端提供水淬水流的冲制箱3，冲渣沟1连接通向渣水池5的引水管4，引水管4的下端出水口位于渣水池5锥形底的上端；渣水池5安装有进水口位于渣水池5底的气力提升泵6，气力提升泵6的出水口通过导流槽7连接转毂式脱水器8的进料口，脱水器8的出水口通过回水管9和切换阀连接渣水池5和沉淀池10，回水管9的下端出水口位于渣水池5和沉淀池10锥形底的上端，沉淀池10装有接纳渣水池5溢流的溢水管11，溢水管11的下端出水口位于沉淀池10锥形底的上端；沉淀池10安装有进水口位于沉淀池10底的气力提升泵6，气力提升泵6的出口通过导流槽7连接脱水器8的进料口；循环水池12安装有接纳沉淀池10溢流的溢水管11；在循环水池12与冲制箱8之间还配装有循环泵13。渣水池5、沉淀池10和循环水池12依次由高到低相邻布置，渣水池5和沉淀池10都在溢流口附近设置有阻止浮渣溢流到沉淀池10和循环水池12的砼挡墙15。从渣水池5溢流过来的水引到沉淀池10底部，同时脱水器8回水管9也引到沉淀池10底部，这样能使水中的渣子充分的沉淀，再利用气力提升泵6提到脱水器3进行处理，保确溢流到循环水池12里面的水能二次利用。循环水泵13用于将挣化后的水运输到冲制箱3开始下一次循环。

冲制箱3由连通上层进水口31的上箱体和连通下层进水口32的下箱体组成，上箱体和下箱体之间装有中间隔板14；上箱体上制有三层喷水口，最上一层是横向多层均匀密布的Ф15mm圆形喷水孔33，中间一层是横向狭长形喷水孔34，最下一层是横向多层均匀密布的Ф15mm圆形喷水孔33；下箱体上制有与冲渣沟1底衬板平行的横向弧形喷水孔35。

其中渣水池：冲制箱冲制完成的渣子和水经冲渣沟流到引水管中，引水管延伸到渣水池的底部。渣水池上设有砼挡墙，使渣水池的水溢流到沉淀池里，并阻止浮渣随水流到沉淀池。

气力提升泵；如新建450m³高炉，它的利用系数是；3.6t/m³·h；高炉渣量：0.4t渣/1t铁；气力提升泵QT-102：Q(提升量)＝360m³/h；渣水比；30％；渣水棍合物的比重；1.2。所以高炉一天的渣量为：450×3.6×0.4＝648t/d；一小时的平均渣量为：648÷24＝27t/h，气力提升泵一小时提升的渣水总量：360×1.2＝432t，其中含渣：432×30％＝129.6t。由此可见气力提升泵完全可以满足生产需要。此外，气力提升泵的工作动力是压缩空气(P＝0.08-0.12MPa)，不会对环境造成任何影响，能满足环保的要求。气力提升泵没有机械旋转部件，与渣水直接接触的管道全部衬有刚玉陶瓷，提高了使用寿命。

我们就原有生产模式下使用的反渣泵做如下比较：

a，动力：气力提升泵，压缩空气一般情况下使用高炉冷风即可；返渣泵，功率132KW(一般情况下开二备一)。

b.价格：气力提升泵QT-102型，18万元；返渣泵28万元。

c.维修量：气力提升泵，重要磨损部件使用寿命一般为6个月，更换方便；返渣泵，重要磨损部件使用寿命一般在3-4个月，如果磨损严重必需更换新的返渣泵，不能修补。

d.安装条件：气力提升泵室外安装，因为没有污染所以不必密封安装；返渣泵，地下安装，安装不方便，维修环境恶劣。

脱水器：气力提升机提取的渣水混合物落到脱水器的底部，脱水器外筛网网眼为100×1.5mm的狭长缝隙，水从外筛网中流判沉淀池，渣被脱水器的内筛网提到脱水器顶部后卸到皮带机上，再由皮带机运出脱水器。

沉淀池：被脱水器分离出来的水含有一定量的渣，经由管道流到沉淀池底部，根据管道中的水流量的计算公式；Q＝μ·(πd²/4)√2dhj；

假设，引水管道直径Ф600：池子直径Φ8000；所以Q＝2.93m³/S，渣水混合物在管道中的流速V＝Q/S；所以V1＝10.37m/s；渣水混合物在沉淀池中的流速V＝Q/S，所以V₂＝0.058m/s。因为水携带渣子的能力与水流速V的四次方呈正比，由上面计算方式可见，沉淀池中水携带渣子的能力大大降低了，因此能使渣子得到充分沉淀。

循环水净化：在沉淀池上安装气力提升泵(QT-79)。由于水流速的变化渣子沉降到池子底部，气力提升泵将池底的渣子提升到脱水器再进行过滤，这个循环过程使水中含渣量越来越少，从而达到我们净化的目的。

循环池：将沉淀池中溢流出来的水引到循环水池，此时的水已经得到充分的净化，可以作为下一次循环用水。净化的水也不会对循环水泵、管道、及其阀门等设备造成损坏，从而降低了设备及维修的费用，从而也解决了一直困扰INBA、图来等转毂类冲渣法循环水含渣量过高的难题。

工艺设备及参数：

1.冲制箱：2套，水量；Φ800m³/h；水压：P＝0.35Mpa。

2.QT-102型气力提升泵：1台。

①用水最；Q＝150m³/hc；②水压：P＝0.35MPa：③用气量：Q＝40m³/min：

④气压：0.29Mpa：⑤提升量：Q＝360m³/h：⑥渣水比：3∶10

⑦提升渣量：120t/h：⑧提升高度；H≤25m。

3，0T-79型气力提升机；

①水量：Q＝50m³/h；②水压：P＝0.35MPa；③气量Q＝10m³/rain；

④气压：0.2mpa；⑤提升量Q＝140m³/h；⑥渣水比：3∶10

⑦提升渣量：50t/h：⑧提升高度：H≤25m。

4，脱水器：1台。

①反冲水量：80m³/h；②水压P＝0.35mPa：③过滤水量：1300m³/h；

④平均处理渣量：2.5t/min；⑤最大处理渣量；5t/min ⑥成品渣含水量：≤10％。