转炉钢渣的闷渣坑及制坑方法

摘要

本发明涉及转炉钢渣加工技术领域，尤其涉及一种转炉钢渣的闷渣坑，包括所述闷渣坑侧壁上设有的混凝土本体，在所述的混凝土本体上浇筑高强度纳米陶瓷耐磨浇注料形成的至少一层第一纳米陶瓷浇筑层；所述闷渣坑底面铺设有至少一层第二纳米陶瓷浇筑层，在纳米陶瓷浇筑层上铺设有至少一层第一筑坯层；所述闷渣坑底面倾斜设置，在闷渣坑底面的倾斜底部连通设有排水管，所述闷渣坑内的积水通过排水管排入蓄水槽，所述的蓄水槽通过排气通道将蓄水槽内热量排放至大气中，同时本发明还提供了该闷渣坑的制坑步骤，本发明使闷渣坑使用寿命大幅提升，不仅降低了人员频繁维修闷渣坑的劳动强度和安全风险，同时提高了钢渣处理生产效率和钢渣处理质量。

说明书

技术领域

本发明涉及转炉钢渣加工技术领域，尤其涉及一种钢渣处理装置及该装置的制造方法。

背景技术

近几年来，随着产能提升，钢渣的产量随之增加，2019年以前，钢渣的处理工艺采用热泼法，钢渣的处理能力无法满足生产需求，且钢渣出现部分堆积，带来很大的环保风险，钢渣产品质量品位低，尾渣附加值较低，造成经济效益流失。自2019年后钢渣处理工艺采用热闷法，钢渣的处理质量提高，同时解决了钢渣处理过程带来的环保风险，提高了钢渣加工副产品质量，尾渣利用附加值提高，实现100％循环利用。但存在闷渣坑使用寿命短的问题，造成闷渣工序闷渣效率低，影响钢渣处理系统生产效率，同时历史遗留钢渣占用现有土地资源，也给环保带来极大风险。

转炉钢渣的闷渣手段可有效解决钢渣热泼工艺存在的大量扬尘、污染严重、粉碎难等问题，闷后的钢渣粒度小于20mm(占比70％左右)，省去了钢渣热泼工艺的多级破碎设备，钢渣分离的效果较好，大粒度的钢渣铁品味高，金属回收率高，尾渣中金属含量极低，减少金属资源的浪费，钢渣热闷处理可使尾渣中的游离氧化钙f-CaO、游离氧化镁f-MgO充分进行消解反应，消除钢渣不稳定因素，使钢渣金属安全应用于建材和道路工程等，故闷渣过程是非常重要的。

闷渣法处理工艺由于具有适用性强、成品渣去向广泛等优点，被广泛采用，目前，闷渣坑永久层采用钢筋混凝土做基础，在其外部镶嵌铸铁板或者钢坯做坑壁，并采用螺栓吊挂钢坯的固定，形成闷渣坑工作层，因其受热胀冷缩作用，由于钢还在使用中直接与红渣接触，闷渣产生的高温蒸汽造成高温腐蚀，导致内壁钢坯时常跟落，钢坯产生热应力变形，或在反复的热胀冷缩过程中发生断裂，影响问渣坑的使用寿命变形严重，使用寿命较短，一般为2-3个月。

需要进行维修，且当维修时，由于内壁钢还位于地下4～5m，并且具有较大的重量，但地下没有合适的落脚点，多使用挖掘机之类的大型机械来进仔挖掘，正常需要一周左右才能够维修完毕，极大影响了工程的进度，并且现有的是过紧螺栓固定钢坯的钢坯需要进行定制，造价较高，旦故障率较高，增加了施工的成本。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种有效延长闷渣坑工作层，延长闷渣坑使用寿命和减少工人劳动强度的转炉钢渣的闷渣坑及制坑方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种转炉钢渣的闷渣坑，包括闷渣坑本体，所述的闷渣坑本体包括混凝土侧壁面和混凝土底面，在所述的混凝土侧壁面上设有浇筑高强度纳米陶瓷耐磨浇注料形成的至少一层第一纳米陶瓷浇筑层；在所述的混凝土侧壁面与第一纳米陶瓷浇筑层之间设有至少一层用于抵消第一纳米陶瓷浇筑层高温膨胀度的保温棉层或保温纤维毡层；

所述混凝土底面上铺设有至少一层第二纳米陶瓷浇筑层，在所述第二纳米陶瓷浇筑层上还铺设有至少一层筑坯层；

所述混凝土底面倾斜设置，在所述混凝土底面的倾斜底部连通设有排水管，所述闷渣坑本体内的积水通过排水管排入蓄水槽，所述的蓄水槽通过排气通道将蓄水槽内热量排放至大气中。

进一步的，所述的第一纳米陶瓷浇筑层是通过在混凝土侧壁面上设有的钢筋网浇筑在混凝土侧壁面上，所述的钢筋网是由横向设置的锚固钉和纵向设置的螺纹钢筋组成，所述的锚固钉连续水平的安装在混凝土本体表面，所述的螺纹钢筋垂直设置在同一直线上的锚固钉上，所述锚固钉在混凝土侧壁面上的安装深度为10-20厘米，且所述锚固钉安装间距为50-80厘米。

进一步的，所述闷渣坑底面的倾斜角度为：45-85度。

进一步的，在所述排水管入水口处的倾斜底部设有用于阻挡炉钢残渣的阻隔石或网。

进一步的，还包括排热管，所述的排热管与所述的排气通道相连通，且排热管通过混凝土加固底座支撑安装在所述排气通道的出口处。

进一步的，在所述闷渣坑的坑口表面还设有用于强化闷渣坑强度的至少一层第二筑坯层。

进一步的，所述的第二纳米陶瓷浇筑层和第一筑坯层的总厚度小于350厘米。

进一步的，所述的闷渣坑本体包括至少两个，两个闷渣坑的蓄水槽相连通，还包括泵，泵将连通后的蓄水槽中的水通过水管回压至闷渣坑中。

本发明还提供一种转炉钢渣的闷渣坑的制坑方法，包括以下步骤：

步骤1：将所述闷渣坑本体内的混凝土层面清理干净，使用风镐和电钻对混凝土侧壁面和混凝土底面进行凿毛处理；

步骤2：在混凝土侧壁面上固定长度为45-55厘米的锚固钉，按照间距50-80厘米进行打孔，打孔深度为10-20厘米,然后将保温棉或保温纤维毡通过所述锚固钉铺在混凝土侧壁面上；

步骤3：采用螺纹钢筋垂直焊接在设置在同一直线上的锚固钉上，所述的锚固钉和螺纹钢筋组成了钢筋网；在所述的钢筋网上支设筑浇模板，所述的筑浇模板的形状与所述的闷渣坑本体的形状相同，所述筑浇模板与闷渣坑本体之间即为高强度纳米陶瓷耐磨浇注料的钢筋网筑浇空间；

步骤4：将所述高强度纳米陶瓷耐磨浇注料浇注进所述钢筋网筑浇空间内，一边浇注一边使用振动棒进行振动，每隔30-50mm振动10-20秒，浇注厚度每次按照20-30mm高度进行；

步骤5：浇注结束后3-4天拆除筑浇模板，进行风干，风干时间为3-5天；

步骤6：风干结束后，对所述闷渣坑坑内进行烘烤，以升温速度为5℃/h，烘烤时间为24小时，使坑内温度达到150-160℃，闷渣坑加盖保持该温度状态60个小时；再以升温速度为6℃/h，烘烤时间为16小时，使坑内温度达到250-260℃，闷渣坑加盖保持该温度状态24个小时；再以升温速度为8℃/h，烘烤时间为12小时，使坑内温度达到350-360℃，闷渣坑加盖保持该温度状态72个小时；再以升温速度为10℃/h，烘烤时间为10小时，使坑内温度达到450-460℃，闷渣坑加盖保持该温度状态48个小时；再以升温速度为30℃/h，烘烤时间为10小时，使坑内温度达到750-760℃，闷渣坑加盖保持该温度状态24个小时；最终以升温速度为50℃/h，烘烤时间为10小时，使坑内温度达到1250-1260℃，闷渣坑加盖保持该温度状态14个小时，完成整个制坑步骤，闷渣坑可以开始使用。

进一步的，转炉钢渣的闷渣坑的制坑方法，所述步骤6中是采用现有热态渣盘或者渣罐进行烘烤，或者采用煤气装置进行烘烤；所述的煤气装置包括至少一个沿着所述混凝土侧壁面伸入所述闷渣坑底部的煤气管道，在煤气管道上设有烘烤孔，点燃管道内煤气，烘烤火焰即从烘烤孔中射出。

本发明中所述的浇筑高强度纳米陶瓷耐磨浇注料是现在可在市场上买到的浇筑材料，属于现有技术，在本发明中对该材料进行加水调和使用，季节不一样，配水的比例也不一样，根据现场施工条件进行合理的调整，配水比例不在本发明中进行限定和保护。

本发明的有益效果是：转炉钢渣热闷采用本发明结构和工艺优化改造后，能承受钢渣热闷过程各种恶劣环境对闷渣坑工作层的破坏，使闷渣坑使用寿命大幅提升，不仅降低了人员频繁维修闷渣坑的劳动强度和安全风险，同时提高了钢渣处理生产效率和钢渣处理质量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的水循环结构示意图；

图3是本发明所述煤气装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

转炉钢渣处理工序中，为了使钢渣粉化效果提升，钢渣性能稳定，采用热态钢渣入闷渣坑进行打水冷却，即闷渣法，坑中的水在现有技术中是不需要排出和循环利用的，使得闷渣坑的工作环境极其复杂和恶劣，长期处于高温、高压、高湿的工艺环境中，降低了钢坯的使用寿命，同时还要受人工机械挖掘产生的碰撞。

所以，现钢渣处理工序闷渣坑工作层采用自产板坯作为坑壁，受到热态钢渣的激热及打水后冷态钢渣的激冷作用，闷渣过程高压环境下碱性气氛的碱蚀等综合影响，使闷渣坑钢结构变形损坏严重，其使用寿命较短，1-3个月需进行一次维修和更换，严重影响钢渣坑的高效运行，同时存在更换过程存在很大的安全风险，工作环境差，人员劳动强度较大。

为了使闷渣坑寿命延长，需对工作衬进行优化改造。本发明采用高强纳米陶瓷耐磨浇注料进行整体浇注，提高其整体牢固性，提高其使用寿命，且人员劳动量小，施工时间短，成本低，提高混凝土构件的整体性，完全可以取代钢坯。

本发明采用的浇筑材料具有强度高、耐火度高、抗高压、抗碱蚀、抗急冷急热、抗水和耐磨性能，浇注前钢筋网基础上铺设一层隔热保温棉，减少闷渣过程热量的损失，同时对工作层留有一定的缓冲和应力消除作用，工作衬寿命是原工艺寿命的3-5倍。

本发明采用的具体实施方式是：

实施例1：如图1所示，一种转炉钢渣的闷渣坑，包括闷渣坑本体1，所述的闷渣坑本体1包括混凝土侧壁面11和混凝土底面12，在所述的混凝土侧壁面11上设有浇筑高强度纳米陶瓷耐磨浇注料形成的至少一层第一纳米陶瓷浇筑层21；在所述的混凝土侧壁面11与第一纳米陶瓷浇筑层21之间设有至少一层用于抵消第一纳米陶瓷浇筑层21高温膨胀度的保温棉层或保温纤维毡层5；

所述混凝土底面12上铺设有至少一层第二纳米陶瓷浇筑层22，在所述第二纳米陶瓷浇筑层22上还铺设有至少一层筑坯层3；

所述混凝土底面12倾斜设置，在所述混凝土底面12的倾斜底部连通设有排水管41，所述闷渣坑本体1内的积水通过排水管41排入蓄水槽42，所述的蓄水槽42通过排气通道43将蓄水槽42内热量排放至大气中。

所述的第一纳米陶瓷浇筑层21是通过在混凝土侧壁面11上设有的钢筋网浇筑在混凝土侧壁面11上，所述的钢筋网是由横向设置的锚固钉和纵向设置的螺纹钢筋组成，所述的锚固钉连续水平的安装在混凝土本体11表面，所述的螺纹钢筋垂直设置在同一直线上的锚固钉上，所述锚固钉在混凝土侧壁面11上的安装深度为10-20厘米，且所述锚固钉安装间距为50-80厘米。所述闷渣坑1底面的倾斜角度为：45-85度。在所述排水管41入水口处的倾斜底部设有用于阻挡炉钢残渣的阻隔石或网6。还包括排热管44，所述的排热管44与所述的排气通道43相连通，且排热管44通过混凝土加固底座45支撑安装在所述排气通道43的出口处。在所述闷渣坑1的坑口表面还设有用于强化闷渣坑强度的至少一层第二筑坯层8。所述的第二纳米陶瓷浇筑层22和第一筑坯层3的总厚度小于350厘米。

所述的闷渣坑本体1包括至少两个，两个闷渣坑1的蓄水槽42相连通，还包括泵9，泵9将连通后的蓄水槽42中的水通过水管46回压至闷渣坑1中。

所述转炉钢渣倒入所述的闷渣坑中后，闷渣坑中的水会沿着倾斜的混凝土底面12通过排水管41流入蓄水槽42中，蓄水槽42的热量通过排热管44排入大气，同时，蓄水槽42中的水又通过水管46回压至闷渣坑1中，循环使用。

实施例2：与实施例1相同，不同的是所述的钢筋网是由横向设置的锚固钉和纵向设置的螺纹钢筋组成，所述的锚固钉连续水平的安装在混凝土本体11表面，所述的螺纹钢筋垂直设置在同一直线上的锚固钉上，所述锚固钉在混凝土侧壁面11上的安装深度为10厘米，且所述锚固钉安装间距为50厘米。所述闷渣坑1底面的倾斜角度为：45度。

实施例3：与实施例1相同，不同的是所述的钢筋网是由横向设置的锚固钉和纵向设置的螺纹钢筋组成，所述的锚固钉连续水平的安装在混凝土本体11表面，所述的螺纹钢筋垂直设置在同一直线上的锚固钉上，所述锚固钉在混凝土侧壁面11上的安装深度为15厘米，且所述锚固钉安装间距为50-80厘米。所述闷渣坑1底面的倾斜角度为：65度。

实施例4：与实施例1相同，不同的是所述的钢筋网是由横向设置的锚固钉和纵向设置的螺纹钢筋组成，所述的锚固钉连续水平的安装在混凝土本体11表面，所述的螺纹钢筋垂直设置在同一直线上的锚固钉上，所述锚固钉在混凝土侧壁面11上的安装深度为20厘米，且所述锚固钉安装间距为80厘米。所述闷渣坑1底面的倾斜角度为：85度。

实施例5：如图1-2所示，本发明还提供一种所述转炉钢渣的闷渣坑的制坑方法，包括以下步骤：

步骤1：将所述闷渣坑本体1内的混凝土层面清理干净，使用风镐和电钻对混凝土侧壁面11和混凝土底面12进行凿毛处理；

步骤2：在混凝土侧壁面11上固定长度为45-55厘米的锚固钉，按照间距50-80厘米进行打孔，打孔深度为10-20厘米,然后将保温棉或保温纤维毡5通过所述锚固钉铺在混凝土侧壁面11上；

步骤3：采用螺纹钢筋垂直焊接在设置在同一直线上的锚固钉上，所述的锚固钉和螺纹钢筋组成了钢筋网；在所述的钢筋网上支设筑浇模板，所述的筑浇模板的形状与所述的闷渣坑本体1的形状相同，所述筑浇模板与闷渣坑本体1之间即为高强度纳米陶瓷耐磨浇注料的钢筋网筑浇空间；

步骤4：将所述高强度纳米陶瓷耐磨浇注料浇注进所述钢筋网筑浇空间内，一边浇注一边使用振动棒进行振动，每隔30-50mm振动10-20秒，浇注厚度每次按照20-30mm高度进行；由于锚固钉与浇注料相互支撑，他们的膨胀系数不一样，锚固钉不能紧密，该步骤可防止出现耐材裂缝和局部脱落，同时保证材料的浇筑密实度，但振动时间不能过长，一般每隔50mm振动10-20秒，防止骨料偏析堆积，影响整体坑壁强度。

步骤5：浇注结束后3-4天拆除筑浇模板，进行风干，风干时间为3-5天，即是进一步的对游离水进行空干；

步骤6：如表1所示，风干结束后，对所述闷渣坑坑内进行烘烤，以升温速度为5℃/h，烘烤时间为24小时，使坑内温度达到150-160℃，闷渣坑加盖保持该温度状态60个小时；再以升温速度为6℃/h，烘烤时间为16小时，使坑内温度达到250-260℃，闷渣坑加盖保持该温度状态24个小时；再以升温速度为8℃/h，烘烤时间为12小时，使坑内温度达到350-360℃，闷渣坑加盖保持该温度状态72个小时；再以升温速度为10℃/h，烘烤时间为10小时，使坑内温度达到450-460℃，闷渣坑加盖保持该温度状态48个小时；再以升温速度为30℃/h，烘烤时间为10小时，使坑内温度达到750-760℃，闷渣坑加盖保持该温度状态24个小时；最终以升温速度为50℃/h，烘烤时间为10小时，使坑内温度达到1250-1260℃，闷渣坑加盖保持该温度状态14个小时，完成整个制坑步骤，闷渣坑可以开始使用。

表1所述闷渣坑的闷渣坑烘烤升温温度控制表

实施例6：如图3所示，与实施例5相同，不同的是：所述步骤6中是采用现有热态渣盘或者渣罐进行烘烤，或者采用煤气装置进行烘烤；所述的煤气装置包括至少一个沿着所述混凝土侧壁面11伸入所述闷渣坑底部的煤气管道7，在煤气管道7上设有烘烤孔71，点燃管道内煤气，烘烤火焰即从烘烤孔71中射出，对所述的闷渣坑壁上的浇筑高强度纳米陶瓷耐磨浇注料进行烘烤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。