CN102465188B - 罐式冶金熔渣处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种罐式冶金熔渣处理装置，包括粒化罐体、粒化器，所述粒化罐体的中部设有进料口，所述粒化器的输出口与所述进料口连通；所述粒化罐体的底部与进料口相对一侧设有出渣口，所述粒化罐体的顶部设有排气烟囱；所述粒化罐体的内部与进料口相对应的位置设置多级悬挂式挡渣板，所述出渣口上设置调节闸板，所述调节闸板内侧的粒化罐体上设置格栅过滤器，所述出渣口上方的粒化罐体上设置一个溢流口；所述出渣口、所述溢流口与一个脱水器接管连通；所述粒化罐体的中部设有检修平台，所述粒化器的输入口处装有熔渣输入沟头。本发明可以减少水蒸汽的产生，确保熔渣处理过程更加安全，通过延长对熔渣的水淬时间，提高成品渣的质量。

Description

罐式冶金熔渣处理装置

技术领域

本发明涉及一种罐式冶金熔渣处理装置，对冶金熔渣进行粒化水淬处理。该装置包括粒化罐体、粒化器，粒化罐体上设有进料口、出渣口、多级悬挂式挡渣板、溢流口、排气烟囱；出渣口上方设置调节闸板，调节闸板内侧设置格栅过滤器。

背景技术

随着我国钢铁工业的不断发展，炉渣（含高炉渣、钢渣、有色金属渣）尤其是钢渣的利用途径，倍受业内人士关注。但由于钢渣的性质及采取的处理方法，使钢渣产品的附加值极低；普遍的钢渣产品除磁选出少量金属铁或含铁渣外，仍局限于用作路基、制砖、少量用于水泥铁质校正剂或掺合料等，导致对钢渣的处理发展缓慢。根据钢渣的性质，钢渣产品首选适于用作建材原料或掺合料，众多钢渣的处理工艺采取了慢冷的处理方法，处理后的钢渣中硅酸三钙、硅酸二钙含量大幅度降低，游离氧化镁、游离氧化钙的质量百分数高于作为建材原料或掺合料的国家标准。

粒化水淬钢渣处理方法的诞生，改善并拓宽了钢渣产品的利用途径。中国专利97228276.9公开了一种轮法炉渣粒化装置，该装置包括传动装置、炉渣溜嘴、粒化器、脱水器、下料斗，由高炉排出的熔渣通过炉渣溜嘴注入到粒化器中，在粒化器中设有粒化轮对熔渣进行破碎；与此同时，有冷却水喷到熔渣上对其进行水淬处理，使熔渣成为小颗粒状，再落到脱水器中脱水，最后由下料斗将小颗粒的粒化渣输出粒化装置；该装置结构设计合理，占地面积小。但是，在处理过程中，往往由于熔渣量的变化，易造成粒化、冷却不充分，导致出现大块红渣，影响了成品渣的质量；瞬间产生的大量蒸汽积聚于设备内，使装置内的温度和压力剧增，***事故时有发生。因此，需要提出一种罐式冶金熔渣处理装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种罐式冶金熔渣处理装置，该装置包括粒化罐体、粒化器，粒化罐体上设有进料口、出渣口、多级悬挂式挡渣板、溢流口、排气烟囱；出渣口上方设置调节闸板，调节闸板内侧设置格栅过滤器。本发明将粒化渣均匀抛散至循环流动的大容积的冷却水中水淬，可以减少水蒸汽的产生，确保熔渣处理过程更加安全，同时，相应延长了对熔渣的水淬时间，提高成品渣的质量。粒化罐体内的冷却水可以通过配套的冷却水***循环利用，节约了水资源。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种罐式冶金熔渣处理装置，包括粒化罐体、粒化器，所述粒化罐体的中部设有进料口，所述粒化器的输出口与所述进料口连通；所述粒化罐体的底部与进料口相对一侧设有出渣口，所述粒化罐体的顶部设有排气烟囱；所述粒化罐体的内部与进料口相对应的位置设置多级悬挂式挡渣板，所述出渣口上设置调节闸板，所述调节闸板内侧的粒化罐体上设置格栅过滤器，所述出渣口上方的粒化罐体上设置一个溢流口；所述出渣口、所述溢流口与一个脱水器接管连通；所述粒化罐体的中部设有检修平台，所述粒化器的输入口处装有熔渣输入沟头。

本发明与已有技术相比具有如下优点：

1、本发明利用多级悬挂式挡渣板将粒化渣均匀的散布到粒化罐体下部具有一定水位的循环冷却水中，瞬间提高水、渣的比例，使产生的水蒸汽量大幅度减少，确保熔渣处理过程的更加安全。通过调节闸板调整出渣口的大小，控制冷却水循环流动；控制并降低渣、水混合物的流速，延长粒化渣的水淬时间，提高成品渣的质量。

2、本发明粒化轮的破碎齿的工作面上设有多个破碎桩，在破碎过程中，破碎桩与高温治金熔渣直接接触，减缓了破碎齿本体的损耗，延长了破碎齿的使用寿命，从而节省材料，降低生产成本。

3、本发明粒化轮的破碎齿上的破碎桩采用特殊工艺处理，在破碎桩上施加硼化物陶瓷保护层，既可以提高对高温熔渣的承受能力，又可以降低高温熔渣的粘附。

4、本发明的粒化轮上装有导流锥体，导流锥体的溅射锥面设计成散射麻面，可以将喷射其上的冷却水流分散成水滴，均匀的飞溅到破碎齿的驻水板槽上，可以达到更好的冷却效果，使破碎齿对高温熔渣具有更高的耐受力。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的粒化罐体的横截面示意图   （图1的A—A剖视图）；

图3是粒化轮的横截面示意图   （图4的C—C剖视图）；

图4是粒化轮的纵剖面示意图   （图3的B—B剖视图）；

图5是破碎齿的正面示意图；          

图6是破碎齿的截面示意图     （图5的D—D剖视图）；

图7是破碎齿的工作面的示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的罐式冶金熔渣处理装置，包括粒化罐体4、粒化器1，所述粒化罐体的中部设有进料口，所述粒化器的输出口与所述进料口连通；所述粒化罐体的底部与进料口相对一侧设有出渣口13，所述粒化罐体的顶部设有排气烟囱8；所述粒化罐体的内部与进料口相对应的位置设置多级悬挂式挡渣板3，所述出渣口上设置调节闸板131，所述调节闸板内侧的粒化罐体上设置格栅过滤器12，所述出渣口上方的粒化罐体上设置一个溢流口11；所述出渣口、所述溢流口与一个脱水器接管14连通；所述粒化罐体的中部设有检修平台5，所述粒化器的输入口处装有熔渣输入沟头42。

参见图1、图2，本发明固定在一个钢筋混凝土基础上，在本实施例中，粒化罐体呈圆筒形，粒化罐体的筒径是4米，高度是6.8米。粒化罐体的中部设有进料口，渣、水混合物由进料口进入粒化罐体内。该进料口与粒化器的输出口通过有衬材的短溜槽41相接，短溜槽的一端与粒化器的输出口通过法兰固定，另一端焊固在粒化罐体的侧壁上。粒化罐体的顶部设有一过渡段，所述过渡段的顶端连接排气烟囱8。所述过渡段为锥形筒，该过渡段下端的筒径大于其上端的筒径，过渡段的筒径由下至上逐渐缩小；在本实施例中，过渡段下端的筒径是4米，上端的筒径是1.8米。所述排气烟囱的筒径是1.8米。

参见图1，在本实施例中，在对熔渣进行粒化水淬前，粒化罐体内的冷却水***先运行，通过调节闸板131调整出渣口的开口大小，使粒化罐体下部注入的冷却水的液面达到额定水位处，该冷却水的额定容积约为25m³。调节闸板由固定闸板和活动闸板组成。粒化罐体内配套有液位计，可以检测冷却水的水位，由液位计检测液位的波动，通过电气控制***进行监控。由调节闸板调整出渣口13的开口大小，控制冷却水循环流动，循环冷却水的流量是1000m³/h。

参见图2，在本实施例中，所述粒化罐体的内部固定有支撑框架31，支撑框架上安装八块挡渣板，沿粒化渣的抛物线轨迹呈阶梯式安装。每两级相邻的挡渣板之间形成蒸汽上升通道。在本实施例中，挡渣板3为矩形板，其水平方向的长度是1.5米，其竖直方向的长度是0.4米，每两级相邻的挡渣板的板面之间的距离是0.4米。每两级相邻的挡渣板的阶梯距离是0.4米（前一级挡渣板的上沿与后一级挡渣板的上沿的距离是0.4米）。挡渣板两端与支撑框架活动连接，活动的挡渣板可以使渣、水混合物以不同的角度向下散落，使粒化渣的表面与冷却水充分的接触，提高二次水淬的效果。该挡渣板面向进料口的表面可以设计成棘齿形状的麻面，棘齿形状的设计比一般的平面散开度高。

参见图1，在本实施例中，所述粒化器1由粒化器壳体、粒化轮2、粒化轮驱动装置、喷水装置构成。粒化器的输入口处装有熔渣输入沟头42，熔渣输入沟头与粒化器壳体的连接结构可以是固定式结构，也可以是摆动式结构。在粒化器壳体上设有上水管、下水管、两个底水管。粒化轮驱动装置和喷水装置与已有技术相同，在此不进行详细描述。熔渣用熔渣罐置于液压倾翻机构的支架上，液压举升机构开始运行，夹持油缸夹紧熔渣罐于支架上，举升油缸上升，熔渣罐随支架通过举升油缸的升程沿支点作圆弧运动，使熔渣罐倾斜，熔渣自然流出，经熔渣输入沟头进入粒化器，被粒化器内高速旋转的粒化轮击打成颗粒状，用高压冷却水射流冷却。形成的渣、水混合物沿抛物线轨迹从进料口进入粒化罐体内(图1中的箭头表示渣、水混合物的抛物线轨迹)，通过多级悬挂式挡渣板的阻挡迫使渣、水混合物改变流动方向向下，落入粒化罐体下部的循环冷却水中，再次进行水淬、冷却，使粒化渣不仅基本保持了其原有的矿物质组份。利用具有一定水位的循环冷却水，大幅度减少水蒸汽的产生。所述粒化罐体的上部设有喷淋装置7，喷淋装置由多个喷嘴组成，向上升的蒸汽中喷弱碱性液体以消除蒸汽中的二氧化硫等有害气体。为了提高粒化罐体的使用寿命，粒化罐体内涂有抗磨耐热涂料。

参见图1，在本实施例中，粒化罐体底部的出渣口13、溢流口11与一个脱水器接管14连通。渣、水混合物随循环流动的冷却水流向出渣口，粒化渣沿脱水器接管流入下游的脱水器进行脱水。所述调节闸板131内侧设有格栅过滤器12，格栅过滤器为笼形，由三块格栅式围板和一块格栅式顶板构成（其中邻近出渣口的一侧不设置栅板），格栅过滤器下端固定在粒化罐体的底板上，其侧面与粒化罐体的内壁固定，在出渣口内侧的对应位置形成一个过滤格栅罩。粒化渣由出渣口排出之前先经格栅过滤器进行过滤，分离粒径过大的粒化渣，阻止粒径过大的粒化渣堵塞出渣口。当出渣口被堆积的粒化渣堵塞时，粒化罐体内的冷却水的水位升高，渣、水混合物可以通过出渣口上方的溢流口进行排放，渣、水混合物沿脱水器接管流入下游的脱水器进行脱水。经脱水器脱水后的粒化渣，通过成品渣输送胶带机运至成品渣转运仓。

参见图1、图2，在本实施例中，粒化罐体的中部设有检修仓门、安全栏杆和检修爬梯（图中没有显示），检修仓门内设有检修平台5。罐式冶金熔渣处理装置在运行时检修仓门是关闭的。检修平台上方固定设有轨道6（水平设置），在轨道上安装有电动葫芦9或手动葫芦。在该装置停止工作时，通过电动葫芦或者手动葫芦可以进行更换挡渣板、清理堵塞出渣口的大块粒化渣等工作。电动葫芦、手动葫芦与已有技术的内容相同，在此不进行详细描述。

参见图3、图4、图5，在本实施例中，粒化轮2为钢架结构，所述粒化轮的中心设有一个空心轴21（呈水平设置），所述粒化轮的两端设有两个环形端板211，所述环形端板与所述空心轴之间沿径向设有八块支撑辐板212。在本实施例中，粒化轮的宽度是1米，所述环形端板的外（直）径也是1米。所述空心轴中部设置一个导流锥体22，所述导流锥体包括两个溅射锥面221，所述溅射锥面上设有多个径向分水叶片222。所述两个环形端板之间装有八个破碎齿23，所述破碎齿为可拆卸的直齿，所述破碎齿的迎水面236上设有多个驻水板槽237，所述破碎齿的迎水面是指破碎齿的内表面。所述破碎齿两端设有法兰233，所述破碎齿通过法兰安装在所述环形端板上。

参见图4、图5，在本实施例中，所述导流锥体外形呈橄榄球状，导流锥体内部为中空结构，外部由两个对称设置的溅射锥面221构成，两个溅射锥面的圆锥角在60°～100°之间进行选择，最优选的圆锥角是80°。所述导流锥体与空心轴固定安装。固定方式可以采用常规的技术手段，在此不详细描述。导流锥体的两个溅射锥面上分别安装有十六片径向分水叶片222，所述分水叶片与导流锥体焊接固定。导流锥体的溅射锥面将喷射其上的冷却水流向四周溅射，再由径向分水叶片将冷却水滴均匀的分配到每个破碎齿的内表面上。破碎齿的内表面是指与空心轴相对应的表面，驻水板槽237是由设置在破碎齿内表面的多个条形板232之间形成的槽道。可以使溅射到破碎齿内表面的冷却水在离心作用下驻留在该槽道内，均匀覆盖在破碎齿内表面上，大大提高破碎齿的冷却效果。所述条形板的高度一般是10－20毫米。

参见图3、图4，在本实施例中，所述两个环形端板211之间装有八个破碎齿23，所述八个破碎齿首尾相接，沿圆周布置。所述破碎齿由稀土合金钢铸造而成，具有耐磨损、耐高温及耐冲击等性能。在破碎过程中，增大了该破碎齿与冶金熔渣的接触面积，提高了对熔渣的破碎处理的粒化能力；破碎齿为易损部件，可拆卸的设计使其更换起来更加简便。

参见图5、图6、图7（图7是破碎齿的工作面的展开图），在本实施例中，所述破碎齿的工作面235上镶嵌有多个破碎桩231，所述破碎齿的工作面是指破碎齿的外表面（位于粒化轮的外表面）。破碎桩的顶部为半球状，其球面半径是10～15mm。该破碎桩具有耐高温、耐磨损、不粘渣等特性；在破碎过程中，破碎桩与治金熔渣直接接触，减缓了破碎齿的损耗，延长了破碎齿的使用寿命。为了对破碎桩表面加以保护，延长破碎桩的使用寿命，在所述破碎桩的表面上设置硼化物陶瓷保护层。破碎桩231按矩阵排列在破碎齿的工作面235上，如图7所示；所述破碎桩之间的横向距离是30～50mm，所述破碎桩之间的纵向距离是30～50mm。破碎桩可以通过螺纹方式种植在破碎齿上；也可以通过在破碎齿的工作面上设置通孔，将破碎桩穿装固定在通孔内。为了适应工作温度的频繁变化，破碎桩与安装孔（螺纹孔或者通孔）之间保持合理的热膨胀间隙。在本实施例中，硼化物陶瓷保护层的设置是采用特定工艺生成的，是一种硼化物－氮化物复相陶瓷，烧结温度是1700℃，表面需要打磨光滑，实现耐高温、不粘附熔渣的效果。

参见图3、图4，粒化轮安装在粒化器壳体中，在本实施例中，粒化轮的空心轴21左部装有一个左半轴，空心轴右部装有一个右半轴，左半轴和右半轴分别通过轴承与支撑架转动安装。空心轴右部的右半轴的一端与驱动电机的输出端固定连接。粒化轮在驱动电机的驱动下顺时针高速旋转运动，粒化轮的转速为100～300转/分钟。粒化轮将落于其上的冶金熔渣通过破碎齿23进行击打破碎，到达粒化轮的熔渣温度最高可达到1260°，因此需要及时的对粒化轮进行冷却，特别是对破碎齿进行冷却，粒化轮两端的环形端板外侧各设有一高压喷水装置，从外向内水平喷射冷却水，冷却水的温度保持在40℃～80℃。冷却水流从粒化轮两端的支撑辐板212间的空隙喷射进入粒化轮，并直接喷射到旋转的导流锥体22上，导流锥体的溅射锥面221将冷却水流向四周溅射，并由径向分水叶片222将溅射的冷却水滴均匀的分配到每一个破碎齿23的内表面。为了保证粒化轮运动平稳，所述环形端板上设有多个排水孔，本实施例沿圆周设有八个排水孔213，所述排水孔为圆形通孔，通过排水孔可以将粒化轮内部多余的冷却水从两端排出。

参见图4，在本实施例中，为了达到更好的溅射效果，可以将导流锥体22的溅射锥面221设计成散射麻面，即在所述导流锥体的溅射锥面上均匀分布多个半球状颗粒223，参见图4上半部分所示，所述半球状颗粒按10目分布。该半球状颗粒可以通过焊接方式固定在导流锥体表面，半球状颗粒的半径是2～3cm。该溅射锥面上的半球状颗粒可以将喷射其上的冷却水流分散成水滴，均匀的向外飞溅；并由径向分水叶片222将形成散射的水滴导向每一个破碎齿23的内表面上。

在本实施例中，所述散射麻面还可以通过下述方式实现，即在所述导流锥体的溅射锥面上均匀分布多个半球状凹坑224，参见图4下半部分所示，所述半球状凹坑按10目分布。该半球状凹坑可以通过喷丸工艺加工而成，半球状凹坑的半径是2～3cm。

在本实施例中，所述破碎齿的工作面上设有多个破碎桩，所述破碎齿的工作面上设有多个导水孔；所述破碎桩的表面上设置硼化物陶瓷保护层。参见图6、图7（图7是破碎齿工作面的展开图），由于破碎齿工作面235上的破碎桩231与高温度的熔渣直接接触，单通过对破碎齿内表面溅射冷却水进行冷却，其外表面只能通过热传导，冷却的效果不佳。在本实施例中，为更加及时的对破碎齿的工作面及破碎桩直接进行冷却，在破碎齿的工作面上设有多个导水孔234，所述导水孔设置在两个破碎桩231之间，所述导水孔是从破碎齿内表面通向破碎齿外表面的圆形通孔，导水孔的直径为2～10mm。粒化轮在高速转动的过程中，在离心作用下，通过控制导水孔的直径，使得破碎齿内表面的冷却水以浸润的方式向破碎齿外表面流动，在破碎齿外表面形成厚度为0.1－0.5mm的水膜。水膜的蒸发可以将水膜覆盖面的热量带走，有效降低了破碎齿的工作面及破碎桩的温度，延长了破碎齿的使用寿命，从而节省材料，降低生产成本。

Claims (7)

1.一种罐式冶金熔渣处理装置，包括粒化罐体、粒化器，其特征在于：所述粒化罐体的中部设有进料口，所述粒化器的输出口与所述进料口连通；所述粒化罐体的底部与进料口相对一侧设有出渣口，所述粒化罐体的顶部设有排气烟囱；所述粒化罐体的内部与进料口相对应的位置设置多级悬挂式挡渣板，所述出渣口上设置调节闸板，所述调节闸板由固定闸板和活动闸板组成，所述调节闸板内侧的粒化罐体上设置格栅过滤器，所述出渣口上方的粒化罐体上设置一个溢流口；所述出渣口、所述溢流口与一个脱水器接管连通；所述粒化罐体的中部设有检修平台，所述粒化器的输入口处装有熔渣输入沟头。

2.根据权利要求1所述的罐式冶金熔渣处理装置，所述粒化器中设有粒化轮，所述粒化轮的中心设有一个空心轴，所述粒化轮的两端设有两个环形端板，所述环形端板与所述空心轴之间设有多个支撑辐板，其特征在于：所述空心轴中部设置一个导流锥体，所述导流锥体包括两个溅射锥面，所述溅射锥面上设有多个径向分水叶片；所述两个环形端板之间装有多个破碎齿，所述破碎齿为可拆卸的直齿，所述破碎齿的迎水面上设有多个驻水板槽。

3.根据权利要求2所述的罐式冶金熔渣处理装置，其特征在于：所述导流锥体的溅射锥面为散射麻面。

4.根据权利要求2或3所述的罐式冶金熔渣处理装置，其特征在于：所述破碎齿的工作面上设有多个破碎桩，所述破碎齿的工作面上设有多个导水孔。

5.根据权利要求4所述的罐式冶金熔渣处理装置，其特征在于：所述破碎桩的表面上设置硼化物陶瓷保护层。

6.根据权利要求5所述的罐式冶金熔渣处理装置，其特征在于：所述环形端板上设有多个排水孔。

7.根据权利要求6所述的罐式冶金熔渣处理装置，其特征在于：所述粒化罐体的上部设有喷淋装置。

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