CN110655341B - 一种提高钢渣化学活性的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高钢渣化学活性的***和方法，***包括依次连接的多级破碎设备、烘干设备、输送机、反应炉；反应炉包括外炉筒体、内炉筒体和回转壳体，外炉筒体左侧与回转壳体固定连接后外套于内炉筒体；内炉筒体内的内炉叶片轴通过第二驱动装置驱动旋转；内炉筒体和内炉叶片轴为同轴支撑，内炉筒体外表面固定安装有外炉叶片，通过第一驱动装置驱动旋转；内炉筒体的内炉腔体和外炉筒体的外炉腔体在右侧联通，内炉筒体的内炉腔体和回转壳体在左侧联通；内炉腔体和外炉腔体内都设置有碰撞体。本发明利于钢渣微粉替代砂石、水泥技术的推广，便于布置国内炼钢厂附近进行就近废料处理，不需要额外的添加剂，活性高且化学性质稳定可靠。

Description

一种提高钢渣化学活性的***及方法

技术领域

本发明涉及一种提高钢渣微粉化学活性进而对钢渣微粉资源进行利用的装置和方法，尤其是涉及一种提高钢渣化学活性的***及方法。

背景技术

钢渣是炼钢环节中主要的固体废弃物，主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等氧化物组成，主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体。钢渣中各种成分的含量因炼钢炉型、钢种以及每炉钢冶炼阶段不同，有较大的差异。由于钢渣的成分波动较大、极不稳定，因此此次未能实际大规模应用。例如，用钢渣做混凝土的骨料，一段时间后混凝土会起鼓、爆裂。德国钢渣绝大部分已得到应用，英国、法国的钢渣利用率为60％，日本为50％左右，而中国不到30％。

按照2018年全国钢铁产能9亿吨计算，现年产生炼钢类钢渣1.2亿吨。但是国内钢渣处理方法简单、粗放；通常经过热闷、降温、分解后，拣选出直径大的废钢和磁选粉；留下的尾钢渣粒径在20mm以上，占处理总量的80％以上。这部分尾渣继续加工将无法创造经济价值，达到了现有方法的成本瓶颈。尾渣存在二次加工成本高、用途狭窄、二次污染等严重问题。

目前钢渣微粉的用途正在逐步宽泛，国家也鼓励推广用钢渣等可再生资源替代砂石、水泥等原料，其可以作为水泥或混凝土的矿物外加剂，也可用于涂料、玻璃钢、人造大理石、纸张和肥料等的填料；但是传统钢渣微粉化加工技术耗能较高，钢渣微粉的质量也不够理想。随着技术进步和研究的加深，国内相继产生了多种新技术，例如《钢渣粉碎***及方法》CN109107724A该发明公开了一种钢渣粉碎***，包括抽凝式汽轮机以及一次连接的料仓、螺杆加料机、蒸汽动能磨、分级机、旋风分离器和成品灰库，所述蒸汽动能磨的蒸汽入口与所述抽凝式汽轮机的蒸汽出口相连；《钢渣微粉设备》CN109382191A该发明涉及钢渣微粉设备，属于粉碎设备技术领域，包含破碎机、粉碎机、提升机、料仓一、变频进料装置、超细球磨机、提升机二、料仓二、分级设备、旋风收集器、脉冲除尘器、引风机和回料螺旋装置等；《一种钢渣处理设备》CN109351452A该发明公开了一种钢渣处理设备，包括破碎部、筛分部、筛分部作为破碎的不的钢渣容置层，破碎部对筛分部上的待破碎钢渣机型破碎处理；《钢渣多级处理方法》CN109092844A该发明提供了一种钢渣多级处理方法，包括对钢渣循环的破碎、筛分和磁选，最终得到TFe>60％铁粉和MFe<1％的尾渣等等，但这些技术大多需要额外的添加剂或加工能耗较高，钢渣微粉化加工技术如何在降低成本和高质量兼顾才是加快推广应用的关键。

发明内容

为了降低能耗且提高品质，本发明提供了一种提高钢渣化学活性的***及方法，通过本发明***设备的处理，使钢渣废料被研磨成超细微粉，可用于水泥或混凝土。通过本发明***设备使钢渣废料变成超细微粉的能源消耗较低，而且保证其活性均匀可靠。

本发明采用如下的技术方案：

一种提高钢渣化学活性的***，包括依次连接的多级破碎设备、烘干设备、输送机、反应炉；所述反应炉包括外炉筒体、内炉筒体和回转壳体，外炉筒体左侧与回转壳体固定连接，二者外套于内炉筒体；所述内炉筒体内设置有内炉叶片轴，所述内炉叶片轴通过第二驱动装置驱动旋转；所述内炉筒体和内炉叶片轴为同轴支撑，所述内炉筒体外表面固定安装有外炉叶片，内炉筒体通过第一驱动装置驱动旋转；所述内炉筒体的内炉腔体和外炉筒体的外炉腔体在右侧联通，内炉筒体的内炉腔体和回转壳体在左侧联通；内炉腔体和外炉腔体内都设置有碰撞体。

还包括控制设备，所述控制设备与多级破碎设备、烘干设备、输送机、反应炉分别相连接，用于控制物料的输送进度。

内炉筒体的右侧固定有活动轴承支座，左侧栓接有小轴承支座，所述内炉叶片轴的左端安装在活动轴承支座上，其右端安装在小轴承支座上；内炉筒体通过小轴承支座与内炉叶片轴形成同轴支撑。

所述内炉筒体的左端与第一驱动装置通过花键或联轴器连接，右端安装在大轴承支座上，所述大轴承支座固定安装在外炉筒体的左侧。

碰撞体包括大钢球和小钢球，大钢球在外炉筒体、内炉筒体及大轴承支座所围成的外炉腔体内，其中大轴承支座固定安装在外炉筒体的左侧；小钢球在内炉筒体、小轴承支座及活动轴承支座所围成腔体内，其中活动轴承支座固定在内炉筒体的右侧；外炉叶片或内炉叶片轴在旋转中不断的撞击大钢球或小钢球，钢球获得动能，并且诸多大钢球或小钢球在外炉腔体或内炉腔体内做无序随机撞击，钢渣废料就被此撞击粉碎。

内炉叶片轴设置有数个叶片，并沿轴线呈辐射状交替分布；外炉叶片设置在内炉筒体上，并沿轴线呈辐射状交替分布；内炉叶片轴能够在内炉筒体内独立旋转，外炉叶片能够在外炉筒体内独立旋转，内炉叶片和外炉叶片的转向能够不同。

外炉筒体左侧上端设置有进料通道，回转壳体下端设置有出料通道；外炉筒体的右侧上端和左侧下端设置有气体通道，所述气体通道与风机相连接。

外炉筒体的中部***被导热箱体包裹，导热箱体内置有中介流体，通过中介流体将热能传导到烘干设备内使用。

内炉筒体的右端及左端被回转壳体覆盖区域都设置有数个小直径孔洞。

一种利用上述提高钢渣化学活性的***实现的方法，包括以下步骤：

S1：先将大粒径块状的常温钢渣废料经过多级破碎设备处理，破碎成粒径在5mm以内的钢渣颗粒；

S2：由烘干设备将钢渣颗粒将含水率控制在0.3％以内；

S3：再经输送机将干燥的钢渣颗粒逐步定量的向反应炉内进行机械化学反应，得到高活性钢渣微粉；

S4：高活性钢渣微粉经检测后，用于水泥或混凝土。

本发明提供的提高钢渣化学活性的***及方法，能够使钢渣废料被研磨后用于水泥或混凝土，迎合了国际固体废物尤其是钢渣低污染处理的目标，利于钢渣微粉替代砂石、水泥技术的推广，该***设备规模可控，便于布置国内炼钢厂附近进行就近废料处理，且不需要额外的添加剂，其活性高且化学性质稳定可靠。

附图说明

图1是本发明提供的提高钢渣化学活性的***的工作原理示意图；

图2是本发明中反应炉结构的结构示意图；

图3是本发明中反应炉结构的断面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供的提高钢渣化学活性的***，包括依次连接的多级破碎设备2、烘干设备3、输送机4、反应炉5，反应炉5连接有风机9，还包括控制设备8，所述控制设备8与多级破碎设备2、烘干设备3、输送机4、反应炉5分别相连接，用于控制物料的输送进度。常温钢渣废料1从多级破碎设备2输入，经过烘干设备3、输送机4、反应炉5后，输出得到高活性钢渣微粉6，高活性钢渣微粉经过检测后用于水泥或混凝土7。

如图2和图3所示，反应炉5的组成零部件包括外炉筒体504、内炉筒体505、回转壳体514，还包括导热箱体502、第一驱动装置503、外炉叶片506、内炉叶片轴507、大钢球508、活动轴承支座509、小钢球510、大轴承支座511、底座512、第二驱动装置513、进料通道515、出料通道516、小轴承支座517、第一进气通道518、第二进气通道519。

外炉筒体504的左侧上端设置有进料通道515，中部***被导热箱体502包裹，以及右侧上端设置有第一气体通道518，左侧下端设置有第二气体通道519，外炉筒体504的下端通过底座512固定支撑。导热箱体502内存储有中介流体501，所述反应炉5运转时会产生的大量热能，通过中介流体501将热能传导到烘干设备3内使用。

外炉筒体504的左侧固定设置有大轴承支座511，外炉筒体504的左侧外部固定有回转壳体514，回转壳体514和外炉筒体504外套于内炉筒体505。所述回转壳体514外套于内炉筒体505的左端区域，且紧邻大轴承支座511并位于大轴承支座511左侧。回转壳体514的下部设置有出料通道516。

内炉筒体505内置有内炉叶片轴507，且整个内炉叶片轴507被内炉筒体505包裹，同时活动轴承支座509固定在内炉筒体505的右侧且小轴承支座517栓接在内炉筒体505的左侧。内炉叶片轴507的右端安装在活动轴承支座509上，其左端安装在小轴承支座517上。所述内炉筒体505的最左端位于大轴承支座511的左侧，其通过小轴承支座517与其内部的内炉叶片轴507发生同轴支撑关系。

第一驱动装置503和第二驱动装置513均固定连接在外炉筒体504上，第一驱动装置503在外炉筒体右侧，第二驱动装置513在外炉筒体左侧，并分别为外炉叶片506和内炉叶片轴507提供旋转动力。外炉叶片506固定安装在内炉筒体505外表面上，且位于外炉筒体504外套内炉筒体505的区域内，可见外炉叶片506及大部分内炉筒体505被外炉筒体504包裹，则第一驱动装置503通过驱动内炉筒体505旋转带动外炉叶片506旋转。内炉筒体505的右端与第一驱动装置503通过花键或联轴器连接，其左端安装在大轴承支座511上。所述第一驱动装置503和第二驱动装置513采用电机。

内炉筒体505的右端设置有数个小直径孔洞，用于联通外炉筒体504和内炉筒体505的腔体；内炉筒体505的左端被回转壳体514覆盖区域设置有数个小直径孔洞，用于将处理后的钢渣颗粒通过小直径孔洞输出到出料通道516。在外炉筒体504的外炉腔体和内炉筒体505的内炉腔体内放置有碰撞体，所述碰撞体采用大钢球和小钢球，大钢球和小钢球分别放置在外炉腔体和内炉腔体内，前者在外炉筒体504、内炉筒体505及大轴承支座511所围成腔体内，后者在内炉筒体505、小轴承支座517及活动轴承支座509所围成腔体内。

大钢球不能通过内炉筒体505右端的小直径孔洞，以及内炉筒体505左端的小直径孔洞，小钢球不能通过内炉筒体505左端的小直径孔洞。

所述内炉叶片轴507设置有数个叶片，并沿轴线呈辐射状交替分布；外炉叶片506设置在内炉筒体505上，并沿轴线呈辐射状交替分布。内炉叶片轴507可在内炉筒体505内独立旋转，通过第二驱动装置513进行驱动；外炉叶片506可在外炉筒体504内独立旋转，转向可不同，通过第一驱动装置503进行驱动。大钢球和小钢球分别从外炉叶片506和内炉叶片轴507的旋转中被碰撞，获得冲击钢渣的动能。

即外炉叶片506或内炉叶片轴507在旋转中不断的撞击大钢球或小钢球，诸多钢球获得动能，并且诸多大钢球或小钢球在外炉腔体或内炉墙体内做无序随机撞击，钢渣废料就被此撞击粉碎；最后产出高活性钢渣微粉6(粒径小于200μm)，且不需要增加额外添加剂。

所述钢渣颗粒经反应炉5的流动方向为：先通过进料通道515到达外炉筒体504的腔内，经大钢球冲击粉碎后，通过内炉筒体505右侧的小直径空洞进入到内炉筒体505的腔内，再经小钢球冲击粉碎和研磨，最后通过回转壳体514尾端的出料通道516流出。可根据出料流畅情况使用风机9通过两个进气通道向反应炉5内部送入干燥空气。

本发明提供的提高钢渣化学活性的方法中，结合上述装置，包括以下步骤：

S1：先将大粒径块状的常温钢渣废料1经过多级破碎设备2处理，破碎成粒径在5mm以内的钢渣颗粒；

S2：然后由烘干设备3将钢渣颗粒将含水率控制在0.3％以内；

S3：再经输送机4将干燥的钢渣颗粒逐步定量的向反应炉5内进行机械化学反应，得到高活性钢渣微粉；

S4：高活性钢渣微粉依据国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491-2017)中的指标值通过检测后，用于水泥或混凝土。

为达到更好的研磨效果，本反应炉可串联或并联使用。

本发明的应用领域不仅限于钢渣废物处理领域，还包括药品的纳米微粉的制药领域、化学原料等其他超细微粉研磨的领域。

Claims (9)

1.一种提高钢渣化学活性的***，其特征在于：包括依次连接的多级破碎设备、烘干设备、输送机、反应炉；所述反应炉包括外炉筒体、内炉筒体和回转壳体，外炉筒体左侧与回转壳体固定连接，二者外套于内炉筒体；所述内炉筒体内设置有内炉叶片轴，所述内炉叶片轴通过第二驱动装置驱动旋转；所述内炉筒体和内炉叶片轴为同轴支撑，所述内炉筒体外表面固定安装有外炉叶片，内炉筒体通过第一驱动装置驱动旋转；所述内炉筒体的内炉腔体和外炉筒体的外炉腔体在右侧联通，内炉筒体的内炉腔体和回转壳体在左侧联通；内炉腔体和外炉腔体内都设置有碰撞体，内炉叶片轴设置有数个叶片，并沿轴线呈辐射状交替分布；外炉叶片设置在内炉筒体上，并沿轴线呈辐射状交替分布；内炉叶片轴能够在内炉筒体内独立旋转，外炉叶片能够在外炉筒体内独立旋转，内炉叶片和外炉叶片的转向能够不同。

2.根据权利要求1所述的提高钢渣化学活性的***，其特征在于：还包括控制设备，所述控制设备与多级破碎设备、烘干设备、输送机、反应炉分别相连接，用于控制物料的输送进度。

3.根据权利要求1所述的提高钢渣化学活性的***，其特征在于：内炉筒体的右侧固定有活动轴承支座，左侧栓接有小轴承支座，所述内炉叶片轴的左端安装在活动轴承支座上，其右端安装在小轴承支座上；内炉筒体通过小轴承支座与内炉叶片轴形成同轴支撑。

4.根据权利要求1所述的提高钢渣化学活性的***，其特征在于：所述内炉筒体的左端与第一驱动装置通过花键或联轴器连接，右端安装在大轴承支座上，所述大轴承支座固定安装在外炉筒体的左侧。

5.根据权利要求1所述的提高钢渣化学活性的***，其特征在于：碰撞体包括大钢球和小钢球，大钢球在外炉筒体、内炉筒体及大轴承支座所围成的外炉腔体内，其中大轴承支座固定安装在外炉筒体的左侧；小钢球在内炉筒体、小轴承支座及活动轴承支座所围成腔体内，其中活动轴承支座固定在内炉筒体的右侧；外炉叶片或内炉叶片轴在旋转中不断的撞击大钢球或小钢球，钢球获得动能，并且诸多大钢球或小钢球在外炉腔体或内炉腔体内做无序随机撞击，钢渣废料就被此撞击粉碎。

6.根据权利要求1所述的提高钢渣化学活性的***，其特征在于：外炉筒体左侧上端设置有进料通道，回转壳体下端设置有出料通道；外炉筒体的右侧上端和左侧下端设置有气体通道，所述气体通道与风机相连接。

7.根据权利要求1所述的提高钢渣化学活性的***，其特征在于：外炉筒体的中部***被导热箱体包裹，导热箱体内置有中介流体，通过中介流体将热能传导到烘干设备内使用。

8.根据权利要求1所述的提高钢渣化学活性的***，其特征在于：内炉筒体的右端及左端被回转壳体覆盖区域都设置有数个小直径孔洞。

9.一种根据权利要求1-8任一所述提高钢渣化学活性的***实现的方法，包括以下步骤：

S1：先将大粒径块状的常温钢渣废料经过多级破碎设备处理，破碎成粒径在5mm以内的钢渣颗粒；

S2：由烘干设备将钢渣颗粒将含水率控制在0.3％以内；

S3：再经输送机将干燥的钢渣颗粒逐步定量的向反应炉内进行机械化学反应，得到高活性钢渣微粉；

S4：高活性钢渣微粉经检测后，用于水泥或混凝土。