CN218665804U - 一种利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，包括设备本体，所述的设备本体上通有高温二氧化碳烟道气管道一和高温二氧化碳烟道气管道二，设备本体内放置有待处理的钢渣骨料，设备本体内的底部设有水处理装置，所述的高温二氧化碳烟道气管道一从设备本体的上盖通入设备本体内，高温二氧化碳烟道气管道二从设备本体下部通入水处理装置内，水处理装置上设有向上开口的蒸汽出气管道一和蒸汽出气管道二。采用直接通入高温二氧化碳烟气以及将高温二氧化碳烟气通入水中产生水蒸气的方式先后对钢渣骨料进行碳化养护和蒸汽养护，得到体积稳定性良好的钢渣骨料。

Description

一种利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备

技术领域

本实用新型涉及碳化养护及蒸汽养护技术领域，尤其是一种利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备。

背景技术

钢渣骨料是在炼钢过程中所产生的固体废物，截止到2019年，我国近10年钢渣骨料的累计排放量高达7亿吨，但综合利用率仅有20％。持续的钢渣骨料生产不仅使得堆场不断扩大，大量占用土地资源，还会严重的污染环境与地下水，故综合利用钢渣骨料这一问题亟待解决。钢渣骨料中存在游离氧化钙和游离氧化镁(f-CaO和f-MgO)，易在水化过程中转化为Ca(OH)₂和Mg(OH)₂，造成钢渣骨料局部膨胀甚至开裂，限制了钢渣骨料的大规模回收利用。针对钢渣骨料带来的体积安定性问题，国内也存在一些处理方法，例如热焖法、水淬法、陈化法等。在以上技术中，热焖法成本高且工艺流程复杂，水淬法对钢渣骨料流动性要求高，陈化法时间长，且处理不彻底。钢渣骨料碳化技术是将钢渣骨料置于CO₂气体环境中，在一定温度湿度及压力条件下进行碳化，将会以矿物吸收形式固定储存，因此钢渣骨料碳化技术不仅能固化大量的CO₂，还能实现二次资源的有效利用。

目前钢渣骨料碳化技术大多在碳化釜中进行，CN103347838A中提到了一种碳化养护设备，可以用于制造碳化混凝土。CN113650143A中提到了一种利用烟气二氧化碳改善钢渣骨料建材安定性的反应装置及方法，将钢渣骨料建材制品的养护碳源从高纯CO₂扩宽为低浓度的工业CO₂烟气。CN217058406U中设计了一种利用烟气余热的低温碳化养护设备，满足恒温碳化养护工艺条件的要求。CN111715146A发明了一种可指示碳化程度的固液两用高温高压碳化反应釜，将气液法碳化技术和气固法碳化技术有效结合，加速物料的碳化速率，同时实现对釜内反应物料的碳化效果进行有效调控。在以上技术中，碳化设备均实现了对釜内物料的碳化，对于钢渣骨料而言，不同种类的钢渣骨料具有不同的物理性质，直接通入含有二氧化碳的高温烟气对钢渣骨料进行矿化，粗颗粒以及高致密性的钢渣骨料内部的f-CaO和f-MgO难以与二氧化碳反应完全，因此对钢渣骨料细度与孔隙率存在要求。将钢渣骨料先碳化养护后蒸汽养护可以彻底消除骨料内部的f-CaO和f-MgO，解决钢渣骨料体积安定性不良的问题。因此在研究中可能需要配备两套设备，从而增加设备、场地及管理投入，造成资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，采用先碳化养护后蒸汽养护的方式，固结钢渣骨料内部的f-CaO和f-MgO，消除引起钢渣骨料体积安定性不良的因素。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，包括设备本体，所述的设备本体上通有高温二氧化碳烟道气管道一和高温二氧化碳烟道气管道二，设备本体内放置有待处理的钢渣骨料，设备本体内的底部设有水处理装置，

所述的高温二氧化碳烟道气管道一从设备本体的上盖通入设备本体内，高温二氧化碳烟道气管道二从设备本体下部通入水处理装置内，水处理装置上设有向上开口的蒸汽出气管道一和蒸汽出气管道二，

所述的钢渣骨料铺设于不锈钢架子一和不锈钢架子二上，不锈钢架子一和不锈钢架子二位于设备本体的上盖与水处理装置的蒸汽出气管道一和蒸汽出气管道二之间。

进一步的，所述的高温二氧化碳烟道气管道一、高温二氧化碳烟道气管道二上分别设有高温二氧化碳烟道气进气阀门一、高温二氧化碳烟道气进气阀门二，

所述的水处理装置远离高温二氧化碳烟道气管道二的一端设有带进水阀的进水管。

进一步的，所述的设备本体上连接有二氧化碳浓度检测仪、带反应釜抽气阀门的真空泵和自动温湿度记录仪，

设备本体的上盖上连接有压力表、带有反应釜放气阀门的放气口。

进一步的，所述的不锈钢架子一和不锈钢架子二上下双层式样依次固定于设备本体的内壁上。

进一步的，所述的高温二氧化碳烟道气管道一、高温二氧化碳烟道气管道二经过高温二氧化碳烟道气进气阀门一和/或高温二氧化碳烟道气进气阀门二前，采用同一根管道。

具体的，所述的设备本体为316L不锈钢材质，能承受3MPa压力；

所述压力表的测量范围为-0.1～10MPa，精度等级0.4级；

所述二氧化碳浓度检测仪的测量范围为0～99％VOL，分辨率为0.01％VOL；

所述的真空泵为旋片式真空泵，能抽真空至-0.9bar；

所述自动温湿度记录仪的温度测量范围为-20～150℃，分辨率为0.1℃，湿度测量范围为0～100RH，分辨率为0.1RH。

本实用新型的有益效果是：采用直接通入高温二氧化碳烟气以及将高温二氧化碳烟气通入水中产生水蒸气的方式先后对钢渣骨料进行碳化养护和蒸汽养护，得到体积稳定性良好的钢渣骨料；以较低的能耗固化二氧化碳于钢渣骨料中；克服了传统碳化釜或蒸压釜功能单一的缺陷，无法同时采用碳化养护和蒸压养护两种方式耦合的钢渣骨料体积安定性消除技术，提供了一种集碳化养护和蒸汽养护于一体的高压反应釜装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标号：1-高温二氧化碳烟道气管道一，2-高温二氧化碳烟道气管道二，3-高温二氧化碳烟道气进气阀门一，4-高温二氧化碳烟道气进气阀门二，5-压力表，6-反应釜放气阀门，7-二氧化碳浓度检测仪，8-反应釜抽气阀门，9-真空泵，10-蒸汽出气管道一，11-蒸汽出气管道二，12-水处理装置，13-不锈钢架子一，14-不锈钢架子二，15-钢渣骨料，16-自动温湿度记录仪，17-进水管，18-进水阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1所示的一种利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，包括设备本体，备本体上通有高温二氧化碳烟道气管道一1和高温二氧化碳烟道气管道二2，设备本体内放置有待处理的钢渣骨料15，设备本体内的底部设有水处理装置12。

高温二氧化碳烟道气管道一1从设备本体的上盖通入设备本体内，高温二氧化碳烟道气管道二2从设备本体下部通入水处理装置12内，水处理装置12上设有向上开口的蒸汽出气管道一10和蒸汽出气管道二11，

钢渣骨料15铺设于不锈钢架子一13和不锈钢架子二14上，不锈钢架子一13和不锈钢架子二14位于设备本体的上盖与水处理装置12的蒸汽出气管道一10和蒸汽出气管道二11之间。

高温二氧化碳烟道气管道一1、高温二氧化碳烟道气管道二2上分别设有高温二氧化碳烟道气进气阀门一3、高温二氧化碳烟道气进气阀门二4，

水处理装置12远离高温二氧化碳烟道气管道二2的一端设有带进水阀18的进水管17。水处理装置12，内部储存一定量的自来水，当高温二氧化碳烟道气通入水后，由于热传递的作用热量会进入水中，产生大量蒸汽并通过蒸汽出气管道一10及蒸汽出气管道二11进入腔内，实现蒸汽养护。

设备本体为316L不锈钢材质，能承受3MPa压力；压力表5的测量范围为-0.1～10MPa，精度等级0.4级；二氧化碳浓度检测仪7的测量范围为0～99％VOL，分辨率为0.01％VOL；真空泵9为旋片式真空泵，能抽真空至-0.9bar；自动温湿度记录仪16的温度测量范围为-20～150℃，分辨率为0.1℃，湿度测量范围为0～100RH，分辨率为0.1RH。

设备本体上连接有二氧化碳浓度检测仪7构成气体浓度检测装置、带反应釜抽气阀门8的真空泵9构成抽真空装置用以加快二氧化碳烟道气进入反应釜内和自动温湿度记录仪16用于检验反应期间反应釜内的温度以及湿度的变化情况，

设备本体的上盖上连接有压力表5用于检验反应期间反应釜内的压力变化情况、带有反应釜放气阀门6的放气口。

进一步的，所述的不锈钢架子一13和不锈钢架子二14上下双层式样依次固定于设备本体的内壁上。

高温二氧化碳烟道气管道一1、高温二氧化碳烟道气管道二2经过高温二氧化碳烟道气进气阀门一3和/或高温二氧化碳烟道气进气阀门二4前，采用同一根管道。

工作时，具体实施步骤如下：

步骤1、将钢渣骨料原渣破碎至2.36～4.5mm细度，得到钢渣骨料15，将钢渣骨料15与自动温湿度记录仪16一同放入设备本体内，拧紧釜盖螺丝后，打开与真空泵9相连的反应釜抽气阀门8，关上高温二氧化碳烟道气进气阀门一3、高温二氧化碳烟道气进气阀门二4和反应釜放气阀门6，启动真空泵9将设备本体内空气抽出，至压力表的读数为-0.85～-0.9bar时，关闭打开的反应釜抽气阀门8和真空泵9；

步骤2、打开高温二氧化碳烟道气进气阀门一3，让高温二氧化碳烟道气进入设备本体内，当压力表5的读数达到预设压力值后开始计时，期间保持管道内部通常，以便二氧化碳烟道气可以源源不断通入设备本体内；

步骤3、碳化养护期间，每隔30～60min利用二氧化碳浓度检测仪7测一次设备本体内气体的二氧化碳浓度，当表盘读数稳定后读取浓度值；

步骤4、从开始计时时刻起算，3～12h后结束碳化养护，之后关闭烟道气进气阀门3，打开反应釜放气阀门6直至压力表回到初始值；

步骤5、打开与真空泵9相连的反应釜抽气阀门8，关上高温二氧化碳烟道气进气阀门一3、高温二氧化碳烟道气进气阀门二4和反应釜放气阀门6，启动真空泵9将设备本体内空气抽出，至压力表的读数为-0.85～-0.9bar时，关闭打开的反应釜抽气阀门8和真空泵9；

步骤6、打开高温二氧化碳烟道气进气阀门4，让高温二氧化碳烟道气进入水处理装置12内，高温蒸汽会通过蒸汽出气管道一10和蒸汽出气管道二11进入腔体内进而养护上方的钢渣骨料，打开进水阀18，维持水处理装置12内部的水位在最低线以上；

步骤7、从开始计时时刻起算，1～12h后结束蒸汽养护，之后关闭高温二氧化碳烟道气进气阀门二4，打开反应釜放气阀门6直至压力表回到初始值，取出不锈钢架子13和14上的钢渣骨料15，即得到体积稳定性良好的钢渣骨料。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，其特征在于：包括设备本体，所述的设备本体上通有高温二氧化碳烟道气管道一(1)和高温二氧化碳烟道气管道二(2)，设备本体内放置有待处理的钢渣骨料(15)，设备本体内的底部设有水处理装置(12)，

所述的高温二氧化碳烟道气管道一(1)从设备本体的上盖通入设备本体内，高温二氧化碳烟道气管道二(2)从设备本体下部通入水处理装置(12)内，水处理装置(12)上设有向上开口的蒸汽出气管道一(10)和蒸汽出气管道二(11)，

所述的钢渣骨料(15)铺设于不锈钢架子一(13)和不锈钢架子二(14)上，不锈钢架子一(13)和不锈钢架子二(14)位于设备本体的上盖与水处理装置(12)的蒸汽出气管道一(10)和蒸汽出气管道二(11)之间。

2.根据权利要求1所述的利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，其特征在于：所述的高温二氧化碳烟道气管道一(1)、高温二氧化碳烟道气管道二(2)上分别设有高温二氧化碳烟道气进气阀门一(3)、高温二氧化碳烟道气进气阀门二(4)，

所述的水处理装置(12)远离高温二氧化碳烟道气管道二(2)的一端设有带进水阀(18)的进水管(17)。

3.根据权利要求1所述的利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，其特征在于：所述的设备本体上连接有二氧化碳浓度检测仪(7)、带反应釜抽气阀门(8)的真空泵(9)和自动温湿度记录仪(16)，

设备本体的上盖上连接有压力表(5)、带有反应釜放气阀门(6)的放气口。

4.根据权利要求1所述的利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，其特征在于：所述的不锈钢架子一(13)和不锈钢架子二(14)上下双层式样依次固定于设备本体的内壁上。

5.根据权利要求2所述的利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，其特征在于：所述的高温二氧化碳烟道气管道一(1)、高温二氧化碳烟道气管道二(2)经过高温二氧化碳烟道气进气阀门一(3)和/或高温二氧化碳烟道气进气阀门二(4)前，采用同一根管道。

6.根据权利要求3所述的利用高温二氧化碳烟道气双重养护钢渣骨料的设备，其特征在于：所述的设备本体为316L不锈钢材质，能承受3MPa压力；

所述压力表(5)的测量范围为-0.1～10MPa，精度等级0.4级；

所述二氧化碳浓度检测仪(7)的测量范围为0～99％VOL，分辨率为0.01％VOL；

所述的真空泵(9)为旋片式真空泵，能抽真空至-0.9bar；

所述自动温湿度记录仪(16)的温度测量范围为-20～150℃，分辨率为0.1℃，湿度测量范围为0～100RH，分辨率为0.1RH。

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