TWI571515B

TWI571515B - Method and system for stabilizing slag of different particle size

Info

Publication number: TWI571515B
Application number: TW103145919A
Authority: TW
Inventors: Pen Chi Chiang; Shu Yuan Pan; E E Chang; Yi Hung Chen
Original assignee: Pen Chi Chiang
Priority date: 2014-12-27
Filing date: 2014-12-27
Publication date: 2017-02-21
Also published as: TW201623630A

Description

不同粒徑爐渣安定化之方法及系統

本發明是有關於一種爐渣處理方法，特別是指一種不同粒徑爐渣安定化之方法及系統。

由於煉鋼產生的爐渣之成分與天然砂石極為相似，且物化特性優異(例如：耐磨、耐高溫、及耐腐蝕等)，相當適合應用於土木與建築工程，因此具經濟效益；然，以轉爐石為例，其含有不穩定成份，包括：游離態氧化鈣(Free-CaO)與氫氧化鈣(Ca(OH)₂)等，需經妥善之安定化處理程序，使具應用可行性，否則易造成高鹼度及回脹問題，產生路基膨脹破裂或造成地基鬆動等嚴重工安問題。

爐渣粒料依尺寸大小分類，可分為粗粒料與細粒料，一般以# 4號篩(約為4.75mm)作為分界。詳細定義為完全通過3/8號篩(約為9.5mm)及重量比85%以上通過# 4號篩(約為4.75mm)之粒料稱為「細粒料」。

查，現已有之煉鋼爐渣安定化程序，如室外自然養生法、高壓蒸氣養生法、常壓蒸氣養生法、悶罐法、滾筒法、及改質法等，皆可有效去除游離態氧化鈣與氫氧化鈣，達到爐渣安定化目的。

然，部分爐渣安定化技術，如傾倒於廠內或室外等，易造成揚塵產生環境污染；同時，部分安定化技術需消耗額外資源(如蒸氣等)或操作於高溫高壓環境下，其設備製造與維修成本高，且高壓操作恐產生工安之虞。

此外，有些爐渣安定化技術所需時間長，或需較大之占地面積。以室外自然養生法為例，其係將爐渣堆置於室外，利用大氣中水氣及二氧化碳等產生水化反應，所需安定化時間較長，且需廣大之處理面積，大量處理較困難。

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種可以快速且大量地針對不同粒徑爐渣安定化之方法及系統。

於是，本發明不同粒徑爐渣安定化之方法在一些實施態樣中，是包含以下步驟：步驟(A)將一不同粒徑爐渣與一主要成分為水的液體混合後形成一漿體，並將該漿體注入一漿體反應槽；步驟(B)該漿體反應槽利用一含二氧化碳源之第一氣體從該漿體浮選分離出一小粒徑爐渣漿體；步驟(C)將該小粒徑爐渣漿體注入一超重力反應槽，使該超重力反應槽利用一含二氧化碳源之第二氣體安定化該小粒徑爐渣漿體，以產生一安定化小粒徑爐渣漿體；及步驟(D)利用一固液分離設備對該安定化小粒徑爐渣漿體進行固液分離，以取得一安定化小粒徑爐渣。

在一些實施態樣中，該液體是離子水、自來水及製程廢水其中之一或是其任意組合。

在一些實施態樣中，該第一氣體為煙囪排氣、熱風爐排氣、加熱爐排氣及純二氧化碳鋼瓶提供的氣體其中之一或是其任意組合，且在步驟(B)中，該第一氣體會去除該小粒徑爐渣漿體中的游離態氧化鈣與氫氧化鈣。

在一些實施態樣中，該第二氣體為煙囪排氣、熱風爐排氣、加熱爐排氣及純二氧化碳鋼瓶提供的氣體其中之一或是其任意組合，且在步驟(C)中，該第二氣體去除該小粒徑爐渣漿體中的游離態氧化鈣與氫氧化鈣。

在一些實施態樣中，該不同粒徑爐渣是高爐渣、轉爐渣、精煉爐渣、脫硫渣及電弧爐渣其中之一。

於是，本發明不同粒徑爐渣安定化之方法系統在一些實施態樣中，是包含：一混合槽、一漿體反應槽、一超重力反應槽及一固液分離設備。該混合槽將一不同粒徑爐渣與一主要成分為水的液體混合以產生一漿體，並輸出該漿體。該漿體反應槽接收來自該混合槽所輸出的該漿體，並接受一含二氧化碳源之第一氣體輸入，該漿體反應槽利用該第一氣體從該漿體浮選分離出一小粒徑爐渣漿體，並輸出該小粒徑爐渣漿體。該超重力反應槽接收來自該漿體反應槽所輸出的該小粒徑爐渣漿體，並接受一含二氧化碳源之第二氣體輸入，該超重力反應槽利用該第二氣體安定化該小粒徑爐渣漿體，以輸出一安定化小粒徑爐渣漿體。該固液分離設備接收來自該超重力反應槽的該安定化小粒徑爐渣漿體，並將其固液分離，以獲得一小粒徑爐渣並輸出。

在一些實施態樣中，該漿體反應槽還利用該第一氣體浮選分離出一大粒徑爐渣漿體且將其輸出，並且利用該第一氣體去除該小粒徑爐渣漿體中的游離態氧化鈣與氫氧化鈣，並輸出使用剩下之第一氣體。

在一些實施態樣中，該超重力反應槽還接受來自該漿體反應槽所輸出之該第一氣體。

在一些實施態樣中，該第一氣體為煙囪排氣、熱風爐排氣、加熱爐排氣及純二氧化碳鋼瓶提供的氣體其中之一或是其任意組合。

在一些實施態樣中，該第二氣體為煙囪排氣、熱風爐排氣、加熱爐排氣及純二氧化碳鋼瓶提供的氣體其中之一或是其任意組合。

本發明之功效在於：透過漿體反應槽篩選出小粒徑爐渣，並利用重力反應槽提高二氧化碳源氣體與小粒徑爐渣的碳酸化效率，進而快速且大量地取得安定化的小粒徑爐渣。

1‧‧‧混合槽

11‧‧‧混合槽出口

2‧‧‧漿體反應槽

21‧‧‧底壁

22‧‧‧圍繞壁

221‧‧‧第一隔板

222‧‧‧第二隔板

23‧‧‧頂壁

24‧‧‧第一入料口

25‧‧‧第一出料口

26‧‧‧第二出料口

27‧‧‧第一入氣口

28‧‧‧第一氣體出口

29‧‧‧氣體分散器

291‧‧‧第一容置空間

292‧‧‧第二容置空間

293‧‧‧細微小孔

3‧‧‧超重力反應槽

31‧‧‧第二入料口

32‧‧‧第二氣體出口

33‧‧‧第二入氣口

34‧‧‧第三出料口

35‧‧‧第三入氣口

4‧‧‧固液分離設備

41‧‧‧第三入料口

42‧‧‧第四出料口

43‧‧‧第五出料口

5‧‧‧幫浦

61‧‧‧大粒徑爐渣

62‧‧‧小粒徑爐渣

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一流程圖，說明本發明不同粒徑爐渣安定化之方法的一實施例；圖2是一系統示意圖，說明該實施例；及圖3是一側視示意圖，說明該實施例的一漿體反應器。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1及圖2，本發明不同粒徑爐渣安定化之方法之一實施例包含以下步驟：首先，如步驟S01，將不同粒徑爐渣及一液體混合形成一漿體，並將該漿體注入一漿體反應槽2，此漿體的固液比應介於1：5至1：30間。在本實施例中，該不同粒徑爐渣可以是高爐渣、轉爐渣、精煉爐渣、脫硫渣及電弧爐渣其中之一。此外，該液體可以是離子水、自來水及製程廢水其中之一或是其任意組合。

然後，如步驟S02，該漿體反應槽2利用一第一氣體從該漿體浮選分離出一小粒徑爐渣漿體及一大粒徑爐渣，在本實施例中，該小粒徑爐渣應小於150微米，該大粒徑爐渣應大於150微米。除此之外，該第一氣體還會與小粒徑爐渣漿體進行化學反應，以去除小粒徑爐渣漿體中的游離態氧化鈣與氫氧化鈣。在本實施例中，該第一氣體為含二氧化碳源之氣體，它可以是煙囪排氣、熱風爐排氣、加熱爐排氣及純二氧化碳鋼瓶提供的氣體其中之一或是其任意組合。

接著，如步驟S03，漿體反應槽2將浮選出的該小粒徑爐渣漿體注入一超重力反應槽3，使該超重力反應槽3利用一第二氣體再次去除尚存在該小粒徑爐渣漿體中的游離態氧化鈣與氫氧化鈣，以安定化該小粒徑爐渣漿體，並因而產生一安定化小粒徑爐渣漿體。在本實施例中，該第二氣體為含二氧化碳源之氣體，它可以是煙囪排氣、熱風爐排氣、加熱爐排氣及純二氧化碳鋼瓶提供的氣體其中之一或是其任意組合。

最後，如步驟S04，超重力反應槽3將安定化小粒徑爐渣漿體輸出至一固液分離設備4，以利用固液分離設備4將該安定化小粒徑爐渣漿體進行固液分離，使其中的小粒徑爐渣及液體固液分離，以取得一安定化小粒徑爐渣。

參閱圖2及圖3，本發明實現上述方法之不同粒徑爐渣安定化之系統之一實施例包含：一混合槽1、一漿體反應槽2、一超重力反應槽3、一固液分離設備4及二幫浦5。

該混合槽1將一包含有大粒徑爐渣61及小粒徑爐渣62的不同粒徑爐渣與一液體混合，以產生一漿體，並透過混合槽1的混合槽出口11輸出該漿體至漿體反應槽2。

該漿體反應槽2包括一底壁21、一自該底壁21周緣向上延伸的圍繞壁22、一與該底壁21相間隔並連接該圍繞壁22的頂壁23、一設置於該圍繞壁22上並連接該混合槽出口11的第一入料口24、一設置於該圍繞壁22且靠近該底壁21的第一出料口25、一設置於該底壁21的第一入氣口27、一設置於該圍繞壁22上的第二出料口26、一設置於該頂壁23上的第一氣體出口28及一呈一斜面設置於該漿體反應槽2內部底端的氣體分散器29。

該氣體分散器29乃一具有複數細微小孔293的盤狀物，並將該漿體反應槽2的內部分隔成為一第一容置空間291及一第二容置空間292，且該氣體分散器29之細微小孔293之大小小於該不同粒徑爐渣中的最小粒徑爐渣，以避免爐渣掉落至第二容置空間292中。上述第一入料口24、第一出料口25、第二出料口26及第一氣體出口28皆與該第二容置空間292相連通，該第一入氣口27則與該第一容置空間291相連通。

該超重力反應槽3包括一透過其中之一幫浦5與該第二出料口26連接的第二入料口31、一用以輸出氣體的第二氣體出口32、一與該第一氣體出口28連接的第二入氣口33、一第三出料口34及一第三入氣口35。

該固液分離設備4包括一透過其中之一幫浦5與該第三出料口34連接的第三入料口41、用來輸出固體的第四出料口42，及用來輸出液體的第五出料口43。

該漿體反應槽2透過該第一入料口24接收該漿體後，該第一氣體經由該第一入氣口27往箭頭A的方向注入該第二容置空間292內，並透過該氣體分散器29進入該第一容置空間291中，該第一氣體從漿體中浮選出一小粒徑爐渣漿體，使小粒徑爐渣漿體漂浮置第一容置空間291的頂部，並同時與小粒徑爐渣漿體進行化學反應，以去除小粒徑爐渣漿體中之小粒徑爐渣62的游離態氧化鈣與氫氧化鈣。然後小粒徑爐渣漿體經由第二出料口26往箭頭C的方向排出該漿體反應槽2，而該大粒徑爐渣漿體中的大粒徑爐渣61則因該氣體分散器29呈一斜面朝向第一出料口25設置，而因為重力往箭頭B的方向往該第一出料口25滾動而滑出該漿體反應槽2。而未使用完畢的第一氣體則透過該第一氣體出口28排出。

除此之外，在本實施例中，該漿體反應槽2還包括一對應該第一入料口24設置於該漿體反應槽2內的第一隔板221，及一對應該第二出料口26設置於該漿體反應槽2內的第二隔板222。該第一隔板221一端連接該圍繞壁22內壁面，並平行該圍繞壁22內壁面往該底壁21方向延伸，以避免該漿體回流至該第一入料口24。該第二隔板222一端連接該圍繞壁22內壁面，並平行該圍繞壁22內壁面往該頂壁23方向延伸，以避免該小粒徑爐渣漿體回流。

該超重力反應槽3自該第二入氣口33接收未使用完的第一氣體、自該第三入氣口35接收該第二氣體，及透過該幫浦5自該第二入料口31接收該小粒徑爐渣漿體。於該超重力反應槽3內，該第一氣體及該第二氣體再次去除該小粒徑爐渣漿體中游離態氧化鈣與氫氧化鈣，使該小粒徑爐渣漿體安定化，因而產生一安定化小粒徑爐渣漿體並將其自該第三出料口34輸出至固液分離設備4，而未反應完畢的第一氣體及第二氣體，經由該第二氣體出口32排出該超重力反應槽3外。

該固液分離設備4則透過該幫浦5將自該第三入料口輸入的安定化小粒徑漿體進行固液分離，以分出固體的一小粒徑爐渣62及液體，並分別自該第四出料口42及該第五出料口43輸出小粒徑爐渣62及液體。

綜上所述，透過該漿體反應槽2以第一氣體浮選出小粒徑爐渣漿體，並去除小粒徑爐渣漿體中游離態氧化鈣與氫氧化鈣，再利用超重力反應槽3再次去除小粒徑爐渣漿體游離態氧化鈣與氫氧化鈣，使小粒徑爐渣漿體安定化，以產生一安定化小粒徑爐渣漿體，最後透過該固液分離設備4對安定化小粒徑爐渣漿體進行固液分離，而取得安定化的小粒徑爐渣62，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。