[發明專利]一種高爐爐渣干法處理余熱連續利用系統

有效

• 申請號: 201210175539.1
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102690910A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 汪建業;李輝;劉福蘭;王麟;肖闖;李天麗;吳定房;蔣鼎琮;楊浩
• 申請（專利權）人: 四川川潤股份有限公司
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06;C21B3/08;F27D17/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮

技術領域

本發明涉及一種煉鐵行業高爐爐渣處理以及余熱利用系統，更具體的說，本發明主要涉及一種高爐爐渣干法處理余熱連續利用系統。

背景技術

高爐爐渣是高爐煉鐵產生的一種副產品，是一種性能良好的硅酸鹽材料，經加工處理，主要用于制作建筑材料和化肥的原料。同時，高爐生產過程中，入爐的各種原、燃料經冶煉后，除獲得鐵水(煉鋼生鐵或鑄造生鐵)和副產品高爐煤氣以外，鐵礦石中的脈石，燃料中的灰分與熔劑融合就形成液態爐渣，其一般溫度為1450～1650℃，定時從渣口、鐵口排出。通常將從渣口排出的熔渣稱為“上渣”，從鐵口隨同鐵水排出的稱為“下渣”，下渣中往往混有少量鐵水。高爐爐渣的化學成分取決于原料成分、冶煉鐵種、操作方法和冶煉過程中的爐況變化。高爐渣中主要成分為CaO、MgO、SiO₂和A1₂O₃，占總量的95％以上，這四種成分基本可以決定高爐渣的冶金性能。攀枝花釩鈦磁鐵礦含有較多的TiO₂，包頭白云鄂博礦含有較多的CaF₂，用這些特殊鐵礦石冶煉，爐渣中相應的TiO₂、CaF₂較多。除此之外，渣中還含有少量FeO、MnO和CaS以及一些微量化合物，其堿度一般為O.9～1.25。高爐冶煉正常進行時，爐渣成分變化不大，但在生產過程中有時需要調整爐料配比，此時爐渣成分相應變化，爐況變化爐渣成分也會改變，爐冷時渣中Feo、SiO₂含量會稍有增多。每生產1噸生鐵要副產300～400kg爐渣，排出溫度在1450～1650℃，1t高爐渣約含1800MJ的熱量，折合64kg標準煤。2011年我國的高爐生鐵產量為6.3億t，高爐渣的產生量約為2.14億t，所含熱量折合1370萬t標準煤。

目前，我國液態高爐爐渣90％以上采用水淬法制取水渣，水冷后的高爐爐渣可用于制造水泥等建筑材料，常用的水處理法有因巴法、圖拉法、拉薩法等。該方法存在的主要問題有：水消耗嚴重，處理每噸爐渣耗水1噸，且產生的大量H?₂S和SO_X氣體隨水蒸汽排入大氣，造成環境污染。處理1t爐渣產生800m³水蒸汽，其中H2S含量19mg/m³，SO2含量4.319mg/m³；爐渣的余熱沒有得到有效的回收利用；同時水渣含水率高，作為水泥原料仍需干燥處理，需消耗一定的能源；系統的投資和運行成本高，一座日產2500t的高爐要建造兩套水沖渣設備，建設投資一般在4000萬元左右，在水沖渣過程中，含鐵較高的爐渣易引起爆炸；并且水渣用途較單一。產生的H₂S和SO_X等有害氣體隨蒸汽排入大氣，促進酸雨的形成，水淬渣的堆積占用了大量土地面積，甚至會出現揚沙，惡化工作環境，造成嚴重的環境污染。國內高爐渣余熱回收利用僅限于沖渣水余熱供暖。首鋼、濟鋼、宣鋼、鞍鋼、本鋼、萊鋼、安鋼等企業都有過采用沖渣水余熱解決廠區部分采暖或浴室供熱水的報道。但這種利用僅占高爐渣全部顯熱的很少部分，余熱回收率低，僅為10％左右，且受時間和地域限制，在夏季和無取暖設施的南方地區，這部分能量只能浪費，因此推廣應用受到了限制。

針對高爐爐渣水淬法的缺點，20世紀70年代，國內外已經開始研究干法粒化爐渣的方法，主要有風淬法和離心粒化法，兩者都是先將液態高爐爐渣快速破碎、凝固為小顆粒，再采用技術手段回收余熱的方法。風淬法是用大功率造粒風機產生高壓、高速氣流將熔渣吹散、粒化的方法，主要缺點是動力消耗大、設備龐大復雜、占地面積大、投資和運行費用高，且產生二次粉塵污染。離心粒化是依靠轉盤或轉杯的高速旋轉產生的離心力將液態高爐渣粒化，具有造粒能耗低、粒化渣的粒徑分布均勻，易于實現顯熱回收等特點，是當前高爐渣處理的熱點研究方向，出現了許多成粒理論，并取得了部分實驗成果。但是上述高爐渣處理方法中，高爐熔渣所含的豐富熱量還沒有得到充分利用，也沒有實體設備工業化應用的報道，成熟工業應用技術并未形成，主要存在的困難有：（1）熔融高爐渣的冷卻速度要求高，其冷卻速度要求大于10℃/s；（2）高爐排渣具有間歇性，而余熱回收系統要求熱交換具有連續性；（3）高爐渣在冷卻過程中容易形成二次結塊現象；（4）方案裝置存在二次污染，例如粉塵污染，地下水污染等。

發明內容