[發明專利]一種熱態熔渣在線改質裝置

有效

• 申請號: 201410076628.X
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103834752A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 蒼大強;李宇;代文彬;趙貴州
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及冶金高溫熔渣顯熱利用和資源高效綜合利用領域，提供了一種熱態熔渣在線改質裝置。

背景技術

在鋼鐵等冶金行業中，每年都有上億噸的液態冶金渣需要排放，如高爐渣、鋼渣、鎳鐵渣、不銹鋼渣等。這些冶金熔渣中不僅含有許多有用無機組分，如CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，還含有可再提取回收的殘存金屬元素，如Fe、Mn、Cr、Ni等。熔渣排出溫度在1200～1650℃，熱焓值在1.6～1.7GJ/t,噸渣熱值相當于50～60kg標準煤，具有很高的余熱資源。隨著近些年冶金行業生產產能過大，主體產業經濟效益低迷，以及中國大部分地區出現長時間霧霾等污染天氣，致使冶金、水泥等行業面臨淘汰落后產能、節能減排、環境污染治理等責任和壓力。通過綜合利用冶金等行業生產過程中產生的高溫廢棄熔渣、廢渣余熱以及其它固體廢棄物等資源，既能達到改變企業產品生產結構，減少能源消耗，降低生產成本，又能消化工業及社會上產生的大宗固體廢棄物，變廢為寶，從而減少和治理環境污染，實現可持續綠色經濟發展。

目前，在鋼鐵等冶金企業中，排出的液態熔渣主要通過：1）直接倒入渣罐、渣盆等盛渣容器或場地內，然后通過自然降溫或者打少量水強制降溫固化熔渣，如煉鋼渣、精煉渣、鎳鐵渣等；2）直接倒入水池或沖水淬冷，如高爐渣等；3）被高速噴射氣流沖擊淬冷，形成粒化固渣，部分熱煙氣可回收換熱。雖然工業化處理熔渣方法多種多樣，但主要是自然空冷或水冷，新水消耗量大，粉塵污染嚴重，余熱未回收利用。

此外，排出的熔渣冷卻固化后，部分應用于鋪設道路、混凝土粗細骨料、礦渣水泥等低附加值領域中，其余則廢棄堆置，造成地下水污染、粉塵污染、占用土地資源等。固渣中殘余金屬元素也未經過二次提取回收，降低了二次資源利用的經濟收益。而且固渣在使用前，需要進行相應的處理加工工藝，如烘干、破碎、篩分、球磨、磁選等，造成處理工藝流程長、設備磨損嚴重、運行能耗高、渣產品成分不穩定等缺點。甚至在一些應用領域中，如玻璃行業，固渣還需要經過二次熔化以獲得符合要求的化學組成，從而增加了能源消耗和制造成本。

在一些熔渣余熱回收的研究中，主要方法是：熔渣經過直接接觸水或氣體等介質，將熱量傳遞給介質，介質再通過余熱鍋爐，把熱量傳遞并轉化為過熱飽和蒸汽，用以發電或取暖等。雖然熔渣余熱經過一定的回收利用，但設備占地大，熱傳遞轉化流程長，熱效率低，屬物理法余熱回收。而且冷卻后的固體渣化學組成不變，后續處理加工困難。

在高溫熔渣處理應用上，目前鮮有一種成熟的處理方法得到普遍推廣，這主要是因為：1）渣材料和渣余熱的回收處理不能得到有效的協調；2）設備工藝投入大，占地大；3）技術研究成果不能同實際現場生產條件相銜接；4）技術涉及領域多，管理面廣；5）綜合工藝技術開發難度大，企業重視度低等。因此，研發一種能夠同時滿足以上條件的熔渣工藝技術，是當前高能耗產業所急迫解決的問題之一。

將生產排出的熔渣直接進行高溫化學熔態改質是一條具有前景的技術路線，通過在熔渣內直接加入改質劑，并利用熔渣高溫熱量，在一定措施下是熔渣和改質劑混合均勻，從而直接制造出可以使用的改質渣產品；同時渣中殘余金屬元素，如鐵、錳等，經過還原成金屬液后聚集沉淀，作為附加產品外售。而目前在國內外，尚缺乏該技術研究的相關資料。