[發(fā)明專利]一種高溫?zé)釕B(tài)鋼渣極限熱回收與有價(jià)元素回收裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310176199.2
• 申請(qǐng)日: 2023-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116144849A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧兆林;王劍云;李進(jìn);劉宗寬;孟祥兆;羅昔聯(lián);楊肖虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C21B3/08
• 分類號(hào): C21B3/08;F27D17/00;F22B1/04;F22B33/18;F26B21/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種高溫?zé)釕B(tài)鋼渣極限熱回收與有價(jià)元素回收裝置及方法，先將高溫?zé)釕B(tài)鋼渣送入激冷熱回收爐利用激冷水進(jìn)行冷卻和切割，使激冷水變?yōu)楦邷厮羝瑢⑼钙桨l(fā)電機(jī)發(fā)電后的高溫水換熱成高溫飽和蒸汽，再加熱成過(guò)熱蒸汽進(jìn)入透平發(fā)電機(jī)發(fā)電，換熱后的水蒸汽將空氣加熱成后送入激冷水罐，熱空氣干燥渣粉；激冷熱回收爐冷卻的鋼渣送入洗滌槽內(nèi)洗滌，然后送入沉渣池冷卻、碎裂細(xì)粒化，洗滌水和沉渣池的上清液經(jīng)過(guò)鈣鎂離子回收系統(tǒng)后送入激冷水罐循環(huán)利用；沉渣池的出渣送入渣粉干燥器干燥后送入磁選機(jī)分離磁性相和非磁性相，磁性相回收鐵/錳，非磁性相回收磷后，產(chǎn)生的超細(xì)粉進(jìn)行資源化利用；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了鋼渣的極限熱回收，并實(shí)現(xiàn)有價(jià)元素的資源化利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼渣資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫?zé)釕B(tài)鋼渣極限熱回收與有價(jià)元素回收裝置及方法。

背景技術(shù)

鋼渣是由金屬原料中雜質(zhì)與助溶劑、爐襯形成的，以硅酸鹽、鐵酸鹽、氧化物為主要成分的渣(GB/T51387-2019《鋼鐵渣處理與資源化利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》)，是冶金行業(yè)產(chǎn)生的大宗固體廢棄物，其產(chǎn)量約占鋼鐵總產(chǎn)量的15～20％，但其綜合利用率不足50％，通常作為固體廢棄物填埋或露天堆放，不僅造成土地資源的浪費(fèi)，而且由于鋼渣中的高堿性和有害金屬浸出，會(huì)嚴(yán)重影響自然環(huán)境和人類健康，亟需環(huán)保資源化利用鋼渣的新技術(shù)。

鋼渣的出渣溫度一般高達(dá)1400～1600℃，熔煉鋼渣的比熱容約為1.2kJ/(kg·℃)，則每噸鋼渣蘊(yùn)含1.67GJ的熱量，約相當(dāng)于60kg標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量(陳瑩,山東大學(xué),2014)，而每年排放的鋼渣中蘊(yùn)含約840萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量，回收率低于50％。因此，鋼渣的余熱回收成為鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段，有著重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

鋼渣是由Ca、Si、Fe、Mn、Al、Mg、P、O等元素組成，其中的化學(xué)組成是CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、FeO和金屬Fe等為主，含量最多的是CaO，而游離的CaO高是制約鋼渣資源化應(yīng)用的主要因素之一(任旭等,環(huán)境工程,2022,40(08):220-224)。鋼渣中含有多種有價(jià)元素，其中金屬Fe含量為20～30％，具有很高的回收價(jià)值。

然而目前的鋼渣處理工藝，如熱燜法、熱潑法、水淬法、風(fēng)淬法、滾筒法、粒化輪法等，重點(diǎn)關(guān)注鋼渣的粒度及相組分的安定性，鋼渣熱量的熱力轉(zhuǎn)化與回收利用程度低(＜50％)，部分工藝水耗大，而且對(duì)有價(jià)元素沒(méi)有充分回收利用。為了調(diào)控鋼渣粒度均勻性，節(jié)約水耗，提高鋼渣熱回收率，本申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)提出了一種零排水熔煉渣激冷熱回收裝置及工藝(專利申請(qǐng)?zhí)枺?02211145384.7)，然而其鋼渣的熱回收率還有待進(jìn)一步提高，且鋼渣中的有價(jià)元素有待進(jìn)一步綜合回收利用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供了一種高溫?zé)釕B(tài)鋼渣極限熱回收與有價(jià)元素回收裝置及方法，在降低高溫?zé)釕B(tài)鋼渣處置系統(tǒng)水耗的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)其熱能的極限回收及有價(jià)元素的資源化回收利用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種高溫?zé)釕B(tài)鋼渣極限熱回收與有價(jià)元素回收裝置，包括激冷熱回收爐2，激冷熱回收爐2由兩級(jí)熱態(tài)鎖渣-加料段21和激冷水刀粉碎切割段22連接而成，兩級(jí)熱態(tài)鎖渣-加料段21的入口加入轉(zhuǎn)運(yùn)鎖渣罐1的高溫?zé)釕B(tài)鋼渣，激冷水刀粉碎切割段22的水蒸汽出口和蒸汽/蒸汽換熱器3水蒸汽入口連接，蒸汽/蒸汽換熱器3的蒸汽出口和蒸汽過(guò)熱器6入口連接，蒸汽過(guò)熱器6的出口和透平發(fā)電機(jī)7連接進(jìn)行發(fā)電，透平發(fā)電機(jī)7的高溫水出口和蒸汽/蒸汽換熱器3的高溫水入口連接，蒸汽/蒸汽換熱器3的高溫水出口和水/空氣換熱器4的高溫水入口連接，水/空氣換熱器4的空氣入口和風(fēng)機(jī)5出口連接，水/空氣換熱器4的水出口和激冷水罐8的第一入口連接；