CN112941255A - 一种铸余渣水浴冷却处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种铸余渣水浴冷却处理装置及方法，包括装料部分与水沐浴部分，所述装料部分用于铸余渣倾翻装料，所述水沐浴部分用于铸余渣水浴粉化破碎，所述水沐浴部分包括升降机(7)、水浴池(8)、升降尺(9)、升降轮(10)、密闭罩(11)、旋转盖(12)、卷扬机(13)、排气管(14)、烟囱(15)、给水管(16)、给水阀(17)、小块渣(18)，冷渣罐(3)放置在升降机(7)上，升降机(7)在水浴池(8)中，升降尺(9)在升降机(7)上部和升降轮(10)连接，通过升降机(7)使铸余渣与水浴池(8)内水可保持接触。

Description

一种铸余渣水浴冷却处理装置及方法

技术领域

本发明涉及废弃物处理利用领域，具体涉及一种钢铁企业生产过程中产生的铸余渣水浴冷却处理装置及方法。

背景技术

我国是钢铁生产大国，近年来我国钢产量超过9亿吨，占全球的一半以上，其中钢渣年产生量在1亿吨以上。铸余渣是炉外精炼处理过程产生的钢渣，我国铸余渣年产生量在1000万吨以上。铸余渣中往往含有30％以上的金属铁含量，具有重要铁资源回收价值，此外其中氧化钙含量往往在50％以上，可直接返回冶炼工序回用。

铸余渣是炉外精炼过程产生的钢渣，一次炉外精炼处理完成后，将钢包炉等精炼设备的钢渣翻倒入渣罐中。炉外精炼属于钢水的深加工工序，该处理过程产生的钢渣量远小于转炉钢渣，渣量往往仅约钢水量的2％。因此，铸余渣一次出渣量较少，往往约2～3吨，一次出渣量小，往往需要多次出渣直至倒满一个渣罐后才统一运输至铸余渣处理现场。因此，运输至钢渣处理现场的铸余渣罐往往经过7～10次的接渣过程，从开始第一次出渣算起到铸余渣处理现场往往经历了5h以上的时间。铸余渣铁含量高，接渣过程长，每次出渣上下粘结成大块渣坨，运输至铸余渣处理现场出现倒渣困难，倒出后的大块渣坨处理更加困难。

由于铸余渣大块坨比例高，现有铸余渣处理往往采用热泼法处理，即铸余渣运输至热泼场进行打水冷却处理，大块渣坨经打水冷却以及机械人工破碎初步实现渣铁分离，无法分离的大块渣坨再运输至重锤车间进行撞击破碎。为了降低铸余渣大块渣坨的比例，国内企业采用格栅法进行铸余渣处理，即在渣罐中添加井字型混凝土格栅板，将倒入的铸余渣在热态条件下分离隔成九块，渣罐接满后运输至热泼场使用机械将渣坨捣成块，进而进行热泼或热闷处理。但是格栅法成本较高，吨钢渣处理仅格栅成本就超过50元，处理成本太高。

铸余渣采用热泼法等现有工艺处理，现场环境十分恶劣。部分企业为劳改善铸余渣处理环境问题，采用带罐打水工艺进行冷却，但一罐铸余渣处理周期往往高达约15个小时。因此，铸余渣迫切需要开发简单易行的铸余渣高效低成本洁净化处理工艺，提高铸余渣处理效率，降低处理费用，改善处理环境。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种固态钢渣淬闷处理装置及方法，通过采用天车将冷渣罐将大块铸余渣放置水浴池中浸泡水浴，实现了铸余渣的高效低成本环保处理。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种铸余渣水浴冷却处理装置，包括装料部分与水沐浴部分，所述装料部分用于铸余渣倾翻装料，所述水沐浴部分用于铸余渣水浴粉化破碎，所述水沐浴部分包括升降机、水浴池、升降尺、升降轮、密闭罩、旋转盖、卷扬机、排气管、烟囱、给水管、给水阀、小块渣，冷渣罐放置在升降机上，升降机在水浴池中，升降尺在升降机上部和升降轮连接，通过升降机使铸余渣与水浴池内水可保持接触。

进一步地，所述密闭罩固设在水浴池上方，旋转盖可转动覆盖的设在密闭罩顶部，卷扬机连接密闭罩和旋转盖，密闭罩经排气管连接烟囱，给水阀、给水管在水浴池侧壁上部。

进一步地，所述装料部分包括热渣罐、倾翻机、冷渣罐、铸余渣、扒渣机、气孔，热渣罐放置在倾翻机上方，铸余渣出渣时，冷渣罐在倾翻机倒渣下方，扒渣机在倾翻机一侧。

进一步地，所述冷渣罐为圆桶状铸钢结构，罐壁厚度不低于100mm，所述气孔分布在冷渣罐罐底及四周罐壁，气孔直径为3-50mm不等，相邻两个气孔最短间距不低于50mm。

进一步地，所述热渣罐为圆桶状铸钢结构，罐壁厚度不低于100mm，所述热渣罐最大装渣量不低于5t，冷渣罐最大装渣量为热渣罐的1.5～5倍。

进一步地，所述密闭罩具有上下贯通的开口，开口与水浴池对应部分大于冷渣罐的外壁尺寸，所述升降尺设于升降机外壁上部，所述升降轮设于密闭罩下开口一侧或两侧。

进一步地，所述冷渣罐放置在升降机底部钢板，通过升降轮驱动升降尺带动升降机上下移动以使冷渣罐进出水浴池。

进一步地，所述升降轮和升降尺采用齿轮或者滑块或者丝杆或者滚轮方式传动。

进一步地，所述密闭罩、旋转盖、排气管均为钢结构，密闭罩及旋转盖钢板厚度不低于8mm，排气管直径为300～1500mm，管壁厚度不低于5mm，旋转盖逆时针向上旋转角度不低于70度。

进一步地，所述给水管为钢结构管道，管道直径不低于100mm，给水阀为电磁阀，通过给水管向水浴池补水能力为5～50t/h。

本发明还提供了一种铸余渣水浴冷却处理方法，采用上述的铸余渣水浴冷却处理装置，包括如下步骤：

S1.采用天车将装有高温铸余渣的热渣罐放置在倾翻机上，采用倾翻机进行倒渣操作，将高温的铸余渣倒入冷渣罐中，再采用天车将该冷渣罐吊运至升降机上；

S2.启动卷扬机带动旋转盖下落，关闭密闭罩，启动升降轮，驱动升降尺带动升降机按照一定速率下行到水浴池中，直至冷渣罐中高温的铸余渣完全被浸没在水中；

S3.装有高温铸余渣的冷渣罐在水浴池浸泡一定时间后，实现高温铸余渣的冷却自粉化破碎成小块渣，高温铸余渣遇水冷却过程产生大量烟气经排气管、烟囱外排，水浴池中水蒸发经给水管补充；

S4.高温铸余渣在水浴池浸泡完成后，启动卷扬机带动旋转盖掀起，打开密闭罩，启动升降轮，驱动升降尺带动升降机按照一定速率上升到水浴池顶部，最后采用天车将装有小块渣的冷渣罐吊离升降机运输至中转堆场进行后续破碎筛分磁选。

进一步地，所述倾翻机倾翻倒渣时间为10～300s，倾翻速率为1～30度/s。

进一步地，所述升降机向水浴池上下移动速率为每分钟0.1～3m，装有铸余渣的冷渣罐在水浴池浸泡周期为10～180分钟，所述升降机根据水浴池内水进行升降以使冷渣罐与内水保持接触。

进一步地，所述铸余渣的冷却自粉化破碎成小块渣颗粒粒径80％小于300mm。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

本发明利用高温铸余渣遇水产生的膨胀、开裂等性质，实现铸余渣的高效粉化自破碎，生产装备简单，系统处理效率高，生产环境好，自动化程度高，大幅度降低了铸余渣破碎处理成本，具有显著的经济效益。

本发明将铸余渣首先倒入带孔的冷渣罐中，采用天车将冷渣罐将大块铸余渣放置水浴池中浸泡水浴，铸余渣具有高达近千度的温度，高温铸余渣水浴过程中产生剧烈反应。一方面高温铸余渣遇水急冷产生剧烈的物理收缩现象，另一方面铸余渣中大量游离氧化钙遇水生成氢氧化钙产生体积膨胀，在这两种作用条件下，高温大块铸余渣快速开裂自粉化破碎。本发明具有处理效率高，成本低，密闭性好，环境排放低等优点，实现了铸余渣的高效低成本环保处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种铸余渣水浴冷却处理装置的水沐浴部分示意图；

图2为本发明所提供的一种铸余渣水浴冷却处理装置的装料部分示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，一种铸余渣水浴冷却处理装置，所述铸余渣水浴冷却处理装置包括：热渣罐1、倾翻机2、冷渣罐3、铸余渣4、扒渣机5、气孔6、升降机7、水浴池8、升降尺9、升降轮10、密闭罩11、旋转盖12、卷扬机13、排气管14、烟囱15、给水管16、给水阀17、小块渣18；热渣罐1经天车放置在倾翻机2上方；铸余渣4出渣时，冷渣罐3在倾翻机2倒渣下方，扒渣机5在倾翻机2一侧；铸余渣4水浴时，冷渣罐3放置在升降机7上，升降机7在水浴池8中；升降尺9在升降机7上部和升降轮10连接；密闭罩11在水浴池8上方，旋转盖12在密闭罩11上方，卷扬机13连接密闭罩11和旋转盖12；密闭罩11经排气管14连接烟囱15；给水阀17、给水管16在水浴池8侧壁上部。

其中，热渣罐1为圆桶状铸钢结构，罐壁厚度不低于100mm，两侧上部设置有耳轴可用于天车吊运，热渣罐1最大装渣量不低于5t。

冷渣罐3为圆桶状铸钢结构，罐壁厚度不低于100mm，两侧上部设置有耳轴可用于天车吊运，冷渣罐3最大装渣量为热渣罐1的1.5～5倍。

气孔6分布在冷渣罐3罐底及四周罐壁，气孔6直径为3-50mm不等，相邻两个气孔6最短间距不低于50mm。升降机7为耐腐蚀钢结构，升降机7底部钢板厚度不低于20mm，冷渣罐3放置在升降机7底部钢板进出水浴池8。

升降轮10可通过电机正方向旋转，通过驱动升降尺9带动升降机7上下移动，升降轮10和升降尺9采用齿轮传动。水浴池8为长方型混凝土结构，水浴池8深度为2.5～6m，四周边长为4～10m。

密闭罩11、旋转盖12、排气管14均为钢结构，密闭罩11及旋转盖12钢板厚度不低于8mm，排气管14直径为300～1500mm，管壁厚度不低于5mm，旋转盖12逆时针向上旋转角度不低于70度。

给水管16为钢结构管道，管道直径不低于100mm，给水阀17为电磁阀，通过给水管16向水浴池8补水能力为5～50t/h。

根据本发明的另一种具体实施方式，提供另一种铸余渣水浴冷却处理方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)：采用天车将装有高温铸余渣4的热渣罐1放置在倾翻机2上，采用倾翻机2进行倒渣操作，将高温的铸余渣4倒入冷渣罐3中，再采用天车将该冷渣罐3吊运至升降机7上；

步骤(2)：启动卷扬机13带动旋转盖12下落，关闭密闭罩11。进而，启动升降轮10，驱动升降尺9带动升降机7按照一定速率下行到水浴池8中，直至冷渣罐3中高温的铸余渣4完全被浸没在水中；

步骤(3)：装有高温铸余渣4的冷渣罐3在水浴池8浸泡一定时间后，实现高温铸余渣4的冷却自粉化破碎成小块渣18。高温铸余渣4遇水冷却过程产生大量烟气经排气管14、烟囱15外排，水浴池8中水蒸发经给水管16补充；

步骤(4)：高温铸余渣4在水浴池8浸泡完成后，启动卷扬机13带动旋转盖12掀起，打开密闭罩11，启动升降轮10，驱动升降尺9带动升降机7按照一定速率上升到水浴池8顶部。最后采用天车将装有小块渣18的冷渣罐3吊离升降机7运输至中转堆场，以便于后续破碎筛分磁选。

其中，所述倾翻机2倾翻倒渣时间为10～300s，倾翻速率为1～30度/s。升降机7向水浴池8上下移动速率为每分钟0.1～3m，装有高温铸余渣4的冷渣罐3在水浴池8浸泡周期为10～180分钟。高温铸余渣4的冷却自粉化破碎成小块渣18颗粒粒径80％小于300mm。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，包括装料部分与水沐浴部分，所述装料部分用于铸余渣倾翻装料，所述水沐浴部分用于铸余渣水浴粉化破碎，所述水沐浴部分包括升降机(7)、水浴池(8)、升降尺(9)、升降轮(10)、密闭罩(11)、旋转盖(12)、卷扬机(13)、排气管(14)、烟囱(15)、给水管(16)、给水阀(17)、小块渣(18)，冷渣罐(3)放置在升降机(7)上，升降机(7)在水浴池(8)中，升降尺(9)在升降机(7)上部和升降轮(10)连接，通过升降机(7)使铸余渣与水浴池(8)内水可保持接触。

2.根据权利要求1所述的一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，所述密闭罩(11)固设在水浴池(8)上方，旋转盖(12)可转动覆盖的设在密闭罩(11)顶部，卷扬机(13)连接密闭罩(11)和旋转盖(12)，密闭罩(11)经排气管(14)连接烟囱(15)，给水阀(17)、给水管(16)在水浴池(8)侧壁上部。

3.根据权利要求2所述的一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，所述装料部分包括热渣罐(1)、倾翻机(2)、冷渣罐(3)、铸余渣(4)、扒渣机(5)、气孔(6)，热渣罐(1)放置在倾翻机(2)上方，铸余渣(4)出渣时，冷渣罐(3)在倾翻机(2)倒渣下方，扒渣机(5)在倾翻机(2)一侧。

4.根据权利要求3所述的一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，所述冷渣罐(3)为圆桶状铸钢结构，罐壁厚度不低于100mm，所述气孔(6)分布在冷渣罐(3)罐底及四周罐壁，气孔(6)直径为3-50mm不等，相邻两个气孔(6)最短间距不低于50mm。

5.根据权利要求3所述的一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，所述热渣罐(1)为圆桶状铸钢结构，罐壁厚度不低于100mm，所述热渣罐(1)最大装渣量不低于5t，冷渣罐(3)最大装渣量为热渣罐(1)的1.5～5倍。

6.根据权利要求3所述的一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，所述密闭罩(11)具有上下贯通的开口，开口与水浴池(8)对应部分大于冷渣罐(3)的外壁尺寸，所述升降尺(9)设于升降机(7)外壁上部，所述升降轮(10)设于密闭罩(11)下开口一侧或两侧。

7.根据权利要求6所述的一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，所述冷渣罐(3)放置在升降机(7)底部钢板，通过升降轮(10)驱动升降尺(9)带动升降机(7)上下移动以使冷渣罐(3)进出水浴池(8)。

8.根据权利要求6所述的一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，所述升降轮(10)和升降尺(9)采用齿轮或者滑块或者丝杆或者滚轮方式传动。

9.根据权利要求3所述的一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，所述密闭罩(11)、旋转盖(12)、排气管(14)均为钢结构，密闭罩(11)及旋转盖(12)钢板厚度不低于8mm，排气管(14)直径为300～1500mm，管壁厚度不低于5mm，旋转盖(12)逆时针向上旋转角度不低于70度。

10.根据权利要求3所述的一种铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，所述给水管(16)为钢结构管道，管道直径不低于100mm，给水阀(17)为电磁阀，通过给水管(16)向水浴池(8)补水能力为5～50t/h。

11.一种铸余渣水浴冷却处理方法，采用权利要求1-10任一所述的铸余渣水浴冷却处理装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1.采用天车将装有高温铸余渣(4)的热渣罐(1)放置在倾翻机(2)上，采用倾翻机(2)进行倒渣操作，将高温的铸余渣(4)倒入冷渣罐(3)中，再采用天车将该冷渣罐(3)吊运至升降机(7)上；S2.启动卷扬机(13)带动旋转盖(12)下落，关闭密闭罩(11)，启动升降轮(10)，驱动升降尺(9)带动升降机(7)按照一定速率下行到水浴池(8)中，直至冷渣罐(3)中高温的铸余渣(4)完全被浸没在水中；

S3.装有高温铸余渣(4)的冷渣罐(3)在水浴池(8)浸泡一定时间后，实现高温铸余渣(4)的冷却自粉化破碎成小块渣(18)，高温铸余渣(4)遇水冷却过程产生大量烟气经排气管(14)、烟囱(15)外排，水浴池(8)中水蒸发经给水管(16)补充；

S4.高温铸余渣(4)在水浴池(8)浸泡完成后，启动卷扬机(13)带动旋转盖(12)掀起，打开密闭罩(11)，启动升降轮(10)，驱动升降尺(9)带动升降机(7)按照一定速率上升到水浴池(8)顶部，最后采用天车将装有小块渣(18)的冷渣罐(3)吊离升降机(7)运输至中转堆场进行后续破碎筛分磁选。

12.根据权利要求11所述的一种铸余渣水浴冷却处理方法，其特征在于，所述倾翻机(2)倾翻倒渣时间为10～300s，倾翻速率为1～30度/s。

13.根据权利要求11所述的一种铸余渣水浴冷却处理方法，其特征在于，所述升降机(7)向水浴池(8)上下移动速率为每分钟0.1～3m，装有铸余渣(4)的冷渣罐(3)在水浴池(8)浸泡周期为10～180分钟，所述升降机(7)根据水浴池(8)内水进行升降以使冷渣罐(3)与内水保持接触。

14.根据权利要求11所述的一种铸余渣水浴冷却处理方法，其特征在于，所述铸余渣(4)的冷却自粉化破碎成小块渣(18)颗粒粒径80％小于300mm。

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