[发明专利]一种熔融渣余热回收的方法

说明书

技术领域

本发明涉及余热回收技术领域，尤其涉及一种熔融渣余热回收的方法。

背景技术

冶金熔融渣是火法冶金生产的副产品，温度一般在1200℃~1600℃之间，渣中所含的物理热量非常可观，回收利用的价值巨大。以年产量100wt的高炉为例，吨铁产渣量~300kg，高炉渣温度~1450℃，吨渣显热相当于59kg标准煤，则年产高炉渣所含显热相当于1.77wt标准煤；在冶炼低品位镍矿石（Ni2%~5%，Fe10%~15%）生产镍铁合金时，伴随生产1t镍铁合金所产生的温度为1500℃~1600℃的熔融炉渣更是高达35t，合理有效地回收熔融渣余热是火法冶金行业迫在眉睫的节能任务。

为有效回收利用冶金熔融渣的高温余热，各国冶金工作者试验了许多方法，开发了形式多样的工艺流程及工艺装备，按性质划分，可分为物理法和化学法。

代表性的物理法有：粒化法和转筒法。

熔融渣粒化方式有高压空气冲击粒化和转杯离心粒化两种，因此粒化法又分为风淬粒化法和转杯粒化法。粒化后的高温炉渣在热交换器中被空气冷却，高温空气获得炉渣热量成为可方便利用的热源。长久以来人们对粒化法回收熔融渣余热的研究较多，形成的工艺方法各有特点，但熔融渣粒化及空气为载体置换熔融渣余热的核心并无二致，由此导致的空气介质用量大、动力消耗大以及处理后的熔融渣玻璃化率低难以利用是这一类处理方法的通病，至今难以有一种合适的方法能够获得推广应用。

转筒法是利用一对反向旋转的转筒冷却熔融渣，熔融渣从两个转筒之间的缝隙中通过并被冷却成薄片状固体渣，转筒内的流体介质获得熔融渣的热量用于发电或供暖。转筒法的缺点在于熔融渣粘结在转筒上难以处理干净，工作效率低，长时间运行后设备的热回收率和寿命明显下降，另外，处理后的熔融渣玻璃化率也难以保证较高水平。后续研究选用该法处理熔融渣逐渐减少。

化学法的核心是将高温炉渣的热量作为化学反应的热源加以回收利用。见于报道的有利用甲烷和水蒸气的混合物在炉渣高温热作用下生成一定的氢气和一氧化碳气体的试验研究。中国学者提出过一种基于离心粒化装置的煤气化炉，其利用高炉渣显热为煤的气化提供热量。时至目前，利用化学反应生产可燃气体来回收熔融渣余热的方案尚处于概念设计和理论探索阶段，距离实际应用还有相当的差距。

综上，到目前为止，尚未见有成熟、稳定、可靠、经济的熔融渣余热回收方法及工艺得到规模化工业应用及推广，熔融渣余热回收仍然是冶金行业亟待解决的难题和研究的热点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种熔融渣余热回收的方法，旨在对熔融渣的余热进行回收，创新地应用液态低熔点金属为介质回收熔融渣余热，从根本上克服风淬法和转杯法的动力消耗大，热量回收难度高、热量回收效率低的问题。

为实现上述目的，本发明一种熔融渣余热回收的方法，包括以下步骤：

将高温的熔融渣注入热回收池内，所述熔融渣与热回收池内的低熔点金属液混合的同时被快速冷却成固态炉渣，其中，低熔点金属为熔点在500℃及以下的金属或合金，所述熔融渣为黑色冶金或有色冶金生产的高温熔融渣；

熔融渣与低熔点金属液实现热量快速传递，同时固态炉渣上浮形成浮渣层，浮渣间断或连续排出；

热回收池内设置的汽化冷却装置吸收低熔点金属液的热量使其密封管路中的液体汽化，形成的蒸汽以供回收利用。

优选地，采用机械搅拌和/或惰性高压气体搅拌所述低熔点金属液，使熔融渣与低熔点金属液的热量快速传递，促进热回收池温度均匀。

优选地，向低熔点金属液表面喷吹惰性气体以保护低熔点金属液不被空气氧化。

优选地，汽化冷却装置的密封管路分布于热回收池的顶部、内侧壁和底部，液体介质先经顶部的密封管路被加热，后经内侧壁和底部的密封管路被加热成蒸汽。

本发明提出一种熔融渣余热回收的方法，具有以下优点：

1、本发明中，熔融渣余热经低熔点金属液传递给汽化冷却装置中的液体介质，中间环节的低熔点金属液传热能力强，且不额外消耗和带走热量，整体系统对熔融渣余热的回收率高；

2、本发明中汽化冷却装置生产的蒸气的温度高、压力高，属于高品质热源，其利用价值高；

3、本发明中使用的低熔点金属液传热效率高，因此，热回收装置体积小、占地面积小；

4、本发明用于处理高炉熔融渣时，可以同时兼顾回收高炉熔融渣余热的目的和保证高炉渣用作水泥原料的用途；

5、本发明也可作为一种熔融渣处理方法，其对水的消耗低，可以有效缓解水资源匮乏地区水冲渣法的用水紧张。

附图说明