[发明专利]一种封闭型全干式无排放余热回收冶炼渣处理系统和工艺

说明书

本发明提供了一种封闭型、全干式、无排放、余热回收的冶炼渣处理系统和工艺，涉及金属冶炼领域，包括：进料装置、粉碎换热装置、排料装置、风机装置、余热回收及利用装置和气体过滤装置，进料装置和排料装置连通粉碎换热装置；粉碎换热装置包括冶炼渣容器和驱动机构，驱动机构带动冶炼渣容器旋转，冶炼渣容器内部设有冶炼渣粉碎组件；风机装置连通粉碎换热装置和余热回收及利用装置；余热回收及利用装置的第一换气口与风机装置连通，余热回收及利用装置的第二换气口与气体过滤装置连通；气体过滤装置连通粉碎换热装置和第二换气口。该系统的余热回收效率高，全流程无水参与，不产生二次污染、环保高效，有利于降低冶金企业能耗，促进冶金企业可持续发展。

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，具体而言，涉及一种封闭型、全干式、无排放余热回收的冶炼渣处理系统和工艺。

背景技术

中国是世界钢铁生产大国，一直位居世界第一，并且产量逐年呈现上升趋势。据国家统计局数据2019年中国粗钢产量达9.96亿吨。冶金工业规划研究院公布2020年我国粗钢产量为10.5亿吨。在炼钢工艺中，钢渣是炼钢生产的副产品，每吨钢产生80-150kg的钢渣，如果按每吨产渣量按125kg计算，2020年中国总产钢渣量可达1.3亿吨。钢渣是由CaO、MgO、FeO、MnO、SiO、Al₂O₃、FeS等各种矿物成分组成，在炼钢高温溶解和化学反应过程中形成复合氧化物，并以温度约1500-1600℃的液体形态被排放炉外。钢渣不仅含有多种矿物组分，而且含有大量的热资源。熔融钢渣的比热容约1.2kJ/(kg·℃)，如果回收热量前后熔渣温度分别以1400和150℃计算，每吨钢渣可回收1.5GJ的余热，约折合51kg标煤完全燃烧产生的热量。假如中国钢厂所产生的钢渣余热全部加以回收，每年约节省660万吨标煤。目前公知的冶炼钢渣处理方法，有冷弃法、热泼法、潜盘水淬法、水淬法、风碎法、热闷法、机械法等。其中热泼法、潜盘水淬法、水淬法、风淬法都属于大量用水去冷却钢渣的湿式处理。冷弃法、热泼法、热闷法、机械法用水量比湿式处理相对减少，属于半干法处理。两者的冷却介质都是“水”，需要设置单独的水处理系统。而尾渣中的细粉不溶于水，且易于发生化学反应，沉淀、板结、堵塞水处理系统，甚至会污染到地下水资源。现有钢渣粗放型的处理，除了余热不能有效利用，水资源消耗大、环境粉尘污染严重，还有设备运行场地因冷却后产生的蒸汽升腾产生严重扬尘，对建筑物、设备产生严重腐蚀，加速老化减少运行寿命，造成作业区域环境污染，恶化环境。现有的传统钢渣处理方法主要如下：

冷弃法：钢渣直接倒入渣罐缓慢冷却后，直接运至渣场抛弃。缺点：占用大量土地，钢渣资源不能利用，余热浪费，造成严重的环境污染。

热泼法：钢渣倒入渣罐后，经车辆运到热泼车间，用吊车泼到渣坑内，喷淋水来冷却，装车运走。缺点：投资大、占地面积大、不能回收余热、消耗大量水资源。对环境污染严重。

潜盘水淬法：钢渣运到热泼车间，倒入渣盘，多次喷水冷却，将凝固的钢渣倾倒于排渣车上，运到二次冷却车间进行第二次喷水冷却，倒入水池中进行第三次冷却。缺点：水资源消耗巨大、生产环节繁多、不能回收余热、对环境污染严重。

水淬法：熔融钢渣在专用的设备里流出，下降过程中，用高压水来冲击分割钢渣，最后粒装的钢渣和水一起落入渣池，集中处理。缺点：处理率低、对钢渣的温度状态要求高、水资源消耗大、不能回收余热、产生的水蒸汽污染环境、污泥难以处理且有爆炸事故隐患。

热闷法：将高温钢渣倒入大型闷罐里，喷水产生蒸汽，钢渣组织结构膨胀开裂并粉碎。缺点：水资源消耗大、过程产生大量粉尘、工艺复杂增加能耗、效率低。

风淬法：熔融钢渣倒入封闭空间，用高速高压风将其吹成颗粒，落入水中冷却。缺点：余热无法回收、产生大量水蒸汽污染环境、处理率低。

机械法：如滚筒法和粒化轮法，主要是利用机械力对钢渣进行粉碎。缺点：只能处理流动性好的钢渣。