氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝及其衝制裝置的製作方法
2023-07-17 02:04:16
專利名稱：氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝及其衝制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高爐爐渣的處理方法，特別是涉及一種氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝及其衝制裝置。
背景技術：
高爐爐渣是由加入爐的礦石中的脈石、焦炭的灰分同熔劑反應熔化形成的副產物，是含有多種氧化物的複雜矽酸鹽，常含有少量硫化物、氟化物等。它的成分和產量因高爐原料和燃料的成分而有所不同。冶煉每噸鐵生成的渣量(即渣鐵比)，大致為300～600公斤。高爐渣的主要成分為CaO35～40％，SiO232～42％，Al2O36～16％，還含有少量MgO、FeO和S等。高爐渣的比重液態2.2～2.5，固態2.3～2.7；出爐熔渣溫度1400～155℃，每公斤含熱量400～460千卡。
現在的高爐渣處理方法有平流沉澱法(ocp)、底慮法、INBA法、圖拉法(或輪法)、明特克法等。平流沉澱法和底慮法(ocp)存在著佔地面積大，冬季起霧大天車工抓渣不安全等缺點。近年來採用這兩種方法的煉鐵廠逐漸減少。INBA法存在著工藝複雜，投資昂貴的缺點，一般中小型高爐的投資比例高、佔地太大。圖拉法(或輪法)由於採用了粒化輪，它增加了系統的故障，使得設備作業率很低，出幹渣的次數多。另外INBA法和圖拉法還存在著循環水中含渣量大的問題，這個問題一直困擾著很多使用廠家。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的上述缺陷，提供一種設備使用壽命長、運行費用低、能大大降低渣子含水量的氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝，本發明的目的還在於提供該方法配用的衝制裝置。
為實現上述目的，本發明高爐爐渣衝制工藝依次包括如下步驟A、撇渣器分離出來的熔渣經渣溝流到渣嘴；B、渣嘴排出的熔渣與衝制箱噴出的水混合後經衝渣溝和引水管排入渣水池；C、氣力提升泵將渣水池底的渣水輸送到轉轂式脫水器中進行脫水，脫水後的爐渣被皮帶機送出，脫水器流出的水通過引水管輸送到渣水池或沉澱池；渣水池上層的水溢流到沉澱池中；由於脫水器流出的水通過引水管輸送到渣水池或沉澱池，使脫水器與循環水系統構成並聯關係，脫水器發生故障時衝制系統可繼續工作(但由於渣水池容積關係可衝制兩爐爐渣)。
D、沉澱池底沉積的爐渣又被氣力提升泵輸送到轉轂式脫水器中，沉澱池溢流出的水引到循環水池中；E、循環泵抽取循環水池的淨化水輸送給衝制箱。
採用此技術方案後，與原有粒化輪工藝相比粒化輪的鑄造葉片極容易被熔渣融化，它的維修量很高，而衝制箱沒有機械旋轉部件，不存在磨損問題，它不會直接和熔渣接觸也不存在被熔渣融化的問題。三個水池之間的自循環系統提高了水的利用率，有利於保護水資源。因此具有設備使用壽命長、運行費用低的優點。另外，採用此工藝後，與所有循環水都進入脫水器的INBA和圖拉法相比，可以大大減輕脫水器的負荷，使進脫水器的水量僅佔到總循環水量的1/3，這是本工藝最獨特的地方。
作為優化，B步為經衝渣溝和引水管排入渣水池底；C步為自脫水器流出的水通過引水管輸送到渣水池底或沉澱池底，渣水池上層的水還通過引水管溢流到沉澱池底；脫水器流出的水正常回水時通過引水管輸送到渣水池，系統檢修時通過引水管輸送到沉澱池。採用此技術方案後，衝制完成的渣和水導流到渣水池的底部，避免高溫渣水直接進入脫水器生成大量蒸汽對空氣造成汙染。當脫水器發生故障時不會影響熔渣的衝制(渣水池能夠容下兩爐的爐渣)，這樣就不會產生幹渣(幹渣中含有大最的有害氣體和粉塵會對空氣造成嚴重的汙染)。另外，將渣水引流到池底有利於爐渣的及時沉澱，避免渣子上浮，更有利於保證氣力提升泵吸到高渣含量的渣水混合物和提高工作效率。
作為優化，在溢流的同時渣水池和沉澱池都在溢流口附近通過設置擋牆來阻止浮渣溢流到沉澱池和循環水池中。採用此技術方案後，通過阻止浮渣溢流有利於減輕下遊水池的負擔和並使浮渣充分吸水沉澱。
作為優化，衝制箱向衝渣溝噴出上下分布的三種水柱，即橫向多層均勻密布的圓形水柱、橫向狹長形水柱和與衝渣溝襯板平行的橫向弧形水柱；且橫向均勻密布的圓形水柱和橫向狹長形水柱共用上層進水口，橫向弧形水柱獨自使用下層進水口並且位於衝渣溝底部。採用此技術方案後，上下水箱分別設有進水口能確保出水口壓力。上層進水口支持的水柱主要用於將垂直落下的熔渣水淬，並衝向衝渣溝。因為下層水箱的出水口為圓弧形，並與渣溝襯板成平行狀，它能在渣溝襯板表面形成一層水質保護膜防止熔渣直接落下對襯板的損壞。
作為優化，橫向多層均勻密布的圓形水柱為兩層，且分別位於橫向狹長形水柱的上方和下方。採用此技術方案後，上層水注用於對熔渣進行初步水淬，中間一層水柱能防止漏淬，用於水簾式均勻水淬；下層水柱用於將未及時處理的熔渣再進行補充水淬；因此能做到完全水淬。
採用上述技術方案後，本發明氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝與現有衝制工藝相比，使進入脫水器的水量僅佔到總循環水量的1/3，能大大減輕脫水器的負荷，還具有可操作性強、設備壽命長，運行費用低、檢修時仍能正常生產，渣子含水量低及節水節能，治理熱渣汙染效果好，衝制效果優異的優點。
用於實施本發明衝制工藝的衝制裝置包括向衝渣溝上端傾倒熔渣的渣嘴，向自渣嘴落下的熔渣和衝渣溝上端提供水淬水流的衝制箱，衝渣溝通過引水管連接渣水池；渣水池安裝有進水口位於池底的氣力提升泵，氣力提升泵的出水口通過導流槽連接轉轂式脫水器的進料口，脫水器的出水口通過回水管連接渣水池和沉澱池，沉澱池裝有接納渣水池溢流的溢水管；沉澱池安裝有進水口位於池底的氣力提升泵，氣力提升泵的出口通過導流槽連接脫水器的進料口，循環水池安裝有接納沉澱池溢流的溢水管；在循環水池與衝制箱之間還配裝有循環泵。如此設計，與原有粒化輪設備相比粒化輪的鑄造葉片極容易被熔渣融化，它的維修量很高，而衝制箱沒有機械旋轉部件，不存在磨損問題，它不會直接和熔渣接觸也不存在被熔渣融化的問題。因此具有結構簡單，設備使用壽命長、運行費用低的優點。氣力提升泵的輸出渣水量是恆定的，我們可以根據高爐的空積確定氣力提升泵的型號和數量避免造成動力和設備資源浪費。
作為優化，渣水池和沉澱池都為錐形底；渣水池配裝的引水管下端出水口延伸到渣水池錐形底的上端，沉澱池配裝有用於導引來自渣水池的溢流水流的溢水管，溢水管的下端出水口延伸到沉澱池錐形底的上端；沉澱池和渣水池配裝的回水管下埠也延伸到沉澱池和渣水池錐形底的上端；氣力提升泵的進水口位於渣水池和沉澱池的錐形底下端。如此設計，有利於爐渣的充分及時沉澱和排出和防止渣中有害氣體向外擴散汙染環境。
作為優化，渣水池和沉澱池都在溢流口附近設置有阻止浮渣溢流到沉澱池和循環水池的擋牆；沉澱池和渣水池配裝的回水管上裝有切換閥。如此設計，有利於阻止浮渣未經處理直接進入下一池中，有利於分級徹底脫水淨化和提高衝制效率。
作為優化，衝制箱由連通上層進水口的上箱體和連通下層進水口的下箱體組成；上箱體上制有兩種噴水口，一種是橫向多層均勻密布的圓形噴水孔，另一種是橫向狹長形噴水孔；下箱體上制有與衝渣溝底襯板平行的橫向弧形噴水孔。如此設計，上箱體的噴水口用於水淬熔渣和將熔渣衝入衝渣溝，下箱體的噴水口用於保護衝渣溝底襯板。
作為優化，上箱體上制有三層噴水孔，中間一層為橫向狹長形噴水孔，上、下兩層都為橫向多層均勻密布的圓形水噴水孔。如此設計，衝制箱採用箱體式結構內部分隔成上下兩個空間。上層噴水口用於對熔渣進行初步水淬，中間一層噴水口用於水簾式均勻水淬，能防止漏淬；下層水柱用於將未及時處理的熔渣再進行補充水淬。因此該結構形式的衝制箱能做到完全水淬。
採用上述技術方案後，本發明用於實施本發明衝制工藝的衝制裝置具有結構簡單，使用壽命長，安裝維護使用方便，檢修時仍可正常生產，運行費低，渣子含水量低，節水節能，衝制效果優異的優點。
圖1是本發明氣提轉轂法高爐爐渣衝制裝置的整體結構示意；圖2是本發明氣提轉轂法高爐爐渣衝制裝置中衝制箱部分的主視結構示意圖；圖3是本發明氣提轉轂法高爐爐渣衝制裝置中衝制箱部分的側視結構示意圖；圖4是本發明氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實例作更進一步的說明如圖4所示，本發明氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝依次包括如下步驟A、撇渣器分離出來的熔渣經渣溝流到渣嘴；B、渣嘴排出的熔渣與衝制箱噴出的水混合後經衝渣溝和引水管排入渣水池底；C、氣力提升泵將渣水池底的渣水輸送到轉轂式脫水器中進行脫水，脫水後的爐渣被皮帶機送到堆渣場，脫水器流出的水正常回水時通過引水管輸送到渣水池底，系統檢修時通過引水管輸送到沉澱池底；渣水池溢流出的水引到沉澱池底中；D、沉澱池底沉積的爐渣又被氣力提升泵輸送到轉轂式脫水器中，沉澱池溢流出的水引到循環水池中；E、循環泵抽取循環水池的淨化水輸送給衝制箱。
在溢流的同時渣水池和沉澱池都在溢流口附近通過設置擋牆來阻止浮渣溢流到沉澱池和循環池中。衝制箱向衝渣溝噴出上下分布的三種水柱，即橫向多層均勻密布的圓形水柱、橫向狹長形水柱和與衝渣溝底襯板平行的橫向弧形水柱；且橫向均勻密布的圓形水柱和橫向狹長形水柱共用上層進水口，橫向弧形水柱獨自使用下層進水口並且位於衝渣溝底部。橫向多層均勻密布的圓形水柱為兩層，且分別位於橫向狹長形水柱的上方和下方。
如圖1、2和3所示，本發明用於實施本發明衝制工藝的衝制裝置包括向衝渣溝1上端傾倒熔渣的渣嘴2，向自渣嘴2落下的熔渣和衝渣溝1上端提供水淬水流的衝制箱3，衝渣溝1連接通向渣水池5的引水管4，引水管4的下端出水口位於渣水池5錐形底的上端；渣水池5安裝有進水口位於渣水池5底的氣力提升泵6，氣力提升泵6的出水口通過導流槽7連接轉轂式脫水器8的進料口，脫水器8的出水口通過回水管9和切換閥連接渣水池5和沉澱池10，回水管9的下端出水口位於渣水池5和沉澱池10錐形底的上端，沉澱池10裝有接納渣水池5溢流的溢水管11，溢水管11的下端出水口位於沉澱池10錐形底的上端；沉澱池10安裝有進水口位於沉澱池10底的氣力提升泵6，氣力提升泵6的出口通過導流槽7連接脫水器8的進料口；循環水池12安裝有接納沉澱池10溢流的溢水管11；在循環水池12與衝制箱8之間還配裝有循環泵13。渣水池5、沉澱池10和循環水池12依次由高到低相鄰布置，渣水池5和沉澱池10都在溢流口附近設置有阻止浮渣溢流到沉澱池10和循環水池12的砼擋牆15。從渣水池5溢流過來的水引到沉澱池10底部，同時脫水器8回水管9也引到沉澱池10底部，這樣能使水中的渣子充分的沉澱，再利用氣力提升泵6提到脫水器3進行處理，保確溢流到循環水池12裡面的水能二次利用。循環水泵13用於將掙化後的水運輸到衝制箱3開始下一次循環。
衝制箱3由連通上層進水口31的上箱體和連通下層進水口32的下箱體組成，上箱體和下箱體之間裝有中間隔板14；上箱體上制有三層噴水口，最上一層是橫向多層均勻密布的Ф15mm圓形噴水孔33，中間一層是橫向狹長形噴水孔34，最下一層是橫向多層均勻密布的Ф15mm圓形噴水孔33；下箱體上制有與衝渣溝1底襯板平行的橫向弧形噴水孔35。
其中渣水池衝制箱衝制完成的渣子和水經衝渣溝流到引水管中，引水管延伸到渣水池的底部。渣水池上設有砼擋牆，使渣水池的水溢流到沉澱池裡，並阻止浮渣隨水流到沉澱池。
氣力提升泵；如新建450m3高爐，它的利用係數是；3.6t/m3·h；高爐渣量0.4t渣/1t鐵；氣力提升泵QT-102Q(提升量)＝360m3/h；渣水比；30％；渣水棍合物的比重；1.2。所以高爐一天的渣量為450×3.6×0.4＝648t/d；一小時的平均渣量為648÷24＝27t/h，氣力提升泵一小時提升的渣水總量360×1.2＝432t，其中含渣432×30％＝129.6t。由此可見氣力提升泵完全可以滿足生產需要。此外，氣力提升泵的工作動力是壓縮空氣(P＝0.08-0.12MPa)，不會對環境造成任何影響，能滿足環保的要求。氣力提升泵沒有機械旋轉部件，與渣水直接接觸的管道全部襯有剛玉陶瓷，提高了使用壽命。
我們就原有生產模式下使用的反渣泵做如下比較a，動力氣力提升泵，壓縮空氣一般情況下使用高爐冷風即可；返渣泵，功率132KW(一般情況下開二備一)。
b.價格氣力提升泵QT-102型，18萬元；返渣泵28萬元。
c.維修量氣力提升泵，重要磨損部件使用壽命一般為6個月，更換方便；返渣泵，重要磨損部件使用壽命一般在3-4個月，如果磨損嚴重必需更換新的返渣泵，不能修補。
d.安裝條件氣力提升泵室外安裝，因為沒有汙染所以不必密封安裝；返渣泵，地下安裝，安裝不方便，維修環境惡劣。
脫水器氣力提升機提取的渣水混合物落到脫水器的底部，脫水器外篩網網眼為100×1.5mm的狹長縫隙，水從外篩網中流判沉澱池，渣被脫水器的內篩網提到脫水器頂部後卸到皮帶機上，再由皮帶機運出脫水器。
沉澱池被脫水器分離出來的水含有一定量的渣，經由管道流到沉澱池底部，根據管道中的水流量的計算公式；Q＝μ·(πd2/4)√2dhj；假設，引水管道直徑Ф600池子直徑Φ8000；所以Q＝2.93m3/S，渣水混合物在管道中的流速V＝Q/S；所以V1＝10.37m/s；渣水混合物在沉澱池中的流速V＝Q/S，所以V2＝0.058m/s。因為水攜帶渣子的能力與水流速V的四次方呈正比，由上面計算方式可見，沉澱池中水攜帶渣子的能力大大降低了，因此能使渣子得到充分沉澱。
循環水淨化在沉澱池上安裝氣力提升泵(QT-79)。由於水流速的變化渣子沉降到池子底部，氣力提升泵將池底的渣子提升到脫水器再進行過濾，這個循環過程使水中含渣量越來越少，從而達到我們淨化的目的。
循環池將沉澱池中溢流出來的水引到循環水池，此時的水已經得到充分的淨化，可以作為下一次循環用水。淨化的水也不會對循環水泵、管道、及其閥門等設備造成損壞，從而降低了設備及維修的費用，從而也解決了一直困擾INBA、圖來等轉轂類衝渣法循環水含渣量過高的難題。
工藝設備及參數1.衝制箱2套，水量；Φ800m3/h；水壓P＝0.35Mpa。
2.QT-102型氣力提升泵1臺。
①用水最；Q＝150m3/hc；②水壓P＝0.35MPa③用氣量Q＝40m3/min④氣壓0.29Mpa⑤提升量Q＝360m3/h⑥渣水比3∶10
⑦提升渣量120t/h⑧提升高度；H≤25m。
3，0T-79型氣力提升機；①水量Q＝50m3/h；②水壓P＝0.35MPa；③氣量Q＝10m3/rain；④氣壓0.2mpa；⑤提升量Q＝140m3/h；⑥渣水比3∶10⑦提升渣量50t/h⑧提升高度H≤25m。
4，脫水器1臺。
①反衝水量80m3/h；②水壓P＝0.35mPa③過濾水量1300m3/h；④平均處理渣量2.5t/min；⑤最大處理渣量；5t/min ⑥成品渣含水量≤10％。
權利要求
1.一種氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝，其特徵在於依次包括如下步驟A、由撇渣器分離出來的熔渣經渣溝流到渣嘴；B、渣嘴排出的熔渣與衝制箱噴出的水混合後經衝渣溝和引水管排入渣水池；C、氣力提升泵將渣水池底的渣水輸送到轉轂式脫水器中進行脫水，脫水後的爐渣被皮帶機送出，脫水器流出的水通過引水管輸送到渣水池或沉澱池；渣水池溢流出的水引到沉澱池中；D、沉澱池底沉積的爐渣又被氣力提升泵輸送到轉轂式脫水器中，沉澱池溢流出的水引到循環水池中；E、循環泵抽取循環水池的淨化水輸送給衝制箱。
2.根據權利要求1所述的氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝，其特徵在於B步為經衝渣溝和引水管排入渣水池底；C步為自脫水器流出的水通過引水管輸送到渣水池底或沉澱池底，渣水池上層的水還通過引水管溢流到沉澱池底；脫水器流出的水正常回水時通過引水管輸送到渣水池，系統檢修時通過引水管輸送到沉澱池。
3.根據權利要求1所述的氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝，其特徵在於在溢流的同時渣水池和沉澱池都在溢流口附近通過設置擋牆來阻止浮渣溢流到沉澱池和循環水池中。
4.根據權利要求1、2或3所述的氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝，其特徵在於衝制箱向衝渣溝噴出上下分布的三種水柱，即橫向多層均勻密布的圓形水柱、橫向狹長形水柱和與衝渣溝襯板平行的橫向弧形水柱；且橫向均勻密布的圓形水柱和橫向狹長形水柱共用上層進水口，橫向弧形水柱獨自使用下層進水口並且位於衝渣溝底部。
5.根據權利要求4所述的氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝，其特徵在於橫向多層均勻密布的圓形水柱為兩層，且分別位於橫向狹長形水柱的上方和下方。
6.用於實施權利要求1所述衝制工藝的衝制裝置，其特徵在於包括向衝渣溝上端傾倒熔渣的渣嘴，向渣嘴落下的熔渣和衝渣溝上端提供水淬水流的衝制箱，衝渣溝通過引水管連接渣水池；渣水池安裝有進水口位於池底的氣力提升泵，氣力提升泵的出水口通過導流槽連接轉轂式脫水器的進料口，脫水器的出水口通過回水管連接渣水池和沉澱池，沉澱池裝有接納渣水池溢流的溢水管；沉澱池安裝有進水口位於池底的氣力提升泵，氣力提升泵的出口通過導流槽連接脫水器的進料口，循環水池安裝有接納沉澱池溢流的溢水管；在循環水池與衝制箱之間還配裝有循環泵。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於渣水池和沉澱池都為錐形底；渣水池配裝的引水管下端出水口延伸到渣水池錐形底的上端，沉澱池配裝有用於導引來自渣水池的溢流水流的溢水管，溢水管的下端出水口延伸到沉澱池錐形底的上端；沉澱池和渣水池配裝的回水管下埠也延伸到沉澱池和渣水池錐形底的上端；氣力提升泵的進水口位於渣水池和沉澱池的錐形底下端。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於渣水池和沉澱池都在溢流口附近設置有阻止浮渣溢流到沉澱池和循環水池的擋牆；沉澱池和渣水池配裝的回水管上裝有切換閥。
9.根據權利要求6、7或8所述的裝置，其特徵在於衝制箱由連通上層進水口的上箱體和連通下層進水口的下箱體組成；上箱體上制有兩種噴水口，一種是橫向多層均勻密布的圓形噴水孔，另一種是橫向狹長形噴水孔；下箱體上制有與衝渣溝底襯板平行的橫向弧形噴水孔。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於上箱體上制有三層噴水孔，中間一層為橫向狹長形噴水孔，上、下兩層都為橫向多層均勻密布的圓形水噴水孔。
全文摘要
本發明涉及一種氣提轉轂法高爐爐渣衝制工藝及其衝制裝置。為解決現有工藝運行費用高、渣子含水量高的問題，其步驟為由撇渣器出來的熔渣經渣溝流到渣嘴；渣嘴排出的熔渣與衝制箱噴出的水混合後經衝渣溝和引水管排入渣水池；氣力提升泵將渣水輸送到轉轂式脫水器中進行脫水，脫水後的爐渣被皮帶機送出，脫水器流出的水輸送到渣水池或沉澱池；渣水池溢流出的水引到沉澱池；沉澱池底沉積的爐渣又被氣力提升泵輸送到脫水器，沉澱池溢流出的水引到循環水池；循環泵抽取循環水池的水輸送給衝制箱。其具有脫水器負荷小，可操作性強、設備壽命長，運行費用低、檢修時仍能正常生產，渣子含水量低及節水節能，治理熱渣汙染效果好，衝制效果優異的優點。
文檔編號C21B3/06GK1693485SQ20051007744
公開日2005年11月9日 申請日期2005年6月23日 優先權日2005年6月23日
發明者安振波 申請人:天津市隆安冶金機械廠