CN112321178A - 一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，包括以下步骤：将高温液态的熔融含钛高炉渣进行调质处理；调质处理后的含钛高炉渣进行冷却成型；冷却成型后的含钛高炉渣进行晶化调控；晶化调控后的含钛高炉渣进行裂化处理，得到渣块；裂化后的渣块进行筛分处理。本发明利用含钛高炉渣强的自晶化能力，通过对熔融含钛高炉渣进行成分调控、冷却温度制度控制、晶化优化、应力激发等，减少冷却熔融含钛高炉渣过程中的能源消耗，改善冷凝后渣块的晶相组成，降低玻璃相的含量，同时也降低破碎渣块时的能量消耗，占地面积小、劳动力损耗小，得到用作建筑混凝土骨料的含钛高炉渣渣块，从而实现对熔融含钛高炉渣的大宗“在线”处理。
Description
技术领域
本发明涉及高炉渣处理技术领域，尤其涉及一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法。
背景技术
含钛高炉渣是我国冶炼钒钛磁铁矿而产生的高TiO2含量的固体废弃物，相对于普通高炉渣，含钛高炉渣，尤其是高钛高炉渣由于高的TiO2含量使得其无法作为水泥生产添加料进行大规模处理，从而造成大量堆积。随着环保要求的日益严格，原堆积到山沟、林边的大规模含钛高炉渣亟需处理，且新产生的含钛高炉渣也亟需“线上”处理，避免造成环境污染，这就要求探索一种有效的大宗处理含钛高炉渣的途径。
目前，鉴于含钛高炉渣无法大量用于水泥行业的现状，申请号 201310579305.8、发明名称为“高钛型高炉渣生产建筑用碎石或砂的工艺”的专利提出高炉冶炼产生的高钛高炉渣直接堆入干渣坑，通过打水降温，平铺叠铺，利用含钛高炉渣的自晶化能力使其晶化，由玻璃体转化为晶体结构；进一步，利用推土机和挖掘机破碎，而后再用破碎机进行细破和筛分，制备得到矿渣碎石。该种工艺是目前大规模处理含钛高炉渣的方式，但其中存在干渣处理过程占地面积大，冷却过程晶化程度无法控制，后期破碎劳动量大，能耗高等问题。
申请号为200810306067.2的专利提出了一种高钛型高炉渣的冷却处理方法，其处理方式为出炉高炉渣经过翻渣处理使高炉冷却，翻渣并使渣层厚度≤30cm，高炉渣于空气中自然冷却30～50min，然后对高炉渣打水，使高炉渣表面积水0.8～1.2cm并让水自然蒸干；打水后仍有红渣时，对其进行补水，并让积水自然蒸干。该种工艺提供了一种热态高钛型高炉渣的冷却方式，但其一方面进行翻渣处理时需要进行渣的转运，增加了处理工序；另一方面，纯粹打水处理，水消耗量大，且渣中的热量会被完全浪费掉。
由上可知，目前通过冷却热态含钛高炉渣制备建筑碎石的方式，在处理工序、能源消耗、晶化行为控制方面均存在一些不足之处。因此，急需提出一种新的工艺处理方法，提升熔融含钛高炉渣在线处理的效率以及过程控制的有效性。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，包括以下步骤：
S1：将高温液态的熔融含钛高炉渣进行调质处理；
S2：调质处理后的含钛高炉渣进行冷却成型；
S3：冷却成型后的含钛高炉渣进行晶化调控；
S4：晶化调控后的含钛高炉渣进行裂化处理，得到渣块；
S5：裂化后的渣块进行筛分处理。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，在熔融含钛高炉渣中加入调质剂并加热进行调质处理。
作为本发明的进一步改进，加热至1450-1550℃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，通过控制含钛高炉渣的厚度进行冷却成型。
作为本发明的进一步改进，控制含钛高炉渣的成型厚度为0-50mm。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，对含钛高炉渣通过缓冷进行晶化调控。
作为本发明的进一步改进，使含钛高炉渣缓冷至650℃以下。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中，通过强风急冷或者高压水急冷使含钛高炉渣裂化。
作为本发明的进一步改进，使含钛高炉渣急冷至50℃以下。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S5中，将符合粒径要求的渣块筛分出来，对于尺寸偏大的渣块进行离线机械破碎处理。
本发明的有益效果是：
本发明通过对含钛高炉渣的处理方法进行改良和优化，包括熔融含钛高炉渣的调质、冷却成型、晶化调控、急冷裂化、筛分等工序，利用含钛高炉渣强的自晶化能力，通过对熔融含钛高炉渣进行成分调控、冷却温度制度控制、晶化优化、应力激发等，减少冷却熔融含钛高炉渣过程中的能源消耗，改善冷凝后渣块的晶相组成，降低玻璃相的含量，同时也降低破碎渣块时的能量消耗，实现含钛高炉渣自裂化，避免传统处理工艺面临的干渣坑占地面积大、劳动力损耗大等问题，得到用作建筑混凝土骨料的含钛高炉渣渣块，从而实现对含钛高炉渣的大宗“在线”处理，解决其大面积堆积和污染环境的问题。
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中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的优选实施例的处理系统的结构示意图；
图2为本发明的优选实施例的流程图。
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中的技术方案，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。
如图1所示，实施本发明的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法的处理系统包括高炉1、调质炉2、晶化调控炉3和筛分装置4，调质炉2包括调质炉本体21、设置在调质炉本体21上的加料管22和加热装置，调质炉本体 21与高炉1相连通，使得高炉1排放的高温液态的熔融含钛高炉渣进入调质炉本体21内，通过加料管22便于往调质炉本体21内加入调质剂，实现调整态熔融含钛高炉渣成分以达到晶化过程晶相控制和优化的效果，同时配合加热装置以保证熔融含钛高炉渣有足够的流动性，从而增强调质的均匀性，晶化调控炉3包括晶化调控炉本体31以及设置在晶化调控炉本体31内的厚度调节装置、缓冷装置、急冷装置和输送装置，晶化调控炉本体31分别与调质炉本体21、筛分装置4相连通，通过厚度调节装置控制调质后的含钛高炉渣厚度，增强冷却效率，强化晶化调控效果，还可以为自裂化后得到满足工业要求的建筑用混凝土骨料尺寸减少二次破碎工序提供有力的条件，在经过厚度调节装置的过程中，由缓冷装置进行降温，起到冷却厚度调节装置和使逐渐冷凝的含钛高炉渣降温的作用，冷凝后的含钛高炉渣在随着输送装置前进过程中，在晶化调控炉本体31内逐渐晶化，提高其强度，在到达急冷装置处，进行强化冷却，激发熔融含钛高炉渣冷却晶化过程中的内应力，使其发生相应的自裂化而碎裂，同时通过冷却降低最终获得的骨料的温度，冷却后的块状高炉渣通过筛分装置12进行筛分处理，将符合粒度要求的渣块筛分出来，对于尺寸偏大的块状高炉渣可再进行离线破碎处理。
本发明优选调质炉本体21通过渣沟5与高炉1相连通，使得高炉1排放的液态熔融含钛高炉渣能够快速进入调质炉本体21内。
对调质炉本体21实时进行成分与温度的检测，并按照最终产品要求，本发明优选由加料管22通过顶吹方式往调质炉本体21内加入一定量调质剂进行适当的调质。
本发明优选加热装置为煤气喷枪23，根据温度的检测结果，通过煤气喷枪23向调质炉本体21内喷吹燃料进行加热处理，实现液态熔融含钛高炉渣和调质剂充分混匀，保证高炉渣在进入晶化调控炉本体31时成分和温度符合要求。
为了便于调质后的高炉渣快速进入调质炉本体21内，加快处理速度，本发明优选调质炉本体21通过导流管6与晶化调控炉本体31相连通。
本发明优选厚度调节装置包括至少一个轧辊32，通过调节轧辊32在晶化调控炉本体31内的高度即可调节高炉渣的厚度。
进一步优选轧辊32的数量为多个，多个轧辊32沿晶化调控炉本体31的长度方向并排设置，能够快速调节高炉渣的厚度。
本发明优选厚度调节装置控制高炉渣厚度为0-50mm。
本发明优选缓冷装置包括至少一个缓冷风管33，通过缓冷风管33吹冷风，起到冷却轧辊32和使逐渐冷凝的含钛高炉渣降温的作用，同时轧辊32和含钛高炉渣冷却过程中释放的热量形成的热风能够在晶化调控炉本体31内流动，使晶化调控炉本体31内保持一定的温度，在局部形成恒温度区或缓冷区，对渣体进行充分热处理调控，从而促进含钛高炉渣充分晶化，提升晶化效果，降低玻璃相含量。
为了便于缓冷风管33吹出的冷风对轧辊32的冷却，本发明优选缓冷风管33位于轧辊32的上方。
本发明优选急冷装置包括至少一个急冷风管34，通过急冷风管34吹出强冷风，一方面通过强化冷却激发熔融高炉渣冷却晶化过程中的内应力，也就是利用高炉渣晶化热处理过程中存在的残余应力，通过控制冷却强度，使内应力迅速释放，使其发生相应的自裂化，获得符合粒度要求的渣块；另一方面，通过终端冷却降低最终获得的骨料的温度。
为了便于高炉渣的输送，本发明优选输送装置包括多个输送辊轮35、与多个输送辊轮35相配合的承载板36，多个输送辊轮35沿晶化调控炉本体31 的长度方向并排设置。进一步优选承载板36为链条板。
如图2所示，本发明公开了一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，包括以下步骤：
S1：将高温液态的熔融含钛高炉渣进行调质处理；
S2：调质处理后的含钛高炉渣进行冷却成型；
S3：冷却成型后的含钛高炉渣进行晶化调控；
S4：晶化调控后的含钛高炉渣进行裂化处理，得到渣块；
S5：裂化后的渣块进行筛分处理。
在一实施方式中，步骤S1具体为：在熔融含钛高炉渣中加入调质剂并加热进行调质处理。调质剂能够调整熔融含钛高炉渣成分，一方面提高SiO2含量，增加到30％以上；另一方面，添加调节晶化的成分，如CaF2、Cr2O3等，其添加方式可以通过其它固废资源加入，从而起到综合利用多种固废资源的目的；加热能够保证熔融含钛高炉渣的流动性，使得熔融含钛高炉渣与调质剂混合均匀，提升调质的均匀性，以获得满足目标渣块晶相要求的成分。
更具体的，步骤S1中，调质剂为石英砂、氧化铝粉、尾矿、尾渣中的一种或多种，调质剂的加入量占总重量的25％以内，总重量指的是调质剂和熔融含钛高炉渣的重量。
更具体的，步骤S1中，加热至1450-1550℃。
在一实施方式中，步骤S2具体为：通过控制含钛高炉渣的厚度进行冷却成型。通过控制含钛高炉渣的厚度能够增强冷却效率，强化晶化调控效果，同时为自裂化后得到满足工业要求的建筑用混凝土骨料尺寸减少二次破碎工序提供有力的条件。
更具体的，控制含钛高炉渣的厚度为0-50mm。
在一实施方式中，步骤S3具体为：对含钛高炉渣通过缓冷进行晶化调控。通过缓冷实现对含钛高炉渣的降温冷凝，冷凝后的含钛高炉渣在承载板36上随着输送辊轮35前进过程中，在晶化调控炉本体31内逐渐晶化，提高其强度，含钛高炉渣冷却过程中释放的热量在局部形成恒温度区或缓冷区，通过同工艺过程的离线测定，温度降至800℃以下、保温2小时，对含钛高炉渣进行热处理调控，使含钛高炉渣完全晶化，提升晶化效果，降低玻璃相含量。
更具体的，使含钛高炉渣缓冷至650℃以下。
在一实施方式中，步骤S4具体为：通过强风急冷或者高压水急冷使含钛高炉渣裂化。通过急冷能够激发含钛高炉渣晶化热处理过程中的残余应力，使内应力迅速释放，达到裂化效果，含钛高炉渣碎裂，得到渣块，有效降低对大块含钛高炉渣块进行离线机械破碎的工序能耗及场地占用面积，同时也能够降低最终获得的骨料的温度。
更具体的，使含钛高炉渣急冷至50℃以下。
在一实施方式中，步骤S5具体为：将符合粒径要求的渣块筛分出来，对于尺寸偏大的渣块进行离线机械破碎处理。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法进行详细说明。
实施例1
(1)高炉1排放的高温液态的熔融含钛高炉渣经渣沟5进入调质炉本体 21内；
(2)在调质炉本体21内，由加料管22以顶吹方式加入6％的石英砂、3％的氧化铝粉、0.5％的萤石尾矿和0.5％的铬铁合金渣，同时煤气喷枪23通过燃烧加热，加热至1450℃；
(3)调质后的含钛高炉渣经导流管6进入晶化调控炉本体31中，并由轧辊32对含钛高炉渣进行厚度控制，控制含钛高炉渣的厚度为10mm，由输送辊轮35带动承载板36对含钛高炉渣进行输送；
(4)在经过轧辊32的过程中，由缓冷风管33进行吹风，对轧辊32和含钛高炉渣进行缓冷降温，在晶化调控炉本体31内逐渐晶化，含钛高炉渣冷却过程中释放的热量在局部形成恒温度区或缓冷区，实现对含钛高炉渣进行热处理调控，通过同工艺过程的离线测定，温度降至770-800℃、保温2小时，晶化度达到83.59％，主晶相以钙钛矿和透辉石为主，再缓冷至620-650℃；
(5)缓冷后的含钛高炉渣在承载板36上随着输送辊轮35前进到达急冷风管34处，进行急速强化冷却，急冷至50℃以下；
(6)冷却裂化后的渣块在筛分装置5中进行筛分处理，将符合粒径要求的渣块筛分出来，对于尺寸偏大的渣块进行离线机械破碎处理。
实施例2
(1)高炉1排放的高温液态的熔融含钛高炉渣经渣沟5进入调质炉本体 21内；
(2)在调质炉本体21内，由加料管22以顶吹方式加入13％的石英砂、 5％的氧化铝粉、1％的萤石尾矿和1％的铬铁合金渣，同时煤气喷枪23通过燃烧加热，加热至1500℃；
(3)调质后的含钛高炉渣经导流管6进入晶化调控炉本体31中，并由轧辊32对含钛高炉渣进行厚度控制，控制含钛高炉渣的厚度为30mm，由输送辊轮35带动承载板36对含钛高炉渣进行输送；
(4)在经过轧辊32的过程中，由缓冷风管33进行吹风，对轧辊32和含钛高炉渣进行缓冷降温，在晶化调控炉本体31内逐渐晶化，含钛高炉渣冷却过程中释放的热量在局部形成恒温度区或缓冷区，实现对含钛高炉渣进行热处理调控，通过同工艺过程的离线测定，温度降至740-770℃、保温2小时，晶化度达到89.01％，主晶相以透辉石为主，再缓冷至590-620℃；
(5)缓冷后的含钛高炉渣在承载板36上随着输送辊轮35前进到达急冷风管34处，进行急速强化冷却，急冷至50℃以下；
(6)冷却裂化后的渣块在筛分装置5中进行筛分处理，将符合粒径要求的渣块筛分出来，对于尺寸偏大的渣块进行离线机械破碎处理。
实施例3
(1)高炉1排放的高温液态的熔融含钛高炉渣经渣沟5进入调质炉本体 21内；
(2)在调质炉本体21内，由加料管22以顶吹方式加入16％的石英砂、 7％的氧化铝粉、1％的萤石尾矿和1％的铬铁合金尾渣，同时煤气喷枪23通过燃烧加热，加热至1550℃；
(3)调质后的含钛高炉渣经导流管6进入晶化调控炉本体31中，并由轧辊32对含钛高炉渣进行厚度控制，控制含钛高炉渣的厚度为50mm，由输送辊轮35带动承载板36对含钛高炉渣进行输送；
(4)在经过轧辊32的过程中，由缓冷风管33进行吹风，对轧辊32和含钛高炉渣进行缓冷降温，在晶化调控炉本体31内逐渐晶化，含钛高炉渣冷却过程中释放的热量在局部形成恒温度区或缓冷区，实现对含钛高炉渣进行热处理调控，通过同工艺过程的离线测定，温度降至710-740℃、保温2小时，晶化度达到83.35％，主晶相以钙长石和透辉石为主，再缓冷至560-590℃；
(5)冷凝后的含钛高炉渣在承载板36上随着输送辊轮35前进过程中，在晶化调控炉本体31内逐渐晶化，含钛高炉渣冷却过程中释放的热量在局部形成恒温度区或缓冷区，对含钛高炉渣进行热处理调控，使含钛高炉渣完全晶化，含钛高炉渣在到达急冷风管34处，进行急速强化冷却，急冷至50℃以下；
(6)冷却裂化后的渣块在筛分装置5中进行筛分处理，将符合粒径要求的渣块筛分出来，对于尺寸偏大的渣块进行离线机械破碎处理。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将高温液态的熔融含钛高炉渣进行调质处理；
S2：调质处理后的含钛高炉渣进行冷却成型；
S3：冷却成型后的含钛高炉渣进行晶化调控；
S4：晶化调控后的含钛高炉渣进行裂化处理，得到渣块；
S5：裂化后的渣块进行筛分处理。
2.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，在熔融含钛高炉渣中加入调质剂并加热进行调质处理。
3.根据权利要求2所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，加热至1450-1550℃。
4.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过控制含钛高炉渣的厚度进行冷却成型。
5.根据权利要求4所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，控制含钛高炉渣的成型厚度为0-50mm。
6.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，对含钛高炉渣通过缓冷进行晶化调控。
7.根据权利要求6所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，使含钛高炉渣缓冷至650℃以下。
8.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过强风急冷或者高压水急冷使含钛高炉渣裂化。
9.根据权利要求8所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，使含钛高炉渣急冷至50℃以下。
10.根据权利要求1所述的一种熔融含钛高炉渣在线连续处理方法，其特征在于，所述步骤S5中，将符合粒径要求的渣块筛分出来，对于尺寸偏大的渣块进行离线机械破碎处理。
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