一種熔融短渣的熱裝裝置及方法
【專利摘要】本發明提供了一種熔融短渣的熱裝裝置及方法。所述熱裝裝置包括渣罐、破殼工具和驅動機構，渣罐具有用于盛放熔融短渣的內腔并且上部具有開口，熔融短渣通過所述渣罐轉運至下一工序的接渣容器，在轉運過程中熔融短渣的表面結殼；破殼工具具有能夠刺破所述結殼的尖銳頭部；驅動機構驅動渣罐傾斜以使結殼內的液體短渣從破殼處倒出并熱裝進入下一工序的接渣容器中。本發明的熱裝裝置及方法可以實現表面已結殼的短渣的順利熱裝，操作簡單有效，還可避免強制熱裝帶來的安全與環保問題，為進一步處理熔渣和利用其顯熱創造了條件。
【專利說明】一種熔融短渣的熱裝裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金【技術領域】，更具體地講，涉及一種表面已經結殼但仍需對其進行后續利用的熔渣的熱裝裝置及方法。
【背景技術】
[0002]熔渣是冶金過程中的重要產物之一，是以氧化物為主要成分的熔體。冶金過程中存在多種熔渣，由于成分不同，在冷卻過程中，其粘度隨溫度的變化程度也不同。熔渣在高溫時粘度很小，通常具有很好的流動性，但是在溫度降低時，粘度隨之變化。通常偏酸性的熔渣在溫度降低時，粘度變化平緩，沒有明顯轉折點，凝固溫度范圍較寬，凝固之后形成玻璃狀，這種渣稱為長渣；偏堿性的熔渣在溫度剛開始降低時粘度變化很小，而當溫度降低到某一區間時，粘度隨溫度降低而急劇增大，熔渣凝固溫度較窄，凝固之后成石頭狀，此種熔渣稱為短渣。
[0003]熔渣雖是冶金過程中的附屬產品，但產量也很大，如生產I噸生鐵產生約0.3?I噸高爐渣；由銅精礦生產I噸陽極銅產生冶煉渣約5?6噸。這些冶金熔渣若不加以利用，長年累月的堆積，不但占用土地，污染環境，還會造成許多有價資源的浪費。
[0004]熔渣中通常含有大量未還原的多種元素的氧化物，并且混雜有大量的金屬顆粒，有的還具有強度大、耐熱、耐腐蝕等性能，若將其進行合理處理與有效利用，則會變廢為寶。許多熔渣有重要的利用價值，比如普通高爐渣用作水泥、磚瓦原料等；富磷高的熔渣用作生產農業肥料的原料等；鋼渣返回企業內部作生產熔劑等；硅錳渣用作冶煉合金的原料等，富含釩、鈦、鉻、鎳的渣回收其中的有價元素等。這些熔渣的綜合利用不但是保護環境的要求，也是保護資源的迫切需求，針對熔渣進行綜合利用研究，提高熔渣附加值，是企業降本增效和節能減排的有效途徑。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的不足，本發明的目的之一在于解決上述現有技術中存在的一個或多個問題。
[0006]本發明的目的之一在于解決熔融短渣經過一段時間停留或一定距離的轉移輸送后，表面結殼，不能順利實現熱裝，無法有效銜接到后一工序的問題。
[0007]為了實現上述目的，本發明的一方面提供了 一種熔融短渣的熱裝裝置。所述熱裝裝置包括渣罐、破殼工具和驅動機構，渣罐具有用于盛放熔融短渣的內腔并且上部具有開口，熔融短渣通過所述渣罐轉運至下一工序的接渣容器，在轉運過程中熔融短渣的表面結殼；破殼工具具有能夠刺破所述結殼的尖銳頭部；驅動機構驅動渣罐傾斜以使結殼內的液體短渣從破殼處倒出并熱裝進入下一工序的接渣容器中。
[0008]根據本發明的熔融短渣的熱裝裝置的一個實施例，所述破殼工具包括鉆桿和分別固定在所述鉆桿兩端的鉆頭和鉆柄，所述鉆桿的外表面至少部分地形成有外螺紋。
[0009]根據本發明的熔融短渣的熱裝裝置的一個實施例，所述破殼工具包括盤狀件和設置在所述盤狀件下表面并向下延伸的凸尖。
[0010]根據本發明的熔融短渣的熱裝裝置的一個實施例，所述接渣容器為環形熔煉爐，所述熔煉爐包括爐殼、砂封槽和可移動的爐蓋，砂封槽形成在爐殼的頂部，當爐蓋嵌入所述砂封槽內時形成密封；所述熱裝裝置還包括擋渣板，所述擋渣板設置在所述熔煉爐的上方并覆蓋所述砂封槽，其中，擋渣板上形成有供液態短渣流過的缺口，并且擋渣板的外邊緣超出爐殼的外周。
[0011]根據本發明的熔融短渣的熱裝裝置的一個實施例，所述熱裝裝置還包括設置在所述接渣容器的基座上設置重力傳感器。
[0012]根據本發明的熔融短渣的熱裝裝置的一個實施例，所述熱裝裝置還包括集塵罩。
[0013]本發明的另一方面提供了一種熔融短渣的熱裝方法。所述熔融短渣在轉運至下一工序的過程中表面結殼，所述熱裝方法包括采用破殼工具對所述熔融短渣表面的結殼進行破殼處理，然后將結殼內的液態短渣從破殼處倒出并熱裝進入下一工序的接渣容器中。
[0014]根據本發明的熔融短渣的熱裝方法的一個實施例，所述結殼的厚度為20?70mm。
[0015]根據本發明的熔融短洛的熱裝方法的一個實施例，所述破殼處理時控制破殼處的開口度為40?90cm。
[0016]根據本發明的熔融短渣的熱裝方法的一個實施例，所述熱裝方法采用如上所述的熱裝裝置進行熱裝。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果包括:可實現表面已結殼的熔融短渣的順利熱裝，操作簡單，還可避免強制熱裝帶來的安全與環保問題，為進一步處理熔渣和利用其顯熱創造了條件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]通過下面結合附圖進行的描述，本發明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中:
[0019]圖1是本發明熔融短渣的熱裝裝置的破殼工具第一種實施方式的立體示意圖。
[0020]圖2是本發明熔融短渣的熱裝裝置的破殼工具第二種實施方式的立體示意圖。
[0021]圖3是本發明熔融短渣的熱裝裝置的擋渣板第一種實施方式的立體示意圖。
[0022]圖4是本發明熔融短渣的熱裝裝置的擋渣板第二種實施方式的立體示意圖。
[0023]圖5是本發明第一種實施方式的擋渣板用于熱裝時裝配狀態的立體示意圖。
[0024]附圖標記說明:
[0025]1-鉆桿、2-鉆頭、3-鉆柄、4-盤狀件、5-凸尖、6-擋渣板、7_支架、8_墻面、9_渣罐、10-環形熔煉爐(簡稱熔煉爐)、11-液態短渣。
【具體實施方式】
[0026]在下文中，將結合附圖和示例性實施例詳細地描述根據本發明的熔融短渣的熱裝裝置及方法。
[0027]對于熔渣的資源化利用，發明人發現若能夠直接利用液態熔渣，不僅可實現熔渣的綜合利用，而且能充分利用熱渣所蘊含的顯熱，節約能源，有利于降低生產成本，改善生態環境，具有較好的經濟和社會效益。但是，在熱態高溫熔渣的實際利用過程中，由于工序銜接的問題，有的熱渣出爐后必須等待一定時間才能進入下步工序，有的企業由于場地布置問題，新開發的熔渣利用技術不能與現有熔渣排除裝置緊密連接，中間存在一定的運輸距離。若這種高溫熔渣是短渣，在轉運過程中經過一定時間的停留或一定距離的運送后，隨著熔渣溫度的降低，熔渣粘度急劇增大，迅速凝結固化為石頭狀，結殼厚而堅硬，若不加以處理，通過直接傾倒等方式將無法進行熱裝，不能有效的銜接到后續工藝。若強行進行翻渣處理，還會造成安全隱患，威脅操作人員安全，損壞裝渣及銜接工序設備等。為此，發明人提出了一種針對在轉運至下一工序的過程中表面結殼但仍需對其進行后續利用的熔渣的熱裝方法。
[0028]在本發明中，所針對的高溫熔渣是短渣，其中，短渣是指其熔渣的粘度隨溫度的變化有一共同趨勢，即當溫度高于某一值時，粘度一溫度曲線變化平緩，但當溫度低于該值時，曲線變陡，粘度隨溫度的降低增加幅度變大，其lgn — i/T曲線上具有一明顯的拐點。
[0029]為了充分利用高溫熔渣顯熱來節約能源，降低成本，因此，本發明的熔渣的轉運需在砌筑有耐火保溫層的渣罐中進行，以便于保溫。在經過一定時間的停留或一定距離的運送后，隨著熔渣溫度的降低，熔渣粘度急劇增大，熔渣表面會迅速結殼，結殼厚而堅硬，通常熔渣表面結殼厚20?70_。因此，為了實現順利熱裝，需要采用本發明的熔融短渣熱裝裝置及方法進行熱裝。
[0030]根據本發明的熔融短渣的熱裝裝置包括渣罐、破殼工具和驅動機構，渣罐具有用于盛放熔融短渣的內腔并且上部具有開口，熔融短渣通過所述渣罐轉運至下一工序的接渣容器，在轉運過程中熔融短渣的表面結殼；破殼工具具有能夠刺破所述結殼的尖銳頭部；驅動機構驅動渣罐傾斜以使結殼內的液體短渣從破殼處倒出并熱裝進入下一工序的接渣容器中。
[0031]熱裝過程包括:通過渣罐將熔融短渣運送至下一工序的接渣容器上方，采用破殼工具對熔融短渣表面的結殼進行破殼處理，然后通過驅動機構驅動渣罐傾斜以將結殼內的液態短渣從破殼處倒出并熱裝進入下一工序的接渣容器中。
[0032]在一個實施例中，破殼處理時控制破殼處的開口度為40?90cm，若破殼面積太小，則熔渣流速太慢，容易在流動過程中凝固使裝渣量偏小；若破殼面積過大，則不易控制流速，容易造成裝渣量偏大，影響后期順利熔煉。為對破殼開口度進行控制，本發明的破殼工具底部最好是錐形，以下給出了兩種結構的破殼工具。
[0033]圖1是本發明熔融短渣的熱裝裝置的破殼工具第一種實施方式的立體示意圖。圖2是本發明熔融短渣的熱裝裝置的破殼工具第二種實施方式的立體示意圖。
[0034]如圖1所示，第一種實施方式的破殼工具包括鉆桿I和分別固定在所述鉆桿兩端的鉆頭2和鉆柄3，鉆桿I的外表面至少部分地形成有外螺紋。如圖2所示，所采用的破殼工具的第二種實施方式包括盤狀件4和設置在所述盤狀件下表面并向下延伸的鋒利凸尖5，盤狀件4需具備一定的重量。但本發明不限于此，所采用的破殼工具只要具有尖銳頭部并具備一定的沖擊或破壞力能夠破碎渣殼即可。
[0035]破殼后的短渣需迅速進入下一工序，以免表面再度結殼，因此，在傾翻渣罐前，必須對下一工序的銜接設備(接渣容器)做好準備工作。通常下一工序的銜接設備都是一些可再繼續升溫、熔煉、反應的高溫爐。這種高溫爐最好具備一定的開口度才能使熔渣順利進入其中。[0036]在一個實施例中，下一工序所采用的接渣容器為環形熔煉爐，該熔煉爐包括爐殼和可移動的爐蓋，在熔融短渣熱裝前，要通過旋轉或提升等動作移開熔煉爐爐蓋，使爐膛空對裝有短渣的渣罐。當然，應該先移開爐蓋，再進行破殼作業，然后緊接著通過驅動機構傾翻渣罐，將液態短渣裝入熔煉爐中，再旋回可移動爐蓋，進行下一工序。通常熔煉爐的爐蓋與爐殼之間必須有良好的密封，否則高溫爐氣會逸出，不僅增加爐子的熱損失，還容易燒壞爐殼和爐蓋圈。本發明中，爐蓋與爐殼的密封通過可移動爐蓋嵌入砂封槽內來實現，砂封槽設置在爐殼的頂部。
[0037]在傾翻倒渣的過程中，熔渣會流入或飛濺至砂封槽內，熱渣滯留爐體砂封槽會影響爐蓋的密封性。因此，在熱裝之前，需要在熔煉爐的上方設置擋渣板，擋渣板覆蓋所述砂封槽，擋渣板上形成有供液態短渣流過的缺口，并且擋渣板的外邊緣超出爐殼的外周，避免熔渣流入或飛濺至砂封槽內，擋渣板可以是固定或可移動的。
[0038]圖3是本發明熔融短渣的熱裝裝置的擋渣板第一種實施方式的立體示意圖。圖4是本發明熔融短渣的熱裝裝置的擋渣板第二種實施方式的立體示意圖。圖5是本發明第一種實施方式的擋渣板用于熱裝時裝配狀態的立體示意圖。
[0039]如圖3、圖5所示，所采用的擋渣板6的第一種實施方式為一塊長方形的板，因本實施例中接渣容器的截面為環形，遂將接渣容器上方的正對部分切割成與接渣容器一致的圓弧形缺口，以便熔渣順利流入容器中，并且擋渣板的外邊緣超出爐殼的外周，以防止爐渣流到爐殼上。進一步地，在擋渣板表面鋪設以氧化鋁、二氧化硅為主的耐火打結料，保護擋渣板不受高溫熔渣的破壞，延長其使用壽命。打結料的鋪設厚度可以為10mm。
[0040]如圖4所示，所采用的擋渣板6的第二種實施方式為圓環形的密封板該密封板上焊接有加強筋板，并且密封板表面采用澆注料進行打結，打結厚度4?6mm。
[0041]以上給出了兩種結構的擋渣板，因為本實施例的接渣容器為環形熔煉爐，因此擋渣板設置為圓環形，置于接渣容器的上方。但本發明的接渣容器不僅限于環形，若接渣容器為其他形狀，則擋渣板也可設置為與接渣容器一致的其他形狀。
[0042]進一步地，熔渣的入爐渣量將對后續的升溫、反應等造成直接影響，本發明通過在熔煉爐基座上設重力傳感器對入爐渣量進行準確稱重。
[0043]進一步地，還通過在傾翻倒渣作業上空設置集塵罩，將煙塵收集凈化排放處理來達到環保的目的。
[0044]以下，將結合具體示例對熔融短渣的熱裝過程進行進一步說明。
[0045]示例 I
[0046]熔融短渣A的出渣間隔時間是75?90min，其下一工序的處理時間是180?240min，因此，其出渣后，若下一工序中的上一批料剛好加工完，則熔渣可以立即進行熱裝處理，倘若上一批熔渣還未處理完，則熔融短渣A必須停留一段時間方能進行熱裝處理。視熔渣停留時間的長短，其表面結殼30?70mm不等。
[0047]如圖5所示，在準備進行熱裝前，先提升旋轉爐蓋，使爐蓋與環形熔煉爐10分離，然后環形熔煉爐10通過軌道開出至渣罐9下方的地坑中。接著在環形熔煉爐10的上方設置擋渣板6。在本示例中，采用第一種實施方式的擋渣板。將擋渣板6通過支架7固定在渣罐9所在側下方的墻面8上，弧形缺口位于環形熔煉爐的爐膛的上方，保證熔融短渣11即能順利流入環形熔煉爐10內，又不會流到爐殼上。[0048]然后，采用如圖1所示的破殼工具對熔融短渣A進行破殼處理，該工具以一定的速度旋轉進入渣殼，通過多次鉆孔致使表面露出液態短渣。傾翻渣罐9使液態短渣11流入環形熔煉爐10中，并控制破殼開口度40?60cm以控制入爐裝渣量。
[0049]通過設置在環形熔煉爐10的基座上的重力傳感器對熔渣進行準確稱重，若入爐渣量偏離所要求范圍值過大，比如說環形熔煉爐的裝渣量為16?20噸，而實際入爐渣量只有11噸，可二次傾翻渣罐，直到達到合適的裝渣量。此外，在傾翻倒渣作業上空設置集塵罩，將煙塵收集凈化排放處理。
[0050]示例2
[0051]熔融短渣B出爐后，由于周圍已沒有足夠的場地，需軌道運輸至20公里以外的渣場進行后續加工處理。熔融短渣B裝在渣罐里，經火車運輸至后處理工序的時間是60?150min不等,等到達目的地,熔洛表面已經結殼20?50mm。
[0052]在熱裝前，旋開可移動爐蓋，將如圖4所示的環形密封板吊至爐殼上，使其遮擋住砂封槽。然后采用如圖2所示的破殼工具對熔融短渣B進行破殼處理，具體地，將盤狀件4吊至一定高度后，使凸尖5對準渣殼頂部的中心處，然后落下，旋轉盤狀件4碾壓渣殼，致其露出液態熔渣，控制破殼開口度50?90cm以控制入爐渣量，再通過爐底設置的重力傳感器進行準確稱重。在傾翻倒渣作業上空設置集塵罩，將煙塵收集凈化排放處理。傾翻倒渣完畢后，吊走環形密封擋渣板6，旋回爐蓋下降到位。
[0053]綜上所述，對于因為工序銜接或場地問題而不能立即熱裝入爐，需等待一定時間或運輸一段距離，表面結殼的短渣，本發明的裝置和方法可有效的解決其熱裝進入后續處理工序的問題，操作簡單有效，還可避免強制熱裝帶來的安全與環保問題。本發明適用于一切短渣的熱裝工序；對于未結殼的熔渣，可省去用破殼工具對熔渣表面進行破殼處理的步驟，但仍可以采用本發明設置擋渣板等方式進行熱裝處理；對于熔融短渣的排渣處理也可采用本發明所提供的方法，在對渣殼表面進行破殼處理后，只需傾翻排渣即可。
[0054]盡管上面已經通過結合示例性實施例描述了本發明，但是本領域技術人員應該清楚，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對本發明的示例性實施例進行各種修改和改變。
【權利要求】
1.一種熔融短渣的熱裝裝置，其特征在于，所述熱裝裝置包括渣罐、破殼工具和驅動機構， 渣罐具有用于盛放熔融短渣的內腔并且上部具有開口，熔融短渣通過所述渣罐轉運至下一工序的接渣容器，在轉運過程中熔融短渣的表面結殼； 破殼工具具有能夠刺破所述結殼的尖銳頭部； 驅動機構驅動渣罐傾斜以使結殼內的液體短渣從破殼處倒出并熱裝進入下一工序的接渣容器中。
2.根據權利要求1所述的熔融短渣的熱裝裝置，其特征在于，所述破殼工具包括鉆桿和分別固定在所述鉆桿兩端的鉆頭和鉆柄，所述鉆桿的外表面至少部分地形成有外螺紋。
3.根據權利要求1所述的熔融短渣的熱裝裝置，其特征在于，所述破殼工具包括盤狀件和設置在所述盤狀件下表面并向下延伸的凸尖。
4.根據權利要求1所述的熔融短渣的熱裝裝置，其特征在于，所述接渣容器為環形熔煉爐，所述熔煉爐包括爐殼、砂封槽和可移動的爐蓋，砂封槽形成在爐殼的頂部，當爐蓋嵌入所述砂封槽內時形成密封；所述熱裝裝置還包括設置在所述熔煉爐的上方并覆蓋所述砂封槽的擋渣板，所述擋渣板上形成有供液態短渣流過的缺口，并且擋渣板的外邊緣超出爐殼的外周。
5.根據權利要求1所述的熔融短渣的熱裝裝置，其特征在于，所述熱裝裝置還包括設置在所述接渣容器的基座上設置重力傳感器。
6.根據權利要求1所述的熔融短渣的熱裝裝置，其特征在于，所述熱裝裝置還包括集塵罩。
7.一種熔融短渣的熱裝方法，其特征在于，所述熔融短渣在轉運至下一工序的過程中表面結殼，所述熱裝方法包括采用破殼工具對所述熔融短渣表面的結殼進行破殼處理，然后將結殼內的液態短渣從破殼處倒出并熱裝進入下一工序的接渣容器中。
8.根據權利要求7所述的熔融短渣的熱裝方法，其特征在于，所述破殼處理時控制破殼處的開口度為40?90cm。
9.根據權利要求7所述的熔融短渣的熱裝方法，其特征在于，所述結殼的厚度為20?70mmo
10.根據權利要求7所述的熔融短渣的熱裝方法，其特征在于，所述熱裝方法采用如權利要求I至6任意一項所述的熱裝裝置進行熱裝。
【文檔編號】C21B3/04GK103499215SQ201310482931
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】趙青娥, 楊仰軍, 張繼東, 周玉昌, 李良, 黃家旭 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司