專利名稱：冶金爐渣或熔锍無水粒化工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及火法冶金領域，特別是涉及一種冶金爐渣或熔锍的無水粒化工 藝及裝置。
背景技術：
在火法冶金行業，冶金爐產出的爐渣或熔锍為高溫熔融狀態， 一旦冷卻， 就會形成堅硬的固溶體，給下道工序的處理帶來很大的困難，所以對高溫熔融 物料的粒化就成為火法冶金生產中不可缺少的環節。
目前對高溫熔融爐渣或熔锍的傳統粒化工藝，其工藝過程的基礎就是用帶 壓的冷水對高溫熔融體進行水淬，依靠水流、水壓以及高溫物體快速冷卻產生 爆裂而達到粒化的目的。由于工藝過程中水是唯一的粒化和冷卻介質，水渣比
要求很高， 一般重量比達到9 20，也就是說如果渣排放量為120t/h，水淬水 量就會超過1080t/h，因此粒化后的爐渣存在于大量的水中，需要靠龐大的設 備系統來進行收集、運輸、渣水分離、粒化水的冷卻循環，粒化后的爐渣或熔 锍與水混合，在水池中沉降， 一般都采用斗提機或渣槳泵將渣水混合物運輸到 脫水系統進行水渣分離，分離出來的渣再通過連續運輸系統運送到存儲倉，有 些工藝還需要經過二次脫水，才能使其含水《10%。水淬過程中不可避免會產 生細目的、片狀、雪花狀的渣顆粒，這些渣顆粒在流動的水中很難沉降分離， 懸浮于水中，磨損流程中的設備和管道，甚至在流程中不合適的地方沉積，形成堵塞。分離出來的水因吸收了渣中的熱量，必須要經過冷卻系統冷卻處理， 才能夠循環利用。水淬過程中， 一旦出現渣量、渣溫、粒化水量或爐渣未被有
效的分散，就會有爆炸的危險；而且冶金爐渣中不可避免的會夾帶有害物質， 這些有害物質溶解并富集于循環水中，損害設備，根據發生泄漏，將會嚴重污 染環境。系統占地面積龐大，設備眾多，造成投資大、故障率高、運行維護成 本高；高溫熔融爐渣與水直接接觸， 一旦爐渣未被有效的分散，就會出現爆炸 現象；粒化后的產品含水高，即使采用脫水措施，產品爐渣含水也會達到5% 10%,為達到干燥的目的，常常需要增加干燥系統；而且冶金爐渣中不可避免 會夾帶一些溶于水的有害物質，造成水系統中水質惡化，污染環境。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是解決老工藝中冶金爐渣或熔锍粒化系統占 地面積龐大、運行維護成本高，同時造成水系統中水質惡化，污染環境的問題。
為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種冶金爐渣或 熔锍無水粒化工藝，高溫熔融爐渣或熔锍由出渣溜槽排出至粒化室內后，先由 分散裝置向由出渣溜槽流下的熔融爐渣流噴射壓縮氣體使其在下降過程中分 散成眾多細小的液滴，同時噴出的氣體又在空中將分散后的小液滴冷卻為半熔 態或固態的渣顆粒，然后渣顆粒在空中再由冷卻裝置噴射的冷卻水霧進行冷卻 生成沙狀爐渣并沉降于料倉中。
上述工藝中，所述的分散裝置是分散噴頭，該分散噴頭安裝在出渣溜槽的 下方且出氣口向上傾斜朝向熔融爐渣流。
所述的冷卻裝置是霧化噴頭，該霧化噴頭安裝在分散裝置的下方和兩側，冷卻噴頭噴出的帶壓水霧對渣顆粒進行攪動換熱，產生的氣體經收塵器除塵后 由排空煙囪或引風機排到大氣中。
所述的壓縮氣體是飽和蒸汽或壓縮空氣，壓力為0.2MPa 3.0MPa，流量由 熱平衡所需決定且水渣比為0. 1 1. 5。
對于酸性爐渣，冷卻水中添加有用于中和該酸性爐渣的堿性物質。
通過引風機或排氣煙囪將粒化室內的氣體排出，使粒化室維持微負壓。
本發明還提供了一種冶金爐渣或熔锍無水粒化裝置，包括粒化室、分散裝 置和冷卻水噴頭，所述粒化室的內腔與出渣溜槽連通，底部出渣口與料倉相對， 所述分散裝置設置在粒化室內且位于出渣溜槽出口的下方；所述冷卻水噴頭設 置在粒化室內且位于分散裝置的下方和兩側。
上述裝置中，所述分散裝置為分散噴頭，其出氣口向上傾斜朝向熔融爐渣 流且與水平方向呈0 60。角，所述的冷卻水噴頭是霧化噴頭。
粒化室內設有清掃裝置，該清掃裝置位于出渣溜槽的下方且在控制開關的 控制下由液壓、氣動或電動裝置驅動沿出渣溜槽的底面滑動。
粒化室的頂部設有排空煙囪和引風機。
本發明，在粒化室內采用壓縮氣體將熔融爐渣分散為眾多細小的液滴，同 時在空中預冷卻為半熔態甚至固態的小顆粒，再通過水霧將其冷卻，達到粒化 的目的，粒化、冷卻后的爐渣依靠重力沉降于料倉中。本發明工藝簡單，操作 方便，投資少，解決了傳統水淬工藝存在的缺點。
圖1為本發明冶金爐渣或熔锍無水粒化裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作出詳細的說明。
圖1為本發明冶金爐渣或熔锍無水粒化裝置的結構示意圖，應用于現有的 冶金爐上，如圖1所示，本發明包括粒化室(圖中未畫出)、分散裝置ll和冷
卻水噴頭12。
粒化室的內腔與出渣溜槽9連通，底部出渣口與料倉(圖中未畫出)相對， 頂部設有排空煙囪和引風機。
分散裝置11為分散噴頭，設置在粒化室內且位于出渣溜槽9出口的下方， 其向上傾斜朝向熔融爐渣流且與水平方向呈0 60。角，最佳的角度為45。， 噴射出的壓縮氣體在將熔融渣流分散的同時，又將分散后的小液滴拋向空中， 處于懸浮和彌散狀態。分散裝置11噴射出的壓縮氣體是指不與熔融爐渣或熔 锍反應的帶壓氣體，如氮氣等惰性氣體或壓縮空氣，也可以是飽和蒸汽，經反 復多次實驗得知，當蒸汽或壓縮空氣的壓力是0.2MPa 3.0MPa時，分散和預 冷卻熔融爐渣的效果最好。
冷卻水噴頭12是霧化噴頭，該霧化噴頭安裝在分散裝置11的下方和兩側， 應保證熔融爐渣在與帶壓冷水接觸前，先被帶壓蒸汽或壓縮氣體分散并預冷 卻，懸浮于空中的渣顆粒被由冷卻噴頭12產生的水霧再次噴射拋起，渣顆粒 與水顆粒在空中接觸換熱，渣顆粒被冷卻，水顆粒被汽化，產出的沙狀爐渣在 重力的影響下沉降于料倉，分散和冷卻過程中產生的氣體經收塵器(即設置在 排空路線上的帶式收塵、洗滌收塵、電收塵等)除塵后通過引風機或排氣煙囪 將粒化室內的氣體排出，引風機使粒化室維持微負壓操作，吸入的冷風同時又可以作為輔助冷卻風。此過程中，冷卻水的壓力為0.2MPa 3.0MPa，其流量根 據渣粒溫降所需的熱平衡計算而得，但必須保證水渣比為0. 1 1. 5。對于含酸 性物的爐渣或熔锍，例如冶煉銅等金屬時，爐渣或熔锍中會含有S02等酸性物 質，此時可以在冷卻水中添加用于中和酸性物質的堿性物質，如氫氧化鈉、氧 化鈣等。
生產一定時間后，爐渣或熔锍中會有一部分在溜槽9上冷卻凝結，在出口 處會出現掛胡現象，即在溜槽9出口處形成與冰柱類似的渣柱，在分散裝置和 熔融渣流中間形成幕墻，影響分散。為此，粒化室內還設有清掃裝置10，該清 掃裝置10位于出渣溜槽9的下方且由液壓、氣動或電動裝置驅動沿出渣溜槽9 的底面滑動，當溜槽9出口處出現掛胡現象時，可啟動清掃裝置10將掛于溜 槽9出口處的渣柱擊除，保證正常生產，上述清掃裝置10也可以設定為間隔 一定的時間自動運行。
本發明還提供了一種基于上述冶金爐渣或熔锍無水粒化裝置的生產工藝， 高溫熔融爐渣通過溜槽9導入到粒化室內，先由分散裝置11向由出渣溜槽9 流下的熔融爐渣流噴射壓縮氣體使其在下降過程中分散為眾多細小的液滴，同 時，上述氣體在空中將分散后的小液滴冷卻為半熔態或固態的渣顆粒，渣顆粒 在空中再由冷卻水噴頭12產生的冷卻水霧進行冷處理，使渣顆粒的溫度降到 要求的溫度以內，即使渣顆粒溫度降到20(TC以下，最后，渣顆粒在重力的作 用下沉降于粒化室下的料倉中，根據需要通過運輸系統運至下道工序。
通常正常生產的過程如下熔融爐渣或熔锍由排放口排出后，經溜槽導入 粒化室內，飽和蒸汽或壓縮氣體由第一管道提供，該管道上依次設有第一壓力表l，由第一、第二調節閥31、 37并聯組成的調壓閥組，第二壓力表41，第 三調節閥51，第一流量計61和第一手動閥71，第一壓力表1與調壓閥組之間 設有安全閥2，飽和蒸汽或壓縮氣體經過調壓閥組減壓到O. 2MPa 3.0MPa，如 0.2、 0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5或3.0MPa，根據爐渣流量調節飽和蒸汽或壓 縮氣體的流量，例如，當爐渣流量是0. 3t/min 10t/min，爐渣溫度是1150°C 1750'C時，通過第三調節閥51將飽和蒸汽或壓縮氣體流量控制在200NmVh 5000Nm7h，最終由安裝在出銅溜槽底部的分散裝置ll噴出，在粒化室內將熔 融爐渣分散和預冷卻并拋向空中，冷卻水由第二管道提供并由第三管道加壓， 第二管道和第三管道上分別依次設有第二、第三流量計62、 63，第二、第三手 動閥82、 83和第二、第三流量計42、 43，分散后的爐渣在粒化室內的空中被 由冷卻裝置產生的帶壓水霧攪動換熱，水壓應控制在0. 2MPa 2. 5MPa，如0. 2、 0.5、 1.0、 1.5、 2.0或2.5MPa，水渣比應根據熔融爐渣的熱含、熔融爐渣的 流量、產品爐渣的含水要求，進行熱平衡計算所得， 一般是水渣比為0. 1 1. 5， 如O.l、 0.5、 1.0、 1.2或1.5，分散后和產生的氣體經收塵器除塵后由排空煙 囪或引風機排到大氣中，在上述過程中，通過分散裝置U將爐渣分散，增大 了熔融爐渣的散熱表面積，延長散熱時間，再通過水霧將其冷卻，由于爐渣和 冷卻的水都是以細小顆粒形態出現，其換熱面積巨大，換熱效果較好，而且爐 渣顆粒和水霧顆粒在粒化室內處于高度的懸浮和彌散狀態，碰撞冷卻機率很 高，在空中就使爐渣顆粒溫度降到20(TC以下，冷卻噴頭產生的過剩水滴，也 會沉降于料倉內，對爐渣進一步冷卻，同時也會被蒸發。粒化完成和冷卻后的 爐渣沉降于粒化室下的料倉內，根據需要，可以采用刮板機等運輸設備或汽車 等運輸工具將其運送到指定地點。本發明的積極效果在于1、取消了傳統水淬工藝中龐大的水粒化、分離、 循環、冷卻系統，結構緊湊，占地面積小；2、產出的沙狀爐渣品質較好，粒 度分布均勻，1 5mm的》9596;爐渣含水量可調，根據需要可控制在0. 1% 3% 間。3、系統設備少且小，故障率低，投資維護成本低，工藝簡單，操作方便， 安全可靠。4、適合大型工業連續生產。
本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作 出的結構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保 護范圍之內。
權利要求
1、冶金爐渣或熔锍無水粒化工藝，其特征在于高溫熔融爐渣由出渣溜槽排出至粒化室內后，先由分散裝置向由出渣溜槽流下的熔融爐渣流噴射壓縮氣體使其在下降過程中分散成眾多細小的液滴，同時噴出的氣體又在空中將分散后的小液滴冷卻為半熔態或固態的渣顆粒，然后渣顆粒在空中再由冷卻裝置噴射的冷卻水霧進行冷卻生成沙狀爐渣并沉降于料倉中。
2、 根據權利要求1所述的冶金爐渣或熔锍無水粒化工藝，其特征在于所述的分散裝置是分散噴頭，該分散噴頭安裝在出渣溜槽的下方且出氣口水平或 向上傾斜朝向熔融爐渣流。
3、 根據權利要求1或2所述的冶金爐渣或熔锍無水粒化工藝，其特征在 于所述的冷卻裝置是霧化噴頭，該霧化噴頭安裝在分散裝置的下方和兩側，冷 卻噴頭噴出的帶壓水霧對渣顆粒進行攪動換熱，產生的氣體經收塵器除塵后由 排空煙囪或引風機排到大氣中。
4、 根據權利要求3所述的冶金爐渣或熔锍無水粒化工藝，其特征在于所 述的壓縮氣體是飽和蒸汽或壓縮空氣，壓力為0. 2MPa 3. 0MPa，流量由熱平衡 所需決定且水渣比為0. 1 1. 5。
5、 根據權利要求4所述的冶金爐渣或熔锍無水粒化工藝，其特征在于對 于酸性爐渣，冷卻水中添加有用于中和該酸性爐渣的堿性物質。
6、 根據權利要求4所述的冶金爐渣或熔锍無水粒化工藝，其特征在于通 過引風機或排氣煙囪將粒化室內的氣體排出，使粒化室維持負壓。
7、 冶金爐渣或熔锍無水粒化裝置，包括粒化室，其內腔與出渣溜槽連通，底部出渣口與料倉相對；其特征在于還包括分散裝置，設置在粒化室內且位于出渣溜槽出口的下方；冷卻水噴頭，設置在粒化室內且位于分散裝置的下方和兩側。
8、 根據權利要求7所述的冶金爐渣或熔锍無水粒化裝置，其特征在于所述分散裝置為分散噴頭，其出氣口向上傾斜朝向熔融爐渣流且與水平方向呈0 60°角，所述的冷卻水噴頭是霧化噴頭。
9、 根據權利要求7或8所述的冶金爐渣或熔锍無水粒化裝置，其特征在于粒化室內設有清掃裝置，該清掃裝置位于出渣溜槽的下方且在控制開關的控制下由液壓、氣動或電動裝置驅動沿出渣溜槽的底面滑動。
10、 根據權利要求9所述的冶金爐渣或熔锍無水粒化裝置，其特征在于粒化室的頂部設有排空煙囪和引風機。
全文摘要
本發明涉及火法冶金領域，是一種冶金爐渣或熔锍無水粒化工藝及裝置，該裝置包括粒化室、分散裝置和冷卻水噴頭，粒化室的內腔與出渣溜槽連通，底部出渣口與料倉相對，分散裝置設置在粒化室內且位于出渣溜槽出口的下方，冷卻水噴頭設置在粒化室內且位于分散裝置的下方和兩側。本發明在粒化室內采用壓縮氣體將熔融爐渣分散為眾多細小的液滴，同時在空中預冷卻為半熔態甚至固態的小顆粒，再通過水霧將其冷卻，達到粒化的目的，粒化、冷卻后的爐渣依靠重力沉降于料倉中。本發明工藝簡單，操作方便，投資少，解決了傳統水淬工藝存在的缺點。
文檔編號C21B3/06GK101660012SQ200910177819
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月25日 優先權日2009年9月25日
發明者劉衛東, 周松林, 松 胡 申請人:陽谷祥光銅業有限公司