《一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法》涉及冶炼行业熔融钢渣的处理方法，属于固体废弃物处理领域，特别是熔融钢渣的热闷处理领域。

截至2011年4月，钢渣处理方法很多，相对成熟的工业化方法有热泼法、热闷法、水淬法以及风淬法等。热泼法能处理各种形态钢渣，但处理周期长，占地大，环境污染严重。池式热闷法经历三代改进后，从当初的800℃左右固态钢渣入池到现在的液态渣直接入池，处理钢渣的适应性扩大，同时，处理后的钢渣稳定性好；但是，池式热闷处理法以工程机械作业为主，自动化作业程度低，岗位作业环境差。风淬法与水淬法相似，只是冷却介质不同。风淬法与水淬法只能处理液态钢渣，同时，经风淬法与水淬法处理后的钢渣粉磨功耗高。

图1为《一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法》的俯视图。

图2为图1中的主视图。

附图主要符号说明：1、钢渣预处理室；2、渣罐倾翻车装置；3、辊压破碎装置；4、余热有压热闷罐；5、转运台车；6、排蒸汽除尘装置。

2016年12月7日，《一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法》获得第十八届中国专利优秀奖。 2100433B

实施例1（钢渣温度为1600℃）

1）启动渣罐倾翻车装置3将盛有熔融钢渣的渣罐送入钢渣预处理室1内，倾倒熔融钢渣后退出，此时钢渣温度为1600℃，钢渣为熔融液态；

2）对熔融液态钢渣进行打水冷却，液态钢渣表面迅速结壳，冷却水汽化后经排蒸汽除尘系统6排出；

3）停止喷水，启动辊压破碎装置3对钢渣表面硬壳进行初次破碎；

4）初次破碎完毕后，硬壳下的液态钢渣再次被暴露，停止辊压破碎，二次打水，使液态钢渣再次结壳；

5）启动辊压破碎装置2进行二次破碎，如此重复步骤2）-5），经4次喷水与破碎后，此时钢渣温度为800℃，粒度小于150毫米；

6）再次启动辊压破碎装置3将破碎完毕的固态钢渣推入渣槽并通过转运台车5送入余热有压热闷罐4；

7）余热有压热闷罐4对高温固态钢渣进行有压热闷处理。

具体操作是：启动热闷罐喷水装置对罐内钢渣进行喷水，计算机系统依据罐内蒸汽压力变化自动调整喷水流量，压力变化作为控制变量，喷水流量作为被控变量，控制方式采用模糊-PID串级控制，蒸汽压力≥0.1兆帕的消解时间为1.5小时，待罐内温度小于100℃时，停止喷水雾，打开罐门出渣。

实施例2（钢渣温度为1100℃）

1）启动渣罐倾翻车装置2将盛有熔融钢渣的渣罐进入钢渣预处理室1内，倾倒熔融钢渣后退出，此时钢渣温度为1100℃，钢渣为固液混合态；

2）对熔融液态钢渣进行打水冷却，液态钢渣表面迅速结壳，冷却水汽化后经排蒸汽除尘系统6排出；

3）停止喷水，启动辊压破碎装置3对钢渣表面硬壳进行初次破碎；

4）初次破碎完毕后，硬壳下的液态钢渣再次被暴露，二次打水，使液态钢渣再次结壳；

5）启动辊压破碎装置3进行二次破碎，如此重复步骤2）-5），经3次喷水与破碎后，此时钢渣温度为600℃，粒度小于200米；

6）再次启动辊压破碎装置3将破碎完毕的固态钢渣推入余热有压热闷罐4；

7）余热有压热闷罐4对高温固态钢渣进行有压热闷处理。

具体操作是：启动热闷罐喷水装置对罐内钢渣进行喷水，计算机系统依据罐内蒸汽压力变化自动调整喷水流量，压力变化作为控制变量，喷水流量作为被控变量，控制方式采用模糊-PID串级控制，蒸汽压力≥0.1兆帕的消解时间为1.3小时，待罐内温度小于100℃时，停止喷水雾，打开罐门出渣。

实施例3（钢渣温度为850℃）

1）启动渣罐倾翻车装置2将盛有熔融钢渣的渣罐送入钢渣预处理室1内，倾倒熔融钢渣后退出，此时钢渣温度为850℃；

2）对熔融钢渣同时进行打水冷却及辊压破碎，冷却水汽化后经排蒸汽除尘系统6排出；

3）喷水及辊压破碎10分钟后，停止预处理，此时钢渣温度为300℃，粒度小于250毫米；

4）再次启动辊压破碎装置3将破碎完毕的固态钢渣推入余热有压热闷罐4；

5）余热有压热闷罐4对高温固态钢渣进行有压热闷处理。

具体操作是：启动热闷罐喷水装置对罐内钢渣进行喷水，计算机系统依据罐内蒸汽压力变化自动调整喷水流量，压力变化作为控制变量，喷水流量作为被控变量，控制方式采用模糊-PID串级控制，蒸汽压力≥0.1兆帕的消解时间为1.1小时，待罐内温度小于100℃时，停止喷水雾，打开罐门出渣。

一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法专利目的

《一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法》的目的是提供一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法。

一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法技术方案

《一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法》的实施步骤为：

1）倾倒熔融钢渣，将温度为800℃-1600℃的熔融钢渣倾倒于钢渣预处理室中；

2）辊压破碎，对钢渣预处理室内的熔融钢渣表面喷水雾冷却并通过辊压破碎装置进行辊压破碎至一定的温度、粒度，所述的辊压破碎装置包括破碎辊与行走台车，所述一定的温度为200-800℃，所述一定的粒度为300毫米以下，所述的喷水雾与辊压破碎为交替进行或同时进行；

3）推渣，辊压破碎装置将预处理室内已冷却的块状高温钢渣推至卸料口入渣槽内；

4）转运，转运台车将盛有所述块状高温钢渣的渣槽转运至余热有压热闷罐；

5）消解，对所述的块状高温钢渣表面喷水产生蒸汽且在交变的蒸汽压力下消解f-CaO、f-MgO使钢渣自解粉化，喷水流量随热闷罐内的蒸汽压力变化而自动调整。在某一喷水流量下，当蒸汽压力随时间呈正相关时，增大喷水流量；反之，减小喷水流量，蒸汽压力≥0.1兆帕的消解时间为1-1.5小时。

6）出渣，待罐内温度小于100℃时，停止喷水雾，打开罐门出渣。

一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法改善效果

《一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法》占地空间小，无污染，自动化程度高，钢渣水冷破碎效率高，钢渣经余热有压自解后性能稳定，适用于建材行业。

1.《一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法》特征在于，包括以下步骤：

1）倾倒熔融钢渣，将熔融钢渣倾倒于钢渣预处理室中；

2）辊压破碎，对钢渣预处理室内的熔融钢渣表面喷水雾冷却并通过辊压破碎装置进行辊压破碎至一定的温度、粒度；

3）推渣，辊压破碎装置将钢渣预处理室内已冷却的块状高温钢渣推至卸料口入渣槽内；

4）转运，转运台车将盛有所述块状高温钢渣的渣槽转运至余热有压热闷罐：

5）消解，对所述的块状高温钢渣表面喷水产生蒸汽且在交变的蒸汽压力下消解f-CaO、f-MgO使钢渣自解粉化。

2.根据权利要求1所述的一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法，其特征在于，在所述的步骤1）中，所述的熔融钢渣的温度为800℃-1600℃。

3.根据权利要求1所述的一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法，其特征在于，在所述的步骤2）中，所述的喷水雾与辊压破碎为交替进行或同时进行。

4.根据权利要求1所述的一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法，其特征在于，在所述的步骤2）中，所述一定的温度为200-800℃，所述一定的粒度为300毫米以下。

5.根据权利要求1所述的一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法，其特征在于，在所述的步骤2）、步骤3）中，所述的辊压破碎装置包括破碎辊与行走台车。

6.根据权利要求1所述的一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法，其特征在于，在所述的步骤5）中，喷水流量随热闷罐内的蒸汽压力变化而自动调整。

7.根据权利要求6所述的一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法，其特征在于，在所述的步骤5）中，在某一喷水流量下，当蒸汽压力随时间呈正相关时，增大喷水流量；反之，减小喷水流量。

8.根据权利要求1所述的一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法，其特征在于，在所述的步骤5）中，蒸汽压力≥0.1兆帕的消解时间为1-1.5小时。

9.根据权利要求1所述的一种熔融钢渣余热有压热闷处理方法，其特征在于，还包括步骤6）：出渣，待罐内温度小于100℃时，停止喷水雾，打开罐门出渣。

汽碎浅闷余热回收法可回收转炉熔融渣所含全部资源。它是在结合传统风碎原理和传统热闷原理的基础上，采用高压蒸汽代替压缩空气，用浅闷池代替深闷池，并整合热管余热回收系统，从而达到全部回收废钢、显热、废渣的目的。汽碎浅闷余热回收的原理主要包括熔渣冷却原理、渣铁分层原理、汽碎原理、浅闷原理及热原理

（1）熔渣冷却原理：关于高温液态渣从1600℃冷却到100℃以下室温的过程，根据所选择的冷却工艺的不同，最后的终渣成分也十分不同。因此，为了获得高品位的可供水泥行业使用的终渣，必须对熔渣的冷却过程实行严格控制，这样就必须对冷却过程中所发生的内涵有所了解。基本上，在不同温度段，有如下关键反应：　1600℃—液态渣　炉内高温形成稳定熔融渣　1200℃—半液态渣　C3S分解成C2S800℃－700　℃　—固态渣　β－C2S分解　500℃以下—固态渣　活性稳定，但安定性未定采用淬冷方式，数秒钟之内渣温度从1600℃降到600℃，快速通过了两个不稳定温度区，使分解反应较少发生，因此渣成分基本上保持炉内高温渣成分（95%），活性成分得以保留。

（2）渣铁分层原理：关于渣和铁在液态下的存在状态，有两种不同的看法。传统的看法，认为液态渣铁由于比重、粘度等物理特性的不同，在包内存在一个分层接触的界面。另一种看法认为，实际上这一明显界面并不存在，而是液态渣铁相互混溶与共存。本文认为，实际情况应为拆衷情况：在倒渣初期，应是混溶状态；通过搅拌、静置一段时间后，应会分层，铁沉于底部。由于铁渣的重量比一般在10%左右，而铁的密度比渣的密度大2－3倍，所以铁的体积一般只占总熔渣体积的3%－5%，也即很薄的一层。渣铁是否分层对于后续各工序都有影响，甚至与是否加磁选设备和能否渣铁预分离都有重要关系。

（3）汽碎的原理比较简单，也是利用高压蒸汽在空中将落下的高温液态钢渣流股迅速击碎为细小液滴，液滴落下至筛板并与气流介质换热以回收显热，该过程中渣温被冷却至400℃左右。　汽碎有4个主要优点：1）高温液态铁极易氧化，采用蒸汽淬冷可减少氧化从而多回收废钢；2）同等条件下，蒸汽对渣粒的冲击力优于空气和氮气；3）蒸汽的实质是H2O，处理过程可参与改善废渣成分；4）蒸汽便于自产自用。

（4）浅闷的原理类似于传统的热闷渣工艺，也是利用水或带压蒸汽的作用稳定化处理渣成分，但是将闷渣时间大大缩短，即浅闷。传统的热闷渣约需十几个小时，而浅闷的时间尽量控制在一小时以内，以减小占地和投资。浅闷的原因如下：采用蒸汽淬冷方法，可使液态渣瞬间粒化并成分基本稳定。淬冷过后的渣粒径约φ2mm左右，已经达到普通热闷的粉化效果；　蒸汽淬冷过后，主要活性物质C2S和C3S含量高，活性好；f－CaO含量在1%上下，渣稳定性好。风碎或汽碎钢渣的活性成分要优于热闷渣，而要加强稳定性，只需浅闷即可。汽碎过后渣温仍有400℃左右，从安全和余热角度，需再降到常温，因此需再闷，目的之一是换热，因此浅闷即可。

（5）热管原理：热管是一种利用工质的相变来实现高效传热的元件。在余热回收场合，由于余热烟气的温度、含尘、间歇与波动等复杂性，使得换热器的安全和寿命提到很重要的位置。热管正适合这类场合的应用。

热闷法：将液态的钢渣运至热闷处理生产线，直接倾翻至热闷装置中，盖上装置盖，自动化控制喷水产生蒸汽对钢渣进行消解处理，8～12小时后装置内温度降至60℃，打开装置盖，用挖掘机将钢渣铲出放入振动给料筛，<200mm的钢渣输送至筛分、磁选、提纯加工生产线。

风碎法：用高速气流在空中将落下的高温液态钢渣流股迅速击碎为细小液滴，并随气流定向飞行，在飞行过程中迅速冷却为半固态渣粒，直径2mm左右，然后分散落入水中，迅速冷却至常温。

其它方法：主要有渣山冷弃法、浅盘热泼水淬法、渣箱热泼法、滚筒法等。熔融渣的显热利用方法，分为熔融渣物理热回收技术和熔融渣化学热回收技术。

熔融渣物理热回收技术主要有风碎粒化余热锅炉热能回收法、风碎粒化振动流化床热能回收法、连铸式余热锅炉热能回收法、双内冷转筒粒化热能回收法、转杯粒化气流化床热能回收法、液态锡做热载体的热能回收方法、滚筒钢渣粒化及热能回收法。熔融渣化学热回收技术主要有生产矿棉、钢渣热态成型生产陶瓷产品、利用炉渣显热制氢技术、利用炉渣显热制煤气技术等。

对于钢渣处理，最完美的方案应该是：钢渣所含全部资源（废钢、显热、终渣）能够100%回收利用，并对环境不造成二次污染。作为实际方案，还可以加上经济成本最低这一条。综合分析国内外技术，还没有一种技术能同时回收高温熔融渣的显热、废钢并提高废渣附加值。而随着节能环保的大趋势日渐到来，正是研发这一代新技术的大好时机。从回收废钢的角度来说，热闷法也许是最合适的，最多可回收废钢10%，回收率90%以上；从有效回收熔融渣显热的角度来说，粒化技术最便于回收高品位余热；从提高废渣附加值的角度来说，热闷法和风碎法都比较合适，其废渣产品稳定性和活性较好，可作水泥原料使用，粒径等物理化学成分可控。

液态钢渣直接倒入热闷装置中，喷雾遇热渣产生饱和蒸气与钢渣中游离的氧化钙 f-CaO, 游离氧化镁 f-MgO 发生如下反应：

f-CaO H2O→Ca(OH)2 体积膨胀98%

f-MgO H2O→Mg(OH)2 体积膨胀148%

由于上述反应致使钢渣自解粉化

f-CaO H2O→Ca(OH)2 体积膨胀98%

f-MgO H2O→Mg(OH)2 体积膨胀148%

由于上述反应致使钢渣自解粉化