专利名称：防止粒状高炉熔渣固结的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理粒状高炉熔渣，尤其是涉及防止粒状高炉熔渣因其潜在的水硬性而固结的方法和系统。
背景技术：
粒状高炉熔渣是很有用的材料，因为它能够作高炉水泥使用，或作为砂子的代用品作建筑物中的骨料使用。
粒状高炉熔渣具有玻璃状的三维网状结构。其结构中的空间不规则地充有钙离子。因此，含有水分的粒状高炉熔渣受外界的简单作用，如碱的作用时，经过一段时间就固结了。这表明粒状高炉熔渣有潜在的水硬性。
潜在的水硬性是这样一种性能借助此性能与水接触的钙离子变成具有流动性的Ca(OH)2，因而粒状高炉熔渣颗粒借助于Ca(OH)2的作用相互结合从而成为大块。
一旦粒状高炉熔渣固结，该固结的粒状高炉熔渣就变成很硬的固体物质。因此，需要化费大量的努力将固化了的粒状高炉熔渣破碎成小块以便用作高炉水泥。此外，用这种小块形成的高炉水泥将不能经过固结到规定的硬度。
此处应注意的是，粒状高炉熔渣是通过使温度极高如1200℃的熔渣与水接触以使其迅速冷却而形成的。因此，需使熔渣与水接触以形成粒状高炉熔渣。结果不可避免地产生了Ca(OH)2。
不用说，即使生在了Ca(OH)2，使粒状高炉熔渣固结仍需花一定的时间。粒状高炉熔渣大量地用作高炉水泥。因此，最好是粒状高炉熔渣长期保持稳定态而不固结。
为防止粒状高炉熔渣因其潜在的水硬性而固结，曾提出过很多方法。比如，日本专利申请公开No．54-131504曾公开过通过将用于制备粒状熔渣的冷却循环水的pH值保持为6．5或更小来防止固结的方法。日本专利公开54-127895、54-131504及54-112304也曾公开过防止粒状高炉熔渣固结的方法，该法是使粒状高炉熔渣在粗碎过程中或之后与CO2气体接触。
按前一方法，往高炉熔渣中加酸，以使到与渣中的钙离子之间发生中和反应。结果削弱了固结性能。在采用CO2的方法的情况下，也发生相同的中和反应。此处应注意的是，在采用CO2的方法的情况下，CO2未直接与钙离子反应，而是被吸收到存在于粒状高炉熔渣表面上或空气中的水分中，并产生少量的碳酸化水。这少量的碳酸化水与钙离子反应，从而引起中和。结果，抑制了pH上升，因而防止了粒状高炉熔渣固结。
但，由于常规方法中的冷却循环水是保持在pH6．5或更小，所以需要使用诸如盐酸、硫酸、磷酸之类的酸。使用强酸，如盐酸和硫酸是危险而困难的。还有，通常喷洒冷却循环水以使温度很高的(约1200℃)熔渣粒化。因此，只有水被蒸发，而酸极浓地集聚在冷却装置周围，这会腐蚀设备。
此外，如上所述，采用第一个常规方法，冷却循环水温度得极高。因而，当用碳酸化水作冷却循环水时，则碳酸化水中的CO2将气化。结果得不到碳酸化水所应起的作用。
另一方面，使粒状高炉熔渣在粗碎过程中或之后与CO2气体接触以防止固结的方法需要大量的处理时间，即使增加粒状高炉熔渣中的水分含量也是如此。因而，此法不适于在制造成百或成千吨粒状高炉熔渣的工厂中成功地实施。此处，使CO2气体均匀地渗入过粒状高炉熔渣也是很困难的。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种完全、易行、连续而快速地防止粒状高炉熔渣固结的方法和系统。
发明内容
为解决以上问题，本发明的防止粒状高炉熔渣固结的方法包括第一步骤，将CO2气体溶于水中而产生碳酸化水；第二步骤，在粒状高炉熔渣冷却之后将其浸入所生成的碳酸化水中。在第一步骤中，来自现场高炉设施的废气可供应CO2气体。
为解决所述问题，本发明的防止粒状高炉熔渣固结的系统包括产生碳酸化水的装置；粒状高炉熔渣处理装置。产生碳酸化水的装置包括将CO2气体溶于水产生碳酸化水的反应装置；使此水流入反应装置的水流入口；使CO2气体流入该反应装置的气体流入口；及使所产生的碳酸化水流出该反应装置的碳酸化水的流出口。
该粒状高炉熔渣处理装置包括贮放碳酸化水的贮存容器；使所产生的碳酸化水流入该贮存容器的碳化水的流入口；用于将粒状高炉熔渣引入该贮存容器的渣引入装置；及用于将粒状高炉熔渣从该贮存容器中排出的排渣装置。
该防止固结系统还包括使熔渣冷却和粒化的第一冷却装置；使由第一冷却装置所产生的粒状高炉熔渣冷却的第二冷却装置；用于在粒状高炉熔渣在被第二冷却装置冷却后，将其立即运往渣引入装置的运输装置。
该防止固结系统还可包括水循环装置，使留在贮存装置中的水循环用于产生碳酸化水。
附图简述
图1展示了用本发明的防止粒状高炉熔渣固结系统来制造和处理粒状高炉熔渣的工艺；图2展示了碳酸化水的制造工艺。
优选实施方案描述下面参照附图陈述本发明的实施方案。图1展示了用本发明的防止粒状高炉熔渣固结系统来制造和处理粒状高炉熔渣的工艺。
首先简述粒状高炉熔渣的制造工艺。在图1中，用高炉设备A、粒化容器B和冷却水喷洒装置C生产粒状高炉熔渣。高炉设备A排出熔渣XO。排出的熔渣被引入粒化容器B。在引入的同时，熔渣被冷却水喷洒装置C所洒的冷却水冷却。熔渣在粒化容器B中被进一步冷却，从而变成粒状渣X。粒状渣X被运输装置D送往下文将述的粒状高炉熔渣处理容器20，装置D包括螺旋运输器和皮带运输器。出自高炉装置A的废气主要含CO2气，然后它被导入下文将述的碳酸化水的产生塔10。
在以这种方式生产和输送粒状高炉熔渣X之后，用包括图1所示的碳酸水产生塔10和粒状高炉熔渣处理容器20的防止固结系统处理粒状高炉熔渣，以使春不固结。下面陈述关于这种防固结系统。碳酸化水产生塔10的详细结构示于图2中。图2展示了碳酸化水的制造过程，及碳酸化水产生塔10的纵剖面图。如该图所示，碳酸化水产生塔10包括反应装置11、溶剂水流入口12、气体流入口13、碳酸化水流出口14和气体排出口15。
反应装置11使含于废气中的CO2气体溶于溶剂水中，从而产生碳酸化水。反应装置11包括反应加速单元11a(它是一堆碎石和玻璃球)及支撑反应加速单元11a的网11b。
溶剂水流入口12使溶剂水流入反应装置11。入口12被设在碳酸化水产生塔10的顶部，其结构可将溶剂水沿所有方向均匀洒在反应加速单元11a上。注意，处理粒状高炉熔渣X后剩余的水被循环而流入溶剂水流入口12被再用作溶剂水，这在下文将要述及。
气体流入口13设在碳酸化水产生塔10的下部，并与高炉设备A的气体出口相连。采用这种结构，气体流入口13将含大量CO2气体的废气引入反应装置11。碳酸化水流出口14设在碳酸化水产生塔10的底部，从而使产于反应装置11中的碳酸水从该装置11中流出。废气出口15设在碳酸化水产生塔10的上部，从而排出在反应装置11中未利用的多余的气体。
图1中所示的粒状高炉熔渣处理容器20包括用于贮存碳酸化水的贮存容器21、排渣装置22和隔板25。贮存容器21朝上敞口，并能存放所需量的产自碳酸化水产生塔10的碳酸化水。贮存容器21的基部为V形。
隔板25是一块将贮存容器21隔成2部分的板，而它垂直设置并在贮存容器21的底部处留有间隙。碳酸化水流入口22使产于碳酸化水产生塔10中的碳酸化水经浓碳酸化水贮存容器40流入贮存容器21，而且它是进入被隔板25隔开的贮存容器21顶部的2个开口中的一个。渣引入口23将由上述的输送装置D运来的粒状高炉熔渣X引入贮存容器21。渣引入口23是贮存容器21的另一个被隔开的开口。排渣装置24排出已在贮存装置21中处理过的粒状高炉熔渣X。在此实施例中，排渣装置24包括设在碳酸化水流入口22一侧的沿贮存容器21的斜表面上的螺旋运输器。
该防止固结系统的结构使得因在粒状高炉熔渣处理容器20中经处理而稀释的碳酸化水在循环系统30中循环，然后作为溶剂水用于碳酸化水产生塔10中。循环系统30包括稀碳酸化水贮存容器31，用于存放在粒状高炉熔渣处理容器20中经反应稀释了的、并从渣引入口23一侧流出的碳酸化水；第一循环途径32，用于以泵输送来自稀碳酸化水贮存容器31的稀碳酸化水；具有第一和第二贮存容器的调节贮存容器33，其第一贮存容器用于存放沿第一循环途径32循环来的稀碳酸化水，第二贮存容器用于存放补充用水；及第二循环途径34，稀碳酸化水和补充用水在其中混合，然后从调节存放容器33被供往碳酸化水产生塔10的溶剂水流入口12中。
下面陈述具有所述结构的防止粒状高炉熔渣固结系统的操作。含大量CO2气体并自高炉装置A排出的废气经气体流入口13被导入碳酸化水产生塔10。与此同时，已在循环系统30中循环的溶剂水经溶剂水入口12喷洒入碳酸化水产生塔10中。喷洒入的熔剂水渗入堆满碎石和玻璃球的反应加速单元11a。CO2气体易溶于水中并产生碳酸化水，其中水与CO2的体积比在25℃、标准压力下为1∶7．6。因此，被引入碳酸化水产生塔10中的CO2气体易溶于渗入碳酸化水产生塔10内的反应加速单元11a中的溶剂水中。以此方式，产生了碳酸化水。此外，因溶剂水附着在反应加速单元11a中的碎石和玻璃球的表面上，所以溶剂水与CO2气体的接触面积就增大了。结果，大量CO2气体被溶于溶剂水中。其余的未溶解的多余的废气经废气出口15从碳酸化水产生塔10排出。
以这种方式产生的碳酸化水经碳酸化水流出口14流出，然后被导入粒状高炉熔渣处理容器20中的碳酸化水流入口22。注意，浓的碳酸化水贮存容器40设置在碳酸化水流出口14和碳酸化水流入口22之间，以便调节流入贮存容器21中的碳酸化水的体积。粒状高炉熔渣处理容器20的贮存容器21装有经碳酸化水流入口22流入的碳酸化水。
产生于高炉设备A中的粒状高炉熔渣X由运输装置D运送，然后经渣引入口23引入贮存容器21。被引入的粒状高炉熔渣X的某种角度堆积在V形基底的底部，并浸没在充满贮存容器21的碳酸化水中。以此方式，自粒状高炉熔渣中流出的钙离子和在水冷过程中产生的Ca(OH)2被碳酸化水中所含的碳酸根离子迅速中和。结果，抑制了此渣的潜在的水硬性。即，在此中和反应过程中生成的碳酸钙包覆了渣粒表面及其中的无数空洞的表面。因此，防止了钙离子与水接触，抑制了Ca(OH)2产生。结果，抑制了潜在的水硬性。由于粒状高炉熔渣X被直接浸没于碳酸化水中，从而与碳酸接触，所以碳酸化水充分地渗入渣粒的无数空洞中。这意味着均匀而全面地抑制了渣粒的水硬性。此外，渣粒自粒化容器B排出后，立即浸没在碳酸化水中。因而，此系统在防止粒状高炉熔渣固结方面是很有效的。
被引入的粒状高炉熔渣X沿贮存容器21的基底斜面下滑，经过隔板25下方的空间，最后堆积在基底的底部。该粒状高炉熔渣X以排放装置24沿对面的斜面排出贮存容器21。另一方面，产于碳酸化水产生塔1O中的碳酸化水经碳酸化水流入口22，隔板25下方的空间流动，然后经排渣口23排出。即，粒状高炉熔渣X和碳酸化水按相反的方向移动。
经渣的排放装置24排出后，该弱酸性的粒状高炉熔渣Xa被皮带运输器运往临时贮渣处，然后堆在那里。由于碳酸化水的缘故，堆积的粒状高炉熔渣Xa保持弱酸性。其余的碳酸化水与钙离子反应，从而变成碳酸氢钙的盐溶液。此溶液留在渣粒中的无数孔洞内，因而防止了外界碱的作用。碳酸氢钙是一种稳定的物质，并且它长时间不分解。此外，在干燥时，碳酸氢钙盐则分解并变成CaCO3和CO2气体。该CaCO3包覆在原来形成于渣粒上的包覆层上。结果，更为可靠地防止了固结。
因在粒状高炉熔渣处理容器20中处理粒状高炉熔渣而被稀释的碳酸化水被存放在循环系统30中的稀碳酸化水贮存容器31中，经第一循环途径32被送往调节贮存容器33中，通过在调节容器33中加补充水而被调节，经第2循环途径34被送往碳酸化水产生塔10中，然后在碳酸化水产生塔10中作为溶剂水被再次使用。
发明效果如上所述，本发明达到了以下效果。
粒状高炉熔渣在其产生过程中按常规被冷却水中和。但是，按本发明，粒状高炉熔渣首先被冷却水冷却，然后被浸没在碳酸化水中。因此，CO2未气化及释放，因而碳酸化水仍保持浓的状态。结果，此浓的碳酸化水与粒状高炉熔渣有效地进行反应。在粒状高炉熔渣被排出粒化容器B后立即将此渣浸没于碳酸化水中。因而，在防止固结方面，本发明的方法和系统是非常有效的。此外，因使用碳酸化水，所以本发明的方法和系统是安全的。来自高炉的含大量CO2的废气被利用。因而易于将CO2用于生碳酸化水。
此外，通过将粒状高炉熔渣浸在碳酸化水中，所以碳酸化水均匀地渗入粒状高炉熔渣中，从而使防止固结的处理得以立即进行。因而，连续地对粒状高炉熔渣实施了防固结处理，这意味着使对大量高炉渣顺序地和连续地实施了防固结处理。这表明，本发明的系统和方法是非常实用的。
工业实用性本发明是一种使炼钢时大量产生的、通常被视为工业废物的粒状高炉熔渣得以利用的方法和系统。
权利要求
1．一种防止粒状高炉熔渣固结的方法，它包括第一步骤，用于将二氧化碳气体溶于水而产生碳酸化水；第二步骤，用于在粒状高炉熔渣已冷却后将其立即浸于所产生的碳酸化水中。
2．该第一步骤的特征在于，以来自现场的高炉设备的废气供应二氧化碳气体。
3．一种防止粒状高炉熔渣固结的系统，它包括碳酸化水产生装置；粒状高炉熔渣处理装置；其中的碳酸化水产生装置包括通过将二氧化碳气体溶于水中而产生碳酸化水和反应装置；使该水流入反应装置的水流入口；使二氧化碳气体流入反应装置的气体流入口；使碳酸化水流出反应装置的碳酸化水流出口；该粒化的高炉渣处理装置包括存放已产生的碳酸化水的贮存容器；使已产生的碳酸化水流入该贮存容器中的碳酸化水流入口；将粒状高炉熔渣引入贮存装置的渣的引入装置；将粒状高炉熔渣自该贮存装置排出的排渣装置。
4．该防固结系统的特征在于，它还包括用于使熔渣冷却和粒化的第一冷却装置；用于冷却由第一冷却装置所产生的粒状高炉熔渣的第二冷却装置；用于在粒状高炉熔渣被第二冷却装置冷却后立即将该粒状高炉熔渣运往渣引入装置的运输装置。
5．权利要求4的防固结装置，其特征在于，它还包括用于使贮存装置中的剩余水循环，以便用作产生碳酸化水的水的水循环装置。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种安全、简便易行、连续而快速的防止粒状高炉熔渣固结的方法和系统。通过将二氧化碳溶于水中产生碳酸化水。将已被冷却的粒状高炉熔渣浸入该产生的碳酸化水中。
文档编号C04B18/14GK1291175SQ9881395
公开日2001年4月11日 申请日期1998年4月10日 优先权日1996年9月17日
发明者丰田顺三 申请人:丰田顺三