专利名称：钢渣热闷蒸气养生处理方法
技术领域：
本发明涉及一种钢渣处理方法，特别是涉及一种能快速将钢渣予以安定化的钢渣热闷蒸气养生处理方法。
背景技术：
一贯作业炼钢厂的炼钢程序，是先于高炉炼铁过程中，会加入煤炭、石灰石等做为助镕剂，将铁矿砂加热熔融成铁水后，则送往炼钢厂炼钢，而铁矿中的不纯物会被排出，就为高炉钢渣(高炉石)。然后，则进入转炉炼钢过程，首先将废钢放入转炉底部中，自炉口将高炉炼铁后的铁水导入，为了达到出钢成份规格要求，则会再加入适量石灰石、萤石、锰铁矿和硅铁矿等一起熔解，同时，利用吹氧氮设备使其中的碳或其它杂质去除排出。之后，转炉会把钢液倒入盛钢桶中，以进行后续的连铸程序。而所排出的杂质就为转炉钢渣(转炉石)。
而由于转炉炼钢程序所产生的高炉钢渣以及转炉钢渣量相当庞大，以往是利用传统的海洋弃置等方式处理，如南星填海计划就为钢渣的处理方式，但随着南星工程计划的完工，钢渣的处理更形重要，否则往后会再发生环保抗争、后续处理成本提高等问题，若再加上电弧炉产生的钢渣公告再利用后，更加造成相当大的环境负荷。
近年来，发现钢渣(如高炉石、转炉石等)所具有类似天然砂石、耐磨损、耐高温与耐腐蚀等优异的物化特性，若能经由适当处理，则深具资源回收再利用的潜力。
以转炉石为例，由于转炉石的主要成分为二氧化硅(SiO2)、游离态氧化钙(F-CaO)以及铁等，虽于冷却后形成固态大块体，但却具有自然膨胀与自然分解等不稳定特性，因此，若未经适当处理而冒然再利用(例如，作为地基)，则潜藏着于日后因膨胀爆破而引发类如地基松动等严重危机。
有鉴于此，目前一般资源回收业者为解决此一问题，有采用罐式热闷法或蒸气养生法处理，以便将钢渣予以资源化处理。
首查，中国台湾第081109308号“转炉钢渣罐式热闷处理方法及其装置”发明申请案中所提及，是先将经由转炉所产生约1000℃高温的转炉钢渣于一堆渣场冷却至约500℃～700℃后，接着，再以行车吸吊对转炉钢渣进行吸持分类，将含钢量较多者(就体积较大者)吸持至钢堆场进行制钢，而将含钢量较低者(就体积较小者)集中。然后，利用推渣机将分类后而体积较小的转炉钢渣载送至一室内的热闷渣罐中先行予以破碎后，再予以密封，转炉钢渣则利用喷水时，水与钢渣会迅速产生热交换作用而产生大量高温蒸气，钢渣本身则迅速冷却并因热闷而产生热应力，因而碎裂粉化。同时，转炉钢渣中的大量游离氧化钙则水解成为稳定的氢氧化钙(Ca(OH)2)，并使转炉钢渣膨胀粉碎，因此，使得转炉钢渣能达到热闷养生、粒化与安定化等目的。
虽前述现有罐式热闷法能将钢渣予以安定化处理，不过，实际使用却有如下的缺失，而详述如下1.造成空污问题由于该高温钢渣呈液体排出后是倾倒于地面上，而鉴于钢渣中含有钢或铁等比重较重的物质，所以，冷却一段时间之后，钢或铁等物质会渐渐地沉淀于钢渣底部，易造成与地面粘结现象，因此，操作者就会喷水加以裂化成块状处理，以便于后续的运输。然而，前述的钢渣喷水降温及裂化成块状后的清运时，容易产生扬尘现象而造成空气污染缺失。
2.品质无法稳定且生产速度慢由于现有罐式热闷法将降温且裂化成块状的钢渣载运至热闷渣罐中，采喷水于钢渣上的方式，使钢渣自身产生的热量与压力积存于热闷渣罐中，借由长时间的养生而达到钢渣予以粒化、安定化等效果。然而，为了维持热闷渣罐中可控的温度与压力，该热闷渣罐的设备，除需具有较高的保温效果，以避免热量快速散发影响处理效果外，同时每次可处理的量也不能太多(就热闷渣罐体积有其限制)，否则易有钢渣处理不完全缺失，正因有前述的前提，所以，钢渣处理品质无法稳定且生产速度慢等。
仍续前述的生产速度慢缺失，虽现有罐式热闷法似乎可借热闷渣罐而增加钢渣处理量，不过，却因现有罐式热闷法完全利用钢渣喷水后产生的热量与压力加以热闷，因此处理的钢渣量太多，易受到钢渣喷水后所释出的热量与压力过高，除易因罐内压力骤增，而造成无法适当排出之际，进而引发爆炸之虞的工安事件。然而，若使该压力可适时排解，积存于热闷渣罐中的大量钢渣是否可受到钢渣余热的热闷养生而完全达到安定化效果，就有其困难性，所以钢渣每次可处理的量就有所限制，以维持钢渣每次能确实、稳定养生的量。
再续前述的品质无法稳定的缺失而论，由于钢渣排出时就已喷水处理，所以，针对送入热闷渣罐中的钢渣仍会再次加以破碎处理。然而，块状的钢渣的表面与中心的温度有极大差异，所以当钢渣进行热闷的过程中，因钢渣温度的不同与分布不均，再加上热闷过程，该温度会逐渐的消失等因素，使得钢渣热闷过程并无法维持在固定的温度与压力下进行养生，导致稳定化的时间难以控制，进而使钢渣的稳定化品质不均，而难以彰显其品质稳定的成效。
3.前置处理烦杂且设备易受损坏热闷渣罐鉴于种种因素，使得热闷渣罐的大小有所限制，因此对于投入的钢渣就必须前置处理，以增加钢渣投入量，所以较为烦杂，亦即，钢渣投入热闷渣罐时，因钢渣中含有钢或铁等物质，为免该等物质的占据热闷渣罐内的空间，以增加每次钢渣处理量，所以，前置处理上必须将钢渣中的钢或铁等予以筛选出，而后方才置入热闷渣罐中处理，所以，前置处理上较为麻烦。另外，钢渣的筛选作业是在高温下进行，所以，筛选设备极易产生损坏。
4.设备昂贵现有罐式热闷法是借钢渣自身产生的热量与压力积存于热闷渣罐中，借由长时间的养生而达到钢渣予以粒化、安定化等效果，所以，该热闷渣罐的保温成效直接影响钢渣稳定化品质，所以该热闷渣罐的设备费用成本相对提高。
再查，现有蒸气养生法是先将经由转炉所产生约1000℃高温的转炉钢渣于一堆渣场冷却至常温后，接着，再以行车吸吊对转炉钢渣进行吸持分类，将含钢量较多者(就体积较大者)吸持至钢堆场进行制钢，而含钢量较低者(就体积较小者)集中。然后，利用筛选机针对钢渣予以分选，对于颗粒较小的钢渣利用推渣机置入炉罐中，颗粒较大者则必须重复的研磨、筛选至所需尺寸，当钢渣置入炉罐中后，再予以密封处理，然后利用大量的蒸气一段时间补充，以使钢渣中的大量游离氧化钙则水解成为稳定的氢氧化钙(Ca(OH)2)，进而达炉钢渣安定化效果，最后再将冷却后的钢渣取出就可。
虽前述现有蒸气养生法能将钢渣予以安定化处理，并且解决现有罐式热闷法设备昂贵且易受损及品质不稳定等缺失，不过，实际使用仍有如下的缺失，而详述如下1.造成空污问题由于现有蒸气养生法仍与现有罐式热闷法相同，亦即，该高温钢渣呈液体排出后是倾倒于地面上，而鉴于钢渣中含有钢或铁等比重较重的物质，所以，冷却一段时间之后，钢或铁等物质会渐渐地沉淀于钢渣底部，易造成与地面粘结现象，因此，操作者就会喷水加以裂化成块状处理，以便于后续的运输。但前述的钢渣喷水降温及裂化成块状后的清运时，容易产生扬尘现象而造成空气污染缺失。
2.前置处理烦杂现有蒸气养生法置入炉罐后，并无任何喷水裂化作业，完全是利用蒸气补充方式为之，因此对于投入的钢渣就必须前置处理，除筛选钢渣中的铁或钢等物质，以增加钢渣投入量外，同时该钢渣必须有粒度的限制，所以必须针对钢渣较大颗粒必须重复加以研磨、筛选处理，所以，前置作业上较为烦杂。
3.蒸气消耗大由于现有蒸气养生法完全利用蒸气的补充作用，将处于常温状态下的钢渣加以处理，因此必须消耗许多蒸气方能将炉罐内维持在一定的温度与压力，相对成本较高。
发明内容本发明的目的是提供一种能源消耗低且能有效提高钢渣稳定化与资源化成效的钢渣热闷蒸气养生处理方法。
为达到上述目的，本发明提供一种钢渣热闷蒸气养生处理方法，其特征在于其依序包含如下步骤(1)钢渣前置先使液态钢渣降温至800℃以下，且使该钢渣形成块状；(2)钢渣进料将前述步骤(1)处理完成的块状钢渣载运置入一热闷装置内后，并予以破碎成小块状，而该热闷装置具有一形成有一热闷空间的槽体、一布设于该槽体内的蒸气供应管、一盖设于该槽体顶缘上且使该热闷空间形成密闭状态的顶盖，以及一设置于该顶盖上的喷水件；(3)进水利用该喷水件持续对上述的小块状的钢渣进行喷水，而使钢渣再次裂化成小块状，同时该钢渣与水产生热交换作用，使该热闷空间内充满高热能的蒸气，以对该钢渣持续进行安定化反应；(4)供应蒸气当该热闷空间的热量逐渐消逝，则借蒸气供应管供应蒸气进入该热闷装置内，以维持该热闷空间具有一定热能，而使该钢渣粒化；(5)热闷安定化借由该热闷空间内维持设定的一定热能，且借该热能的热闷，使该钢渣中的游离氧化钙迅速水解成安定的氢氧化钙，而达到稳定化与粉碎化效果；(6)出渣当该钢渣已稳定化与粉碎化后，则待自然冷却至70℃以下，就能将处理完毕的钢渣自该热闷装置中取出。
所述钢渣热闷蒸气养生处理方法，其特征在于该液态钢渣可借一盛装盘盛装，以使钢渣形成特定大小尺寸，利于运送。
所述钢渣热闷蒸气养生处理方法，其特征在于该热闷装置更具有一设置于该热闷空间内的测温器，该测温器的设定温度介于100℃～200℃间，同时该测温器可驱动蒸气供应管的蒸气供应动作，所以，当该热闷空间的温度低于测温器设定温度时，就可控制蒸气进入热闷空间内。
所述钢渣热闷蒸气养生处理方法，其特征在于该热闷装置更具有一设置于该热闷空间内上的测压器，且该测压器可控制该喷水件的进水动作。
本发明的钢渣热闷蒸气钢渣热闷蒸气养生处理方法，包含有一钢渣前置步骤、一钢渣进料步骤、一进水步骤、一蒸气供应步骤、一热闷安定化步骤，以及一出渣步骤。
该钢渣前置步骤是先使液态钢渣降温至800℃以下，且使该钢渣形成块状。该钢渣进料步骤是将前述步骤处理完成的块状钢渣载运置入一热闷装置内后，并予以破碎成小块状，而该热闷装置具有一形成有一热闷空间的槽体、一布设于该槽体内的蒸气供应管、一盖设于该槽体顶缘上且使该热闷空间形成密闭状态的顶盖，以及一设置于该顶盖上的喷水件。该进水步骤是利用该喷水件持续对上述的小块状的钢渣进行喷水，而使钢渣再次裂化成小块状，同时该钢渣与水产生热交换作用，使该热闷空间内充满高热能的蒸气，以对该钢渣持续进行安定化反应。该蒸气供应步骤，是当该热闷空间的的热量逐渐消逝，则借蒸气供应管供应蒸气进入该热闷装置内，以维持该热闷空间具有一定热能，而使该钢渣粒化。该热闷安定化步骤是借由该热闷空间内维持设定的一定热能，且借该热能的热闷，使该钢渣中的游离氧化钙迅速水解成安定的氢氧化钙，而达到稳定化与粉碎化效果。该出渣步骤是当该钢渣已稳定化与粉碎化后，则待自然冷却至70℃以下，就能将处理完毕的钢渣自该热闷装置中取出。
经由前述说明，本发明具有以下的功效1.无空污问题由于该高温钢渣7呈液体排出后，就可借由盛装盘的盛装，待其冷却一段时间之后，就直接将冷却硬化的钢渣载送置入热闷装置21中，且该钢渣7喷水裂化作业是于密闭的热闷装置21中进行，所以没有喷水造成扬尘的空污现象产生。
2.前置处理较为简单钢渣7中虽含有铁或钢等物质，但该等物质却不需进行任何筛选或研磨作业，只要将冷却至800℃以下的钢渣7载运至热闷装置21中置入就可，所以，前置作业上较为简单。
3.蒸气消耗少由于本案利用钢渣7喷水所产生的热能，再适时辅以蒸气补充，以维持一定的温度与压力，所以，所需消耗相对减少许多，而成本也降低。
4.品质稳定且生产速度快由于本案将降温且裂化成块状的钢渣7载运至该热闷装置21中，并采喷水于钢渣7上的方式，使钢7渣自身产生的热量与压力积存于热闷装置21，而后再辅以蒸气的补充，使得该热闷空间212内可长时间维持设定的温度与压力，以使钢渣7粒化、安定化的所需时程降低，且品质效果稳定。
5.设备不易受损由于本案钢渣7并不需要筛选、研磨等前置处理作业，所以，无现有筛选或研磨设备易损坏的缺失产生。
6.设备较现有便宜本案热闷过程中，就使因热量消逝而不足，能可借助蒸气的补充，以维持该热闷空间212的温度与压力，所以设备的保温效果，就不需现有罐式热闷法莱来的精密，相对的，设备成本借现有便宜。
综上述，本发明钢渣热闷蒸气养生处理方法，将块状的钢渣7投置入设备成本较低的该热闷装置21中，借由高温蒸气可呈间歇性供应方式，能有效降低蒸气耗用量，更能有效提高钢渣7稳定化速率及粉碎化效果。
图1是一流程图，说明本发明钢渣热闷蒸气养生处理方法的一较佳实施例。
图2是一设备示意图，说明该较佳实施例所运用的一热闷装置。
具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如图1所示，为本发明钢渣热闷蒸气养生处理方法的一较佳实施例，是用以将钢渣予以稳定化与粉碎化。该钢渣热闷蒸气养生处理方法包含有一钢渣前置步骤1、一钢渣进料步骤2、一进水步骤3、一蒸气供应步骤4、一热闷安定化步骤5，以及一出渣步骤6。
于该钢渣前置步骤1中，工作者先使液态之钢渣7(以转炉炼钢制程所产生的转炉钢渣为例)装填于盛装盘中，且空冷至800℃以下，而使钢渣7形成预定大小尺寸且呈块状的红渣，其表面温度约200℃～300℃，而中心温度约为500℃～700℃，而该钢渣呈块状可利于运送。
于该钢渣进料步骤2中，是利用倾卸式卡车(图中未示)将块状的钢渣7载运，并直接倾卸至一热闷装置21中，而后再借凿除机(图中未示)予以破碎成小块状，续请配合参阅第二图，前述该热闷装置21具有一形成有一热闷空间212的槽体211、一布设于该槽体211内的蒸气供应管213、一盖设于该槽体211顶缘上而能封挡住该热闷空间212的顶盖214，及一设置于该顶盖214上的喷水件216，同时更可包含有一设置于该热闷空间212内且用以感测该热闷空间212内的温度的测温器215、一设置于该热闷空间212内且用以感测该热闷空间212内的压力的测压器217，以及一设置于该顶盖214上的泄压阀218(非创作特征，图中只有以示意表示)。而前述该测温器215的设定温度介于100℃～200℃，且可驱动该蒸气供应管213的蒸气供应动作，本实施例只有以150℃的设定温度为例加以说明，另该测压器217的设定压力于本实施例中是以0.02～0.05Kg/m加以说明，且该测压器217可控制该喷水件216的进水动作。
于该进水步骤3中，是利用该喷水件216持续对上述的小块状的钢渣7进行喷水，由于在密闭空间中作业，所以大量高温蒸气并不会有扬尘问题产生，得以有效改善以往的空气污染问题。另外，也会使钢渣7再次裂化成小块状，同时该钢渣7与水产生热交换作用，使该热闷空间内充满高温、高压的蒸气，同时对钢渣7本身则迅速冷却并因热闷而产生热应力，钢渣7则会再次碎裂粒化，而有利于后续安定化速率的提升。
另外，当该测压器217侦测到该热闷空间212内的压力超过一设定压力时，除借由该泄压阀218将多余压力释出，以确保作业安全外，并且该测压器217可关闭该喷水件216的进水动作，以避免热闷空间212内的压力升高，反之，当压力低于该设定压力时，则该喷水件216将再度进行喷水作业，以提高热闷空间212内的压力，如此重复，直至钢渣7所产生的热能无法利用喷水达到提升压力时为止。
于该蒸气供应步骤4中，当该热闷空间212的的热量逐渐消逝，使得该热闷空间内的温度低于测温器215所设定的150℃时，该测温器215就会驱动该蒸气供应管213的蒸气供应动作，以维持该热闷空间212具有一定热能，使得该钢渣7温度能维持在设定的150℃以上，以提供钢渣7足够的稳定化、粒化温度，如此重复前述该测温器215驱动蒸气补充作业一段设定时间为止。
于该热闷安定化步骤5中，该热闷空间212内借由上述该蒸气供应管213的间歇性供应蒸气，并配合热闷效应与良好的保温效果下，使得该热闷空间212内维持一设定温度与压力，该钢渣7内含的游离氧化钙则能迅速水解消化成稳定的氢氧化钙，使得游离氧化钙含量低于3％，而达极佳的稳定化成效。再者，随着热闷效应使得钢渣7的内压力升高，加上钢渣7中游离氧化钙于水解成氢氧化钙过程中，所产生的自然膨胀特性，因而促使钢渣7的体积膨胀而再次破碎粉化，而达到粉碎化的目的，有效完成具有高稳定化与高粉碎化品质的可再利用的钢渣。
于该出渣步骤6中，当该钢渣7已稳定化与粉碎化后，则待自然冷却至70℃以下，就能将处理完毕的钢渣7自该热闷装置21中取出。
权利要求
1.一种钢渣热闷蒸气养生处理方法，其特征在于其依序包含如下步骤(1)钢渣前置先使液态钢渣降温至800℃以下，且使该钢渣形成块状；(2)钢渣进料将前述步骤(1)处理完成的块状钢渣载运置入一热闷装置内后，并予以破碎成小块状，而该热闷装置具有一形成有一热闷空间的槽体、一布设于该槽体内的蒸气供应管、一盖设于该槽体顶缘上且使该热闷空间形成密闭状态的顶盖，以及一设置于该顶盖上的喷水件；(3)进水利用该喷水件持续对上述的小块状的钢渣进行喷水，而使钢渣再次裂化成小块状，同时该钢渣与水产生热交换作用，使该热闷空间内充满高热能的蒸气，以对该钢渣持续进行安定化反应；(4)供应蒸气当该热闷空间的热量逐渐消逝，则借蒸气供应管供应蒸气进入该热闷装置内，而使该钢渣粒化；(5)热闷安定化使该热闷空间内维持设定的一定热能，使该钢渣中的游离氧化钙迅速水解成安定的氢氧化钙；(6)出渣当该钢渣已稳定化与粉碎化后，则待自然冷却至70℃以下，就能将处理完毕的钢渣自该热闷装置中取出。
2.如权利要求1所述钢渣热闷蒸气养生处理方法，其特征在于该液态钢渣盛装于一盛装盘中，使钢渣形成一定大小尺寸。
3.如权利要求1所述钢渣热闷蒸气养生处理方法，其特征在于该热闷装置更具有一设置于该热闷空间内的测温器，该测温器的设定温度介于100℃～200℃间，同时该测温器可驱动蒸气供应管的蒸气供应动作，当该热闷空间的温度低于测温器设定温度时，就控制蒸气进入热闷空间内。
4.如权利要求1所述钢渣热闷蒸气养生处理方法，其特征在于该热闷装置更具有一设置于该热闷空间内上的测压器，且该测压器控制该喷水件的进水动作。
全文摘要
一种钢渣热闷蒸气养生处理方法，包含有一钢渣前置步骤、一钢渣进料步骤、一进水步骤、一蒸气供应步骤、一热闷安定化步骤，以及一出渣步骤；其是将块状的钢渣直接置入一热闷装置中，除借喷水使钢渣裂化外，再辅以热闷保温及蒸气供应补充，而使钢渣温度能维持于设定的100℃～200℃间，借以提供钢渣足够稳定化温度，使钢渣中的游离氧化钙能迅速水解成氧化钙，最后达稳定化与粉碎化的目的。本发明的钢渣热闷蒸气养生处理方法能源消耗低且能有效提高钢渣稳定化与资源化成效。
文档编号C04B5/00GK1508268SQ0215716
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月17日 优先权日2002年12月17日
发明者林平全, 谢竑举, 林宗荣 申请人:中联炉石处理资源化股份有限公司