一种热态钢渣快速冷却的方法与流程

本发明涉及炼钢技术领域，特别是一种热态钢渣快速冷却的方法。

背景技术：

钢渣预处理部分中的预处理方法有：热泼法、热闷法、滚筒法、高压釜法和风淬法等，现在被普遍采用的预处理方法就是热泼法和热闷法。热泼法，简单的说就是把热泼场地上的热熔钢渣，通过打水的方法，使之快速冷却和部分粉化，但由于占地面积较大，并且采用露天作业，会产生扬尘和高碱度水污染的问题。热闷法是近十几年才有的钢渣预处理工艺；由于热闷法作业在车间内进行，大大降低了粉尘对外界的污染，闷渣池有闭路的给排水系统，也避免了高碱度水的污染。

如图1和图2所示，一套匹配400万吨钢/年的闷渣系统，有6个闷渣池(1’)，每个闷渣池(1’)都有一个集水沟(2’)，集水沟(2’)与6个闷渣池(1’)共用的排水管道(3’)相连，排水管道(3’)又和一个大集水井(4’)相连，闷渣池(1’)、排水管道(3’)和大集水井(4’)均是钢筋混泥土结构。这样的6个闷渣池及其配套设施所需费用在3000万以上，建设投入很大。

以上6个闷渣池依次进行垫底、装渣、打水、闷渣和出渣，如此循环使用；该作业流程采用从上面打水，水变成100℃的水蒸气排走，同时带走钢渣的热量，打水前期下面热气上涌，水不容易下渗，而到了中后期，大部分水下渗后又白白流走；打水的同时又回水，打水量一般在几百吨甚至上千吨，回水量也在几百吨，每吨钢渣消耗的水量在1.2吨左右，打水闷渣用时20个小时以上，费时又费水；循环过程中，为了钢渣冷却速度更快，每翻一次渣，还要用挖掘机对热熔渣进行翻拨，使其放出大量的热，使得运营成本较高。

现有的热闷法打水，采用全覆盖喷淋的方法，把渣池中熔融的一千多摄氏度(最高1600℃)的钢渣，全部用水浇到一百摄氏度以下没有红渣。打水过程，尤其到中后期，会有2/3以上的水携带较多钢渣中的灰分和可溶物，通过集水沟、排水管道流到大集水井，池底如果有积水，热熔渣泼进去会把水盖住，造成威力不小的爆炸。由于上面所述系统中的回水量较大，所回的水中含有大量沉积的灰分，回水中携带的灰分容易堵塞回水管道，而回水管道的清理工作又会增加系统的运营成本。在对池中热熔渣打水的过程中，会冒出大量的蒸汽，影响车间内其他渣池的作业；盖上盖子打水时，可燃气体在池内钢渣的缝隙中蓄积一定的量后，会被下面的热渣点燃而发生威力很大的爆炸，危险系数较高。

因此，目前热态钢渣的冷却，用水量较大，运营成本较高和危险系数较大的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种热态钢渣快速冷却的方法，它具有节水高效，运营成本较低，作业安全和钢渣分离效果较好的特点。

本发明的技术方案：一种热态钢渣快速冷却的方法，包括以下步骤；

(1)装渣；将热态钢渣倒入闷渣池中；

(2)打水；从闷渣池底部打水，直至打满整个闷渣池；

(3)煮渣；闷渣池内打满水后，调小打水量，保持闷渣池内始终满水位，对钢渣进行水煮；

(4)停水闷渣；当闷渣池内不再有蒸汽外排时，停止打水，保持闷渣状态。

前述的热态钢渣快速冷却的方法中，在步骤(1)之前还要对闷渣池进行垫底；包括以下步骤；

(a)用抽水泵将闷渣池内的积水彻底抽净；

(b)用干燥的转炉钢渣或热熔钢渣，将整个闷渣池的池底不留空缺的全部铺垫。

前述的热态钢渣快速冷却的方法中，所述步骤(4)之后要进行出渣，包括以下步骤；

(a)排水；启动抽水泵，将闷渣池内的积水送入蓄水池；

(b)开盖；打开闷渣池的盖子；

(c)出渣；用挖掘设备将闷渣池中的钢渣转出待用。

前述的热态钢渣快速冷却的方法中，所述步骤(1)中，每向闷渣池内倾倒完一次热态钢渣，都要对闷渣池内的热态钢渣进行搅拌。

前述的热态钢渣快速冷却的方法中，所述装渣之后、打水之前要对闷渣池上盖，闷渣池的盖子上设有烟筒连接口，用于连接烟筒，方便蒸汽外排。

前述的热态钢渣快速冷却的方法中，所述闷渣池的盖子上设有通风口，通风口处经通风管连接有引风机，用于加速蒸汽排放。

前述的热态钢渣快速冷却的方法中，所述装渣时要检查闷渣池是否装满，若闷渣池未装满，继续进行装渣作业。

前述的热态钢渣快速冷却的方法中，所述步骤(4)中闷渣状态保持至热态钢渣温度降到90℃以下时停止，优选为80～85℃时停止。

前述的热态钢渣快速冷却的方法中，所述总用水量在0.4吨/吨渣以下。

前述的热态钢渣快速冷却的方法中，所述闷渣池内壁上设有钢板内衬，钢板内衬上设有多个固定螺栓孔，步骤(1)中的热态钢渣装满闷渣池后，热态钢渣的最高面不得超过钢板内衬最上部的固定螺栓孔,所述最上部的固定螺栓孔距钢板内衬最高面的距离为0.3～0.5m。

与现有技术相比，本发明采用从闷渣池底部打水的方式来对热态钢渣进行冷却，打水时没有流走的水，水变成100℃的水蒸气后，大部分水蒸气还要从热熔钢渣中穿过，继续升温、分解，这一过程会带走钢渣中更多的热量，水面上升到渣面以上后，整池钢渣被沸水煮着，有利于钢渣的粉化，打水闷渣过程用时较短，用水较少，具有节水高效的特点。本发明的闷渣池中注入热态钢渣后，仅需对热态钢渣做简单平整，无需费力翻拨，同时在下打水的过程中，水面慢慢上升，不会对钢渣冲刷而使得水中含有大量灰分，最后回水量也很少，回水管道同时被用于供水和回水，每次回水沉积在内的小量灰分，又会被下次打水时冲洗干净，基本不存在回水管道堵塞的问题，无需清理回水管道，具有运营成本较低的特点。本发明下打水产生的水蒸气会源源不断地往上冒，把钢渣中产生的可燃气体稀释并挤压出去，由于不从上面浇水，打水完成前上面有热熔红渣存在，使得稀释不够彻底的可燃气体刚一冒出，就会被上面的红渣点燃烧掉，无处蓄积，彻底解决了可燃气体爆炸的危险，具有作业安全的特点。本发明的闷渣池有开水煮渣的过程，煮渣会使得钢渣分化的更好，同时煮完的钢渣接近100℃，此时钢渣被挖出后容易水分蒸发变干，不会因钢渣过湿而影响后续的磁选，具有对钢渣中渣铁的分离效果较好的特点。本发明的下打水方式，不仅避免了爆炸，而且排出的气体温度，远远高于采用上打水排出的气体温度，使得钢渣冷却过程中对余热的回收成为可能。

此外，由于本发明最后的回水量较小，所以采用抽水泵的功率较小，抽水泵的功率仅为传统闷渣池大集水井抽水泵功率的1/5以下。因此，本发明具有建设投入较少，节水高效，运营成本较低，作业安全和钢渣分离效果较好的特点。

附图说明

图1是现有技术中400万吨钢/年的闷渣系统的结构俯视图；

图2是现有技术中闷渣池的结构右视图；

图3是本发明闷渣池的结构俯视图；

图4是本发明闷渣池的结构右视图；

图5是本发明闷渣工艺的流程图。

附图中的标记为：1-闷渣池，2-小集水井，3-集水沟，4-回水管道，5-排水阀门，6-供水管，7-排水管，8-抽水泵，9-盖子，10-通风口，11-烟筒连接口，12-通风管，13-引风机，14-钢板内衬，15-铁篦子，16-横杆，17-重锤，18-拉杆，19-阀门挡片，1’-闷渣池，2’-集水沟，3’-排水管道，4’-大集水井。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

下面选用申请人在唐山建成的一个独立回水的钢渣预处理闷渣池为例进行说明，闷渣池的长度为6m，宽度为6m，深度为5.5m；闷渣池底部集水沟的深度为6m，小集水井的深度为10m。

一种热态钢渣快速冷却的方法，构成如图5所示，包括以下步骤；

1、垫底：

(a)用抽水泵将闷渣池内的积水彻底回净；

(b)用干燥的转炉钢渣或热熔钢渣，将整个闷渣池的池底不留空缺的全部铺垫。

2、装渣：

在折倒第一罐热熔渣前，确认现场闷渣池底情况，如闷渣池底有积水或湿渣，必须使用转炉钢渣或热熔钢渣的散渣再次铺垫。

将热态钢渣倒入闷渣池中，装渣量为110～170m³，优选装渣量为120～130m³；每向闷渣池内倾倒完一次热态钢渣，都要对闷渣池内的热态钢渣进行搅拌；装渣完成之后、打水之前要对闷渣池上盖，闷渣池的盖子上设有烟筒连接口，用于连接烟筒，方便蒸汽外排；闷渣池的盖子上设有通风口，通风口处经通风管连接有引风机，用于加速蒸汽排放；闷渣池的内壁上设有钢板内衬，钢板内衬上设有固定螺栓孔，热态钢渣装满闷渣池后，热态钢渣的最高面不得超过钢板内衬上的固定螺栓孔,最上部的固定螺栓孔距钢板内衬最高面的距离为0.3～0.5m；装渣时要检查闷渣池是否装满，若闷渣池未装满，继续进行装渣作业。

3、打水：

将闷渣池的上盖扣好；将上盖的烟筒连接口与烟筒密封连接。关闭排水阀门，打开供水阀门，供水管从闷渣池底部打水，打水过程中不回水，直至打满整个闷渣池。打满整个闷渣池所需时间为1.2～1.8小时，优选为1.5～1.8小时，用水量为80～90吨，优选为80～85吨。

4、煮渣：

闷渣池内打满水后，调小打水量，保持闷渣池内始终满水位，对钢渣进行水煮，若蒸汽的排放情况和池内水量不符合要求，再次重新打开供水阀门，调节池内水量和钢渣温度，至符合要求。小水量的打水时间为6～7小时，优选为6.5～7小时，用水量为40～50吨，优选为45～50吨。

5、停水闷渣：

当闷渣池内不再有蒸汽外排时，此时池内积水会仍旧继续保持沸腾状态，停止打水，进入停水闷渣状态；正常的闷渣现象是水蒸气全部从烟筒外排，在闷渣池上盖通风口处，有风向池内流动，在打水闷渣初期，可启动引风机加速蒸汽的排放。

闷渣状态保持至热态钢渣温度降到90℃以下停止，优选为80～85℃时停止；总用水量在0.4吨/吨渣以下；从开始打水到闷渣结束的总时间为9～12小时，优选为10.5～11.5小时。

其中从开始打水到停止打水的水量调节过程是：刚开始时，在保证闷渣池正常工作的状态下，先把水量给到最大，然后根据闷渣池内的积水情况，逐步调小水量，保持闷渣池内始终满水位，当闷渣池内不再有蒸汽外排时，停止打水。

6、出渣：

(a)排水；关闭供水阀门，打开排水阀门，启动抽水泵，将闷渣池内的积水送入蓄水池，回水量在50吨以下，一般的排水量为35～45吨；

(b)开盖；打开闷渣池的盖子；

(c)出渣；用挖掘设备将闷渣池中的钢渣转出待用，完成一个工作循环。

一种热态钢渣快速冷却的装置，构成如图3和图4所示，包括闷渣池1，闷渣池1的侧部设有小集水井2，闷渣池1内的底部设有集水沟3，集水沟3通过回水管道4与小集水井2连通；所述集水沟3的顶部低于闷渣池1的底部，小集水井2的底部低于集水沟3的底部。所述回水管道4的小集水井2一端设有排水阀门5和供水管6。所述闷渣池1的顶部设有盖子9，盖子9上设有烟筒连接口11。所述盖子9上还设有通风口10，通风口10处经通风管12连接有引风机13。所述小集水井2的底部经排水管7连接有抽水泵。所述闷渣池1的内壁上设有钢板内衬14。所述集水沟3上设有铁篦子15。所述集水沟3设置在闷渣池1底部的中间。所述的排水阀门5包括横杆16，横杆16设置在供水管6上，横杆16的一端设有重锤17，横杆17的另一端铰接有拉杆18，拉杆18的端部铰接有阀门挡片19，阀门挡片19位于回水管道4的排水口处。所述回水管道4在集水沟3和小集水井2之间倾斜设置，回水管道4的一端设置在集水沟3的底部，回水管道4与集水沟3连接的一端高于与小集水井2连接的一端。

其中，钢板内衬的厚度为220mm。热熔钢渣的初始温度为1000～1600℃。

实施例1。一种热态钢渣快速冷却的方法，构成如图5所示，包括以下步骤；

(1)垫底；包括以下步骤；

(a)用抽水泵将闷渣池内的积水彻底抽净；

(b)用干燥的转炉钢渣或热熔钢渣，将整个闷渣池的池底不留空缺的全部铺垫。

(2)装渣；将热态钢渣倒入闷渣池中，装渣量为110m³；每向闷渣池内倾倒完一次热态钢渣，都要对闷渣池内的热态钢渣搅拌；装渣完成之后要对闷渣池上盖，闷渣池的盖子上设有烟筒连接口，用于连接烟筒，方便蒸汽外排；闷渣池的盖子上设有通风口，通风口处经通风管连接有引风机，用于加速蒸汽排放；闷渣池的内壁上设有钢板内衬，钢板内衬上设有固定螺栓孔，热态钢渣装满闷渣池后，热态钢渣的最高面不得超过钢板内衬上的固定螺栓孔；所述装渣时要检查闷渣池是否装满，若闷渣池未装满，继续进行装渣作业。

(3)打水；从闷渣池底部打水，直至打满整个闷渣池，所需打水时间为1.2小时，用水量为80吨左右。

(4)煮渣；闷渣池内打满水后，调小打水量，保持闷渣池内始终满水位，对钢渣进行水煮，小水量的打水时间为6小时，用水量为40吨左右。

(5)停水闷渣；当闷渣池内不再有蒸汽外排时，停止打水，保持闷渣状态。闷渣状态保持至热态钢渣温度降到85℃时停止；总用水量在0.4吨/吨渣以下；从开始打水到闷渣结束的总时间为9小时。

(6)出渣；包括以下步骤；

(a)排水；启动抽水泵，将闷渣池内的积水送入蓄水池，排水量在35吨左右；

(b)开盖；打开闷渣池的盖子；

(c)出渣；用挖掘设备将闷渣池中的钢渣转入输送设备中。

实施例2。一种热态钢渣快速冷却的方法，构成如图5所示，包括以下步骤；

(1)垫底；包括以下步骤；

(a)用抽水泵将闷渣池内的积水彻底抽净；

(b)用干燥的转炉钢渣或热熔钢渣，将整个闷渣池的池底不留空缺的全部铺垫。

(2)装渣；将热态钢渣倒入闷渣池中，装渣量为120m³；每向闷渣池内倾倒完一次热态钢渣，都要对闷渣池内的热态钢渣搅拌；装渣完成之后要对闷渣池上盖，闷渣池的盖子上设有烟筒连接口，用于连接烟筒，方便蒸汽外排；闷渣池的盖子上设有通风口，通风口处经通风管连接有引风机，用于加速蒸汽排放；闷渣池的内壁上设有钢板内衬，钢板内衬上设有固定螺栓孔，热态钢渣装满闷渣池后，热态钢渣的最高面不得超过钢板内衬上的固定螺栓孔；所述装渣时要检查闷渣池是否装满，若闷渣池未装满，继续进行装渣作业。

(3)打水；从闷渣池底部打水，直至打满整个闷渣池，所需打水时间为1.5小时，用水量为85吨左右。

(4)煮渣；闷渣池内打满水后，调小打水量，保持闷渣池内始终满水位，对钢渣进行水煮，小水量的打水时间为6.5小时，用水量为43吨左右。

(5)停水闷渣；当闷渣池内不再有蒸汽外排时，停止打水，保持闷渣状态。闷渣状态保持至热态钢渣温度降到85℃时停止；总用水量在0.4吨/吨渣以下；从开始打水到闷渣结束的总时间为9.5小时。

(6)出渣；包括以下步骤；

(a)排水；启动抽水泵，将闷渣池内的积水送入蓄水池，排水量在35吨左右；

(b)开盖；打开闷渣池的盖子；

(c)出渣；用挖掘设备将闷渣池中的钢渣转入输送设备中。

实施例3。一种热态钢渣快速冷却的方法，构成如图5所示，包括以下步骤；

(1)垫底；包括以下步骤；

(a)用抽水泵将闷渣池内的积水彻底抽净；

(b)用干燥的转炉钢渣或热熔钢渣，将整个闷渣池的池底不留空缺的全部铺垫。

(2)装渣；将热态钢渣倒入闷渣池中，装渣量为130m³；每向闷渣池内倾倒完一次热态钢渣，都要对闷渣池内的热态钢渣搅拌；装渣完成之后要对闷渣池上盖，闷渣池的盖子上设有烟筒连接口，用于连接烟筒，方便蒸汽外排；闷渣池的盖子上设有通风口，通风口处经通风管连接有引风机，用于加速蒸汽排放；闷渣池的内壁上设有钢板内衬，钢板内衬上设有固定螺栓孔，热态钢渣装满闷渣池后，热态钢渣的最高面不得超过钢板内衬上的固定螺栓孔；所述装渣时要检查闷渣池是否装满，若闷渣池未装满，继续进行装渣作业。

(3)打水；从闷渣池底部打水，直至打满整个闷渣池，所需打水时间为1.6小时，用水量为86吨。

(4)煮渣；闷渣池内打满水后，调小打水量，保持闷渣池内始终满水位，对钢渣进行水煮，小水量的打水时间为6.6小时，用水量为45吨左右。

(5)停水闷渣；当闷渣池内不再有蒸汽外排时，停止打水，保持闷渣状态。闷渣状态保持至热态钢渣温度降到90℃时停止；总用水量在0.4吨/吨渣以下；从开始打水到闷渣结束的总时间为10.5小时。

(6)出渣；包括以下步骤；

(a)排水；启动抽水泵，将闷渣池内的积水送入蓄水池，排水量在35吨左右；

(b)开盖；打开闷渣池的盖子；

(c)出渣；用挖掘设备将闷渣池中的钢渣转入输送设备中。

实施例4。一种热态钢渣快速冷却的方法，构成如图5所示，包括以下步骤；

(1)垫底；包括以下步骤；

(a)用抽水泵将闷渣池内的积水彻底抽净；

(b)用干燥的转炉钢渣或热熔钢渣，将整个闷渣池的池底不留空缺的全部铺垫。

(2)装渣；将热态钢渣倒入闷渣池中，装渣量为170m³；每向闷渣池内倾倒完一次热态钢渣，都要对闷渣池内的热态钢渣搅拌；装渣完成之后要对闷渣池上盖，闷渣池的盖子上设有烟筒连接口，用于连接烟筒，方便蒸汽外排；闷渣池的盖子上设有通风口，通风口处经通风管连接有引风机，用于加速蒸汽排放；闷渣池的内壁上设有钢板内衬，钢板内衬上设有固定螺栓孔，热态钢渣装满闷渣池后，热态钢渣的最高面不得超过钢板内衬上的固定螺栓孔；所述装渣时要检查闷渣池是否装满，若闷渣池未装满，继续进行装渣作业。

(3)打水；从闷渣池底部打水，直至打满整个闷渣池，所需打水时间为1.8小时，用水量为90吨左右。

(4)煮渣；闷渣池内打满水后，调小打水量，保持闷渣池内始终满水位，对钢渣进行水煮，小水量的打水时间为7小时，用水量为50吨左右。

(5)停水闷渣；当闷渣池内不再有蒸汽外排时，停止打水，保持闷渣状态。闷渣状态保持至热态钢渣温度降到85℃时停止；总用水量在0.4吨/吨渣以下；从开始打水到闷渣结束的总时间为12小时。

(6)出渣；包括以下步骤；

(a)排水；启动抽水泵，将闷渣池内的积水送入蓄水池，排水量在35吨左右；

(b)开盖；打开闷渣池的盖子；

(c)出渣；用挖掘设备将闷渣池中的钢渣转入输送设备中。

本发明采用从闷渣池底部打水的方式来对热态钢渣进行冷却，打水时没有流走的水，水变成100℃的水蒸气后，大部分水蒸气还要从热熔钢渣中穿过，继续升温、分解，这一过程会带走钢渣中更多的热量，水面上升到渣面以上后，整池钢渣被沸水煮着，有利于钢渣的粉化，打水闷渣过程用时较短，用水较少，具有节水高效的特点。本发明的闷渣池中注入热态钢渣后，仅需对热态钢渣做简单平整，无需费力翻拨，同时在下打水的过程中，水面慢慢上升，不会对钢渣冲刷而使得水中含有大量灰分，最后回水量也很少，回水管道同时被用于供水和回水，每次回水沉积在内的小量灰分，又会被下次打水时冲洗干净，基本不存在回水管道堵塞的问题，无需清理回水管道，具有运营成本较低的特点。本发明下打水产生的水蒸气会源源不断地往上冒，把钢渣中产生的可燃气体稀释并挤压出去，由于不从上面浇水，打水完成前上面有热熔红渣存在，使得稀释不够彻底的可燃气体刚一冒出，就会被上面的红渣点燃烧掉，无处蓄积，彻底解决了可燃气体爆炸的危险，具有作业安全的特点。本发明的闷渣池有开水煮渣的过程，煮渣会使得钢渣分化的更好，同时煮完的钢渣接近100℃，此时钢渣被挖出后容易水分蒸发变干，不会因钢渣过湿而影响后续的磁选，具有对钢渣中渣铁的分离效果较好的特点。本发明的下打水方式，不仅避免了爆炸，而且排出的气体温度，远远高于采用上打水排出的气体温度，使得钢渣冷却过程中对余热的回收成为可能。

此外，由于本发明最后的回水量较小，所以采用抽水泵的功率较小，抽水泵的功率仅为传统闷渣池大集水井抽水泵功率的1/5以下。因此，本发明具有建设投入较少，节水高效，运营成本较低，作业安全和钢渣分离效果较好的特点。

热熔渣泼在有积水的地方把水盖住会爆炸，而从热熔渣下面打水不爆炸的原因是：爆炸是在极短的时间内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围的介质中产生高压的化学反应，具有极强的破坏性；热熔渣泼在有积水的地方，把水突然盖住，热熔渣落下与水亲密接触，把自己足够的热能几乎同时(极短时间)传给下面的水，水同时变成蒸汽膨胀(状态变化)，于是发生了爆炸；而下打水时，水面上升逼近热熔渣的过程中，水会被先后(而不是同时)烤沸汽化，水无法与热熔渣亲密接触，产生的水蒸气会很容易通过热熔渣排出。所述的热熔渣即热态钢渣。