专利名称：制造膨胀的炉渣的方法
技术领域：
本发明涉及炉渣的处理方法以将其转化为有用的产品。更具体地，本发明提供将熔化的高炉炉渣转变为用作制成水泥制品的一混凝料的轻型固体的装置。
以前在冶炼场所之外回收炉渣的工作包括将炉渣倒入盛有一池水的开口水坑中。急冷的炉渣会冷却和固化，产生通过炉渣排出的蒸汽，从而产生一“膨胀的”非常类似自然轻石的轻型产品。此方法具有产生大量气态副产品的缺点，这些气态副产品进入大气中并且不符合当代环境标准。
由于是分批的方法，因此很慢，而且冷却的炉渣必须进一步处理以提供尺寸均匀的一混凝料并使其有用。
目前已研制了用于使炉渣制丸的方法，其中熔化的炉渣连续与大量的水向具有径向延伸的叶片的一转筒进给，由此冷却的炉渣抛入空气中进一步冷却，而且它方便地沉积在一堆分散的均匀的球丸中。这种方法在申请人的美国专利3,594,142中描述。生成的产品形如球丸，可以方便地处理。但玻璃化并相对稠密的球丸不能认为是一“泡沫状的”炉渣或一“膨胀的”炉渣，而且不适用于轻型混凝土和类似需要一轻型混凝料的场合中。
在US1,047,370中，熔化的炉渣在压力下进入一水流中向一转轮进给，此转轮带有多个松散地枢轴安装在其支撑杆上的“搅拌叶片”，而且在转轮以约7,000英尺/分钟的高速转动时叶片从转轮径向伸出。炉渣和水流以及搅拌叶片在炉渣上的联合作用使炉渣分成小块，这些小块通过空气被抛出堆积成一堆，可以相信生成的产品不会膨胀而且不适于用做轻型混凝料。
在US56,595中，熔化的炉渣也进给至一转筒，在此情况下，转筒带有绕转筒周边径向延伸并倾斜的许多臂。转筒设在一腔中，腔盛有一池水以骤冷热的熔化的炉渣。炉渣成粒状并由于温度的突然变化而破裂，由臂向前带出，此操作类似一麻花钻，成粒状的炉渣被带出设备。生成的材料玻璃化并不适于用作轻型混凝料。
本发明的一个目的是提供一种用于连续产生一膨胀的轻型炉渣的装置。
根据本发明，提供了一种膨胀冶金炉渣以产生一轻型固体的方法，此方法包括以下步骤(a)形成具有控制流速的一股熔化的液态炉渣；(b)使所述一股熔化的液态炉渣与一受控制数量的水混合以产生炉渣和水相互作用的一混合物；(c)使炉渣和水相互作用的混合物流入用于盛放炉渣和水相互作用的混合物的一容器中，并使炉渣和水相互作用的混合物相互作用一预定时间段以形成一膨胀的固体；(d)分割炉渣和水相互作用的混合物；(e)并通过空气抛出分割的炉渣和水相互作用的混合物积累成一堆。
根据本发明的另一方面，还提供了一种实施此方法的设备，设备包括一具有一弧形底部和一开口顶部的容器，其中所述炉渣和水的混合物通过开口顶部在一接收端容装而在一排出端排出；以及一设置成在所述容器中在其一纵轴上转动的转筒，转筒带有至少一个具有一长度和一高度的叶片，高度从转筒的表面径向延伸一预定距离，所述至少一个叶片的长度至少延伸转筒长度的一部分，随着转筒转动转入炉渣和水的流动的相互作用的混合物的运动路径中的叶片可以分割炉渣和水相互作用的混合物并以足以使分割的炉渣和水相互作用的混合物通过容器的开口抛出的离心力将所述炉渣和水相互作用的混合物推向容器的所述排出端堆积成一堆。
在设备的一优选形式中，转筒带有一对设置在转筒径向相对侧上的叶片，第一叶片具有一从转筒一端向转筒中间延伸的长度，另一个叶片具有从转筒的另一端向所述中间延伸以平衡转筒的长度。
为了更清楚地理解本发明，下面参照附图描述一优选实施例，其中
图1是用于实施本发明装在一腔室中的设备的一示意性侧视图；图2是图1的设备的一立体图；图3是图2设备的一侧视图；图4(邻近图1画出)是形成部分图1设备的一转筒的一侧视图；图5(邻近图4画出)是图4的转筒的一端部视图；图6(邻近图1画出)是用于本发明方法的转筒的一第一变化实施例的一侧视图；图7(邻近图6画出)是图6的转筒的一端部视图；图8(邻近图1画出)是用于本发明的方法的转筒的一第二变化实施例的一侧视图；图9(邻近图8画出)是图8的转筒的一端部视图。
使用为了本发明的目的而改造的用于使冶炼炉渣成为球丸可以方便地实施本发明的方法。在一制丸机的情况下，熔化的炉渣从一高炉(未示出)导出并经过一导板20传至装在一腔室23中通常由标记22表示的设备中。
设备包括一由标记24表示的设备机架(图2)，机架包括两个间隔开的侧机架件26、28，在其之间支撑有设备的主要工作部件，即一向下倾斜的进给板30、一装有叶片的第一抛出转子32、一容装转子32的开口容器34以及一第二转向转子36。
从图3中清楚可见，进给板30包括一支撑多个由高耐热材料如石墨制成的块体40的平金属底板38，其上表面构成一相互作用进给表面。从具有喷嘴(未示出)的水管42供给的水由箭头43所示导引在沿倾斜的进给板30向下流动的一股熔化的液态炉渣45(图1)上并与炉渣相互作用。最好，炉渣流动速度控制在每分钟1至3吨(1000至3000千克)的范围中而水的流速为每分钟100至300加仑(450至1400升)。侧壁44(图1)设置成将炉渣和水的相互作用的混合物限制在进给板30的表面上，而且整个进给板弹性安装在设备机架24上并不停地振动以协助防止炉渣和水的相互作用的混合物粘在表面上。这样，进给板30由其压缩轴竖直设置的插入的压缩卷簧48从机架24的支座46中支撑。由在进给板上流动的炉渣和水的相互作用的混合物的冲击产生一随机振动并且叠加在由一转动的偏心重量(未示出)产生的一常力振动上。
额外的冷却水从水管50引导至底板38的下侧并从水管52引导至一设在进给板30的排出端上的止推板54，在此炉渣和水的相互作用的混合物离开进给板并进入容器34中。
容器34具有一弧形底部和一开口顶部，开口顶部限定一邻近进给板30的接收端56和一远离进给板的排出端58，容器34在工业上通常称为一“匙勺”。容器34的尺寸可以容接一包含装有叶片的转子32的转筒并包括一由板钢制成并由一水管59水冷却的中空套管。
有叶片的转子32包括两个间隔开的平行的圆侧板60，在两个侧板60之间分布一与传动轴64同轴的具有圆形截面的水平设置的转筒62，在传动轴64上转筒62绕一水平轴66转动，转筒62的周边设有一对径向向外延伸的叶片68，转筒62在图3中由方向箭头70所示顺时针转动，即在朝向从进给板30中出来的并供入容器34的接收端中的炉渣和水的相互作用的混合物转动。转筒62从一电机72经过一带74和带轮76驱动。
在转筒62的表面上的叶片68的位置和结构对本发明方法的操作很重要。从图4和5中可以看出，每个叶片68设置在一转筒62的相对侧上，这样当一个叶片转至转筒的顶部时相对的叶片将到达转筒的底部。每个叶片68具有从邻近侧板60的转筒的一各自端部向转筒中间延伸的长度。以此方式，装有叶片的转子组件32平衡并且至少一个叶片与转筒的一各自纵向区段相连。
通常，具有外径为24英寸(61厘米)的转筒转动的线速度为30至42英尺(9至13米)/分钟，每个叶片68从转筒的表面延伸6英寸(15厘米)并且当炉渣和水的相互作用的混合物从进给板30受到激励进入容器34的接收端56时可以分割混合物。转筒本身具有一6英尺(1.828米)的长度并且叶片68与容器的内部间隔开一小段距离，通常留下小于半英寸(1.27厘米)的一间隙。当炉渣和水相互作用的混合物向下沿容器34流动并由叶片68向排出端向前支承时它们继续相互作用，因此具有产生一轻型的膨胀的炉渣产品必要的增大的滞留时间。当转子32完成了通过容器34的一转动时，每个叶片68将叶片前面携带的任何材料通过空气堆集成一堆。
通过使转子36转向可以完成设备22的组装，转子36也包括两个间隔开的平行的端板80，在端板80之间分布一与其传动轴84同轴的圆形横截面的水平圆筒82，传动轴84的端部安装在各自的轴承座86中绕一水平轴88如方向箭头90所示向进给板30转动。传动轴84与传动轴64为装有叶片的转子而间隔开，其高度选择成使任何突出的材料转向向下进入所述的堆中并防止材料重新进入容器34的接收端56。
轴承座86的位置可以调整以改变使转向转子36与装有叶片的转子32分隔开的高度，而且额外的冷却水由水管92提供并如箭头94所示导引在转子36的表面上。
设备22提供一种膨胀冶炼炉渣的连续装置，而且现有的制丸设备如在我们的先有专利No.3,594,142和4,451,221中所述的设备可以容易地转换以产生一膨胀的炉渣制品。可以理解必要的转换会需要增加开口的容器34和改变装有叶片的转子32，以减以叶片68的数量，因为否则炉渣和水的相互作用的混合物会由几个叶片根据转子的两个连续的转动过早地突出并不能在容器中有机会充分相互作用。
在使用中，可以理解当水加入在进给板30上流动的炉渣流中时在炉渣和水之间开始相互作用。当相互作用的滞留时间可以通过增加进给板30的长度而延长时，这样需要等量增大进给板在地面之上的高度并且会在可估计的程度上使操作本发明方法的现有设备复杂化。离开进给板30的炉渣和水相互作用的混合物由设置在进给板之下并经过一重力排出装置接收炉渣和水的相互作用的混合物的容器34支撑。炉渣和水之间的相互作用在容器中继续并且当混合物从接收端向容器的排出端引进时可以听见相互作用出连续的爆炸声。叶片68的目的是双重的，即每个叶片有一锋利的前边缘，此前边缘分割相互作用的混合物，还有一倾斜的后边缘，此后边缘部分可以支撑前边缘并使任何来自相互作用的炉渣和水混合物的爆炸冲击转向。叶片的第二种功能是将任何携带的叶片前部上的分割的材料抛出，以使其从容器中以足够的力离开落入一堆96中(图1)，需要时堆96从设备中取出而被运走。
可以理解在后面权利要求的范围内可以对上述本发明的实施例进行一些变化。具体地，可以理解叶片的结构和形状可以变化，而且在图6至9中示出这些变化的特例。
在图6和7中，横穿相连的转筒100的整个长度只设有一单独的叶片98。转筒100安装在各自的侧板102之间。
在图8和9中，一转筒104具有四个径向交错的叶片106，其中一第一对106a在一个侧板108和转筒的中间之间占据转筒的纵向区段，而一第二对106b在相对的侧板108和转筒的中间之间占据转筒的一纵向区段。每个叶片106径向交错90°，这样成对(106a，106b)的叶片位于转筒的相对侧上。可以理解叶片的这种布局使转筒可以平衡，从而便于设备的操作和维修。
其他变化对本领域专业技术人员是显而易见的。必须明白如果设有太多叶片提供在容器34中的额外的滞留时间会打折扣，其中在转筒每次转动时这些叶片从容器中连续抛出材料。最后，还可以理解容器34通过水管59水冷却而且没有新鲜的水加入容器本身的内部，从而限止水的量并防止炉渣和水相互作用的混合物停止，否则会抑制任何连续的反应并使生成的材料玻璃化。
权利要求
1.一种膨胀冶金炉渣以产生一轻型固体的方法，此方法包括以下步骤(a)形成具有控制流速的一股熔化的液态炉渣(45)；(b)使所述一股熔化的液态炉渣(45)与一受控制数量的水(43)混合以产生炉渣和水相互作用的一混合物。(c)使炉渣和水相互作用的混合物流入用于盛放炉渣和水相互作用的混合物的一容器(34)中，并使炉渣和水相互作用的混合物相互作用一预定时间段以形成一膨胀的固体；(d)分割炉渣和水相互作用的混合物；并(e)通过空气抛出分割的炉渣和水相互作用的混合物堆积成一堆(96)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将水喷到沿一倾斜进给板(30)向下流动的熔化的液态炉渣表面上而使熔化的液态炉渣(45)和水(43)混合。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，容器(34)具有一可容装一转筒(62)的弧形底部以及一开口顶部，所述炉渣和水相互作用的混合物通过开口在一接收端(56)被接纳而在一排出端(58)被排出。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，转动转向装置(36)设置成在容器(34)的所述排出端(58)的上方为一高度，此高度选择成使抛出的任何材料转向而不能进入容器的所述接收端(56)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由设置成在所述容器(34)中在其一纵轴上旋转的一转筒(62)将炉渣和水相互作用的混合物分割开，转筒(62)带有于少一个具有一高度和一长度的叶片(68)，高度从转筒表面径向延伸一预定距离，所述至少一个叶片的长度至少延伸转筒(62)长度的一部分。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由设置成在所述容器(34)中在其一纵轴上旋转的一转筒(62)将分割的炉渣和水相互作用的混合物抛出，转筒(62)带有至少一个具有一高度和一长度的叶片(68)，高度从转筒表面径向延伸一预定距离，所述至少一个叶片的长度至少延伸转筒(62)长度的一部分。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述股(45)中炉渣的流速为1至3吨/分钟，而水的流速为100至300加仑/分钟。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，转筒(62)转动的线速度为30至42英尺/秒。
9.一种实施权利要求1方法的设备，设备具有一具有一弧形底部和一开口顶部的容器(34)，其中所述炉渣和水的混合物通过开口顶部在一接收端(56)容装而在一排出端(58)排出；以及一设置成在所述容器(34)中在其一纵轴上转动的转筒(62)，转筒(62)带有至少一个具有一长度和一高度的叶片(68)，高度从转筒的表面径向延伸一预定距离，所述至少一个叶片的长度至少延伸转筒长度的一部分，随着转筒转动进入炉渣和水流动的相互作用的混合物的运动路径中的叶片可以分割炉渣和水相互作用的混合物并以足以使分割的炉渣和水相互作用的混合物通过容器的开口抛出的离心力将所述炉渣和水相互作用的混合物推向容器的所述排出端堆积成一堆(96)。
10.如权利要求9所述的设备，具有一转动转向装置(36)，转向装置(36)设置成在容器(34)的所述排出端(58)的上方为一高度，此高度选择成使抛出的任何材料转向而不能进入容器的所述接收端(56)。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，转筒(100)带有一单独的叶片(98)，其长度从转筒的一端向转筒的另一端延伸。
12.如权利要求9所述的设备，其特征在于，转筒(62)带有一对设置在转筒径向相对侧上的叶片(68)，第一叶片具有一从转筒一端向转筒中间延伸的长度，另一个叶片具有从转筒的另一端向所述中间延伸以平衡转筒的长度。
13.如权利要求9所述的设备，其特征在于，转筒(62)带有多个叶片(106)，每个叶片都有在转筒长度上延伸一部分的长度，叶片彼此径向交错以平衡转筒。
全文摘要
通过形成一股流速受控制的熔化的液态炉渣(45)并使炉渣股与一受控制数量的水流(43)混合而且使炉渣与相互作用的混合物流入一容器(34)中而使冶炼炉渣膨胀以产生一轻型固体。炉渣和水之间的相互作用可以进行一预定的时间段以形成一膨胀的固体,而不用另外加入冷却水,否则会抑制材料并使其玻璃化。在容器(34)中,驱动一装有叶片的转子(32)分割炉渣和水相互作用的混合物并通过空气抛出分割的混合物堆积成一堆(96)。
文档编号C21B3/08GK1260768SQ98806168
公开日2000年7月19日 申请日期1998年6月12日 优先权日1997年6月13日
发明者戴维·T·霍瓦特, 彼得·A·麦克肯杰 申请人:拉法基加拿大公司