[发明专利]利用水和二氧化碳实现钢渣淬化及余热回收的方法与装置

说明书

利用水和二氧化碳实现钢渣淬化及余热回收的方法与装置，方法为：二氧化碳和水蒸气混合；混合气体通过喷吹系统向流化床换热器内喷吹，经余热锅炉进入气体循环管道；部分气体返回气体喷吹系统，其余通入布风板；将熔融冶金钢渣导入流化床换热器进行气淬，生成钢渣颗粒在气流作用下悬浮；高温气体进入余热锅炉换热，形成低温气体进入气体循环管道；钢渣颗粒800℃以下时，发生放热反应；高温气体的温度450±5℃时，补充CO₂；当物料温度150℃以下时，关闭气体喷吹系统；装置包括钢渣溜槽、流化床换热器和气体喷吹系统。本发明的方法钢渣余热回收利用效率高，钢渣安定性好，占地面积小，处理周期短并且气体消耗量低。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种利用水和二氧化碳实现钢渣淬化及余热回收的方法与装置。

背景技术

近年来，随着我国钢铁工业的迅速发展，钢渣的堆积量逐年增长，不仅占用了大量的土地，也造成了严重的环境污染；节约型社会对冶金企业节能降耗的要求越来越高，开发冶金熔渣余热的高效回收利用技术是有效且实用的节能措施，高效、高品质地回收冶金熔渣显热将成为钢铁企业降低综合能耗的一个重要手段；炼钢生产工艺产生的钢渣显热是公认的重要二次能源。

目前钢铁企业采用的钢渣处理方法都是先将热态钢渣进行不同的冷却处理后，再进行破碎-筛分-磁选-加工，之后进一步提取钢渣中的金属加以利用，或者将钢渣直接用于生产水泥，铺路以及生产建筑材料等用途，而钢渣大量显热并没有得到充分回收利用；钢渣的主要组成成分中CaO的含量占30～60％，遇水后游离氧化钙会与水发生反应生成氢氧化钙，体积发生膨胀，用作建材时会因体积膨胀导致建筑的断裂；同时，钢渣中CaO发生碳化反应释放大量的化学反应热，目前的钢渣回收显热的同时，并未协同考虑钢渣加速碳化强化钢渣的安定性。

协同回收钢渣显热和化学反应热且兼顾考虑钢渣的资源化是目前研究的重点之一；鉴于现有钢渣处理工艺方法，首先需要解决以下问题：

钢渣中活性含钙相捕集CO₂的潜力有待开发：钢渣中CaO含量丰富，其作为CO₂的捕集载体具有较优的热力学条件，且碳化反应过程中释放大量的化学热，加速碳化后的钢渣由于安定性提高，能够实现钢渣用于筑路或建筑材料大宗利用的目的；

钢渣粒度均匀性差：目前钢渣处理工艺，如热闷法、水淬法、滚筒法，处理后的钢渣存在钢渣粒度均匀性差，钢渣处理效率低；

钢渣安定性差：目前的钢渣处理工艺处理后的钢渣中不稳定的氧化钙含量较高，钢渣的安定性差，利用率低；

钢渣换热过程低温显热难以高效利用：常规的钢渣处理工艺回收钢渣显热后钢渣剩余温度达300℃左右，对于300℃以下的低温显热难以高效利用；

处理周期长：传统的热泼、闷渣工艺往往要经过数天的时间才能完成。

发明内容

针对现有的钢渣余热回收利用在技术上存在的上述问题，本发明提供一种利用水和二氧化碳实现钢渣淬化及余热回收的方法与装置，通过将液态钢渣进行有效的粒化，节省二次破碎的费用，以二氧化碳和水蒸汽为介质对钢渣的热量进行余热回收；利用钢渣捕集CO₂的同时，协同回收钢渣显热，达到节能环保的效果。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将二氧化碳和水蒸气混合形成混合气体；混合气体中CO₂的体积分数为70～90％，其余为水蒸气；混合气体的压力0.1～1.0MPa；