本發明涉及煉鋼技術領域，特別是一種熱態鋼渣快速冷卻的方法。

背景技術：

鋼渣預處理部分中的預處理方法有：熱潑法、熱悶法、滾筒法、高壓釜法和風淬法等，現在被普遍采用的預處理方法就是熱潑法和熱悶法。熱潑法，簡單的說就是把熱潑場地上的熱熔鋼渣，通過打水的方法，使之快速冷卻和部分粉化，但由于占地面積較大，并且采用露天作業，會產生揚塵和高堿度水污染的問題。熱悶法是近十幾年才有的鋼渣預處理工藝；由于熱悶法作業在車間內進行，大大降低了粉塵對外界的污染，悶渣池有閉路的給排水系統，也避免了高堿度水的污染。

如圖1和圖2所示，一套匹配400萬噸鋼/年的悶渣系統，有6個悶渣池(1’)，每個悶渣池(1’)都有一個集水溝(2’)，集水溝(2’)與6個悶渣池(1’)共用的排水管道(3’)相連，排水管道(3’)又和一個大集水井(4’)相連，悶渣池(1’)、排水管道(3’)和大集水井(4’)均是鋼筋混泥土結構。這樣的6個悶渣池及其配套設施所需費用在3000萬以上，建設投入很大。

以上6個悶渣池依次進行墊底、裝渣、打水、悶渣和出渣，如此循環使用；該作業流程采用從上面打水，水變成100℃的水蒸氣排走，同時帶走鋼渣的熱量，打水前期下面熱氣上涌，水不容易下滲，而到了中后期，大部分水下滲后又白白流走；打水的同時又回水，打水量一般在幾百噸甚至上千噸，回水量也在幾百噸，每噸鋼渣消耗的水量在1.2噸左右，打水悶渣用時20個小時以上，費時又費水；循環過程中，為了鋼渣冷卻速度更快，每翻一次渣，還要用挖掘機對熱熔渣進行翻撥，使其放出大量的熱，使得運營成本較高。

現有的熱悶法打水，采用全覆蓋噴淋的方法，把渣池中熔融的一千多攝氏度(最高1600℃)的鋼渣，全部用水澆到一百攝氏度以下沒有紅渣。打水過程，尤其到中后期，會有2/3以上的水攜帶較多鋼渣中的灰分和可溶物，通過集水溝、排水管道流到大集水井，池底如果有積水，熱熔渣潑進去會把水蓋住，造成威力不小的爆炸。由于上面所述系統中的回水量較大，所回的水中含有大量沉積的灰分，回水中攜帶的灰分容易堵塞回水管道，而回水管道的清理工作又會增加系統的運營成本。在對池中熱熔渣打水的過程中，會冒出大量的蒸汽，影響車間內其他渣池的作業；蓋上蓋子打水時，可燃氣體在池內鋼渣的縫隙中蓄積一定的量后，會被下面的熱渣點燃而發生威力很大的爆炸，危險系數較高。

因此，目前熱態鋼渣的冷卻，用水量較大，運營成本較高和危險系數較大的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供一種熱態鋼渣快速冷卻的方法，它具有節水高效，運營成本較低，作業安全和鋼渣分離效果較好的特點。

本發明的技術方案：一種熱態鋼渣快速冷卻的方法，包括以下步驟；

(1)裝渣；將熱態鋼渣倒入悶渣池中；

(2)打水；從悶渣池底部打水，直至打滿整個悶渣池；

(3)煮渣；悶渣池內打滿水后，調小打水量，保持悶渣池內始終滿水位，對鋼渣進行水煮；

(4)停水悶渣；當悶渣池內不再有蒸汽外排時，停止打水，保持悶渣狀態。

前述的熱態鋼渣快速冷卻的方法中，在步驟(1)之前還要對悶渣池進行墊底；包括以下步驟；

(a)用抽水泵將悶渣池內的積水徹底抽凈；

(b)用干燥的轉爐鋼渣或熱熔鋼渣，將整個悶渣池的池底不留空缺的全部鋪墊。

前述的熱態鋼渣快速冷卻的方法中，所述步驟(4)之后要進行出渣，包括以下步驟；

(a)排水；啟動抽水泵，將悶渣池內的積水送入蓄水池；

(b)開蓋；打開悶渣池的蓋子；

(c)出渣；用挖掘設備將悶渣池中的鋼渣轉出待用。

前述的熱態鋼渣快速冷卻的方法中，所述步驟(1)中，每向悶渣池內傾倒完一次熱態鋼渣，都要對悶渣池內的熱態鋼渣進行攪拌。

前述的熱態鋼渣快速冷卻的方法中，所述裝渣之后、打水之前要對悶渣池上蓋，悶渣池的蓋子上設有煙筒連接口，用于連接煙筒，方便蒸汽外排。

前述的熱態鋼渣快速冷卻的方法中，所述悶渣池的蓋子上設有通風口，通風口處經通風管連接有引風機，用于加速蒸汽排放。

前述的熱態鋼渣快速冷卻的方法中，所述裝渣時要檢查悶渣池是否裝滿，若悶渣池未裝滿，繼續進行裝渣作業。

前述的熱態鋼渣快速冷卻的方法中，所述步驟(4)中悶渣狀態保持至熱態鋼渣溫度降到90℃以下時停止，優選為80～85℃時停止。

前述的熱態鋼渣快速冷卻的方法中，所述總用水量在0.4噸/噸渣以下。

前述的熱態鋼渣快速冷卻的方法中，所述悶渣池內壁上設有鋼板內襯，鋼板內襯上設有多個固定螺栓孔，步驟(1)中的熱態鋼渣裝滿悶渣池后，熱態鋼渣的最高面不得超過鋼板內襯最上部的固定螺栓孔,所述最上部的固定螺栓孔距鋼板內襯最高面的距離為0.3～0.5m。

與現有技術相比，本發明采用從悶渣池底部打水的方式來對熱態鋼渣進行冷卻，打水時沒有流走的水，水變成100℃的水蒸氣后，大部分水蒸氣還要從熱熔鋼渣中穿過，繼續升溫、分解，這一過程會帶走鋼渣中更多的熱量，水面上升到渣面以上后，整池鋼渣被沸水煮著，有利于鋼渣的粉化，打水悶渣過程用時較短，用水較少，具有節水高效的特點。本發明的悶渣池中注入熱態鋼渣后，僅需對熱態鋼渣做簡單平整，無需費力翻撥，同時在下打水的過程中，水面慢慢上升，不會對鋼渣沖刷而使得水中含有大量灰分，最后回水量也很少，回水管道同時被用于供水和回水，每次回水沉積在內的小量灰分，又會被下次打水時沖洗干凈，基本不存在回水管道堵塞的問題，無需清理回水管道，具有運營成本較低的特點。本發明下打水產生的水蒸氣會源源不斷地往上冒，把鋼渣中產生的可燃氣體稀釋并擠壓出去，由于不從上面澆水，打水完成前上面有熱熔紅渣存在，使得稀釋不夠徹底的可燃氣體剛一冒出，就會被上面的紅渣點燃燒掉，無處蓄積，徹底解決了可燃氣體爆炸的危險，具有作業安全的特點。本發明的悶渣池有開水煮渣的過程，煮渣會使得鋼渣分化的更好，同時煮完的鋼渣接近100℃，此時鋼渣被挖出后容易水分蒸發變干，不會因鋼渣過濕而影響后續的磁選，具有對鋼渣中渣鐵的分離效果較好的特點。本發明的下打水方式，不僅避免了爆炸，而且排出的氣體溫度，遠遠高于采用上打水排出的氣體溫度，使得鋼渣冷卻過程中對余熱的回收成為可能。

此外，由于本發明最后的回水量較小，所以采用抽水泵的功率較小，抽水泵的功率僅為傳統悶渣池大集水井抽水泵功率的1/5以下。因此，本發明具有建設投入較少，節水高效，運營成本較低，作業安全和鋼渣分離效果較好的特點。

附圖說明

圖1是現有技術中400萬噸鋼/年的悶渣系統的結構俯視圖；

圖2是現有技術中悶渣池的結構右視圖；

圖3是本發明悶渣池的結構俯視圖；

圖4是本發明悶渣池的結構右視圖；

圖5是本發明悶渣工藝的流程圖。

附圖中的標記為：1-悶渣池，2-小集水井，3-集水溝，4-回水管道，5-排水閥門，6-供水管，7-排水管，8-抽水泵，9-蓋子，10-通風口，11-煙筒連接口，12-通風管，13-引風機，14-鋼板內襯，15-鐵篦子，16-橫桿，17-重錘，18-拉桿，19-閥門擋片，1’-悶渣池，2’-集水溝，3’-排水管道，4’-大集水井。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但并不作為對本發明限制的依據。

下面選用申請人在唐山建成的一個獨立回水的鋼渣預處理悶渣池為例進行說明，悶渣池的長度為6m，寬度為6m，深度為5.5m；悶渣池底部集水溝的深度為6m，小集水井的深度為10m。

一種熱態鋼渣快速冷卻的方法，構成如圖5所示，包括以下步驟；

1、墊底：

(a)用抽水泵將悶渣池內的積水徹底回凈；

(b)用干燥的轉爐鋼渣或熱熔鋼渣，將整個悶渣池的池底不留空缺的全部鋪墊。

2、裝渣：

在折倒第一罐熱熔渣前，確認現場悶渣池底情況，如悶渣池底有積水或濕渣，必須使用轉爐鋼渣或熱熔鋼渣的散渣再次鋪墊。

將熱態鋼渣倒入悶渣池中，裝渣量為110～170m³，優選裝渣量為120～130m³；每向悶渣池內傾倒完一次熱態鋼渣，都要對悶渣池內的熱態鋼渣進行攪拌；裝渣完成之后、打水之前要對悶渣池上蓋，悶渣池的蓋子上設有煙筒連接口，用于連接煙筒，方便蒸汽外排；悶渣池的蓋子上設有通風口，通風口處經通風管連接有引風機，用于加速蒸汽排放；悶渣池的內壁上設有鋼板內襯，鋼板內襯上設有固定螺栓孔，熱態鋼渣裝滿悶渣池后，熱態鋼渣的最高面不得超過鋼板內襯上的固定螺栓孔,最上部的固定螺栓孔距鋼板內襯最高面的距離為0.3～0.5m；裝渣時要檢查悶渣池是否裝滿，若悶渣池未裝滿，繼續進行裝渣作業。

3、打水：

將悶渣池的上蓋扣好；將上蓋的煙筒連接口與煙筒密封連接。關閉排水閥門，打開供水閥門，供水管從悶渣池底部打水，打水過程中不回水，直至打滿整個悶渣池。打滿整個悶渣池所需時間為1.2～1.8小時，優選為1.5～1.8小時，用水量為80～90噸，優選為80～85噸。

4、煮渣：

悶渣池內打滿水后，調小打水量，保持悶渣池內始終滿水位，對鋼渣進行水煮，若蒸汽的排放情況和池內水量不符合要求，再次重新打開供水閥門，調節池內水量和鋼渣溫度，至符合要求。小水量的打水時間為6～7小時，優選為6.5～7小時，用水量為40～50噸，優選為45～50噸。

5、停水悶渣：

當悶渣池內不再有蒸汽外排時，此時池內積水會仍舊繼續保持沸騰狀態，停止打水，進入停水悶渣狀態；正常的悶渣現象是水蒸氣全部從煙筒外排，在悶渣池上蓋通風口處，有風向池內流動，在打水悶渣初期，可啟動引風機加速蒸汽的排放。

悶渣狀態保持至熱態鋼渣溫度降到90℃以下停止，優選為80～85℃時停止；總用水量在0.4噸/噸渣以下；從開始打水到悶渣結束的總時間為9～12小時，優選為10.5～11.5小時。

其中從開始打水到停止打水的水量調節過程是：剛開始時，在保證悶渣池正常工作的狀態下，先把水量給到最大，然后根據悶渣池內的積水情況，逐步調小水量，保持悶渣池內始終滿水位，當悶渣池內不再有蒸汽外排時，停止打水。

6、出渣：

(a)排水；關閉供水閥門，打開排水閥門，啟動抽水泵，將悶渣池內的積水送入蓄水池，回水量在50噸以下，一般的排水量為35～45噸；

(b)開蓋；打開悶渣池的蓋子；

(c)出渣；用挖掘設備將悶渣池中的鋼渣轉出待用，完成一個工作循環。

一種熱態鋼渣快速冷卻的裝置，構成如圖3和圖4所示，包括悶渣池1，悶渣池1的側部設有小集水井2，悶渣池1內的底部設有集水溝3，集水溝3通過回水管道4與小集水井2連通；所述集水溝3的頂部低于悶渣池1的底部，小集水井2的底部低于集水溝3的底部。所述回水管道4的小集水井2一端設有排水閥門5和供水管6。所述悶渣池1的頂部設有蓋子9，蓋子9上設有煙筒連接口11。所述蓋子9上還設有通風口10，通風口10處經通風管12連接有引風機13。所述小集水井2的底部經排水管7連接有抽水泵。所述悶渣池1的內壁上設有鋼板內襯14。所述集水溝3上設有鐵篦子15。所述集水溝3設置在悶渣池1底部的中間。所述的排水閥門5包括橫桿16，橫桿16設置在供水管6上，橫桿16的一端設有重錘17，橫桿17的另一端鉸接有拉桿18，拉桿18的端部鉸接有閥門擋片19，閥門擋片19位于回水管道4的排水口處。所述回水管道4在集水溝3和小集水井2之間傾斜設置，回水管道4的一端設置在集水溝3的底部，回水管道4與集水溝3連接的一端高于與小集水井2連接的一端。

其中，鋼板內襯的厚度為220mm。熱熔鋼渣的初始溫度為1000～1600℃。

實施例1。一種熱態鋼渣快速冷卻的方法，構成如圖5所示，包括以下步驟；

(1)墊底；包括以下步驟；

(a)用抽水泵將悶渣池內的積水徹底抽凈；

(b)用干燥的轉爐鋼渣或熱熔鋼渣，將整個悶渣池的池底不留空缺的全部鋪墊。

(2)裝渣；將熱態鋼渣倒入悶渣池中，裝渣量為110m³；每向悶渣池內傾倒完一次熱態鋼渣，都要對悶渣池內的熱態鋼渣攪拌；裝渣完成之后要對悶渣池上蓋，悶渣池的蓋子上設有煙筒連接口，用于連接煙筒，方便蒸汽外排；悶渣池的蓋子上設有通風口，通風口處經通風管連接有引風機，用于加速蒸汽排放；悶渣池的內壁上設有鋼板內襯，鋼板內襯上設有固定螺栓孔，熱態鋼渣裝滿悶渣池后，熱態鋼渣的最高面不得超過鋼板內襯上的固定螺栓孔；所述裝渣時要檢查悶渣池是否裝滿，若悶渣池未裝滿，繼續進行裝渣作業。

(3)打水；從悶渣池底部打水，直至打滿整個悶渣池，所需打水時間為1.2小時，用水量為80噸左右。

(4)煮渣；悶渣池內打滿水后，調小打水量，保持悶渣池內始終滿水位，對鋼渣進行水煮，小水量的打水時間為6小時，用水量為40噸左右。

(5)停水悶渣；當悶渣池內不再有蒸汽外排時，停止打水，保持悶渣狀態。悶渣狀態保持至熱態鋼渣溫度降到85℃時停止；總用水量在0.4噸/噸渣以下；從開始打水到悶渣結束的總時間為9小時。

(6)出渣；包括以下步驟；

(a)排水；啟動抽水泵，將悶渣池內的積水送入蓄水池，排水量在35噸左右；

(b)開蓋；打開悶渣池的蓋子；

(c)出渣；用挖掘設備將悶渣池中的鋼渣轉入輸送設備中。

實施例2。一種熱態鋼渣快速冷卻的方法，構成如圖5所示，包括以下步驟；

(1)墊底；包括以下步驟；

(a)用抽水泵將悶渣池內的積水徹底抽凈；

(b)用干燥的轉爐鋼渣或熱熔鋼渣，將整個悶渣池的池底不留空缺的全部鋪墊。

(2)裝渣；將熱態鋼渣倒入悶渣池中，裝渣量為120m³；每向悶渣池內傾倒完一次熱態鋼渣，都要對悶渣池內的熱態鋼渣攪拌；裝渣完成之后要對悶渣池上蓋，悶渣池的蓋子上設有煙筒連接口，用于連接煙筒，方便蒸汽外排；悶渣池的蓋子上設有通風口，通風口處經通風管連接有引風機，用于加速蒸汽排放；悶渣池的內壁上設有鋼板內襯，鋼板內襯上設有固定螺栓孔，熱態鋼渣裝滿悶渣池后，熱態鋼渣的最高面不得超過鋼板內襯上的固定螺栓孔；所述裝渣時要檢查悶渣池是否裝滿，若悶渣池未裝滿，繼續進行裝渣作業。

(3)打水；從悶渣池底部打水，直至打滿整個悶渣池，所需打水時間為1.5小時，用水量為85噸左右。

(4)煮渣；悶渣池內打滿水后，調小打水量，保持悶渣池內始終滿水位，對鋼渣進行水煮，小水量的打水時間為6.5小時，用水量為43噸左右。

(5)停水悶渣；當悶渣池內不再有蒸汽外排時，停止打水，保持悶渣狀態。悶渣狀態保持至熱態鋼渣溫度降到85℃時停止；總用水量在0.4噸/噸渣以下；從開始打水到悶渣結束的總時間為9.5小時。

(6)出渣；包括以下步驟；

(a)排水；啟動抽水泵，將悶渣池內的積水送入蓄水池，排水量在35噸左右；

(b)開蓋；打開悶渣池的蓋子；

(c)出渣；用挖掘設備將悶渣池中的鋼渣轉入輸送設備中。

實施例3。一種熱態鋼渣快速冷卻的方法，構成如圖5所示，包括以下步驟；

(1)墊底；包括以下步驟；

(a)用抽水泵將悶渣池內的積水徹底抽凈；

(b)用干燥的轉爐鋼渣或熱熔鋼渣，將整個悶渣池的池底不留空缺的全部鋪墊。

(2)裝渣；將熱態鋼渣倒入悶渣池中，裝渣量為130m³；每向悶渣池內傾倒完一次熱態鋼渣，都要對悶渣池內的熱態鋼渣攪拌；裝渣完成之后要對悶渣池上蓋，悶渣池的蓋子上設有煙筒連接口，用于連接煙筒，方便蒸汽外排；悶渣池的蓋子上設有通風口，通風口處經通風管連接有引風機，用于加速蒸汽排放；悶渣池的內壁上設有鋼板內襯，鋼板內襯上設有固定螺栓孔，熱態鋼渣裝滿悶渣池后，熱態鋼渣的最高面不得超過鋼板內襯上的固定螺栓孔；所述裝渣時要檢查悶渣池是否裝滿，若悶渣池未裝滿，繼續進行裝渣作業。

(3)打水；從悶渣池底部打水，直至打滿整個悶渣池，所需打水時間為1.6小時，用水量為86噸。

(4)煮渣；悶渣池內打滿水后，調小打水量，保持悶渣池內始終滿水位，對鋼渣進行水煮，小水量的打水時間為6.6小時，用水量為45噸左右。

(5)停水悶渣；當悶渣池內不再有蒸汽外排時，停止打水，保持悶渣狀態。悶渣狀態保持至熱態鋼渣溫度降到90℃時停止；總用水量在0.4噸/噸渣以下；從開始打水到悶渣結束的總時間為10.5小時。

(6)出渣；包括以下步驟；

(a)排水；啟動抽水泵，將悶渣池內的積水送入蓄水池，排水量在35噸左右；

(b)開蓋；打開悶渣池的蓋子；

(c)出渣；用挖掘設備將悶渣池中的鋼渣轉入輸送設備中。

實施例4。一種熱態鋼渣快速冷卻的方法，構成如圖5所示，包括以下步驟；

(1)墊底；包括以下步驟；

(a)用抽水泵將悶渣池內的積水徹底抽凈；

(b)用干燥的轉爐鋼渣或熱熔鋼渣，將整個悶渣池的池底不留空缺的全部鋪墊。

(2)裝渣；將熱態鋼渣倒入悶渣池中，裝渣量為170m³；每向悶渣池內傾倒完一次熱態鋼渣，都要對悶渣池內的熱態鋼渣攪拌；裝渣完成之后要對悶渣池上蓋，悶渣池的蓋子上設有煙筒連接口，用于連接煙筒，方便蒸汽外排；悶渣池的蓋子上設有通風口，通風口處經通風管連接有引風機，用于加速蒸汽排放；悶渣池的內壁上設有鋼板內襯，鋼板內襯上設有固定螺栓孔，熱態鋼渣裝滿悶渣池后，熱態鋼渣的最高面不得超過鋼板內襯上的固定螺栓孔；所述裝渣時要檢查悶渣池是否裝滿，若悶渣池未裝滿，繼續進行裝渣作業。

(3)打水；從悶渣池底部打水，直至打滿整個悶渣池，所需打水時間為1.8小時，用水量為90噸左右。

(4)煮渣；悶渣池內打滿水后，調小打水量，保持悶渣池內始終滿水位，對鋼渣進行水煮，小水量的打水時間為7小時，用水量為50噸左右。

(5)停水悶渣；當悶渣池內不再有蒸汽外排時，停止打水，保持悶渣狀態。悶渣狀態保持至熱態鋼渣溫度降到85℃時停止；總用水量在0.4噸/噸渣以下；從開始打水到悶渣結束的總時間為12小時。

(6)出渣；包括以下步驟；

(a)排水；啟動抽水泵，將悶渣池內的積水送入蓄水池，排水量在35噸左右；

(b)開蓋；打開悶渣池的蓋子；

(c)出渣；用挖掘設備將悶渣池中的鋼渣轉入輸送設備中。

本發明采用從悶渣池底部打水的方式來對熱態鋼渣進行冷卻，打水時沒有流走的水，水變成100℃的水蒸氣后，大部分水蒸氣還要從熱熔鋼渣中穿過，繼續升溫、分解，這一過程會帶走鋼渣中更多的熱量，水面上升到渣面以上后，整池鋼渣被沸水煮著，有利于鋼渣的粉化，打水悶渣過程用時較短，用水較少，具有節水高效的特點。本發明的悶渣池中注入熱態鋼渣后，僅需對熱態鋼渣做簡單平整，無需費力翻撥，同時在下打水的過程中，水面慢慢上升，不會對鋼渣沖刷而使得水中含有大量灰分，最后回水量也很少，回水管道同時被用于供水和回水，每次回水沉積在內的小量灰分，又會被下次打水時沖洗干凈，基本不存在回水管道堵塞的問題，無需清理回水管道，具有運營成本較低的特點。本發明下打水產生的水蒸氣會源源不斷地往上冒，把鋼渣中產生的可燃氣體稀釋并擠壓出去，由于不從上面澆水，打水完成前上面有熱熔紅渣存在，使得稀釋不夠徹底的可燃氣體剛一冒出，就會被上面的紅渣點燃燒掉，無處蓄積，徹底解決了可燃氣體爆炸的危險，具有作業安全的特點。本發明的悶渣池有開水煮渣的過程，煮渣會使得鋼渣分化的更好，同時煮完的鋼渣接近100℃，此時鋼渣被挖出后容易水分蒸發變干，不會因鋼渣過濕而影響后續的磁選，具有對鋼渣中渣鐵的分離效果較好的特點。本發明的下打水方式，不僅避免了爆炸，而且排出的氣體溫度，遠遠高于采用上打水排出的氣體溫度，使得鋼渣冷卻過程中對余熱的回收成為可能。

此外，由于本發明最后的回水量較小，所以采用抽水泵的功率較小，抽水泵的功率僅為傳統悶渣池大集水井抽水泵功率的1/5以下。因此，本發明具有建設投入較少，節水高效，運營成本較低，作業安全和鋼渣分離效果較好的特點。

熱熔渣潑在有積水的地方把水蓋住會爆炸，而從熱熔渣下面打水不爆炸的原因是：爆炸是在極短的時間內，釋放出大量能量，產生高溫，并放出大量氣體，在周圍的介質中產生高壓的化學反應，具有極強的破壞性；熱熔渣潑在有積水的地方，把水突然蓋住，熱熔渣落下與水親密接觸，把自己足夠的熱能幾乎同時(極短時間)傳給下面的水，水同時變成蒸汽膨脹(狀態變化)，于是發生了爆炸；而下打水時，水面上升逼近熱熔渣的過程中，水會被先后(而不是同時)烤沸汽化，水無法與熱熔渣親密接觸，產生的水蒸氣會很容易通過熱熔渣排出。所述的熱熔渣即熱態鋼渣。