熔融高爐渣氣力霧化制取水泥和余熱回收技術

1、技術研發背景：

 高溫熔融高爐渣是煉鐵高爐生產過程中產生的液態渣，出渣溫度為1450—1550℃，每噸渣約相當于60Kg標準煤的熱量，噸鐵約副產300kg的高爐液態渣，是鋼鐵工業量產最大的固態副產品，也是大量的優質熱源。高溫熔融高爐渣是由鐵礦石中的脈石、燃料中的灰分與溶劑融合形成的液態渣，CaO、MgO、Al2O3  SiO2為主要成分，約占總量的95%，屬于硅酸鹽類材料，其化學組成與天然礦石和硅酸鹽水泥相似，可替代天然礦石生產水泥。

 我國鋼鐵產量排名居世界第一，鋼鐵冶煉工藝幾乎全是從鐵礦石到鋼鐵的長線冶煉流程。按噸鐵約產生300kg的高爐液態渣計，每年產量巨大，如果沒有有效的利用，將會損失大量的標準煤，耗費大量的水資源，造成大量二氧化碳和硫化氫、硫酸根的排放。作為二次能源的熱量，是鋼鐵企業中唯一沒有被利用的二次能源。

 高溫熔融高爐液態渣資源化能源化利用，有利于環境保護，減少溫室氣體排放，對環境保護具有巨大的影響。高效、高品質的將高溫液態渣能源化和資源化，是鋼鐵企業降低排放、降低綜合能耗的有力抓手，可實現鋼鐵行業最大經濟效益和社會效益。

2、技術簡介

 水泥熟料是以石灰石和粘土、鐵質原料為主要原料，按適當比例配制成生料，燒至部分熔融，并經冷卻而獲得的半成品，在水泥工業中，最常用的硅酸鹽水泥熟料主要化學成分為CaO、SiO2和少量的A12O3和Fe2O3。主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣。硅酸鹽水泥熟料加適量石膏共同磨細后，即成硅酸鹽水泥。     

 高爐渣主要由酸性氧化物SiO2、A12O3和堿性氧化物CaO、MgO種成分組成。在用普通鐵礦石冶煉煉鋼生鐵的情況下，這4種成分之和在95%以上。其組分主要為硅酸鈣、鋁酸鈣、鐵鋁酸鈣，具有水泥熟料相近的組分。

 高爐渣和水泥熟料的化學成分相同，組分具有較大相似性，差異性主要是化學成分含量有較大的差異，具有調整到與水泥熟料成分一致的可能。而且從水泥熟料中各礦物組成的作用看，也并非要求所有的成分值完全一致。

水泥行業的工藝流程是“兩磨一燒”，即生料的配料、粉磨、均化；入窯經預熱、燒結、冷卻制成水泥熟料。

       熔融高爐液態渣生產水泥熟料和余熱回收技術充分利用熔融液態礦渣中的成分和熱量，直接生產普通硅酸鹽水泥熟料和回收余熱。

通過對熔融液態的礦渣化驗分析，經過配料計算，以水泥熟料成分為依據，向液態渣中配加不足的礦物成分，補齊水泥熟料化學元素的量。在保持1450℃高溫液態的調質補燃燒成爐內，燒成水泥熟料。水泥熟料經霧化冷卻換熱，最終得到水泥熟料成品與高品質的熱能。

⑴    霧化噴嘴技術：

 霧化法借鑒相關領域的成熟技術，設計了能在高溫下霧化流動渣液的噴嘴，液態渣霧化后形成細小的渣滴，瞬間冷卻固化，順利的解決了熔融鋼鐵液態渣干法?；夹g中，無法解決的液態渣初始溫度高，換熱介質難于選擇問題；克服了液態渣導熱率低，粘度隨溫度下降而急劇升高的條件限制；化解了既要渣的玻璃體高含量和換熱介質出口高風溫的矛盾；?；写嬖诘脑３叽绱?、不均勻、粘連、拉絲現象也得以消除。

⑵    調質補燃燒成爐技術：

       高爐液態渣的粘度關乎?；挽F化的成敗，而液態渣粘度與液態渣的化學組成和溫度有關，溫度越高，則液態渣粘度越低，流動性越好。添加適量的礦化劑，也能降低粘度，增加流動性。保證了霧化必備的條件，增強霧化效果。

在本工藝中設置調質補燃燒成爐，解決了高爐渣的流動性及其他問題。

     ⑶  輸送氣流床換熱技術：

 輸送氣流床的優勢在于：一是空氣和液滴、渣粉劇烈擾動、接觸時間長，換熱充分，換熱后空氣溫度高，熱焓大，品質高；二是充分吸收輻射熱，換熱速率高；三是排渣、排氣溫度低熱回收效率高。

3、技術優勢：

 高爐渣干法氣力霧化和余熱回收技術實現了價值最大化利用，符合低碳節能、環保、循環利用、清潔生產、降本增效等政策導向。一旦實施將極大地提高冶金高溫液態渣資源化能源化綜合利用水平，經濟效益、社會效益巨大。

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