用于熔融物造粒的方法和装置.pdf

在一种用于熔融物造粒的方法中，熔融物用水淬火，形成颗粒和水的混合物。在脱水装置中，这种混合物被脱水，带有固体的废水被回收并供应至收集槽。在该收集槽中，设置斜板沉降器并在这里将其一直浸没于水中。将带有固体的废水以这样的方式供应至收集槽以使至少一部分这种带有固体的废水从底部至顶部流过收集槽中的斜板沉降器，并且在斜板沉降器的顶部出口处，基本上没有固体的水流从该收集槽流出。

1.  用于熔融物造粒的方法，包括：
熔融物用水淬火，形成颗粒和水的混合物；
在脱水装置中将所述混合物脱水，回收带有固体的废水并供应至收集槽；以及
对来自所述收集槽的带有固体的废水二次净化，回收基本上没有固体的水流；
其特征在于，在所述收集槽中设置斜板沉降器，并将其一直浸没于水中，并且将所述带有固体的废水以这样的方式供应至所述收集槽，以使至少一部分的这种带有固体的废水从底部至顶部流过所述收集槽中的斜板沉降器并以基本上没有固体的水流从所述斜板沉降器的顶部出口流出所述收集槽。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收集槽具有漏斗形出口，将沉渣从这个漏斗形出口取出并再次供应至所述脱水装置。

3.  根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述收集槽中的所述斜板沉降器被悬挂在支撑框架上，并且可在该支撑框架上滑动。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述斜板沉降器由多个模块组成，所述模块单个地在支撑框架上悬挂在所述收集槽中并且通过在该支撑框架上的滑动而到达工作位置。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述脱水装置包括设置在铲斗内的可转动脱水转鼓。

6.  根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述脱水转鼓被直接设置在所述收集槽的第一区域的上方，并且所述斜板沉降器被设置在所述收集槽的相邻第二区域中，所述第二区域与所述第一区域被横向分开。

7.  根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述脱水装置包括至少一个脱水仓。

8.  根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述脱水装置包括脱水螺旋。

9.  根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述熔融物是高炉熔渣。

10.  用于熔融物造粒的装置，包括：
喷射装置，用于将水流注入所述熔融物中，形成颗粒和水的混合物；
脱水装置，用于脱水该混合物，回收带有固体的废水；以及
收集槽，对其供应所述带有固体的废水；
其特征在于，在所述收集槽中以这样的方式设置斜板沉降器，以使所述斜板沉降器一直浸没于水中，以及使供应至所述收集槽的至少一部分带有固体的废水从底部至顶部流过所述收集槽中的斜板沉降器，并在所述斜板沉降器的顶部出口以基本上没有固体的水流流出所述收集槽。

11.  根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述收集槽具有漏斗形出口，所述装置包括循环装置，从所述漏斗形出口取出沉渣并再次供给所述脱水装置。

12.  根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述收集槽中的所述斜板沉降器被悬挂在支撑框架上并可在所述支撑框架上滑动。

13.  根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述斜板沉降器由多个模块组成，所述模块单个地在支撑框架上悬挂在所述收集槽中，并通过在该支撑框架上滑动而到达工作位置。

14.  根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述脱水装置包括设置在铲斗内的可转动脱水转鼓。

15.  根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述脱水转鼓被直接设置在所述收集槽的第一区域的上方，并且所述斜板沉降器被设置在所述收集槽的相邻第二区域中，所述第二域与所述第一区域被横向分开。

16.  根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述脱水装置包括至少一个脱水仓。

17.  根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述脱水装置包括脱水螺旋。

用于熔融物造粒的方法和装置
技术领域
本发明总体涉及用于熔融物、尤其是熔渣(炉渣熔融物，slagmelt)造粒的方法和装置。
背景技术
在高炉渣造粒设备中，从高炉炉渣通道流出的熔渣借助于喷头和喷嘴系统并利用水进行造粒。在这种情况下，形成了所谓的炉渣砂，一种主要是以玻璃态固化的细颗粒产物。为了形成适用于水泥生产的炉渣砂，在炉渣砂应用的主要领域，熔渣的热量必须通过类似骤冷(shock-like cooling)的方法除去。为此，根据炉渣的含量，需要相对较大量的工艺用水。为了使炉渣砂脱水并回收工艺回路中的水，将由喷射过程产生的水和颗粒的混合物供给脱水设备(dewatering plant)。从这样的脱水设备除去的废水仍具有一定量的固体。这个固体含量可在设备组件中沉积或导致在进一步废水使用中的设备组件磨蚀。为此，在沉降固体后，已知例如在脱水设备的下游利用沉降槽(settling tank)，从其回收相对较纯的工艺用水。然而，这样的沉降槽需要相当大的结构体积(structural volume)，并且需要相对较复杂的频繁除去沉积固体。
可替换地，DE10216415提出了利用水力旋流器来至少部分地净化来自脱水设备的废水。尽管这种工艺允许将固体从水中分离出来，尤其是加速了具有脱水仓(dewatering silo)的静态脱水过程，但是其需要工程学上较复杂的水力旋流器的操作，并且还需要用于操作水力旋流器进料泵的额外能量消耗。另外，由于炉渣砂沉积，这样的水力旋流器看起来特别容易被堵塞。
进一步的问题是由于存在于待净化废水中的细小粒化炉渣砂的潜在水硬性。湿的炉渣砂在除去水后实际上具有硬化而形成类似浇注混凝土的性质。因此，在净化来自脱水设备的废水的过程中，必须彻底避免炉渣砂沉积物的硬化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于炉渣、尤其是熔渣造粒的方法，通过简单的手段，本发明有可能回收基本上没有固体的水流并且具有较低的由于硬化炉渣砂沉积造成堵塞的易感性(susceptibility)。通过根据权利要求1中所述的用于熔融物造粒的方法，根据本发明可实现这一目的。同样地，提供了用于实施该方法的装置。
在本发明的方法中，借助于水，熔融物以一种已知的方式被淬火，形成颗粒和水的混合物。在脱水装置中，这种混合物被脱水，回收带有固体(solids-loaded)的废水，并供给收集槽(collectionbank)。根据本发明，在收集槽中设置斜板沉降器并将其在这里一直浸没于水中。将带有固体的废水以这样的方式供应至收集槽以使至少一部分的这种带有固体的废水从底部至顶部流过收集槽中的斜板沉降器，并在斜板沉降器的顶部出口处，基本上没有固体的水流从收集槽流出。通过非常简单的方式，这种方法有可能回收基本上没有固体的水流以及在这种情况下由于硬化炉渣砂沉积物造成堵塞的几乎没有易感性。事实上，已发现斜板沉降器(inclined platesettler)(其也被称作壳层平板沉降器(lamellae plate settler)或斜板分离器)，假若它从不干透，则其对于由于硬化炉渣砂沉积物造成的堵塞具有较低的易感性。在本发明的方法中，这通过将斜板沉降器设置在收集槽中并将其在这里一直浸没在水中的事实得以确保。即使在工艺中断以及造粒设备的相对较长空闲期间的情况下，斜板沉降器保持浸没于水中，使得炉渣砂不能硬化。另外，由于在收集槽中斜板沉降器的布置，所以不需要用于二次净化设备的额外空间。进一步的优点是，斜板沉降器简单并且操作可靠，没有活动件(moving element)并且不需要特殊修理以及实际上不需要维护花费。另外，在收集槽中，根据需要很容易并且廉价地进行更换。本发明方法的进一步优点是，在斜板沉降器中的二次净化是一个纯静态过程，对于该过程不需要额外的能量。
收集槽有利地具有漏斗形出口(funnel-shaped outlet)，沉渣(sediment sludge)从这个漏斗形出口取出，并再次供回至脱水装置中。这在相应回路中产生恒定的固体浓度，并且该过程的效率实际上得到进一步提高。
斜板沉降器有利地在支撑框架上悬挂在收集槽中并且可在该支撑框架上滑动。因此，斜板沉降器在收集槽中的安装和去除特别简单。
在一优选具体实施方式中，斜板沉降器由多个模块组成，这些模块单个地在支撑框架(support frame)上悬挂在收集槽中并通过在支撑框架上滑动到达工作位置。因此，即使在有限的结构体积的情况下，斜板沉降器的安装和去除也较简单。
脱水装置有利地包括可转动脱水转鼓(脱水滚筒，dewateringdrum)，其设置在铲斗内。本发明的方法可通过这样的脱水转鼓连续运行。脱水转鼓有利地被直接设置在收集槽第一区域的上方，斜板沉降器被设置在收集槽的相邻第二区域(其与第一区域横向分开)中。通过这种设计，将脱水转鼓与收集槽和斜板沉降器结合在一起而形成特别紧凑的单元。
然而，脱水装置也可同样地包括一个或多个脱水仓(dewateringsilo)或另外一个脱水螺旋(dewatering screw)，其废水被供应到收集槽中。
用于实施本发明方法的装置以已知方式包括：喷射装置，用于将水流注入熔融物中，形成颗粒和水的混合物；脱水装置，用于使该混合物脱水，回收带有固体的废水；以及收集槽，对其供应带有固体的废水。根据本发明，在收集槽中以这样的方式设置斜板沉降器，以将其一直浸没于水中并且将供给收集槽的至少一部分的带有固体的废水从底部至顶部流过收集槽中的斜板沉降器，并在该斜板沉降器的顶部出口处以基本上没有固体的水流从收集槽流出。
附图说明
基于附图，根据以下本发明的可能具体实施方式的详尽描述可获得本发明的进一步细述和优点。在附图中：
图1示出了用于熔渣造粒的设备的图示；
图2示出了将斜板沉降器安装到收集槽中的第一步的图示；
图3示出了将斜板沉降器安装到收集槽中的第二步的图示；
图4示出了将斜板沉降器安装到收集槽中的第三步的图示；
图5示出了根据图2～4安装的斜板沉降器在工作状态的图示。
具体实施方式
在图1中为通常设计的造粒设备，用标号10表示。造粒设备10具有类型本身已知的造粒塔11。在造粒塔11中，为了粒化高炉矿渣，将水注入从出渣通道(tapping channel)12排出的熔渣14中。这种骤冷型淬火使炉渣熔融物14粒化而形成炉渣砂。基于将多个水流束18注入熔体流14中的喷头16，以已知方式完成这种造粒。所得水和炉渣颗粒的混合物被收集于设置在造粒塔11下部区域的造粒罐20中。然后，混合物从造粒罐20经过分配器通道(distributorchannel)22进入脱水单元24中。脱水单元24优选为获自Paul WurthS.A的INBA脱水转鼓，如同例如在US4204855或US4289519中所描述的。
如图1所示，获自脱水单元24的炉渣砂28通过传送带26输送至合适储存地点29。相反，在脱水单元24中分离的带有固体的水作为废水从脱水转鼓24落入收集槽30(其为该目的而设置并且也被称为热水槽)中。尽管脱水单元24通过在脱水转鼓中下部区域形成炉渣砂层(未更详细地示出)的过滤作用，但是由于工艺条件，所以不可避免这种被除去的废水仍具有相对较高比例的固体细颗粒，尤其是炉渣砂残留物。
将收集槽30在其下部区域构造成漏斗形状，并且优选在那里具有出口接头(outlet connection)32。经由出口接头32，收集于收集槽30下部区域的沉渣被去除。这种沉渣通过泵，优选通过耐磨蚀管道34输送到分配器通道22(脱水单元24的上游)中。通过这种方式，沉渣再次被提供给上述过滤作用。根据标号36的再循环回路，就这样建立了细颗粒浓度的平衡。
根据图1，可进一步看出，斜板沉降器40被直接设置在收集槽30中。这样的斜板沉降器或壳层分离器40是用来分离不同密度的分散体系中的单个相的分离装置。斜板沉降器基本上由一束平行倾斜壳层(薄片)或管(待净化的废水通过其向上流动)组成。由于重力作用，固体颗粒沉降并滑落至壳层或管底部而脱离斜板沉降器40。
斜板沉降器40被安装在收集槽30的上部区域，优选安装在直的外壁上。斜板沉降器40具有这样的作用，即，使收集槽30中收集的带有固体的水基本上没有固体物质用于回收至水处理回路。净化来自脱水设备24的带有固体的废水尤其减小了在所有设备组件(供给其来自斜板沉降器40的净化水)内的磨损、矿渣砂沉积以及硬化。在这种情况下，图示描述的收集槽30内的斜板沉降器40的布置能使带有固体的废水在其上方经过的设备部分(plantsection)减少至最少，在理想情况下减少至脱水单元24和收集槽30之间的部分。此外，由此将再循环回路36的长度也减到最小。使用斜板沉降器40还允许以最少监测、维护和处理费用进行有效工艺用水处理。另外，斜板沉降器40可以整合到现有的收集槽30中而不需要额外的结构体积。斜板沉降器40优选用来净化来自脱水单元24的在去除沉渣后保留的全部废水流。可替换地，例如，采用相对较小容积的收集槽30，斜板沉降器的较小设计可用于部分液流的净化工艺。
斜板沉降器40具有顶部开口42，通过该开口被净化的基本上没有固体的水流从收集槽30除去。与收集槽30中剩余的水位相比，顶部开口42处于较低位置并通过相应的分隔壁44横向进行密封。这确保了带有固体的水流入斜板沉降器40中，并且在顶部开口42处只存在经纯化的水，其从那里不能返回到收集槽30中。在收集槽30的合适装载量的情况下，由于高度不同，在这种情况下根据箭头46所指的流入自发发生。这样就产生了自发从底部到顶部流经斜板沉降器40的带有固体的废水流，并在那里通过沉降逐渐去除固体。这样就不需要用于运行倾斜平板收集器40的进一步措施。从斜板沉降器40中沉降出来的固体和细颗粒仅仅通过重力作用根据箭头48落回收集槽30中的下部区域。如上所述，沉渣中的固体根据箭头36方向被再循环至脱水单元24，并且在那里至少部分被过滤掉。因此，不需要单独去除和处理分离出来的固体。应该注意到，经过出口接头32和管道34的去除速率总是低于从脱水单元24的进料速率。有利地，这种去除速率以使倾斜平板沉积器40一直以最佳加载的方式加以选取。
为了冷却被熔融物废热(waste heat)加热的水，将这种水例如通过泵从连接至顶部出口42的贮存罐50输送至冷却塔和蓄水槽52、52’。因此，通过斜板沉降器40纯化的水部分直接适合于进一步用作工艺用水，尤其用于喷头16。仍需指出的是，简单维持收集槽30的恒定装载量以简单的方式确保了斜板沉降器40一直保持浸没于水中。这尤其确保在斜板沉降器40中不会由于矿渣砂沉积物的干透而发生硬化。另外，所述根据箭头36和箭头54的组合回路确保了不需要进一步的措施的情况下，在收集槽30的恒定水位情况下槽内容物的自动循环。
图2示出了向收集槽30’中引入一个设计为两部分的斜板沉降器40’的第一步。将斜板沉降器40’中的第一模块401例如通过起重机靠着侧面向下放入收集槽30’中。第一模块401包括例如由钢制成的顶侧框架411，斜板沉降器的壳层或管作为预装件连接至该框架上。在框架411上安装了滚轴(滚轮)421，通过其将模块401悬挂在收集槽30’中以便能够在装配有轨道的相应支撑框架300上滑动。有利地，将活动件或另外的整个支撑框架411设置在收集槽30’的水位之上。
根据图3可以看出，斜板沉降器40’中的第一模块401是如何可通过滚轴421和支撑框架300的轨道横向地推入槽30’中的。在停止状态，当第一模块401大致位于槽30’的中间位置时，可通过合适手段将其滞留在那里。
图4示出了用于安装斜板沉降器40’的与第一模块401对应的第二模块402的第三步。以与图2中的步骤类似的方式引入该第二模块，其齐平地靠着第一模块401。第二模块402同样经由在支撑框架412上的滚轴422加以安装，在该滚轴上其悬挂于槽30’中。最后，将两个模块401、402上的顶侧出口通道431、432连接起来以形成一个或多个出口通道(outlet channel)440。
图5示出了处于待操作状态的斜板沉降器40’。在图5中可以看到第一区域301，在其上方设置了脱水单元(未示出)用于将废水供入收集槽30’中。由模块401和402组成的斜板沉降器40’位于第二区域302内，该第二区域302通过最初水平设置的分隔壁44’与第一区域301分隔开。根据图2-5所述构造和所述安装工艺，即使在有限空间条件下，允许可将斜板沉降器40’安装在收集槽30’内。此外，有可能快速安装或去除，例如，维护工作应该是必要的。在这种情况下，模块401和402以相应于安装的方式被取下。
应该注意，所述方法和所述装置还可包括作为脱水装置的脱水螺旋、铲轮(shovel wheel)或其它动态脱水装置，以及也可以是静态脱水装置例如过滤床或脱水仓。