1.一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备,包括炉体(2)、水平流液洞(14)、上升流液道(15)、溢流洞(18),其特征在于,所述炉体(2)呈筒状,所述炉体(2)的底部设有排铁口(1),所述炉体(2)内设有第一耐火材料框架(5),且第一耐火材料框架(5)内设有碳素材料(4),位于第一耐火材料框架(5)上侧的所述炉体(2)的侧壁上安装有炉壁侧插燃烧喷枪(6)和可升降顶部燃烧喷枪(10),所述可升降顶部燃烧喷枪(10)通过套管与炉体(2)的顶部可升降连接,所述炉体(2)的顶部设有渣液入口(8)和斜锥形炉盖(9),所述渣液入口(8)处设有渣液入口气封装置(7),所述炉体(2)顶部的一侧设有烟气出口(11),所述炉体(2)远离排铁口(1)的一侧与水平流液洞(14)连通,所述水平流液洞(14)内设有加热钼电极(12),所述水平流液洞(14)上设有校正料加入口(13),所述水平流液洞(14)与上升流液道(15)连通,所述上升流液道(15)内设有第二耐火材料框架(17),所述第二耐火材料框架(17)内设有活性石灰(16),所述上升流液道(15)与溢流洞(18)连通。
2.根据权利要求1所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备,其特征在于,所述炉体(2)由耐火材料(3)制成,所述水平流液洞(14)为长方形管道且由钢板和耐火材料(3)制成。
3.根据权利要求1所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法,其特征在于,所述斜锥形炉盖(9)为倾斜状,所述可升降顶部燃烧喷枪(10)通过套管设置在斜锥形炉盖(9)的中心处。
4.根据权利要求1所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法,其特征在于,所述炉体(2)上设有多个用于安装炉壁侧插燃烧喷枪(6)的安装孔。
5.一种以液态钢渣为原料生产水泥的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤一:利用炼钢排出的高温渣液,用保温渣罐吊装装入设备;液态或熔融态的渣首先被顶部和两侧燃烧喷枪加热,再流过碳还原床,FeOx被还原成Fe排出,RO相分解;
步骤二:分解后的渣液流入钼电极加热区,再次被钼电极加热,加热后的渣液加入适量的矿粉、铝矾土、选铁尾矿砂再流入活性石灰饱和区;
步骤三:流过活性石灰饱和区的渣液,C2S转化生成C3S,Fe2O3、Al2O3反应生成C3A和C4AF;
反应后的渣液经气力雾化,速冷固化;
步骤四:加入适量的二水石膏、磷酸二氢钾和硼砂,制成425#水泥。
6.根据权利要求5所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的方法,其特征在于,所述的顶部和两侧燃烧喷枪加热,是为了加热熔融态钢渣成流动状态,使液态渣具有一定的过热度,供碳热还原需要的热量消耗,燃烧形成的烟气搅拌利于脱磷、脱铁;燃烧介质可以是燃气、燃油或煤、碳。
7.根据权利要求5所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的方法,其特征在于,所述的碳还原床是高级耐火材料框架内装入焦炭,焦炭块度80—150mm;渣液流经碳还原床,FeOx被还原,RO相(CaO-FeO-MnO-MgO连续固溶体)解体,铁、锰被还原沉入设备底部,定期排出,氧化镁形成方镁石,氧化镁形成方镁石,fCaO被SiO2Al2O吸收生成C2S、CA。
8.根据权利要求5所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法,其特征在于,所述的钼电极区是对渣液补充碳热还原消耗的热量,为渣液流过饱和石灰区利于C2S生成C3S吸热反应;由于渣液已脱铁脱锰,减少了活跃的氧化物侵蚀钼电极,所以采用钼电极加热。
9.根据权利要求5所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法,其特征在于,所述的加入适量的矿粉、铝矾土、铁尾矿砂是在取样化验渣液化学成分基础上,补充调整硅率、铝率校正原料,调整的原则是尽可能利用液态钢渣,所以硅率、铝率取低值;Fe2O3、Al2O3校正原料的加入一是调整硅率、铝率,另一方面是增加渣液的流动性;所以优选矿粉、铝矾土、铁尾矿砂但不限于此,可能是粉煤灰,高炉除尘灰、赤泥等。
10.根据权利要求5所述的一种以液态钢渣为原料生产水泥的设备及方法,其特征在于,所述的活性石灰饱和区,是指利用高级耐火材料框架内装入活性石灰,形成石灰饱和反应区;氧化钙和碳同样具有熔点高的特点,在渣液中的温度不足以熔化,熔于渣液的C2S、CA、Fe2O3、Al2O3流入活性石灰饱和区,与CaO在液、固相下反应,生成C3S、C3A、C4AF水泥主要矿物;渣液在石灰饱和区的化学反应,类似炼钢转炉内造渣,只是铁氧化物和磷氧化物相比少的多,更有利于C3S的生成。