Способ переработки распадающегося металлургического шлака

 

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСПАДАЮЩЕГОСЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ШЛАКА, включающий охлаждение шлака, сопровождающееся его распадом, отделение распавшихся пылевидных частиц и извлечение металлических в ключе НИИ, отличающийся тем, что, с целью повышения его технологичности за счет интенсификации охлаждения и распада, охлаждение шлака осуществляют обдувом его поверхности воздухом с одновременным отсосом распавшихся пылевидных фракций. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения выбросов пыли в окружающую среду, объем отсасываемого воздуха с распавшимися пылевидными фракциями в 5-8 раз больше объема воздуха, необходимого для обдува (Л поверхности шлака. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью интенсификации распада, скорость обдувных и всасывающих струй воздуха составляет 2-5 критических скоростей витания распавшихся пылевидных частиц. 4 О to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Su„„1046213 А

3(51) С 04 В 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

». °, М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3465889/29-33 (22) 26.03.82 (46) 07. 10. 83. Бюл. Р 37 (72) Г.М. Зиссерман, Д.Ф. Железнов, Б.Л. Демин, A.À. Грабеклис, A.Ñ.Ãåðòнер и В;Д. Коваленко (71) Уральский ордена Трудового .Красного Знамени научно-исследовательский институт черных металлов и

Челябинский ордена Ленина электрометаллургический комбинат (53) 669.054.82(088.8) (56) 1. Лапкина Ю.В. и др. Шлаки черной металлургии,их переработка и применение. Свердловск, Средне-Уральское книжное издательство, 1968, с. 203-210.

2. Байрамов Б.И. и др. Переработка шлака ферросплавного производства. Челябинск, Южно-Уральское книжное издательство, 1971, с. 14-30 (прототип). (54)(57) 1 ° СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСЗАДАЮЩЕГОСЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ШЛАКА, включающий охлаждение шлака, сопровождающееся его распадом, отделение распавшихся пылевидных частиц и извлечение металлических включений, отличающийся тем, что, с целью повышения его технологичности эа счет интенсификации охлаждения и распада, охлаждение шлака осуществляют обдувом его поверхности воздухом с одновременным отсосом распавшихся пылевидных фракций.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью исключения выбросов пыли в окружающую среду, объем отсасываемого воздуха с распавшимися пылевидными фракциями в 5-8 раэ больше объема Е

C воздуха, необходимого для обдува поверхности шлака.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю ю н Н с н тем, что е целью ннтенсификации распада, скорость обдувных и всасывающих струй воздуха составляет 2-5 критических скоростей витания распавшихся пылевидных частиц. С0

104б213

Изобретение относится к черной .металлургии, предназначено для переработки распадающихся металлургических шлаков и может быть использовано при производстве минеральных удобрений из шлаков для иэвесткования кислых почв.

Известен способ переработки распадающихся шпаков, заключающийся в предварительном охлаждении расплавленного шлака в ковше, транс- 10 портировании его на шлаковый двор, отвал, где из шлака производится извлечение крупных скардовин метал,ла вручную или с применением на-весных электромагнитных шайб. Рас- 15 павшийся шлак в специальной таре вывозится на поля и используется в качестве иэвесткующих удобрений (1 ).

Недостатками этого способа являются тяжелые условия труда шлаковщиков, нерациональное использова ние содержащихся в шлаке ценных компонентов, загрязнение окружающей среды.

Известен также способ переработки распадающихся шлаков от производства рафинированного феррохрома путем предварительного охлаждения шлака в ковшах на остывочных стендах (Зб-48 ч, кантовки остывших шлаковых булок на приемную решетку бункерной эстакады, охлаждения на решетке (18-25 ч ), сопровождающегося распадом в тонкодисперсный порошок и отдельные куски, причем последние также рассыпаются в поро- 35 шок; отбора и переплава надрешетного продукта; предварительного грохочения и воздушной сепарации подрешеточного продукта; магнитной сепарации плюсового продукта воз- 40 душной сепарации (2 j.

Недостатками данного способа являются продолжительное охлаждение шлака в ковшах на оставочных стендах и на решетках бункерной эстакады, интенсивное пылевыделение на всех участках технологической линии,. запыленность рабочих мест и низкая эффективность работы магнитно-сепарационного оборудования.

Цель изобретения — повышение технологичности за счет интенсификации охлаждения и распада, исклю-. чение выбросов в окружающую среду.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу переработки распадающегося металлургического шлака, включающему охлаждение шлака, сопровождающееся его распадом, отделение распавшихся пылевидных частиц и извлечение метал- 60 лических включений, охлаждение шлака осуществляют обдувом его поверхности воздухом с одновременным отсосом распавшихся пылевидных фракций. 65

Кроме того, целесообраз1-.о, чтобы объем отсасываемого воздуха с распавшимися пылевидными фракциями был в 5-8 раз больше объема воздуха, необходимого для обдува поверхности шлака, а скорость обдувных и всасывающих струй воздуха составляла бы 2-5 критических скоростей витания распыьшихся пыле видных частиц.

Направленный обдув поверхности распада необходим для ее охлаждения и для придания кинетической энергии движения пылевидным продуктам распада и повышения эффективности их всасывания в систему сбора пыли.

Как известно, с увеличением расстояния от всасывающего элемента до обеспыливаемой поверхности и толщины слоя пылевидного материала эффективность обеспыливания резко падает, а сам эффект всасывания неподвижных частиц пыли наблюдается только на расстоянии 2-3 см от входа во всасывающее сопло.

В частном случае при обдуве горизонтальной поверхности распадающегося шлака обдувные струи направляют от периферии к центру поверхности распада под различным углом с вертикальной осью. Такое расположение струй позволяет обдуть большую поверхность распада и исключить широкое распространение образованной аэросмеси. Побуждение продуктов распада приводит к образова" нию подвижной аэродисперсной среды, которая распространяется на большие площади и приводит к засорению их продуктами распада. Для локализации продуктов распада предлагается организовать всасывающую воздушную струю, которая обеспечит вынос продуктов распада из зоны распада, их транспортирование и осаждение в системе сбора пыли. Объем отсасываемого воздуха в этом случае в 5-8 раз превышает объем воздуха, затраченного на обдув распадающейся поверхности шлака. Значения расходов воздуха на обдув распадающейся поверхности и отсос продуктов распада обусловлены характером взаимодействия воздушных и пылевоздушных струй друг с другом и с охлаждаемой поверхностью распада. При снижении объемов отсасываемого воздуха ниже пятикратного объема воздуха, затраченного на обдув, возрастает концентрация аэросмеси и резко ухудшаются условия эксплуатации всасывающих элементов транспортной системы. Увеличение объема атсасываемого. воздуха выше указанного предела приводит к перерасходу мощностей оборудования на организацию всасывающей струи при низкой эффективности ее воздействия.

1046213

40 тов приведены в таблице.

ЯС

8-12

1,0-2,5

После усреднения с ковшовыми остатками продуктов иэ пылесборников

6,0-9,0

7,5-10,0

4,0-6,0

12,0-14,0

70,0-76,5

+2 5 мм

1,0-2,5 мм

0,1-1,0 мм

-0,1 мм

2,5-3,0

11 0 12к5

75,5»80,5

Характер взаимодействия воздушных струй с распадающейся поверхнос-, тью шлака влияет на скорость охлаждения, а следовательно, и на ре-. жим распада шлака. В качестве.характеристики взаимодействия воздушной струи с продуктами распада и распадающейся поверхности выбирают критическую скорость (скорость витания ), которая зависит от свойств (размеров, шероховатости, плотности )продуктов распада и воздушного потока.

Для исключения возможной стабилизации шлака в процессе распада при его ускоренном охлаждении ин,тенсивность обдува выбирается в таких пределах, чтобы скорость воздушных струй на поверхности охлаждаемого шлака лежала в пределах

2-5 критических скоростей витания пылевидных продуктов распада.

На чертеже изображен один иэ вариантов реализации предлагаемого способа. Распадающийся шлак 1 с поверхностью распада 2, например, в шлаковозном ковше 3 подают под . пылезаборный зонт 4, внутри которого расположен воздушный коллектор 5 с соплами. б. Пылеэаборный зонт связан с системой отсоса и сбора пыли (на чертеже не показаны ). После установки ковша в заданном положении включают систему отсоса и сбора пыли, затем подается сжатый воздух из .коллектора 5 через сопло 6 на поверхность распада шлака. Под действием кинетической энергии воздушных струй распавшиеся частицы шлака поднимаются с поверхности и попадают в зону действия всасывающего потока системы отсоса и сбора пыли. Отразившиеся от остывающей поверхности шлака струи воздуха также подхватывают витающие распавшиеся частицы и попадают в общий всасывающий поток. РаспавшиесЯ часПродолжительность распада (пределы по ряду опытов), ч

Фракционный состав продуктов распада, %, по фракциям

5 !

О

30 тицы шлака, обладающие низкой теплопроводностью, в этом случае не пок- рывают поверхность распада, а постоянно выносятся в систему сбора пыли. Процесс охлаждения идет интенсивнее, а это, в свою очередь, способствует распаду шлака со всей вновь образованной поверхности.

Пример. В условиях опытного производства проводят исследования по выбору обобщенных режимных параметров способа переработки. распадающихся.шлаков.

Расплавленный с известными свойствами (схлонный к распаду) шлак сливают из печи по раздваивающемуся желобу в два приемных металлических ковша., выполненных по производственному образцу, в масштабе 1:20.

Над одним иэ ковшей (опытным ) устанавливают систему воздуховодов, состоящую иэ всасывающего патрубка с зонтом и пылесборниками и нагнетающего коллектора с соплами для обдува поверхности шлака в ковше. Второй ковш (контрольный ) охлаждают при естественных условиях, т.е. при температуре .окружающей среды без принудительного охлаждения.

При достижении фиксированной температуры над опытным ковшом включают систему аспирации и подачу воздуха через сопла нагнетающего коллектора. В процессе опыта изме ряют скорость и расход истечения воздуха. из сопел, температуру на поверхности шлака, интенсивность отсоса пылевоэдушной смеси, концентрацию пыли во всасывающем патрубке,и т.д. После завершения опыта регистрируют время распада шлака в опытном и контрольном ковшах,. фракционный состав продуктов распада, характер распределения продуктов распада в пылеосадителях системы сбора пыли. Отдельные результаты опы10462 13

Продолжение таблиц |

0,2-50

100-800

50-1000

13,6 — 28,0

8,0-16,0

О, 2-2,6

-2,5 мм

-1,0 мм

-0,1 мм

0,5-2,0

500-4800

Скорость истечения воздуха из сопел коллектора, м/с

Расход воздуха из сопел коллектора, м /ч

Расход воздуха из сопел коллектора на 1 м обдуваемой поверхности, м /ч

Критическая скорость (скорость витания ), м/с, для продуктов распада крупностью

Концентрация отсасываемого материала, кг/м3 воздуха

Расход отсасываемого воздуха, м 3/ч

Результаты исследования процесса охлаждения и распада различных по свойствам (химическому составу, плотности, продолжительности распада и т.п.) распадающихся шлаков с использованием положений теории подобия показывают, что интенсивность 40 процесса распада шлаков увеличивается в 5-8 раэ при обдуве поверхности распада воздушными струями со скоростями 5-50 м/с. При этом скорость воздушной струи должна в

2-5 раз превышать критическую ско- 45 рость (скорость витания ) частиц, которые необходимо эвакуировать с поверхности распада. Последние составляют основное содержание продуктов распада. Например, для шлаков от 50 производства низкоуглеродистого феррохрома свыше 80% продуктов распада представлено частицами крупностью 0,1 мм, для которых скорость витания равна 1,8-2,2 м/с.

Кроме того, для придания заданной концентрации аэросмеси количество воздуха на обдув поверхности должно находиться в пределах 150-500 м

3 на 1 м2 поверхности распадающегося 60 шлака например, для шлака ниэкоуглеродистого феррохрома 300 м на

1 м, фракционный состав продуктов распада шлаков, подверженных обдуву воздушными струями, практичес- 65 ки не отличается от фракционного состава аналогичного шлака, распавшегося в естественных условиях, объем отсасываемого воздуха с продуктами распада должен в 5-8 раз превышать количество воздуха, затраченного на обдув поверхности распада.

Таким образом, увеличение интенсивности обдува или отсоса азросмеси с поверхности, при которой скорости воздушных потоков на поверхности распадающегося шлака выше пяти критических, может привести к переохлаждению распадающейся поверхности и стабилизации поверхностного слоя шлака. В этом случае в поверх-, ностных слоях застабилизируется

fb-фаза двухкальциевого силиката С2S, а режим охлаждения ниэлежащих слоев соответствует распаду. В данном случае застабилизированная корочка разрушается эа счет увеличения объема ниэлежащего распавшегося шлака, но не увлекается в систему сбора пыли и остается в ковше.

Затем раскрытая поверхность шлака вновь освобождается от продуктов распада и процесс повторяется. уме:-ньшение интенсивности подачи возду— ха и его отсоса с распадающейся поверхности шлака до величины, при которой скорость взаимодействия в«::—

1046213

Составитель И . Иноземцев а

Редактор М. Келемеш ТехредgX.Кастелевич Корректор дзятко

Заказ 7645/20 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 душного потока с распавшимися частицами, может привести к повышенной концентрации материала на поверхность и торможению процесса рас пада. Следовательно, выбранные пределы интенсивности обдува и отсо-. са воздуха, при которых скорость взаимодействия воздушных потоков с продуктами распада составляет

2-5 критических (скоростей витания) является необходимым и достаточным условием для поддержания процесса распада и организации уборки пылевидных продуктов распада. Нераспавшиеся корочки шлака и металлические включения подвергаются по мере необходимости обогащению- и фракционированию. Продукты распада, 5 осажденные в аппаратах системы отсоса и сбора пыли, отгружаются потребителю по назначению.

Внедрение предлагаемого способа в производство позволяет исключить трудоемкие операции, улучшить условия труда шлаковщиков, снизить загрязнение окружающей среды.