Способ обогащения сыпучих материалов

 

СПОСОБ ОБОГМЩНИЯ СЫПУЧИХ MATEPIiATIOB, включающий двухступенчатую воздушную сепарацию с регулируемым подсосом газовоздушной смеси в ступенях воздушной сепарации, направленным противоточно движению отсепарированного материала, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности эффективного извлечения графита из отходов переработки жидкого чугуна, подсос газовоздушной смеси на каждой ступени сепарации осуществляют из воздушного потока с сыпучим материалом, направленного на эту ступень сепарации в количестве 0,001-0,05 от общего расхода этого потока, при этом на первой ступени сепарации создают перепад давления 290-980 Па, а на второй ступени - 1470-2450 Па.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1273194

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3877481/29-03 (22) 04.01.85 (46) 30.11.86. Бюл. М - 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по очистке технологических газов, сточных вод и использованию вторичных энергоресурсов предприятий черной металлур гни (72) М.Н.Швец, P.Ê.Âåëåöêèé, Б.Ф.Федорякин, P.Ô,Грач, Н.П.Севастьянова, JI.À.Кречина, А.П.Егоричев, В.Я.Хавин и А.М.Романюха (53) 622.767:669.1 (088.8) (56) Воронова Н.А. Десульфурация чугуна магнием. M. Металлургия, 1980, с.197-203.

Авторское свидетельство СССР

У 161620, кл. В 07 В 7/08, 1963, аИ 4 В 07 В 9/00 В 03 В 9/04 (54) (57) СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ СЫПУЧИХ

МАТЕРИАЛОВ, включающий двухступенчатую воздушную сепарацию с регулируемым подсосом газовоздушной смеси в ступенях воздушной сепарации, направленным противоточно движению отсепарированного материала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения возможности эффективного извлечения графита из отходов переработки жидкого чугуна, подсос газовоздушной смеси на каждой ступени сепарации осуществляют из воздушного потока с сыпучим материалом, направленного на эту ступень сепарации в количестве 0,001-0,05 от общего расхода этого потока, при этом на первой ступени сепарации создают перепад давления 290-980 Па, а на второй ступени — 1470-2450 Па.

1273194

Изобретение относится к улавливанию, очистке и обогащению графитосодержащих пылевидных выбросов, образующихся на предприятиях черной металлургии при переработке и переливах жидкого чугуна, например при десульфурации чугуна, заливке чугуна в миксер, сливе иэ миксера, скачивании шлака, разливке чугуна на разливочных машинах и других операциях, и может быть использовано во всех отраслях промышленности, где применяют технологические процессы, связанные с переработкой жидкого чугуна или разделения сыпучих материалов.

Выделяющаяся при различных процессах и операциях переработки жидкого чугуна пыль наряду с окислами железа, кальция и другими компонентами содержит от 15 до 45% углерода в виде графитной спели, Цель изобретения — обеспечение воэможности эффективного выделения графита из отходов переработки жидкого чугуна.

На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа.

Графитосодержащие выбросы, образующиеся при переработке жидкого чугуна, улавливают в местах их образования местными аспирационными отсосами 1 и по газопроводу 2 за счет разрежения, создаваемого дымососом

3, направляют на первую ступень сепарации (обогащения) в пылеуловитель

4, например циклон ЦН-24, где ведут сепарацию при перепаде давления в пределах 290 — 980 Па.

Одновременно ведут регулируемый подсос газовоздушной смеси, отбираемой иэ общего газовоздушного потока в газопроводе 2, в количестве

0,001-0,05 от величины общего количества газовоздушной смеси перед сепарацией и направленной по газопроводу 5 противоточно движению сепарируемого продукта в нижнюю часть бункера 6 пылеуловителя 4, Количество подсасываемой газовоздушной смеси регулируют клапаном 7, установленным на газопроводе 6, по показаниям пылемера 8, установленного на газопроводе 9;

На первой ступени сепарации из пыпегазовоздушного графитосодержащего потока отделяются и осаждаются крупные частицы графита. l0

IS

Очищенный от крупных частиц гр афита гаэовоэдушный поток, содержащий средние и мелкие частицы графита и неграфитные примеси, по газопроводу 9 направляют на вторую ступень сепарации (обогащения) в пылеуловители 10, например циклоны ЦН-11, где ведут сепарацию при перепадах давлений в пределах 1410-2450 Па. Одновременно ведут регулируемый подсос гаэовоздушной смеси, отбираемой из общего газовоздушного потока в газопроводе 9 и направляемой по газопроводу 11 в нижнюю часть бункера 12 пылеуловителей 10 протиноточно движению осаждающихся (сепарируемых) частичек пыли.

Подсос в количестве 0,001-0,05 от общего количества газовоздушной смеси перед второй ступенью регулируют клапаном 13, установленным на газопроводе 11, по показаниям автоматического пылемера 14, установленного на газопроводе 15 после пылеуловителей 10.

Подсос газовоздушного потока осуществляют обычно с температурой

40-120"С, что исключает конденсацию влаги и залипание бункеров влажной пылью.

На первой и второй ступенях сепарации создают различный перепад давлений, что определяет эффективное воздушное обогащение графитосодержаший пыли.

Величина перепада давлений на первой ступени составляет 0,12-0,67 величины перепада давлений на второй ступени.

Полученный в циклонах первой и второй ступеней сепарации обогащенный графитовый продукт раздельно затаривают в сгециальные контейнеры 16 и после первой ступени направляют потребителям в качестве товарного графита, а после второй ступени — иа графитоперерабатывающие предприятия для дообогащения. Возможны другие способы выгрузки и транспортировки полученного графитного продукта, например цементовозами.

Очищенный от графитных частиц газовоздушный поток, содержащий мелкодисперсные окислы железа, кальция, магния, алюмосиликаты и другие, направляют по газопроводу 15 на доочистку, например в электрофнльтр 17,пос1273194 ле чего очищенный газ выбрасывается в атмосферу.

Уловленную после доочистки пыль, содержащую в основном окислы железа и являющуюся ценным железосодержащим сырьем, направляют на переработку и использование в качестве аглошихты на аглофабрику, Выделяющаяся пыль полйдисперсна и разнородна по химсоставу. .1О

Наибольшее количество графита содержится в крупных фракциях пыли.Чем крупнее фракция тем больше в ней содержание графита. Так, в миксерных отделениях, в пыли крупнее 0,16 мм 15 содержание графита составляет от 50 до 90Х. При десульфурации и разливке чугуна содержание графита в пыли крупностью 0,040-0,16 мм составляет

45"90X.. В мелких фракциях содержание _#_ графита незначительно, они представлены в основном окислами железа,кальция, магния.

По данным инструментальных исследований при начальном содержании гра->> фита в пыли, поступающей, с газовоздушным потоком в циклоны, от 15 до

45 содержание графита в уловленной пыли составляет от 20 до 55Х.

Такая пыль является ценным графи- 30 тосодержащим концентратом, так как содержание.в ней графита в несколько раз превышает содержание графита в природной руде, однако для получения товарного графита эта пыль требует дальнейшей сложной обработки на графитовых фабриках, так как она загрязнена окислами железа и другими неграфитными компонентами.

При установке второй, последующей 40 ступени циклонов с таким же перепадом давлений как в первой ступени фракции, уловленные в первой ступени, улавливаются в незначительном количестве, поэтому доля графита, улов- 45 ленного во второй ступени, резко уменьшается, а общее количество уловленного в обоих ступенях циклонов графита увеличивается незначительно.

В предлагаемом способе пылеулав- 5О ливание и сепарацию графитосодержащей пыли ведут в двух последовательно установленных ступенях циклонов при разных перепадах давлений

В первой ступени применяют цикло- 55 ны грубого пылеулавливания, например

ЦН-24, с определенным небольшим перепадом давлений и сравнительно невысокой общей эффективностью пылеулавливания, что обеспечивает сепарацию (выделение) из пылегазовоздушного потока крупных частиц пыли с высоким содержанием графита 70-90Х, что близко к качеству товарного графитового продукта — литейного кристаллического графита и либо вообще не требует дополнительного обогащения, либо требует дообогащения с минимальными затратами по сравнению с обогащением природных руд, Полное воздушное обогащение пыле видных графитных отходов осуществляется одновременно с пылеулавливанием в первой ступени циклонов — сепараторов, после чего графитный продукт может быть отправлен потребителям.

Во второй ступени пылеулавливания сепарацию ведут в высокоэффективных циклонах, например типа ЦН-11, со значительно большим перепадом давле3 ний чем в первой ступени. При этом улавливаются мелкие частицы графита, не уловленные в первои ступени, и другие компоненты (СаО, MgO окислы железа). Содержание графита и уловленной пыли составляет 20-.40Х что меньше, чем в циклонах первой ступени, но в несколько раз выше, чем в природных рудах. Уловленная пыль яв" ляется ценным высококачественным графитным концентратом, затраты на доо- E богащение которого значительно меньше, чем для природных руд.В третью ступень доочистки (окончательного тонкого пылеулавливания) — электрофильтр, тканевый фильтр либо в мок рую газоочистку поступает мелкодисперсная пыль и возгоны (в основном окислы железа), практически не содержащие графита.

Исследования и расчеты показали, что при перепаде давлений на первой ступени сепарации меньше 290 Па снижается общая эффективность пылеулавливания и эффективность отделения графитных фракций, содержание графита в уловленной пыли содержится менее 70Х за счет увеличения доли крупных частиц шлака и корольков металла, содержащихся в небольшом количестве в исходной пыли. Уловленный графитный материал с содержанием графита менее 70Х не соответствует качеству товарного графита и требует более значительных затрат на дообогащение. При перепаде давлений на первой стуS 1273 пени больше 980 Па возрастает общая эффективность пьшеулавливания и кроме крупных частиц, содержащих наибольшее количество графита, начинают также частично улавливаться мелкие частицы с повышенным содержанием загрязняющих графит примесей-алюмосиликатов, окислов кальция, магния, железа, Содержание графита в уловленной пыли при этом также содержится !О менее 70 и полученный графитный материал не соответствует качеству товарного графита. При перепаде давлений на второй ступени циклонов менее

1470.Па снижается общая эффективность15 пылеулавливания, в том числе за счет снижения эффективности улавливания мелких и средних фракций графита.Содержание графита в уловленной пъши становится меньше 20Х, что ухудшает 20 качество полученного графитного концентрата. При перепаде давлений на второй ступени больше 2450 Па увеличивается эффективность улавливаниям мелких частиц окислов железа, кальция, магния, которые загрязняют графит. За счет увеличения доли этих частиц содержание графита в уловленном материале содержится менее 20Х, что ухудшает качество полученного 30 графитного материала.

При установленных в результате расчетов и исследований оптимальных диапазонах перепадов давления на первой и второй ступенях сепарации оптимальное отношение перепада давлений на первой ступени к перепаду давлений на второй ступени сепарации составляет от

О, 12 до 0,67. 46

Нижнее значение (0,12) диапазона отношений соответствует отношению минимального перепада давлений на первой ступени циклонов к максимальному перепаду давлений на второй сту-4з пени. Верхнее значение диапазона соответствует отношению максимального перепада давлений на первой ступени циклонов к минимальному перепаду давлений .на второй ступени.

На одном к том же участке переработки жидкого чугуна происходит несколько последовательных технологических операций, при которых количество графитосодержащей пыли, ее фракционный и химический состав, в частности содержание. углерода, изменяются в широких пределах (например

194 ь в миксерных отделениях операции заливки чугуна в миксер, слива из мик! сера, скачивания шлака), Для поддержания максимального для разных технологических операций на каждом участке переработки чугуна содержания графита в уловленной в циклонах пыли в предлагаемом способе сепарацию в обеих ступенях циклонов ведут с регулируемым подсосом в нижнюю бункерную часть пыпеуловителей. Подсос, направленный противоточно движению уловленного, отсепарированного в циклоне материала, препятствует оседанию мелких фракций пыли, загрязняющих графит, выносит их из циклона и таким образом увеличивает относительное содержание в уловленной пьши крупных частиц графита. Таким образом происходит дополнительное обогащение графитосодержащего материала, !

При величине подсоса меньше отношения 0,001 прекращается влияние величины подсоса на эффективность пылеулавливания и степень обогащения графитосодержащей пьши.

При отношении величины подсоса к общему количеству газовоздушной смеси больше 0,05 эффективность пылеулавливания резко снижается и из циклонов начинают выноситься не только мелкие неграфитные фракции, но и частицы графита.

Диапазон изменения относительной величины подсоса в пределах 0,001

0,05 является оптимальным для всех встречающихся в черной металлургии случаев переработки жидкого чугуна.

Кроме автоматического регулирования подсоса, подсос можно регулировать по определенной программе, которая выбирается при наладке установки в зависимости от особенностей технологического процесса и характеристики пыпегазовых выбросов. При этом обеспечивается оптимальное содержание графита в уловленном и обогащенном продукте. Возможно и ручное регулирование подсоса оператором по ходу технологического процесса исходя из тех же условий.

На основании предварительных исследований и расчетов приводится пример осуществления способа обогащения пылевидных графитосодержащих выбросов, образующихся при десульфуРации чугуна., следующего химсостава

1273194

Таблица l

Первая ступень сепарации графита в циклоне ЦН-24

Пример

Газовоэдушная смесь с графитосодержащей пылью

Перепад давлений, Па

Тем- 3 апыСостав графитового концентрата

Колипера тура

С ленчество м /ч ность, г/и

1 290 380000 80 2,2 С 72,9; MgO 18,55;

Ге О 7,7; ÑàO 0,85

2 580 380000 80 2,2 С 76,1; MgO 16,3;

ГеО бб;Са010

3 980 380000 80 2,2 С 70,4; MgO 17,3;

Fe Оэ 11,1; СаΠ— l 2 пыли, Е: С 51,09; MgO 26,5;

Fe О 19,5; Са0 2,91.

Уловленную аспирационными отсосами (зонтами) газовоздушную смесь с графитосодержащей пылью в количестве 380000 и /ч с температурой 80 С, начальной запыленностью 2,2 г/м и з объемным весом 1,5 т/м з направляют по газопроводу на первую ступень сепарации (обогащения) в циклон ЦН-24, 10 в котором под действием центробежных сил, при перепаде давлений, равном 530 Па, создаваемом дымососом и конструкцией циклона, и регулируемом подсосе гаэовоздушной смеси в коли- 15 честве 9000 м /ч (0,0236 от общего расхода), отобранной из общего газовоздушного потока перед первой ступенью и направленной в нижнюю часть бункера циклона навстречу осаж-20 дающейся пыли, крупные частицы (более 40 мкм) графита выделяются и осаждаются в бункере циклона в количестве 418 кг/ч. Состав графитового концентрата после первой ступени,X: 25

С 76,1; Ng0 16,3; Fe О 6,6; СаО 1,0.

Очищенную газовоэдушную смесь от крупных фракций графита в количестве 380000 и /ч с начальной темпераз турой 78 С, запыленностью 1,1 г/м направляют по газопроводу на вторую ступень сепарации — группу циклонов

ЦН-11 в количестве 6 штук, в которых под действием центробежных сил при перепаде давления 1860 Па, создаваемом дымососом и конструкцией циклонов, и регулируемом подсосе газовоздушной смеси в количестве 9000 м /ч (0,0236 от общего расхода), отобранной из гаэовоэдушного потока перед второй ступенью и направленной в нижнюю часть бункеров навстречу осаждающей пыли, более мелкие частицы графитосодержащей пыли (менее 40 мкм) в количестве 240 кг/м осаждаются в бункерах циклонов ЦН-11.

Состав графитового концентрата после второй ступени, Х: С 30,0;

MgO 40,3; Fe О 25,6; СаО 411.

Примеры реалиэации способа при крайних и средних значениях предла.гаемых параметров сведены в табл.1.

1273194

Продолжение табл. орая ступень сепарации графита в циклонах ЦН-11

Гаэовоздушная смесь с графитосодержащей пылью епад влей, Па

Количест Темпево, м /ч ратура, ОС

3апылен

Со став rp афи то во ro концентрата ность граф. конц.

1470 380000

1860 380000

С 301 Mg0 4013;

Ге Оэ 25» СаО 4,1

С 34,7; MgO 37,9;

Ре Оз 24 1; СаО 1 2

2450 380000 78

0,88

Очищенный от графита пылегазовой поток, содержащий мелкодисперсные окислы железа,магния, кальция идругие направляют в электрофилътр ипосле окончательной очистки выбрасывают в атмосферу.

Т аблиц а 2

Весовое содержание фракций, Х

HbiGH осевшей

Пыли, выброшенной в атмосферу

Пыли, осевшей в третьей ступени

Пыли, осевшей во вто рой сту пени в первой сту пени

Более

38,48 1,52 О 0

О

6,92 - 15,08 О

4,4

984 3 76 0

10,14 0,1

2,56 0,2

10 335 06

5,5

10-5

30 18

Итого: 100

Размеры фракций, мки

60-40

40-20

20-10

Весовое содержание фракции в исходной пыли пере газоочист кой, Ж

1,14, С 28,5; MgO 41,1;

Ге О 25,8; СаО 4,6

Данные по фракционному составу пьли перед и после каждой ступени сепарации при средних эначени— ях пераметров приведены в табл.2.

1?73194

t2

Продолжение табл.3

Размеры фракций,мкм

20-10

4,1

10-5

5-0

1 0

30,0

76,1

Итого:

Из табл. 3 видно, что после двухступенчатой сепарации графитосодержащих пылевых выбросов на первой ступени получают графитовый концентрат

25 с содержанием графита 76,.1% а на торой ступени — 30%.

Более 60

60-40

40-20

61,1

25,0

Составитель О. Попов

Техред И .Попович

Корректор Л.Патай

Редактор E.Êîï÷à

Подпи сиое

Производственно-полиграфическое предприятие, r.,Ужгород, ул. Проектная, 4

Из табл. 2 следует, что на первой. ступени сепарации отделяют частицы пыли крупностью более 40 мкм, на второй ступени менее 40 мкм. В электрофильтре отделяются в основ- 5 ном частицы 10-20 мкм, Данные по содержанию графита в уловленной пыли при средних значениях параметров приведены в табл.3 °

Т аблица 3

Заказ 6371/10 Тираж 565

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Содержание графита в пыли, уловленной в первой ступени сепара ции, %

Содержание графита в пыли, уловленной во второй ступени сепарации, %