Способ поризации расплавленного шлака и устройство для его осуществления

 

О П И С А Н И Е (,893923

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) За" алеко 16.07.80(2l) 3002405/29-33 с присоединением заявки ¹ (23) П рнорктет

Опубликовано 30.12.81. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 02.01.82 (51)М. Кл.

С 04 В 5/04

9кударетеенаыВ кемнтет

СССР

00 делам нзебретеннй н открытий (53) УДК 669.054.

82 691 322 (088.8) H. A. Миняйленко, О. Я. Анненко и Н. И. Кобаско (72) Авторы изобретения

Институт технической теплофизики АН Украинокой CCP (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ПОРИЗАБИИ РАСПЛАВЛЕННОГО ШЛАКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к получению строительных материалов из расплавов металлургических шлаков и может быть использовано для производства прокатанных теплоизоляционных изделий и стеновых материалов из поризованного распла3 ва доменного шлака на металлургических заводах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является струйный способ получения пемзы, который заключается в том, что в специальной желобчатой конструкции струйных аппаратов расплав доменного шлака дробится; перемешивается с водой, для чего используется воздух или пар 11).

Струйный аппарат имеет открытую сверху приемную камеру, на дне которой вплотную к стенкам установлено рабочее сопло, имеющее в сечение форму сегмен20 та. На сопле между щеками приемной камеры - плоский напревляюший лоток, имеюший профиль тупого угла. Лоток и сегментное сопло могут одновременно передвигаться относительно других частей струйного аппарата. Все части аппарата, в том числе и шлакоподающий лоток, имеют водяное охлаждение.

При работе аппарата струя расплава, стекающая из подводящего желоба, попадает на направляющий лоток и растекаеч ся по нему потоком небольшой толщины.

Ширина потоке равна ширине рабочего сопла и немного меньше диаметра камеры смешения. Стекая с направляющего лотка, расплав пересекает струю сжатого воздуха с распыленной в нем водой, которой, воздействуя на струю расплава, разбивает ее на гранулы и увлекает их в камеру смешения.

Вследствие того, что сопло расположено в нижней части приемной камеры, в которой отсутствует мертвое пространст- во, струя сжатого воздуха имеет возможность выбросить осевшие внизу гранулы из приемной камеры смешения. Так как расстояние по вертикали между соплом и верхней частью приемной камеры доста8езе23 точно велико, то гранулы на нее не налипают. В камере смешения .жидкие гранулы шлакового расплава интенсивно перемешиваются с водно-воздушной смесью. Камера смещения обеспечивает надежность ра- 5 боты струйного аппарата, а также возможность равномерного и интенсивного вспучивания расплава шлака.

40

Цель изобретения - увеличение производительности процесса, равномерности поризации щлака по объему и повышение качества продукции.

Захват частиц воды, воздуха, пара, а также выделение иэ охладающегося шла- °

10 кового расплава растворенных в нем газов приводят к тому, что гранулы интенсивно поризуются. Пластичные еще грану- лы вместе с каплями не успевшей испа15 риться воды с большой скоростью выбрасываются из камеры и ударяются об экран, на котором они агломерируются (слипаются) в небольшие, еще пластичные куски, а затем под влиянием силы тяжести отваливаются от экрана и падают вниз.

Некоторая часть отдельных гранул, отражаясь от экрана, сразу падает вниз. Небольшие куски шлаковой пемзы и еще пластичные гранулы соединяются внизу в крупные глыбы в приемном устройстве, находящемся под экраном. На экран и поверхность других приемных устройств попадают также и капли воды, не усвоенные в струйном аппарате, продолжая пориэацию шлакового расплава.

Средняя объемная масса шлаковой пемзы в куске, получаемой струйным способом, составляет для пемзы иэ верхних шлаков 1198-1420 кгlм, а из нижних шлаков - 1150-1170 кгlм®, 35 т.е. плотность сравнительно высокая, Известный способ пориэации расплавленного шлака для получения пемзы струйным аппаратом имеет существенные недостатки, которые заключаются в том, что пемзовидный шлаковый расплав в еще пластическом состоянии имеет недостаточно равномерно распределенные noiры, а также размер пор весьма неодинаков и колеблется в пределах от 1 до 15- 45

25 мм. Это не позволяет получить из такого расплава высокое качество прока таиных теплоизоляционных и стеновых строительных изделий и материалов, а также снижает производительность установок переработки из-за низкой прочности получаемого материала, так как его невозможно прокатывать с высокой скоростью иэ- за разрушения.

Указанная цель достигается тем, что в способе поризации расплавленного шлака, включающем вспучивание путем введения в шлак пара и воды с последующим охлаждением, вспучивание ведут при равномерном введении в шлак пара и воды при весовом соотношении (4-20): 1 с одновременным поддерживанием температуры шлака в пределах 1350-150д С, а охлаждение шлака до 1150-1250 С осуществляют со скоростью 5- 50 град/с.

Предлагаемый способ осуществляется ,в устройстве для поризации расплавленного шлака, содержащем устройство для подачи шлака, приемную емкость с установленным в ней устройством для подачи пара и воды.

В предлагаемом устройстве приемная . емкость снабжена трубчатым теплообменником (охладителем) с отношением шага труб к их диаметру, равным 3 — 8, а устройство для подачи пара и воды выпог нено в виде установленных в шахматном порядке рядов труб с соплами, выполненными в нижней по ходу движения расплавленного шлака части труб в секторе

120- 150 .

На чертеже изображено устройство для пориэации расплавленного шлака

Устройство для осуществления способа поризации расплавленного шлака содержит корпус 1 приемной емкости, который соединен с устройством 2.для подачи пара и воды. Корпус 1 представляет собой прямоугольный короб, который пронизан двумя рядами труб поризатора

3, содержащих сопла 4 для равномерного по объему вдувания в расплав шлака поризующего агента - пара или воды, или их смеси. Второй пучок труб распо ,ложен ниже первого и представляет собой охлаждаемые трубы теплообменника (охладителя) 5, которые расположены в несколько рядов.

Способ осуществляется следующим образом. Шлаковый расплав от доменных печей привозят на установку шлакопвреработки в шлаковых ковшах объемом 16 м на шлаковозах. В соответствии с технологическим режимом в приемную емкость насыщенный водяной пар с водой вводят равномерно в виде струй по всему объему шлакового расплава, температуру которого поддерживают в пределах 13501500 С. Если.температуру шлака выдерживать ниже 1350 С, то невозможно достичь равномерного распределения пор в

893923 б

Для обеспечения равномерного рас,пределения пор -в шлаковом расплаве сопла на пориэующих трубах устройства выполнены в нижней части поверхности поФ рнэуюших труб в секторе 120-150, а трубы пориэатора установлены в несколько рядов, например в 3 ряда, которые располагают в шахматном порядке по высоте таким образом, что вся масса шлакового расплава, проходящая с наружной части труб поризатора, равномерно пронизывается мелкими струйками пара с водой. Трубы охладителя 5 в нижней части устройства расположены с относительным шагом А: Д = 3 - 8, где Ашаг труб; Д вЂ” диаметр труб. Если трубы

Ж

ЭО

ЭЗ

4S формула изобретения

Высокое качество поризации, т.е.

SO равномерность и равенство пор в шлаковом расплаве достигается. еще и тем, что быстро фиксируют и стабилизируют полученное пористое состояние расплава путем быстрого и регулируемого охлаждения со скоростью 5 - 50 град/с и таким образом не дают возможности порем сливаться и перемещаться при движении пор изованного шлака. расплаве из а высокой вязкости шлака и образования пор большого диаметра до 20 - 30 мм. Если же температуру поддерживать более 1500 С, то возникнут трудности с подогревом шлака, так как при выпуске иэ доменной печи температура шлака достигает 1550 Ñ, а при перевозке расплава от печи на установку обычно температура снижается на 100200 С.

Следует отметить, что в предлагаемом способе размер пор и их количество в расплаве шлака регулируют весовым соотношением подводимого пара и воды в пределах 4: 1 - 20: 1 и количеством нароводяной смеси, приходящимся на единицу объема шлакового расплава.

После насышения шлакового расплава равномерными порами диаметром в преда1аах 1-5 мм при температуре более 1350 С пориэованный расплав поступает в нижнюю часть корпуса устройства, где находится система 5 труб, по которым циркулирует хладагент, например охлаждаемая вода.

В нижней части корпуса пориэованный шлаковый расплав по всему объему равномерно охлаждают со скоростью 5- 50 град/с до 1150-1250 С. Температуру

1250 С принимают для вязких шлаков, ° а температуру расплава на выходе 1150 С . для маловязких шлаков, так как шлаки доменных печей разных металлургических районов страны весьма отличаются по своим свойствам. Если же температуру шлака на выходе иэ корпуса 1 емкости, поддерживают ниже 1150 С, то возможно залипание и выход из сцюя всего устройства иэ-эа затвердения шлакового поO ристого расплава, а если выше 1250 С, то пористый шлаковый расплав трудно будет охладить в валках, чтобы получить стабильное высокое качество нрокатанного стенового материала (так как не потерявший еще жидкотекучести расплав

"будет оседать при дальнейшем остывании и плотность его будет неравномерно изменяться с образованием каверн и внутренних раковин в прокатанном материале). приблизить друг к другу на расстояние менее 3 диаметров, то это приводит к быстрому заливанию шлаков в системы труб охлаждения и выходу устройства иэ строя. Если же трубы удалить друг от друга на расстояние более 8 диаметров, то это не обеспечит эффективного быстрого охлаждения шлакового поризованного расплава до 1150 С. Трубы охладителя 5 располагаются в несколько рядов, например шесть, чтобы обеспечить быстрое и достаточное охлаждение горизонтального шлакового расплава.

C целью повышения эффективности охладителя периодически проводят профилактику, расплавляя застывший слой сплава на трубах поступающим с верхних слоев расплавленным шлаком с температурой 1500 С при отключении иа не- которое время подачи воды или другого хладагента на охладитель.

Преимуществом предлагаемого способа является равномерность пориэации шлака по всему объему, а также воэможность регулирования размерами и количеством пор.

l. Способ поризации расплавленного шлака, включающий вспучивание путем введения в шлак пара и воды с последующим охлаждением, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения производительности процесса, распределенные пориэации шлака по объему и повышения качества продукции, вспучивание ведут при равномерном введении в шлак пара и воды при весовом соотношении 4-20;

1 с одновременным поддерживанием температуры шлака в пределах 1350 — 1500 С, 893923

7 а охлаждение шлака до 1150-1250 С осуществляют со скоростью 5-50 град/с.

2. Устройство для поризации расплавленного шлака, содержащее устройство для подачи расплавленного шлакЬ, приемную емкость с установленным в ней устройством для подачи пара и воды, отличающееся тем,чтоприемная емкость снабжена трубчатым теп- >О лообменником (охладителем) с отношением шага труб к их диаметру, равным 38, а устройство для подачи пара и воды выполнено в виде установленных в шахматном порядке рядов труб с соплами, выполненными в нижней по ходу движения расплавленного шлака части труб в секторе 120-150 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Резниченко П. Т. и др. Охрана окружающей среды и использование отходов промышленности. Днепропетровск, Проминь, 1979, с. 55-56.

ВНИИПИ Заказ 113 87/39 Тираж 663 Подписное

Фипиал ППП Патент", r, Ужгород, уп. Проектная, 4