Способ переработки распадающегося металлургического шлака Советский патент 1983 года по МПК C04B5/00 

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

Известен способ переработки распадающихся ишаков, заключающийся в предварительном охлаждении расплавленного шлака в ковше, транспортировании его на шлаковый двор, отвал, где из шлака производится извлечение крупных скардовин металла вручную или с применением навесных электромагнитных шайб. Распавшийся шлак в спец-иальной таре вывозится на поля и используется в качестве известкующих удобрений l

Недостатками этого способа являются тяжелые условия труда шлаковщиков , нерациональное использовние содержащихся в шлаке ценны}с копонентов, загрязнение окружающей среды.

Известен также способ переработки распадакицихся шлаков от производства рафинированного феррохрома путем предварительного охлаждения шлака в ковшах на остывочных стендах (36-48 ч )f кантовки остывших шлаковых булок на приемную решетку бункерной эстакады, охлаждения на решетке (18-25 ч), сопровождающгося распадом в тонкодисперсный порошок и отдельные куски, причем последние также рассыпаются в порошок; отбора и переплава надрешетного продукта; предварительного грохочения и воздушной сепарации подрешеточНого продукта; магнитной ;сепарации плюсового продукта воздушной сепарации С2 }.

Недостатками данного способа являются продолжительное охлаждение шлака в ковшах на оставочных стендах и на решетках бункерной эстакадь1, 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, исключение выбросов в окружающую среду.

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

Кроме того, целесообразно, 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 распавшихся пылевидных частиц.

Направленный обдув поверхности 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 неподв.ижных частиц пыли наблюдается только на расстоянии 2-3 см от вход 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. Та.кое расположение струй позволяет обдуть большую поверхность распада и исключить широкое распространение образованной аэросмеси. Побуждение продуктов распада приводит к образованию подвижной аэродисперсной среды, которая распространяется на большие плснцади 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 случаев 5-8 раз превышает объем воздуха, затраченного на обдув распадающейся поверхности шлака. Значения расходов воздуха на обдув распадакяцейся поверхности и отсос продуктов распада обусловлены характером взаимодействия воздушных ипылевоздушных 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 отсасываемого воздуха выше указанного предела приводит к перерасходу мощностей оборудования на организацию всасывающей струи при низкой эффективности ее воздействия. Характер взаимодействия воздушных струй с распадающейся поверхно тью шлака влияет на скорость охлаждения, а следовательно, и на ре жим распада шлака. В качестве-характеристики взаимодействия воздуш ной струи с продуктами распада и распадающейся поверхности выбирают критическую скорость (скорость витания ), которая зависит от свойс (размеров, шероховатости, плотнос ти ) 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 воз душных струй на поверхности охлаждаемого шлака лежала в пределах 2-5 критических скоростей витания пылевидных продуктов распада. На чертеже изображен один из вар антов реализации предлагаемого спо соба. Распадающийся шлак 1 с поверхностью распада 2, например, в шлаковозном ковше 3 подают под . пылезаборный зонт 4, внутри которо го расположен воздушный коллектор с соплами- 6. Пылезаборный зонт свя за-н с системой отсоса и сбора пыли (на чертеже не показаны ). После установки ковша в заданном положении включают систему отсосаи сбора пыли, затем подается сжатый воздух из -коллектора 5 через сопло на поверхность распада шлака. Под действием кинетической энергии воз душных 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 распав шиеся частицы и попадают в общий всасывающий поток. РаспавшиесА час тицы шлака, обладающие низкой теплопроводностью, в этом случае не покрывают 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 (склонный к распаду) шлак сливают из печи по раздваивающемуся желобу в два приемных металлических ковша., выполненных по производственному образцу, в масштабе 1:20. Над одним из ковшей (опытным) устанавливают систему воздуховодов, состоящую из 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 измеряют скорость и расход истечения воздуха из сопел, температуру на поверхности шлака, интенсивность отсоса пылевоздушной смеси, концентрадию 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 система сбора пыли. Отдельные результаты опытов приведены в таблице.

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

Продолжительность распада (пределы по ряду опытов), ч

Фракционный состав продуктов распада, %, по фракциям

4-2,5 мм 1,0-2,5 мм 0,1-1,0 мм -0,1 юл

8-12

7,5-10,0 4,0-6,0

12,0-14,О 70,0-76,5

Скорость истечения воздуха из сопел коллектора, м/с

Расход воздуха из сопел коллектора,

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

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

-2,5 мм -1,0 мм -0,1 мм

Концентрация отсасываемого материала, кг/м воздуха

Расход отсасываемого воздуха , м /ч Результаты исследования процесса охлаждения и распада различных по свойствам (химическому составу, пло ности, продолжительности распада и т.п.) распадающихся шлаков с использованием положений теории подобия показывают, что интенсивность процесса распада шлаков увеличивается в 5-8 раз при обдуве поверхнос ти распада воздушными струями со скоростями 5-50 м/с. При этом скорость воздушной струи должна в 2-5 раз превышать критическую скорость (скорость витания частиц, ко торые необходимо эвакуировать с поверхности распада. Последние составляют основное содержание продуктов распада. Например, для шлаков о производства низкоуглеродистого феррохрома свыше 80% продуктов распада представлено частицами крупнос тью 0,1 мм, для которых скорость витания равна 1,8-2,2 м/с. Кроме того, для придания заданно концентрации аэросмеси количество воздуха на обдув поверхности должно находиться в пределах 150-500 м на 1 м2 поверхности распадающегося шлака например, для шлака низкоуглеродистого феррохрома 300 м на 1 м 2 , фракционный состав продуктов распада шлаков, подверженных обдуву воздушными струями, практичесПродолжение таблии 1

т-г-- 0,2-50

100-800

50-1000

13,6-28,0 8,0-16,0 0,2-2,6

0,5-2,0

500-4800 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 отсосааэросмеси 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 /3-фаза двухкальцйевого силиката (25| а режим охлаждения низлежащих слоев соответствует распаду. В данном случае застабилизированная корочка разрушается за счет увеличения объема низлежащего распавшегося шлака, но не увлекается в систе.му сбора пыли и остается в ковше. Затем раскрытая поверхность шлака вновь освобождается от продуктов распада и процесс повторяется. Уменьшение интенсивности подачи воздуха и его отсоса с распадающейся поверхности шлака до величины, при которой скорость взаимодействия воздушного потока с распавшимися частицами, может привести к повышенной концентрации материала на поверхность и торможению процесса распада. 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, осажденные в аппаратах системы отсоса и сбора пыли, отгружаются потребителю по назначению.

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