Способ обогащения сыпучих материалов Советский патент 1986 года по МПК B07B9/00 B03B9/04 

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 из миксера, скачивании шлака, разливке чугуна на разливочных машинах и других операциях, и может быть использовано во всех отраслях промьшшенности, где применяют технологические процессы, связанные с переработкой жидкого чугуна или разделения сыпучих материалов.

Вьщелякядаяся 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 возможности эффективного выделения графита из отходов переработки жидкого чугуна.

На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа.

Графитосодержащие выбросы, образукжщеся 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 А, например циклон ЦН-24, где ведут сепарацию при перепаде давления в пределах 290 - 980 Па,

Одновременно ведут регулируемый подсос газовоздушной смеси, отбираемой из общего газовоздушного потока в газопроводе 2, в количестве 0,001-0,05 от величины общего коли чества газовоздушной смеси перед сепарацией и направленной по газопроводу 5 противоточно движению сепарируемого продукта в нижнкяо 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 сепаращш из пылегазовоздушного графитосодержащего потока отделяются и осаждаются крупные частицы графита.

Очищенный от крупных частиц графита газовоздушный поток, содержащий средние и мелкие частии(Ь графита и неграфитные примеси, по газопроводу 9 направляют на вторую ступень сепарации (обогащения) в пылеуловители 10, например циклоны ЦН-П, где ведут сепарацию при перепадах давлений в пределах 1470-2450 Па. Одновременно ведут регулируемый подсос газовоздушной смеси, отбираемой из общего газовоздушного потока в газопроводе 9 и направляемой по газопроводу 11 в нижнюю часть бункера 12 пылеуловителей 10 противоточно движению осаждаюшлхся (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 пьтемера 14, установленного на газопроводе 15 после пьшеуловитёлей 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 графитосодержапщй пьиш.

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 специальные контейнеры 16 и после первой ступени направляют

потребителям в качестве товарного графита, а после второй ступени - на графитоперерабатывающие предприятия для дообргащенияч, 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 электрофильтр 17,после чего очищеш-ын газ выбрасывается в атмосферу.

Уловленную после доочисткн пьшь, содержащую в основном окислы железа и являющуюся ценным железосодержагцим сырьем, направляют на переработку и использование в качестве аглошихты на аглофабрику. Выделяющаяся пьшь полйдисперсна и разнородна по химсоставу.

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 содержание графита составляет от 50 до 90%. При десульфурации и разливке чугуна содержание графита в пыли крупностью 0,040-0,16 мм составляет 45-90%, 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 55%.

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

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

В предлагаемом способе пылеулавливание и сепарацию графитосодержащей пыли ведут в двух последовательно установленных ступенях циклонов при разных перепадах давленийk

В первой ступени применяют циклоны грубого пылеулавливания, например ЦН-24, с определенным небольшим перепадом давлений и сравнительно невысокой общей эфс1)ективностью пылеулавливания, что обеспечивает сепарацию (выделегше) из пьшегазовоздушного потока крупных частиц пыли с высоким содержанием графита 70-90%, 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 пылевидных графитных отходов осуществляется одновременно с пылеулавлива шем 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 давлений чем в первой ступени. При этом улавливаются мелкие частищ.1 графита, не уловленные в первой ступени, и другие компоненты (СаО, MgO, окислы железа). Содержание графита и уловленной пыли составляет 20-40%, что меньше, чем в циклонах первой ступени, но в несколько раз выше, чем в природных рудах. Уловленная пыль является ценным высококачественным графитным концентратом, затраты на дообогащение которого значительно меньше, чем для природных руд.В третью ступень доочистки (окончательного тонкого пьтеулавливания) - электрофильтр , тканевый фильтр либо в мок1Рую газоочистку поступает мелкодисперсная пьшь и возгоны (в основном окислы железа), практически не содержаш51е графита.

Исследования и расчеты показали, что при перепаде давлений на первой ступени сепарации меньше 290 Па онижается общая эффективность пылеулавливания и эффективность отделения графитных фракций, содержание графита в уловленной пьши содержится менее 70% за счет увеличения доли крупных частиц шлака и корольков металла содержащихся в небольшом количестве в исходной пыли. Уловленный графитный материал с содержанием графита менее 70% не соответствует качеству товарного графита и требует более значительнь Х затрат на дообогащение.

.При перепаде давлений на первой ступени больше 980 Па возрастает общая эффективность пьшеулавливания и кроме крупных частиц, содержащих наибольшее количество графита, начинают также частично улавливаться мелкие частицы с повьшенным содержанием загрязняющих графит примесей-алюмосиликатов, окислов кальция, магния, железа. Содержание графита в уловленной пыли при этом также содержится менее 70% и полученный графитный материал не соответствует качеству товарного графита. При перепаде давлений на второй ступени циклонов менее 1470 Па снижается общая эффективност пылеулавливания, в том числе за счет снижения эффективности улавливания мелких и средних фракций графита.Содержание графита в уловленной пыли становится меньше 20%, что ухудшает качество полученного графитного концентрата. При перепаде давлений на второй ступени больше 2450 Па увеличивается эффективность улавливаниям мелких частиц окислов железа, капьция, магния, которые загрязняют графит. За счет увеличения доли этих частиц содержание графита в уловленном материале содержится менее 20%, что ухудшает качество полученного гранитного 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 0,12 до 0,67.

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

На одном и том же участке переработки жидкого чугуна происходат несколько по следов ателышх технологических оператшй, при которых количество графитосодержащей пыли, ее фракционный и химический состав, в частности содержание.углеродау изменяются в широких пределах (например

в миксерных отделениях операции заливки чугуна в миксер, слива из миксера, скачивания шлака). Для поддержания максимсшьного 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 букерную часть пылеуловителей. Подсос направленный противоточно движению уловленного, отсепарированного в цилоне материала, препятствует оседанию мелких фракций пыли, загрязняющих графит, выносит их из циклона и таким образом увеличивает относителное содержание в уловленной пыли , крупных частиц графита. Таким образом происходит дополнительное обогащение графитосодержащего материала, i

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

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

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 пылегазовых выбросов. При зтом обеспечивается оптимальное содержание графита в уловленном и обо|Гащенном продукте. Возможно и руч1ное 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 десульфуращш чугуна, следующего химсостава пыли, %: С 51,09; MgO 26,5j Fe,0j 19,5; CaO ,2,91. Уловленную аспирациоиными отсосами (зонтами) газовоздушную смесь с графитосодержащей пылью в количестне 380000 с температурой 80°С, начальной запыленностью 2,2 г/м и объемным весом 1,5 т/м направляют по газопроводу на первую ступень сепарации (обогащения) в циклон ЦН-24 в котором под действием центробежных сил, при перепаде давлений, равном 530 Па, создаваемом дымососом и конструкцией циклона, и регулируемом подсосе газовоздушной смеси в количестве 9000 (0,0236 от общего расхода), отобранной из общего газовоздушного потока перед первой ступенью и направленной в нижнюю часть бункера циклона навстречу осаж дающейся пыли, крупные частицы (более 40 мкм) графита вьщеляются и осаждаются в бункере циклона в количестве 418 кг/ч. Состав графитового концентрата после первой ступени,%: С 76,1; MgO 16,3; 6,6; CaO 1,0 Очищенную газовоздушную смесь от крупных фрак1Ц1Й графита в количестве 380000 м /ч с начальной температурой 78°С, запыленностью 1,1 г/м направляют по газопроводу на вторую ступень сепарации - группу циклонов ЦН-П 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 (0,0236 от общего расхода), отобранной из газовоздушного потока перед второй ступенью и направленной в нижнюю часть бункеров навстречу осаждаюв ;ей 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, %: С 30,0; MgO 40,3; Fe,j03 25,6; CaO 4,1. Примеры реализации способа при крайних и средних значениях предлагаемых параметров сведены в табл.1.

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.

290 ЗВООрО 80 2,2 С 72,9; MgO 18,55;

580 380000 80 2,2 С 76,1; MgO 16,3;

980 380000 80 2,2 С 70,4; MgO 17,3;

Ее,0з 7,7; СаО 0,85

6,6; CaO 1,0

Fe203 11,1; CaO - 1,2

Очищенный от графита пылегазовой Данные по фракционному составу пь поток,содержащий мелкодисперсные окислы ли перед и после каждой ступени сежелеза, магния,кальция и другие направля-парации при средних значени ют в электрофильтр и после окончательнойях пераметров приведены в

очистки вьйрасывают в атмосферу.табл.2.

1273194

10 Продолжение табл.1

Таблица 2 Из табл. 2 следует, что на первой, ступени сепарации отделяют частицы пыли крупностью более 40 мкм, на-второй ступени менее 40 мкм. Б электрофильтре отделяются в основном частицы 10-20 мкм. Данные по содержанию графита в уловленной пыли при средних значениях параметров приведены в табл.3. Т-а блица 3 СодержаРазмерыСодержание фракций,мкм графита в ние графита в пыли,уловленной в пыпи, первой стууловленной во пени сепарации, % второй ступени сепара1Д1И, % Более 60 1273194 ст жа пе с вт 2 Продолжение табл.3 Итого: Из табл. 3 видно, что после двухупенчатой сепарации графитосодерщих пылевых выбросов на первой стуни получают графитовый концентрат содержанием графита 76,1%, а на орой ступени - 30%.