Способ переработки сталеплавильного шлака и шлама Советский патент 1991 года по МПК C21B3/06 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам грануляции металлургического шлака и обезвоживания шлама.

Цель изобретения - повышение эффективности использования тепла шлакового расплава.

На чертеже изображен поперечный разрез установки для грануляции металлургического шлака и обезвоживания шлама.

Способ состоит в том, что производят совместную подачу переувлажненного шлама из бункера 1 через затвор 2 и шлака из бункера 3 через затвор 4 в емкость 5, где их смешивают. Подачу шлама осуществляют на вибрирующее днище 6 емкости 5, а раздробленный на вибрационной решетке 7 шлаковый расплав разбрызгивают сверху на переувлажненный шлам. Из емкости 5 отводят и утилизуют, например, в котлах- утилизаторах образовавшийся пар. В результате перемешивания и теплообмена на вибрирующем днище 6 емкости 5 шлак гранулируется и охлаждается, а шлам сушится до влажности 4%, затем через вибрационный грохот 8 выдают охлажденный гранулированный шлак в бункер 9 и обезвоженный шлам в бункер 10. Соотношение между расходами шлакового расплава и переувлажненного шлама определяют по формуле (1) в зависимости от исходной влажности шлама, температуры шлакового расплава и остаточной влажности шлама 4%.

Способ включает совместную подачу в емкость расплавленного сталеплавильного шлака и переувлажненного шлама и их смешивание. Подачу шлама осуществляют на вибрирующее днище емкости, а шлаковый расплав дробят на вибрационной решетке и разбрызгивают сверху на переувлажненный шлам, отводят и утилизуют образовавшийся в емкости пар, выдают через вибрационный

О 00

ю ы ю

00

грохот охлажденный гранулированный шлак и обезвоженный шлам с их разделением по размерам частиц. Соотношение между расходами шлака и шлама определяют по формуле

Мшк/Мшм а+Ь(МШм-С)/Тшк ,(1)

где Мшк,МШм - массы шлакового расплава и переувлаженного шлама, кг;

Л/шм - влажность шлама, %:

Тшк - температура шлакового расплава, К; а 62, b 25,1, С 4 - постоянные коэффициенты.

Вибрационную решетку выполняют с возможностью регулирования частоты и амплитуды колебаний так, что величины частоты и амплитуды выбирают в зависимости от необходимости размера частиц гранулированного шлака по формулам

W ()/oW(2)

A n/d-m w ,(3)

где W - частота колебаний решетки,

А - амплитуда колебаний решетки, м;

йч.ш. - диаметр частиц гранулированного шлака, м;

d - диаметр отверстий в решетке, м;

R - толщина решетки, м;

К 2,35, n 0,25, ni 2,25- постоянные коэффициент.

Существенными признаками, характеризующими способ, являются совместная подача переувлажненного шлама и расплавленного сталеплавильного шлака (шлак используют сразу же после выпуска из конвертера или мартеновской печи) в емкость с последующим их смешиванием на вибрирующем днище емкости, на которое первым поступает шлам, а сверху на него разбрызгивают капли, шлакового расплава. Формулы выбора соотношения между массами шлакового расплава и переувлажненного шлама получены в результате математической обработки экспериментальных данных, приведенных в табл.1.

Изтабл.1 видно, что при исходной влажности шлама 30% и температуре шлакового расплава 1793 К для получения обезвоженного шлама с остаточной влажностью 4% необходимо на 1 кг шлама разбрызгивать 0,4 кг шлакового расплава. С увеличением температуры шлакового расплава и при снижении исходной влажности шлама на каждый килограмм шлама необходимо давать меньшее количество шлакового расплава. Экспериментальные данные, приведенные в табл.1, описываются с достаточной степенью точности формулой (1), использование которой позволяет получать качественный конечный продукт (шлам заданной конечной влажности и охлажденный до 80°С гранулированный шлак).

Подача шлакового расплава на переувлажненный шлам в виде капель исключает

взрывы при любой исходной влажности шлама и позволяет получать гранулированный шлак со стабильными размерами (диаметром)частиц. Применение виброрешетки способствует не только пол0 учению капель шлака, но и дает возможность регулировать размер получаемых частиц гранулированного шлака. В табл.2 приведены данные экспериментов по изменению частоты и амплитуды колебаний виб5 рорешетки для получения частиц шлака заданных размеров.

Приведенные в табл.2 экспериментальные данные хорошо описываются выражениями (2) и (3), которые необходимо

0 использовать для определения частоты и амплитуды колебаний виброрешетки в зависимости от требуемой крупности частиц гранулированного шлака.

Жидкий конверторный шлак массой 0,4

5 т с температурой 1873К, вязкостью 0,45 Па«с вводят в емкость с вибрирующим днищем, заполненным на высоту 0,12 м суспензионным шламом влажностью 19% двумя способами:

0 предварительно распыляют шлак на тонкие струи (капли) нагретым воздухом, в количестве 16,5 мас.% (известный способ); дробят шлак на виброрешетке (предлагаемый способ).

5 Контролируют влажность смеси в емкости после подачи шлака и температуру смеси. Эти два показателя дают достоверную оценку использования тепла шлакового расплава, так.как остаточная влажность характеризует затраты тепла на

0 парообразование, а температура смеси - тепло используемое на нагрев смеси.

В первом случае получают влажность шлама 10,2-11,5%, а температуру смеси 354 К. Во втором случае влажность значительно

5 ниже 5,2-6,3%, а температура 308 К, т.е. во втором случае бросовое тепло шлакового расплава используется более эффективно.

Для определения эффективности, уста0 навливают сколько тепла внес расплавленный шлак и сколько его было израсходовано на сушку шлама, его нагрев и испарение влаги, а разница между этими величинами является потерей тепла, т.е. то тепло кото5 рое из-за неэффективности процесса не используется.

Количество тепла, внесенное шлаком (известный способ),

Ql 400-1,25 (1873-354) 759500 кДж,

где 400 - вес шлака, кг;

1,25 - удельная теплоемкость шлзка, кДж/кг-К;

1873 - начальная температура шлака, К;

354 - конечная температура шлака и шлама, К.

Количество тепла, израсходованное на нагрев шлама и воды, а также испарение влаги из шлама (известный способ)

Q2 2400-0,9 (354-283) + 0,01 4,19х х2400(19-11,5Х354-283) + 0,01-2400(19-11,5) 2260 613708 кДж, где 2400 - вес шлама, кг;

0,9 - удельная теплоемкость шлама, кДж/кг-К; 283 - начальная температура шлама. К;

0,01 - коэффициент перевода процентов влажности в доли (1/100);

4,19 - удельная теплоемкость воды, кДж/кг-К;

19 - начальная влажность шлама, %;

11,5-конечная влажность шлама, %;

2260 - удельная теплота парообразования, кДж/кг-К.

Сравнивая Qi и Q2, видно, что, тепло шлака используется на 80,8%, а 19,2% теряется в атмосферу.

Количество тепла, внесенное шлаком (предлагаемый способ)

Q3 400-1,25 (1873-308) 782500 кДж, где 308 - конечная температура шлака и шлама, К.

Количество тепла, израсходованное на нагрев шлама и воды, а также испарение влаги из шлама (предлагаемый способ).

U4 - 2-400 0.9 (3CO-2S3) f 0.01-2400-4,18 (19-6,3) (308 283) + O.OV740 (19-6,3) 2260 - 774776 кДж, где 6,3 - конечная влажность шлама. %.

Сравнивая Оз и 04, видно, что тепло шлака в предлагаемом способе используется на 99% и всего 1 % теряется в атмосферу.

Таким образом, в данном способе бро- сове тепло шлакового расплава используется более эффективно на 18-19%.

Формула изобретения

Способ переработки стапеплоаильного шпака и , включающий совместную псдачу в емкость расплавленного шпакз и переувлажненного шлама в определенном соотношении и их смешивание с одновременным обезвоживанием шлама и грануляцией шлака, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования тепло шлакового расплава, переувлажненный шлак подают на дно емкости, выполненное вибрирующим, s на него подают предварительно раздробленный шлак, при этом соотношение шлама и шлака определяют по следующей зависимости

Мшк/Мшм а+Ь(У, шм - С)шк,

где MIIIK, МШм - массы шлакового расплава и переувлажненного шлама, кг;

WUJM - влажность шлама, %;

Тш« - температура расплавленного шлака, К;

К, b - 25,1 К/%, - постоянные коэффициенты.

Т а б л и ц а 1

Таблица2

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам грануляции металлургического шлака и обезвоживания шлама. Цель - повышение эффективности использования бросового тепла шлакового расплава. Смешивание и грануляцию шлама и шлака осуществляют на дне емкости, выполненном вибрирующим, на которое слоями подают предварительно обезвоженный шлам и раздробленный на вибрирующей решетке шлак. Шлам и шлак подают в пропорции Мшк/Мшм a+b(WuiM-C)jTuiK. где Мшк, Мшм - массы шлакового расплава и переувлажненного шлама, кг; Л/Шм - влажность шлама, кг; ТШк - температура шлакового расплава. К; а 62 К. b 25,1 К/%, С 4% - постоянные коэффициенты. 1 ил.