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DISPOSITIF POUR DESHYDRATER LE SABLE DE LAITIER
La présente invention concerne un dispositif pour déshydrater le sable de laitier et, en particulier, le sable de laitier de haut-fourneau se trouvant dans un récipient de collecte.
Dans l'état actuel de la technique, le laitier
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y e s'écoulant d'un four vertical, par exemple d'un haut- fourneau, est refroidi par des jets d'eau sortant de tuyères de façon à transformer le laitier liquide en sable de laitier plus ou moins fin. Pour pouvoir utiliser efficacement ce sable de laitier, le mélange de sable de laitier et d'eau résultant de la pulvérisation précitée et formant la pâte de laitier doit être déshydratée le plus possible.
Cette déshydratation a lieu, dans l'état actuel de la technique, essentiellement en réalisant des sections de parois d'un récipient de collecte pour le sable de laitier mouillé sous forme de surfaces filtrantes perméables à l'eau. A cet effet, les parois latérales verticales, par exemple d'un récipient de collecte cylindrique, peuvent être constituées totalement ou partiellement de surfaces filtrantes, ou bien encore uniquement la zone de sortie conique d'un récipient de ce genre.
Dans le premier cas, les surfaces filtrantes peuvent être relativement importantes mais la partie
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du sable de laitier se trouvant dans la zone de sortie inférieure, par exemple de forme conique, reste non déshydratée tandis que, dans le deuxième cas, il se produit bien une déshydratation de cette partie mais les surfaces filtrantes restent relativement limitées. Dans les deux cas, mais plus particulièrement toutefois dans le second, les surfaces filtrantes sont soumises à d'importantes sollicitations de pression mécanique par le contenu du récipient, si bien que ces sections de parois filtrantes doivent être réalisées de façon à être suffisamment résistantes et sont donc fort coûteuses.
Un inconvénient particulièrement grave, propre aux deux modes de réalisation (ainsi qu'à une combinaison des deux méthodes), consiste en ce que les surfaces filtrantes précitées sont obstruées par la boue de laitier après une utilisation relativement brève et deviennent donc inefficaces. Pour dégager les surfaces filtrantes, l'état actuel de la technique a recours à la projection d'eau de l'extérieur vers l'intérieur du récipient, par exemple au moyen de tuyères, au travers des surfaces filtrantes.
Pour éviter cet inconvénient propre à l'état actuel de la technique, la présente invention a donc pour objet de proposer un dispositif pour déshydrater le sable de laitier du type précité qui permet, sans aucune surface filtrante, de réaliser un effet de déshydratation maximal et constant.
Ce résultat est atteint grâce à un dispositif du type précité, caractérisé en ce que l'orifice de sortie inférieur du récipient de collecte débouche dans une trémie de sortie montée après celui-ci et dont le diamètre dans la zone de l'orifice de sortie inférieur précité est supérieur au diamètre de cet orifice de sortie du récipient de collecte et dont le bord supérieur est situé au-dessus du bord de sortie inférieur du récipient de
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collecte, de façon à former, entre l'orifice de sortie précité et le bord supérieur précité, un passage annulaire libre pour l'eau de déshydratation s'écoulant par-dessus le bord supérieur précité.
Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés par les figures et seront décrits plus en détail ci-après.
Ces figures représentent respectivement :
La figure 1, une coupe longitudinale schématique dans un premier exemple de réalisation de l'invention, avec une trémie de sortie essentiellement conique ;
La figure 2, une coupe longitudinale schématique dans un deuxième exemple de réalisation de l'invention analogue à celui de la figure 1, mais avec une trémie de sortie double disposée en tandem ;
La figure 3, une coupe longitudinale schématique dans un troisième exemple de réalisation analogue à celui de la figure 1 mais comportant en outre un clapet de fermeture basculant pour la sortie du récipient ;
La figure 4, une coupe longitudinale schématique dans un quatrième exemple de réalisation de l'invention, avec une disposition cylindro-conique de la trémie de sortie ;
La figure 5, une coupe longitudinale schématique dans un cinquième exemple de réalisation de l'invention analogue à celui de la figure 4 mais avec un élargissement conique de la sortie du récipient de collecte ;
La figure 6, une coupe longitudinale schématique dans un sixième exemple de réalisation de l'invention, constitué essentiellement d'une combinaison des exemples de réalisation représentés par les figures 1 et 5 ;
La figure 7, une coupe longitudinale schématique dans un sixième exemple de réalisation de l'invention, avec une trémie de sortie réglable en hauteur.
La figure 1 représente la partie inférieure d'un
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récipient de collecte 8, par exemple cylindrique, pour le sable de laitier à déshydrater, avec une sortie inférieure 10, de préférence conique. (Le sable de laitier remplissant le récipient 8 n'est pas représenté à la figure). L'orifice de sortie 12 de la sortie 10 est entouré par une trémie de sortie d'aval 14 ayant également une forme essentiellement conique. Le diamètre de la sortie 10, dans sa partie inférieure, et de la trémie de la sortie 14 sont choisis de façon à créer entre les deux pièces un jeu annulaire conique 16, tandis que le bord supérieur 18 de la trémie de sortie 14 est situé plus haut que le bord inférieur de l'orifice de sortie 12.
Le principe de fonctionnement du dispositif de la présente invention est basé sur le principe des vases communicants. Sur base de ce principe, l'eau contenue dans le sable de laitier monte dans le canal annulaire 16 et s'écoule, pendant une première phase de déshydratation, par-dessus le bord supérieur 18 de la trémie de sortie 14. Par suite de sa densité et du frottement interne, la fraction de sable de laitier de la pâte de laitier ne participe pas à cette montée de l'eau dans l'espace annulaire 16, ce qui provoque la séparation entre le sable et l'eau, et cela avec une efficacité étonnante comme l'ont montré les essais. Le sable de laitier joue donc lui-même le rôle de masse filtrante.
Au cours de la première phase précitée de la déshydratation, l'eau s'écoule par-dessus le bord supérieur 18 parce qu'un bon effet de séparation entre l'eau et les constituants de sable boueux éventuellement entraînés peut avoir lieu sur le trajet relativement long qui en résulte entre la sortie 12 et son bord supérieur 18, et en particulier aussi parce que, au cours de la montée de l'eau dans le jeu annulaire 16 qui s'élargit, il se produit un ralentissement sensible de la vitesse
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de l'eau.
L'eau s'écoulant par-dessus le bord 18 est reprise dans un espace annulaire périphérique 20 et est évacuée par une décharge 21.
Pour améliorer davantage l'effet de séparation entre l'eau et la boue de laitier éventuellement entraînée, une paroi de séparation et de tranquillisation 22 avec un effet de séparation supplémentaire peut être prévue facultativement dans l'enceinte annulaire 20, de façon à ce que la boue existante puisse se déposer dans la partie inférieure de l'espace annulaire 20 et puisse
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e être évacuée par une évacuation 28 à la fin de la déshydratation.
Au cours des essais précités il s'est avéré que, lors de la progression de la déshydratation, la propreté de l'eau obtenue augmente à cause de l'effet filtrant croissant du sable de laitier en cours de séchage dans le récipient 8 tandis que les quantités d'eau obtenues diminuent évidemment. L'invention prévoit donc, à titre facultatif, de laisser s'écouler l'eau en cas de pureté croissante de l'eau et de quantités d'eau décroissantes, tout d'abord au travers d'une vanne 24 et ensuite à travers une vanne 26 située plus bas, ce qui permet de raccourcir le processus de déshydratation.
Pendant l'opération de déshydratation, le passage de sable de laitier à travers la tubulure d'écoulement cylindrique 30 est empêché, par exemple par une vanne à pince connue en soi et non représentée, qui est montée en dessous de la tubulure 30 dans le tube d'évacuation qui s'y raccorde et qui n'est pas représenté.
La présente invention prévoit enfin, à titre facultatif, des tuyères de pulvérisation d'eau 32 en nombre quelconque, qui sont disposées en cercle dans la partie supérieure de l'espace annulaire 20 et qui servent à nettoyer la trémie de sortie 14 lorsque le récipient 8
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est totalement vide entre deux opérations de déshydratation.
La figure 2 représente une variante d'exécution de la présente invention, dans laquelle deux trémies
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1 e d'évacuation 34, 36, sont montées en tandem l'une derrière l'autre. On obtient ainsi non seulement que l'effet de séparation visé par la présente invention entre le sable laitier et l'eau soit encore davantage amélioré, mais
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e également que les fractions de sable de laitier ne participant pas au processus de séparation (dans l'exemple de la figure 1, ce sont les fractions de sable de laitier se trouvant en dessous de l'orifice de sortie 12) soient réduites au minimum. A cet effet, la trémie inférieure 36 est mise en service en ouvrant sa sortie d'eau 37 lorsque la trémie supérieure a rempli son rôle.
La figure 3 représente un exemple de réalisation avec un clapet de fermeture rabattable 38 à la sortie 40 du récipient de collecte 8. Grâce à ce clapet de fermeture 38, la vanne à pince non représentée n'est pas soumise au poids de la charge du récipient. Le clapet de fermeture contribue également à réduire à un minimum la quantité de sable de laitier non déshydratée située dans la partie inférieure et déjà réduite grâce au dispositif de la figure 2.
La figure 4 représente un mode de réalisation dans lequel une trémie de sortie 42, selon la présente invention, ne présente pas une forme conique continue vers le haut (comme dans le cas de l'exemple de la figure 1) mais que cette partie supérieure 44 a une forme essentiellement cylindrique ; pour obtenir ce résultat, la sortie du récipient 8 comporte une tubulure 46 cylindrique correspondante. Grâce à cette disposition, on obtient que les faibles quantités de sable de laitier ne puissent éventuellement pas être entraînées vers le haut le long de la paroi oblique continue (voir 14 à la figure 1) mais
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qu'elles soient retenues, à cause de leur densité, dans la partie inférieure de la trémie 42.
La figure 5 représente un autre mode de réalisation, analogue à la figure 4, avec une tubulure de sortie 48 du récipient 8 pourvue, dans le bas, d'une jupe 50 s'élargissant vers le bas. Grâce à cette disposition il existe, entre la jupe 50 et la trémie de sortie 52, un jeu annulaire 54 relativement étroit avec pour effet que non seulement la remontée du sable de laitier est entravée de manière purement mécanique mais également qu'il en résulte un effet de séparation supplémentaire par suite de la diminution de la vitesse de l'eau dans le jeu 54 et l'espace annulaire 56 situé au-dessus de celui-ci.
La disposition de la figure 6 concrétise une variante du principe de l'effet de séparation au moyen d'une diminution de la vitesse de l'eau, dans lequel le jeu annulaire 58 s'élargit vers le haut entre la jupe de sortie 62 du récipient 8 et la paroi de la trémie 66, à nouveau de forme conique. Par suite de l'augmentation notable de la section de ce jeu annulaire 58 et du ralentissement de la vitesse de l'eau qui en résulte, l'effet de séparation précité est nettement amélioré par un processus de décantation.
La figure 7 représente une variante de la solution représentée à la figure 6, dans laquelle la trémie de sortie 68 de la présente invention est pourvue d'accessoires permettant le réglage en hauteur. Un soufflet périphérique 70 permet un déplacement vertical correspondant du système, tandis que ce déplacement vertical peut être provoqué à l'aide de moyens connus en soi et non représentés.
Si la trémie 68 est déplacée vers le haut, le jeu 72 devient plus faible avec augmentation simultanée du volume de l'eau se trouvant par-dessus et soulèvement
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du bord de fermeture 74, ce qui permet un effet de purification optimal comme cela résulte des modes de réalisation précités. Ce réglage en hauteur permet d'adapter de manière optimale le dispositif à des qualités de sable différentes.
Pour optimaliser davantage l'effet de purification l'invention prévoit, à titre facultatif, un élément filtrant 78 périphérique et de forme annulaire entre la tubulure de sortie 76 du récipient 8 et la trémie de sortie 68. Cet élément filtrant 78, qui agit de
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préférence comme treillis de rétention, n'est pas soumis eference com e à des sollicitations mécaniques notables contrairement aux éléments filtrants précités et conformes à l'état actuel de la technique, si bien qu'il n'est pas sujet à usure et ne doit pas supporter le poids du contenu du récipient.
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DEVICE FOR DEHYDRATING DAIRY SAND
The present invention relates to a device for dehydrating the slag sand and, in particular, the blast furnace slag sand located in a collection container.
In the current state of the art, the slag
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y e flowing from a vertical oven, for example from a blast furnace, is cooled by water jets coming out of nozzles so as to transform the liquid slag into more or less fine slag sand. To be able to use this slag sand effectively, the mixture of slag sand and water resulting from the above spraying and forming the slag paste must be dehydrated as much as possible.
This dehydration takes place, in the current state of the art, essentially by making wall sections of a collection container for wet slag sand in the form of filtering surfaces permeable to water. For this purpose, the vertical side walls, for example of a cylindrical collection container, may consist entirely or partially of filtering surfaces, or even only the conical outlet zone of a container of this kind.
In the first case, the filter surfaces can be relatively large but the part
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slag sand located in the lower outlet zone, for example of conical shape, remains not dehydrated while, in the second case, dehydration of this part does occur but the filtering surfaces remain relatively limited. In both cases, but more particularly in the second, the filter surfaces are subjected to high mechanical pressure stresses by the contents of the container, so that these sections of filter walls must be made so as to be sufficiently resistant and are therefore very expensive.
A particularly serious drawback, specific to the two embodiments (as well as to a combination of the two methods), consists in that the aforementioned filtering surfaces are clogged with slag sludge after relatively short use and therefore become ineffective. To clear the filtering surfaces, the current state of the art uses the projection of water from the outside to the inside of the container, for example by means of nozzles, through the filtering surfaces.
To avoid this drawback specific to the current state of the art, the present invention therefore aims to provide a device for dehydrating slag sand of the aforementioned type which allows, without any filtering surface, to achieve a maximum dehydration effect and constant.
This result is achieved by a device of the aforementioned type, characterized in that the lower outlet orifice of the collection container opens into an outlet hopper mounted after it and whose diameter in the area of the outlet orifice above mentioned is greater than the diameter of this outlet orifice of the collection container and the upper edge of which is situated above the lower outlet edge of the collection container
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collecting, so as to form, between the aforementioned outlet orifice and the aforementioned upper edge, a free annular passage for the dehydration water flowing over the aforementioned upper edge.
Examples of embodiments of the invention are shown in the figures and will be described in more detail below.
These figures represent respectively:
Figure 1, a schematic longitudinal section in a first embodiment of the invention, with an essentially conical outlet hopper;
Figure 2, a schematic longitudinal section in a second embodiment of the invention similar to that of Figure 1, but with a double output hopper arranged in tandem;
Figure 3, a schematic longitudinal section in a third embodiment similar to that of Figure 1 but further comprising a tilting closure valve for the outlet of the container;
Figure 4, a schematic longitudinal section in a fourth embodiment of the invention, with a cylindrical-conical arrangement of the output hopper;
Figure 5, a schematic longitudinal section in a fifth embodiment of the invention similar to that of Figure 4 but with a conical widening of the outlet of the collection container;
Figure 6, a schematic longitudinal section in a sixth embodiment of the invention, consisting essentially of a combination of the embodiment examples shown in Figures 1 and 5;
Figure 7, a schematic longitudinal section in a sixth embodiment of the invention, with an output hopper adjustable in height.
Figure 1 shows the lower part of a
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collecting container 8, for example cylindrical, for the slag sand to be dehydrated, with a lower outlet 10, preferably conical. (The slag sand filling the container 8 is not shown in the figure). The outlet 12 of the outlet 10 is surrounded by a downstream outlet hopper 14 also having an essentially conical shape. The diameter of the outlet 10, in its lower part, and of the hopper of the outlet 14 are chosen so as to create between the two parts a conical annular clearance 16, while the upper edge 18 of the outlet hopper 14 is located higher than the lower edge of the outlet 12.
The operating principle of the device of the present invention is based on the principle of communicating vessels. On the basis of this principle, the water contained in the slag sand rises in the annular channel 16 and flows, during a first dehydration phase, over the upper edge 18 of the outlet hopper 14. As a result of its density and internal friction, the slag sand fraction of the slag paste does not participate in this rise of the water in the annular space 16, which causes the separation between the sand and the water, and this with amazing efficiency as shown by the tests. Slag sand therefore plays the role of filtering material itself.
During the above-mentioned first phase of dehydration, the water flows over the upper edge 18 because a good separation effect between the water and the possibly entrained muddy sand constituents can take place on the path relatively long resulting from the outlet 12 and its upper edge 18, and in particular also because, during the rise of the water in the annular clearance 16 which widens, there is a significant slowdown in speed
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some water.
The water flowing over the edge 18 is taken up in a peripheral annular space 20 and is discharged by a discharge 21.
To further improve the separation effect between the water and the slag possibly entrained slag, a separation and stilling wall 22 with an additional separation effect can optionally be provided in the annular enclosure 20, so that the existing sludge can settle in the lower part of the annular space 20 and can
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e be evacuated by an evacuation 28 at the end of the dehydration.
During the aforementioned tests it was found that, during the progress of dehydration, the cleanliness of the water obtained increases due to the increasing filtering effect of the slag sand being dried in the container 8 while the quantities of water obtained obviously decrease. The invention therefore provides, optionally, to let the water flow in the event of increasing purity of the water and decreasing amounts of water, firstly through a valve 24 and then through a valve 26 located below, which shortens the dehydration process.
During the dewatering operation, the passage of slag sand through the cylindrical flow pipe 30 is prevented, for example by a clamp valve known per se and not shown, which is mounted below the pipe 30 in the drain tube which is connected to it and which is not shown.
The present invention finally provides, optionally, water spray nozzles 32 in any number, which are arranged in a circle in the upper part of the annular space 20 and which serve to clean the outlet hopper 14 when the container 8
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is completely empty between two dehydration operations.
FIG. 2 represents an alternative embodiment of the present invention, in which two hoppers
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1 e evacuation 34, 36, are mounted in tandem one behind the other. This not only achieves that the separation effect aimed by the present invention between dairy sand and water is further improved, but
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e also that the slag sand fractions not participating in the separation process (in the example of Figure 1, it is the slag sand fractions located below the outlet orifice 12) are reduced to a minimum . To this end, the lower hopper 36 is put into service by opening its water outlet 37 when the upper hopper has fulfilled its role.
FIG. 3 represents an exemplary embodiment with a folding closing valve 38 at the outlet 40 of the collection container 8. Thanks to this closing valve 38, the clamp valve not shown is not subjected to the weight of the load of the container. The closing valve also contributes to reducing to a minimum the quantity of non-dehydrated slag sand located in the lower part and already reduced thanks to the device of FIG. 2.
FIG. 4 represents an embodiment in which an outlet hopper 42, according to the present invention, does not have a continuous conical shape upwards (as in the case of the example of FIG. 1) but that this upper part 44 has an essentially cylindrical shape; to obtain this result, the outlet of the container 8 comprises a corresponding cylindrical tube 46. Thanks to this arrangement, it is obtained that the small amounts of slag sand cannot possibly be drawn upwards along the continuous oblique wall (see 14 in FIG. 1) but
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they are retained, because of their density, in the lower part of the hopper 42.
Figure 5 shows another embodiment, similar to Figure 4, with an outlet pipe 48 of the container 8 provided, at the bottom, with a skirt 50 widening downwards. Thanks to this arrangement there exists, between the skirt 50 and the outlet hopper 52, a relatively narrow annular clearance 54 with the effect that not only the rise of slag sand is hampered purely mechanically but also that it results in a additional separation effect due to the decrease in the speed of the water in the clearance 54 and the annular space 56 situated above it.
The arrangement of FIG. 6 embodies a variant of the principle of the separation effect by means of a reduction in the speed of the water, in which the annular clearance 58 widens upwards between the outlet skirt 62 of the container 8 and the wall of the hopper 66, again conical in shape. As a result of the notable increase in the section of this annular clearance 58 and the resulting slowing down of the speed of the water, the above-mentioned separation effect is clearly improved by a decantation process.
7 shows a variant of the solution shown in Figure 6, in which the outlet hopper 68 of the present invention is provided with accessories for adjusting the height. A peripheral bellows 70 allows a corresponding vertical displacement of the system, while this vertical displacement can be caused by means known per se and not shown.
If the hopper 68 is moved upwards, the clearance 72 becomes weaker with simultaneous increase in the volume of the water above and lifting
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of the closing edge 74, which allows an optimal purification effect as this results from the aforementioned embodiments. This height adjustment allows the device to be optimally adapted to different sand qualities.
To further optimize the purification effect, the invention provides, optionally, a peripheral filter element 78 and of annular shape between the outlet tube 76 of the container 8 and the outlet hopper 68. This filter element 78, which acts
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preferably as a retention lattice, it is not subject eference com e to significant mechanical stresses unlike the aforementioned filter elements and conform to the current state of the art, so that it is not subject to wear and must not not support the weight of the contents of the container.