CH670833A5 - - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una miscela carbone-catrame ad elevato contenuto di solidi e, più precisamente, riguarda la distribuzione granulometrica del carbone atta a consentire l'ottenimento di percentuali in peso di solidi nella miscela superiori al 50% senza l'uso di additivi.

Nella presente descrizione, con carbone si intende qualsiasi combustibile solido essenzialmente carbonioso, come ad esempio carboni fossili, coke metallurgico, coke di petrolio, semicoke, ecc.

L'uso di combustibili ausiliari iniettati a livello delle tubiere nell'altoforno ha consentito di ottenere notevoli vantaggi sia per quanto riguarda la produttività degli altoforni, che per quanto riguarda i consumi di energia.

Tuttavia la nafta, generalmente impiegata come combustibile ausiliario, si è rivelato un materiale il cui costo ed il cui approvvigionamento sono dipendenti da fattori non tecnici che possono rendere non accettabile il suo uso in apparati di così delicato equilibrio come gli altoforni. Si sono ricercati, quindi, altri tipi di combustibili ausiliari, tra i quali appaiono interessanti per vari motivi, essenzialmente legati al costo, qualità e disponibilità, le miscele carbone-acqua e carbone-catrame.

Per quanto riguarda le miscele carbone-catrame, finora un loro limite si trovava essenzialmente nel fatto che quando il contenuto di carbone nella miscela supera il 40% in peso, la viscosità apparente della miscela stessa aumenta molto rapidamente, tanto che a circa il 50% in peso di solidi la miscela non è più pompabile. Inoltre, oltre il 40% in peso di solidi, le miscele carbone-catrame mostrano un forte aumento nel tempo della viscosità apparente; ciò è ritenuto effetto di un assorbimento di catrame nella porosità del carbone, sì da far aumentare anche considerevolmente il % in volume di carbone nella miscela.

Queste difficoltà, segnalate recentemente nelle memorie S44 e S108 rispettivamente del 103° e 105° Meeting dell'ISIJ (Aprile ' 82 e Aprile ' 83), hanno fatto sì che in prove industriali reali, eseguite in Giappone in un altoforno del volume di 5050 m3, sia stata utilizzata una miscela carbone-catrame contenente al massimo il 43% in peso di carbone (Proceedings, 5° Simposio Internazionale su «Coal slurry combustion and Technology» 25-27/4/83, Tampa, USA, 1° vol., p 361 e segg.).

Contrariamente a quanto segnalato nello stato della tecnica, è stato invece sorprendentemente trovato che una particolare distribuzione granulometrica del carbone consente di ottenere miscele carbone-catrame contenenti più del 50% di carbone, di viscosità tale da rendere la miscela facilmente pompabile e iniettabile, e senza sostanziali variazioni nel tempo.

Secondo la presente invenzione, il carbone, scelto tra carboni cokeficabili, carboni poco cokeficabili, coke siderurgico, coke di petrolio, in una pezzatura inferiore a 20 mm viene introdotto in un mulino assieme al catrame e macinatoi fino ad ottenere la seguente distribuzione granolumetrica:

— maggiore di 500 p.m 0 % peso

— 250 - 500 um 1- 2 »

— 88 - 250 |xm 3- 7 »

— 44 - 88 um 9-18 »

— 11 - 44 p.m. 40-50 »

— più fine di 11 |a.m 30-45 »

In tal modo, a seconda dei tipi di carbone impiegato, delle reali granulometrie ottenute e del quantitativo di carbone nella miscela, si ottengono viscosità apparenti (Haake MV II P, a 70°C, 1800s, 20 s"1) comprese tra 800 e 1200 cP circa, con una buona stabilità, fino a 14 giorni senza agitazione, e fino a circa 30 giorni con una lenta agitazione. La distribuzione granulometrica secondo l'invenzione ha consentito di ottenere miscele carbone-catrame, provate effettivamente in altoforno, contenenti una percentuale in peso di carbone fino a 53,1%; tuttavia, prove di fluidità, stabilità e iniettabilità nonché di combustione in scala di laboratorio lasciano prevedere la possibile utilizzazione di miscele carbone-catrame contenenti almeno il 55% in peso di carbone.

Naturalmente, l'ottenimento della desiderata distribuzione granulometrica va studiato in funzione del tipo di mulino, dei parametri di macinazione e del tipo di carbone utilizzati; in ogni caso però è necessario raggiungere la distribuzione granulometrica sopra indicata.

Nei seguenti esempi, indicheremo, in via assolutamente non limitativa, per due tipi di carbone le condizioni che hanno portato a diversi tipi di miscele.

Esempio 1

Un carbone da coke, bituminoso, medio-alto volatile delle seguenti caratteristiche:

Analisi granulometrica

(% peso)

> 15 mm

0

8+15 mm

7,08

2,83 + 8 mm

21,24

1 + 2,83 mm

24,57

0,25 + 1 mm

28,50

< 0,25 mm

18,61

Analisi immediata (% peso)

Umidità 3,0

Ceneri (s.s.) 8,3

Mat. volat. (s.s.) 28,2

C fisso (s.s.) 63,5

Analisi elementare

[% peso sul secco (s.s.)]

Ceneri 8,3

C 83,5

H 4,4

S 0,9

N 1,2

O 1,7

Indice di macinabilità, HGI 95 e un catrame delle seguenti caratteristiche:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

670 833

Analisi chimica

(% peso)

H20 5

C (s.s.) 94,5

H (s.s.) 4,5 S (s.s.) 0, 5

Insolubili in xilene: 6%; Ceneri nell'insolubile 0,15%; PCI 36,98 MJ/kg; Peso specifico 1.17 kg/dm3; Viscosità apparente (70°C, 1800 s, 28 s-1) 64 cP, sono stati alimentati insieme in un mulino a sfere a quattro vettori, della capacità di 0,42 m3 ed un carico macinante costituito da 711 kg di sfere così distribuite:

0 (mm) 16 18 20 25 30

% peso 12 13 25 30 20

La miscela è stata macinata alla velocità di 38 giri/min. (75% della velocità critica), con una portata di prodotto pari a 100 kg/h.

Sono state prodotte due miscele (A e B), aventi concentrazioni in solido rispettivamente di circa 43% e di circa 52%. Dette miscele hanno esibito le seguenti caratteristiche:

Miscela A . Miscela B

% peso carbone

42,8

51,6

distribuzione granulometrica

> 500 um

0,4

0

250 + 500 um

0,2

1,8

88 + 250 (im

5,6

3,2

44 + 88 um

8,9

9,3

11+ 44 um

34,5

43,9

<11 |xm

50,4

41,8

Viscosità apparente cP 645 928

(70°C, 1800 s, 28 s"1)

Pompabilità M Pa/100 m — 0,14

(tubo 1" , V = 0,05 m/s)

Esempio 2

Un fine di coke avente le seguenti caratteristiche:

Analisi granulometrica (% peso)

> 15

0,46

8 + 15 mm

0,10

2,83 + 8 mm

19,95

1 + 2,83 mm

35,20

0,25 + 1 mm

26,60

> 0,25 mm

17,69

Analisi chimica elementare

(% S.S.)

Carbonio

84

Mat. volatile

2,40

Ceneri

13,60

è stato caricato assieme al catrame dell'Esempio 1, nello stesso mulino, ed è stato macinato come nell'esempio 1, ma con portata di 50 kg/h di prodotto. Le miscele ottenute (C e D), con concentrazioni in solido rispettivamente mirate a 44 e 53%, hanno esibito le seguenti caratteristiche:

Miscela C Miscela D

% coke 44,3 53,1 Distribuzione granulometrica

> 500 |im 11,2 0

250 + 500 um 1,3 0,9

88 + 250 um 6,5 5,9

44 + 88 um 13,8 17,9

11+ 44 um 30,7 43,1

<11 um 36,5 32,2

Viscosità apparente cP 1090 950 (70 °C, 1800 s, 28 s-')

Delle miscele B e D, infine, sono stati misurati i valori di stabilità statica, intesa come capacità della miscela di non separare la parte solida carboniosa. Tale stabilità viene misurata dalla parte di un cilindretto, del diametro di 3 mm e pesante 20 g, che non è in grado di penetrare, sotto il suo proprio peso, uno spessore di 180 mm di miscela, conservata in uno stato non disturbato.

In definitiva, se la miscela non separa la parte solida, detto cilindretto entra completamente nella miscela; se, al contrario, del solido si separa e si deposita sul fondo del recipiente, lo strato che si forma impedirà al cilindretto di penetrare completamente; i mm di cilindretto che sporgono dal pelo libero della sospensione sono una misura della stabilità della miscela stessa.

I valori rilevati per le miscele B e D sono stati i seguenti:

Prova di stabilità statica;

mm di non penetrato dopo w settimane

Miscela

Ow lw

2w 3w

B

0

3

3 3

D

0

0

0 0

Come si vede dagli esempi precedenti, le condizioni di macinazione influenzano la distribuzione granulometrica del solido macinato; solo se tale distribuzione granulometrica rientra negli intervalli specifici secondo l'invenzione, si ottengono miscle dalle caratteristiche idonee alla utilizzazione in altoforno, in particolare per quanto riguarda la pompabilità e la viscosità, che devono essere tali da consentire il trasporto della miscela per tubazione entro un raggio di qualche chilometro, e la sua successiva iniezione alla tubiera dell'altoforno.

Una miscela di tipo B è stata prodotta in un impianto sperimentale con una produzione di 3,5 t/h, in campagne della durata di una settimana ciascuna. La miscela è stata iniettata, senza alcun inconveniente, in due tubiere di un altoforno, posto a poca distanza, di medie dimensioni, con una produzione di ghisa di 5500 t/24h. La portata della miscela è stat compresa tra 500 e 1000 kg/h per tubiera; i dati del vento erano: T = 1200°C; umidità 15 g/m3N; O2 (%) 21.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

V

Claims (2)

1. 670 833

   2

   RIVENDICAZIONI 1. Miscela carbone-catrame ad elevato contenuto di carbone, particolarmente idonea all'iniezione come combustibile ausiliario alle tubiere degli altoforni, caratterizzata dal fatto di possedere una distribuzione granulometrica compresa nel campo

   — maggiore di 500 (im 0 % peso

   — 250 - 500 firn 1-2 »

   — 88 - 250 um 3-7 »

   — 44 - 88 um 9-18 »

   — 11 - 44 |im 40-50 »

   — più fine di 11 um 30-45 »
2. 2. Miscela carbone-catrame secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di contenere più del 50% in peso di carbone e di possedere una viscosità apparente a 70°C compresa tra 800 e 1200 cp.