CN101522923A - 液体或浆料曝气装置 - Google Patents

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Abstract

一种液体或浆料曝气装置，该曝气装置通过散布喷嘴将液体或浆料(P)射出到链条帘(C)上，并且当流体在重力作用下流出链节(C)时由于所涉及的三种表面之间的表面张力和润湿性的相互作用而形成膜，从而该曝气装置从液体或浆料(P)中捕获气泡。就流出而言，这些膜自身之间最终相互作用以在它们之间捕获剩余空气，从而形成大量的气泡，导致了由于链的排出(C)而形成液体或发泡的浆料(P)。

Description

液体或浆料曝气装置
技术领域
本发明涉及一种装置，其基本上包括喷洒喷嘴和具有悬挂链节的链条帘，该链条帘的作用是：由于例如表面张力和润湿性、重力和可塑性形态之类物理特性的组合而产生和捕获气泡，从而对液体或浆料进行曝气。该装置特别地能以更加可靠的和经济的方式在各种工业和经济领域中对水、液体、矿浆和/或有机浆料进行曝气。
背景技术
正如本领域技术人员所熟知的，在采矿领域，更加具体地，在铁矿石精细造粒领域，普遍了解的是一种称为涂布的工艺，其中，将耐火矿物覆盖层施加到烧后的球粒上，以供直接还原使用。
使用直接还原工艺将铁矿石或精铁矿球粒转变成金属铁的钢厂必须进行适应性改变，以面对所谓粘附的工艺瓶颈。
与鼓风炉相比，在直接还原炉中炉料在还原环境中被转变成高温铁。然而，在这种环境下，炉料不会熔化。还原气体穿过炉料组分的孔隙(球粒或颗粒)，并且在受控的温度下，形成热化学还原，以将铁矿氧化物还原成金属铁，得到被称为海绵铁的固态海绵状产品，其成分保持了作为其原料的球粒或颗粒的原始形态。
为了优化上述工艺的生产率，已经提高了操作温度，作为该操作条件的结果是粘附现象变得更加严重。
应该理解，该粘附过程涉及到形成大块固体海绵铁块，它们是由于在升高温度下球粒或铁颗粒的半熔化和表面熔化而形成的。由于这种结块，在炉内会产生性能缺陷，使其难以排出，从而使下游设备超载。
为了解决这个问题，设计了一种称为涂布的工艺，在烧(生产)后的其它阶段以及在采用直接还原炉时进行热化学还原前，将耐火材料薄层施加到球粒表面上。该工艺还涉及在移动的球粒上喷洒该水性浆料精磨耐火材料，以对球粒染色。为此，在各个位置有策略地布置喷洒喷嘴，例如在传送带之间和传送带上方的传送溜槽处布置。
该方法的缺陷在于会导致喷嘴连续阻塞，这是因为：由于为了喷洒效果，喷嘴开口较为狭小，因此喷嘴对耐火浆料中存在的任何异物以及对耐火材料填料非常敏感，在涂布操作长期停工期间这些物质会沉淀在喷嘴附近。
这些经常发生的阻塞使得该系统非常脆弱，对此进行纠正非常耗时，使维护人员耗费极大的精力和体力，从而容易出现事故。由于许多原因，并不总是可能在源头就对该问题进行纠正，这导致不可接受的时间间隔。
由于浆料流入喷嘴瓶颈部的速度很高，因此另一个问题是喷嘴会发生磨损。伴随着含浆料矿物的磨损性，高速度会使这些喷嘴形状变宽，改变了浆料喷射的目标和流出，从而增加矿物的特定消耗，更加难以将浆料均匀地分布在球粒上。
另一个缺陷是射流喷洒过程所需的压力相对较高。高的压力使得难以防止浆料在弯曲部、结合部和阀门处以及在该工艺中所用离心泵的机械密封处从分配回路中溅出。
这些缺陷的直接后果(单独地或共同地)是导致涂布工艺的操作不稳定，从而导致球粒上产生大的涂布缺陷以及高粘附程度，使客户不满意。
基于实验室的样品粘附率反映了如上所述的直接还原炉结块。该粘附率是基于在高温、高压以及热化学还原情况下相对于初始自由质量而言的结块质量百分比。
发明内容
本专利申请不同于上面提到的那些方法，本申请的目的是提供一种装置，该装置能够对由水和精磨矿物构成的纯矿浆、或者对这种矿浆与例如石灰、石灰石、纯橄榄岩、矾土、水泥之类材料的混合物、和在铁矿石球粒涂布(热或冷)的造粒厂中评价和/或使用的任何矿物进行曝气。
为此，基于纯粹的物理原理例如表面张力、润湿性、重力等等以及基于通常所用的金属或非金属输入装置例如链、管、板、螺栓和螺母，设计出了该装置。
因此，本发明的另一个目的是提供一种装置，该装置能够有助于对如上所述在铁矿石球粒涂布的造粒厂中使用的矿浆进行曝气。该装置还有助于把这种浆料施加到在输送带上移动的粒料上，以使浆料沿粒料均匀地横向分布并渗透，进而到达底部输送带粒料。
为此，该装置被设计成成套设备，包括下面列出的五个模块，该装置能够容易地适用于任何情形，只要输送带沿其路径具有四米高的自由部分，优选地靠近给料部。
为了实现在球粒上均匀地横向分布和底部渗透，应用模块具有链条，用于形成横跨整个粒料传送带范围的帘。
因此，本发明的另一个目的是能够对在造粒厂的铁矿石球粒涂布系统中使用的矿浆进行曝气，以便防止工艺外的异物阻塞喷嘴端部或任何其它部分，从而确保操作稳定性和在所使用系统全程上的施料同质性。
为了实现该目的，该装置具有散布喷嘴，其开口为矩形，尺寸足够大以便不会将工艺外的异物保持在内部。
因此，本发明的另一个目的是对在造粒厂的铁矿石球粒涂布系统中使用的矿浆进行曝气，以便防止溢出和不希望的溅洒，从而抑制浪费、脏污和环境问题。
为了实现这个目的，该装置设计成满足三个要求：
a)对于工艺，该装置定位成使得帘的端部非常接近粒料；
b)曝气过程缓冲了浆料下落速度，从而当浆料接触球粒时避免突然压缩其给定部分，以便抑制射出。
c)气泡用作缓冲，缓和浆料和球粒之间的冲击。
因此，本发明的另一个目的是对在造粒厂的铁矿石球粒涂布系统中使用的矿浆进行曝气，以便能长期操作使用，并且不需要因过早的磨损而进行维护和部件更换。
为了实现这个目的，该装置特意地具有加强部件，例如规格80直径为3″的钢管散布端、焊接的短链节、5mm厚的钢容纳溜槽，但是也可以使用与此不同的材料和尺寸，以确保装置的高负荷特性。
因此，本发明的另一个目的是对在造粒厂的铁矿石球粒涂布系统中使用的矿浆进行曝气，以便可以在从准备开始一直到在低压下施料的整个过程操作浆料泵送系统，以减小泵送能量负载，以及防止从输送管和泵密封系统例如垫圈和机械密封的泄露。
为了实现这个目的，该装置的喷嘴合适地具有直径为3″的施料管和无瓶颈的喷嘴，除了适当尺寸的浆料分配线路以外，该喷嘴确保沿从均质储罐到渗滤器的整个回路的低负载损失水平，从而保持低的泵送压力。
通过以下方式实现本发明的这些和其他目的：当从散布喷嘴将液体或浆料射出到链流上时，并且当液体浆料流过链节时，由于在所涉及的三种表面(固体/链流，液体/浆料和气体/空气)之间的表面张力和润湿性的相互作用而形成膜，利用例如表面张力、润湿性和可塑性形态之类物理特性的组合来捕获液体或浆料中的气泡。该膜形成在每个链节内、形成在每个链节之间以及形成在链条之间。关于流出而言，这些膜自身之间最终相互作用以捕获它们之间的剩余空气，从而形成大量的气泡，从而通过链条排出来形成液体或发泡的浆料。
附图说明
此外，将参考附图描述本发明，其中：
图1是液体或浆料的曝气装置的立体图；
图2是利用该液体或浆料曝气装置产生发泡液体的详图；
图3是在该液体或浆料曝气装置中使用的防阻塞散布喷嘴的详图；
图4是利用该液体或浆料曝气装置来分布液体和使其均匀化的详图；以及
图5是利用该液体或浆料曝气装置来分布液体泥浆和使其均匀化的详图。
具体实施方式
本发明的装置设计用来实现上述目的，并且以适当尺寸安装以便在造粒厂使用，该装置包括五个模块：
1.施料模块或施料器(1)，包括三个部分：第一部分由一个直径为3″、长度为0.8m的管子构成；第二部分是施料喷嘴，其与第一部分连接，也是由管子构成，该管子具有一扁平端部，该扁平端部具有20×210mm的矩形开口，该施料喷嘴可沿其轴线自由转动以便进行最佳的定位；第三部分是施料器支架，由于其特定的构造特性，该施料器支架允许最佳地定位以满足链流需要，例如到链流(C)的距离、角度、对准和高度。
2.曝气和散布模块(2)，它是本原型的主要部分，包括3m长的彼此相邻的链条组(C)，这些链条组排列起来并形成帘，当挂起来时，形成有附着力的和足够海绵性的组件，以便允许曝气现象，并且能够随意地便于自清洁和临时清洗。
3.引导模块(3)，包括前板和轻轻倚靠在链条(C)上的后板，它们形成夹层结构，以便使从浆料(P)逸出的逸流改变方向并能使其沿帘的跨度均匀分布。
4.接收器模块(4)，包括位于由链条支撑的施料模块下方的箱子。该接收器模块也有助于浆料(P)的分布，并容纳从施料器(1)洒出的偶然溅洒物。
5.结构模块(5)，包括金属型材，用于支撑和加强系统，以使系统的各个构件稳固地安置，同时允许进行快速和安全的机械检查和干预。
在低压下到达该设备的矿浆(P)通过施料器(1)，该施料器将矿浆自由地射出到链条帘上，以在链条帘上均匀分布。当流体在重力作用下流出链条帘时，其体积(P)进一步地分布，以便从下端离开，从而覆盖了在传送带上的烧后球粒层的整个横向范围。
当浆料(P)与链条(C)相互作用并从而进行曝气时，并且由于通过气泡而获得的隔热效果，浆料(P)快速地滤过并流到传送带上的粒料下端，同时伴随有由于球粒超过沸水的温度而开始的蒸发过程。该现象称为曝气渗滤。因此，该方法有助于将矿物颜料很好地染色和粘附到在该装置下面行进的粒料上，从而确保高程度的覆盖。
尽管特别地对包括液体(10)和浆料曝气装置的成套设备进行了描述和例示，但是应该注意，在不脱离本发明范围的情况下，结构性的和适用性的改变是可行的且可以实施的。

Claims (9)

1.一种液体或浆料曝气装置，其特征在于，该曝气装置能够通过其散布喷嘴将液体或浆料(P)射出到链条帘(C)上，并且当液体或浆料流过链节时由于所涉及的三种表面(固体/料流，液体/浆料和气体/空气)之间的表面张力和润湿性的相互作用而形成膜，从而该曝气装置能捕获液体或浆料(P)中的气泡；就流出而言，这些膜自身之间最终相互作用以捕获膜之间的剩余空气，从而形成大量的气泡，导致了由于链的排出(C)而形成液体或发泡的浆料(P)。
2.一种液体或浆料曝气装置，其特征在于，该曝气装置包括五个模块：i)施料模块或施料器(1)；ii)曝气和散布模块(2)；iii)引导模块(3)；iV)接收器模块(4)；以及V)结构模块(5)。
3.如权利要求2所述的液体或浆料曝气装置，其特征在于，施料模块或施料器(1)包括三个不同部分：第一部分由管子构成；第二部分是施料喷嘴，其与第一部分连接，也是由管子构成，该构成施料喷嘴的管子具有一扁平端部，该扁平端部具有矩形开口，该施料喷嘴能沿其轴线自由转动以便进行最佳的定位；第三部分是施料器支架，由于特定的构造特性，该施料器支架允许最佳地定位以满足料流需要，例如到料流(C)的距离、角度、对准和高度。
4.如权利要求2所述的液体或浆料曝气装置，其特征在于，曝气和散布模块(2)包括彼此相邻的链条组(C)，这些链条组排列起来并形成帘，当挂起来时，形成有附着力的和足够海绵性的组件，以便允许曝气现象，并且能够随意地便于自清洁和临时清洗。
5.如权利要求2所述的液体或浆料曝气装置，其特征在于，引导模块(3)包括前板和轻轻倚靠在链条(C)上的后板，它们形成夹层结构，以便使从浆料(P)逸出的逸流改变方向并能使浆料沿帘的跨度均匀分布。
6.如权利要求2所述的液体或浆料曝气装置，其特征在于，接收器模块(4)包括位于由链条支撑的施料模块下方的箱子，该接收器模块也有助于浆料(P)的分布，并容纳从施料器(1)洒出的偶然溅洒物。
7.如权利要求2所述的液体或浆料曝气装置，其特征在于，结构模块(5)包括金属型材，用于支撑和加强系统，以使系统的各个构件稳固地安置，同时允许进行快速和安全的机械检查和干预。
8.如权利要求1所述的液体或浆料曝气装置，其特征在于，在低压下到达该设备的矿浆(P)通过施料器(1)，该施料器将矿浆自由地射出到链条帘上，以使矿浆在链条帘上均匀分布；当流体在重力作用下流出链条帘时，其体积(P)进一步地分布，以便从下端离开，从而覆盖了在传送带上的烧后球粒层的整个横向范围。
9.如权利要求1所述的液体或浆料曝气装置，其特征在于，浆料(P)与链条(C)相互作用并从而进行曝气，并且由于通过气泡而获得的隔热效果，浆料(P)快速地滤过并流到传送带上的粒料下端，同时伴随有由于球粒超过沸水的温度而开始的蒸发过程。
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