CS275931B6 - Process for producing granulated slag sand and apparatus for carrying out said process - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby struskového písku (granulátu) z vysokopecní strusky a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Je známo, že při přeměně železné rudy na surové železo ve vysoké peci vzniká vedle kapalného surového železa ve značném rozsahu také vysokopecní struska. Při každém odpichu vzniká struska v takovém množství, že její hmotnost odpovídá přibližně třetině hmotnosti surového železa. Vzhledem k tomu, že struska má nižší hustotu, je objemový podíl strusky vyšší než objemový podíl surového železa.

Jsou známy různé postupy, jak vyrobit cenný granulát s vysokým procentickým obsahem sklovitých podílů, rovnoměrným zrněním a dobrou melitelností granulaci kapalné vysokopecní strusky přímo po vypuštění z vysoké pece. Vyrobený granulát se pak může před následujícím zpracováním na stavební materiály dočasně skladovat a transportovat na místo určení.

Důležitým krokem při zpracování granulátu je jeho odvodnění. K tomu slouží různé známé postupy a zařízení (viz DE patent ě. 1 583 949 a DE patent č. 2 260 924). Moderní odvodňovaci stroje s naběracími koly, ve kterých se směs struskového písku a vody odvodní na nízký obsah vlhkosti, načež se technologická voda recirkuluje k opětnému použití, jsou popsány ve zveřejněných patentových přihláškách SRN DE-OS č. 27 49 143, 28 07 441 a 29 11 903. Při těchto známých postupech se granulace strusky provádí tak, že se kapalná struska o teplotě přibližně 1 500 C postřikuje vodou pomocí rozprašovací hlavy, ze které vychází hnací proud skládající se z mnoha jednotlivých praménků. Voda má teplotu v rozmezí od 35 do 40 'C. Kromě jemného granulátu vzniká při tomto postupu vodní pára, která je znečištěna vysokými množstvími sirovodíku a oxidu siřičitého, zejména při zpracovávání železné rudy obsahující síru. Škodliviny, tj. sirovodík a oxid siřičitý, obsažené ve vodní páře vznikající při prudkém ochlazování strusky, se až dosud vypouštěly spolu s párou komínem do ovzduší.

Vynález naproti tomu zdokonaluje shora objasněný postup tak, že se škodliviny, tj. sirovodík a oxid siřičitý, vylučují, popřípadě rozpouštějí ve vodě.

Podstata způsobu výroby granulovaného struskového písku, při němž nedochází k emisi sirovodíku a/nebo oxidu siřičitého komínem, granulaci vysokopecní strusky rozprašováním vody do proudu strusky, načež se vznikající směs granulátu a vody odvodňuje a granulát se odděluje, přičemž technologická voda se po doplněni ztrát vzniklých odpařením a zbytkovou vlhkostí granulátu recirkuluje a páry a plyny, které vznikají při granulaci, se zachycují nad prostorem, obsahujícím směs granulátu a vody, podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že se přímo do prostoru obsahujícího směs granulátu a vody uvádí proud hnací vody granulující a unášející strusku, pára a plyny, které přitom vznikají se zčásti kondenzují v prostoru obsahujícím směs granulátu a vody, zbytek páry a plynů se kondenzuje postřikováním vodou a zbytek plynů, které ještě zůstanou, sé vede nazpět jako proud rozprašující vodu.

Při způsobu podle vynálezu se hnací proud smísený s vodní parou a plyny a granulátem přímo vstřikuje do velké vodní předlohy. Přitom se impuls ‘zavedený do vodní předlohy s hnacím plynem postará o intenzivní promísení a zároveň' o zlepšený odvod tepla. Zbytková pára a ještě nevymyté škodliviny, tj. sirovodík a oxid siřičitý, se ochladí a kondenzují v kondenzátoru umístěném nad vodní předlohou, kde se do nich v protiproudu rozprašuje voda. škodliviny se zachytí ve vodě a vyloučí se v důsledku přítomnosti vápníku v chladicí vodě a v důsledku oxidačního potenciálu této vody. Voda vstřikovaná do kondenzátoru se spolu se škodlivinami zachycenými z par a plynů přivádí přes čerpací stanici a chladicí věž do injektoru. Zatímco probíhá granulace, utvořené částice sádry se ukládají na vznikající granulát a vynášejí se společně s granulátem.

Plyn, který zbývá po kondenzaci páry a který sestává ze vzduchu a ze stop sirovodíku a oxidu siřičitého se odtahuje z hlavové části kondenzátoru a recirkuluje vratným vedením nazpět do injektoru, takže nakonec dochází ke stále cirkulaci plynu. Vzhledem k tomu, že pro granulační injektor neni zapotřebí žádný čerstvý vzduch, sníží se proud odpadního plynu, kterému se jinak není možno vyhnout, až na nulu.

Podstata zařízení pro výrobu granulovaného struskového písku granulací vysokopecní strusky, obsahujícího žlab pro přivádění vysokopecní strusky z vysoké pece k injektoru s rozprašovací hlavou, nacházejícímu se na konci žlabu, kterým se do proudu strusky rozprašuje voda a který ústí do zásobníku na granulát s.přilehlými prostředky pro odvodňování granulátu, přičemž nad zásobníkem granulátu je umístěn odtah pro zachycování páry a plynných zplodin vznikajících v průběhu granulace, spočívá podle vynálezu v tom, že odtah, který je uzavřen vůči okolnímu prostředí zařízeni deskovým parním uzávěrem, je vytvořen jako kondenzátor, v němž jsou uspořádány postřikovači trysky pro postřikování par a plynů vycházejících z předlohy, přičemž hlavová část kondenzátoru je spojena vratným potrubím pro zbytkový plyn s injektorem.

Obzvláště účelné je, když je vratné potrubí opatřeno škrticí klapkou. Pro zamezeni implosi je dále účelné zamontovat do vratného potrubí podtlakový ventil. Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je v kondenzátoru uspořádán alespoň jeden žlab pro zachycování vody. Rozprašovací trysky jsou s výhodou namontovány na plášti kondenzátoru v několika řadách nad sebou.

Jednotlivá opatření způsobu podle vynálezu a jednotlivé znaky zařízení podle vynálezu a jejich výhody jsou blíže vysvětleny pomocí obrázků.

Obr. 1 představuje blokové schéma jednotky pro granulací strusky.

Obr. 2 představuje schéma granulačního zařízení.

Z blokového schématu jednotky pro granulací strusky znázorněného na obr. 1 je zřejmé, že kapalná struska opouštějící vysokou pec χ se přivádí struskovým žlabem £ do injektoru £ s rozprašovací hlavou £ a tryskovou hlavou £. Přiklad provedeni znázorněný na obr. 1 zahrnuje dvě granulační zařízení, která mají stejnou konstrukci a ve kterých probíhají různé reakce stejným způsobem. V následujícím textu se proto popisuje pouze jedno granulační zařízení.

Na konci žlabu £ přepadává struska otvorem do injektoru £. Hnací proud přicházející z tryskové hlavy £ se zmocní strusky a urychlí její postup ve směru do předlohy £.. Trysková hlava £ injektoru £ je v. podstatě tvořena vstřikovací destičkou s velkým počtem trysek o poměrně malém průměru.

Směrem nahoru otevřený profil hnacího proudu přiváděného tryskovou hlavou £ je pokryt další řadou proudů vody vycházejících z rozprašovací hlavy £. Tím· se zabraňuje zpětnému vedeni plynu nebo páry do žlabu £. Hnací voda přicházející tryskovou hlavou £ a proud vody z rozprašovací hlavy £ ženou strusku a plyn proudící do rozprašovací hlavy do vody v předloze £.

Vlivem hnacího proudu se struska granuluje na jemné částice. Vznikající směs granulátu a vody se z předlohy £ odvádí do odvodňovaciho zařízení 19 odváděcím vedením 18, které je výhodně skloněné. Odvodňovaci zařízení 19 může sestávat z jednoho nebo více zásobníků typu sila, v nichž se granulát usazuje. Odvodňováni se však rovněž může provádět v odvodňovacích strojích (není zakresleno), například strojích s naběracími koly.

Nad předlohou £ je uspořádán kondenzátor £, v jehož stěně jsou uspořádány řady rozprašovacích trysek 10. Kondenzátor £ je vybaven odtahem ££, ve kterém je uspořádán deskový parní uzávěr 12.

Pod řadami rozprašovacích trysek 10 je uspořádán alespoň jeden vodní žlab 11, kterým se vede zkondenzovaná voda do zpětného vodního potrubí 21. Tímto potrubím se vede voda do zpětného vodního chladiče (nezakresleno).

Rozprašovací trysky £0 jsou zásobovány technologickou vodou z potrubí 20.

Do injektoru £, popřípadě do tryskové hlavy £ a rozprašovací hlavy £ přichází hnací voda z přívodního potrubí £ pro hnací vodu.

K horní části 15 kondenzátoru 9 je připojeno zpětné potrubí 14, kterým se zbytkový plyn z kondenzátoru 2 vede nazpět do injektoru 4_. Ve zpětném potrubí 14 je uspořádána škrticí klapka 16 a podtlakový ventil 17.

Technologická voda se cirkuluje, přičemž ztráty vzniklé odpařováním a zbytkovou vlhkostí granulátu se nahrazují. Rovněž dochází ke stálému uzavřenému oběhu plynu.

Nový postup a způsob práce nového granulačního zařízení jsou blíže objasněny porno cí obr. 2, na kterém je schematicky znázorněn průřez takovým granulačním zařízením.

Ke granulaci strusky dochází tak, že se kapalná struska o teplotě asi 1 500 c vede struskovým žlabem 2 do injektoru 2· Tam j® vystavena působeni hnacího proudu sestávajícího z mnoha jednotlivých vodních proudů a přechází na granulát. Výsledný hnaný proud sestává z granulované strusky, vody, vodní páry a trochu vzduchu. Vodní pára vzniklá při prudkém ochlazení strusky obsahuje podíly sirovodíku a oxidu siřičitého.

Vodní proud obsahující vodní páru, granulát a emise sloučenin siry se žene přímo do vodní předlohy 6. Tím dochází k intenzivnímu míšení a ke zvýšenému předávání tepla. Pára, která ještě zbývá a podíly sirovodíku a oxidu siřičitého, které nebyly dosud vymyty, se ochlazuji a kondenzují v kondenzátoru 2» kde se do nich v protiproudu rozprašuje voda z trysek 20. Emise plynných sloučenin síry se zachytí v chladící vodě a zreagují s vápníkem, který je v chladící vodě přítomen.

Plyn, který ještě zbývá po kondenzaci páry a který je tvořen vzduchem obsahujícím stopová množství sirovodíku a oxidu siřičitého se odtahuje z hlavové části 15 kondenzátoru 2 zpětným potrubím 14 a vede se nazpět do injektoru £.

Struskový žlab 2 je opatřen krytem Ί_. Pod tímto krytem vzniká statický podtlak.

Impuls hnacího proudu a vodních proudů z rozprašovací hlavy 2 í^e volen v takové síle, aby plyn proudící do injektoru ze zpětného potrubí 14 byl včetně strusky hnán do vody v předloze 2· Vnitřní stěna kondenzátoru 2 zasahuje do vodní předlohy čímž vzniká vodní uzávěr. Tím se zabraňuje odvádění plynu a páry a uvnitř kondenzátoru 2 se udržuje podtlak.

V předloze 2 ^se struska, mísí s hnací vodou, přičemž docházi k odpovídajícímu tepelnému vyrovnání. Je-li proud strusky malý, zůstává teplota vody v předloze 2 P^od teplotou varu. Je-li přítok strusky velký, část vody v předloze 2 ^se odpařuje. Tato pára a plyn přiváděné do předlohy 2 ^z injektoru 2 stoupají vzhůru a proudí vodními žlaby 11 do prostoru kondenzátoru. Se stoupajícím proudem, skládajícím se z plynu a páry, se mísí přiváděná rozprašovací voda, která je rozptylována tryskami 22· ^{1 zde} tedy dochází k tepelnému vyrovnání a výměně hmoty mezi proudem plynu a páry a rozprašovanou vodou. Pára přitom kondenzuje a promývá se rozprašovanou vodou padající směrem dolů a'voda se odvádí vodními žlaby 11 a vratným vodním potrubím 21 do chladiče vratné vody. Zbytek plynu, který popřípadě dále postupuje směrem vzhůru, se spolu se zbývajícím podílem páry shromažduje v hlavové části 15 kondenzátoru 2 ^a odvádí se vratným potrubím 14 do injektoru £.

Aby se zabránilo případné implozi při poruchách provozu, je ve vratném potrubí 22 uspořádán podtlakový ventil 17.

Při najížděni je teplota v kondenzátoru 2 stejná jako je teplota okolí. Po spuštění hnací vody a rozprašované vody stoupne teplota vzduchu nalézajícího se v kondenzátoru 2 na teplotu vody. Vzduch obsažený v kondenzátoru přitom isobaricky expanduje. Odpovídající objem vzduchu odteče přes deskový parní uzávěr 12, který působí jako ventil, do odtahu 22 a odtud se vypouští do volné atmosféry. Tento odvedený vzduch neobsahuje žádné škodlivé látky.

Tím, že se směs strusky a hnací vody žene pod povrch vody obsažené ve vodní předloze 2 ^a tím, že se pára kondenzuje působením vody rozprašované tryskami 10 v kondensátoru 2» dochází prakticky k úplnému vyloučení, popřípadě vysrážení plynných emisí sloučenin síry, tj. sirovodíku a oxidu siřičitého. Zbytková množství těchto škodlivin se recirkulují zpětným potrubím 14 zpět do procesu. Přitom vzniká uzavřený oběh, takže se žádné škodliviny nemohou dostat ve formě emisí do volné atmosféry. Části granulační jednotky, které navazují na vlastní granulační zařízení, jako je například zásobník teplé vody, chladicí věž, zásobník studené vody, nakládací zařízení a podobně, nejsou v tomto popisu blíže objasňovány, protože nejsou předmětem vynálezu.

Na výkrese nejsou rovněž znázorněna potřebná čerpadla, ventily a podobně.

Vynález se neomezuje na příkladná provedení a sekvenci technologických stupňů, které jsou znázorněny a popsány výše. Vynález zahrnuje všechny obměny, rozpracováni, jakož i zjednodušení popsaných opatření a znaků, které může odborník provést.

Claims (8)

1. Způsob výroby granulovaného struskového písku, při němž nedochází k emisi sirovodíku a/nebo oxidu siřičitého komínem, granulací vysokopecni strusky rozprašováním vody do proudu strusky, po níž se vznikající směs granulátu a vody odvodňuje a granulát se odděluje, přičemž technologická voda se po doplnění ztrát vzniklých odpařením a zbytkovou vlhkostí granulátu recirkuluje a páry a plyny, které vznikají při granulaci, se zachycují nad prostorem obsahujícím směs granulátu a. vody, vyznačující se tím, že se přímo do prostoru obsahujícího směs granulátu a vody uvádí proud hnací vody granulující a unášející strusku, pára a plyny, které přitom vznikají, se zčásti kondenzují v prostoru obsahujícím směs granulátu a vody, zbytek páry a plynů se kondenzuje postřikováním vodou a zbytek plynů, které ještě zůstanou, se vede nazpět jako proud rozprašující vodu.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že kondenzát sirovodíku a oxidu siřičitého vzniklý působením postřikovači vody, se zachycuje nad prostorem obsahujícím směs granulátu a vody a vede se do vodního cirkulačního systému.

3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se v kondenzačním prostoru udržuje pod rovinou postřikování přetlak a nad rovinou postřikování podtlak.

4. Zařízeni k provádění způsobu podle bodů 1 až 3, obsahující žlab pro přiváděni vysokopecní strusky z vysoké pece k injektoru s rozprašovací hlavou nacházejícímu se na konci žlabu, kterým se do proudu strusky rozprašuje voda a který ústi do zásobníku granulátu s přilehlými prostředky pro odvodňování granulátu, přičemž nad zásobníkem granulátu je umístěn odtah pro zachycování páry a plynných zplodin vznikajících v průběhu granulace, vyznačující se tím, že odtah (13), který je uzavřen vůči okolnímu prostředí zařízení deskovým parním uzávěrem (12), je vytvořen jako kondenzátor (9)', v němž jsou uspořádány postřikovači trysky (10) pro postřikování par a plynů vycházejících z předlohy (6), přičemž hlavová část kondenzátoru (9) je spojena vratným potrubím (14, pro zbytkový plyn s injektorem (4).

5. Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že vratné potrubí (14) je vybaveno škrticí klapkou (16). .

6. Zařízeni podle bodu 4 nebo 5, vyznačující se tím, že ve vratném potrubí (14) je namontován podtlakový ventil (17).

7. Zařízení podle některého z bodů 4 až 6, vyznačující se tím, že v kondenzátoru (9) je uspořádán alespoň jeden žlab (11) pro zachycování vody.

8. Zařízení podle některého z bodů 4 až 6, vyznačující se tím, že rozprašovací trysky (10) jsou namontovány na plášti kondenzátorů (9, v několika řadách nad sebou.