CZ296063B6 - Zpusob výroby expandovaných výrobku z metalurgické strusky a zarízení k jeho provádení - Google Patents

Abstract

Zpusob výroby expandovaného výrobku z metalurgické strusky, kde se nejdríve vytvorí proud roztavenétekuté strusky (45), pricemz se rídí rychlost jeho toku, nacez se tento proud strusky (45) mísí s rízeným mnozstvím vody (43), címz vznikne proud vzájemne reagující smesi strusky a vody a tato se privede na rotující buben (62), pricemz dríve nez se smes dostane do kontaktu s bubnem se tento proud vede do nádrze (34) s uzavreným a zakriveným dnem, ve které je usporádán otocný buben (62), a kde se vzájemne reagující smes strusky a vody zdrzí a nechá se predem stanovenou dobu dále vzájemne reagovat, címz se vytvorí expandovaný výrobek, nacez se tento expandovaný výrobek lopatkami bubnu rozdrtí avymetá vzduchem na úloznou hromadu. Zarízení k provádení zpusobu je opatreno nádrzí (34) se zakriveným dnem a vstupní cástí (56) pro prívod vzájemne reagující smesi strusky a vody do nádrze a dále výstupní cástí (58) pro výstup expandovaného struskového výrobku, pricemz otocný buben (62, 100, 104) je usporádán uvnitr nádrze (34).

Description

Způsob výroby expandovaných výrobků z metalurgické strusky a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby expandovaných výrobků z metalurgické strusky na užitečný produkt. Vynález také řeší zařízení na přeměnu tekutého proudu strusky z pece na lehké pevné látky používané jako složka při výrobě betonových výrobků.

Dosavadní stav techniky

Původní snahy u úpravu strusky pro její využití mimo metalurgický průmysl zahrnovaly vylití strusky do otevřené jámy obsahující vodu. Hašena struska chladla a tuhla a generovala páru, která unikala struskou, čímž se vytvářel expandovaný lehký výrobek velice podobný pemze. Nevýhodou tohoto způsobu bylo, že produkoval hojné množství vedlejších plynných produktů, unikajících do atmosféry a nevyhovoval proto moderním předpisům týkajícím se životního prostředí. Rovněž je to způsob pomalý, protože probíhá postupně a vychladlá struska musí být dále upravována, aby se získal výrobek stejných rozměrů a byl upotřebitelný.

Dále byl vyvinut způsob granulace strusky, kdy je tekutá struska nepřetržitě míchána s velkým množstvím vody a směrována k rotačnímu bubnu, který má radiálně probíhající vany, přičemž zchladlá struska je vrhána do vzduchu pro další ochlazení a s výhodou je ukládána na hromadu a tvarována do jednotlivých jemných pelet. Takový způsob je popsán v patentu US 3 594 142 a podobně pracuje i zařízení popsané v US 4 461 636. Výsledný produkt je ve tvaru pelet, s kterými se snadno zachází. Tyto pelety, které jsou však sklovité a poměrné hutné nemohou být považovány za pěnovou strusku nebo expandovanou strusku a jsou nevhodné pro použití do lehkého betonu a podobných směsí vyžadujících lehké složky.

Ve spisu US 1 047 370 je představeno řešení, kdy se roztavená struska lije do proudu vody pod tlakem směrem k rotačnímu bubnu, ve kterém je mnoho rozbíječích čepelí volně otočných na svých nosných tyčích, a které radiálně vyčnívají z bubnu, když se otáčí vysokou rychlostí asi 35 m/s. Kombinované působení páry, vody a rozbíječů na strusku má za následek, že se struska rozdrobí na malé částečky, které jsou vzduchem vedeny na hromady. Má se za to, že výsledný produkt neexpanduje a nehodí se pro použití jako lehká složka.

U řešení podle US 56 595 je roztavení struska rovněž podávána do otáčecího bubnu, který je však v tomto případě opatřen rameny vyčnívajícími radiálně a šikmo po obvodu bubnu. Buben je uspořádán uvnitř pouzdra obsahujícího nádrž pro vodu pro ochlazení horké tekuté strusky. Struska je granulována a lámána náhlým změnami teploty a vedena směrem k ramenům, která pracují jako šnek, nabírají a odvádějí ji ven ze zařízení. Výsledný produkt je sklovitý a nevhodný pro použití jako lehká složka.

Cílem vynálezu je představit způsob a zařízení pro výrobu expandované lehké strusky při kontinuálním způsobu výroby.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry způsob výroby expandovaného výrobku z metalurgické strusky podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že dříve než se směs dostane do kontaktu s bubnem se tento proud vede do nádrže s uzavřeným a zakřiveným dnem, ve které je uspořádán otočný buben, a kde se vzájemně reagující směs strusky a vody zdrží a nechá se předem stanovenou dobu dále vzájemně reagovat, čímž se vytvoří expandovaný výrobek,

- 1 CZ 296063 B6 načež se tento expandovaný výrobek lopatkami bubnu rozdrtí a vymetá vzduchem na úložnou hromadu.

Vynález dále řeší pro provádění výše uvedeného způsobu výroby expandovaného výrobku z metalurgické strusky, jehož podstata spočívá v tom, že je opatřeno nádrží se zakřiveným dnem a vstupní částí pro přívod vzájemně reagující směsi strusky a vody do nádrže a dále výstupní částí pro výstup expandovaného struskového výrobku, přičemž otočný buben je uspořádán uvnitř nádrže.

Ve výhodném provedení je nad nádrží nad výstupní částí uspořádán vychylovací rotor pro zabránění vracení vymetaného expandovaného struskového produktu ke vstupní části nádrže.

V jiném výhodném provedení je otočný buben opatřen jednou lopatkou, která svou délkou od jednoho konce bubnu až ke druhému konci bubnu.

V dalším výhodném provedení je otočný buben opatřen dvojicí lopatkou, umístěných na radiálně protilehlých stranách bubnu, přičemž první lopatka svou délkou sahá od konce bubnu kjeho středu a druhá lopatka sahá svou délkou od druhého konce bubnu kjeho středu pro vyvážení bubnu.

V jiném výhodném provedení je otočný buben opatřen lopatkami, pravidelně radiálně rozmístěnými pro vyvážení bubnu, přičemž lopatky svou délkou zaujímají část délky bubnu.

V dalším výhodném provedení má buben při otáčení obvodovou rychlost v rozmezí 9 až 12,6 m/s.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále popsán pomocí výkresů, na kterých obr. 1 představuje schematický pohled na zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu v částečném řezu na obr. 2 je zařízení z obr. 1 v perspektivním pohledu, obr. 3 znázorňuje boční pohled na zařízení z obr. 2, obr. 4 je pohled na buben tvořící část zařízení z obr. 1, obr. 5 je pohled na buben z obr. 4 z boku, obr. 6 je pohled na první příklad provedení bubnu pro použití při způsobu podle vynálezu, obr. 7 je pohled z boku na buben z obr. 6, obr. 8 je pohled na druhý příklad provedení bubnu pro použití při způsobu podle vynálezu a obr. 9 je pohled z boku na buben z obr. 8.

Příklad provedení vynálezu

Na obr. 1 je vidět schematicky a na obr. 2 v perspektivně zařízení 22 pro provádění způsobu výroby expandovaných výrobků z metalurgické strusky podle vynálezu. Roztavená struska je vedena z neznázoměné vysoké pece žlabem 20 k zařízení 22, uzavřeném v krytu 23.

Zařízení 22 sestává z rámu 24, který má dvě oddělené části. Mezi bočními stěnami 26, 28 jsou uspořádány hlavní pracovní části zařízení, zejména dolů skloněná podávači deska 30. obecně buben 32, později specifikovaný vztahovými značkami 62, 100 a 104, s vystupujícími lopatkami, nádrž 34, ve které je buben 32 uložen a vychylovací rotor 36.

Na obr. 3 je lépe vidět, že podávači deska 30 sestává z ploché kovové základové desky 38 nesoucí deskové bloky 40 z materiálu vysoce odolného proti vysokým teplotám, jako je například grafit. Horní povrch těchto deskových bloků 40 tvoří styčný podávači povrch. Voda, dodávaná z prvního vodovodního potrubí 42, které má neznázoměné trysky je vedena ve směru šipky 43 na povrch proudu roztavené tekuté strusky 45 (viz obr. 1), která teče dolů po podávači desce 30 a reaguje se struskou. Je výhodné řídit průtok strusky v rozsahu 1000 až 3000 kg za minutu, zatímco průtok vody je od 450 do 1400 litrů za minutu. Boční náběhové stěny 44 jsou zde pro udržení

-2CZ 296063 B6 směsi navzájem reagující strusky a vody na povrchu podávači desky 30 a celá podávači deska 30 je upevněna na pružinách na rámu 24 zařízení a neustále vibruje a tím brání jakémukoliv přilnutí této vzájemně reagující směsi strusky a vody k povrchu podávači desky 30. Podávači deska 30 je od podstavců 46 rámu 24 podepřena vsunutými tlakovými vinutými pružinami 48 uspořádanými vertikálně, pokud jde o jejich osy stlačení. Nárazy vzájemně reagující směsi strusky a vody tekoucí po základové desce vyvolávají náhodné vibrace, které se superponují na stálé vynucené vibrace způsobené převalováním excentrické váhy pro neznázoměné podávači desce.

Další chladicí voda je dodávána z druhého vodovodního potrubí 50 na spodní stranu základové desky 38 a z třetího vodovodního potrubí 52 na patní desku 54 uspořádanou na výstupním konci podávači desky 30, kde vzájemně reagující směs strusky a vody opouští podávači desku 30 a vstupuje do nádrže 34, která má zakřivené dno a vstupní část 56 je nad koncem podávači desky 30 a výstupní část 58 je vzdálená od podávači desky. Nádrž 34 je rozměrově dimenzována pro uložení bubnu 32, resp. 62, s lopatkovým rotorem a sestává z dutého pláště s ocelového plechu, který je ochlazován vodou ze čtvrtého vodovodního potrubí 59.

Lopatkový buben 62 kruhového průřezu je souosý s hnací hřídelí 64, ke které je připevněn pro otočení kolem horizontální osy 66, přičemž po obvodu je buben 62 opatřen dvojicí radiálně vyčnívajících lopatek 68. Buben 62 se otáčí ve směru hodinových ručiček, jak také naznačují šipky 70 na obr. 3, což je směrem ke vzájemně reagující směsi strusky a vody, která přichází z podávači desky 30 a je podávána do vstupní části 56 nádrže 34. Buben 62 je poháněn motorem 72 pomocí pásu 74 a řemenice 76.

Poloha a uspořádání lopatek 68 na povrch bubnu 62 je velmi důležitá pro provádění způsobu podle vynálezu. Jak je vidět z obr. 4 a 5, každá lopatka je umístěna na opačné straně bubnu 62 tak, že když je jedna lopatka při rotaci na horní straně bubnu, protilehlá lopatka vyčnívá odspodu bubnu. Délka každé lopatky sahá od příslušného konce bubnu přilehlého k boční desce 60 do středu bubnu. Tímto způsobem je sestava bubnu 62 vyvážená a alespoň jedna lopatka je spojena s příslušným podélným segmentem bubnu.

Je příznačné, že buben, který má vnější průměr 61 cm je uveden do rotace tak, aby měl obvodovou rychlost od 9 do 13 m/sec, přičemž každá lopatka 68 vyčnívá 15 cm z povrchu bubnu a je způsobena rozdělovat vzájemně reagující směs strusky a vody, která přichází z podávači desky 30 do vstupní části 56 nádrže 34. Buben sám má délku 1,828 m a lopatky 68 jsou rozmístěny na malou vzdálenost od vnitřní nádrže, přičemž je typické, že nechávají mezeru, která je menší než 1,27 cm. Vzájemně reagující směs strusky a vody pokračuje ve vzájemné reakci jak teče dolů nádrže 34 a je dopravována pomocí lopatek 68 směrem k výstupní části 58 a má proto prodlouženou dobu zdržení potřebnou pro výrobu lehké expandované strusky. Jak buben 62 dokončí otáčku v nádrži 34, každá lopatka 68 pracuje tak, že vymetá materiál dopravovaný vpřed z lopatky vzduchem na hromadu 96, kde se materiál shromažďuje.

Sestava zařízení 22 je doplněna vychylovacím rotorem 36, který rovněž sestává ze dvou od sebe vzdálených rovnoběžných koncových desek 80, mezi nimiž je uspořádán vodorovný válec 82, jehož průřez je kruhový a který má svou hřídel 84, přičemž konce hnací hřídele 84 jsou upevněny v příslušných nosných blocích 86, pro zabezpečení rotace kolem horizontální osy 88 směrem k podávači desce 30, jak je naznačeno směrovou šipkou 90. Hnací hřídel 84 je vzdálena od hnací hřídele 64 lopatkového bubnu 62 o takovou vzdálenost, aby všechen vyhazovaný materiál směroval na hromadu a tak se zabránilo materiálu, aby se vracel ke vstupní části 56 nádrže 34.

Poloha nosných bloků 86 může být nastavena pro změnu výšky oddělující vychylovací rotor 36 od lopatkového bubnu 62 a přídavná chladicí voda je dodávána pátým vodovodním potrubím 92 a směrována tak, jak naznačuje šipka 94 a sice na povrch vychylovacího rotoru 36.

Zařízení 22 je prvkem pro kontinuální linku navazující na expandování metalurgické strusky a dá se zařadit místo stávajících paletizačních zařízení tak, jak jsou popsána v dřívějších patentech US

-3CZ 296063 B6

594 142 a US 4 451 221 a US 4 461 636. Tak pak mohou být snadno upravena pro výrobu expandovaného struskového produktu. Je výhodné, že si potřebné změny vyžádají pouze doplnění o otevřenou nádrž 34 a úpravu lopatkového bubnu 62, kde půjde o snížení počtu lopatek 68, protože jinak by vzájemné reagující směs strusky a vody byla předčasně vrhána několika lopatkami při každé následující otáčce rotoru a směsi by nebyla dána dostatečná příležitost vzájemně reagovat v nádrži.

Vzájemně reagující směs strusky a vody, která opouští podávači desku 30 je posouvána do nádrže 34, která je uspořádána pod podávači deskou a do které vzájemně reagující směs strusky a vody padá díky gravitaci. Vzájemná reakce směsi strusky a vody pokračuje v nádrži a může být pozorována jako neustálá série viditelných výbuchů jak směs postupuje od vstupního konce k výstupnímu konci nádrže. Ucel lopatek 68 je dvojí. Každá má čelní ostrou hranu, která funguje tak, že rozsekává směs a šikmou zadní opěrnou výztuž, která je upravena pro oporu čelní hrany a také pro odvádění každého rázu z explozí uvnitř vzájemně reagující směsi strusky a vody. Druhou funkci lopatek je vrhat veškerý rozdrcený materiál posunovaný lopatkami dopředu tak, aby nádrž opouštěl s dostatečnou silou, která mu umožní doletět a uložit se na hromadu 96 (viz obr. 1).

Je velmi výhodné, že může být podle vynálezu provedeno několik variací výše uvedeného zařízení. Především je třeba si uvědomit, že uspořádání a tvar lopatek může být různý a konkrétní příklady takových různých provedení jsou zřejmé zobr. 6 až 9.

Na obr. 6 a 7 je jen jedna lopatka, která probíhá po celé délce bubnu 100. Buben 100 je upevněn mezi příslušnými bočními deskami 102.

Na obr. 8 a 9 má buben 104 čtyři radiálně rovnoměrné rozmístění lopatky 106. jejichž první pár 106a zaujímá podélný segment bubnu mezi jednou boční deskou 108 a středem bubnu a druhý pár 106b zaujímá podélný segment bubnu mezi protilehlou boční deskou 108 a středem bubnu. Každá lopatka 106 je radiálně rozmístěna po 90° tak, že páry lopatek 106a, 106b jsou na opačných koncích bubnu. Je výhodné, že toto uspořádání lopatek umožňuje, aby byl buben vyvážený, což přispívá k usnadnění funkce i údržby zařízení.

Ostatní varianty budou pro osoby znalé tohoto oboru nasnadě. Ještě je třeba zmínit, že doba zdržení v nádrži 34 by se zkrátila, jestliže by bylo příliš mnoho lopatek, kdy takové lopatky postupně vrhají matriál z nádrže pro každou otáčku bubnu. Nakonec je třeba zmínit tu výhodu, že nádrž 34 je chlazena vodou z vodovodního potrubí 59, a že se dovnitř samotné nádrže žádná čerstvá voda nepřidává, čímž je sníženo množství vody a zabráněno vzájemně reagující směsi strusky a vody, aby byla uhašena, což by jinak zastavilo každou další reakci a způsobilo zeskelnatění výsledného materiálu.

Průmyslová využitelnost

Vzájemná reakce směsi strusky a vody začíná tehdy, když je voda přidávána k proudu strusky tekoucí na podávači desku 30. Zatímco doba zdržení by se dala prodloužit zvětšením délky podávači desky 30, ale vyžadovalo by to tomu úměrně zvětšit i výšku podávači desky nad zem a přineslo by to i další komplikace ve srovnání s navrženým způsobem podle vynálezu.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby expandovaného výrobku z metalurgické strusky, kde se nejdříve vytvoří proud roztavené tekuté strusky, přičemž se řídí rychlost jeho toku, načež se tento proud strusky mísí s řízeným množstvím vody, čímž vznikne proud vzájemně reagující směsi strusky a vody a tato se přivede na rotující buben, vyznačující se tím, že drive než se směs dostane do kontaktu s bubnem se tento proud vede do nádrže s uzavřeným a zakřiveným dnem, ve které je uspořádán otočný buben, a kde se vzájemně reagující směs strusky a vody zdrží a nechá se předem stanovenou dobu dále vzájemně reagovat, čímž se vytvoří expandovaný výrobek, načež se tento expandovaný výrobek lopatkami bubnu rozdrtí a vymetá vzduchem na úložnou hromadu.
2. 2. Zařízení pro provádění způsobu výroby expandovaného výroku z metalurgické strusky podle způsobu z nároku 1, opatřené prostředky pro tvarování proudu roztavené tekuté strusky s řízenou rychlostí toku, dále prostředky pro míšení proudu roztavené tekuté strusky s řízeným množstvím vody pro vytvoření vzájemně reagující směsi strusky a vody, dále je opatřeno otočným bubnem (62), který je opatřen alespoň jednou lopatkou (68) mající délku a výšku, přičemž výškově lopatka (68) vyčnívá radiálně na předem danou vzdálenost z povrchu bubnu (62) a délkově alespoň jedna lopatka probíhá alespoň po části délky bubnu (62), vyznačující se tím, že je opatřeno nádrží (34) se zakřiveným dnem a vstupní částí (56) pro přívod vzájemně reagující směsi strusky a vody do nádrže a dále výstupní částí (58) pro výstup expandovaného struskového výrobku, přičemž otočný buben (62, 100, 104) je uspořádán uvnitř nádrže (34).
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že nad nádrží (34) je nad výstupní částí (58) uspořádán vychylovací rotor (36) pro zabránění vracení vymetaného expandovaného struskového produktu ke vstupní části (56) nádrže (34).
4. 4. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že otočný buben (100)je opatřen jednou lopatkou (98), která svou délkou sahá od jednoho konce bubnu až ke druhému konci bubnu.
5. 5. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že otočný buben (62) je opatřen dvojicí lopatek (68), umístěných na radiálně protilehlých stranách bubnu, přičemž první lopatka svou délkou sahá od konce bubnu kjeho středu a druhá lopatka sahá svou délkou od druhého konce bubnu kjeho středu pro vyvážení bubnu.
6. 6. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že otočný buben (104) je opatřen lopatkami (106), pravidelně radiálně rozmístěnými pro vyvážení bubnu, přičemž lopatka svou délkou zaujímají část délky bubnu.
7. 7. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že buben (62) má při otáčení obvodovou rychlost v rozmezí 9 až 12,6 m/s.