ES2280998T3 - Procedimiento e instalacion de granulacion de escorias. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de granulación de escorias, particularmente de un alto horno y/o de una planta de reducción de fusión, alimentándose una mezcla granulado-agua formada durante la granulación en un tanque de granulación (4) y posteriormente en una instalación de deshidratación, en la que se deshidrata el granulado de escorias, y condensándose al menos parcialmente los vapores y gases que contienen H2S obtenidos durante la granulación, en una cámara de condensación conectada en flujo con el tanque de granulación (4) mediante inyección de agua, caracterizado porque los gases residuales que contienen H2S se descargan de la cámara de condensación por debajo del punto de inyección de agua y se quema H2S.
Description
Procedimiento e instalación de granulación de
escorias.
La presente invención hace referencia a un
procedimiento de granulación de escorias, particularmente de un
alto horno y/o de una planta de reducción de fusión, alimentándose
una mezcla granulado-agua formada durante la
granulación a un tanque de granulación y posteriormente a una
instalación de deshidratación, donde se deshidrata el granulado de
escorias, y condensándose los vapores y gases que contienen H_{2}S
obtenidos durante la granulación en una cámara de condensación
conectada en flujo con el tanque de granulación, al menos
parcialmente mediante inyección de agua.
Generalmente se convierte la escoria caliente
procedente de un alto horno o de una planta de reducción de fusión
en granulado, como por ejemplo, mediante enfriamiento rápido y
agotamiento con agua. Tras la granulación, la mezcla
granulado-agua fluye a través de un tanque de
granulación o a través de un canal hasta una instalación de
deshidratación. En ésta se deshidrata la arena de escoria a aprox.
el 12% y, posteriormente, se comercializa como producto final.
El vapor obtenido en el transcurso del proceso
de granulación y los gases que contienen azufre, H_{2}S y
pequeñas concentraciones de SO_{2}, se evacúan a la atmósfera, por
lo general, a través de una alta chimenea o se precipitan en una
torre de condensación, dispuesta por encima del tanque de
granulación.
En el "informe técnico de práctica metalúrgica
de tratamiento ulterior de metales" (Vol. 20, Nº. 10, 1982, pág.
744-746) se describe un procedimiento para la
elaboración de granulados de escoria, en el que puede incorporarse
un condensador de vapor en la chimenea, que posibilita una
condensación de los vapores incluyendo una gran parte de sustancias
nocivas condensables.
Un procedimiento del tipo descrito al principio
se conoce gracias a la DE 35 11 958 C. En este contexto se conducen
las corrientes de gas, consistentes en una mezcla vapor de
agua-evaporado, entendiéndose por evaporado aire y
sustancias nocivas como el H_{2}S y el SO_{2}, en un circuito
cerrado y precipita con agua que contiene óxido de calcio en una
torre de condensación.
En este contexto resulta, no obstante,
inconveniente, que el H_{2}S y el SO_{2} precipitan con agua
sólo hasta determinadas concentraciones residuales.
La cantidad de aire aspirada o introducida de
otro modo en el sistema, así como las concentraciones producidas de
H_{2}S varían muy intensamente en el transcurso de una piquera y
de piquera a piquera en función del ratio de escorias, análisis de
las escorias, cantidad de circulación de agua, temperatura del agua,
velocidad del viento, dirección del viento, forma y ejecución de la
tubería de granulación y otros factores. El aire introducido en el
sistema conduce en otras zonas de la instalación conforme a la DE 35
11 958 C a una ligera sobrepresión y llegan a la atmósfera a través
de aberturas de desprendimiento del granulado y otras aberturas,
así como a través de las fundas de protección. Con el aire se
escapan sin embargo también de manera no controlada los gases
nocivos a la atmósfera, en concentraciones que se encuentran por
encima de los límites permitidos.
Acorde a otro procedimiento descrito en la US
5,540,895 A, los gases de escape que contengan azufre se someten,
en un dispositivo propio en la torre de condensación, a un lavado
químico de gases por inyección de una disolución acuosa alcalina,
antes de que se expulsen a la atmósfera. Para esto se necesitan, sin
embargo, una planta química adicional y un consumo de productos
químicos condicionados por los elementos mencionados.
La presente invención plantea la prevención de
los problemas e inconvenientes arriba citados y se establece el
objetivo de proporcionar un procedimiento y una instalación de
granulación de escorias, en la que el contenido en H_{2}S de los
gases y vapores obtenidos durante la granulación se elimine
eficazmente sin instalaciones complicadas en una instalación
existente y sin consumo adicional de productos químicos o al menos
se reduzca por debajo de la concentración límite permisible.
Debería evitarse además un escape de gases que contengan H_{2}S
de otras aberturas y puntos no estancos de la instalación y
minimizar la cantidad de aire introducido en el sistema.
Este objetivo se resuelve en el caso de un
procedimiento de granulación de escorias conforme al tipo citado
inicialmente, conforme a la presente invención, por el hecho de que
los gases residuales que contienen H_{2}S se descargan por debajo
del punto de inyección de agua de la cámara de condensación y se
quema el H_{2}S.
En la combustión de H_{2}S se forma el
SO_{2} menos nocivo, que posee un valor límite mayor (valor límite
H_{2}S: 3 ppm; valor límite SO_{2}: 350 ppm) y es además fácil
de lavar.
Conforme a un modo de ejecución preferido de la
presente invención, la combustión del H_{2}S en SO_{2} se
efectúa en una cámara de combustión. Ésta puede añadirse fácilmente
a una instalación existente.
Para reducir también favorablemente el contenido
de SO_{2} en los gases de escape descargados a la atmósfera, se
enfría el gas de escape de la combustión con agua y se precipita el
SO_{2} formado a partir del H_{2}S.
Otra variante preferida se caracteriza porque
los gases residuales se conducen tras la descarga de la cámara de
condensación en contracorriente a las escorias calientes y, en este
contexto, se quema H_{2}S para obtener SO_{2}, si fuera
necesario con suministro de calor por medio de una llama de
apoyo.
El tanque de granulación se encuentra
preferentemente separado de una forma estanca de la instalación de
deshidratación. Con esto se evita un escape de los gases y vapores
que contienen azufre formados esencialmente durante el proceso de
granulación en la instalación de deshidratación, de forma que una
mayoría de estos gases y vapores se precipiten mediante el agua
inyectada en la cámara de condensación.
Se prefiere adicionalmente, que se ajuste una
sobrepresión en el tanque de granulación y en la cámara de
condensación inferior al punto de inyección de agua. Esto se
consigue a través del ajuste del punto de inyección de agua. La
sobrepresión posee el efecto positivo de que los gases residuales
que contienen H_{2}S sin dispositivos de extracción forzada, como
ventiladores y similares, se conducen hacia el punto de combustión
en avance, es decir, la cámara de combustión o el canal de
escorias. Se reduce además la cantidad de aire introducida a través
del dispositivo de granulación y, por tanto, también la cantidad de
aire y la carga de H_{2}S, extraídas del sistema.
Conforme a otro modo de ejecución preferido, los
vapores y gases obtenidos en la instalación de deshidratación se
conducen a la cámara de condensación por encima del punto de
inyección de agua. Estos vapores y gases que contienen asimismo
parcialmente azufre se pueden precipitar en la cámara de
condensación y/o alimentarse a una combustión como gases residuales
que contienen H_{2}S.
Preferentemente se ajusta una presión
subatmosférica en la torre de condensación por encima del punto de
inyección de agua.
En caso de existencia de una barrera de gas se
forma una presión subatmosférica, por ejemplo, en las partes de la
instalación en avance del tanque de granulación mediante una línea
de enlace del gas con la cámara de condensación sobre el punto de
inyección de agua, que origina, que no pueda salir ningún vapor y
gas de manera no controlada de aberturas y puntos no estancos, sino
que estos vapores y gases se aspiran en la cámara de
condensación.
La cantidad de vapor y de gas conducida por un
efecto de aspiración en la cámara de condensación se regula
preferentemente a través de la cantidad de agua inyectada y se
mantiene en un mínimo. De esta forma se minimiza la cantidad de
H_{2}S evacuada con el aire así como el consumo de energía de la
instalación.
Otra variante preferida de la presente invención
se caracteriza porque el condensado y el agua inyectada, obtenidos
en la cámara de condensación, se descargan de la cámara de
condensación y alimentan al agua separada en la instalación de
deshidratación, que se recircula para la granulación y para la
inyección de agua.
La cantidad de agua inyectada se regula
apropiadamente en función del ratio de escorias.
La instalación de granulación de escorias
conforme a la presente invención comprende un canal de escorias
para el transporte de las escorias calientes hasta un dispositivo de
granulación, preferentemente un cabezal de atomizado, un tanque de
granulación dispuesto posteriormente para la incorporación de una
mezcla granulado-agua, un dispositivo de
condensación conectado en flujo con el tanque de granulación,
preferentemente una torre de condensación, con una alimentación de
agua y un dispositivo para la inyección de agua, y una instalación
de deshidratación del granulado, y se caracteriza porque en el
dispositivo de condensación inferior al dispositivo para la
inyección de agua se prevé una línea de descarga para vapores y
gases, conectada en línea con una cámara de combustión.
La instalación de granulación de escorias
conforme a la presente invención comprende, conforme a otro aspecto,
un canal de escorias, provisto de una campana extractora, para el
transporte de las escorias calientes hasta un dispositivo de
granulación, preferentemente un cabezal de atomizado, un tanque de
granulación dispuesto posteriormente para la incorporación de una
mezcla granulado-agua, un dispositivo de
condensación conectado en flujo con el tanque de granulación,
preferentemente una torre de condensación, con una alimentación de
agua y un dispositivo para la inyección de agua, y una instalación
de deshidratación del granulado, y se caracteriza porque en el
dispositivo de condensación inferior al dispositivo para la
inyección de agua se prevé una línea de descarga para vapores y
gases, que desemboca en el canal de escorias entre el dispositivo de
granulación y la campana extractora.
Conforme a un modo de ejecución preferido, se
prevé un enfriador de agua para los gases de escape de la
combustión, tras la cámara de combustión y/o tras la campana
extractora del canal de escorias.
Este sirve para el enfriamiento de los gases de
escape de la combustión, así como para el lavado y/o precipitación
del SO_{2} formado en la combustión.
El canal de escorias comprende preferentemente
un quemador para la producción de una llama de apoyo, que puede
conectarse en función de la temperatura del canal de escorias. Por
tanto, el canal de escorias puede calentarse tras un estancamiento
más largo a la temperatura necesaria para la combustión de
H_{2}S.
Una variante preferente de la instalación
conforme a la presente invención se caracteriza porque la
instalación de deshidratación del granulado comprende por lo menos
un dispositivo de deshidratación y un depósito de agua, provistos
de una funda de protección, y de la funda de protección parte una
línea de descarga para vapores y gases, que desemboca en el
dispositivo de condensación superior al dispositivo para la
inyección de agua.
Resulta apropiado prever una barrera de gas
entre el tanque de granulación y la instalación de deshidratación
del granulado.
Se prefiere además, que en el dispositivo de
condensación inferior al dispositivo para la inyección de agua se
prevea un medio para la acumulación de agua y condensado, de la que
parte una línea de descarga, que desemboca en el dispositivo de
deshidratación del granulado, particularmente el depósito de
agua.
La instalación de deshidratación del granulado,
particularmente el depósito de agua, está preferentemente conectada
en línea con la alimentación de agua del dispositivo de condensación
y/o del dispositivo de granulación.
La presente invención se explica a continuación
a fondo en base al diseño, ilustrando la Figura una representación
esquemática de una instalación conforme a la invención.
Conforme a la Figura, la escoria caliente de un
alto horno y/o de una planta de reducción de fusión se extrae a
través de un canal de escorias 1 en la dirección de la flecha hasta
un dispositivo de granulación 2, por ejemplo, un cabezal de
atomizado, donde se enfría mediante inyección de agua y se agota. La
mezcla granulado-agua formada llega a través de una
tubería de granulación 3 a un tanque de granulación 4 y desde allí
mediante un canal 5 a una instalación de deshidratación del
granulado, consistente en dispositivos de deshidratación 6a y 6b,
por ejemplo, tornillos transportadores, filtro de tambor, etc., y
depósitos de agua 7a-7c. En la instalación de
deshidratación se deshidrata el granulado y la arena de escoria se
almacena en depósitos 8a y 8b. El agua separada en los depósitos de
agua 7a-7c se recircula, tras la restitución de las
pérdidas y el enfriamiento en una torre de enfriamiento 24, como
agua de proceso del depósito colector 23 de la torre de enfriamiento
24 a través de una línea 9 al dispositivo de granulación 2.
Los vapores y gases que contienen azufres
obtenidos durante la granulación se precipitan en una torre de
condensación 10 dispuesta por encima del tanque de granulación 4.
En la parte superior de la torre de condensación 10 se dispone un
mecanismo 11 para la inyección de agua, abastecida de agua que
contiene óxido de calcio a través de un suministro de agua 12
alimentado por el depósito colector 23. En la parte inferior de la
torre de condensación 10, es decir, por debajo del dispositivo 11,
se dispone un medio 13 para la acumulación de agua y condensado,
por ejemplo, formado por canales de recogida de agua, conectado a
través de una línea de descarga 14 con el depósito de agua 7c.
Los gases y vapores residuales no condensados
y/o precipitados que contienen H_{2}S, se extraen de la torre de
condensación 10 por debajo del dispositivo 11 y por encima del medio
13 a través de una línea de descarga 15 y se alimenta en una cámara
de combustión termoregulada 16, donde se verifica una combustión del
H_{2}S en SO_{2}. Los gases de escape de la combustión se
enfrían a continuación en un enfriador de agua (y/o lavador) 17
alimentado por la alimentación de agua 12 y el SO_{2} allí
contenido se lava y/o se precipita. El gas de escape limpio de
H_{2}S y SO_{2} se conduce posteriormente a la atmósfera. El
agua de lavado se alimenta en la línea de descarga 14.
La línea de descarga 15 (representada a trazos)
desemboca alternativamente en el canal de escorias 1, a saber entre
el dispositivo de granulación 2 y una campana extractora 18 prevista
sobre el canal de escoria 1. Los gases residuales se conducen al
canal de escorias 1 en contracorriente a las escorias calientes y,
en este contexto, se quema H_{2}S para obtener SO_{2}. Mediante
la distancia entre la desembocadura de la línea de descarga 15 en
el canal de escorias 1 y la campana extractora 18 se asegura, que
los gases residuales se puedan calentar a la temperatura necesaria
para la combustión de H_{2}S y la instalación disponga de
suficiente tiempo para la combustión. Para el suministro de calor
adicional en el caso de una parada más larga o de una disminución
de la temperatura de la escoria, se prevé un quemador 19 en el canal
de escoria 1 para la creación de una llama de apoyo. Los gases de
escape de la combustión se descargan a través de la campana
extractora 18 y se alimentan, si fuera necesario, al enfriador de
agua 17 o en un dispositivo de desempolvado.
El tanque de granulación 4 está cerrado
herméticamente frente al canal 5 y, en ulterior consecuencia, frente
a la instalación de deshidratación del granulado con una barrera de
gas 20, que sólo permite a la mezcla granulado-agua
un paso al canal 5 y la instalación de deshidratación, que, sin
embargo, retiene los vapores y gases en el tanque de granulación 4 y
en la torre de condensación 10.
Mediante la inyección de agua a través del
dispositivo 11 se produce una sobrepresión en la parte inferior de
la torre de condensación 10, es decir, inferior al punto de
inyección de agua, y en el tanque de granulación 4. Debido a esta
sobrepresión, los gases residuales se alimentan sin necesidad de
dispositivos de extracción forzada a través de la línea de descarga
15 de la cámara de combustión 16 o se extraen hacia el canal de
escorias 1 y a través de éste.
Los dispositivos de deshidratación 6a, 6b con el
depósito de agua 7a y 7b, así como el último depósito de agua 7c,
están provistos de fundas de protección 21a-21c, de
las que parte una línea de descarga 21 para vapores y gases
obtenidos en la instalación de deshidratación, que, si fuera
necesario, contienen azufre, que desemboca en la torre de
condensación 10 por encima del dispositivo 11. De este modo se
pueden alimentar asimismo gases nocivos de escape, que ya no se
producen en el tanque de granulación 4 y ascienden desde allí a la
torre de condensación 10, en la limpieza y particularmente en la
combustión.
A causa de la inyección de agua en la torre de
condensación 10 y de la barrera de gas 20 se produce en la
instalación de deshidratación del granulado, es decir, en el canal 5
y en las partes de la instalación inferiores a las fundas de
protección 21a-21c, una presión subatmosférica, que
se ocupa de una aspiración de los vapores y gases a través de la
línea de descarga 22 en la torre de condensación 10. De este modo se
evita, que los gases nocivos que contienen H_{2}S lleguen de
manera no controlada a través de aberturas y/o puntos no estancos
en la instalación de deshidratación del granulado a la atmósfera. De
esta forma resulta, por ejemplo, incluso posible, limpiar un filtro
de tambor empleado como dispositivo de deshidratación por medio de
aire comprimido.
Ventajosamente se prevén dispositivos de medida
y/o de regulación (no representados) en la línea de descarga 22 y
la alimentación de agua 12, de forma que la cantidad de vapor y de
gas aspirada de la instalación de deshidratación se regule a través
de la cantidad de agua inyectada en la torre de condensación 10 y
pueda mantenerse en un mínimo. En cierto modo se prevén
instrumentos de medida para la determinación del ratio de escorias,
para poder regular también la cantidad de agua inyectada en función
de estos.
Claims (19)
1. Procedimiento de granulación de escorias,
particularmente de un alto horno y/o de una planta de reducción de
fusión, alimentándose una mezcla granulado-agua
formada durante la granulación en un tanque de granulación (4) y
posteriormente en una instalación de deshidratación, en la que se
deshidrata el granulado de escorias, y condensándose al menos
parcialmente los vapores y gases que contienen H_{2}S obtenidos
durante la granulación, en una cámara de condensación conectada en
flujo con el tanque de granulación (4) mediante inyección de agua,
caracterizado porque los gases residuales que contienen
H_{2}S se descargan de la cámara de condensación por debajo del
punto de inyección de agua y se quema
H_{2}S.
H_{2}S.
2. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1,
caracterizado porque la combustión se efectúa en una cámara
de combustión (16).
3. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1,
caracterizado porque los gases residuales, tras la descarga
de la cámara de condensación, se conducen en contracorriente a las
escorias calientes y, en este contexto, se quema H_{2}S para
formar SO_{2}, cuando sea apropiado, con suministro de calor por
medio de una llama de apoyo.
4. Procedimiento según al menos una de las
Reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el gas de escape
de la combustión se enfría con agua y el SO_{2} formado a partir
del H_{2}S se precipita.
5. Procedimiento según al menos una de las
Reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el tanque de
granulación (4) está separado de forma estanca de la instalación de
deshidratación.
6. Procedimiento según al menos una de las
Reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el tanque de
granulación (4) y en la cámara de condensación inferior al punto de
inyección de agua se ajusta una sobrepresión.
7. Procedimiento según al menos una de las
Reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los vapores y
gases obtenidos en la instalación de deshidratación se conducen a
la cámara de condensación por encima del punto de inyección de
agua.
8. Procedimiento acorde a la Reivindicación 7,
caracterizado porque en la cámara de condensación por encima
del punto de inyección de agua se ajusta una presión
subatmosférica.
9. Procedimiento acorde a la Reivindicación 7 u
8, caracterizado porque la cantidad de vapor y de gas
conducida por medio de un efecto de aspiración en la cámara de
condensación se regula a través de la cantidad de agua inyectada y
se mantiene en un
mínimo.
mínimo.
10. Procedimiento según al menos una de las
Reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el condensado
formado en la cámara de condensación y el agua inyectada se
descargan de la cámara de condensación y se alimenta al agua
separada en la instalación de deshidratación, que se recircula para
la granulación y para la inyección de agua.
11. Procedimiento según al menos una de las
Reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la cantidad de
agua inyectada se regula en función del ratio de escorias.
12. Instalación de granulación de escorias,
particularmente de un alto horno y/o de una planta de reducción de
fusión, comprendiendo un canal de escorias (1) para el transporte de
las escorias calientes hasta un dispositivo (2) de granulación,
preferentemente un cabezal de atomizado, un tanque de granulación
(4) dispuesto posteriormente para la incorporación de una mezcla
granulado-agua, un dispositivo de condensación (10)
conectado en flujo con el tanque de granulación (4),
preferentemente una torre de condensación, con una alimentación de
agua (12) y un dispositivo (11) para la inyección de agua, y una
instalación de deshidratación del granulado, caracterizada
porque en el dispositivo de condensación (10) inferior al
dispositivo (11) para la inyección de agua se prevé una línea de
descarga (15) para vapores y gases, conectada en línea con una
cámara de combustión
(16).
(16).
13. Instalación de granulación de escorias,
particularmente de un alto horno y/o de una planta de reducción de
fusión, comprendiendo un canal de escorias (1), provisto de una
campana extractora (18), para el transporte de las escorias
calientes hasta un dispositivo (2) de granulación, preferentemente
un cabezal de atomizado, un tanque de granulación (4) dispuesto
posteriormente para la incorporación de una mezcla
granulado-agua, un dispositivo de condensación (10)
conectado en flujo con el tanque de granulación (4), preferentemente
una torre de condensación, con una alimentación de agua (12) y un
dispositivo (11) para la inyección de agua, y una instalación de
deshidratación del granulado, caracterizada porque en el
dispositivo de condensación (10) inferior al dispositivo (11) para
la inyección de agua se prevé una línea de descarga (15) para
vapores y gases, que desemboca en el canal de escorias (1) entre el
dispositivo de granulación (2) y la campana extractora
(18).
(18).
14. Instalación acorde a la Reivindicación 12 ó
13, caracterizada porque tras la cámara de combustión (16)
y/o tras la campana extractora (18) del canal de escorias (1) se
prevé un enfriador de agua (17) para los gases de escape de la
combustión.
15. Instalación acorde a la Reivindicación 13 ó
14, caracterizada porque el canal de escorias (1) comprende
un quemador (19) para la producción de una llama de apoyo.
16. Instalación según al menos una de las
Reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque la instalación
de deshidratación del granulado comprende por lo menos un
dispositivo de deshidratación (6a, 6b) y un depósito de agua (7a,
7b, 7c), provistos de una funda de protección (21a, 21b, 21c), y una
línea de descarga (22) para vapores y gases parte de la funda de
protección (21a, 21b, 21c), que desemboca en el dispositivo de
condensación (10) superior al dispositivo (11) para la inyección de
agua.
17. Instalación según al menos una de las
Reivindicaciones 12 a 16, caracterizada porque entre el
tanque de granulación (4) y la instalación de deshidratación del
granulado se prevé una barrera de gas
(20).
(20).
18. Instalación según al menos una de las
Reivindicaciones 12 a 17, caracterizada porque en el
dispositivo de condensación (10) inferior al dispositivo (11) para
la inyección de agua se prevé un medio (13) para la acumulación de
agua y condensado, del que parte una línea de descarga (14), que
desemboca en el dispositivo de deshidratación del granulado,
particularmente el depósito de agua (7c).
19. Instalación según al menos una de las
Reivindicaciones 12 a 18, caracterizada porque la instalación
de deshidratación del granulado, particularmente el depósito de
agua (7c), está conectada en línea con la alimentación de agua (12)
del dispositivo de condensación (10) y/o del dispositivo de
granulación (2).
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