ITMI950510A1 - Procedimento ed impianto di trattamento di materie in fusione per pelletizzazione - Google Patents

Abstract

L'invenzione concerne, da un lato, un procedimento di trattamento di materiale in fusione per pellettizzazione, secondo il quale:- si innietta un liquido d'espansione in tali materiali in fusione;- si frammentano e si disperdono le materie espanse in direzione di un'area di ricezione in vista dell'ottenimento di materie pellettizzate;e dall'altro lato, un impianto per l'attuazione di questo procedimento. Il procedimento dell'invenzione si caratterizza per il fatto che:- si recuperano gas inquinanti sprigionati nel corso delle fasi del procedimento precitate, e si lavano questi gas inquinanti con liquido di lavaggio;- si raccoglie un liquido d'irrorazione effluente da dette fasi precitate,- si trattano in comune il liquido d'irrorazione ed il liquido di lavaggio inquinato; e- si rimettono in circolo questi liquidi trattati, in vista dell'espansione delle materie in fusione e del lavaggio dei gas inquinati. L'invenzione si applica in particolare al trattamento della loppa d'altiforno.

Description

Titolo: "Procedimento ed impianto di trattamento di materie in fusione per pelletizzazione"

DESCRIZIONE

L'invenzione attiene al settore del trattamento delle materie minerali in fusione e, più particolarmente, al settore del trattamento delle scorie metallurgiche, quali la loppa di altoforno.

La loppa di altoforno viene prodotta, al momento della preparazione della ghisa, a temperature dell'ordine di 1500 “C.

Essa è costituita essenzialmente da

Questa loppa viene utilizzata specialmente nelle cementerie, ad esempio a complemento della produzione di clinker di cementi.

Per impieghi di tal genere, la loppa deve però subire una modifica di struttura ed essere sostanzialmente priva d'acqua.

Sono noti procedimenti di trattamento della loppa d'altoforno secondo i quali si lascia penetrare una colata di loppa in una grande quantità d'acqua. Si ottengono allora granuli di piccola pezzatura, ma il cui tenore d'acqua supera generalmente il 20 %. Un tale tenore d'acqua rimane troppo elevato per un'utilizzazione adeguata di questi granuli in cementeria.

Si conosce inoltre un procedimento di trattamento della loppa per pelletizzazione. La loppa in fusione proveniente dagli altoforni viene in tal caso portata su una tavola inclinata, al livello della quale viene iniettata un'acqua detta d'espansione che provoca contemporaneamente l'espansione della loppa ed il suo raffreddamento. All'estremità inferiore della tavola inclinata, la loppa espansa viene frammentata ad opera di palette di un tamburo in rotazione e dispersa, attraverso un'atmosfera caricata con vapore d'acqua, verso un'area di ricezione. E' nel corso di questa dispersione che si formano pellet di loppa, sostanzialmente sferiche, lisce e prive di porosità esterna, benché la loro struttura interna rimanga alveolare.

La loppa pelletizzata riveste un interesse particolare in quanto possiede, rispetto alla loppa granulata fornita dai procedimenti precitati, un tasso d'umidità residua particolarmente basso, in generale inferiore al 6 S.

Nondimeno, il procedimento di trattamento per pelletizzazione presenta diversi inconvenienti.

Esso genera innanzitutto una quantità significativa di particolati di loppa. Questi particolati vengono essenzialmente trascinati da acque d’irrorazione, costituite dall'acqua d'espansione eccedente, che vengono poi scaricate tali e quali nell'ambiente, a temperature che sovente superano i 60 "C. Inoltre, questi particolati vengono parzialmente disperse nell’aria.

La loppa contiene dei silicati. Perciò, la dispersione della loppa ad alta temperatura dà luogo alla formazione di filamenti di vetro, o lana di vetro, dietro delle goccioline di loppa. Questa lana di vetro si spezza generalmente in una molteplicità di particelle che si ritrovano, in parte nelle acque d'irrorazione, ed in parte sotto forma di particelle in sospensione nell'aria.

Infine, il procedimento di pelletizzazione sprigiona gas solforosi di S02 e H2S.

II procedimento di pelletizzazione è complesso ed esige un controllo permanente del procedimento stesso, nonché severe misure di sicurezza.

Pertanto, la presente invenzione ha per scopo di fornire un procedimento ed un impianto di trattamento di materie minerali in fusione per pelletizzazione, che pongano rimedio agli inconvenienti precitati e che permettano di ottenere, a costo inferiore ed in tutta sicurezza per il personale, un prodotto pelletizzato senza inquinare l'ambiente.

Questo ed altri scopi che risulteranno nel seguito sono raggiunti, da un lato, grazie ad un procedimento di trattamento di materie in fusione per pelletizzazione, secondo il quale:

- si inietta un liquido d'espansione in tali materie in fusione;

- si frammentano e si disperdono le materie espanse in direzione di un'area di ricezione in vista dell'ottenimento di materie pelletizzate;

caratterizzato da che:

- si recuperano gas inquinati sprigionati nel corso delle fasi del procedimento precitate, e si lavano c[uesti gas inquinati con un liquido di lavaggio;

- si raccoglie un liquido d'irrorazione effluente da dette fasi precitate;

- si trattano in comune il liquido d'irrorazione ed il liquido di lavaggio inquinato; e

si rimettono in circolo questi liquidi trattati, in vista dell'espansione delle materie in fusione e del lavaggio dei gas inquinati.

Dall'altro lato, questi scopi sono raggiunti grazie ad un impianto di trattamento di materie in fusione per pelletizzazione, comprendente:

- mezzi d'iniezione di un liquido d’espansione nelle materie in fusione;

- mezzi di frammentazione e di dispersione delle materie espanse in direzione di un'area di ricezione; caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre;

un'unità di lavaggio dei gas inquinati sprigionati, impiegante un liquido di lavaggio;

- mezzi di raccolta di un liquido d'irrorazione;

un complesso di trattamento in comune del liquido di lavaggio inquinato e del liquido d'irrorazione; e

condutture di ricircolazione dei liquidi -rattati in direzione dei mezzi d'iniezione e dell'unità di lavaggio dei gas.

La descrizione che segue, e che non comporta alcun carattere restrittivo, permetterà di meglio comprendere in che modo sia possibile attuare l'invenzione.

Essa va letta in relazione agli annessi disegni, dei quali:

- l'unica figura schematizza un impianto di trattamento di scorie per pelletizzazione, secondo l'invenzione.

L'invenzione concerne il dominio generale delle materie in fusione, ma si applica in particolare alla loppa d'altoforno.

L'impianto di trattamento della loppa d'altoforno per pelletizzazione, secondo l'invenzione, comprende due celle chiuse 1, 2 identiche. Ci si limiterà, nella presente descrizione, a descrivere il procedimento e l'impianto dell'invenzione relativamente alla cella indicata con 1 nella Figura 1.

La cella 1 è una costruzione di ampie dimensioni. La sua altezza è dell'ordine di 15 m e la sua lunghezza e larghezza sono rispettivamente dell'ordine di 30 e 6 m.

Essa viene alimentata con loppa a partire da un bacino di calmatura e di cattura delle ghise provenienti dagli altoforni. Questa alimentazione si effettua in alternanza con la cella 2, per ragioni di sicurezza, d'efficacia, e di concezione dell'altoforno che presenta due uscite diametralmente opposte.

Il bacino di calmatura e di cattura delle ghise è limitato verso valle da un rialzo-sfioratore 3. Questo rialzo-sfioratore 3 è destinato a controllare il deflusso della loppa su una tavola inclinata 4.

Mentre cola sulla tavola inclinata 4, un'onda di loppa viene espansa e raffreddata, mediante l’iniezione di un liquido d'espansione costituito, in generale, da acqua. Questa acqua proviene da un circuito d'espansione che termina in rampe 5, 6, munite di ugelli d'iniezione il cui funzionamento è controllato da valvole 7. L'acqua d'espansione penetra fino al centro della loppa in fusione, evapora ed espande la loppa. Questa espansione si svolge nell'ambito della cella 1.

Un tamburo 8 in rotazione, situato all’estremità inferiore della tavola inclinata 4 e munito di palette, frammenta quindi la loppa espansa, e ne disperde i frammenti risultanti verso un'area 9 di ricezione della cella l. L'aria contenuta nella cella 1 si carica del vapore d'acqua prodotto dalla vaporizzazione dell'acqua d'espansione. Al momento della dispersione, i frammenti di loppa non ancora solidificati assumono una forma sostanzialmente sferica e la loro superficie si vetrifica. Essi divengono lisci e privi di pori esterni. £>i ottiene così una loppa pelletizzata.

La frammentazione della loppa non è omogenea, e nella cella 1 vengono polverizzati numerosi particolati di loppa.

inoltre, la loppa comprende dei silicati. Perciò, all'atto della dispersione dei frammenti di loppa attraverso la cella 1, dietro i frammenti di loppa si forma una lana di vetro. Questa lana di vetro si spezza generalmente in una molteplicità di particelle che restano in sospensione nell'aria della cella 1, ovvero si mescolano alla loppa pelletizzata.

L'aria contenuta nella cella 1 comprende peraltro gas solforosi di

I gas inquinati, cioè l'aria carica di vapore d'acqua della cella 1, comprendenti i particolati della loppa, le particelle di lana di vetro ed i gas solforosi, vengono quindi captati a livello di un collettore 10 sito nella parte superiore della cella ed immessi in un condotto 11 di travaso. Questo condotto 11 di travaso è chiuso da un registro 12. Aprendo il registro 12, i gas captati vengono convogliati verso un'unità di lavaggio dei gas. Questa unità comprende un venturi 13, un devescicolatore 14, un ventilatore 15 ed un camino 16. Questi gas vengono accelerati all'ingresso del tratto convergente del venturi 13. Un liquido, di lavaggio, addotto da una conduttura 17, viene allora iniettato nel venturi 13. Questo liquido ha composizione prossima a quella del liquido d'espansione. Esso è perciò costituito, in una forma realizzativa preferita dell'invenzione, essenzialmente da acqua. L'acqua di lavaggio viene atomizzata in una nebbia di minute goccioline. La velocità della corrente gassosa è dunque sufficiente a che le particelle inquinanti, trascinate nella corrente gassosa, vengano captate per urto sulle goccioline minute. All'uscita del venturi 13, i gas rallentano e le microparticelle di gas solubili, ad esempio si diffondono nelle goccioline d'acqua minute che si agglomerano a formare gocce più pesanti e più facili da separare dai gas. Nel devescicolatore 14, si svolge una devescicolazione degli inquinanti. Le goccioline cadono per peso proprio, o restano incollate alle pareti del devescicolatore per effetto di forza centrifuga. Esse colano quindi verso il fondo inclinato dell'apparecchio mentre, parallelamente, si liberano gas epurati che vengono espulsi dal camino 16 previa accelerazione ad opera del ventilatore 15. In pratica, il tenore di materie in sospensione nei gas epurati è inferiore a 30 mg/m3, e le concentrazioni di SO2 e H2S sono inferiori a 5 e 10 ppm, rispettivamente.

Acque di lavaggio inquinate si raccolgono al fondo del devescicolatore 14, del ventilatore 15 e del camino 16. Queste acque raccolte comprendono le acque di lavaggio, il vapore d'acqua condensato e gli inquinanti elei gas captati. In generale, esse comprendono per l'85 % acqua di lavaggio e per il 15 % condensato. Esse vengono portate direttamente ad una vasca 18 di recupero tramite una conduttura 19.

Inoltre, vengono raccolti dei liquidi d'irrorazione della cella 1. Questi liquidi sono costituiti essenzialmente dalle acque d’espansione in eccesso nell'area 9 di ricezione. Essi includeranno perciò particolati di loppa e particelle di lana di vetro .

Conformemente al procedimento dell'invenzione, si trattano in comune le acque d'irrorazione e le acque di lavaggio raccolte. Le acque d'irrorazione vengono addotte alla vasca 18 di recupero da una conduttura 20, oppure vengono mescolate alle acque di lavaggio inquinate raccolte. Una sonda 21 permette di rilevare il livello dell'acqua nella vasca 18 di recupero.

L'apertura di una valvola 23 e la messa in moto di una pompa 24 permettono di dirigere il complesso delle acque della vasca 18 di recupero entro un'unità 25 di trattamento mediante una conduttura 26. Vengono quindi trattate, da un lato, le materie in sospensione e, dall'altro lato, le acque mescolate stesse. Le materie in sospensione vengono trattate, ad esempio, per additivazione di flocculenti, mentre le acque medesime vengono trattate, ad esempio, per additivazione di composti chimici destinati a correggerne l'acidità o la durezza.

In seguito, le acque trattate vengono portate, mediante una canalizzazione 27, ad un decantatore 28, nel quale esse si liberano delle loro particelle solide. Quest'ultime vengono espulse sotto forma di fanghi 30 dietro apertura di una valvola 31 al fondo del decantatore 28 e messa in moto di una pompa 32. Questi fanghi vengono raccolti, ad esempio, in vista di una loro valorizzazione ulteriore.

Il decantatore 28 comprende un piano 33 di tracimazione laterale, particolarmente lungo. La lunghezza di questo piano 33 di tracimazione permette alle acque di raffreddarsi prima di colare entro un serbatoio 34.

Il serbatoio 34 è diviso in due vasche distinte, 35 e 36. La prima vasca 35 è divisa in due parti, indicate rispettivamente con 37 e 38, da una paratia verticale 39 fissata al disotto del piano 33 di tracimazione del decantatore 28. La parte 37 della vasca 35 riceve in particolare le acque trattate provenienti dal decantatore 28. La parte 38 è in contatto con la parte 37 e le acque provenienti dal decantatore 28, dopo essersi raffreddate nella parte 37, migrano verso la parte 38, lungo il fondo della vasca 35.

Colà giunte, una pompa 40, regolata da una valvola 41 e comprendente un dispositivo 42 di non ritorno, dirige e rimette in circolo l'acqua raffreddata, nella conduttura 17 verso il venturi 13 dell'unità 13, 14, 15, 16, in vista del lavaggio dei gas. Parallelamente, una seconda conduttura, indicata con 43 e munita di una pompa 44, di una valvola 45 e di un dispositivo 46 di non ritorno, adduce e rimette in circolo l'acqua raffreddata nel circuito che alimenta le diverse rampe 5, 6 della cella 1, in vista dell'espansione della loppa. Una valvola 47 regola il passaggio dell'acqua d'espansione nelle rampe 5 e 6.

L'impianto di pelletizzazione comprende anche un circuito di raffreddamento. Il liquido di raffreddamento è costituito essenzialmente da acqua. Esso viene alimentato dalla vasca 36 del serbatoio 34. Una pompa 40 adduce l'acqua di raffreddamento attraverso una conduttura 49 fino alla cella 1. Questa acqua raffredda quindi, in serie, il rialzo sfioratore 3, la tavola inclinata 4 ed il tamburo 5. L’acqua così riscaldata viene riportata alla vasca 36 da una conduttura 58. Una valvola 50 di regolazione, disposta a valle della pompa 48, permette di regolare la portata d'acqua nel circuito, ed un dispositivo 51 di non ritorno ammette il passaggio d'acqua in un solo senso. Un circuito identico alimenta le rampe della cella 2.

Al ritorno, l'acqua di raffreddamento riscaldata viene riversata nella vasca 36 del serbatoio 34. Qui, un apporto d'acqua fresca 52, controllato da una valvola 53, mantiene l'acqua della vasca 36 ad una temperatura appropriata. Il livello dell'acqua in questa vasca 36 è mantenuto sostanzialmente costante per tracimazione dell'acqua in eccesso nella vasca 35. Si ha dunque un accoppiamento fra un sistema di raffreddamento ed un sistema di trattamento delle acque, detto accoppiamento essendo realizzato in modo che il travaso delle acque avvenga in un solo senso: dalla vasca 36 verso la parte 37 della vasca 35, le acque di raffreddamento rimanendo perciò pulite.

L'impianto, come qui sopra descritto, comprende una pluralità di mezzi atti a controllare il livello, la temperatura, la pressione, la portata, il pH o la durezza dei liquidi in circolazione. Si noteranno, ad esempio, sonde di livello 54 e di temperatura 55 delle vasche 35 e 36, un flussometro della conduttura 43, od un sensore 57 di pressione della conduttura 49.

Questi mezzi forniscono, a ciascun istante, 2000 ciati circa che vengono registrati da un robot. In risposta a questi dati, il robot agisce principalmente sulle valvole dell'impianto. E' inoltre prevista una regolazione automatica delle caratteristiche fisicochimiche dei liquidi del sistema idraulico.

Questa regolazione consente di limitare il personale nelle vicinanze delle celle 1 e 2 e, di conseguenza, i rischi inerenti alla presenza di materie in fusione.

Al momento dell'arrivo di loppa ad una data cella 1, la pompa 44, che alimenta la rete d'espansione di tale cella, è in moto. Parallelamente, viene attivata la pompa 40 del circuito 17 di lavaggio, ed i deficit d'acqua nelle vasche 35 e 36 vengono rilevati ed immediatamente compensati con l'adduzione di acqua fresca. L'acqua d'irrorazione viene trattata in comune con l'acqua raccolta dall'unità di lavaggio dei gas inquinati, e ritorna nella vasca 37 del serbatoio 34. Il serbatoio 34 rappresenta dunque un centro chiave nei vari circuiti in interazione .

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di trattamento di materie in fusione per pelletizzazione, secondo il quale: - si inietta un liquido d'espansione in tali materie in fusione; - si frammentano e si disperdono le materie espanse in direzione di un’area di ricezione in vista dell'ottenimento di materie pelletizzate; caratterizzato da che: - si recuperano gas inquinati sprigionati nel corso delle fasi del procedimento precitate, e si lavano questi gas inquinati con un liquido di lavaggio; - si raccoglie un liquido d'irrorazione effluente da dette fasi precitate; - si trattano in comune il liquido d'irrorazione ed il liquido di lavaggio inquinato; e - si rimettono in circolo questi liquidi trattati, in vista dell'espansione delle materie in fusione e del lavaggio dei gas inquinati.
2. 2. Procedimento di trattamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da che esso si svolge in continuo, sotto controllo e regolato da un robot.
3. 3. Procedimento di trattamento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato da che, per il lavaggio dei gas inquinati con il liquido di lavaggio, si accelerano questi gas in un venturi al quale viene addotto il liquido di lavaggio, si divescicolano gli inquinanti, e si evacuano i gas epurati tramite un camino.
4. 4. Procedimento di trattamento secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzato da che si raffreddano dei mezzi d'espansione, di frammentazione e eli dispersione mediante un liquido di raffreddamento ricircolato.
5. 5. Procedimento di trattamento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato da che il liquido di raffreddamento è mantenuto ad una temperatura appropriata mediante apporto d'acqua fresca.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato da che il livello d'acqua di raffreddamento in una vasca (36) viene mantenuto per tracimazione in una vasca (35) comprendente le acque d'irrorazione e di lavaggio trattate.
7. 7. Procedimento di trattamento secondo una gualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da che, con il trattamento del liquido d'irrorazione e del liquido di lavaggio inquinato, si recuperano dei fanghi raccolti in vista della loro valorizzazione.
8. 8. Impianto di trattamento di materie in fusione per pelletizzazione, comprendente: - mezzi (5, 6, 7) d'iniezione di un liquido d'espansione nelle materie in fusione; - mezzi (8) di frammentazione e di dispersione delle materie espanse in direzione di un'area (9) di ricezione ; caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre: - un'unità (13, 14, 15, 16) di lavaggio dei gas inquinati sprigionati, impiegante un liquido di lavaggio; - mezzi di raccolta di un liquido d'irrorazione; - un complesso (18, 25, 28, 34) di trattamento in comune del liquido di lavaggio inquinato e del liquido d'irrorazione; e condutture (17, 43) di ricircolazione dei liquidi trattati in direzione dei mezzi (5, 6, 7) d'iniezione e dell'unità (13, 14, 15, 16) di lavaggio dei gas.
9. 9. Impianto secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre mezzi di controllo atti ad essere gestiti da un robot in vista di una regolazione.
10. 10. Impianto secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato da che l'unità di lavaggio dei gas comprende un venturi (13), un devescicolatore (14), un ventilatore (15), ed un camino (16).
11. 11. Impianto secondo la rivendicazione 8, 9 o 10, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito (49, 58) di raffreddamento dei mezzi (8) di frammentazione e di dispersione delle materie espanse.
12. 12. Impianto secondo la rivendicazione 11, caratterizzato da che il circuito (49, 58) di raffreddamento alimenta d'acqua il circuito d'espansione ed il circuito di lavaggio dei gas.