LU88380A1 - Granulation process and device - Google Patents
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Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE GRANULATIONGRANULATION PROCESS AND DEVICE
La présente invention concerne un procédé de granulation de laitier liquide dans lequel on fait tomber un flux de laitier liquide sur un jet d'eau sous pression.The present invention relates to a liquid slag granulation process in which a flow of liquid slag is made to fall on a jet of water under pressure.
La présente invention concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.The present invention also relates to a device for implementing this method.
Il existe actuellement plusieurs procédés et dispositifs de granulation de laitier de haut fourneaux par injection d'un courant d'eau de granulation dans un flux de laitier en fusion. L'eau de granulation est, en général, injectée dans un flux de laitier sensiblement en chute libre au moyen d'une tête de granulation. Généralement, le laitier est amené directement du haut fourneau par une rigole dont une extrémité se situe au-dessus de la tête d'injection. Le jet d'eau issu de la tête de granulation désintègre le flux de laitier pendant sa chute et des granules à tailles variés sont formés. Les granules ainsi formés et l'eau de granulation sont transportés au moyen d'une rigole dans un bassin de refroidissement. Les granules sont ensuite évacués du bassin puis séchés et stockés avant leur utilisation.There are currently several methods and devices for granulating blast furnace slag by injecting a stream of granulation water into a stream of molten slag. The granulation water is, in general, injected into a slag flow which is substantially in free fall by means of a granulation head. Generally, the slag is brought directly from the blast furnace by a channel, one end of which is located above the injection head. The water jet from the granulation head disintegrates the slag flow during its fall and granules of various sizes are formed. The granules thus formed and the granulation water are transported by means of a channel into a cooling tank. The granules are then evacuated from the basin then dried and stored before use.
Cependant l'exploitation de ces systèmes a montré qu'il existe un danger d'explosion dû à la formation d'hydrogène au contact de l'eau avec le laitier fondu. Aussi y a-t-il formation de sulfure d'hydrogène qui présente une nuisance pour les gens travaillant en habitant à proximité de tels installations.However, the use of these systems has shown that there is a danger of explosion due to the formation of hydrogen on contact with water with the molten slag. Also there is the formation of hydrogen sulfide which presents a nuisance for people working living near such facilities.
Le but de la présente invention est de rendre la granulation de laitier plus sûre et plus efficace.The object of the present invention is to make the slag granulation safer and more efficient.
Ce but est atteint par un procédé de granulation de laitier dans lequel on fait tomber un flux de laitier, amené dans une rigole, sur un jet d'eau sous pression caractérisé en ce que la partie terminale de ladite rigole est élargie, aplatie et présente une inclinaison plus marquée que la rigole et en ce que le flux de laitier est accéléré et étalé en une couche mince en franchissant la partie terminale de ladite rigole.This object is achieved by a slag granulation process in which a slag stream, brought into a channel, is dropped onto a pressurized water jet characterized in that the end part of said channel is enlarged, flattened and present a more marked inclination than the channel and in that the slag flow is accelerated and spread out in a thin layer by crossing the terminal part of said channel.
Dans le cadre de la présente invention, on a montré que le flux de laitier s'étalait effectivement et occupait toute la largeur au bout de la rigole car on pensait jusqu'à ce momment-la qu'un produit de la consistance du laitier en fusion ne pouvait pas s'étaler pour occuper toute la largeur de la partie terminale de la rigole en un trajet aussi court.In the context of the present invention, it has been shown that the slag flow effectively spreads out and occupies the entire width at the end of the channel since it was thought until now that a product of the consistency of the slag in fusion could not spread out to occupy the entire width of the terminal part of the channel in such a short path.
Un des avantages principaux de la présente invention est que le flux de laitier forme une couche mince avant d'être désintégré par le jet d'eau. Le jet d'eau désintègre donc plus facilement le flux de laitier. Les granules formés sont refroidis plus rapidement et se solidifient quasi instantanément, du moins à leur surface.One of the main advantages of the present invention is that the slag flow forms a thin layer before being disintegrated by the water jet. The water jet therefore more easily disintegrates the slag flow. The granules formed are cooled more quickly and solidify almost instantaneously, at least on their surface.
De cette manière la quantité d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène formée est plus faible car ces deux produits se forment surtout au contact de l'eau avec du laitier à l'état liquide.In this way the quantity of hydrogen and hydrogen sulphide formed is lower because these two products are formed especially on contact with water with slag in the liquid state.
Comme la couche de laitier à désintégrer est mince, la force du jet d'eau de granulation peut être plus faible comparé à celle d'une installation traditionnelle. Les pompes et les conduites d'alimentation en eau de granulation peuvent être de dimensions réduites et par conséquent moins onéreuses.As the slag layer to be disintegrated is thin, the strength of the granulating water jet can be weaker compared to that of a traditional installation. The granulation water pumps and pipes can be reduced in size and therefore less expensive.
Selon un premier mode de réalisation avantageux le mélange d'eau de granulation et de granules formés sont injectés directement dans un bassin de refroidissement. Il n'est pas, comme on le voit dans la plupart des systèmes traditionnels, déversé dans une rigole qui 1' amène, en fin de trajet, dans un bassin de refroidissement. Les granules sont en conséquence refroidis plus rapidement car ils tombent tout de suite dans un grand volume d'eau froide.According to a first advantageous embodiment, the mixture of granulation water and of granules formed are injected directly into a cooling tank. It is not, as seen in most traditional systems, discharged into a channel which brings it, at the end of the journey, into a cooling basin. The granules are consequently cooled more quickly because they fall immediately into a large volume of cold water.
Selon un autre mode de réalisation préféré l'inclinaison du jet d'eau est réglable autour d'un axe horizontal. Ceci permet de choisir le point d'impact du mélange de granules et d'eau de granulation dans le bassin de refroidissement. On a constaté, dans le cadre de la présente invention, que si le point d'impact est éloigné, c'est-à-dire si l'inclinaison du jet est presque horizontale, la granulométrie du produit obtenue est plus fine que si le point d'impact est plus près de la tête de granulation c'est-à-dire si l'inclinaison du jet est presque verticale vers le bas.According to another preferred embodiment, the inclination of the water jet is adjustable around a horizontal axis. This makes it possible to choose the point of impact of the mixture of granules and granulation water in the cooling basin. It has been found, in the context of the present invention, that if the point of impact is distant, that is to say if the inclination of the jet is almost horizontal, the particle size of the product obtained is finer than if the impact point is closer to the granulation head, i.e. if the inclination of the jet is almost vertical downwards.
La présente invention comprend aussi un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.The present invention also includes a device for implementing the method.
Le dispositif selon la présente invention comprend une rigole pour amener du laitier fondu, une tête de granulation, située en-dessous du niveau de la rigole, qui est raccordée à une alimentation en eau de granulation caractérisé par une partie terminale de la rigole élargie, aplatie et présentant une inclinaison plus marquée que la rigole.The device according to the present invention comprises a channel for supplying molten slag, a granulation head, situated below the level of the channel, which is connected to a supply of granulation water characterized by a terminal part of the enlarged channel, flattened and presenting a more marked inclination than the channel.
Selon un premier mode de réalisation, l'angle d'inclinaison est compris entre 5° et 30°. Préférablement l'angle est compris entre 10° et 25° et de manière optimale entre 12° et 18°.According to a first embodiment, the angle of inclination is between 5 ° and 30 °. Preferably the angle is between 10 ° and 25 ° and optimally between 12 ° and 18 °.
Selon un autre mode de réalisation préféré la tête de granulation est fixée d'une manière inclinable sur un axe horizontal. L'inclinaison de la tête peut donc être adaptée en fonction de la granulométrie que l'on souhaite obtenir car la granulométrie du produit peut être influencée en variant la distance entre la tête de granulation et le point d'impact du mélange d'eau et de granules dans le bassin de refroidissement.According to another preferred embodiment, the granulation head is fixed in a tiltable manner on a horizontal axis. The inclination of the head can therefore be adapted as a function of the particle size which it is desired to obtain since the particle size of the product can be influenced by varying the distance between the granulation head and the point of impact of the water mixture and granules in the cooling tank.
En effet, il a été constaté dans le cadre de cette invention, que si le point d'impact est éloigné de la tête de granulation, c'est-à-dire si la tête de granulation est horizontale, la granulométrie du laitier est fine. Si le point d'impact de la pulpe, c'est-à-dire du mélange de granules et d'eau de granulation, est plus près de la tête de granulation, c'est-à-dire si la tête de granulation est plus inclinée vers le bas, la granulométrie du produit obtenu devient plus grossière.In fact, it has been observed in the context of this invention, that if the point of impact is distant from the granulation head, that is to say if the granulation head is horizontal, the particle size of the slag is fine . If the point of impact of the pulp, i.e. the mixture of granules and granulation water, is closer to the granulation head, i.e. if the granulation head is the more inclined downwards, the particle size of the product obtained becomes coarser.
Il est donc possible d'influencer la granulométrie du produit obtenu en modifiant l'angle d'inclinaison de la tête de granulation.It is therefore possible to influence the particle size of the product obtained by modifying the angle of inclination of the granulation head.
Le bassin de refroidissement comprend de préférence un fond plat, une purge et un trop plein. De l'eau est injectée à grande vitesse dans le bassin, en-dessous du niveau d'eau et à proximité du point d'impact du laitier granulé. Les turbulences créées par l'eau injectée contribuent au refroidissement accéléré des granules en maintenant les granules en suspension et en les empêchant de former un tas plus ou moins compact en-dessous du point d'impact. On évite ainsi le risque d'explosion qui résulte d'un emprisonnement d'eau dans un tas de granules encore chauds.The cooling basin preferably comprises a flat bottom, a drain and an overflow. Water is injected at high speed into the basin, below the water level and near the point of impact of the granulated slag. The turbulence created by the injected water contributes to the accelerated cooling of the granules by keeping the granules in suspension and preventing them from forming a more or less compact heap below the point of impact. This avoids the risk of explosion which results from trapping water in a pile of granules still hot.
Préférablement le fond plat du bassin est équipé, à des intervalles réguliers, de languettes ou protubérances. De cette manière, les granules forment une couche dont l'épaisseur est environ égale à la hauteur des languettes et protègent le fond du bassin contre l'abrasion due aux granules en suspension.Preferably the flat bottom of the basin is equipped, at regular intervals, with tongues or protuberances. In this way, the granules form a layer whose thickness is approximately equal to the height of the tongues and protect the bottom of the basin against abrasion due to the granules in suspension.
Il est évident que la présente invention peut aussi être utilisée pour granuler d'autres produits en fusion tels que la matte de cuivre, les scories etc.It is obvious that the present invention can also be used to granulate other molten products such as copper matte, slag, etc.
D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation présenté ci-dessous, à titre d'exemple non limitatif, en- référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 montre un schéma général d'une installation de granulation; - la Figure 2 montre une vue longitudinale de la rigole qui amène le laitier dans l'installation de granulation; - la Figure 3 montre une coupe transversale suivant le plan A-A de la Figure 2; - la Figure 4 montre une coupe transversale suivant le plan B-B de la Figure 2; - la Figure 5 montre une vue du dessus de la rigole.Other particularities and characteristics will emerge from the detailed description of an embodiment presented below, by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which: Figure 1 shows a general diagram of an installation granulation; - Figure 2 shows a longitudinal view of the channel which brings the slag into the granulation plant; - Figure 3 shows a cross section along the plane A-A of Figure 2; - Figure 4 shows a cross section along the plane B-B of Figure 2; - Figure 5 shows a top view of the channel.
Sur la Figure 1 on reconnaît en 10 l'installation de granulation comprenant une cheminée 14, une rigole 18 qui amène le laitier 22, une tête de granulation 26 et un bassin de refroidissement 30. Le bassin 30 comprend une buse 34 d'injection d'eau, une purge 38 protégée par une grille pour évacuer les granules et un trop plein 42.In FIG. 1, we recognize at 10 the granulation installation comprising a chimney 14, a channel 18 which brings the slag 22, a granulation head 26 and a cooling basin 30. The basin 30 comprises a nozzle 34 for injecting water, a drain 38 protected by a grid to evacuate the granules and an overflow 42.
Le laitier 22 est amené à partir d'un haut fourneau dans l'installation de granulation 10 par une rigole 18. Dans la partie terminale 46 le flux de laitier 22 est accéléré et étalé en une couche mince qui tombe en chute libre en direction du bassin de refroidissement 30. Pendant sa chute la couche de laitier 22 est désintégrée par un puissant jet d'eau 50 issu de la tête de granulation 26. Les granules de laitier formés lors de la désintégration de la couche mince de laitier tombent directement dans le bassin 30 où ils refroidissent très rapidement. Par la buse 34, un puissant courant d'eau est injecté dans le bassin 10. Les granules sont maintenus en suspension pendant quelque temps par les turbulences créées par le courant d'eau et sont finalement évacués par la purge 38 vers une installation de déshydratation.The slag 22 is brought from a blast furnace into the granulation installation 10 by a channel 18. In the terminal part 46 the flow of slag 22 is accelerated and spread out in a thin layer which falls in free fall towards the cooling tank 30. During its fall, the slag layer 22 is disintegrated by a powerful jet of water 50 coming from the granulation head 26. The slag granules formed during the disintegration of the thin layer of slag fall directly into the basin 30 where they cool very quickly. By the nozzle 34, a powerful stream of water is injected into the basin 10. The granules are kept in suspension for some time by the turbulence created by the stream of water and are finally evacuated by the drain 38 towards a dewatering installation. .
La tête de granulation 26 comprend un axe horizontal 54 autour duquel la tête 26 peut pivoter. La distance entre la tête 26 et le point d'impact du mélange d'eau et granules à la surface du bassin de refroidissement 30 peut être variée en changeant l'inclinaison de la tête de granulation 26. En rapprochant la tête 26 de la horizontale, cette distance augmente et les granules formés seront plus fins. En rapprochant l'inclinaison de la tête 26 de la verticale, vers le bas, la distance entre la tête 26 et le point d'impact diminue. Les granules formés seront plus grossiers.The granulation head 26 comprises a horizontal axis 54 around which the head 26 can pivot. The distance between the head 26 and the point of impact of the mixture of water and granules on the surface of the cooling tank 30 can be varied by changing the inclination of the granulation head 26. By bringing the head 26 closer to the horizontal , this distance increases and the granules formed will be finer. By bringing the inclination of the head 26 towards the vertical, downwards, the distance between the head 26 and the point of impact decreases. The granules formed will be coarser.
Le fait d'injecter de l'eau à grande vitesse en-dessous de la surface dans le bassin de refroidissement empêche les granules de se déposer en-dessous du point d'impact, de former un tas plus ou moins dense. On évite ainsi le risque d'explosion qui résulte d'un emprisonnement d'eau dans un tas de granules encore chauds.Injecting water at high speed below the surface into the cooling tank prevents the granules from settling below the point of impact, forming a more or less dense heap. This avoids the risk of explosion which results from trapping water in a pile of granules still hot.
Les turbulences créées dans le bassin 30 augmentent la vitesse de refroidissement des granules et contribuent à transporter les granules en direction de la purge 38 d'où ils seront évacués.The turbulence created in the tank 30 increases the cooling rate of the granules and contributes to transporting the granules in the direction of the drain 38 from where they will be evacuated.
Le fond plat du réservoir est muni de languettes 58 à des intervalles réguliers, s'étendant sur toute la largeur du bassin. Une couche de granules dont l'épaisseur est environ égale à la hauteur des languettes, se forme sur le fond du bassin. Cette couche de granules protège le fond du bassin contre l'abrasion par des granules en mouvement.The flat bottom of the tank is provided with tabs 58 at regular intervals, extending over the entire width of the basin. A layer of granules, the thickness of which is approximately equal to the height of the tongues, forms on the bottom of the basin. This layer of granules protects the bottom of the basin against abrasion by moving granules.
La Figure 2 montre une vue longitudinale de la rigole 18. Sur cette figure ont voit clairement la perte accentuée de la partie terminale 46.FIG. 2 shows a longitudinal view of the channel 18. In this figure we have clearly seen the accentuated loss of the terminal part 46.
La Figure 3 montre une coupe transversale à travers la première partie de la rigole 18 selon le plan A-A de la Figure 2. La rigole 18 comprend un canal 62 à travers lequel le laitier 22 s'écoule. Le canal 62 est formé dans du matériau réfractaire 66 approprié qui se situe dans un caisson 70 en acier réfractaire.Figure 3 shows a cross section through the first part of the channel 18 according to the plane A-A of Figure 2. The channel 18 comprises a channel 62 through which the slag 22 flows. The channel 62 is formed in suitable refractory material 66 which is located in a box 70 of refractory steel.
La Figure 4 montre une coupe transversale à travers la partie terminale 46 de la rigole 18 selon le plan B-B de la Figure 2. On voit que la rigole 62 est nettement plus large et que la couche de laitier 22 est nettement plus mince qu'à la Figure 3. Le fait que la couche de laitier soit plus mince au moment de sa désintégration par le jet d'eau 50 issue de la tête de granulation 26, permet d'augmenter la sécurité de l'installation. En effet, au plus la couche est mince, au plus les risques que l'eau ne soit emprisonnée à l'intérieur du laitier en fusion sont diminués, si de l'eau était emprisonnée à l'intérieur du laitier liquide, cette couche s'évaporerait instantanément et il se produirait une explosion.Figure 4 shows a cross section through the end portion 46 of the channel 18 along the plane BB of Figure 2. We see that the channel 62 is significantly wider and that the slag layer 22 is significantly thinner than Figure 3. The fact that the slag layer is thinner at the time of its disintegration by the water jet 50 from the granulation head 26, increases the safety of the installation. Indeed, the more the layer is thin, the more the risks that the water is trapped inside the molten slag are reduced, if water was trapped inside the liquid slag, this layer s would instantly evaporate and an explosion would occur.
La Figure 5 montre une vue du haut de la rigole 18 et de la partie terminale 46. On voit que le canal 62 dans la partie terminale 46 s'élargit progressivement.Figure 5 shows a view from the top of the channel 18 and the end portion 46. It can be seen that the channel 62 in the end portion 46 gradually widens.
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