MXPA00010397A - Un procedimiento para la granulacion y trituracion de escorias liquidas, asi como un dispositivo para la realizacion de este procedimiento - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento para la granulación y trituración de escorias liquidas, en donde las escorias liquidas se introducen en una cámara de expansión y una zona de enfriamiento. La escoria liquida se absorbe en una cámara de expansión (4) que se encuentra bajo presión negativa y se transporta por medio de un chorro propelente hacia la zona de enfriamiento (10). La presión negativa en la cámara de expansión(4) puede regularse mediante una válvula de estrangulación(6) en la entrada de la escoria (3).(Fig.1)

Description

Un procedimiento para la granulación y trituración de escorias líquidas, así como un dispositivo para la realización de este procedimiento La presente invención se refiere a un procedimiento para la granulación y trituración de escorias líquidas, en donde escorias líquidas se introducen en una cámara de expansión y una zona de enfriamiento, así como a un dispositivo para la realización de este procedimiento con un plistribuidor para recibir las escorias líquidas, en donde se encuentra acoplada una cámara de expansión. Para la granulación y trituración de escorias líquidas ya se propuso un procedimiento, en donde las escorias líquidas se expulsan a zonas de granulación mediante vapor o con gases propelentes. A continuación, se realizó una trituración incluso en molinos de chorro, utilizando chorros de gas propelente. Partiendo de temperaturas entre 1400° y 1600°C de las escorias, este tipo de procedimientos, por lo general, presenta el riesgo de la formación de aglomerados más o menos grandes, debido a la diferencia relativamente grande de temperaturas entre el chorro de gas propelente y la escoria líquida, así como el riesgo de la formación de hilos que, a continuación, incrementan los gastos de la trituración y disminuyen considerablemente la temperatura de enfriamiento. Con el fin de lograr una solidificación vidriosa, el enfriamiento de las escorias líquidas se realizó hasta el momento lo más rápido posible. Conforme otra propuesta no publicada de la solicitante, la escoria líquida se expulsó con gases residuales de combustión a la zona de granulación con el fin de reducir el riesgo de una obturación de la apertura de salida para la escoria del plistribuidor mediante escoria solidificada. Conforme esta realización del procedimiento, las partículas de escoria expulsadas hacia la zona de granulación llegaron con temperaturas considerablemente más altas a una zona de enfriamiento montada a continuación, siendo que estas temperaturas más altas provocan una viscosidad inferior de la escoria y una disminución de la tensión superficial de las gotitas de escoria. Por lo tanto, se logró una trituración más fina de las gotitas de escoria al entrar en la zona de enfriamiento. La dispersión fina de escoria conduce a gotitas correspondientemente pequeñas con una superficie específica relativamente grande, por lo que pudo lograrse un enfriamiento en cámaras de enfriamiento de dimensiones inferiores. Sin embargo, el montaje de quemadores en el área de la salida de escoria del plistribuidor conduce a un alto costo en relación a las construcción y los aparatos, mientras la inyección de gas en las escorias líquidas en un principio favorece la formación de gotitas de espuma de escoria, ya que gases en escorias líquidas, por ejemplo a una temperatura de 1600°C, presentan solubilidades relativamente altas. De esta manera, puede disolverse en escorias, por ejemplo a una temperatura de 1600°C y una presión atmosférica, el aproximadamente 0.4% en peso de nitrógeno, mientras esta solubilidad de gases en escorias líquidas depende de la presión y de la temperatura. Por lo tanto, bajo una presión correspondientemente inferior pueden disolverse cantidades correspondientemente inferiores en escorias de la misma temperatura. La invención tiene el propósito de impedir en lo posible la formación de partículas porosas de espuma y de asegurar una trituración rápida y eficiente de las partículas de escoria para formar las partículas más finas y dispersadas, evitando el. montaje adicional de quemadores o lanzas de gas en el área de la salida de plistribuidor. Para la solución de esta tarea, el presente procedimiento consiste esencialmente en que la escoria líquida se absorba en una cámara de expansión que se encuentra bajo presión negativa y se transporta con un chorro propelente a una zona de enfriamiento. Debido a que la escoria se absorbe en una cámara de expansión bajo depresión, ocurre una disminución repentina de presión en el punto de estrangulación en el área de conexión de la salida del plistribuidor con la cámara de presión negativa, en donde el gas disuelto en la escoria líquida se expande en forma explosiva y hace reventar así la corriente de escoria en las partículas de escoria más finas. Estas gotitas más finas de escoria pueden hacerse reventar fácilmente mediante fuerzas de cizallamiento en aquellos puntos en donde se aplique al chorro propelente para, a continuación, ser transportadas a una zona de enfriamiento. De esta manera, se presenta de inmediato la dispersión más fina que, a continuación, puede llevarse a la solidificación vidriosa en zonas de enfriamiento relativamente pequeñas. En un principio, estas gotitas más finas de escoria ya pueden solidificarse o congelarse en parte en el área de contacto con el chorro propelente, debido a su alta superficie relativa, mientras -según el medio empleado para el chorro propelente - se presenta un quenchito distinto. Así que, por medio de la variación del medio del chorro propelente puede realizarse una adaptación sencilla a la composición respectivamente presente de la escoria para obtener la dispersión más fina posible de las gotitas de escoria. Debido a que las toberas para la introducción del chorro propelente no se cargan de inmediato con la escoria caliente, estas toberas pueden presentar una construcción mucho más sencilla y con un gasto en construcción considerablemente menor en forma segura para su operación. Como medio de chorro propelente entren en consideración, como ya se había mencionado, diferentes medios, vapor caliente o agua a presión. La selección del medio define la construcción de las toberas para el chorro propelente en la cámara de expansión, mientras debe crearse una presión negativa correspondiente mediante el chorro propelente. Para este fin, el procedimiento conforma la presente invención se realiza ventajosamente de tal manera que el chorro propelente se inyecta en dirección transversal en relación a la dirección de entrada de la escoria líquida en la cámara de depresión. En el caso de una construcción de este tipo que en lo esencial puede comparase con el principio de construcción de una bomba de chorro de agua, se crea al mismo tiempo - mediante el chorro propelente introducido en dirección transversal con respecto a la dirección de entrada de la escoria líquida - también la presión negativa requerida, mientras el chorro porpelente, a continuación, transmite a las gotitas más finas de escoria la energía cinética necesaria para el transporte por la zona de enfriamiento y, en dado caso, en un molino montado a continuación. De manera ventajosa, para este fin se emplea agua bajo alta presión como chorro propelente con una presión superior a 50 bar, de preferencia superior a 200 bar. De esta manera se garantiza un costo particularmente bajo para la construcción, ya que medidas costosas para un procesamiento de vapor pueden reducirse a un mínimo. Dentro del margen del procedimiento, de conformidad con la presente invención, también pueden procederse de tal manera que se emplea vapor sobrecalentado con temperaturas superiores a los 800 °C, de preferencia superiores a los 100°C, bajo una presión superior a los 7 bar, de preferencia 10 bar, como chorro propelente, mientras - según los parámetros seleccionados de vapor - el consumo de vapor puede reducirse a aproximadamente 100 a 500 kg de vapor por cada tonelada de escoria. La zona de enfriamiento puede estar formada como refrigerador por radiación, en donde, en dado caso, puede formarse el vapor necesario, si se emplea vapor como chorro propelente. A continuación, un vapor de este tipo puede calentarse mediante sobrecalentadores convencionales regenerativos (Cowper) a las temperaturas necesarias para el chorro propelente. Para garantizar una dispersión particularmente fina de las gotitas de escoria y una desgasificación de este tipo en la cámara de expansión, el procedimiento se realiza ventajosamente de tal manera que la presión en la cámara de expansión se ajusta a menos de 0.7 bar, de preferencia menos de 0.5 bar . El dispositivo, de conformidad con la presente invención, para la realización del procedimiento presenta, como ya se había mencionado al principio de la descripción, un plistribuidor para admitir la escorias líquidas, que cuenta con una cámara de expansión conectada. El dispositivo, de conformidad con la presente invención, se caracteriza en lo esencial porque la cámara de expansión presenta una tobera de chorro orientada en dirección transversal con respecto al eje de la tobera de chorro y porque, a continuación a la cámara de expansión, está dispuesta una cámara de enfriamiento y, en dado caso, un molino de chorro montado a continuación. Debido a la tobera de chorro orientada en dirección transversal con respecto a la apertura de entrada de la escoria, puede crearse la presión negativa requerida en la cámara de expansión, mientras, en caso de la utilización de agua bajo alta presión, se forma una mezcla bifásica a partir del vapor de agua sobrecalentado y el microgranulado de escoria. Una disposición de toberas de chorro de este tipo en dirección transversal con respecto a la apertura de entrada de escoria significa, por lo regular, una disposición esencialmente horizontal de este eje. De esta manera, se logra directamente la dirección deseada del movimiento hacia un molino de chorro montado a continuación, en particular un molino de chorro inverso, sin la necesidad de una inversión adicional de dirección. Con el fin de conservar la presión negativa deseada en la cámara de expansión, la entrada de la escoria está formada como un elemento de estrangulación. Ventajosamente, la entrada de la escoria está formado como una válvula de estrangulación controlable con un taqué ajustable.

De manera ventajosa, la cámara de expansión tiene la forma de una bomba de chorro, mientras los principios de construcción de a una bomba de chorro de este tipo corresponden esencialmente a los principios de construcción de una bomba convencional de chorro de agua. Por motivo de la dispersión particularmente fina de la escoria, debido la desgasificación explosiva, una cámara de enfriamiento montada a continuación puede presentar una construcción particularmente pequeña y estar formada ventajosamente como cámara de enfriamiento por radiación con paredes enfriadas por agua o por vapor. Si la cámara de enfriamiento por radiación está formada como una cámara anular con corriente de agua o de vapor, tal como corresponde a una realización ulterior preferida, estas cámaras anulares cuentan con conductos para la eliminación de vapor, en particular vapor saturado, en donde el vapor eliminado puede conducirse hacia la bomba de chorro mediante intercambiadores térmicos o sobrecalentadores . Por principio, puede prescindirse de un procesamiento de vapor, si se trabajo en la mayor parte con agua bajo alta presión en la cámara de expansión, así como en un molino montado a continuación. Por lo tanto, es ventajoso que la formación se realice de tal manera que dentro del molino de chorro toberas para agua bajo alta presión, , dirigidas hacia un punto de molienda, respectivamente, están dispuestas en al menos dos niveles vecinos en dirección hacia el eje del chorro entrante del granulado de escoria. En el caso del empleo exclusivo de agua bajo alta presión, el costo para el procesamiento del vapor puede eliminarse en su mayor parte, mientras - sin embargo - en un principio y según la composición de la escoria existe el riesgo de que se formen hilos o lana de escoria dentro de la cámara de expansión. Sin embargo, los microhilos cortos de este tipo pueden desintegrarse con seguridad en un molino montado a continuación que está operado a su vez por chorros de agua bajo alta presión mediante el choque térmico y mediante la alta cinética del chorro de agua propelente. En un principio, también pueden realizarse procedimiento combinados, en donde se emplean aparte de molinos de chorro de agua también molinos de chorro de vapor, por ejemplo, en forma de molinos de lecho fluidizado con contrachorro. A continuación, la presente invención se explicará con más detalle con la ayuda de un ejemplo de realización esquemáticamente ilustrado en el dibujo. Aquí, la figura 1 muestra una primera realización del dispositivo conforme la presente invención y la figura 2 muestra una realización modificada con un molino de chorro montado a continuación parcialmente seccional. En la figura 1 se muestra un plistribuidor de escoria 1 que contiene escoria líquida 2. El plistribuidor de escoria 1 cuenta con un elemento de estrangulación 3 que, al mismo tiempo, representa la entrada de escoria en una cámara de expansión 4 montada a continuación. Esta entrada de escoria 3 está formada como una válvula de estrangulación, mientras en dirección de la flecha doble 5 están dispuestos taques regulables 6 para ajustar el corte transversal deseado del elemento de estrangulación en el plistribuidor de escoria 1. En la cámara de expansión 4 se encuentra montada una tobera de chorro 7 por la cual se inyecta un chorro propelente, por ejemplo un chorro de agua bajo alta presión o un chorro de vapor, en la cámara de expansión 4. Con base en este principio de inyección, o sea, la formación como bomba de chorro se crea dentro de la cámara de expansión 4 una presión negativa que hace posible que la escoria líquida 2 se absorba en forma correspondiente por el punto de estrangulación de la entrada de escoria 3, mientras las partículas absorbidas y solidificadas están insinuadas esquemáticamente y señaladas con lá cifra 8. A continuación, las partículas de escoria 8 son arrastradas por el chorro 9 y transportadas hacia la cámara de enfriamiento 10, formada como difusor. Aquí, la cámara de enfriamiento 10 está formada como cámara de enfriamiento por radiación y presente en su extremo una brida 11 para el montaje de instalaciones que se montan a continuación, por ejemplo, un molino chorro. La conexión roscada de la brida 11 con los dispositivos montados a continuación están esquemáticamente insinuados con la cifra 12. En la realización según la figura 1, en la cámara de expansión 4 ocurre una desintegración rápida, debido a la presión negativa, o sea, la disminución de la presión predominante, mientras puede emplearse un chorro de agua bajo alta presión con un presión superior a 100 bar con el fin de obtener la presión negativa. En el área de contacto de la cámara de expansión y la cámara de enfriamiento se estrecha el corte transversal y se ejecutan altas fuerza de cizallamiento en las partículas de escoria aceleradas. En consecuencia, se presenta en el área del difusor, o sea, la cámara de expansión 10 que se amplía en lo esencial en forma cónica, una disminución adicional de la temperatura bajo evaporación de agua. Las partículas abandonan la cámara de enfriamiento con un diámetro medio entre 5 y 250 µm, extrayendo vapor sobrecalentado junto con micropartículas de escoria con una presión de aproximadamente 10 bar y aproximadamente 430 °C. La realización conforme la figura 2 presenta aparte de los elementos ya ilustrados en la figura 1, es decir, el plistribuidor de escoria 1, la cámara de expansión 4 y la cámara de enfriamiento 10 - un molino de chorro 13, en donde se inyectan chorros de agua bajo alta presión por canales anulares 14 y 15 en forma radial y en dirección de los puntos de molienda 16 y 17, respectivamente. La cámara de enfriamiento presenta paredes enfriadas mediante líquido o vapor, mientras en la pared de la cámara de enfriamiento 10 está dispuesto un canal en forma de anillo 18 que es alimentado con agua o vapor. A partir de este canal 18 en forma de anillo se extrae vapor mediante un conducto 19 y, en dado caso, se recolecta junto con vapor extraído del molino de chorro 13 montado a continuación por un conducto 20 en el punto 21 y se conduce hacia un intercambiador térmico regenerativo 22. Las válvulas del intercambiador térmico regenerativo están indicadas con la cifra 23 y permiten una carga y descarga alternativa de los intercambiadores térmicos regenerativos respectivos. De esta manera, en el conducto 24 se pone a la disposición vapor de temperaturas elevadas a temperaturas superiores a 1000 °C y aproximadamente 10 bar. Este vapor altamente sobrecalentado puede inyectarse por la tobera 7 en la cámara de expansión 4 en su calidad de bomba de chorro, mientras la conservación de la presión negativa necesaria puede realizarse a la vez mediante el ajuste del corte transversal de la estrangulación en la entrada de escoria 3. También aquí se realiza una vez más una rápida desintegración en la cámara de expansión 4, debido a la presión negativa predominante, mientras las partículas enfriadas con temperaturas inferiores a 1000 °C abandonan la cámara de enfriamiento y se introducen en el molino de chorro 13 montado a continuación. Los puntos de molienda 16 y 17 se encuentran esencialmente sobre el eje de la tobera 7, mientras el material triturado se extrae junto con el vapor sobrecalentado a temperaturas de aproximadamente 400°C y bajo una presión de 3 a 5 bar por medio de un conducto 25 y se introducen en un filtro o separador de polvo 26. Las partículas sólidas extraídas se eliminan mediante un conducto 27 y, en dado caso, se muelan en forma adicional. Por el otro lado, el vapor sobrecalentado restante se reconduce junto con el vapor extraído de la cámara anular 18 de la cámara de enfriamiento hacia el intercambiador térmico regenerativo. En el molino de chorro 13 puede emplearse una vez más agua bajo alta presión con un presión superior a 100 bar, con el fin de asegurar una trituración efectiva.

Claims (11)

1. Reivindicaciones 1. Procedimiento para la granulación y trituración de escorias líquidas, en donde las escorias líquidas se introducen en una cámara de expansión y una zona de enfriamiento, caracterizado porque la escoria líquida se absorbe en una cámara de expansión que encuentra bajo presión negativa y se transporta con un chorro propelente hacia la zona de enfriamiento.
2. 2. Un procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el chorro propelente se inyecta en dirección transversal con respecto a la dirección de entrada de la escoria líquida en la cámara de depresión.
3. 3. Un procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque como chorro propelente se emplea agua bajo alta presión con una presión superior a 50 bar, de preferencia 200 bar.
4. 4. Un procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque como chorro propelente se emplea vapor sobrecalentado con temperaturas superiores a 800°C, de preferencia 1000°C, y una presión superior a 7 bar, de preferencia 10 bar.
5. 5. Un procedimiento, de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la presión en la cámara de expansión se ajusta a menos de 0.7 bar, de preferencia a menos de 0.5 bar.
6. 6. Un dispositivo para la realización del procedimiento conforme cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 con un plistribuidor de escoria (1) para la admisión de escorias líquidas (2) , en donde se encuentra conectada una cámara de expansión (4) , caracterizado porque la cámara de expansión (4) presenta una tobera de chorro (7) orientada en dirección transversal con respecto al eje de la apertura de entrada de la escoria y porque en dirección del eje de la tobera de chorro (7) a continuación de la cámara de expansión se encuentra una cámara de enfriamiento (10) y, en dado caso, un molino de chorro (13) montado a continuación.
7. 7. Un dispositivo, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la entrada de la escoria (3) está formado como válvula de estrangulación ajustable con un taqué regulable (6) .
8. 8. Un dispositivo, de conformidad con la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque la cámara de expansión (4) está formada como una bomba de chorro.
9. 9. Un dispositivo, de conformidad con la reivindicación 6, 7 u 8, caracterizado porque la cámara de enfriamiento (10) está formada como una cámara de enfriamiento por radiación con paredes enfriadas por agua o vapor .
10. 10. Ua dispositivo, de conformidad con las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque las paredes de la cámara de enfriamiento por radiación (10) están formadas como cámaras anulares (18) con corriente de agua o de vapor, en donde se encuentran conectados conductos (10) para la extracción de vapor, en particular vapor saturado, y porque el vapor extraído se conduce por un intercambiador térmico o un sobrecalentador (22) hacia la bomba de chorro.
11. 11. Un dispositivo, de conformidad con las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque en el molino de chorro (13) las toberas para el agua bajo alta presión, dirigidas hacia un punto de molienda (16, 17), respectivamente, están dispuestas en al menos dos niveles vecinos con referencia a la dirección del eje del chorro inyectado de granulado de escoria.