PL179649B1 - Uklad do obróbki materialów stopionych, zwlaszcza stopionych materialów mineralnych PL - Google Patents

Abstract

1. Uklad do obróbki materialów stopionych, zwlaszcza stopionych materialów mineralnych zawie- rajacy co najmniej jedna komore zaopatrzona w zbior- nik do uspokajania i odzuzlania materialu stopionego zakonczony przelewem i regulujacy wyplyw mate- rialu stopionego na nachylony stól, wyposazony w kolektory cieczy spieniajacej oraz zawierajacy rów- niez obrotowy beben umieszczony na koncu nachylo- nego stolu, znamienny tym, ze zawiera zespól do plukania gazu polaczony przewodem (11) z komora (1, 2), zawierajacy zwezke Venturiego (13) polaczona z odpowietrzaczem (14), który z jednej strony jest podlaczony za pomoca przewodu (17) do zbiornika (34), a z drugiej strony za pomoca przewodu (19) do kadzi osadczej (18), która z kolei jest polaczona przewodem (26) z zespolem (25) do obróbki cieczy pluczacej i spieniajacej, polaczonym przewodem (27) z osadnikiem (28), podlaczonym do zbiornika szlamu (30) i do zbiornika (34), natomiast komora (1, 2) jest podlaczona do zespolu chlodzenia. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do obróbki materiałów stopionych, zwłaszcza stopionych materiałów mineralnych, a w szczególności do obróbki żużli metalurgicznych takich jak żużle wielkopiecowe.

Żużle wielkopiecowe są wytwarzane przy produkcji surówki w temperaturach rzędu 1500°C. Sąone utworzone na ogół z CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MnO, MgO. Żużle te są wykorzystywane zwłaszcza w cementowniach, na przykład, jako wypełniacz przy wytwarzaniu klinkierów cementowych. Tym niemniej, do takich zastosowań, żużle muszą być poddane zmianie struktury i w znacznym stopniu pozbawione wody.

Znane są sposoby obróbki żużli wielkopiecowych, według których wprowadza się żużel do znacznej ilości wody. Otrzymuje się wówczas granulki o małej wielkości, ale w których zawartość wody jest na ogół wyższa od 20%. Taka zawartość wody jest zbyt znaczna, aby móc odpowiednio wykorzystać te granulki w cementowni.

Znany jest również sposób obróbki żużli przez grudkowanie. Żużle wielkopiecowe są doprowadzane na nachylony stół, na poziomie którego wtryskuje się wodę zwaną spieniającą, która powoduje jednocześnie spienianie żużla i jego chłodzenie. Na dolnym końcu nachylonego stołu, spieniony żużel jest dzielony na kawałki przez łopatki obracającego się bębna, i rozprowadzany w atmosferze nasyconej parąwodną, w kierunku strefy odbiorczej. Podczas tego rozprowadzania tworzą się grudki żużla w przybliżeniu kuliste, gładkie i bez otwartych porów, ponieważ ich budowa wewnętrzna jest komórkowa.

Żużel grudkowany jest szczególnie korzystny, gdyż ma w stosunku do żużla granulowanego otrzymanego cytowanymi sposobami, szczególnie niski współczynnik wilgotności szczątkowej, na ogół niższy od 6%.

Tym niemniej, sposób obróbki przez grudkowanie ma różne niedogodności. Ten sposób powoduje wytwarzanie znacznych ilości miału żużlowego, który jest porywany przez spływającą wodę, utworzoną przez nadmiar wody spieniającej, a następnie jest usuwany do otoczenia, mając temperaturę przekracząjącączęsto 60°C. Ponadto, miał jest często rozpraszany w powietrzu.

179 649

Żużel zawiera krzemiany. Rozproszenie żużlu w wysokiej temperaturze powoduje tworzenie włókien szklanych lub wełny szklanej za kropelkami żużla. Wełna szklana łamie się na wiele cząsteczek, które odnajduje się częściowo w wodzie spływającej, a częściowo w postaci cząstek zawieszonych w powietrzu. Ponadto sposób grudkowania uwalnia zasiarczone gazy SO₂ i H₂S.

Sposób grudkowania jest skomplikowany i wymaga stałej kontroli i zastosowania wielu surowych środków bezpieczeństwa.

Celem wynalazku jest układ do obróbki materiałów stopionych, przez grudkowanie, który zapobiegałby wymienionym niedogodnościom, i który umożliwiałby otrzymanie przy mniejszych kosztach i przy pełnym bezpieczeństwie personelu, produktu grudkowego bez zanieczyszczenia środowiska.

Układ do obróbki materiałów stopionych, zwłaszcza stopionych materiałów mineralnych zawierający co najmniej jednąkomorę zaopatrzonąw zbiornik do uspokajania i odżużlania materiału stopionego zakończony przelewem i regulujący wypływ materiału stopionego na nachylony stół, wyposażony w kolektory cieczy spieniającej oraz zawierający również obrotowy bęben umieszczony na końcu nachylonego stołu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera zespół do płukania gazu połączony przewodem z komorą, zawierający zwężkę Venturiego połączoną z odpowietrzaczem, który z jednej strony jest podłączony za pomocą przewodu do zbiornika, a z drugiej strony za pomocąprzewodu do kadzi osadczej, która z kolei jest połączona przewodem z zespołem do obróbki cieczy płuczącej i spieniającej, połączonym przewodem z osadnikiem podłączonym do zbiornika szlamu i do zbiornika, natomiast komora jest podłączona do zespołu chłodzenia.

Zespół chłodzenia zawierający pompę, zawór i zawór zwrotny jest podłączony z jednej strony przewodem do przelewu i obrotowego bębna komory, a z drugiej strony przewodem do części zbiornika, do której jest podłączony przewód zimnej wody.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono schemat układu według wynalazku do obróbki materiałów stopionych, zwłaszcza stopionych materiałów mineralnych.

Wynalazek dotyczy na ogół dziedziny materiałów stopionych, ale w szczególności stosuje się do żużli wielkopiecowych. Układ do obróbki żużli wielkopiecowych przez grudkowanie, według wynalazku, zawiera dwie identyczne, zamknięte komory 1, 2.

Komora 1 jest konstrukcją wielogabarytową. Jej wysokość wynosi 15 m, długość 30 m, a szerokość 6 m.

Komora 1 na przemian z komorą 2 są zasilane ze zbiornika do uspokajania i odżużlania surówki pochodzącej z wielkich pieców.

Zbiornik do uspokajania i odżużlania surówki jest zakończony na wylocie przelewem 3. Przelew 3 jest przeznaczony do regulacji wypływu surówki na nachylony stół 4. Gdy strumień wypływa ze zbiornika na nachylony stół 4, materiał spienia się, stół 4 chłodzi się poprzez natrysk cieczy spieniaj ącej, którą stanowi na ogół woda. Woda ta pochodzi z obiegu spieniaj ącego, który jest zakończony kolektorami 5 6, zaopatrzonymi w dysze natryskowe, których działanie jest regulowane zaworami 7. Woda spieniająca przechodzi do rdzenia stopionego żużla, odparowuje i spienia żużel. Spienienie żużla odbywa się w komorze 1.

Na dolnym końcu nachylonego stołu 4 jest umieszczony obrotowy bęben 8, zaopatrzony w łopatki, który rozdziela na kawałki spieniony żużel i rozprowadza te kawałki w kierunku strefy odbiorczej 9 komory 1. Powietrze znajdujące się w komorze 1 zawiera parę wodną powstałą przez odparowanie wody spieniającej. Podczas rozprowadzania, niezestalone części żużla przybierają kształt w przybliżeniu kulisty, a ich powierzchnia ulega zeszkleniu. Te części stają się gładkie i bez otwartych porów Otrzymuj e się więc żużel w postaci grudek. Rozdzielenie żużla na kawałki niejestjednorodne i wiele miału żużlowego pozostajejako proszek w komorze 1. Ponadto, żużel zawiera krzemiany, zatem podczas rozprowadzania kawałków żużla w komorze 1, tworzy się wełna szklana za kawałkami żużla. Ta wełna szklana na ogół łamie się na wiele cząstek, które są zawieszone w powietrzu w komorze 1 lub są zmieszane z żużlem w postaci grudek.

179 649

Ponadto powietrze zawarte w komorze 1 jest zanieczyszczone gazami SO₂ i H₂S. Zanieczyszczone gazy, to jest powietrze zawierające parę wodną z komory 1, drobne cząstki żużla, cząstki wełny szklanej i związki siarki, chwyta się w kanale 10, usytuowanym w górnej części komory 1 i połączonym z przewodem 11. Przewód 11 jest zamknięty przepustnicą 12. Po otwarciu przepustnicy 12, schwytane gazy kieruje się do zespołu do płukania gazu.

Zespół do płukania gazu zawiera zwężkę Venturiego 13, z którąjest połączony odpowietrzacz 14, połączony z kolei z wentylatorem 15 i kominem 16. Gazy zwiększają swąprędkość na wejściu zbieżnej zwężki Venturiego 13, do której jest wtryskiwana ciecz płucząca doprowadzana przewodem 17. Ta ciecz ma skład zbliżony do składu cieczy spieniającej. W zasadzie w korzystnym przykładzie wynalazku stanowi ją woda. Woda płucząca jest rozpylana w chmurę drobnych kropelek. Prędkość strumienia gazu, jest wówczas na tyle wystarczająca aby cząstki, które zanieczyszczają strumień gazu, były chwytane poprzez uderzenie o drobne kropelki cieczy. Na wyjściu zwężki Venturiego 13 gazy zwalniają, a mikrocząsteczki i gaz rozpuszczalny, na przykład SO2 i H2S, przenikająw drobne kropelki wody, które łącząsię tworząc kropelki cięższe i łatwiejsze do oddzielania od gazu. W odpowietrzaczu 14 dokonuje się etap usuwania zanieczyszczeń. Kropelki spadają pod wpływem własnego ciężaru, lub pozostają przyklejone do ścianek odpowietrzacza 14 pod wpływem siły odśrodkowej. Wypływają wówczas w kierunku nachylonego dna aparatu. Natomiast oczyszczone gazy unoszą się i są wyrzucane przez komin 16 po zwiększeniu ich prędkości za pomocą wentylatora 15. W praktyce, zawartość materiałów zawieszonych w gazach oczyszczanych jest niższa od 30 mg/m³, a stężenie SO2 jest niższe odpowiednio od 5 i 10 cząsteczek na milion.

Zanieczyszczonąwodę płuczącą gromadzi się w dole odpowietrzacza 14, w wentylatorze 15 i kominie 16. Zebrana zanieczyszczona woda zawiera wodę płuczącą, skondensowaną parę wodną i zanieczyszczenia gazów. Na ogół, zebrana woda zawiera 80% wody płuczącej i 15% kondensatu. Tę zanieczyszczoną wodę doprowadza się bezpośrednio przewodem 19 do kadzi osadczej 18.

Ponadto zbiera się ciecz spływającą ze zbiornika 1. Ta ciecz jest utworzona na ogół przez nadmiar wody spieniającej powstały w strefie odbiorczej 9. Zawiera więc ona drobne cząstki żużla i cząstki wełny szklanej.

Wodę spływającą ze zbiornika 1 i zebraną z zespołu do płukania gazu wodę płuczącą poddaje się obróbce wspólnie. Wodę spływąjącąze zbiornika 1 doprowadza się przewodem 20 do kadzi osadczej 18, w której miesza się ją z zebraną zanieczyszczoną wodą płuczącą. Czujnik 21 umożliwia kontrolowanie poziomu wody w kadzi osadczej 18.

Otwarcie zaworu 23 i uruchomienie pompy 24 umożliwia skierowanie wody przewodem 26 z kadzi osadczej 18 do zespołu do obróbki 25, w którym poddaje się obróbce materiały stanowiące zawiesiny, oraz wodę. Zawiesiny poddaje się obróbce, na przykład przez dodanie koagulantów, natomiast wodę na przykład przez dodanie związków chemicznych, przeznaczonych do poprawiania kwasowości i trwałości.

Następnie, poddaną obróbce wodę doprowadza się przewodem 27 do osadnika 28, w którym sąz niej uwalniane cząstki stałe. Te ostatnie sąusuwane w postaci szlamu 30 przez otwarcie zaworu 31 u dołu osadnika 28, i poprzez uruchomienie pompy 32. Szlam zbiera się, na przykład w celu dalszego wykorzystania.

Osadnik 28 zawiera długą boczną pochylnię przelewową 33. Długość pochylni przelewowej 33 umożliwia ochłodzenie wody przed wprowadzeniem jej do zbiornika 34.

Zbiornik 34 jest podzielony na oddzielne kadzie 35 i 36. Pierwsza kadź 35 jest podzielona na dwie części, odpowiednio 37 i 38 przegrodą pionową 39, przymocowaną poniżej pochylni przelewowej 33 osadnika 28. Do części 37 kadzi 35 wpływa woda, w szczególności woda obrabiana pochodząca z osadnika 28.Część28jest połączona z częścią 37, a woda pochodząca zosadnika 28, po ochłodzeniu w części 37, przepływa dołem kadzi 35 do części 38.

Pompa 40 regulowana zaworem 41 i zawierająca zawór zwrotny 42, wprowadza do obiegu wodę ochłodzonąi kieruje jąprzewodem 17 ponownie do zwężki Venturiego 13 zespołu do płukania gazu. Jednocześnie, drugi przewód 43, na którym zamontowana jest pompa 44,

179 649 zawór 45 i zawór 46 prowadzi i zawraca do obiegu wodę chłodzącą, która zasila różne kolektory 5,6 komory 1, w celu spieniania żużla. Zawór 47 reguluje przepływ wody spieniającej w kolektorach 5,6.

Układ do spieniania zawiera ponadto obieg chłodzenia. Ciecz chłodzącą stanowi na ogół woda. Obieg chłodzenia jest zasilany z kadzi 36 zbiornika 34. Pompa 48 doprowadza wodę chłodzącą przewodem 49 do komory 1. Woda chłodzi wówczas, kolejno, przelew 3, nachylony stół 4 i bęben 8. Tak podgrzaną wodę odprowadza się przewodem 58 do kadzi 36. Zawór regulacyjny 50 umieszczony za pompą48 umożliwia regulację wydatku wody w tym obiegu, a zawór zwrotny 51 umożliwia przepływ wody tylko w jednym kierunku. Identyczny obieg chłodzenia zasila kolektory komory 2.

W drodze powrotnej podgrzana woda chłodzącaj est wprowadzana z powrotem do kadzi 3 6 zbiornika 34. Wlot 52 chłodzonej wody, regulowany zaworem 53, utrzymuje wodę w kadzi 36 w odpowiedniej temperaturze. Poziom wody w kadzi 36 jest utrzymywany w przybliżeniu, jako stały, dzięki przelewowi nadmiaru wody do kadzi 35. Istnieje więc połączenie między układem chłodzenia i układem obróbki wody, przy czym to połączenie dokonuje się w taki sposób, że woda płynie tylko w jednym kierunku, z kadzi 36 do części 37 kadzi 35, przy czym woda chłodząca pozostaje czysta.

Opisany powyżej układ zawiera wiele urządzeń przeznaczonych do regulacji poziomu temperatury, ciśnienia, wydatku, pH cieczy krążącej. Należy, na przykład, zauważyć obecność czujników 54, 55 poziomu i temperatury kadzi 35 i 36, miernika 56 wydatku przewodu 43 lub czujnika 57 ciśnienia w przewodzie 49.

Te urządzenia dostarczają w każdej chwili około 2000 danych, które są rejestrowane przez automat. W odpowiedzi na te dane, automat działa głównie na zawory tego układu. Zatem, otrzymuje się automatycznąregulację cech fizyczno-chemicznych cieczy z układu hydraulicznego. Ta regulacja umożliwia ograniczenie zatrudnienia ludzi w pobliżu komór 1 i 2, a w następstwie zmniejsza ryzyko związane z obecnością materiałów stopionych.

Podczas dopływu żużla do komory 1, jest uruchamiana pompa 44, która zasila układ spieniania komory 1. Jednocześnie jest uruchamiana pompa 40 obiegu płuczącego 17, zaś ubytki wody w kadziach 35 i 36 są wykrywane i natychmiast kompensowane przez dopływ zimnej wody. Woda spływającajest obrabiana wspólnie z wodązbieranąz zespołu płuczącego zanieczyszczone gazy, i wracana do kadzi 37 zbiornika 34. Zbiornik 34 jest więc centralnym punktem wzajemnie współdziałających różnych obiegów.

179 649

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ do obróbki materiałów stopionych, zwłaszcza stopionych materiałów mineralnych zawierający co najmniej jedną komorę zaopatrzoną w zbiornik do uspokajania i odżużlania materiału stopionego zakończony przelewem i regulujący wypływ materiału stopionego na nachylony stół, wyposażony w kolektory cieczy spieniającej oraz zawierający również obrotowy bęben umieszczony na końcu nachylonego stołu, znamienny tym, że zawiera zespół do płukania gazu połączony przewodem (11) z komorą(1,2), zawierający zwężkę Venturiego (13) połączoną z odpowietrzaczem (14), który zjednej stronyjest podłączony zapomoc ąprzewodu (17) do zbiornika (34), a z drugiej strony za pomocąprzewodu (19) do kadzi osadczej (18), która z kolei jest połączona przewodem (26) z zespołem (25) do obróbki cieczy płuczącej i spieniaj ącej, połączonym przewodem (27) z osadnikiem (28), podłączonym do zbiornika szlamu (30) i do zbiornika (34), natomiast komora (1,2) jest podłączona do zespołu chłodzenia.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół chłodzenia zawierający pompę (48), zawór (50) i zawór zwrotny (51) jest podłączony zjednej strony przewodem (49) do przelewu (3) i obrotowego bębna (8) komory (1,2), a z drugiej strony przewodem (58) do części (36) zbiornika (34), do której jest podłączony przewód (52) zimnej wody.