PL211503B1 - Sposób wytwarzania granulatu budowlanego z łupka przywęglowego - Google Patents

Description

(19) PL (11) 211503 (13) B1 (51) Int.Cl.

C04B 18/12 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 01.06.2007

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54) Sposób wytwarzania granulatu budowlanego z łupka przywęglowego (73) Uprawniony z patentu:

(43) Zgłoszenie ogłoszono:

08.12.2008 BUP 25/08

SZUMIEC LUCYNA MARIA, Kraków, PL KLIMEK ANNA DOROTA, Kraków, PL WOŹNIACKI ZDZISŁAW, Kraków, PL NOCOŃ JERZY, Kraków, PL

PASIERB JAN, Kraków, PL

TARAS MIROSŁAW, Świdnik, PL

STACHOWICZ MAREK, Łęczna, PL

PASIERB JACEK, Kraków, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

31.05.2012 WUP 05/12 (72) Twórca(y) wynalazku:

MARIAN NABOŻNY, Kraków, PL ZDZISŁAW WOŹNIACKI, Kraków, PL JERZY NOCOŃ, Kraków, PL

JAN PASIERB, Kraków, PL MIROSŁAW TARAS, Świdnik, PL MAREK STACHOWICZ, Łęczna, PL JACEK PASIERB, Kraków, PL

PL 211 503 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania granulatu budowlanego z łupka przywęglowego przez spiekanie w piecu szybowym. Otrzymany granulat stosowany jest głównie jako wypełniacz betonów konstrukcyjnych w budownictwie ogólnym, w budowie dróg i mostów.

Znane są różne sposoby wykorzystania odpadów węglowych jako surowca do wytwarzania granulatu budowlanego. Przykładowo, sposób przedstawiony w polskim opisie patentowym PL 165805 polega na przygotowaniu mieszanki zestawionej z odpadów popłuczkowych oraz skały płonnej rozdrobnionej do ziarnistości poniżej 5 mm. Uformowane w mieszarce grudki obrabiane są cieplnie w piecu obrotowym podlegając kolejno: suszeniu, spiekaniu i chłodzeniu. Z opisu PL190646 znany jest również sposób wytwarzania kruszywa budowlanego z łupków karbońskich przywęgłowych, polegający na dodaniu do nich węgla do zawartości 4 do 15% C, kruszeniu i mieleniu do wielkości ziaren nie większych niż 1,0 mm oraz obróbce cieplnej w piecu obrotowym. Prowadzenie procesu w piecu obrotowym oprócz duż ego zróż nicowania ziarnistoś ci produktu wymaga doprowadzenia dodatkowego ciepła palnikiem gazowym, palnikiem na paliwo ciekłe lub pył węglowy, ciepła niezbędnego do dopalania uwalniających się części palnych.

Znane są również - przykładowo z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku P-346476 - sposoby, w których obróbka cieplna granulatu prowadzona jest w piecu szybowym. Przygotowana mieszanka wyjściowa zawierająca nie mniej niż 4,5% C grudkowana jest w granulatorze talerzowym w kształtki o wielkoś ci od 6 do 20 mm. Granulat surowy suszony jest na przenoś niku kubeł kowym, łączą cym granulator talerzowy z podajnikiem zasypowym pieca szybowego, ciepłem rekuperacji gazów spalinowych. Powszechnie stosowane dozowanie cykliczne wsadu powoduje skokowy spadek temperatury w górnej strefie pieca. Odgazowanie części lotnych poprzedzające spalanie pozostało ści koksowej stanowi, że w warunkach dozowania porcjami większość części lotnych nie osiąga temperatury zapłonu i unoszona jest z gazami spalinowymi jako strata niezupełnego i niecałkowitego spalania. Znane jest również dozowanie warstwą spiralnie i w sposób ciągły rozścielaną z promieniowej szczeliny wykonanej na obrotowej tarczy podajnika zasypowego, który współosiowo zamyka szyb pieca. Podajnik o takim rozwią zaniu konstrukcyjnym przedstawiony jest w opisie zgł oszenia wynalazku P-374477, jednak jako urządzenie o uniwersalnym zastosowaniu ma ze względów oczywistych nieokreśloną wydajność dozowania. Wymagana temperatura spiekania granulatu - zbliżona do temperatury mięknięcia łupka, rzędu 1150 do 1200°C - osiągana jest przez zapewnienie odpowiedniej zawartości części palnych, właściwy współczynnik nadmiaru powietrza oraz nadanie odpowiedniej prędkości spalania, która w sposób istotny zależy od temperatury powietrza dopływającego do strefy spalania. Zależności te są ze sobą ściśle powiązane.

Sposób według wynalazku wykorzystując znane, powyżej opisane działania technologiczne a dotyczą ce: rozdrabniania, przygotowania mieszanki, granulowania, suszenia, cią g ł ego dozowania surowego granulatu przez spiralne rozścielanie warstwy do szybu pieca, wprowadza istotny warunek, aby granulat surowy dozowany był warstwą o grubości od 2 do 10 cm, z prędkością obrotową tarczy podajnika tak dobraną, że dozowany przez promieniową szczelinę granulat opada na powierzchnię rozżarzonej już do temperatury spalania około 1100°C warstwy rozścielonej podczas poprzedniego obrotu tarczy podajnika. Jednoczenie wysokość strefy intensywnego spalania nad poziomem dysz powietrza powinna zapewniać by powietrze przepływające przez rozżarzony wsad osiągnęło w strefie intensywnego spalania temperaturę około 1100°C.

Korzystnym jest by strefa intensywnego spalania miała wysokość większą od 0,8 m.

Również korzystnym jest, by w warunkach dostępności mieszanki o niskiej zawartości węgla, w zakresie 4,5 do 6% C, do dysz pieca szybowego doprowadzane był o powietrze podgrzane ciepł em rekuperacji gazów spalinowych.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na uzyskanie dużej wydajności procesu i wysokich temperatur przy niskiej zawartości części palnych oraz z minimalnymi stratami spalania. Wynalazek zapewnia warunki bardzo szybkiego spalania, głównie przez skojarzenie szybkiego podgrzewania i odgazowania cienkiej warstwy granulatu surowego ze spalaniem wewnątrz tej warstwy części lotnych. Spalanie zachodzi z udziałem powietrza, którego temperatura jest wyższa od temperatury zapłonu odgazowanych składników palnych, powietrza nagrzanego podczas przepływu przez odpowiedniej wysokości warstwę rozżarzonego wsadu.

Sposób według wynalazku przybliżony jest opisem przykładowego procesu wytwarzania granulatu budowlanego, procesu prowadzonego w linii produkcyjnej według schematu fig. 1 rysunku.

PL 211 503 B1

Figury 2 i 3 rysunku pokazują w ujęciu schematycznym kolejno przekrój pionowy pieca spiekalniczego i widok z doł u obrotowej tarczy podajnika surowego granulatu.

Operacje technologiczne w linii wytwarzania granulatu budowlanego rozpoczyna przygotowanie granulatu surowego w zespole urządzeń złożonym ze zbiorników Z zmielonego łupka, mieszarki M i talerzowego granulatora G - połączonych ś rodkami transportowymi P1 i P2. Na koń cowym odcinku przenośnika P1 rozdrobniony do ziarnistości 1,0 łupek przywęglowy, zawierający głównie tlenki SiO2, CaO, AI2O3, MgO oraz części palne: węgiel C w ilości 5%, wodór i siarkę - natryskiwany jest wodą. Po ujednorodnieniu w mieszalniku M sypka mieszanka podawana jest na granulator G, na którego talerz doprowadzana jest mgła wodna. Następnie granulat surowy obrabiany jest cieplnie w suszarni S i w piecu szybowym PS - dostarczany do tych urządzeń kolejno środkami transportowymi P3 i P4. Instalacja gazów procesowych pieca szybowego PS zawiera połączone przewodami rurowymi i osprzę tem zaworowym: cyklony C, dwusekcyjny rekuperator R1 i R2, filtr tkaninowy F, stację odsiarczania O i komin K. Uformowane granule surowe przenośnikiem P3 podawane są do suszarni S z kubełkowym przenośnikiem, którego kubełki mają ażurową, przenikliwą dla gazu konstrukcję. Do obudowy suszarni S doprowadzone jest nagrzane do temperatury 120 do 150°C powietrze z sekcji R2 rekuperatora.

Prędkość przenośnika zapewnia suszenie granulatu do wilgotności co najmniej higroskopijnej. Zapylone powietrze odprowadzane jest z suszarni S przez kanał wylotowy Kw, wentylator W, filtr tkaninowy F i stacje odsiarczania O do komina K. Piec szybowy PS na górnym końcu zamknięty jest podajnikiem zasypowym z tarczą obrotową, w której wykonana jest promieniowa szczelina s o szerokości 4 cm. Przy szybkości obrotowej tarczy ai=2/min przez szczelinę s do szybu pieca PS grawitacyjnie dozowany jest granulat surowy, którego warstwa opadająca na powierzchnię granul wprowadzonych podczas poprzedniego obrotu tarczy ma grubość g = 3 cm. Granule surowe opadają na powierzchnię granul rozżarzonych w strefie intensywnego spalania Is podczas ostatnich 30 sek do temperatury około 1100°C. W strefie środkowej piec szybowy PS posiada na obwodzie zespół dysz powietrza D, zasilanych powietrzem podgrzanym w pierwszej sekcji R1 rekuperatora, włączonej jako pierwsza w przepływie gazów spalinowych. W rekuperatorze R1 powietrze nagrzewane jest do temperatury około 180°C, co uzupełnia do wymaganego poziomu bilans energii cieplnej procesu przy niskiej, 5-cio procentowej zawartości węgla w granulach surowych. Sterowanie pracą wentylatorów oraz ustawieniem zaworów regulacyjnych zapewnia dostarczanie do pieca szybowego PS przez dysze D powietrza w ilości około 3000 m³/h przy utrzymywaniu nad warstwą wsadu podciśnienia rzędu 10 do 15 Pa. Powietrze wstępnie podgrzane w rekuperatorze R1 podczas przepływu przez rozżarzony wsad na wysokości Hs= 1,2 m osiąga temperaturę około 1100°C. W warunkach ustalonej pracy pieca PS, przy zsynchronizowaniu zasypu i odbioru z pieca PS, osiągana jest temperatura spiekania około 1150°C i wydajność około 1400 kg/h produktu. Odbierany z pieca szybowego PS spieczony granulat budowlany dostarczany jest środkiem transportowym P5 na składowisko.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania granulatu budowlanego z łupka przywęglowego, polegający na:

- rozdrobnieniu łupka do ziarnistości poniżej 1,2 mm,

- przygotowaniu mieszanki wyjściowej zawierającej nie mniej niż 4,5 i nie więcej niż 9% C

- grudkowaniu mieszanki w granulatorze talerzowym, w kształtki granulatu surowego o wielkości od 6 do 20 mm,

- suszeniu granulatu surowego ciepłem gazów spalinowych z pieca szybowego na przenośniku kubełkowym, łączącym granulator talerzowy z podajnikiem zasypowym pieca szybowego,

- dozowaniu granulatu do pieca szybowego, warstwą spiralnie i w sposób ciągły rozścielaną z promieniowej szczeliny na obrotowej tarczy podajnika zasypowego, współosiowo zamykającego szyb pieca, oraz

- przeciwprądowej obróbce termicznej granulatu w piecu szybowym w temperaturze 900 do 1150°C, obejmującej procesy: spalania, spiekania oraz chłodzenia granul, znamienny tym, że granulat surowy dozuje się do szybu pieca (PS) warstwą ciągłą o grubości (g) od 2 do 10 cm, z prędkością obrotową (ω) tarczy podajnika tak dobraną, by dozowany przez promieniową szczelinę (s) granulat opadał na powierzchnię rozżarzonej już do temperatury spalania około 1100°C warstwy

PL 211 503 B1 rozścielonej podczas poprzedniego obrotu tarczy podajnika, przy czym wysokość (Hs) strefy intensywnego spalania (Is) nad poziomem dysz powietrza (D) ustala się tak, by powietrze przepływające przez rozżarzony wsad osiągnęło w strefie intensywnego spalania (Is) temperaturę około 1100°C.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wysokość (Hs) strefy intensywnego spalania (Is) jest większa od 0,8 m.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dla mieszanki o zawartości 4,5 do 6% C wymaganą temperaturę powietrza w strefie intensywnego spalania (Is) uzyskuje się przez podgrzanie powietrza doprowadzanego do dysz (D) ciepłem rekuperacji (R1) gazów spalinowych.