PT1664353E - Método e sistema para a granulação de escória - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "MÉTODO E SISTEMA PARA A GRANULAÇÃO DE ESCÓRIA" A invenção relaciona-se com um processo para a granulação de escória, em particular de um alto-forno e/ou de uma instalação de redução de fusão, em que uma mistura de grânulo/água formada durante a granulação é alimentada para um tanque de granulação e, depois, para uma instalação de drenagem em que os grânulos de escória são drenados, sendo os vapores e gases de H2S formados durante a granulação parcialmente condensados por injecção de água num espaço de condensação que ligado por fluxo ao tanque de granulação. A escória quente que sai do alto-forno ou de uma instalação de redução de fusão é convertida em grânulos, por exemplo, por meio do arrefecimento rápido e trituração utilizando água. Depois da granulação, a mistura de grânulo/água flui por meio de um tanque de granulação ou uma passagem para uma instalação de drenagem, em que a areia da escória é drenada até aproximadamente 12% e depois vendida como um produto acabado. O vapor produzido no decurso do processo de granulação e os gases contendo enxofre, H2S e pequenas quantidades de S02, geralmente passam para a atmosfera por meio de uma chaminé alta ou são precipitados numa torre de condensação disposta acima do tanque de granulação. "Fachbericht Huttenpraxis Metallweiterverarbeitung" [Relatório de Especialistas sobre Processamento Adicional de Metais de Fundição] (Vol. 20, No. 10, 1982, pp. 744-746) 2 descreve um processo para produzir grânulos de escória, em que o condensador de vapor pode ser instalado na chaminé e permite a condensação dos vapores incluindo uma grande proporção de poluentes condensáveis.

Um processo para o tipo descrito na introdução é conhecido a partir do documento DE 35 11 958 C. Neste caso, as correntes de gás, compreendendo uma mistura de vapor/gases de combustão, sendo o termo gases de combustão entendido como para significar tanto o ar como os poluentes, tais como H2S e S02, passam num circuito fechado e são precipitadas numa torre de condensação utilizando água contendo óxido de cálcio.

No entanto, um obstáculo deste processo é que o H2S e S02 só são precipitados utilizando água em concentrações residuais definidas. A quantidade de ar que é sugada para dentro do sistema ou introduzida no mesmo de alguma outra maneira e as quantidades de H2S produzidas flutuam de uma forma muito considerável durante o decurso de uma fundição e de fundição para fundição como uma função da taxa de escória, análise da escória, quantidade de circulação de água, temperatura da água, velocidade do vento, direcção do vento, formato e desenho do tubo de granulação e outros factores. 0 ar introduzido no sistema leva a uma ligeira pressão super-atmosférica em outros regiões da instalação, de acordo com o documento DE 3565 11 958 C, e passa para a atmosfera por meio de aberturas do ejector de grânulos e outras aberturas e por meio das tampas do extractor. No entanto, os gases nocivos também escapam com o ar para a 3 atmosfera, de uma forma não controlada, em concentrações que estão acima dos limites permitidos.

De acordo com outro processo, descrito no documento US 5.540.895 A, os gases de combustão contendo enxofre são submetidos, num dispositivo dedicado na torre de condensação, a uma depuração química de gases por meio de injecção de uma solução aquosa alcalina antes dos mesmos serem descarregados na atmosfera. No entanto, isto exige uma instalação química adicional e o consumo concomitante de químicos. É um objectivo da invenção evitar os problemas e obstáculos acima mencionados e proporcionar um processo e uma instalação para a granulação de escória em que o teor de H2S dos gases e vapores formados durante a granulação é eliminada de forma fiável ou, pelo menos, reduzida para abaixo da concentração de limite permissível, sem a necessidade para montagens complicadas numa instalação existente e sem o consumo adicional de químicos. Além disso, pretende-se evitar o escape de gases contendo H2S provenientes de outras aberturas e áreas não vedadas na instalação e minimizar a quantidade de ar produzida no sistema.

Num processo para a granulação de escória do tipo descrito na introdução, este objectivo é atingido, de acordo com a invenção, pelo facto dos gases residuais contendo H2S serem descarregados a partir do espaço de condensação abaixo do ponto de injecção de água, e o H2S ser queimado. 4

Durante a combustão do H2S, o componente menos nocivo, o SO2 é formado, cujo limite está a um nivel mais alto (limite para a emissão de H2S: 3 ppm; limite para a emissão de S02: 350 ppm) e que também é mais fácil de ser depurado.

De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, a queima do H2S para formar S02 é realizada numa câmara de combustão. É também muito fácil para uma câmara de combustão deste tipo ser adicionada a uma instalação existente. A fim de baixar, de forma vantajosa, o nível de S02 nos gases da combustão libertados na atmosfera, a combustão do gás de combustão é arrefecida com água, e o S02 formado a partir do H2S é precipitado.

Uma outra variante preferida é caracterizada por os gases residuais, depois dos mesmos serem descarregados do espaço de condensação, serem passados em contra-corrente à escória quente e no processo o H2S ser queimado para formar o S02, se apropriado, sendo o calor fornecido por meio de uma chama auxiliar.

De preferência, o tanque de granulação é particionado de uma maneira estanque ao gás a partir da instalação de drenagem da água. isto evita que os gases e vapores contendo enxofre, formados principalmente durante o processo de granulação, escapem para a instalação de drenagem e, consequentemente, a maior parte destes gases e vapores são precipitados pela água injectada no espaço de condensação. 5 É também preferível que uma pressão super-atmosférica seja formada no tanque de granulação e no espaço de condensação abaixo do ponto de injecção de água. Isto é efectuado por meio da regulação da injecção de água. A pressão super-atmosférica tem o efeito positivo que os gases residuais contendo H2S são passados a jusante para o local de combustão, isto é, a câmara de combustão ou canal de escória, sem a necessidade de um meio de fluxo forçado, tal como ventiladores ou outros. Além disso, a quantidade de ar introduzida utilizando o dispositivo de granulação é reduzida e, deste modo, também o é a quantidade de ar e o nível de H20 que são descarregados do sistema.

De acordo com outra forma de realização preferida, os vapores e os gases formados na instalação de drenagem são passados para dentro do espaço de condensação acima do ponto de injecção de água. Estes gases e vapores, em alguns casos contendo enxofre, podem ser precipitados no espaço de condensação e/ou serem alimentados para combustão como gases residuais contendo H2S.

De preferência, uma pressão super-atmosférica é formada no espaço de condensação acima do ponto de injecção de água.

Se estiver presente uma barreira ao gás, uma pressão super-atmosférica é formada, por exemplo, nas partes da instalação conectadas a jusante do tanque de granulação, como resultado de uma conexão de gás ao espaço de condensação acima do ponto de injecção de água, com o resultado de que é impossível que quaisquer vapores ou gases escapem, de uma maneira não controlada, pelas aberturas e locais não vedados, mas, ao contrário, estes 6 vapores e gases são extraídos para dentro do espaço de condensação.

De preferência, a quantidade de vapor e gás que passa para dentro do espaço de condensação por meio de uma acção de sucção é controlada por meio da quantidade de água injectada e é mantida a um mínimo. Como resultado, a quantidade de H2S descarregado com o ar e também o consumo de energia da instalação são minimizados.

Uma outra variante preferida da invenção é caracterizada por o condensado formado no espaço de condensação e a água injectada serem descarregados do espaço de condensação e alimentados à água que foi separada na instalação de drenagem e é recirculada para a granulação e a injecção de água.

De uma forma vantajosa, a quantidade de água injectada é controlada como uma função da taxa de escória. A instalação de acordo com a invenção para a granulação de escória compreende um canal de escória para transportar a escória quente para um dispositivo de granulação, de preferência uma cabeça de pulverização, um tanque de granulação a jusante para reter uma mistura de grânulo/água, um dispositivo de condensação, de preferência uma torre de condensação que é ligada por fluxo ao tanque de granulação e tem uma alimentação de água e um dispositivo para injectar a água e uma instalação de drenagem de grânulo, é caracterizada por a linha de descarga para descarregar os vapores e os gases, que é ligada por tubos a uma câmara de combustão, ser 7 proporcionada no dispositivo de condensação abaixo do dispositivo para injectar a água.

De acordo com outro aspecto, a instalação de acordo com a invenção para a granulação de escória compreende um canal de escória que é proporcionado com uma capota do extractor, para transportar a escória quente para um dispositivo de granulação, de preferência uma cabeça de pulverização, um tanque de granulação a jusante para reter uma mistura de grânulo/água, um dispositivo de condensação, de preferência uma torre de condensação que é ligada por fluxo ao tanque de granulação e tem uma alimentação de água e um dispositivo para injectar a água e uma instalação de drenagem de grânulo, é caracterizada por a linha de descarga para descarregar os vapores e os gases, que se abre no canal de escória entre o dispositivo de granulação e a capota do extractor, ser proporcionada no dispositivo de condensação abaixo do dispositivo para injectar a água.

De acordo com uma forma de realização preferida, é proporcionado um refrigerador de água para os gases de combustão a jusante da câmara de combustão e/ou a jusante da capota do extractor do canal de escória.

Este refrigerador de água é utilizado para arrefecer os gases de combustão e para limpar ou precipitar o SO2 formado como resultado da combustão.

De preferência, o canal de escória compreende um queimador para gerar uma chama auxiliar, cujo queimador pode ser ligado como função da temperatura do canal de escória. Como resultado o canal de escória pode ser aquecido até à temperatura necessária para a combustão de 8 H2S depois de ter estado inoperativo durante um período de tempo prolongado.

Uma variante preferida da instalação de acordo com a invenção é caracterizada por a instalação de drenagem do grânulo compreender pelo menos um dispositivo de drenagem e uma bacia de água, que são proporcionados com uma capota de cobertura e uma linha de descarga para descarregar os vapores e os gases que se abrem no dispositivo de condensação acima do dispositivo para injectar a água, que sai para distante da capota de cobertura.

De uma forma vantajosa, uma barreira ao gás é proporcionada entre o tanque de granulação e a instalação de drenagem do grânulo.

Além disso, é preferível que um meio para aprisionar e condensar a água é proporcionado no dispositivo de condensação abaixo do dispositivo para a injecção da água, do qual sai uma linha de descarga que se abre dentro do dispositivo de descarga do grânulo, em particular a bacia de água.

De preferência, a instalação de drenagem do grânulo, em particular a bacia de água, é ligada por meio de tubagem à alimentação de água do dispositivo de condensação e/ou dispositivo de granulação. A invenção será agora descrita em mais pormenor, com referência ao desenho, em que a figura proporciona uma ilustração esquemática de uma instalação de acordo com a invenção. 9

De acordo com a figura, a escória quente de um alto-forno e/ou de uma instalação de redução de fusão passa por um canal de escória 1, na direcção indicada pela seta, para um dispositivo de granulação 2, por exemplo, uma cabeça de pulverização, onde é arrefecida e triturada por pulverização em água. A mistura grânulo/água formada passa por um tubo de granulação 3 para dentro de um tanque de granulação 4 e, a partir dai, através da passagem 5 para dentro de uma instalação de drenagem de grânulo, compreendendo os dispositivos de drenagem 6a e 6b, por exemplo, transportadores de parafuso sem-fim, filtros de tambor, etc., e as bacias de água 7a-7c. Na instalação de drenagem, os grânulos são drenados e a areia da escória é armazenada nas áreas de armazenamento 8a e 8b. A água que é separada nas bacias de água 7a-7c, depois da substituição das perdas e arrefecimento numa torre de arrefecimento 24, é retornada como água processada do tanque de recolha 23 da torre de arrefecimento 24 por meio de uma linha 9 para a dispositivo de granulação 2.

Os vapores e os gases contendo enxofre formados durante a granulação são precipitados numa torre de condensação 10 disposta acima do tanque de granulação 4. Um dispositivo 11 para a injecção de água, que é fornecido com água contendo óxido de cálcio por meio de uma alimentação de água 12 alimentada do tanque de recolha 23, fica disposto na parte superior da torre de condensação 10. Um meio 13 para aprisionar e condensar a água, por exemplo, formado por canais de recolha de água, é disposto na porção inferior do torre de condensação 10, isto é, abaixo do dispositivo 11, e este meio 13 é ligado à bacia de água 7c por meio de uma linha de descarga 14. 10

Os gases e os vapores residuais contendo H2S que não foram condensados ou precipitados são extraídos da torre de condensação 10 por meio de uma linha de descarga 15 abaixo do dispositivo 11 e acima do meio 13 e alimentados para uma câmara de combustão de temperatura controlada 16, onde o H2S é queimado para formar S02. Os gases de combustão são, então, arrefecidos num refrigerador de água (ou depurador) 17 fornecido pela alimentação de água 12, e o S02 aí contido é depurado e precipitado. O gás de combustão do qual foram removidos o H2S e o S02 é, então, libertado na atmosfera. A água da depuração é alimentada para a linha de descarga 14.

Alternativamente, a linha de descarga 15 abre-se (conforme ilustrada pelas linhas tracejadas) no canal de escória 1, especificamente entre o dispositivo de granulação 2 e uma capota do extractor 18 proporcionada acima do canal de escória 1. No canal de escória 1, os gases residuais passam em contra-corrente à escória quente e, no processo, o H2S é queimado para formar S02. A distância entre o ponto em que a linha de descarga 15 se abre para dentro do canal de escória 1 e a capota do extractor 18 assegura que os gases residuais podem ser aquecidos à temperatura necessária para a combustão do H2S e que há tempo suficiente disponível para a combustão. Para fornecer calor adicional no caso de uma paragem prolongada ou de uma queda na temperatura da escória, é proporcionado um queimador 19 para gerar uma chama auxiliar no canal de escória 1. Os gases de combustão são descarregados por meio da capota do extractor 18 e, se apropriado, alimentados ao refrigerador de água 17 ou um dispositivo de despoeiramento. 11 0 tanque de granulação 4 é encerrado em relação à passagem 5 e, subsequentemente, em relação à instalação de drenagem de grânulo por uma barreira ao gás 20 que só permite que a mistura grânulo/água passe para dentro da passagem 5 e a instalação de drenagem, mas retém os vapores e os gases no tanque de granulação 4 e na torre de condensação 10.

Como resultado da injecção de água por meio do dispositivo 11, uma pressão super-atmosférica é gerada na parte inferior da torre de condensação 10, isto é, abaixo do ponto de injecção da água e no tanque de granulação 4. Devido a esta pressão super-atmosférica, os gases residuais são alimentados por meio da linha de descarga 15 para a câmara de combustão 16 ou para e através do canal de escória 1 sem a necessidade de dispositivos de fluxo forçado.

Os dispositivos de drenagem 6a, 6b com as bacias de água 7a e 7b e a última bacia de água 7c são proporcionados com tampas de cobertura 21a-21c, das quais sai uma linha de descarga 21 para quaisquer vapores e gases formados na instalação de drenagem, que se abre para dentro da torre de condensação 10 acima do dispositivo 11. Deste modo, os gases de combustão nocivos que não são formados tão cedo quanto no tanque de granulação 4, de onde os mesmos subiriam para dentro da torre de condensação 10, podem do mesmo modo, ser alimentados para purificação e, em particular, para combustão.

Devido à injecção de água na torre de condensação 10 e da barreira ao gás 20, é formada uma pressão sub- atmosférica, que assegura que os vapores e os gases são 12 extraídos por meio da linha de descarga 22 para dentro da torre de condensação 10, na instalação de drenagem de grânulo, isto é, na passagem 5 e nas partes da instalação abaixo das tampas de cobertura 21a-21c. Isto evita que os gases nocivos contendo H2S passem para a atmosfera de uma maneira não controlada por meio das aberturas ou locais não vedados na instalação de drenagem de grânulo. Como resultado, é até possível, por exemplo, que um filtro de tambor utilizado como dispositivo de drenagem seja limpo por meio de ar comprimido.

Vantajosamente, são proporcionados dispositivos de medição e/ou de controlo (não ilustrados) na linha de descarga 22 e a alimentação de água 12, de modo que a quantidade de vapor e gás extraída da instalação de drenagem possa ser controlada por meio da quantidade de água injectada na torre de condensação 10 e possa ser mantida a um mínimo. São também proporcionados instrumentos de medição para determinar a taxa de escória, também com a finalidade de permitir que a quantidade de água injectada seja controla como uma função desta taxa.

Lisboa, 28 de Março de 2007

Claims (19)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a granulação de escória, em particular de um alto-forno e/ou de uma instalação de redução de fusão, em que uma mistura de grânulo/água formada durante a granulação é alimentada para um tanque de granulação (4) e, depois, para uma instalação de drenagem, em que os grânulo de escória são drenados, os vapores e os gases contendo H2S formados durante a granulação sendo pelo menos parcialmente condensados por meio de injecção de água num espaço de condensação que é ligado por fluxo ao tanque de granulação (4), caracterizado por os gases residuais contendo H2S serem descarregados do espaço de condensação abaixo do ponto de injecção de água e o H2S ser queimado.

2. Processo de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por a queima ser levada a cabo numa câmara de combustão (16).

3. Processo de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por os gases residuais, depois dos mesmos terem sido descarregados do espaço de condensação, serem passados em contra-corrente à escória quente e no processo o H2S ser queimado para formar S02, se apropriado, sendo o calor fornecido por meio de uma chama auxiliar.

4. Processo de acordo com uma das Reivindicações 1 a 3, caracterizado por o gás de combustão ser arrefecido com água e o S02 formado a partir do H2S ser precipitado.

5. Processo de acordo com uma das Reivindicações 1 a 4, caracterizado por o tanque de granulação (4) ser 2 particionado de uma maneira estanque ao gás a partir da instalação de drenagem da água.

6. Processo de acordo com uma das Reivindicações 1 a 5, caracterizado por uma pressão super-atmosférica ser formada no tanque de granulação (4) e no espaço de condensação abaixo do ponto de injecção de água.

7. Processo de acordo com uma das Reivindicações 1 a 6, caracterizado por os vapores e os gases formados na instalação de drenagem passarem para o espaço de condensação acima do ponto de injecção de água.

8. Processo de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado por uma pressão sub-atmosférica ser formada no espaço de condensação acima do ponto de injecção de água.

9. Processo de acordo com a Reivindicação 7 ou 8, caracterizado por a quantidade de vapor e gás passada para o espaço de condensação por meio de uma acção de sucção ser controlada por meio da quantidade de água injectada e ser mantida a um mínimo.

10. Processo de acordo com uma das Reivindicações 1 a 9, caracterizado por o condensado formado no espaço de condensação e a água injectada serem descarregados do espaço de condensação e alimentado à água que foi separada na instalação de drenagem e é recirculada para a granulação e injecção de água. 3

11. Processo de acordo com uma das Reivindicações 1 a 10, caracterizado por a quantidade de água injectada ser controlada como uma função da taxa de escória.

12. Instalação para a granulação de escória, em particular de um alto-forno e/ou de uma instalação de redução de fusão, compreendendo um canal de escória (1) para transportar a escória quente para um dispositivo de granulação (2), de preferência uma cabeça de pulverização, um tanque de granulação a jusante (4) para reter uma mistura de grânulo/água, um dispositivo de condensação (10), de preferência uma torre de condensação, que é ligada por fluxo ao tanque de granulação (4) e tem uma alimentação de água (12) e um dispositivo (11) para injectar água e uma instalação de drenagem, caracterizada por uma linha de descarga (15) para descarregar os vapores e os gases, que é ligada por meio de tubagem a uma câmara de combustão (16), ser proporcionada no dispositivo de condensação (10) abaixo do dispositivo (11) para injectar a água.

13. Instalação para a granulação de escória, em particular de um alto-forno e/ou uma instalação de redução de fusão, compreendendo um canal de escória (1) que é proporcionado com uma capota do extractor (18) para transportar a escória quente para um dispositivo de granulação (2), de preferência uma cabeça de pulverização, um tanque de granulação a jusante (4) para reter uma mistura de grânulo/água, um dispositivo de condensação (10), de preferência uma torre de condensação, que é ligada por fluxo ao tanque de granulação (4) e tem uma alimentação de água (12) e um dispositivo (11) para injectar água e uma instalação de drenagem, caracterizada por uma linha de descarga (15) para descarregar os vapores e os gases, que 4 se abre no canal de escória (1) entre o dispositivo de granulação (2) e a capota do extractor (18) ser proporcionada no dispositivo de condensação (10) abaixo do dispositivo (11) para injectar água.

14. Instalação de acordo com a Reivindicação 12 ou 13, caracterizada por um refrigerador de água (17) para a combustão dos gases de combustão ser proporcionado a jusante da câmara de combustão (16) e/ou a jusante da capota do extractor (18) do canal de escória.

15. Instalação de acordo com a Reivindicação 13 ou 14, caracterizada por o canal de escória (1) compreender um queimador (19) para gerar uma chama auxiliar.

16. Instalação de acordo com uma das Reivindicações 12 a 15, caracterizada por a instalação de drenagem de grânulo compreender pelo menos um dispositivo de drenagem (6a, 6b) e uma bacia de água (7a, 7b, 7c) que são proporcionados com uma capota de cobertura (21a, 21b, 21c) e uma linha de descarga (22) para descarregar os vapores e os gases, que se abre no dispositivo de condensação (10) acima do dispositivo (11) para injectar a água, que sai da capota de cobertura (21a, 21b, 21c).

17. Instalação de acordo com uma das Reivindicações 12 a 16, caracterizada por uma barreira ao gás (20) ser proporcionada entre o tanque de granulação (4) e a instalação de drenagem de grânulo.

18. Instalação de acordo com uma das Reivindicações 12 a 17, caracterizada por um meio (13) para aprisionar e condensar a água ser proporcionado no dispositivo de 5 condensação (10) abaixo do dispositivo (11) para a injecção de água, de cujo meio (13) sai uma linha de descarga (14) que se abre dentro do dispositivo de drenagem, em particular a bacia de água.

19. Instalação de acordo com uma das Reivindicações 12 a 18, caracterizada por a instalação de drenagem de grânulo, em particular a bacia de água (7c) ser ligada por meio de tubagem à alimentação de água (12) do dispositivo de condensação (10) e/ou ao dispositivo de granulação (2). Lisboa, 28 de Março de 2007