RO119412B1 - Procedeu de obţinere a zgurei metalurgice expandate şi dispozitiv pentru realizarea acestuia - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a zgurei metalurgice expandate şi la dispozitivul pentru realizarea acestuia. Zgura metalurgică este expandată pentru a produce un solid uşor, prin formarea unui jet de zgură topită lichidă (45), cu un debit controlat, amestecarea jetului de zgură cu o cantitate controlată de apă şi dirijarea amestecului interactiv de zgură şi apă într-o cuvă receptoare (34). Zgura şi apa sunt lăsate să interacţioneze pentru o perioadă determinată de timp, pentru a forma un solid expandat, fără a se mai adăuga apă pentru răcire, care ar răci materialul şi l-ar vitrifica. În cuva receptoare (34), un rotor paletat (32) operează pentru a segmenta amestecul interactiv de zgură şi apă şi pentru a proiecta amestecul segmentat prin aer, pentru a fi colectat într-o stivă. ŕ

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere a zgurei metalurgice expandate, precum și la un dispozitiv pentru realizarea acestui procedeu. Zgura metalurgică expandată obținută este un produs solid ușor, utilizat ca un conglomerat în fabricarea produselor de beton.

Eforturile precedente, de recuperare a zgurei pentru utilizări în alte domenii, în afara domeniului metalurgic, s-au concretizat în proiectarea zgurei într-un rezervor cu apă, situat într-o incintă deschisă. Zgura stinsă se răcește și se solidifică, generând vapori care se elimină prin zgură, obținându-se astfel un produs expandat ușor, asemănător pietrei ponce. în acest procedeu de obținere a produsului expandat, se produc cantități mari de produse de reacție, gazoase, ce se evaporă în atmosferă, nefiind respectate standardele moderne de protecție a mediului. Acest procedeu este încet, fiind un procedeu discontinuu, ce prezintă dezavantajul că zgura răcită trebuie să fie tratată ulterior, pentru a se obține un conglomerat de dimensiuni uniforme, adecvate utilizării acestuia.

Sunt cunoscute procedee de peletizare, în care zgura topită este adăugată în mod continuu, împreună cu o cantitate de apă, pe un cilindru rotativ, prevăzut cu palete extinse lateral, astfel încât zgura răcită să fie proiectată în aer, pentru o răcire ulterioară și, apoi, pentru depozitare într-o grămadă de pelete uniforme și discrete. Un asemenea procedeu este descris în publicația US 3 594142. Produsul rezultat conform procedeului este sub formă de pelete, care sunt ușor de manevrat. Oricum, peletele care sunt întărite și relativ dense nu pot fi considerate ca fiind zgură spumoasă sau zgură expandată și nu sunt potrivite pentru a fi utilizate în betoane ușoare și în aplicații similare, ce necesită un conglomerat ușor.

în brevetul US 1 047 370, zgura topită este proiectată într-un jet de apă sub presiune, către un tambur rotativ, prevăzut cu o mulțime de lame bătătoare, ce pivotează pe suportul lor și care se așează în poziție radială, când tamburul se rotește cu o viteză de aproximativ 2135 m/min. Acțiunea combinată a vaporilor, apei și bătătoarelor asupra zgurei produce dezintegrarea acesteia în fragmente mici, care sunt aruncate în aer și strânse într-o grămadă. Produsul obținut nu este expandat și nu se poate folosi ca un conglomerat ușor.

în publicația US 56 595 zgura topită este, de asemenea, proiectată către un tambur rotativ, care de această dată este prevăzut cu o serie de brațe, ce se extind radial și oblic, de-a lungul suprafeței periferice a tamburului. Tamburul este așezat în interiorul unei încăperi prevăzută cu un bazin cu apă, pentru răcirea zgurei topite și fierbinți. Zgura este granulată și spartă, datorită schimbării bruște de temperatură, și este deplasată de către brațele care funcționează ca o sapă elicoidală, spre a fi ridicată și scoasă în afara instalației. Produsul rezultat este vitrificat și, deci, este nepotrivit pentru utilizarea ca un conglomerat ușor.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este asigurarea mijloacelor de obținere a unei zguri expandate, ușoare, printr-un procedeu continuu.

Procedeul de obținere a zgurei metalurgice expandate, conform invenției, cuprinde următoarele etape:

a) formarea unui jet de zgură topită, lichidă, cu debit reglat;

b) amestecarea jetului de zgură topită, lichidă, cu o cantitate prestabilită de apă, pentru a se realiza un amestec interactiv, de zgură și apă;

c) dirijarea amestecului interactiv, de zgură și apă, într-o cuvă receptoare, ce are suprafața de bază închisă, pentru a conține amestecul interactiv de zgură și apă și pentru a permite acestui amestec să interacționeze, pentru o perioadă de timp prestabilită, în vederea formării zgurii expandate;

d) fragmentarea produsului de zgură expandată pe un tambur rotativ, dispus pentru rotație pe axa sa longitudinală, în interiorul cuvei receptoare, tamburul fiind prevăzut cu cel puțin o paletă, care are o lungime și o înălțime prestabilită, înălțimea extinzându-se radial, pe o distanță predeterminată de la suprafața tamburului, iar lungimea cel puțin a unei palete extinzându-se pe cel puțin o porțiune din lungimea tamburului; __

e) proiectarea în aer a produsului segmentat, de zgură expandată, pentru a fi colectat într-o stivă.

RO 119412 Β1

Jetul de zgură topită și apă sunt amestecate prin pulverizarea apei pe suprafața zgurei topite lichide, care curge de-a lungul unei plăci de alimentare înclinată.

Amestecul interactiv de zgură și apă se introduce prin partea de admisie, aflată la partea superioară a cuvei receptoare, care are o bază curbată, adaptată să îmbrace tamburul rotativ, 55 iar produsul de zgură expandată se descarcă prin partea de evacuare. Debitul de curgere a jetului de zgură este de 1 ...3 t/min, iar debitul apei este de 380...1140 l/min. Produsul segmentat de zgură expandată este proiectat în aer de către tamburul rotativ. Viteza periferică a tamburului rotativ este de 9,14...12,80 m/sec.

Dispozitivul pentru realizarea procedeului conform invenției este prevăzut cu o cuvă 60 receptoare, ce are o bază curbă și o deschidere la partea superioară, prin care amestecul interactiv de zgură și apă este primit, printr-o parte de admisie, produsul de zgură expandată fiind descărcat printr-o parte de evacuare, un tambur rotativ, dispus pentru rotație, pe axa sa longitudinală, în interiorul cuvei receptoare, tamburul fiind prevăzut cu cel puțin o paletă, ce are o lungime și o înălțime prestabilite, înălțimea extinzându-se radial pe o distanță predeterminată de 65 la suprafața tamburului, paleta fiind adaptată pentru a fragmenta amestecul de zgură și apă în timpul rotirii tamburului rotativ, ce se află pe traiectoria unui jet de amestec interactiv de zgură și apă, și pentru proiectarea acestui amestec interactiv către partea de evacuare a cuvei receptoare, cu o forță centrifugă suficientă pentru proiectarea amestecului de zgură și apă fragmentat prin partea superioară deschisă a cuvei receptoare, pentru a fi colectat într-o stivă. 70

Dispozitivul conform invenției este prevăzut cu un tambur deflector rotativ, dispus mai sus decât partea de evacuare a cuvei receptoare, la o înălțime selectată, pentru a împiedica materialul proiectat să ajungă la partea de admisie a cuvei receptoare. Acest tambur rotativ este prevăzut cu o singură paletă, având o lungime ce se extinde de la o margine a tamburului la cealaltă. 75 într-o variantă preferată de realizare a dispozitivului conform invenției, tamburul rotativ, dispus pentru rotație pe axa sa longitudinală în interiorul cuvei receptoare, este prevăzut cu o pereche de palete dispuse radial pe părți diametral opuse tamburului, o primă paletă extinzându-se de la o margine a tamburului către zona mediană a acestuia, cealaltă paletă extinzându-se de la cealaltă margine către zona mediană, pentru a echilibra tamburul. 80

Avantajul ce rezultă prin aplicarea invenției constă în aceea că se asigură mijloace de transformare a zgurei topite, din furnalele de zgură, într-un produs solid, ușor, folosit drept conglomerat în fabricarea produselor de beton.

în continuare, se descrie un exemplu de realizare a procedeului conform invenției, cu referire și la fig. 1 ...9, ce reprezintă: 85

- fig.1, vedere schematică laterală a dispozitivului folosit pentru realizarea procedeului;

- fig.2, vedere de perspectivă a dispozitivului prezentat în fig.1;

- fig.3, vedere laterală a dispozitivului prezentat în fig.2;

- fig.4, vedere schematică laterală a tamburului care este parte a dispozitivului din fig.1;

- fig.5, vedere schematică laterală a tamburului din fig.4; 90

- fig.6, vedere schematică laterală, cu referire la fig.1, a primei variante de realizare a tamburului utilizat pentru realizarea procedeului;

- fig.7, vedere schematică laterală a tamburului din fig.6;

- fig.8, vedere schematică laterală, cu referire la fig.1, a unei a doua variante de realizare a tamburului utilizat pentru realizarea procedeului; 95

- fig.9, vedere laterală schematică a tamburului din fig. 8.

Conform invenției, procedeul este realizat prin utilizarea unui dispozitiv pentru peletizarea zgurei metalurgice, care este modificat în scopul realizării invenției. Ca și în cazul unui peletizator, zgura topită este dirijată dintr-un cuptor de zgură (nereprezentat), pentru alimentarea, prin intremediul unui jgheab 20, a dispozitivului 22 aflat într-o incintă 23. 100

RO 119412 Β1

Dispozitivul constă dintr-o ramă 24 (fig.2) alcătuită din două rame laterale 26, 28, între care se află principalele elemente operaționale ale dispozitivului, respectiv ale unui jgheab de alimentare 30, un prim rotor proiector paletat 32, o cuvă receptoare 34 deschisă, în care intră rotorul 32, și un al doilea rotor deflector 36.

Așa cum se observă în fig.3, jgheabul de alimentare 30 este alcătuit dintr-o placă metalică de bază 38, dreaptă, ce susține o multitudine de blocuri 40 din material termorezistent, cum ar fi grafitul, suprafețele superioare constituind suprafața de interacțiune. Apa furnizată de țeava 42 prevăzută cu pulverizatoare (nereprezentate) este direcționată, așa cum indică săgeata 43, pe suprafața jetului de zgură topită lichidă 45 (fig. 1), ce curge de-a lungul jgheabului înclinat 30 și care interacționează cu zgura. De preferință, curgerea zgurei este controlată, fiind reglată la un debit de 1000...3000 kg/min, în timp ce debitul apei este reglat la 450...1400 l/min. Pereții laterali 44 (fig. 1) au rolul de a păstra amestecul interactiv de apă și zgură pe suprafața jgheabului de alimentare 30, întreg jgheabul fiind montat pe arcuri, de rama 24 a aparatului, și supus vibrațiilor, pentru a preveni aderența amestecului interactiv de zgură și apă. Astfel jgheabul de alimentare 30 este susținut de suporții 46 ai ramei 24 prin intermediul unor arcuri 48, având axul de compresie dispus vertical. Este produsă o vibrație aleatoare de impactul dintre amestecul interactiv de zgură și apă, ce curge de-a lungul jgheabului de alimentare și care este accentuată printr-o forță de vibrație constantă, produsă de o greutate excentrică rotativă (nereprezentată).

Apa pentru răcire adițională este adusă, prin intermediul țevii 50, în partea de jos a plăcii de bază 38, iar din țeava de apă 52, la o placă de picior 54, așezată la partea de evacuare a jgheabului 30, unde amestecul interactiv de zgură și apă părăsește jgheabul 30 de alimentare și intră în cuva receptoare 34.

Cuva receptoare 34 are baza curbată, iar partea superioară deschisă definește o parte de admisie 56, adiacentă jgheabului 30 de alimentare, și o parte de evacuare 58, la distanță de jgheabul de alimentare care în industrie se întâlnește sub numele de lingură. Cuva receptoare 34 este dimensionată, pentru a urmări conturul tamburului, ce cuprinde un rotor paletat 32 și este prevăzută cu o cămașă realizată dintr-o foaie de oțel inoxidabil, ce este răcită cu apa ce provine de la o țeavă 59.

Rotorul paletat 32 este alcătuit din două plăci 60 laterale, circulare, dispuse paralel, între care se află un tambur 62 dispus orizontal, prevăzut cu un arbore 64 circular, coaxial, pe care tamburul este montat pentru rotația în jurul unei axe orizontale 66, partea periferică a tamburului 62 fiind prevăzută cu o pereche de palete 68 radiale, ce se extind în exterior. Tamburul 62 se rotește în sensul acelor de ceasornic, așa cum este indicat de săgeata 70 din fig.3, care este în direcția amestecului interactiv de zgură și apă, ce înaintează dinspre jgheabul 30, și care ajunge în partea de admisie a cuvei receptoare 34. Tamburul 62 este antrenat de un motor 72 prin intermediul unei curele 74 și a unei fulii 76.

Poziția și configurarea paletelor 68 pe suprafața tamburului 62 este foarte importantă pentru realizarea procedeului conform invenției. Așa cum se observă din fig.4 și 5, fiecare paletă 68 este dipusă diametral opus pe tamburul 62, astfel încât atunci când o paletă se rotește spre partea superioară a tamburului 62, paleta opusă se află pe partea inferioară a tamburului. Fiecare paletă 68 se întinde între marginea tamburului adiacentă plăcilor 60 și o zonă mediană, în acest fel, ansamblul rotor paletat 32 este echilibrat și cel puțin o paletă este asociată respectivului segment longitudinal al tamburului.

De obicei, tamburul, care are un diametru exterior de 61 cm, este rotit pentru a avea o viteză periferică de 9...13 m/sec, fiecare paletă extinzându-se pe o distanță de 15 cm de la suprafața tamburului și fiind adaptată să segmenteze amestecul interactiv de zgură și apă, livrat

RO 119412 Β1 de jgheabul de alimentare 30 pe măsură ce acesta ajunge în partea de admisie 56 a cuvei receptoare 34. Tamburul are o lungime de 1,828 m, iar paletele 68 se află la o foarte mică distanță de cuva receptoare, în mod obișnuit lăsând un spațiu mai mic de 1,27 cm. Amestecul 150 interactiv de zgură și apă continuă să interacționeze, pe măsură ce curge prin cuva receptoare 34 și este deplasat înainte, spre partea de evacuare 58, de către paletele 68, astfel având mai mult timp pentru formarea produsului de zgură ușor și expandat. Pe măsură ce rotorul 32 completează o perioadă de-a lungul cuvei receptoare 34, fiecare paletă 68 proiectează materialul, adus în fața paletei, prin aer, sub forma unei grămezi. 155

Ansamblul dispozitivului 32 este completat de rotorul deflector 36, care constă, de asemenea, din două plăci laterale 80 paralele, între care se află un cilindru orizontal 82 pe un arbore coaxial circular 82, ale cărui margini sunt montate în blocurile de susținere 86, pentru a fi rotit în jurul unei axe orizontale 88, către jgheabul 30 de alimentare, așa cum este indicat de săgeata direcțională 90. Arborele 84 este distanțat de arborele 64 pentru rotorul paletat 32, 160 la o distanță selectată pentru a deflecta orice material proiectat cu jetul în grămadă și a preveni materialul să ajungă în partea de admisie 56 a cuvei receptoare 34.

Poziția blocurilor de susținere 86 poate fi ajustată, pentru a varia distanța dintre rotorul deflector 36 și rotorul paletat 32, iar apa de răcire este alimentată prin intermediul țevii 92 și direcționată, așa cum este indicat de săgeata 94, către suprafața rotorului 36. 165

Dispozitivul 22 asigură mijloace cu funcționare continuă de expandare a zgurei metalurgice, iar dispozitivele de peletizare existente pot fi transformate foarte ușor, pentru a produce zgură expandată. Pentru transformare, este nevoie de cuva receptoare 34 și de modificarea rotorului paletat 32, pentru a se reduce numărul de palete 68, altfel, amestecul interactiv de zgură și apă va fi proiectat în mod prematur, de cele câteve palete adiționale, și nu va exista 170 posibilitatea interacționării în cuva receptoare.

în utilizare, se apreciază că interacțiunea dintre zgură și apă începe când apa este adăugată jetului de zgură ce curge prin jgheabul de alimentare 30. Dacă se dorește mărirea timpului de interacțiune, se poate mări lungimea jgheabului de alimentare 30, dar acest lucru necesită creșterea înălțimii la care se află jgheabul de alimentare și, deci, complicarea transfor- 175 mării facilităților existente, pentru a se aplica procedeul din prezenta invenție. Amestecul interactiv de zgură și apă ce părăsește jgheabul de alimentare 30 este suportat fizic de către cuva receptoare 34, care este așezată în continuarea jgheabului de alimentare și recepționează amestecul interactiv de zgură și apă aflată în cădere liberă. Interacțiunea dintre zgură și apă continuă în cuva receptoare și poate fi observată ca o serie de explozii sonore, pe măsură ce 180 amestecul se deplasează de la partea de admisie către partea de evacuare a cuvei receptoare. Scopul paletelor 68 este dublu, astfel fiecare paletă prezintă o creastă ascuțită, ce are rolul de a despica amestecul de interacțiune, iar o muchie este adaptată în parte pentru a susține creasta ascuțită, precum și pentru a deflecta orice impact provenit de la exploziile din amestecul interactiv de zgură și apă. Cel de-al doilea rol al paletelor este acela de a proiecta materialul 185 segmentat, ce este deplasat înainte de către palete, astfel încât acesta părăsește cuva receptoare cu o forță suficientă pentru a fi proiectat într-o stivă 96 (fig. 1) ce poate fi transportată când este nevoie.

Este de apreciat că se pot realiza și alte variante ale invenției prezentate mai sus, fără a depăși întinderea conferită de revendicări. în particular, trebuie înțeles că forma și configurația 190 paletelor poate varia, și alte exemple ale unor variante sunt prezentate în fig.6...9.

în fig.6 și 7, tamburul 100 este prevăzut numai cu o singură paletă 98. Tamburul 100 este montat între plăcile laterale 102.___ în fig.8 și 9, tamburul 104 este prevăzut cu patru palete 106 alternate radial, dintre care o primă pereche 106a ocupă un segment longitudinal al tamburului, aflat între o placă laterală 195

RO 119412 Β1

108 și o zonă mediană al tamburului, iar o a doua pereche 106b ocupă un segment longitudinal al tamburului, aflat între placa laterală opusă 108 și în zona mediană a tamburului. Fiecare paletă 106 este alternată radial la 90°, astfel încât paletele ce formează o pereche (106a, 106b) se află dispuse pe părți diametral opuse ale tamburului. Această aranjare a paletelor asigură echilibrul tamburului, fiind facilitată astfel operația de întreținere a dispozitivului.

Se apreciază că dacă se introduc prea multe palete, timpul de interacțiune al amestecului în cuva receptoare devine prea mic, deoarece paletele proiectează succesiv materialul din cuva receptoare. în final, se apreciază că această cuvă receptoare 34 este răcită cu apă, prin intermediul țevii 59, și că nu se mai adaugă apă în interiorul cuvei, limitându-se astfel cantitatea de apă și prevenindu-se răcirea accentuată a amestecului interactiv de zgură și apă, răcire ce conduce la stoparea reacției și vitrificarea materialului rezultat.

Claims (11)

1. Revendicări

   1. Procedeu de obținere a zgurei metalurgice expandate, prin proiectarea unui amestec de zgură și apă pe un tambur rotativ, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde următoarele etape:

   a) formarea unui jet de zgură topită lichidă (45), cu debit reglat;

   b) amestecarea jetului de zgură topită lichidă (45) cu o cantitate prestabilită de apă (43), pentru a se realiza un amestec interactiv de zgură și apă;

   c) dirijarea amestecului interactiv de zgură și apă într-o cuvă receptoare (34), care are suprafața de bază închisă, pentru a conține amestecul interactiv de zgură și apă și pentru a permite amestecului de zgură și apă să interacționeze, pentru o perioadă de timp prestabilită, în vederea formării zgurii expandate;

   d) fragmentarea produsului de zgură expandată pe un tambur rotativ (62), dispus pentru rotație pe axa sa longitudinală, în interiorul cuvei receptoare (34), tamburul (62) fiind prevăzut cu cel puțin o paletă (68), care are o lungime și o înălțime prestabilite, înălțimea extinzându-se radial, pe o distanță predeterminată de la suprafața tamburului (62), iar lungimea cel puțin a unei palete (68) extinzându-se pe cel puțin o porțiune din lungimea tamburului (62);

   e) proiectarea în aer a produsului segmentat de zgură expandată, pentru a fi colectat într-o stivă (96).
2. 2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că jetul de zgură topită (45) și apă (43) sunt amestecate, prin pulverizarea apei (43), pe suprafața zgurei topite lichide, ce curge de-a lungul unei plăci de alimentare înclinată (30).
3. 3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că amestecul interactiv de zgură și apă se introduce prin partea de admisie (56) aflată la partea superioară a cuvei receptoare (34), ce are o bază curbată, adaptată să îmbrace tamburul rotativ (62), iar produsul de zgură expandată se descarcă prin partea de evacuare (58).
4. 4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că debitul de curgere a jetului de zgură (45) este de 1...3 t/min, iar debitul apei (43) este de 380...1140 l/min.
5. 5. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că produsul segmentat de zgură expandată este proiectat în aer de către tamburul rotativ (62).
6. 6. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că viteza periferică a tamburului rotativ (62) este de 9,14...12,80 m/sec.
7. 7. Dispozitiv pentru realizarea procedeului definit la revendicările 1 ...6, ce cuprinde mijloace de formare și de proiectare a zgurei expandate, caracterizat prin aceea că este prevăzut cu o cuvă receptoare (34), ce are o bază curbă și o deschidere la partea superioară, prin care

   RO 119412 Β1 amestecul interactiv de zgură și apă este primit printr-o parte de admisie (56), produsul de zgură expandată fiind descărcat printr-o parte de evacuare (58), un tambur rotativ (62), dispus pentru rotație, pe axa sa longitudinală, în interiorul cuvei receptoare (34), tamburul (62) fiind 245 prevăzut cu cel puțin o paletă (68), ce are o lungime și o înălțime prestabilite, înălțimea extinzându-se radial, pe o distanță predeterminată, de la suprafața tamburului (62), paleta (68) fiind adaptată pentru a fragmenta amestecul de zgură și apă în timpul rotirii tamburului rotativ (62), ce se află pe traiectoria unui jet de amestec interactiv de zgură și apă, și pentru proiectarea amestecului interactiv de zgură și apă către partea de evacuare (58) a cuvei receptoare (34), 250 cu o forță centrifugă suficientă pentru proiectarea amestecului de zgură și apă fragmentat, prin partea superioară, deschisă, a cuvei receptoare (34), pentru a fi colectat într-o stivă (96).
8. 8. Dispozitiv conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că este prevăzut cu un tambur deflector rotativ (36), dispus mai sus decât partea de evacuare (58) a cuvei receptoare (34), la o înălțime selectată, pentru a împiedica materialul proiectat să ajungă la partea de 255 admisie (56) a cuvei receptoare (34).
9. 9. Dispozitiv conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că tamburul rotativ (100) este prevăzut cu o singură paletă (98), având o lungime care se extinde de la o margine a tamburului la cealaltă.
10. 10. Dispozitiv conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că tamburul rotativ (62) 260 este prevăzut cu o pereche de palete (68), dispuse radial pe părți diametral opuse tamburului, o primă paletă extinzându-se de la o margine a tamburului către zona mediană a acestuia, cealaltă paletă extinzându-se de la cealaltă margine către zona mediană, pentru a echilibra tamburul.
11. 11. Dispozitiv conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că tamburul rotativ (104) 265 este prevăzut cu o multitudine de palete (106), fiecare având o lungime care se extinde pe o porțiune din lungimea tamburului, paletele fiind dispuse radial, alternativ una față de alta, pentru a echilibra tamburul.