RU2052403C1 - Method for burning solid fuel and melting of slag - Google Patents

Method for burning solid fuel and melting of slag Download PDF

Info

Publication number
RU2052403C1
RU2052403C1 SU5012737A RU2052403C1 RU 2052403 C1 RU2052403 C1 RU 2052403C1 SU 5012737 A SU5012737 A SU 5012737A RU 2052403 C1 RU2052403 C1 RU 2052403C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
ash
melt
fuel
solid fuel
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Иванов
В.С. Ледяев
А.В. Бороденко
С.Н. Руденко
В.Н. Демихов
А.Б. Ермаков
А.Л. Коваленко
Original Assignee
Иванов Владимир Васильевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иванов Владимир Васильевич filed Critical Иванов Владимир Васильевич
Priority to SU5012737 priority Critical patent/RU2052403C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2052403C1 publication Critical patent/RU2052403C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Abstract

FIELD: production of devitrified glass slags. SUBSTANCE: method involves loading solid fuel into a furnace and, additionally, limestone, ash-slag waste and sodium sulfate in a relation, wt.-%: solid fuel, 45-62; limestone, 35-30; ash-slag waste,18-5; sodium sulfate, the balance. Fuel is coal containing up to 15 wt.-% of CaO + MgO while ash-slag waste - spent material of thermal power stations running on said coals. Bubbling proceeds at an intensity of 250-2500 nm6 of gas per 1m3 of melt. EFFECT: higher efficiency. 3 tbl

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и стройиндустрии и может быть использовано для получения шлакоситаллов при сжигании твердого топлива в барботируемом расплаве. The invention relates to a power system and the construction industry and can be used to produce slag metal when burning solid fuel in a bubbled melt.

В теплоэнергетике при сжигании твердых топлив на тепловых электростанциях образуется огромное количество золошлаковых отходов, которые практически не утилизируются и выбрасываются в золоотвалы. Эти отходы содержат значительное количество оксидов кремния, алюминия, кальция, магния, железа, цветных металлов и имеют большое народнохозяйственное значение для производства различных строительных материалов. Особый интерес представляет использование золошлаковых отходов для производства шлакоситаллов, которые по своим показателям значительно превосходят такие материалы, как керамика, стемалит, каменное литье и др. In the power industry, when burning solid fuels at thermal power plants, a huge amount of ash and slag waste is generated, which is practically not disposed of and thrown into ash dumps. These wastes contain a significant amount of oxides of silicon, aluminum, calcium, magnesium, iron, non-ferrous metals and are of great economic importance for the production of various building materials. Of particular interest is the use of ash and slag waste for the production of slag metal, which in their performance is significantly superior to materials such as ceramics, stemalite, stone casting, etc.

Известен способ сжигания твердого топлива и получения шлака путем барботирования кислородсодержащего окислителя через ванну расплава с интенсивностью дутья 2800-3000 нм3/ч·м3 и подачей топлива в расплав сверху.A known method of burning solid fuel and obtaining slag by sparging an oxygen-containing oxidizing agent through a melt bath with a blast intensity of 2800-3000 nm 3 / h · m 3 and the fuel supply to the melt from above.

Недостаток известного способа получение кислого шлакового силикатного расплава, который без дополнительной доработки не может быть использован для конкретных целей получения строительных материалов, в том числе для получения шлакоситаллов. Доработка же шлакового расплава вне топочного агрегата после его выпуска требует больших энергетических, капитальных и эксплуатационных затрат. The disadvantage of this method of producing acidic slag silicate melt, which without additional refinement cannot be used for specific purposes of obtaining building materials, including for the production of slag metals. The completion of the slag melt outside the furnace unit after its release requires large energy, capital and operating costs.

Цель изобретения получение шлакового расплава в виде готового шлакоситалла и создание технологии максимально приближающейся к безотходной. The purpose of the invention is the production of slag melt in the form of finished slag metal and the creation of technology as close to waste-free as possible.

Достигается это тем, что в способе сжигания твердого топлива и выплавки шлака путем барботирования кислородсодержащего окислителя через ванну расплава и подачи на расплав сверху топлива, барботирование осуществляют с интенсивностью 250-2500 нм3/газа на 1 м3 расплава, топливо с содержанием в минеральной части сумма оксидов кальция и магния до 15 мас. подают совместно с известняком, золошлаковыми отходами тепловых электростанций и сульфатом натрия в соотношении, мас. твердое топливо 45-62; известняк 30-35; золошлаковые отходы тепловых электростанций 5-18; сульфат натрия остальное. В качестве твердого топлива используют угли с содержанием в его золе суммы оксидов кальция и магния до 15 мас. а в качестве золошлаковых отходов отходы тепловых электростанций, работающих на этих же углях. При выходе добавок за заявляемые пределы будет получаться шлак, несоответствующий требованию ОСТ на шлакоситаллы либо по содержанию суммы оксидов кальция и магния 40-45 мас. либо по содержанию суммы оксидов кремния и алюминия 45-50 мас. что подтверждается расчетными данными, приведенными в табл.1. Расчеты выполнены при сжигании Донецкого угля марки АШ с химическим составом золы, мас. SiO2 51,4; Al2O3 22,4; Fe2O3 15,3; CaO 3,8; MgO 1,6; TiO2 0,7; K2O 3,3; Na2O 1,5. В качестве золошлаковых отходов приняты отходы из золоотвала с химсоставом, мас. SiO2 42,9; Al2O3 17,2; Fe2O3 11,2; CaO 3,7; MgO 1,4; TiO2 1,5; K2O 2,9; Na2O 1,4; C 17,8. В расчетах принято, что углерод топлива и золошлаковых отходов сгорает полностью, а извлечение железа в металлизированную фазу (штейн) составляет 90 мас.This is achieved by the fact that in the method of burning solid fuel and smelting the slag by sparging an oxygen-containing oxidizing agent through a molten bath and supplying fuel to the melt from above, bubbling is carried out with an intensity of 250-2500 nm 3 / gas per 1 m 3 of melt, fuel containing in the mineral part the sum of calcium and magnesium oxides up to 15 wt. served together with limestone, ash and slag waste from thermal power plants and sodium sulfate in the ratio, wt. solid fuel 45-62; limestone 30-35; ash and slag waste of thermal power plants 5-18; sodium sulfate rest. Coals with a content of calcium and magnesium oxides of up to 15 wt.% In its ash are used as solid fuel. and as ash and slag waste, waste from thermal power plants operating on the same coal. When additives exceed the declared limits, slag will be obtained that does not meet the OST requirement for slag metals or the content of the sum of calcium and magnesium oxides 40-45 wt. or the content of the sum of silicon oxides and aluminum 45-50 wt. which is confirmed by the calculated data given in table 1. The calculations were performed when burning Donetsk coal grade ASH with the chemical composition of ash, wt. SiO 2 51.4; Al 2 O 3 22.4; Fe 2 O 3 15.3; CaO 3.8; MgO 1.6; TiO 2 0.7; K 2 O 3,3; Na 2 O 1.5. As ash and slag waste accepted waste from the ash dump with chemical composition, wt. SiO 2 42.9; Al 2 O 3 17.2; Fe 2 O 3 11.2; CaO 3.7; MgO 1.4; TiO 2 1.5; K 2 O 2,9; Na 2 O 1.4; C 17.8. In the calculations, it is assumed that the carbon of fuel and ash and slag waste burns completely, and the extraction of iron in the metallized phase (matte) is 90 wt.

В табл.2 приведен расчет выхода и состава компонентов шлака, загружаемых в топку в расчете на 100 кг каждого компонента. По данным полупромышленных испытаний сжигания угля принято, что углерод топлива и золошлаковых отходов Донецкого угля марки АШ химсостава, указанного выше, сгорает полностью, а извлечение железа в металлическую фазу составляет 90 мас. В расчете также принято, что выход СаО из известняка равен 56 мас. а Na2O из сульфата натрия соответственно 43,6 мас. Данные табл.2 являются исходными для расчета состава шлака полученного в результате сжигания угля и выплавки шлака. Этот расчет приведен в табл.3, согласно которой примеры 2 и 4 соответствуют граничным условиям интервала величин по углю и известняку, а пример 3 является промежуточным. Данные этих примеров соответствуют требованиям ОСТ на шлакоситаллы по содержанию суммы оксидов СаО+MgO=40-45 мас. и оксидов SiO2+Al2O3= 45-60 мас.Table 2 shows the calculation of the yield and composition of slag components loaded into the furnace per 100 kg of each component. According to semi-industrial tests of coal combustion, it is accepted that the carbon of fuel and ash and slag waste of Donetsk coal of the ASh grade of chemical composition mentioned above burns out completely, and the extraction of iron into the metal phase is 90 wt. It is also assumed in the calculation that the CaO yield from limestone is 56 wt. and Na 2 O from sodium sulfate, respectively, 43.6 wt. The data in table 2 are the source for calculating the composition of the slag obtained as a result of coal combustion and smelting. This calculation is shown in table 3, according to which examples 2 and 4 correspond to the boundary conditions of the range of values for coal and limestone, and example 3 is intermediate. The data of these examples correspond to the OST requirements for slag metals in the content of the sum of oxides CaO + MgO = 40-45 wt. and oxides SiO 2 + Al 2 O 3 = 45-60 wt.

Пример 1 является запредельным по нижнему значению угля и верхнему значению известняка и золы, в результате чего получается шлак с превышением суммы оксидов СаО+MgO=45,2 мас. Example 1 is prohibitive in the lower value of coal and the upper value of limestone and ash, resulting in slag with an excess of the sum of oxides CaO + MgO = 45.2 wt.

Пример 5 является запредельным по верхнему значению угля и нижнему значению известняка и золы, в результате чего получается шлак с превышением суммы оксидов SiO2+Al2O3=50,22 мас.Example 5 is prohibitive in the upper value of coal and the lower value of limestone and ash, resulting in a slag with an excess of the sum of oxides SiO 2 + Al 2 O 3 = 50.22 wt.

Cжигание твердого топлива и выплавка шлака путем барботирования кислородсодержащего газа через ванну расплава с интенсивностью дутья менее 250 нм3/·ч на 1 м3 расплава ведет к неполному сгоранию углерода топлива и дефициту тепла в барботируемом расплаве, что приведет к замораживанию расплава и прекращению технологического процесса.Czhiganie solid fuel and smelting the slag by bubbling an oxygen-containing gas through the molten bath with the blast intensity of less than 250 Nm 3 / · h per 1 m 3 of the melt leads to incomplete combustion of carbon fuels and deficiency of heat bubbling the melt that will lead to melt freezing and stop the process .

Сжигание же топлива с интенсивностью подачи кислородсодержащего газа в ванну расплава более 2500 нм3/ч на 1 м3 расплава приведет к чрезмерному роздуву расплава, повышенному брызгоуносу, неполному усвоению кислорода в расплаве и мехнедожегу топлива, что резко снизит технико-экономические показатели процесса сжигания топлива.The burning of fuel with an oxygen-containing gas supply rate of more than 2500 nm 3 / h per 1 m 3 of melt to the melt bath will lead to excessive melt blowing, increased spray absorption, incomplete absorption of oxygen in the melt and mechanical burning of the fuel, which will sharply reduce the technical and economic performance of the fuel combustion process .

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

В топку на интенсивно барботируемый кислородсодержащим дутьем шлаковый расплав сверху через загрузочные устройства подают топливо (уголь). Одновременно в печь грузят в заданной пропорции известняк, золошлаковые отходы тепловых электростанций и сульфат натрия. В процессе сжигания топлива в барботируемом расплаве за счет кислорода дутья, подаваемого через фурмы с интенсивностью 250-2500 нм3/ч· м3, происходит сгорание горючих составляющих топлива и расплавление его минеральной части, известняка и золошлаковых отходов. Ввиду того, что процесс сжигания топлива ведется в восстановительной атмосфере (коэффициент избытка кислорода α≈0,95, происходит восстановление железа и других металлов минеральной части топлива и золошлаковых отходов и разделение расплава на металлизированную (штейновую) и неметаллизированную (шлаковую) фазы. Этому способствует и добавка к топливу известняка. Получаемый в процессе плавки жидкий гомогенный шлак, соответствующий по составу шлакоситаллам, выпускается через шлаковый сифон для производства шлакоситалловых изделий, штейн (металлический сплав) периодически выводится из процесса через специальные устройства для дальнейшей переработки, а высокотемпературные газы с температурой ≈1450оС направляются в утилизационную установку для выработки теплоэнергии.Fuel (coal) is fed from above to the furnace through an intensively sparged oxygen-containing blast slag melt through the loading devices. At the same time, limestone, ash and slag waste from thermal power plants and sodium sulfate are loaded into the furnace in a predetermined proportion. In the process of burning fuel in a bubbling melt due to oxygen from the blast, supplied through tuyeres with an intensity of 250-2500 nm 3 / h · m 3 , the combustible components of the fuel are burned and its mineral part, limestone and ash and slag are melted. Due to the fact that the fuel combustion process is carried out in a reducing atmosphere (oxygen excess coefficient α≈0.95, iron and other metals of the mineral part of the fuel and ash and slag are recovered and the melt is divided into metallized (matte) and non-metallized (slag) phases. and limestone fuel additive The liquid homogeneous slag obtained during the smelting process, corresponding to the composition of slag crystals, is discharged through a slag siphon for the production of slag metal products, matte (metal alloy) is periodically removed from the process through special devices for further processing, and high-temperature gases with a temperature of ≈1450 о С are sent to a recycling plant to generate heat energy.

Предлагаемый способ сжигания твердого топлива и выплавки шлака реализован на опытной установке с площадью сечения в области дутьевых фурм 2 м2. В установку грузили 1000 кг/ч каменного угля (Донецкий АШ) с содержанием углерода 30,5 мас. и зольностью Ар=38,5 мас. К углю добавляли 600 кг/ч известняка (СаО= 56 мас.), 150 кг/ч золошлаковых отходов Харьковской ГРЭС-2 и 35 кг/ч сульфата натрия. Расплав барботировался обогащенным кислородом (О2=45 об. ) воздухом с расходом 1400 нм3/ч. Шлаковый расплав выпускался через шлаковый шпур, а металлизированная фаза через штейновый шпур. В результате испытаний был получен шлаковый расплав среднего состава, мас. CaO+MgO=42,57; SiO2+Al2O3=49,17; K2O+Na2O=5,3, что соответствует требованию ОСТ на шлакоситаллы.The proposed method of solid fuel combustion and slag smelting is implemented in a pilot plant with a cross-sectional area of 2 m 2 in the area of blast tuyeres. 1000 kg / h of coal (Donetsk ASh) with a carbon content of 30.5 wt. and ash content Ap = 38.5 wt. 600 kg / h of limestone (CaO = 56 wt.), 150 kg / h of ash and slag waste from Kharkov State District Power Station-2, and 35 kg / h of sodium sulfate were added to coal. The melt was sparged with oxygen enriched (O 2 = 45 vol.) Air with a flow rate of 1400 nm 3 / h. The slag melt was discharged through the slag hole, and the metallized phase through the matte hole. As a result of tests, a slag melt of medium composition was obtained, wt. CaO + MgO = 42.57; SiO 2 + Al 2 O 3 = 49.17; K 2 O + Na 2 O = 5.3, which corresponds to the OST requirement for slag metals.

Использование предлагаемого способа сжигания твердого топлива и выплавки шлака в виде шлакоситалла позволяет по сравнению с прототипом получать шлак в виде готового продукта для производства шлакоситалловых изделий. Using the proposed method of burning solid fuel and smelting slag in the form of slag metal allows, in comparison with the prototype, to obtain slag in the form of a finished product for the production of slag metal products.

Claims (1)

СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И ВЫПЛАВКИ ШЛАКА путем барботирования кислородсодержащего газа через ванну силикатного расплава и подачу на расплав сверху топлива, отличающийся тем, что барботирование осуществляют с интенсивностью 250 - 2500 нм3 газа на 1 м3 расплава, топливо с содержанием в минеральной части суммы оксидов кальция и магния до 15 мас.% подают совместно с известняком, золошлаковыми отходами тепловых электростанций и сульфатом натрия в соотношении, мас.%:
Твердое топливо с содержанием CaO и MgO до 15 мас.% - 45 - 62
Известняк - 30 - 35
Золошлаковые отходы тепловых электростанций - 5 - 18
Сульфат натрия - Остальное
METHOD FOR BURNING SOLID FUEL AND MELTING SLAG by bubbling an oxygen-containing gas through a bath of silicate melt and supplying fuel to the melt from above, characterized in that the bubbling is carried out with an intensity of 250 - 2500 nm 3 gas per 1 m 3 of melt, fuel with a total amount of oxides in the mineral part calcium and magnesium up to 15 wt.% served together with limestone, ash and slag waste from thermal power plants and sodium sulfate in the ratio, wt.%:
Solid fuel with a content of CaO and MgO up to 15 wt.% - 45 - 62
Limestone - 30 - 35
Ash and slag waste from thermal power plants - 5 - 18
Sodium Sulfate - Else
SU5012737 1991-11-22 1991-11-22 Method for burning solid fuel and melting of slag RU2052403C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5012737 RU2052403C1 (en) 1991-11-22 1991-11-22 Method for burning solid fuel and melting of slag

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5012737 RU2052403C1 (en) 1991-11-22 1991-11-22 Method for burning solid fuel and melting of slag

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2052403C1 true RU2052403C1 (en) 1996-01-20

Family

ID=21589614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5012737 RU2052403C1 (en) 1991-11-22 1991-11-22 Method for burning solid fuel and melting of slag

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2052403C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Бутт Ю.М., Дудеров Г.Н, Матвеев М.А. Общая технология силикатов, М.: Стройиздат, 1976, с.592-595. Мечев В.В., Иванов В.В., Демихов В.Н. и др. Низкоуглеродистое сырье - ресурс теплоэнергетики, черной и цветной металлургии Металлы, 1991, N 5, с.38-41. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1092173A (en) Production of cement clinkers utilizing fly ash
HU188685B (en) Process for production of combustible gas in iron-bath reactor containing carbon monoxid and hydrogen
CN104032148A (en) Pyrogenic process copper smelting matte slagging method based on novel fusing agent
RU2004125648A (en) METHOD FOR PRODUCING A MELTED IRON
RU2052403C1 (en) Method for burning solid fuel and melting of slag
US2671724A (en) Heating scrap in open hearth furnaces
JPS61178412A (en) Production of calcium carbide by blast furnace process
JPH0143716B2 (en)
US4588438A (en) Moulded object of alumina matter-containing raw material for aluminum smelting by blast furnace method
RU2422538C2 (en) Procedure for metallurgical multi-purpose gasification of solid fuel
JPS587691B2 (en) Steel manufacturing method
US3471283A (en) Reduction of iron ore
US3881917A (en) Method of refining steel
JPS61104013A (en) Method for recovering iron contained in molten steel slag
JPH08295956A (en) Treatment of waste in steelmaking and device therefor
CA1062917A (en) Process for making iron or steel utilizing lithium containing material as auxiliary slag formers
JP2682637B2 (en) Operation method of flash furnace
KR970021330A (en) Treatment method of coal ash
JPS5589612A (en) Conbustion sustaining gas blowing-in method at melting type pyrolytic furnace for waste
SU1157107A1 (en) Method of melting carbon ferromanganese from poor ores
JPS6365008A (en) Smelting reduction of iron ore
RU2198936C2 (en) Method of melting in furnace at pneumatic mixing by melted slag
SU1125272A1 (en) Method for producing ferroflux
GB991579A (en) Process for producing pig iron in rotary furnace
US3346672A (en) Method for heating solid inorganic material