EA 025541B1 20170130 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/025541 Полный текст описания [**] EA201300708 20111214 Регистрационный номер и дата заявки LU91766 20101215 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2011/072811 Номер международной заявки (PCT) WO2012/080364 20120621 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21701 Номер бюллетеня [GIF] EAB1\00000025\541BS000#(1203:756) Основной чертеж [**] СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ШЛАКА Название документа [8] C21B 3/06, [8] C04B 5/06, [8] C22B 7/04 Индексы МПК [LU] Сольви Марк, [LU] Грайвельдингер Боб, [LU] Хоффманн Матиас, [LU] Фридерици Клодине, [LU] Мишель Даньель Сведения об авторах [LU] ПОЛЬ ВУРТ С.А. Сведения о патентообладателях [LU] ПОЛЬ ВУРТ С.А. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000025541b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ отверждения горячего жидкого шлака, в котором горячий жидкий шлак смешивают с твердыми металлическими частицами с тем, чтобы образовывать затвердевшую, остеклованную, смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку и смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку, имеющую температуру примерно 700 °С, выгружают в водяную ванну, причем сначала горячий жидкий шлак вливают в форму, а затем в содержащую горячий жидкий шлак форму всыпают твердые металлические частицы и смешивают горячий жидкий шлак с твердыми металлическими частицами для образования затвердевшей, остеклованной шлаковой лепешки.

2. Способ по п.1, в котором до добавления твердых металлических частиц в форму ее заполняют горячим жидким шлаком примерно на одну треть.

3. Способ по одному из пп.1 или 2, в котором форму, в которую вливают/всыпают горячий жидкий шлак и твердые металлические частицы, интегрируют в лотковый ленточный транспортер.

4. Способ по одному из пп.1-3, в котором измеряют объем шлака в каждой форме и количество твердых металлических частиц подгоняют к объему горячего жидкого шлака в форме.

5. Способ по одному из пп.1-4, в котором твердые металлические частицы сваливают в формы с высоты от 1 до 3 м.

6. Способ по одному из пп.1-5, в котором твердые металлические частицы распределяют по форме посредством вибрационного лотка.

7. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором до выгрузки в водяную ванну шлаковую лепешку разбивают на куски шлаковой лепешки размером менее чем примерно 150 мм.

8. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором шлаковую лепешку сваливают из форм на первую отбойную плиту, расположенную ниже формы, и разламывают на куски шлаковой лепешки, затем куски шлаковой лепешки сваливают на холодный желоб, вводят в контакт с водяной струей, отбрасывают второй отбойной плитой на конце холодного желоба, а затем сваливают в водяную ванну.

9. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором шлаковую лепешку транспортируют из водяной ванны посредством ленточного транспортера и при этом осуществляют ее обезвоживание.

10. Способ по п.9, в котором затвердевшую, остеклованную, смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку разделяют на частицы шлака и твердые металлические частицы.

11. Способ по п.10, в котором частицы шлака отделяют от твердых металлических частиц и твердые металлические частицы используют повторно.

12. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы являются сферическими.

13. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы имеют диаметр по меньшей мере 5 мм.

14. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы имеют диаметр менее чем 25 мм.

15. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы изготовлены из металла, выбранного из группы, состоящей из железа, стали, меди, хрома, алюминия, их сплавов, а также их сплавов с другими металлами.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Способ отверждения горячего жидкого шлака, в котором горячий жидкий шлак смешивают с твердыми металлическими частицами с тем, чтобы образовывать затвердевшую, остеклованную, смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку и смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку, имеющую температуру примерно 700 °С, выгружают в водяную ванну, причем сначала горячий жидкий шлак вливают в форму, а затем в содержащую горячий жидкий шлак форму всыпают твердые металлические частицы и смешивают горячий жидкий шлак с твердыми металлическими частицами для образования затвердевшей, остеклованной шлаковой лепешки.

2. Способ по п.1, в котором до добавления твердых металлических частиц в форму ее заполняют горячим жидким шлаком примерно на одну треть.

3. Способ по одному из пп.1 или 2, в котором форму, в которую вливают/всыпают горячий жидкий шлак и твердые металлические частицы, интегрируют в лотковый ленточный транспортер.

4. Способ по одному из пп.1-3, в котором измеряют объем шлака в каждой форме и количество твердых металлических частиц подгоняют к объему горячего жидкого шлака в форме.

5. Способ по одному из пп.1-4, в котором твердые металлические частицы сваливают в формы с высоты от 1 до 3 м.

6. Способ по одному из пп.1-5, в котором твердые металлические частицы распределяют по форме посредством вибрационного лотка.

7. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором до выгрузки в водяную ванну шлаковую лепешку разбивают на куски шлаковой лепешки размером менее чем примерно 150 мм.

8. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором шлаковую лепешку сваливают из форм на первую отбойную плиту, расположенную ниже формы, и разламывают на куски шлаковой лепешки, затем куски шлаковой лепешки сваливают на холодный желоб, вводят в контакт с водяной струей, отбрасывают второй отбойной плитой на конце холодного желоба, а затем сваливают в водяную ванну.

9. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором шлаковую лепешку транспортируют из водяной ванны посредством ленточного транспортера и при этом осуществляют ее обезвоживание.

10. Способ по п.9, в котором затвердевшую, остеклованную, смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку разделяют на частицы шлака и твердые металлические частицы.

11. Способ по п.10, в котором частицы шлака отделяют от твердых металлических частиц и твердые металлические частицы используют повторно.

12. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы являются сферическими.

13. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы имеют диаметр по меньшей мере 5 мм.

14. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы имеют диаметр менее чем 25 мм.

15. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы изготовлены из металла, выбранного из группы, состоящей из железа, стали, меди, хрома, алюминия, их сплавов, а также их сплавов с другими металлами.


Евразийское 025541 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.01.30
(21) Номер заявки 201300708
(22) Дата подачи заявки 2011.12.14
(51) Int. Cl.
C2IB 3/06 (2006.01) C04B 5/06 (2006.01) C22B 7/04 (2006.01)
(54) СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ШЛАКА
(31) 91766
(32) 2010.12.15
(33) LU
(43) 2013.12.30
(86) PCT/EP2011/072811
(87) WO 2012/080364 2012.06.21
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ПОЛЬ ВУРТ С.А. (LU)
(72) Изобретатель:
Сольви Марк, Грайвельдингер Боб, Хоффманн Матиас, Фридерици Клодине, Мишель Даньель (LU)
(74) Представитель:
Веселицкая И.А., Кузенкова Н.В., Веселицкий М.Б., Каксис Р.А., Белоусов Ю.В., Куликов А.В., Кузнецова Е.В. (RU)
(56) DATABASE WPI, Week 200301,
Thomson Scientific, London, GB; AN 2003-007300 XP002657825, - & JP 2002 308655 A (NIPPON STEEL CORP), 23 October 2002 (2002-10-23), abstract, figure 1
CN-A-101545018
JP-A-54068789
US-A-4359434
GB-A-821741
(57) Предлагается способ отверждения горячего жидкого шлака, в котором горячий жидкий шлак смешивают с твердыми металлическими частицами с тем, чтобы образовывать затвердевшую, остеклованную, смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку, и смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку, имеющую температуру примерно 700°С, выгружают в водяную ванну, причем сначала горячий жидкий шлак вливают в форму, а затем в содержащую горячий жидкий шлак форму всыпают твердые металлические частицы и смешивают горячий жидкий шлак с твердыми металлическими частицами для образования затвердевшей, остеклованной шлаковой лепешки. Достигается минимизирование образования сернистых выбросов при грануляции горячего жидкого шлака.
Область техники
В целом, данное изобретение относится к отверждению (далее называемое гранулированием) шлака из металлургической промышленности и, более конкретно, из сталелитейной промышленности.
Уровень техники Обычно металлургический шлак гранулируется в воде.
Водяное охлаждение обеспечивает быстрое затвердевание металлургического шлака, которое в случае доменного шлака является необходимым условием для получения ценного продукта. Водяная струя первоначально используется для разбиения потока горячего жидкого шлака на очень малые частицы и для передачи их в водяную ванну. Энергия из горячего шлака извлекается посредством прямого контакта между горячим жидким шлаком и водой. Поскольку это происходит при атмосферном давлении, температура шлака немедленно понижается до уровня температуры ниже 100°С.
Во время способа гранулирования водой содержащаяся в горячем жидком шлаке сера вступает в реакцию с водой и вырабатывает двуокись серы (SO2) и сероводород (H2S). Количество этих токсичных газов с неприятным запахом зависит в основном от химической композиции шлака и параметров гранулирования.
Концентрации как двуокиси серы, так и сероводорода могут быть слишком высокими относительно законодательства об охране окружающей среды, так что должны быть приняты меры по снижению этих выбросов до приемлемой концентрации.
В существующем уровне техники (см., например, ЕР 0573769, LU 91424 от компании Paul Wurth S.A.), над областью гранулирования воздвигается конденсационная колонна. В конденсационной колонне SO2 и H2S конденсируются посредством водяного пара и, таким образом, соединяются с водой и образуют серную кислоту (H2SO4). Вода закачивается в охлаждающую колонну, в которой вследствие контакта с окружающим воздухом при условиях завихрения, сера частично передается из горячей технологической воды в охлаждающий воздух. Однако благодаря большому количеству охлаждающего воздуха измеряются только небольшие концентрации SO2 и H2S (ниже 1 мг/нм3).
В JP 2002308655 раскрыт способ смешивания горячего жидкого шлака с железосодержащим тонкодисперсным порошком для регулировки и управления плотностью шлака. Добавление оксидированного железного порошка уменьшает количество азотсодержащих частиц, захваченных в расплавленном шлаке и, таким образом, позволяет получить шлак высокой плотности независимо от температуры выпуска шлака.
CN 101545018 А описывает способ и устройство, в котором выпущенный в ковш шлак сначала поступает в шлаковую область барабана из воронки. В шлаковой области присутствуют стальные шарики, и когда барабан вращается, шлак охлаждается стальными шариками. Тепло от расплавленной стали и шлака быстро удаляется стальными шариками и шлак становиться пластичным. После затвердевания он переноситься стальными шариками в зону водяного охлаждения. Шлак и стальные шарики одновременно охлаждаются водой. Затем он переноситься во внешний барабан через решетку барабана, и шлак снова охлаждается водой во внешнем барабане и, наконец, выгружается. Во время этого способа вследствие эффекта быстрого вращения стальных шариков, шлак и сталь разделяются. Количество охлаждающей воды составляет 1,25 до 2 т на тонну шлака. Скорость вращения стальных шариков составляет от 0,5 до 2 м/с. Скорость вращения стальных шариков обеспечивает, что стальные шарики не обернуты в охлаждающейся расплавленной стали. Подходящая скорость вращения металлических шариков обеспечивает грануляцию шлака и разделение от расплавленной стали. Это предотвращает в способе охлаждения образование комков.
Техническая проблема
Целью данного изобретения является создание способа гранулирования горячего жидкого шлака, который минимизирует образование сернистых выбросов во время гранулирования горячего жидкого шлака.
Общее описание изобретения
Для достижения этой цели данное изобретение предлагает способ для гранулирования горячего жидкого шлака, в котором горячий жидкий шлак смешивается с металлическими частицами с тем, чтобы образовывать затвердевшую, остеклованную смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку, и в котором смешанная с металлическими частицами шлаковая лепешка выгружается в водяную ванну для дальнейшего охлаждения, причем горячий жидкий шлак сначала вливается в форму, а затем твердые металлические частицы всыпаются в содержащую горячий жидкий шлак форму. Горячий жидкий шлак и твердые металлические частицы смешиваются и образуют затвердевшую, остеклованную шлаковую лепешку с захваченными в ней твердыми металлическими частицами.
Преимущество в использовании погруженных в жидкий шлак разрозненных, твердых металлических частиц состоит в том, что теплопередача является очень эффективной и быстрой, так что шлак охлаждается очень быстро и полностью спекается, образуя шлаковую содержащую твердые металлические частицы лепешку. Таким образом, металлические частицы захватываются в шлаковой лепешке. Было обнаружено, что во время традиционной водяной или влажной грануляции, когда горячий жидкий шлак
при температуре около 1500°С вступает в контакт с водой (ниже 100°С) и фрагментируется водяной струей на мелкие частицы шлака, образуется слой пара между каждой частицей шлака и окружающей водой вследствие большой разницы температур между этими веществами. Этот феномен известен как "эффект Лейденфроста", при котором жидкость в близком контакте с телом, значительно более горячим, чем точка кипения жидкости, образует изолирующий слой пара, который значительно замедляет способ охлаждения частиц шлака.
Было обнаружено, что сернистые выбросы образуются, главным образом, вследствие распада сульфидов (CaS, FeS, MnS) в слое пара между частицей шлака и жидкой водой.
Этот эффект минимизируется посредством способа согласно данному изобретению двумя способами.
1. Температура шлака в данном способе намного ниже, чем в при традиционной водяной грануляции (примерно 700°С против примерно 1500°С), когда он вступает в контакт с водой. Таким образом, период времени, когда эффект Лейденфроста становится значительно меньше и поэтому намного меньше количество образующихся сернистых соединений.
2. Шлак уже полностью остеклован, т.е. является затвердевшим при вступлении в контакт с водой. Таким образом, вода не разбивает шлак на мелкие частицы размером примерно 1 мм, как при традиционной водяной грануляции, когда поток горячего жидкого шлака разрушается посредством удара водяной струи при высокой скорости. Как следствие, становится намного меньше доступной поверхности на кг шлака, где может иметь место эффект Лейденфроста, и где сернистые соединения могут попасть в паровую фазу.
Сочетание этих двух эффектов значительно уменьшает количество выработанных во время способа гранулирования сернистых соединений.
Когда в контексте данного изобретения ссылаются на размер куска шлаковой лепешки, под этим понимают диаметр сферы, которая имеет тот же вес, что и данная частица.
Следующее преимущество данного изобретения состоит в том, что металлические частицы легко отделяются от шлака после охлаждения и могут быть использованы повторно в способе.
Кроме того, поскольку металлические частицы являются инертными и не вступают в химическую реакцию со шлаком, это не отражается на химической композиции.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, форма сначала заполняется предпочтительно на одну треть своей высоты, и затем в форму вводятся твердые металлические частицы.
Форма, в которую вливаются горячий жидкий шлак и твердые металлические частицы, предпочтительно интегрирована в транспортер с желобчатой лентой.
Согласно предпочтительному варианту осуществления измеряется объем шлака в каждой форме и количество твердых металлических частиц подгоняется к объему горячего жидкого шлака в форме с тем, чтобы получить эффективное и быстрое затвердевание и остеклование шлака.
Предпочтительно для получения быстрого и эффективного смешивания шлака и твердых металлических частиц твердые металлические частицы падают с высоты примерно от 1 до 3 м. Точная высота, т.е. точное количество энергии, необходимой для проникновения частиц в жидкий шлак на желаемую глубину, зависит от композиции шлака, температуры шлака, плотности и диаметра металлических частиц и т.д.
Для получения хорошего распределения твердых металлических частиц в шлаковой лепешке, твердые металлические частицы предпочтительно распределяются по форме посредством вибрационного лотка, статического устройства с фиксированными металлическими стержнями или схожим распределительным устройством.
Предпочтительно содержащая твердые металлические частицы шлаковая лепешка перед выгрузкой в водяную ванну разбивается на куски шлаковой лепешки менее чем около 150 мм, предпочтительно менее чем около 100 мм, более предпочтительно менее чем около 80 мм, и наиболее предпочтительно менее чем около 50 мм.
Уменьшение размера кусков содержащей твердые металлические частицы шлаковой лепешки может достигаться посредством выгрузки шлака из форм и падения кусков содержащей твердые металлические частицы шлаковой лепешки на отбойную плиту с определенной высоты. Эта отбойная плита может располагаться под углом примерно от 20 до 30° относительно горизонтали.
Точка удара кусков шлаковой лепешки на отбойной плите должна предпочтительно находиться примерно от 3 м до примерно 6 мм ниже точки выгрузки шлаковой лепешки из формы.
Затем эти куски шлаковой лепешки падают на холодный желоб, расположенный под отбойной плитой. Затем эти куски шлака охлаждаются и смываются мощной струей воды. Эта водяная струя может создаваться обычным распылителем для системы гранулирования Paul Wurth S.A. (такой, как описано, например, в LU 88380 и/или ЕР 1422299). Эти распылители для системы гранулирования могут обеспечивать струю воды с расходом примерно 1000 м3/час. Куски шлака, захваченные струей воды, выпускаемой из распылителя для системы гранулирования, отбрасывается на вторую отбойную плиту, расположенную на определенном расстоянии от конца холодного желоба и затем падают в водяную ванну, рас
положенную под холодным желобом.
Твердые металлические частицы предпочтительно имеют плотность по меньшей мере 2,5 г/см3. Из-за разницы плотностей между шлаком и металлическими частицами, металлические частицы и шлак тщательно перемешиваются.
Твердые металлические частицы являются предпочтительно сферическими с теми, чтобы иметь хорошие свойства перемешивания и гарантировать быстрое и эффективное охлаждение шлака.
Твердые металлические частицы предпочтительно имеют диаметр по меньшей мере 5 мм, предпочтительно более чем 8 мм, более предпочтительно более чем 10 мм, и наиболее предпочтительно более чем 15 мм.
Предпочтительно твердые металлические частицы имеют диаметр менее чем 30 мм, предпочтительно менее чем 25 мм, более предпочтительно менее чем 22 мм, и наиболее предпочтительно менее чем 20 мм.
Предпочтительно твердые металлические частицы изготовлены из металла, выбранного из группы, состоящей из железа, стали, алюминия, меди, хрома их сплавов, а также их сплавов с другими металлами.
На практике является предпочтительным использовать твердые стальные шарики, так как они легкодоступны с разными диаметрами и так как они, например с помощью магнита, могут легко отделяться от шлака, как только он охладиться.
Было показано, что, прежде всего, стальные шарики подходят для использования в качестве твердых металлических частиц и являются легкодоступными. Неожиданно было обнаружено, что падение твердых металлических частиц с определенной высоты придает им кинетическую энергию для проникновения в жидкий шлак и для равномерного распределения по высоте, образованной шлаковой лепешки.
Количество кинетической энергии, необходимой для достижения равномерного распределения твердых металлических частиц по горячему жидкому шлаку, зависит от вязкости шлака, природы частиц и их плотности, а также от их диаметра.
Краткое описание чертежей
Предпочтительный вариант осуществления изобретения будет описан с помощью примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на котором
фиг. 1 технологическая схема предпочтительного варианта осуществления способа согласно изобретению;
фиг. 2 показывает фото куска шлака, содержащего стальные шарики.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг. 1 показан схематичный вид предпочтительного варианта осуществления грануляционной установки горячего жидкого шлака (например, из доменной печи).
На фиг. 2 показано фото куска шлаковой лепешки со стальными шариками. Горячий жидкий шлак 12 при температуре примерно 1500°С, имеющий плотность примерно 2,7 г/см3, транспортируется в шлаковом желобе 14 или в шлаковом ковше (не показан) при расходе примерно от 0,5 до примерно 6 т/мин. Горячий жидкий шлак 12 выливается на транспортер 16 для перемещения шлака, содержащий формы или лотки 18, которые могут быть облицованы огнеупорным материалом. Транспортер 16 для перемещения шлака может быть транспортером с желобчатой лентой.
Размеры транспортера 16 для перемещения шлака выбраны так, чтобы справляться с ожидаемым массовым расходом шлака из доменной печи (не показано). После того, как горячий жидкий шлак 12 разлит в форму 18 транспортера 16 для перемещения шлака, измерение уровня посредством радарного уровнемера 20 показывает высоту слоя шлака в форме 18 с тем, чтобы имелась возможность подогнать массу твердых металлических частиц, в этом особенном примере используются стальные шарики, к этой особенной форме 18. Высота шлака внутри формы 18 обычно не превышает примерно одну треть высоты формы. Высота может быть подогнана в зависимости от свойств горячего жидкого шлака 12 (температура, вязкость, химическая композиция и т.д.) и от других местных обстоятельств. Массовое соотношение между стальными шариками и горячим жидким шлаком 12 выбрано так, чтобы достигать желаемой температуры в смеси. Таким образом, точное массовое соотношение зависит от температуры горячего жидкого шлака 12 и температуры стальных шариков, а также от плотности и теплоемкости шлака. Для горячего жидкого шлака 12 при 1500°С и стальных шариков при 30°С необходимое массовое соотношение (стальные шарики/горячий жидкий шлак) было бы около 2,4, тогда как соответствующее объемное соотношение было бы 0,8. Массовое соотношение сталь/шлак равное 2,4 обеспечивает установившуюся температуру образованной лепешки из шлака и стали примерно 700°С (с температурой шлака 1500°С и температурой стальных сфер 30°С). Плотности, а также теплоемкость стали и шлака приняты во внимание для этого расчета. С данными значениями плотности массовое соотношение 2,4 дает объемное соотношение 0,83 (сталь/шлак).
Каждая форма 18 транспортера 16 для перемещения шлака сначала заполняется горячим жидким шлаком 12 и затем перемещается вперед под первый буферный бункер 22 для заполнения стальными шариками 24, которые падают в каждую форму 18. Стальные шарики 24 падают в форму 18 с высоты
примерно 2 м и быстро и эффективно перемешиваются с горячим жидким шлаком 12 и стальными шариками 24.
Стальные шарики 24 хранятся в первом буферном бункере 22, расположенном над первым транспортером 16 для перемещения шлака и извлекаются с помощью управляемого винтового транспортера 26 или вибрационного лотка с управляемой скоростью. Стальные шарики 24 распределяются равномерно по всей поверхности формы 18, на которую они падают с помощью вибрационного лотка 28 или статического распределительного устройства. Точный размер стальных шариков 24 зависит от свойств шлака и других специфических условий в грануляционной установке, однако средний диаметр примерно 10-25 мм может быть подходящим при большинстве условий.
Для дальнейшего охлаждения шлаковой лепешки при необходимости или в экстренном случае может использоваться водораспылитель 30, установленный над формами 18 транспортера 16 для перемещения шлака.
Смесь шлака и стальных шариков будет быстро затвердевать и образовывать затвердевшую, остеклованную шлаковую лепешку 30 (менее чем за 10-20 с) и достигать установившейся температуры примерно 700°С. Вследствие хорошей теплопроводности и равномерного распределения стальных шариков в шлаке, шлаковая лепешка 32 будет полностью остеклованной до выпадения из форм 18. В этой точке ожидается выброс сернистых соединений от малого до его полного отсутствия.
После достижения установившейся температуры шлаковая лепешка 32 нуждается в охлаждении для того, чтобы обеспечить легкое разделение частиц шлака и стальных шариков. Шлаковая лепешка 32 может падать непосредственно в водяную ванну. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, шлаковая лепешка сначала выпадает из форм 18 на первую отбойную плиту 34, где шлаковая лепешка 32 разбивается на более мелкие куски. Затем эти куски шлаковой лепешки падают на холодный желоб 36, расположенный под отбойной плитой 34. Здесь куски шлаковой лепешки 32 подвергаются дальнейшему охлаждению и смываются мощной водяной струей 38. Это водяная струя 38 может обеспечиваться обычным распылителем 40 для системы гранулирования Paul Wurth S.A. (такой, как описано, например, в LU 88380 и/или ЕР1 422299) при скорости потока воды 1000 м3/ч. Куски шлаковой лепешки 32, захваченные потоком воды, выбрасываемой из распылителя 40 для системы гранулирования, ударяются о вторую отбойную плиту 42, расположенную на определенном расстоянии от конца холодного желоба 36 и затем падают в водяную ванну 44, расположенную под холодным желобом 36 и второй отбойной плитой 42.
В представленном на фиг. 1 предпочтительном варианте осуществления шлаковая лепешка 32 выходит из форм 18 в виде кусков, имеющих средний размер примерно 800 мм, удар о первую отбойную плиту уменьшает размер кусков шлаковой лепешки 32 примерно до 150 мм, и водяная струя 38 последующим ударом о вторую отбойную плиту 42 на конце холодного желоба 42 еще более уменьшает размер кусков шлаковой лепешки 32 примерно до 20-30 мм.
Наконец, куски шлаковой лепешки 32 выгружаются из водяной ванны 44 с помощью ленточного транспортера 46. Этот ленточный транспортер 46 также берет на себя роль обезвоживающего устройства для кусков шлаковой лепешки 32. Принимая во внимание большой размер кусков шлаковой лепешки 32 и их низкую пористость по сравнению с частицами шлака, полученными посредством традиционных систем влажной грануляции, достигается эффективное обезвоживание на ленточном транспортере 46. Следовательно, не будут требоваться никакие дополнительные бункеры или INBA-барабаны (как описано, например, в LU 84644, LU 84642 и/или LU 79466).
Затем куски шлаковой лепешки 32, имеющие средний размер примерно 20-30 мм подаются в дробилку 48, где куски шлаковой лепешки 32, содержащие стальные шарики 24 дробятся с тем, чтобы, с одной стороны, образовывать частицы 50 шлака и освобождать стальные шарики 24, содержащие в шлаковой лепешке 32 и, таким образом, обеспечивать достижение эффективного разделения стальных шариков 24 от частиц 50 шлака с помощью магнитного конвейера 52.
После разделения стальных шариков 24 от частиц 50 шлака, частицы 50 шлака транспортируются ленточным транспортером 54 в область 56 хранения, тогда как стальные шарики 24 направляются вновь к первому буферному бункеру 22.
Грохот 58 может использоваться для отсеивания изношенных или поврежденных шариков и для их падения в ящик 60, расположенный под грохотом 58. Отсеянные стальные шарики заменяются новыми стальными шариками и подаются из второго бункера 60 в первый бункер 22.
Охлаждение кусков затвердевшей остеклованной шлаковой лепешки 32 происходит посредством теплопередачи при кипении и образованный водяной пар 64 выходит через вытяжную трубу 66 над водяной ванной 44.
Трубопровод 68 обеспечивает подачу подпиточной воды в водяную ванну 44 для компенсации испарившейся воды.
Бустерный насос 70 подает техническую воду к распылителю 40 для системы гранулирования для выработки водяной струи 38. Температура воды в водяной ванне 44 будет составлять примерно 100°С. Рециркуляционный насос 72 обеспечивает эффективное выведение любых мелких фракций, кото
рые могут оседать на дне водяной ванны 44.
Данный способ эффективно уменьшает сернистые выбросы в окружающую среду при грануляции горячего жидкого шлака.
Действительно, в добавлении к вышеприведенным аргументам, средняя частица доменного шлака, полученная традиционным способом влажной грануляции, как предполагается, будет иметь диаметр приблизительно 1 мм. В способе, описанном в данной заявке, куски шлаковой лепешки имеют средний размер 150 мм перед соударением с водяной струей и примерно 20-30 мм при падении в водяную ванну. Соответственно, в этом предпочтительном варианте осуществления, доступная поверхность шлака для создания сернистых соединений уменьшается в 20-30 раз.
Как видно на фиг. 2, представляющей собой фото куска шлаковой лепешки 32, содержащей стальные шарики 24, полученной согласно способу, описанному в данном документе, куски шлаковой лепешки очень компактны и имеют мало пор. Еще более уменьшается общая поверхность шлака, доступная для вышеописанных химических реакций. Кроме того, присутствие стальных шариков еще более сокращает поверхность шлака, подверженную воздействиям.
Наконец, приводящие к созданию сернистых выбросов реакции могут иметь место только при превышающих 400°С температурах, это происходит по термическим причинам. Действительно, химические реакции для создания SO2 и H2S можно подытожить следующим образом:
CaS+3H2O = CaO+3H2+SO2;
CaS+H2O = CaO+H2S.
Ниже 400°С равновесие в данных реакциях находиться смещено в левую часть уравнения, так что ниже этой температуры в основном нет выделения серы из частиц шлака.
Соответственно, сера будет оставаться захваченной внутри кусков шлаковой лепешки, как только эта температура достигнет примерно 400°С. В традиционных системах влажной грануляции, шлак необходимо охлаждать водой, начиная примерно с температуры 1500°С, тогда как в грануляции согласно этому изобретению куски шлаковой лепешки необходимо охлаждать водой, начиная с температуры примерно 700°С. Сделанные заявителем вычисления показывают, что необходимое время охлаждения для поверхности шлака (в зависимости от размера кусков шлаковой лепешки) для достижения температуры 400°С, начинающееся при температуре 700°С, составляет половину времени, необходимого для достижения этих 400°С, при начале при температуре 1500°С. Существенно уменьшаются временные рамки, в которых могут образовываться сернистые выбросы.
Принимая во внимание все вышеуказанные положения, ожидаемые сернистые выбросы в данном способе составляют только от 1 до 5% от выработанных выбросов во время классической влажной грануляции. Как следствие, может достигаться соответствие даже с самыми строгими законами в области охраны окружающей среды без конденсации выделяющихся во время грануляции паров и без необходимости охладительной колонны. Вместо этого, необходимо только поступление подпиточной воды для испарившегося, не содержащего серы пара для осуществления непрерывной и не требующей значительного обслуживания эксплуатации.
Список ссылочных обозначений
10 - грануляционная установка;
12 - горячий жидкий шлак;
14 - шлаковый желоб;
16 - транспортер для перемещения шлака;
18 - форма или лоток;
20 - радарный уровнемер;
22 - первый буферный бункер;
24 - стальные шарики;
26 - винтовой транспортер с регулируемой скоростью;
28 - вибрационный лоток;
30 - водораспылитель;
32 - шлаковая лепешка;
34 - первая отбойная плита;
36 - холодный желоб;
38 - водяная струя;
40 - водораспылитель для системы гранулирования;
42 - вторая отбойная плита;
44 - водяная ванна;
46 - ленточный транспортер;
48 - дробилка;
50 - частицы шлака;
52 - магнитный конвейер;
54 - ленточный конвейер;
56 - область хранения;
58 - грохот;
60 - бункер;
62 - второй бункер;
64 - водяной пар;
66 - вытяжная труба;
68 - трубопровод;
70 - бустерный насос;
72 - рециркуляционный насос.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ отверждения горячего жидкого шлака, в котором горячий жидкий шлак смешивают с твердыми металлическими частицами с тем, чтобы образовывать затвердевшую, остеклованную, смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку и смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку, имеющую температуру примерно 700°С, выгружают в водяную ванну, причем сначала горячий жидкий шлак вливают в форму, а затем в содержащую горячий жидкий шлак форму всыпают твердые металлические частицы и смешивают горячий жидкий шлак с твердыми металлическими частицами для образования затвердевшей, остеклованной шлаковой лепешки.
2. Способ по п.1, в котором до добавления твердых металлических частиц в форму ее заполняют горячим жидким шлаком примерно на одну треть.
3. Способ по одному из пп.1 или 2, в котором форму, в которую вливают/всыпают горячий жидкий шлак и твердые металлические частицы, интегрируют в лотковый ленточный транспортер.
4. Способ по одному из пп.1-3, в котором измеряют объем шлака в каждой форме и количество твердых металлических частиц подгоняют к объему горячего жидкого шлака в форме.
5. Способ по одному из пп.1-4, в котором твердые металлические частицы сваливают в формы с высоты от 1 до 3 м.
6. Способ по одному из пп.1-5, в котором твердые металлические частицы распределяют по форме посредством вибрационного лотка.
7. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором до выгрузки в водяную ванну шлаковую лепешку разбивают на куски шлаковой лепешки размером менее чем примерно 150 мм.
8. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором шлаковую лепешку сваливают из форм на первую отбойную плиту, расположенную ниже формы, и разламывают на куски шлаковой лепешки, затем куски шлаковой лепешки сваливают на холодный желоб, вводят в контакт с водяной струей, отбрасывают второй отбойной плитой на конце холодного желоба, а затем сваливают в водяную ванну.
9. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором шлаковую лепешку транспортируют из водяной ванны посредством ленточного транспортера и при этом осуществляют ее обезвоживание.
10. Способ по п.9, в котором затвердевшую, остеклованную, смешанную с металлическими частицами шлаковую лепешку разделяют на частицы шлака и твердые металлические частицы.
11. Способ по п.10, в котором частицы шлака отделяют от твердых металлических частиц и твердые металлические частицы используют повторно.
12. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы являются сферическими.
13. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы имеют диаметр по меньшей мере 5 мм.
14. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы имеют диаметр менее чем 25 мм.
15. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором твердые металлические частицы изготовлены из металла, выбранного из группы, состоящей из железа, стали, меди, хрома, алюминия, их сплавов, а также их сплавов с другими металлами.
10.
Фиг. 2
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025541
- 1 -
(19)
025541
- 1 -
(19)
025541
- 1 -
(19)
025541
- 4 -
025541
- 7 -