Сущность изобретения: устройство содержит барабан в виде толстостенного цилиндра с системой охлаждения, привод вращения барабана и бункер для гранулированного шлака. Барабан расположен над подложкой, выполненной в виде плиты с гладкой поверхностью. Система охлаждения выполнена в виде группы сопл, расположенных по касательной к барабану по направлению к зазору между барабаном и подложкой, другая группа сопл установлена на уровне подложки симметрично по обе стороны торцев барабана и направлена к центру подложки в сторону бункера. 2 ил.
Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для переработки шлаков черной металлургии в гранулы. Известна установка для грануляции огненно-жидких шлаков, содержащая барабан, выполненный в виде усеченного конуса, желоб, бункер и дробилку шлака
Одной из причин, препятствующих использованию установки, является сложность ее конструкции. Необходимость синхронизации всех узлов снижает надежность работы установки. Наличие системы желобов для подачи расплава шлака также усложняет конструкцию, так как желоба крепятся к вращающейся крышке. Кроме того, привод молотковой дробилки осуществляется через крышку, а суммарное вращение крышки и дробилки не позволяет увеличить скорость вращения, необходимую для повышения производительности. Наиболее близким техническим решением к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для сухой грануляции жидкого шлака, содержащее барабан с системой охлаждения, привод вращения барабана и бункер для гранулированного шлака
Причинами, препятствующими использованию известного устройства на предприятии, являются его сложная конструкция, наличие двух барабанов, связанных общим и последовательным трубопроводом с теплоносителем, что ухудшает охлаждение шлака поверхностью второго барабана. Выполнение внутренних желобов в барабанах усложняет конструкцию в изготовлении и эксплуатации. Наличие ванны со шлаковым расплавом и медленно вращающимися барабанами способствует залипанию установки остывшим шлаком, затруднена очистка ванны. При этом установка, в которой скорость барабанов 5-15 об/мин, является низкопроизводительной. Основной задачей изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение его производительности. Кроме того, изобретение так ставит задачей создать устройство, способное эффективно гранулировать шлак различного состава при больших скоростях вращения барабана (обработки), а также создать устройство, надежное в эксплуатации и обеспечивающее экономию энергии. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сухой грануляции жидкого шлака, содержащем барабан с системой охлаждения, привод вращения барабана и бункер для гранулированного шлака, барабан выполнен в виде толстостенного цилиндра, расположенного над подложкой, выполненной в виде плиты с гладкой поверхностью, а система охлаждения выполнена в виде группы сопл, расположенных по касательной к барабану по направлению к зазору между барабаном и подложкой, другая группа сопл установлена на уровне подложки симметрично по обе стороны торцев барабана и направлена к центру подложки в сторону бункера. На фиг.1 показано устройство, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху. Устройство для сухой грануляции жидкого шлака состоит из вращающегося барабана 1 (привод не показан), выполненного в виде толстостенного цилиндра. Барабан 1 размещен с зазором над подложкой 2, представляющей собой плиту с гладкой поверхностью. Навстречу вращению барабана 1 и по касательной к нему расположены в ряд сопла 3 с направлением струи к зазору между барабаном 1 и подложкой 2. С противоположной стороны соплам 3 размещен желоб 4 для слива жидкого шлака. Бурты 5 на подложке 2 служат для предотвращения растекания шлака из рабочей зоны устройства при внезапном увеличении объема сливаемого шлака. Группа сопл 6 расположена на уровне подложки 2 симметрично по обе стороны торцев барабана 1 и направлена к центру подложки 2 в сторону бункера 7, расположенного под подложкой 2. Работает устройство следующим образом. Жидкий шлак из желоба 4 поступает на подложку 2 под барабан 1, вращающийся со скоростью, например, не менее 300-500 об/мин при радиусе барабана 600 мм. Скорость вращения барабана регулируется от привода и зависит от вязкости шлака. Зазор между подложкой 2 и барабаном 1 регулируется в зависимости от свойств шлака и потребных размеров гранул. В момент поступления шлака в зазор барабан 1 ударяет по массе шлака, со скоростью проталкивает ее в зазор, разбивает на отдельные части массу шлака, так как вся толщина в зазоре разбивается сразу и захватывается, а величина зазора такова, что не остается на подложке необработанного слоя. Образование гранул происходит за счет разрыва массы и ее отбрасывания центробежной силой от барабана 1. Как только образующая гранула выходит из зазора и начинает отрываться от поверхности барабана, она попадает под действие струи сжатого воздуха из сопл 3. Струя воздуха резко отсекает гранулы от барабана 1, не позволяя образовываться нити шлака. В это время гранула окончательно формируется, частично охлаждается и попадает на подложку 2 и тут же попадает под струю воздуха из группы сопл 6, которые без промедления сдувают ее в бункер 7. Переработка шлака идет непрерывно, не скапливая большой массы расплава в непереработанном виде на подложке, а также готового гранулята на ней. Так как скорость барабана 1 значительна, обеспечивается непрерывный цикл работы, охлаждение гранул, их качество по форме и размерам. Устройство просто в изготовлении, надежно в эксплуатации, обладает высокой производительностью и может применяться в цехах различных мощностей, поскольку использование устройства имеет ряд преимуществ, заключающихся в том, что упрощаются конструкция и эксплуатация устройства за счет исключения принудительного охлаждения. Функцию охлаждения выполняют барабан, подложка и сопла. Кроме того, барабан, гладкая поверхность подложки и вторая группа сопл выполняют транспортную функцию, перемещая шлак и гранулы в бункер. Все это также ведет к упрощению конструкции и эксплуатации устройства, снижает потребление энергии. Компоновка узлов устройства решает вопрос наименьшего соприкосновения их с жидким шлаком, что позволяет увеличить скорость вращения барабана, т.е. повысить производительность и долговечность работы узлов. Конструктивное выполнение узлов просто в изготовлении. Сопла, расположенные по касательной к барабану, позволяют отсекать образующиеся гранулы шлака от барабана и предотвращают появление нитей, что дает чистый гранулят, не загрязненный волокнами. А наличие второй группы сопл обеспечивает своевременную и непрерывную очистку рабочей зоны от готовых гранул, что повышает надежность и производительность работы устройства.
Сухая грануляция
Сотрудниками университета префектуры Осака и лаборатории материаловедения университета Тохоку (Япония) был исследован способ сухой грануляции шлака с применением распылителя с вращающейся головкой. На рис. 4 показана схема установка для грануляции шлака данным способом. Здесь жидкий шлак заливают во вращающуюся чашу. Под действием центробежной силы шлак разбрызгивается через кромку чаши, и здесь его раздувает сжатый воздух, направленный струями вертикально вверх. Доменный шлак загружается в плавильную печь типа вагранки малого объема и после расплавления направляется в распылитель. Разбрызгиваемый шлак улавливается в шлакоприемнике, разделенном на несколько секций концентричными цилиндрическими перегородками.
Рисунок 4- Экспериментальная установка с распылителем с вращающейся головкой
1 - источник жидкого шлака;
2 - выпускной шлаковый желоб;
3 - раздувочный газ;
4 - шлакоприемник;
5 - раздувочное сопло;
6 - подвод газа;
7 - компрессор;
8 - чаша;
9 - электродвигатель;
10 - распылитель
В Германии предложен следующий способ переработки горячего доменного шлака. Жидкий шлак направляют в стальной бункер с водоохлаждающими двойными стенками, в который вводится сжатый воздух, распределяемый равномерно по сечению бункера. В рабочем пространстве бункера мелкие частицы доменного шлака движутся в режиме кипящего слоя. Капли шлака, охлаждаемые воздухом, налипают и намерзают на поверхность твердых частиц, что увеличивает их размеры и, в конечном счете, приводит к их выпадению из кипящего слоя. Укрупненный материал выдается через нижнюю наклонную горловину бункера. Далее гранулированный шлак подвергается грохочению. Мелкий шлак из отсева вновь направляется в бункер, а надрешетный продукт идет к потребителю.
Японскими фирмами «Мицубиси дзюкоге», «Ниппон кокаи» и «Тайхэйе киндзоку» разработаны установки воздушной грануляции доменного и конверторного шлаков. Которые эксплуатируются на заводах фирмы в Фукуяме. Здесь шлаковый расплав из ковша подается в отделение предварительной обработки, где в него вносят для улучшения качества продукта различные добавки для регулирования температуры и вязкости расплава. После этого расплав по желобу поступает в грануляционную камеру, где его дробит струя воздуха, подаваемого под давлением. Для достижения заданных свойств гранулированного шлака в зависимости от свойств расплава регулируют соотношение скоростей движения потоков воздуха и жидкого шлака. Тепло утилизируется излучением из потока частиц, а также из слоя, в который падают частицы.
На одной из доменных печей в Фукуяме работает установка придоменной грануляции расплава. Где струю расплава направляют в лоток между двумя вращающимися в разные стороны барабанами, поверхность которых охлаждается водой. В установке используется до 38% тепла жидких шлаков.
Фирма «Сумито киндзоку коче» создала установку сухой грануляции доменного расплава с утилизацией его тепла. Процесс грануляции расплава осуществляют на вращающемся барабане. Гранулят затем затвердевает в псевдоожиженном слое твердого шлака. Установка работает при температуре нижнего слоя до 700 оС и производительности до 50 т/ч. Вращающаяся чаша - воздуходутьевой распылитель - полученный гранулят отличается большой плотностью (2,8 - 2,9 г/см3) и пригоден в качестве мелкого заполнителя для бетонов. На установке утилизируется 55% физического тепла шлака.
В Швеции в Swedish State Steel Company, Merax LTD развивается процесс грануляции и утилизации тепла шлака. Шлак гранулируется ударением падающего слоя частиц ранее отвердевшего шлака. Пленка разрушается на гранулы, которые затем падают в многоярусный псевдоожиженный слой, из которого утилизируется тепло. По этому методу более 60 % тепла шлака утилизировано в качестве пара. Большое содержание стеклофазы в данном шлаковом продукте делает его пригодным для производства цемента.
В Австрии для размельчения шлакового расплава предложено устройство распылительной камеры круглого сечения, по оси которого из промежуточного ковша поступает струя жидкого шлака, разбиваемая двумя рядами подающих горячий газ, или топливных горелок. Частички шлака на дне камеры попадают на вращающийся диск, разбрасывающий их центробежной силой в кольцевую приемную камеру с подогреваемыми стенками в зоне поступления раздробленных частичек шлака и с охлаждаемыми со стороны кольцевой разгрузочной камеры.
Специалисты двух японских университетов (Осака и Тохоку) исследовали процессы сухой грануляции доменного шлака с помощью вращающегося измельчителя с чашей и усовершенствовали установку таким образом, чтобы расположенный соосно с ней бункер раскаленного гранулированного шлака можно было пропускать СН 4 + Н 2 О. При этом смесь газов нагревается до температуры шлак и при контакте с никелевым катализатором в данной части чаши происходит паровая конверсия газовой смеси с образованием Н 2 и СО, которые отводились из закрытого пространства над чашей.
С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков и с анализом оборудования для производства цемента на основе шлаков Вы можете познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России » и «Анализ оборудования для производства шлакощелочного вяжущего ».
| Article Index |
|---|
| Проектирование доменных цехов: устройство и оборудование литейных дворов, разливка чугуна и переработка шлаков |
| Конструкция горновых желобов |
| Поворотные желоба |
| Качающиеся желоба |
| Оборудование для обслуживания леток |
| Уборка продуктов плавки |
| Уборка шлака |
| Средства для передвижения ковшей |
| Разливка чугуна |
| Переработка жидких шлаков |
| Припечная грануляция |
| All Pages |
Припечная грануляция
Все вновь сооружаемые и при возможности реконструируемые доменные печи должны оснащаться установками припечной грануляции, располагаемыми рядом с литейным двором. Разработано несколько разновидностей подобных установок; их особенностью является размещение грануляторов в закрытом кожухе, что предотвращает выделение в атмосферу образующихся при грануляции паров воды и сернистых газов (в основном сероводорода). Сернистые газы вредны для здоровья и вызывают коррозию оборудования, водяной пар сильно затруднял бы работу персонала печи и вызывал бы зимой обледенение оборудования.
Припечные установки обладают следующими преимуществами по сравнению с отдаленными от доменных печей грануляционными установками: капитальные затраты и эксплуатационные расходы снижаются на 15—30 % прежде всего за счет сокращения большого парка шлаковозов и транспортных средств; обеспечивается более полное использование шлака, поскольку при перевозке в ковшах 15—30% шлака теряется в виде корок, на поверхности и настылей на ковшах; уменьшается численность обслуживающего персонала; обеспечивается взрывобезопасность процесса; работа установки поддается автоматизации; управление всеми механизмами производится со специального пульта управления.
На доменных печах объем 2000 и 2700 м 3 Криворожстали (Украина) эксплуатируют закрытые установки с грануляцией в гидрожелобе.
Более совершенными являются разработанные ВНИИМТ и Гипромезом установки, которыми оборудованы недавно построенные печи объемом, 5000 м 3 (Криворожсталь), 3200 м 3 (НЛМК) и 5500 м 3 (ЧерМК). Применяются две разновидности таких установок, различающиеся способом подачи воды на гранулятор: с помощью насоса (например, установка Криворожстали, рис. 8.3) и эрлифта (установка, НЛМК).
Рис. 8.3. Установка придоменной грануляции шлака
Под желобом 6а расположен гранулятор 5, подающий струи воды под давлением, которые раздробляют стекающий с желоба шлак на гранулы. Смесь воды, пара и гранул поступает в. бункер 1, решетка 4 предотвращает попадание в бункер крупных предметов. Пар и газы поступают в скруббер 7 и выбрасываются через трубу 9 в атмосферу. В скруббер через форсунки 8 подают известкованную воду, которая: поглощает из и газов сернистые соединения.
Шлаководяная пульпа (гранулы шлака с водой) из нижней части бункера 7 поступает в колодец 18 эрлифта, поднимающего ее вверх. Для обеспечения работы эрлифта в нижний конец его подъемной трубы 11 подают воздух, а чуть ниже — воду для взмучивания пульпы. Поднимаемая эрлифтом пульпа попадает в сепаратор 10, где происходит отделение отработанного воздуха, а затем самотеком по наклонному трубопроводу сливается в обезвоживатель 12 карусельного типа, который с помощью привода 14 вращают по направлению стрелки А. Обезвоживатель разделен на шестнадцать отдельных секций 13, имеющих решетчатое откидывающееся дно. Пульпа последовательно поступает в каждую из секций и за время вращения обезвоживателя вода пульп стекает через решетчатое дно секций 13 в водосборник 15, откуда поступает в бункер 1. Днища секций 13 открываются над бункером 17, и гранулы высыпаются в него, где дополнительно осушиваются подаваемым снизу воздухом. Из бункера 17 гранулы попадают на конвейер 16 и далее на склад.
Над карусельным обезвоживателем установлен кожух-паросборник (на рис. 8.3 не показан), из которого пар поступает в скруббер 7. Гранулятор работает на оборотной воде; осветленную воду подают к нему насосом 2 из камеры 3 оборотной воды, куда она переливается из бункера через его край.
Каждая линия установки, а также конвейер тракта уборки гранулированного шлака рассчитаны на прием всего шлака, поступающего от доменной печи во время выпуска. Исходят из того, что средняя интенсивность выхода шлака из печей объемом 1400—1800 м 3 составляет 2—3 т/мин и из печей объемом 2000—5000 м 3 3—5 т/мин; максимальная интенсивность выхода шлака для всех печей 10 т/мин. Максимальное количество шлака за один выпуск на печах объемом 3200—5000 м 3 может достигать 200-250 т, длительность выпуска 40—60 мин. Расход воды на гранулятор таких установок составляет 3—6 м 3 /т шла-ка, причем свежей воды для подпитки 0,6—0,8 м 3 /т. Влажность гранулята, поступающего на склад, 14—20 %.
Шлаковый эрлифт должен иметь производительность, обеспечивающую уборку всего шлака без его накопления в бункере отстойнике, что требует определенного диаметра подъемной трубы и,расхода воздуха. На установке НЛМК эрлифт производительностью по шлаку 150 т/ч имеет диаметр подъемной трубы 320 мм и расход воздуха 50 м 3 /мин, а водяной эрлифт, подающий ее на гранулятор (1800 м 3 /ч), — диаметр трубы 800 мм с расходом воздуха 470 м 3 /мин. При реконструкции установки водяной гранулятор был заменен на водо-воздушный, что позволило снизить расход воды с 1800 до 1300— 1400 м 3 /ч, уменьшить диаметр трубы эрлифта до 500 мм и рас-ход воздуха до 280 м 3 /мин. Давление воздуха, подаваемого на эрлифт таких установок, равно 0,2 МПа.
В 1984 г. в Гипромезе разработали новую малогабаритную установку придоменной грануляции шлака (МГ УПГШ). Схема малогабаритной установки приведена на рис. 8.4. Небольшие габариты в плане и сравнительно малое заглубление делают возможным размещение установки у любой доменной печи, в том числе у действующих печей без их остановки. Установка работает в замкнутом цикле, без сооружения специальных систем водоснабжения.
Головной образец установки введен в 1994 г. на доменной печи №3 АК «Тулачермет», в 1998 г. две такие установки улучшенной конструкции введены в эксплуатацию на новой доменной печи объемом 2560 м 3 на Таньшанском металлургическом комбинате, Китай.
Рис. 8.4 Схема малогабаритной установки придоменной грануляции шлака:
1 - гранулятор; 2 - обезвоживатель; 3 - эрлифт; 4 - конвейерный тракт уборки гранулированного шлака; 5 - труба вытяжная; 6 - насосная станция оборотного водоснабжения
На внепечных (центральных) установках из доменного шлака: получают гран шлак, щебень, пемзу, шлаковату, литые изделия; на припечных–граншлак.
Внепечную грануляцию шлаков осуществляют мокрым и полусухим способом. Установки мокрой грануляции – это бассейновые и желобные.
Бассейновая установка: бассейн с водой вместимостью от 200 до 5500 м 3 и глубиной 2–6 м. Вдоль него с одной стороны проложен жд путь, по которому подают шлаковозы с жидким шлаком, с другой стороны – два пути для жд вагонов, в которых вывозят граншлак. Над бассейном и отгрузочными путями по эстакадам перемещается мостовой или козловой кран с грейфером.
Жидкий шлак сливают в бассейн кантованием. Попадающий в воду шлак в результате ее бурного испарения дробится на капли размером 1–10 мм. Застывшие гранулы грейферным краном выгружают на площадку для вылеживания и обезвоживания или в жд вагоны. Грейферы кранов снабжены отверстиями диаметром 10–12 мм для стекания воды. Расход воды на грануляцию 3–4 м 3 /т шлака. Мощность установки зависит от размеров бассейна, достигая 0,8–1 млн/т шлака в год.
Желобная установка: шлакоприемная ванна, стальной или чугунный желоб длиной от 3 до 20 м с уклоном на 5–15° и сопла, подающие в начало желоба воду под давлением 0,15–0,5 МПа в количестве до 3 м 3 /т шлака. Из стоящего на насыпи на жд пути шлаковоза сливают шлак в приемную ванну, откуда он льется в желоб по которому под небольшим напором стекает вода. Вода с образующимися гранулами шлака (пульпа) поступает в бассейн либо на склад. Влажность граншлака бассейновых и желобных установок составляет 20– 25%.
Полусухуая грануляция на барабанных и гидрожелобных установках. Барабанная установка: шлакоприемную ванну 2, наклонный направляющий лоток 3 с соплами для подачи воды, вращающийся барабан 4 с лопастями и бетонированную площадку 8, обслуживаемую грейферным крапом 5. Воду в лоток через сопла подают под давлением 0,2–0,5 МПа в количестве 0,8–1,0 м 3 /т шлака; барабан длиной 1,5–2,0 м и диаметром 1,2–1,4 м имеет частоту вращения до 600 мин -1 .
Из шлаковоза 1 шлак сливают в приемную ванну и затем по лотку шлак с водой попадают на лопасти барабана, которые раздробляют шлак и воду на мелкие частицы и отбрасывают их на склад на расстояние 20–40 м. В полете капли шлака охлаждаются воздухом и водой и затвердевают. Излишняя вода благодаря уклону площадки 8 стекает в отстойник 7, откуда она поступает в систему оборотного водоснабжения.
Рисунок 13.6 - Схема барабанной грануляционной установки
Граншлак загружают краном 5 с помощью грейфера 6 в жд вагоны 9, его влажность 5–10%.
Гидрожелобная установка: насыпь 1 со сливным жд путем 2 для шлаковозов 3; шесть– десять гидрожелобных агрегатов, расположенных перпендикулярно сливному пути; склад гранулированного шлака с поперечными эстакадами 10, по которым передвигаются грейферные краны 9, и систему оборотного водоснабжения.
Рисунок 13.7 - Схема гидрожелобной грануляционной установки
Гидрожелобной агрегат имеет приемную ванну 4; стальной гидрожелоб 5 длиной 9–10,5 м, расположенный с подъемом к концу под углом 3°; гидронасадку 6, подающую воду в начало желоба. Гидронасадка выполнена из отверстий диаметром. 15–25 мм или в виде щели общим сечением 0,004–0,008 м 2 ; воду в гидронасадку подают под давлением 0,4–0,7 МПа в количестве 2,5–3,5 м 3 /т шлака.
Перед грануляцией пробивают корку застывшего шлака в ковше с помощью копра и затем сливают шлак из шлаковоза 3 в приемную ванну, откуда он поступает в гидрожелоб, где поток воды дробит жидкий шлак на капли, охлаждает их и отбрасывает на расстояние до 40 м. Шлак на складе перегружают в штабели и затем в жд вагоны 11 грейферным краном 9, влажность отгружаемого шлака составляет ~10%. Излишняя вода, благодаря уклону площадки склада, стекает в отстойник 8 и отсюда после осветления (отстаивания) с помощью насосов 7 вновь подается в гидронасадки 6; в систему добавляют свежую (подпиточную) воду (0,5–0,8 м 3 /т шлака), а также известковый раствор для уменьшения выделений сероводорода при грануляции.
Гидрожелобный способ грануляции более механизированный обеспечивает меньшую влажность гранулята, быстрое опорожнение ковшей, взрывобезопасному.
В установку входят грануляционные агрегаты, копры для пробивания корки шлака в ковшах; пульты управления; склад граншлака, с мостовыми или портальными грейферными кранами; газоочистка; система оборотного водоснабжения и служебно-бытовые помещения. Производительность установок по граншлаку 750- 1500 тыс. т/год. Число гидрожелобов в составе установки определяется с учетом производительности одного гидрожелоба 160–180 тыс. т/год. Скорость слива шлака не должна превышать 4–5 т/мин, число одновременно кантуемых ковшей 2–3, а длительность обработки состава шлаковозов на установке должна быть меньше времени между подачами составов от печей. Годовая производительность установок должна быть на 30% выше, чем требуется для переработки образующегося шлака.
Грануляционные агрегаты располагают перпендикулярно сливному пути с расстоянием между ними равным длине шлаковоза по сцепкам. Агрегаты размещаются в закрытом корпусе, чтобы обеспечивалось улавливание парогазовых выделений, их очистка от сернистых соединений (известковой водой) и выброс газа и пара через трубу необходимой высоты. Расход воды на один агрегат до 15 м 3 /мин при давлении 0,5–0,7 МПа, свежей воды 0,7– 0,8 м 3 /т шлака.
Склад вмещает 7–10-суточный запас продукции. Он представляет собой бетонированную площадку с расположенными перпендикулярно шлаковозному пути крановыми пролетами (эстакадами) шириной 24 м. Длина склада- 120 м; высота штабелей граншлака до 7 м. Высота насыпи для сливного шлаковозного пути 5–8 м. Площадка склада должна иметь уклон в сторону отстойников системы оборотного водоснабжения, а вблизи грануляционных агрегатов уровень площадки должен быть ниже, чем в остальной части. Для уменьшения водопотребления применяют вододутьевые установки, где дробление шлака осуществляется водовоздушным потоком.
Припечная грануляция: гранулятор в закрытом кожухе, что предотвращает выделение в атмосферу паров воды и сернистых газов, которые вредны для здоровья и вызывают коррозию оборудования, водяной пар сильно затрудняет работу персонала и вызывает зимой обледенение оборудования.
Их преимуществ: меньшиее капзатраты и эксплуатационные расходы за счет сокращения большого парка шлаковозов и транспортных средств; более полное использование шлака, поскольку при перевозке в ковшах 15–30% шлака теряется в виде корок на поверхности и настылей на ковшах; уменьшается численность персонала; обеспечивается взрывобезопасность; работа установки поддается автоматизации; управление всеми механизмами со специального пульта.
ДП оборудуют двумя такими установками, располагаемыми с двух противоположных сторон литейного двора, каждая установка имеет две автономные рабочие линии; к одной из них шлак от печи поступает по ответвлению 6а шлакового желоба, а к другой – по ответвлению 6б.
Рисунок 13.8 - Установка придоменной грануляции шлака
Под желобом 6а гранулятор 5, подающий воду под давлением, которые раздробляют стекающий с желоба шлак на гранулы. Смесь воды, пара и гранул поступает в бункер 1, решетка 4 предотвращает попадание в бункер крупных предметов. Пар и газы поступают в скруббер 7 и удаляются через трубу 9 в атмосферу. В скруббер через форсунки 8 подают известковую воду, которая поглощает из пара и газов сернистые соединения.
Шлаководяная пульпа, из нижней части бункера 1 поступает в колодец 18 эрлифта, поднимающего ее вверх. Для обеспечения работы эрлифта в нижний конец его подъемной трубы 11 подают воздух, а чуть ниже –воду для взмучивания пульпы. Поднимаемая эрлифтом пульпа попадает в сепаратор 10, где происходит отделение отработанного воздуха, а затем самотеком по наклонному трубопроводу сливается в обезвоживатель 12 карусельного типа, который приводом 14 вращается. Обезвоживатель разделен на шестнадцать секций 13 с решетчатым откидывающимся дно. Пульпа поступает в каждую из секций и за время вращения обезвоживателя вода пульпы стекает через решетчатое дно секций 13 в водосборник 15, откуда поступает в бункер 1. Днища секций 13 открываются над бункером 17 и гранулы высыпаются в него, где осушиваются подаваемым снизу воздухом. Из бункера 17 гранулы попадают на конвейер 16 и далее на склад.
Над карусельным обезвоживателем установлен кожух-паросборник, из которого пар поступает в скруббер 7. Гранулятор работает на оборотной воде; осветленную воду подают к нему насосом 2 из камеры 3 оборотной воды, куда она переливается из бункера 1 через его край.
Выход шлака из печей объемом 1400–1800 м 3 2–3 т/мин; из печей объемом 2000–5000 м 3 3–10 т/мин. Максимальное количество шлака за один выпуск на печах объемом 3200–5000 м 3 до 200–250 т, длительность выпуска 40–60 мин. Расход воды 3–6 м 3 /т шлака, свежей воды для подпитки 0,6–0,8 м 3 /т. Влажность гранулята, поступающего на склад, 14–20%.
Получение щебня, пемзы и шлаковой ваты.
Шлаковый щебень – второй по объему продукт переработки доменных шлаков – получают на установках переработки ковшевых остатков и части щебня литьем.
Получение щебня из ковшевых остатков. Внутреннюю поверхность ковша вначале в течение 7 орошают водой, благодаря чему из-за усадки шлака облегчается отделение корок шлака (коржей) от стенок ковша. Далее ковш кантуют и, при необходимости, остатки, шлака выбивают копром. Коржи выпадают из ковша в траншею, оборудованную магнитно-грейферными кранами. Здесь крупные куски шлака разбивают, сбрасывая на них слитки и электромагнитом отбирают скрап чугуна. Далее шлак грейфером крана грузят в бункера системы, обеспечивающий дробление и рассев шлака на куски размеров (0– 40 мин). Мощность установки 310 тыс. м 3 щебня в год.
Производство литого щебня. Шлак из нескольких ковшей сливают в бетонированную траншею и поливают его водой, после чего сливают новую порцию шлака. Поливка исключает образование монолита из нескольких залитых слоев.
На установке НЛМК производительностью 600 тыс. м 3 щебня в год: две траншеи общей площадью 6200 м 2 . В течение трех–четырех суток в траншею сливают до 30 шлаковозных составов. Застывший шлак разрабатывают экскаваторами и автосамосвалами транспортируют к дробильно-сортировочному комплексу.
Часть доменного шлака отправляют на шлаковые отвалы-расположенную за пределами доменного цеха площадку с насыпью высотой не менее 10 м, по краю которой проложен ждь для подачи шлаковозов. Шлак из ковшей сливают под откос, где он затвердевает. Застывший шлак используют для строительства шоссейных дорог и на шлакоперерабатывающих предприятиях.
Грануляция доменного шлака осуществляется путем быстрого охлаждения шлакового расплава с применением (либо без) механического раздробления еще жидкого или полузатвердевшего шлака. Цель грануляции не только превратить доменной шлак в мелкозернистый материал, что облегчает его дальнейшую переработку, но и значительно повысить гидравлическую активность - это важнейшее свойство шлака как компонента шлаковых цементов и как добавки к портландцементу. Для грануляции доменных шлаков применяют различные по своему устройству грануляционные установки; в зависимости от влажности получаемого продукта их подразделяют на установки для мокрой и полусухой грануляции.
При мокрой грануляции загруженный в шлаковозные ковши расплавленный шлак подается к наполненному водой железобетонному бассейну и сливается в него по желобам. Бассейн разделен на отдельные секции, что позволяет одновременно загружать одну секцию и выгружать гранулированные шлак из другой. Гранулированный шлак выгружается из бассейнов грейферными кранами, подающими его в открытые металлические железнодорожные вагоны, в которых шлак отправляется на склад или к потребителю.
Содержание влаги в гранулированном шлаке тем выше, чем меньше его объемный вес, т. е. чем больше пориста структура его зерен. Поры в затвердевших зернах гранулированного шлака образуются под воздействием газов, которые растворены в жидком шлаке и с понижением температуры расплава выделяются из него при охлаждении. При этом шлаковый расплав охлаждается и затвердевает настолько быстро, что выделившиеся из него газы не успевают вырваться наружу; они остаются в затвердевшем шлаке в виде мелких пузыриков и делают пористыми зерна гранулированного шлака. Пористость, а следовательно, и влажность гранулированного шлака зависят также от условий охлаждения жидкого шлака в процессе грануляции, т. е. от примененного способа грануляции.
Так, шлак полусухой грануляции, получаемый при механическом дроблении и отбрасывании в воздух предварительно охлажденного, но еще не затвердевшего шлака, приобретает более плотную структуру и имеет примерно в 1,5 раза больший объемный вес по сравнению со шлаком мокрой грануляции, полученным из того же жидкого шлака. Влажность шлака мокрой грануляции колеблется в пределах 15-35% (редко 10%), шлака полусухой грануляции 5-10%; насыпной объемный вес того и другого шлака соответственно 400-1000 и 600-1300 кг/м. Чем выше температура доменной плавки, тем более легким получается гранулированный шлак.
Установки мокрой грануляции производят большую часть гранулированного шлака, однако вследствие большой влажности и малого объемного веса получаемого при этом шлака такой способ грануляции имеет ряд недостатков:
1) Большой расход топлива на сушку шлака перед его помолом (до 80 кг условного топлива на тонну сухого шлака);
2) Низкая производительность шлакосушильного оборудования;
3) Непроизводительные перевозки железнодорожным транспортом воды, содержащейся в шлаке, а также недоиспользование подъемной силы вагонов при загрузке их легковесным шлаком;
4) Смерзаемость мокрогранулированного шлака в железнодорожных вагонах, а также бункерах и на открытых складах в зимнее время, что влечет за собой длительные сверхнормативные простои вагонов и большие затраты ручного труда при выгрузке смерзшегося шлака на цементных заводах.
Доменные гранулированные шлаки в России и некоторых европейских странах используются преимущественно для производства вяжущих материалов, особенно для производства шлакопортландцемента.
