Способ поризации расплавленного шлака и устройство для его осуществления

О П И С А Н И Е (и,893923ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическккРеспублик(22) Заявлено 16.07,80(21) 3002405/29-33с присоединением заявки РЙ(51)М. Кл. С 04 ВЫ 04 Ркударотееииый комитет СССР ио делам изабретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Институт технической теплофизики АН Украинокой ССР(54 СПОСОБ ПОРИЗАЦИИ РАСПЛАВЛЕННОГО ШЛАКАИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к получениюстроительных материалов из расплавов металлургических шлаков и может быть использовано для производства прокатанных теплоизоляционных изделий и стеновых материалов из поризованного распла ва доменного шлака на металлургических заводах.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является струйный способ получения пемзы, который заключается в том, что в специальной желобчатой конструкции струйных аппаратов расплав доменного шлака дробится; перемешивается с водой, для чего используется воздух или пар 1 Ц.15Струйный аппарат имеет открытую сверху приемную камеру, на дне которой вплотную к стенкам установлено рабочее сопло, имеющее в сечение форму сегмен 20 та. На сопле между щеками приемной камеры - плоский направляющий лоток, имеющий профиль тупого угла. Лоток и сегментное сопло могут одновременно передвигаться относительно других частей струйного аппарата. Все части аппарата, в том числе и шлакоподающий лоток, имеют водяное охлаждение.При работе аппарата струя расплава, стекающая из подводящего желоба, попадает на направляющий лоток и растекаеч- ся по нему потоком небольшой толщины. Ширина потоке равна ширине рабочего сопла и немного меньше диаметра камеры смешения. Стекая с направляющего лотка, расплав пересекает струю сжатого воздуха с распыленной в нем водой, которой, воздействуя на струю расплава, разбивает ее на гранулы и увлекает их в камеру смешения.Вследствие того, что сопло расположено в нижней части приемной камеры, в которой отсутствует мертвое пространст-во, струя сжатого воздуха имеет возможность выбросить осевшие внизу гранулы из приемной камеры смешения. Так как расстояние по вертикали между соплом и верхней частью приемной камеры доста 893 О 23точно велико, то гранулы на нее не налипают. В камере смещения .жидкиегранулы шлакового расплава интенсивно перемешиваются с водно-воздушной смесью. Камера смещения обеспечивает надежность ра боты струйного аппарата, а также возможность равномерного и интенсивного вспучивания расплава шлака. 35 Цель изобретения - увеличение производительности процесса, равномерности поризации щлака по объему и повышение качества продукции. Захват частиц воды, воздуха, пара, атакже выделение иэ охладающегося шла-10кового расплава растворенных в нем газов приводят к тому, что гранулы интенсивно пориэуются, Пластичные еще грану-пы вместе с каплями не успевшей испа 15риться воды с бопьшой скоростью выбрасываются из камеры и ударяются об экран,на котором они агломерируются (спипаются) в небольшие, еще пластичные куски,а затем под влиянием силы тяжести отваливаются от экрана и падают вниз.Некоторая часть отдельных гранул, отражаясь от экрана, сразу падает вниз. Небольшие куски шлаковой пемзы и ещепластичные гранулы соединяются внизу вкрупные глыбы в приемном устройстве,находящемся под экраном. На экран иповерхность других приемных устройствпопадают также и капли воды, не усвоенные в струйном аппарате, продолжая поризацию шлакового расплава.30Средняя объемная масса шлаковойпемзы в кускеполучаемой струйнымспособом, составляет для пемзы из верхних шлаков 1198-1420 кг/ьР, а изнижних шлаков - 1150-1170 кг/мф,т.е. плотность сравнительно высокая,Известный способ поризации расплавленного шлака для получения пемзы струйным аппаратом имеет существенные недостатки, которые заключаются в том, 40что пемэовидный шлаковый расплав веще пластическом состоянии имеет недостаточно равномерно распределенные поры, а также размер пор весьма неодинаков и колеблется в пределах от 1 до 15- 4525 мм. Это не позволяет получить изтакого расплава высокое качество прокатанных теплоизоляционных и стеновыхстроительных изделий и материалов, атакже снижает производительность установок переработки иэ-за низкой прочности получаемого материала, так как егоневозможно прокатывать с высокой скоростью из-за разрушения. Указанная цель достигается тем, что в способе поризации расплавленного шлака, включающем вспучивание путем введения в шлак пара и воды с последующим охлаждением, вспучивание ведут при равномерном введении в шлак пара и воды при весовом соотношении (4-20): 1 с одновременным поддерживанием температуры шлака в пределах 1350-150 дС, а охлаждение шлака до 1150-1250 С осуществляют со скоростью 5- 50 град/с.Предлагаемый способ осуществляется ,в устройстве для поризации расплавленного шлака, содержащем устройство для подачи шлака, приемную емкость с установленным в ней устройством для подачи пара и воды.В предлагаемом устройстве приемная, емкость снабжена трубчатым теплообменником (охладителем) с отношением шага труб к их диаметру, равным 3 - 8, а устройство для подачи пара и воды выпог- нено в виде установленных в шахматном порядке рядов труб с соплами, выполненными в нижней по ходу движения расплавленного шлака части труб в секторе 120- 150 О.На чертеже изображено устройство для поризации расплавленного шлакаУстройство для осуществления способа поризации расплавленного шлака содержит корпус 1 приемной емкости, который соединен с устройством 2 для подачи пара и воды. Корпус 1 представляет собой прямоугольный короб, который пронизан двумя рядами труб поризатора 3, содержащих сопла 4 для равномерного по объему вдувания в расплав шлака поризующего агента - пара или воды, или их смеси. Второй пучок труб распо ложен ниже первого и представляет собой охлаждаемые трубы теплообменника (охладителя) 5, которые расположены в несколько рядов.Способ осуществляется следующим образом.Шлаковый расплав от доменных печей привозят на установку шлакопвреработки в шлаковых ковшах объемом 16 м на шлаковозах. В соответствии с технологическим режимом в приемную емкость насыщенный водяной пар с водой вводят равномерно в виде струй по всему объему шлакового расплава, температуру которого поддерживают в пределах 1350- 1500 С, Если. температуру шлака выдерживать ниже 1350 С, то невозможно достичь равномерного распределения пор вДля обеспечения равномерного рас,пределения пор в шлаковом расплаве сопла на пориэующих трубах устройства выполнены в нижнеЮ части поверхности по- Ф рнэующих труб в секторе 120-150, атрубы пориэатора установлены в несколько рядов, например в 3 ряда, которые располагают в шахматном порядке по высоте таким образом, что вся масса 1 ф шлакового расплава, проходящая с наружной части труб поризатора, равномерно пронизывается мелкими струйками пара с водой. Трубы охладителя 5 в нижней части устройства расположены с относи% тельным шагом А: Й = 3 - 8, где Ашаг труб; Д - диаметр труб. Если трубы 20 2% ЭО ЭЗ 40 формула изобретения Высокое качество поризации, т.е.Я равномерность и равенство пор в шлаковом расплаве достигается. еще и тем, что быстро фиксируют и стабилизируют полученное пористое состояние расплава путем быстрого и регулируемого охлаждения со скоростью 5 - 50 град/с и таким образом не дают возможности порем сливаться и перемещаться при движении пор нзованного шлака. расплаве иза высокой вязкости шлакаи образования пор большого диаметрадо 20 - 30 мм. Если же температуруподдерживать более 1500 С, то возникнут трудности с подогревом шлака, таккак при выпуске из доменной печи температура шлака достигает 1550 ЯС, а приперевозке расплава от печи на установкуобычно температура снижается на 100200 С.Следует отметить, что в предлагаемомспособе размер пор и их количество врасплаве шлака регулируют весовым соотношением подводимого пара и воды впределах 4: 1 - 20: 1 и количествомароводяной смеси, приходящимся на единицу объема шлакового расплава,После насышения шлакового расплаваравномерными порами диаметром в преда 1 лах 1-5 мм при температуре более 1350 Спориэованный расплав поступает в нижнюючасть корпуса устройства, где находитсясистема 5 труб, по которым циркулируетхладагент, например охлаждаемая водаВ нижней части корпуса пориэованныйшлаковый расплав по всему объему равномерно охлаждают со скоростью 5- 50град/с до 1150-1250 С. Температуру1250 С принимают для вязких шлаков,а температуру расплава на выходе 1150 С,для маловязких шлаков, так как шлакидоменных печей разных металлургическихрайонов страны весьма отличаются посвоим свойствам, Если же температурушлака на выходе из корпуса 1 емкости, поддерживают ниже 1150 С, то возможно залипание и выход из сцюя всего устройства из-за затвердения шлакового поРристого расплава, а если выше 1250 С,то пористый шлаковый расплав труднобудет охладить в валках, чтобы получитьстабильное высокое качество нрокатанного стенового материала (так как не потерявший еще жидкотекучести расплавф будет оседать при дальнейшем остываниии плотность его будет неравномерно изменяться с образованием каверн и внутренних раковин в прокатанном материале). 4 приблизить друг к другу на расстояние менее 3 диаметров, то это приводит кбыстрому заливанию шлаков в системытруб охлаждения и выходу устройства иэстроя, Если же трубы удалить друг отдруга на расстояние более 8 диаметров,то это не обеспечит эффективного быстрого охлаждения шлакового порнзованногорасплава до 1150 С. Трубы охладителя 5располагаются в несколько рядов, например шесть, чтобы обеспечить быстрое идостаточное охлаждение горизонтальногошлакового расплава.С целью повышения эффективностиохладителя периодически проводят профилактику, расплавляя застывший слойсплава на трубах поступающим с верхних слоев расплавленным шлаком с температурой 1500 С при отключении иа не, мкоторое время подачи воды или другогохладагента на охладитель,Преимуществом предлагаемого способаявляется равномерность поризации шлакапо всему объему, а также воэможностьрегулирования размерами и количествомпор. 1, Способ поризации расплавленного шлака, включающий вспучивание путем введения в шлак пара и воды с последующим охлаждением о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения производительности процесса, распределенные поризации шлака по объему и повышения качества продукции, вспучивание ведут при равномерном введении в шлак пара и воды при весовом соотношении 4-20;1 с одновременным поддерживанием температуры шлака в пределах 1350 - 1500 С,893923 7а охлаждение шлака до 1150-1250 Сосуществляют со скоростью 5-50 град/с,2. Устройство для поризации расплавленного шлака, содержащее устройство для подачи расплавленного шлай, приемную емкость с установленным в ней устройством для подачи пара и воды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что приемная емкость снабжена трубчатым теп- О лообменником ( охладителем) с отношением шага труб к их диаметру, равным 38, а устройство для подачи пара и водывыполнено в виде установленных в шахматном порядке рядов труб с соплами,выполненными в нижней по ходу движения расплавленного шлака части труб всекторе 120-150.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Резниченко П. Т. и др. Охрана окружающей среды и использование отходовпромышленности. Днепропетровск, "Проминь, 1979, с. 55-56.ВНИИПИ Заказ 113 87/39 Тираж 663 Подписное Фипиал ППП Патент", г, Ужгород, уп. Проектная, 4