Способ переработки распадающегося металлургического шлака

(51) С 04 В 5 00 МА САНИ РЕТЕНИ ОРСКОМ ВИДЕТЕЛЬСТВ Железнов, А.С.Герт огоедовааллов иектроШлаки черотка иедне-Ураль,рерабо эводст е книж 4"30 лича лью ин 1. СПОСОБ ПЕРЕОСЯ МЕТАЛЛУРГИЧий охлаждениеющееся его ра АБОТКИ РАССКОГО ШЛАКАМИ шлака, сопадом, отГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Уральский ордена ТрудоКрасного Знамени научно-исслтельский институт черных меЧелябинский ордена Ленина эметаллургический комбинат(56) 1. Лапкина Ю.В, и др.ной металлургии,их перерабприменение. Свердловск, Срское книжное издательство,с. 203-210.2. Байрамов Б.И, и др. Пка шлака ферросплавного прова. Челябинск, Южно-Уральсконое издательство, 1971, с.(54) (57) РПАДАЮЩЕГ Евключающпровожда с деление распавшихся пылевидныхчастиц и извлечение металлическихвключений, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения еготехнологичности эа счет интенсификации охлаждения и распада, охлаждение шлака осуществляют обдувомего поверхности воздухом с одновременным отсосом распавшихся пылевидных фракций. 2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения выбросов пыли в окружающую среду, объем отсасываемого воз духа с распавшимися пылевидными фракциями в 5-8 раэ больше объема воздуха, необходимого для обдува поверхности шлака.3. Способ по п. 1, о т ю щ и й с я тем, что с це тенсификации распада, скорость обдувных и всасывающих струй воздуха составляет 2-5 критических скоростей витания распавшихся пылевидных частиц.Изобретение относится к черной металлургии, предназначено для переработки распадающихся металлургических шлаков и может быть использовано при производстве минеральных удобрений из шлаков для иэвесткования кислых почв.Известен способ переработки распадающихся шпаков, заключающийся в предварительном охлаждении расплавленного шлака в ковше, транс портировании его на шлаковый двор, отвал, где из шлака производится извлечение крупных скардовин метал,ла вручную или с применением на" весных электромагнитных шайб. Рас павшийся шлак в специальной таре вывозится на поля и используется в качестве иэвесткующих удобрений1 .Недостатками этого способа являются тяжелые условия труда шлаковщиков, нерациональное использование содержащихся в шлаке ценных компонентов, загрязнение окружающей среды.Известен также способ переработки распадающихся шлаков от производства рафинированного Феррохрома путем предварительного охлаждения шлака в ковшах на остывочных стендах (Збч , кантовки остывших шлаковых булок на приемную решет- ЗО ку бункерной эстакады, охлаждения на решетке (18-25 ч , сопровождающегося распадом в тонкодисперсный порошок и отдельные куски, причем последние также рассыпаются в поро шок; отбора и переплава надрешетного продукта; предварительного грохочения и воздушной сепарации подрешеточного продукта; магнитной сепарации плюсового продукта воз душной сепарации 2 .Недостатками данного способа являются продолжительное охлаждение шлака в ковшах на оставочных стендах и на решетках бункерной эстакады, интенсивное пылевыделение на всех участках технологической линии,. запыленность рабочих мест и низкая эффективность работы магнитно-сепарационного оборудования.50Цель изобретения - повышение технологичности за счет интенсификации охлаждения и распада, исклю-. чение выбросов в окружающую среду.Указанная цель достигается тем, что согласно способу переработки распадающегося металлургического шлака, включающему охлаждение шлака, сопровождающееся его распадом, отделение распавшихся пылевидных частиц и извлечение метал" бО лических включений, охлаждение шлака осуществляют обдувом его поверхности воздухом с одновременным отсосом распавшихся пылевидных фракций. 65 Кроме того, целесообразно, чтобы объем отсасываемого воздуха с распавшимися пылевидными фракциями был в 5-8 раз больше объема воздуха, необходимого для обдува поверхности шлака, а скорость обдувных и всасывающих струй воздуха составляла бы 2-5 критических скоростей витания распыъшигсся пыле видных частиц,Направленный обдув поверхности распасца необходим для ее охлаждения и для придания кинетической энергии движения пылевидным продуктам распада и повышения эффективности их всасывания в систему сбора пыли. Как известно, с увеличением расстояния от всасывающего элемента до обеспыливаемой поверхности и толщины слоя пылевидного материала эффективность обеспыливания резко падает, а сам эффект всасывания неподвижных частиц пыли наблюдается только на расстоянии 2-3 см от входа во всасывающее сопло.В частном случае при обдуве горизонтальной поверхности распадающегося шлака обдувные струи направляют от периферии к центру поверхности распада под различным углом с вертикальной осью. Такое расположение струй позволяет обдуть большую поверхность распада и исключить широкое распространение образованной аэросмеси. Побуждение продуктов распада приводит к образова" нию подвижной аэродисперсной среды, которая распространяется на большие площади и приводит к засорению их продуктами распада. Для локализации продуктов распада предлагается организовать всасывающую воздушную струю, которая обеспечит вынос продуктов распада из зоны распада, их транспортирование и осаждение в системе сбора пыли. Объем отсасываемого воздуха в этом случае в 5-8 раз превышает объем воздуха, затраченного на обдув распадающейся поверхности шлака. Значения расходов воздуха на обдув распадающейся поверхности и отсос продуктов распада обусловлены характером взаимодействия воздушных и пылевоздушных струй друг с другом и с охлаждаемой поверхностью распада, При снижении объемов отсасываемого воздуха ниже пятикратного объема воздуха, затраченного на обдув, возрастает концентрация аэросмеси и реэкр ухудшаются условия эксплуатации всасывающих элементов транспортной системы. Увеличение объема атсасываемого воздуха выше указанного предела приводит к перерасходу мощностей оборудования на организацию всасывающей струи при низкой эффективности ее воздействия.1046213 35 40 аспадаытов), ч родолжительностьпределы по ряду 8-12 После усредненияс ковшовыми остатками продукто иэ пылесборников 6,0-9,0 2,5-3,0 1,0-12,7,5 2,5 4,0-6,02,0-14,00,0-76,5 1,0-2,5 0,1-1,0 -0,1 мм 5-80,5 Характер взаимодействия воздушных струй с распадающейся поверхнос-, тью шлака влияет на скорость охлаждения, а следовательно, и на режим распада шлака. В качестве характеристики взаимодействия воздушной струи с продуктами распада и распадающейся поверхности выбирают критическую скорость скорость витания ), которая зависит от свойств размеров, шероховатости, плотности )продуктов распада и воздушного потока.Для исключения возможной стабилизации шлака в процессе распада при его ускоренном охлаждении ин,тенсивность обдува выбирается в таких пределах, чтобы скорость воздушных струй на поверхности охлаждаемого шлака лежала в пределах 2-5 критических скоростей витания пылевидных продуктов распада.На чертеже изображен один иэ вариантов реализации предлагаемого способа, Распадающийся шлак 1 с поверхностью распада 2, например, в шлаковозном ковше 3 подают под, пылезаборный зонт 4, внутри которого расположен воздушный коллектор 5 с соплами 6. Пылеэаборный зонт связан с системой отсоса и сбора пыли (на чертеже не показаны ). После установки ковша в заданном положении включают систему отсосаи сбора пыли, затем подается сжатый воздух из коллектора 5 через сопло 6 на поверхность распада шлака. Под действием кинетической энергии воздушных струй распавшиеся частицы шлака поднимаются с поверхности и попадают в зону действия всасывающего потока системы отсоса и сбора пыли. Отразившиеся от остывающей поверхности шлака струи воздуха также подхватывают витающие распавшиеся частицы и попадают в общий всасывающий поток. РаспавшиесЯ часФракционный состав продуктовраспада, %, по фракциям 5 О 15 20 25 30 тицы шлака, обладающие низкой теплопроводностью, в этом случае не пок-рывают поверхность распада, а постоянно выносятся в систему сборапыли. Процесс охлаждения идет интенсивнее, а это, в свою очередь, способствует распаду шлака со всей вновь образованной поверхности.П р и м е р. В условиях опытного производства проводят исследования по выбору обобщенных режимных параметров способа переработки. распадающихся.шлаков.Расплавленный с известными свойствами склонный к распаду) шлак сливают из печи по раздваивающемуся желобу в два приемных металлических ковша., выполненных по производственному образцу, в масштабе 1:20. Над одним иэ ковшей (опытным ) устанавливают систему воздуховодов, состоящую иэ всасывающего патрубка с зонтом и пылесборниками и нагнетающего коллектора с соплами для обдува поверхности шлака в ковше. Второй ковш (контрольный ) охлаждают при естественных условиях, т.е. при температуре окружающей среды без принудительного охлаждения. При достижении фиксированной температуры над опытным ковшом включают систему аспирации и подачу воздуха через сопла нагнетающего коллектора. В процессе опыта измеряют скорость и расход истечениявоздуха. из сопел, температуру наповерхности шлака, интенсивностьотсоса пылевоэдушной смеси, концентрацию пыли во всасывающем патрубке,и т.д. После завершения опытарегистрируют время распада шлакав опытном и контрольном ковшахфракционный состав продуктов распада, характер распределения продуктовраспада в пылеосадителях системы сбора пыли. Отдельные результаты опытов приведены в таблице.-0,1 мм 0,5-2,0 500-4800 55 Скорость истечения воздухаиз сопел коллектора, м/с Расход воздуха из сопел коллектора, м /ч Расход воздуха 2 из сопел коллектора на 1 м обдуваемойповерхности, м /ч Критическая скорость ( скоростьвитания ), м/с, для продуктовраспада крупностью Концентрация отсасываемого материала, кг/м 3 воздуха Расход отсасываемого воздуха, м 3/ч Результаты исследования процесса охлаждения и распада различных по 35 свойствам (химическому составу, плотности, продолжительности распада и т.п,) распадающихся шлаков с использованием положений теории подобия показывают, что интенсивность 4 О процесса распада шлаков увеличивается в 5-8 раэ при обдуне поверхности распада воздушными струями со скоростями 5-50 м/с, При этом скорость воздушной струи должна и 2-5 раз превышать критическую скорость (скорость витания ) частиц, которые необходимо эвакуиронать с поверхности распада, Последние составляют основное содержание продуктов распада, Например, для шлаков от 50 производства низкоуглеродистого феррохрома свыше 80 продуктов распада представлено частицами крупностью 0,1 мм, для которых скорость витания равна 1,8-2,2 м/с. Кроме того, для придания заданной концентрации аэросмеси количество воздуха на обдув поверхности должно находиться в пределах 150-500 м3 на 1 м 2 поверхности распадающегося 60 шлака например, для шлака ниэкоуглеродистого феррохрома 300 м на 1 м , фракционный состан продуктов распада шлакон, подверженных обдуву воздушными струями, практичес ки не отличается от фракционногосостава аналогичного шлака, распавшегося в естественных условиях,объем отсасынаемого ноэдуха с продуктами распада должен в 5-8 разпревышать количество воздуха, затраченного на обдув поверхности распада. Таким образом, увеличение интенсивности обдува или отсоса азросмеси с поверхности, при которой скорости воздушных потоков на поверхности распадающегося шлака выше пяти критических, может привести к переохлаждению распадающейся понерхности и стабилизации поверхностного слоя шлака. В этом случае в понерх-, ностных слоях застабилизируется -фаза двухкальциевого силиката С 5, а режим охлаждения ниэлежащих слоев соответствует распаду. В данном случае застабилизированная корочка разрушается эа счет увеличения объема ниэлежащего распаншегося шлака, но не увлекается н систему сбора пыли и остается н ковше.Затем раскрытая поверхность шлака вновь освобождается от продуктов распада и процесс повторяется, умф. ньшение интенсивности подачи воздуха и его отсоса с распадающейся поверхности шлака до величины, при которой скорость взаимодействия нс,:.Кастелевич став хред Редактор М. Келем Дзятк орре Заказ 7645/20 Тираж 622И Государственного комитеделам изобретений и открыМосква, Ж, Раушская н Подпи И СССРийд. 4/ 113035 лиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная душного потока с распавшимися частиНами, может привести к повышенной концентрации материала на поверхность и торможению процесса распада. Следовательно, выбранные пределы интенсивности обдува и отсо-.са воздуха, при которых скорость.взаимодействия воздушных потоковс продуктами распада составляет2-5 критических (скоростей витания)является необходимым и достаточным условием для поддержания процесса распада и организации уборки пылевидных продуктов распада. Не- распавшиеся корочки шлака и металлические включения подвергаются по мере необходимости обогащению и фракционированию. Продукты распада, 5 осажденные в аппаратах системы отсоса и сбора пыли, отгружаются потребителю по назначению.Внедрение предлагаемого способав производство позволяет исключить трудоемкие операции, улучшить условия труда шлаковщиков, снизить загрязнение окружающей среды.