Способ грануляции шлаков
Патент 1028620
Авторы
Способ грануляции шлаков
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
09) (И) (5)) с 04 в 02 с 21 в 06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2921904/29-33 (22) 07.05.80 (46) 15.07.83. Бюл. И 26 (72) В.И. Крыленко, А.Л. Зенькович, В.В..Корнышев, Д.Д. Мягкий и Л.В. Нагорная (71) Иакеевский инженерно-строительный институт (53) 669. 162.266.446.24(088.8) (56) 1, Довгопол В.И . и др. Шлакопе рерабатывающие установки металлур,нических предприятий СССР. М ., ЦНИИТЭИ И !й СССР, 1973, с. 18-20.
2.. Патент СИА И 3758292, кл. 75-24 1973 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ГРАНУЛЯЦИИ ЙЛАКОВ, включающий приготовление водного раствора соединений кальция, окиси и карбоната, обработку шлакового расплава водным раствором, последующее разделение воды и продуктов шлакопереработки, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности .на сжатие и уменьшение выДеления сероводорода при переработке готового продукта, при приготовлении водно. го раствора в воду вводят шлам, содержащий мас..
CaCQ+MgCO g 10-30
СаЯО . 2Н, O+Cag+
2Hg0
О,+ 0Ъ
Остальное при весовом соотношении шлака и твер-д дой фазы шлама (5-20):1 и концентра- 1 ции твердойфазы вшламе 100-300г/л
Э
30
1 10
Изобретение относится к переработке шлаков, образующихся в металлургических, химических, энергетических и других производствах.
Известны способы первичной переработки (например грануляции) шлаков путем обработки шлакового расплава водой с последующим разделением водно-шлаковой смеси и повторным использованием отделенной воды для обработки шлакового расплава Г1 ).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ, согласно которому .шлаковый расплав обрабатывают водой, содержащей соединения типа окись и карбонат кальция твердые продукты шлакопереработки сепарируют от воды и в воду, повторно подаваемую на грануляцию шлака, добавляют соединения — окись и карбонат кальция (24.
Однако известные способы первичной переработки шлаков характеризуются относительно низким качеством образующихся продуктов шлакопереработки (граншлака) в качестве исходного сырья для производства..стройматериалов, что обусловлено низким содержанием в них активных компонентов, в част.ности гипса. В связи с этим при последующей переработке к граншлакам приходится добавлять активирующие добавки (тонкоизмельченный гипс, высущенные сульфит-сульфат-карбонаткальциевые продукты очистки газов от окислов серы), что, в свою очередь, усложняет переработку и удорожает получаемые продукты. Кроме того, существующие способы переработки шлаков не позволяют использовать сульфат-сульфит-карбонат-кальциевые шламы, образующиеся в больших количествах, в частности, при очистке газов от сернистых соединений, нейтрали. зации кислых вод и др., в связи с чем возникает проблема захоронения шламов.
Целью изобретения является повышение прочности на сжатие и уменьшение выделения сероводорода при переработке готового продукта.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу грануляции шлаков, включающему приготовление водного раствора соединений кальция, окиси и карбоната, обработку шлакового расплава водным раствором, последующее отделение воды и продуктов
28620 2 шлакопереработки, при приготовлении водного раствора в воду вводят алам, содержащий, мас.4:
CaCo>+! 1@CO 10-30
СаБО4- 2.Н О+СаБО "
Д.Н О+ИдЯО . Н О 60-80
DiO +Al 0>
Остальное при весовом соотношении шлака и твердой фазы шлама (5-20):1 и концентрации твердой фазы в шламе 100-300 г/л.
Для предотвращения накопления мелких фракций шлака и шлама в оборотной воде шлакопереработки часть отделенной от шлама воды в количестве
10-20 от общего объема воды, направляемой на обработку шлакового расплава, фильтруют через слой частично обезвоженного шлакового продукта .
Введение в воду, подаваемую на обработку шлакового расплава, шлама, содержащего 10-304 карбонатов кальция и магния и 60-803 сульфата и сульфита кальция при весовом соотно25 шении алака и твердой фазы шлама (5-20):1 повышает коэффициент качества гранулированного шлака как сырья для производства стройматериалов, что обеспечивается активирующим действием твердой фазы шламов, представленных в основном мелкими частицами, среднегармонический диаметр которых составляет около 10 мкм при использовании в качестве реагента для улавливания сернистых соединений извест; няка и менее 5 мкм при использовании . извести и мела. При этом тонкие час" тицы шлама сорбируются крулными пористыми частицами продуктов шлакопереработки. Кроме того, введение шламов указанного состава и соотношения позволяет получить продукты шлакопереработки оптимального состава по содержанию в нем карбонатов кальция и магния, а также сульфата и сульфита кальция. Уменьшение добавки шлама менее Я по отношению к весу шлака реЯсо уменьшает эффект добавки, а увеличение расхода шлама более 204 к весу шлака приводит к содержанию карбонатных и сульфатсульфитных соединений кальция и магния выше оптимальных пределов.
Как показали экспериментальные исследования, оптимальная концентрация твердой фазы в шламе находится в пределах 100-300 г/л . При изменении концентрации твердой фазы в шламе ниже указанных пределов может
10286
20 происходить переполнение водного цикла шлакопереработки. Увеличение концентрации твердой фазы в шламе свыше 300 г/л требует специальных мероприятий по предварительному сгущению шлама, а также приводит к быстрому накоплению мелких фракций шлама в оборотном цикле шлакопереработки.
Благодаря непрерывной фильтрации через слой частично обезвоженного 10 шлака части отделенной от шлака воды в количестве 10-203 от общего объема воды, направляемой на обработку шлакового расплава, предотвращается накоп. ление тонких (порядка 1 мкм и мельче) фракций шлака и шлама в оборотной воде шлакопереработки. Как показали эксперименты, для улавливания практически всех тонких фракций достаточно поддерживать толщину слоя шлака не менее 0,5- 1 м при скорости подачи воды на фильтрацию 2-6 м /u на 1 м горизонтального сечения слоя.
При этом большему значению расхода воды на фильтрацию должна соответст- 25 вовать большая высота слоя шлака. В этом случае наблюдается минимальное примерно постоянное количество мелких фракций, не задерживаемых слоем шлака и приходящих с фильтруемой водой. При увеличении скорости фильтрации воды свыше 6 м /ч м возможен проскок повышенных количеств мелких фракций твердой фазы (при высоте слоя шлака в пределах 0,5- 1 м), а 3 2при расходе воды менее 2 м /ч м потребуется слишком большая поверхность фильтрации.
Согласно изобретению, в воду, содержащую щелочные соединения, перед
40 подачей на обработку шлакового расплава вводят шлам, содержащий 100300 г/л твердой фазы следующего химического состава: СаСО +ИдСО y =
10-30 вес., СаБО 2Н O+CaSO 2Н О
+
+прочие соединения - остальное до
1003 . На практике содержание кремнезема, глинозема и прочих примесей к шламу обусловлено содержанием этих примесей в природных карбонатах (известняке, меле, доломите, мраморе, ракушечнике и т.п.) и получаемой на их основе извести и, как правило, колеблется в пределах нескольких про- 5> центов (обычно не более 5-6 мас.Ф).
Таким образом, наиболее реальной (часто встречающейся) композицией
20 4 твердой фазы шлама можно считать: карбонаты+сульфаты+сульфиты кальция и магния=90-95 вес.4 (с учетом кристаллогидратной воды); оксиды кремния и алюминия + прочие соединения
= 5-10 вес.Ф.
Как показали детальные исследования с применением известняка, мела, доломита, мрамора, ракушечника разных месторождений страны (Донбасса, Кузбасса, Урала, Казахстана, Причере. номорья и Приазовья), различные в содержании кремнезема, глинозема и других примесей в этих природных карбонатах не оказывают существенного влияния на химический состав шламов и их активизирующую способность.
Пример., Расплав кислого доР менного шлака с температурой 1500 С обрабатывают оборотной водой, в которую добавляют шпам известняковой очистки (карбонат-сульфит-сульфаткальциевый), содержащий (СаО ИдО)
30/; (СаБО 2HgO+CaGO@" 2Н О+МдБОэ . Н О) 643 и (Б О +ЫОО +прочие) 63 с концентрацией твердой фазы в шламе
150 г/л, что соответствует плотности шлама при 20 С 1,1 г/мл (после разбавления в оборотной воде концент" рация твердой фазы составляла 15 г/л)
Водно-шлаковую пульпу из приемного бункера насосом перекачивают в обеэвоживающие бункеры, где происходит отделение шлака от воды. Обезвоженный шлак отправляют на склад к потребителям, а осветленную в отстойниках оборотного цикла воду снова подают на обработку (грануляцию.) шлака, дозируя в ней шлам сероочистки. Во избежание накопления в оборотной воде тонких фракций шлама и шла-. ка, часть осветленной воды в количестве около 154 от общего объема циркулирующей воды периодически (в промежутки между сливами шлака) подают в обезвоживающий бункер, где фильтруют ее через слой частично обеэвоженного шлака толщиной не менее 0,5 м при скорости подачи воды около 3 и /ч в расчете на 1 м поперечной площади бункера, заполненной шлаком. Вода, профильтрованная через слой шлака, содержит около 0,2 г/л твердой взвеси.
Полученный продукт - гранулированный шлак, содержит около 493 СаО (в том числе 0,64 карбонатного СаО), .
0,53 Ге О и 2,2Ô серы общей (в том числе 1,2", серы в виде гипса), 178
134
Т а б л и ц а 2
Показатели
30
156
64
163
15
178
30
20
172
154
80
173
l5
172
S 102862
В результате переработки по описанной технологии содержание СаО в продукте (гранулированном шлаке) возросло на 2,24, содержание серы - на
1,23 (в основном эа счет гипса), что: заметно повышает качество гранулированного шлака как исходного сырья для производства стройматериалов .(в том числе цемена по сравнению с перера-f боткой шлака по известной технологии. 10
Граншлак, полученный при обработке шлакового расплава оборотной водой с добавкой суспензии карбонат-сульфат-сульфит-кальциевого шлама (в оборотную воду цикла гранулирования) Граншлак, полученный при обработке шлакового расплава водой, содержащей 1 вес.4
Са(ОН) (известный способ) 0 6
По описанной в примере технологии получен гранулированный шлак, активность которого оценивали по механической прочности на сжатие образцов, изготовленных иэ граншлака крупностью до 5 мм (размер.образцов 4 ° 4
° 16 см ).
Результаты испытания приведены в табл. 1 и 2.
Т а б л и ц а 1
В парогазовой смеси обнаружены следы сероводорода
В парогазовой смеси обнаружены следы сероводорода, при увлажении высушенного граншлака выделяется сероводород
1028620
Продолжение табл. 2
Предел прочности при сжаьтт люраэца, кгс/см
Состав шлака, добавляемого в оборотную воду, подаваемую на обработку шлакового расплава, вес.
Весовое соотношение шлака в твердой фазе шлама, в долях единицы
610 + АР О
+прочие
СаСО, + PA(C0 а SO4. 28
+Ca&0
2Н,О Мрв, 9<0
168
15
15
15
173
164
77
15
73
136
Составитель Н. Багатурьянц
Техред И.Гайду КорректоР А. Тяско
Редактор И . Бандура
5/19 Тираж 22 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, N-3 Раушская наб. д. 4/5
Заказ, филиал ППП патент", r. Ужгород, ул. Проектная, Таким образом, применение предлагаемого способа переработки шлаков обеспечивает повышение качества шлакового продукта как исходного сырья для производства стройматериалов, дает возможность рационально утилизировать сульфат-сульфит-карбонаткальциевые шламы, в больших количест вах образующихся при санитарной очистке отходящих газов от сернистых соединений, нейтрализации кислых вод и других процессах, предотвращает накопление тонких фракций шлака и шлама в оборотной воде шлакопереработки.
Все эти преимущества достигаются беэ существенных реконструкций, на существующем оборудовании шлакоперерабатывающих установок, которые дополнительно оснащают только трубопроводом для перекачивания шлама и автоматическим дозатором расхода шлама.
Кроме того, наличие в воде, подаваемой на обработку шлакового распла. ва, карбонат-сульфат-сульфит-кальцие30 вого шлама уменьшает, выделение ток" сичного сероводорода в газовую фазу, а утилизация шлама в качестве активизирующей добавки к шлаку позволяет увеличить выход сырья для производства стройматериалов и исключить большие затраты на захоронение отходов очистки газов от сернистых соединений и нейтрализации кислых вод.