Способ переработки расплава шлака и устройство для его осуществления

Способ переработки расплава шлака и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии переработки металлургических шлаков , например доменных, на удобрения и может быть использовано при производстве удобрений с добавками микроэлементов и других питательных компонентов . С целью повьшения производительности и качества готового продукта расплав шлака подают в циклонную плавильную печь со скоростью, равной 0,05-0,1 скорости энергоносителя , перемешивают с расплавленными добавками, причем при перемешивании производят нагрев смеси до температуры на 150-300 С вьш1е ее плавления. с (Л л СА9 сь со 00 vl f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3894851/22-33 (22) 30.05.85 (46) 15. 06. 87. Бюл. В 22 (71) Всесоюзный научно -исследовательский и проектно-конструкторский технологический институт ВНИИМехчермет" (72) С.В.Колпаков, В.Г.Урчукин, Е.П.Золотько, В.Д.Кабак, В.Т.Шевцов, Б.M.Êëèìêîâñêèé и П.А.Зелепукин (53) 628.54(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Nt 637401, кл. С 05 D 3/04, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Ф 722055, кл. F 27 В 15/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 631504, кл. С 05 D 3/04, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 916938, кл. F 27 В 15/00, 1980. (51)4 С 04 В 5/ОО, В 28 В 1/54, С 05 D 3/04 (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСПЛАВА ШЛАКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технологии переработки металлургических шлаков, например доменных, на удобрения и может быть использовано при производстве удобрений с добавками микроэлементов и других питательных компонентов. С целью повышения производительности и качества готового продукта расплав шлака подают в циклонную плавильную печь со скоростью, равной 0 05-0,1 скорости энергоносителя, перемешивают с расплавленными добавками, причем при перемешивании производят нагрев смеси до температуры на 150-300 С выше ее плавления, 1316987 а охгпаждение осуществляют со скоростью 1100-1400 С/с. Способ осуществляют в устройстве, вертикальная камера 1 которого вьгполнена с расширением книзу и снабжена тангенциально установленными в кольцевом дон ном углублении в одном направлении с соплами 2 для подачи энергоносителя футерованными патрубками для подачи расплава шлака, при этом расширенный

Изобретение относится к технологии переработки металлургических шлаков, например доменньгх, на удобрения и может быть использовано при производстве удобрений с добавками микроэлементов и других питательных компогг(гнтов .

Пель изобретения — повышение производительности и качества готового продукта.

На фиг.1 изображено устройство для переработки расплава плака; на фиг,2 — то же, вид сверху.

Устройство состоит из вертикально установленной рабочей камеры 1, в

f5 верхней части которой тангенциально установлены сопла 2:для подачи энергоносителя с узлом 3 подвода топлива.

В верхней крышке камеры имеются от20 верстия с течками 4 для ввода твердых добавок. В нижней части камеры по ее оси имеется пережим 5, котоpbrA образует своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью стенки камеры кольцевое донное углубление. В участке камеры (кольцевом углублении) установлены тангенциально футерованные патрубки 6„ связанные с системой подвода жидкого шлака — с емкостью 7. Патрубки 6 подачи шлака установлены в одном направлении с соплами подачи энергоносителя. В емкости 7 находится жидкий шлак под давлением, образующимся от подачи газа высокого давления в емкость, например, от циклонной печи.

Камера 1 по высоте выполнена с расширенным внутренним диаметром "D" в нггкней ее части. Васшнренный участок плавно сопряжен с верхним участком на высоте камеры, составляющей участок камеры сопряжен с верхним участком на высоте, равной 0,3-0,5 высоты камеры от днища кольцевого углубления, а внутренний диаметр нижнего участка равен 1,5-2,5 внутренного диаметра верхнего участка, причем угол, образованный касательной, проведенной в точке сопряжения участков камеры, составляет 10-30 к ее вертикальной оси. з..п.ф-лы, 2 ил,2 табл.

0,3-0,5 высоты камеры. Высота верхнего участка до точки сопряжения "h и высота нижнего участка "H". Внутренний диаметр "D" нижнего участка

Дольше диаметра Й внутреннего верхнего участка в 1,5-2,5 раза. Угол а, образованный касательной, проведенной в точке сопряжения "тп" участков камеры, составляет 10-30 к вертио кальной ее оси.

Пережим 5 соединен с копильникомотстойником 8, имеющим в верхней части газоотводы, а в нижней — отверстие для слива металла. Копильник 8 снабжен желобом 9 для слива шлака на охлаждаемые валки 10. Устройство снабжено зубчатыми валками 11 для дробления получаемой в валках 10 ленты шлака.

Устройство работает следующим образом.

Легирующие тонкоиэмельченные добавки заданного химического состава подаются в .камеру горения (в верхнюю часть камеры 1) через течки 4. Одновременно смесь воздуха с газообразным топливом через сопла 2 поступает в камеру горения. Продукты сгорания топлива благодаря тангенциальной установке сопел 2 образуют закрученный высокотемпературный, турбулентный газовый поток. Частицы легирующих добавок, попадая в этот поток, мгновенно плавятся и за счет центробежных сил отбрасываются на стенки камеры горения и рабочей камеры 1,где образуют на поверхности гарнисажной футеровки камеры пленку расплава, которая стекает в кольцевое углубление — ванну. В эту ванну через тангенциально установленные патрубки 6

1316 поступает под давлением благодаря емкости 7 жидкий шлак, который за счет тепла высокотемпературного газового потока и тепла легирующих добавок, поступающих в шлак в виде расплава, нагревается до более высокой о температуры (1550-1700 С), что позволяет в значительной мере уменьшить вязкость шлака, улучшить процесс смешения шлака и добавок. t0

Эффективному смешению шлака и добавок способствует также направленная в одну сторону тангенциальная подача шлака и энергоносителя, благодаря чему повышается его гомогениза- !5 ция, .усреднение па химическому составу и качество готового продукта.

Из рабочей камеры 1 расплав шлака и добавок и газы через пережим 5 поступают в копильник-отстойник 8, где 20 происходит отделение металла от расплава шлака и металл периодически выпускают через нижнее отверстие. Расплав шлака 13 непрерывно по желобу 9 поступает на раствор валков 10, где происходит охлаждение расплава со скоростью 1100-1400 С/с. Затем полученная тонкая лента шлака измельчается в валках 11, до получения удобрения 12. Продукты сгорания топлива из 30 копильника 8 через газоходы могут поступать, например, в теплоиспользующую установку (не показана).

Благодаря выполнению расширенного нижнего участка рабочей камеры происходит достаточный нагрев расплава шлака и поддержание легирующих компонентов в расплавленном состоянии.

Если расширенный участок камеры больше 0,5 высоты камеры, то время пребы- 40 вания расплава микроэлементов добавок недостаточно для их перегрева, а если меньше 0,3 высоты рабочей камеры, то может произойти сильный перегрев добавок, что приводит к перехо- 45 ду их в газообразное состояние, на. пример, легко летучего компонента

Бора, уменьшению их в готовом продукте.

Если диаметр нижнего участка вы- 50 полнить с величиной меньшей, чем

1,5 раза по отношению к диаметру верхнего участка, то расплав шлака может подняться по высоте камеры за счет закручивания потока до зоны горения 55 и может перегреться и ухудшить смешивание расплава шлака с расплавом добавок. Увеличение диаметра нижне987 1 го участка камеры более чем в 2,5 раза по отношению к диаметру верхнего участка камеры снижает фактически скорость закручивания газового потока, ухудшает тепломассообмен и качество готового продукта.

Угол наклона рабочей камеры на участке сопряжения, т.е. угол (, образованный касательной проведенной в точке m,,должен составлять 10-!! !! о

30 . При уменьшении угла наклонный участок камеры по высоте увеличивается, что приводит к перегреву расплава легирующих добавок и соответственн!. к переходу их в газообразное состояние. При увеличении угла о более 30 частицы добавок попадают в расплав шлака в твердом состоянии, что ухудшает равномерность распределения их в объеме расплава шлака, т.е. ухудшает качество готового продукта.

Необходимость подачи расплава шлака в нижнюю зону рабочей камеры обусловлена тем, что при подаче его в верхнюю зону камеры происходит перегрев расплава шлака, твердые частицы вводимых добавок не успеют расплавиться и попадают в расплав шлака в твердом агрегатном состоянии и равномерность смешивания их с расплавом шлака ухудшается. Кроме того, некато— рые легирующие добавки, например окись марганца, имеющая температуру плавления выше температуры плавления шлака, могут вообще не расплавиться.

Пример. Жидкий доменный шлак с температурой 1400 С подают в циклонную печь со скоростью истечения через патрубки, равной 10 м/с. В качестве легирующих компонентов использовали добавки шлака ферробара и пи-. ритных огарок. Количество вводимого жидкого шлака составляло 807, а количество вводимых добавок — ферробора

10, пиритных огарок IOX. Добавки вводили в печь сверху через течки.

Тангенциально рабочеи камере в верхнюю ее часть подавали смесь природного газа с воздухом са скоростью истечения из сопел, равной 150 м/с. Температуру нагрева печи поддерживали расходом топлива (1600 С). Для определения граничных значений температуры перегрева смеси расплава шлака и добавок изменяли расход топлива с воздухом, изменяя температуру распла16987

Формула

5 13 ва на 100-350 С выше температуры плавления смеси.

Химический состав исходного материала и продукта приведен н табл.1.

С копильника шлак струей сливали в просвет охлаждаемых валков. Скорость охлаждения составляла

1250 C/с. Затвердевший шлак в виде ленты толщиной 88 мм дробили в зубчатых валках. Для определения граничных значений скорости охлаждения изменяли раствор валков и расход шлака и тем самым изменяли интенсивность охлаждения расплава в диапазоне

1000-1450 С/с (см.табл.2).

Скорость истечения шлака из патрубков,при подаче его в печь составляла 0,05-0,1 скорости истечения энергоносителя, которая равна 100150 м/с. При скорости истечения шлака меньшей указанной величины между жидким расплавом шлака и добавками процесс тепломассообмена протекает медленно, что приводит к необходимости увеличения времени пребывания расплава в печи. Кроме того, при низкой скорости движения расплава ухудшается процесс гомогенизации. В случае увеличения скорости истечения более 0,1 в значительной мере возрастают энергозатраты, а фактически процесс гомогенизации на улучшается.

В табл.2 показано влияние перегрева расплава смеси шлака и добавок, а также скорости охлаждения расплава на содержание лимонно †растворим формы микроэлементов.

Из табл.2 видно, что растворимость микроэлементов в 27.-ной лимонной кислоте и соответственно качество удобрения ухудшается при параметрах температуры перегрева и скорости охлаждения ниже и выше указанных в формуле изобретения. Хотя показатели при увеличении скорости охлаждения несколько возрастают, однако повысить скорость охлаждения выше 1400 С/с затруднительно.

Предлагаемый способ производства удобрений и устройство для его осуществления позволяют повысить качество минеральных удобрений и производительность процесса.!

О !

40 изобретения

1 ° Способ переработки расплава шпака, включающий подачу расплава шлака в циклонную плавильную печь, непрерывную загрузку в нее сверху заданного количества твердых добавок с подачей в печь газообразного энергоносителя, перемешивание расплава шлака и добавок, охлаждение и измельчение, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества готового продукта, расплав шлака подают в печь со скоростью, равной 0,05-0,1 скорости энергоносителя, перед перемешиванием расплава шлака и добавок последние расплавляют, при перемешивании производят нагрев смеси до температуры на 150-300 С выше температуры ее плавления, а охлаждение осуществляют со скоростью 1100-1400 С/с.

2. Устройство для переработки расплава шлака, содержащее вертикальную камеру с тангенциально установленными в ее верхней части соплами для подачи энергоносителя, патрубки для подачи твердых добавок, соединенный с копильником-отстойником пережим, расположенный в нижней части камеры с образованием кольцевого донного углубления, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества готового продукта, вертикальная камера выполнена с расширением книзу и снабжена тангенциально установленными в кольцевом углублении в одном направлении с соплами для подачи энергоносителя футерованными патрубками для подачи расплава шлака, при этом расширенный участок камеры плавно сопряжен с верхним участком на высоте, равной

0,3-0,5 высоты камеры от днища кольцевого углубления, а внутренний диаметр нижнего участка равен 1,5-2,5 внутреннего диаметра верхнего участка.

3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что угол, образованный касательной, проведенной в точке сопряжения участков камеры, составляет 10-30 к ее вертикальной оси.

1316987

Т а б л и ц а 1

Содержание химических элементов, 7

Химические элементы

В шлаках

В известковошлаковом удобрении с микроэлементами

Пиритные огарки

Шлак ферробора

Доменный шлак

Карагандинского металлургического комбината

Щелочные компоненты

42,18-37,91 23,5-19,7 19,2-16,4

8,46-6,93 24,7-21,5 6,5-5,4

39,7-35,1

10,5-8,7

50,2-43,6

СаО

Mg0

Всего

Микроэлементы

0,7-0,6

0,8-0,6

МпО

3,6-2,3

FeO

0,9-0,7

ВаО

9,0-4,0

В203

0,44-0,36.0,54-0,38

Zn (10=++

Со

<1О

Ag с. l 0

Аи

0,86-0,74

0,57-0,51

1,16-0,89

1,51-0,3

1,2-0,2

0,9-0,4

0,08-0,07

0,1-0,07 (10 (10

< lO

1316987

10 л, и о гъо Р

1О „Ось н ес„ u- gZ 0

a — — 3

I л

1 р

Iuo I

l Осч

1 л t

Ссь Н

Р о ио о сп л сч с 4 сч н < с о и >

1 — — ч и

ЧЭ оо о in

О сч сс\

A с

Ф о ! сн ь сч н х

m l >"

5 1 ОО

1

I о,с

Л Сь

I

I и !

l uo

3 о

3 ИО

1 1 сч

1 1 с 4 Н

3 Н с х

3 1 ° л r сч сс1 с )

I

l

1

1 сч

Ь эь нь g Ц 43 Нь

Р g с) X l о о с4 и о о

А3 ссь си ы ссь

1 о

g

+i

lg о ж

1 нь о и н uî 3: о cî 8 0 — — —1

I р

I u Î ссь

3 Осч

1 О1 с ) Н

g c о.

I с > х

4-> !

1 о

3 ио

1 о ссь

I Осч

3 OI Н

I Н с

1 4

1

1 р

l uo о

I ссЪ О )

С4 о сс 3. сч

1 Н с о

4.3 ) I

0 ь ио ьо,О

I иь сч м о

1

3 !

I

I

1 !

1

3

1

l

I

1

\

1

Ф сч

3 °

C) Ch iб ъР сО О а 3 О Л Л и с 1 и а л о с r л

3 cO с ) 0 а г- а л ссь ю

1316987

Составитель И.Иноземцева

Редактор Н.Киштулинец Техред A.Кравчук Корректор В. Бутяга

Заказ 2389/21 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,r.ужгород,ул.Проектная,4