RU2458997C1 - Method for extracting metals from solid slag when it is being discharged from coal-fired boiler, and device for its implementation - Google Patents
Method for extracting metals from solid slag when it is being discharged from coal-fired boiler, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458997C1 RU2458997C1 RU2011122367/02A RU2011122367A RU2458997C1 RU 2458997 C1 RU2458997 C1 RU 2458997C1 RU 2011122367/02 A RU2011122367/02 A RU 2011122367/02A RU 2011122367 A RU2011122367 A RU 2011122367A RU 2458997 C1 RU2458997 C1 RU 2458997C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- centrifuge
- pipe
- air
- drum
- Prior art date
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 433
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 121
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 121
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 51
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 82
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 27
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 claims description 14
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 8
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 7
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 5
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 5
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims 1
- CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N cadmium oxide Inorganic materials [Cd]=O CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical class [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 abstract description 5
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 abstract description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 45
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 27
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 22
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 13
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 241000273930 Brevoortia tyrannus Species 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000010884 boiler slag Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- BXMVKQIIJSXIBU-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) diphenyl phosphate Chemical compound O=C1CCC(=O)N1OP(=O)(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 BXMVKQIIJSXIBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к угольным энергетическим котлам с твердым шлакоудалением, в том числе при их работе на углях, содержащих благородные металлы.The invention relates to coal power boilers with solid slag removal, including when they are operated on coals containing precious metals.
При сжигании пылевидного угля в котле образующийся в процессе горения шлак удаляют из топки котла в твердом виде в закалочную ванну, установленную под леткой котла и заполненную водой. Накапливающийся в закалочной ванне охлажденный твердый шлак непрерывно удаляют механически в систему гидрозолоудаления, куда также сбрасывают уловленную летучую золу. Далее смесь шлака и золы удаляют на золошлакоотвал (Ю.П.Соловьев. Вспомогательное оборудование паротурбинных электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 200 с.).When burning pulverized coal in the boiler, the slag formed during the combustion process is removed from the boiler furnace in solid form into a quenching bath installed under the boiler’s notch and filled with water. The cooled solid slag accumulating in the quenching bath is continuously removed mechanically in the hydraulic ash removal system, where the trapped fly ash is also dumped. Next, the mixture of slag and ash is removed to the ash dump (Yu.P. Soloviev. Auxiliary equipment of steam turbine power plants. - M.: Energoatomizdat, 1983. - 200 p.).
Такой охлажденный шлак помимо удаления на золошлакоотвал может отгружаться потребителям, при необходимости проходя дробление до нужной крупности.Such cooled slag can be shipped to consumers, in addition to being removed to an ash and slag dump, if necessary, crushing it to the required size.
Установлено, что угли содержат широкий спектр различных элементов, включая благородные металлы (Юдович Я.Э., Кетрис М.В. Ценные элементы-примеси в углях, Екатеринбург, 2006. - 538 с.). Благородные металлы (БМ) включают в себя такие элементы, как серебро, золото, платина, рутений, родий, палладий, рений, иридий, осмий и другие металлы. БМ относятся к редким элементам. Так, содержание серебра в земной коре по массе равно 7·10-6%, а палладия, наиболее распространенного из металлов платиновой группы, равно 1·10-6% (Свойства элементов: Справ. изд. В 2-х кн. / Под ред. Дрица М.Е. - 3-е изд. - М.: «Руда и Металлы», 2003). Их получение связано с переработкой больших объемов сырья и проведением различных процессов восстановления металлов из соединений, в которых они находятся в рудном сырье. Это требует больших финансовых затрат и приводит к экологическим проблемам, связанным с большими объемами твердых отходов.It has been established that coals contain a wide range of various elements, including noble metals (Yudovich Y.E., Ketris M.V. Valuable impurity elements in coals, Yekaterinburg, 2006. - 538 p.). Noble metals (BM) include elements such as silver, gold, platinum, ruthenium, rhodium, palladium, rhenium, iridium, osmium and other metals. BM are rare elements. So, the silver content in the earth's crust by mass is equal to 7 · 10 -6 %, and the palladium, the most common of the platinum group metals, is 1 · 10 -6 % (Properties of elements: Ref. Ed. In 2 books. / Under Ed. Dritsa M.E. - 3rd ed. - M.: “Ore and Metals”, 2003). Their receipt is associated with the processing of large volumes of raw materials and various processes for the reduction of metals from compounds in which they are found in ore raw materials. This requires large financial costs and leads to environmental problems associated with large volumes of solid waste.
При сжигании в котлах углей, содержащих микропримеси БМ, они переходят в металлическую форму и попадают в золошлаковые материалы. Содержание БМ в золе и шлаке электростанций незначительно, но с учетом объемов сжигаемого угля, объемы БМ, потенциально извлекаемые из золошлаковых продуктов, могут превзойти современное производство этих металлов, обеспечиваемое горнорудной промышленностью и металлургией (Юдович Я.Э., Кетрис М.В. Ценные элементы-примеси в углях, Екатеринбург, 2006. - 538 с.). В минеральной части углей содержатся также соединения железа, никеля, кобальта и других металлов, которые при сжигании угля в восстановительной атмосфере топки частично восстанавливаются, образуя капли чистого металла (Л.Я.Кизельштейн, И.В.Дубов, А.Л.Шпицглуз, С.Г.Парада. Компоненты зол и шлаков ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1975. - 175 с.).When coals containing BM trace elements are burned in boilers, they transform into metallic form and end up in ash and slag materials. The BM content in the ash and slag of power plants is insignificant, but taking into account the volume of coal burned, the BM volumes potentially extracted from ash and slag products can exceed the modern production of these metals provided by the mining industry and metallurgy (Yudovich Y.E., Ketris M.V. Valuable impurity elements in coals, Yekaterinburg, 2006. - 538 p.). The mineral part of coal also contains compounds of iron, nickel, cobalt and other metals, which, when burning coal in a reducing atmosphere, the furnaces partially recover, forming drops of pure metal (L.Ya. Kizelstein, I.V.Dubov, A.L. Shpitsgluz, S.G.Parada, Components of Evils and Slags of Thermal Power Plants, Moscow: Energoatomizdat, 1975. - 175 p.).
Содержание в углях этих металлов значительно превосходит содержание БМ. Кроме того, в отличие от БМ эти металлы практически содержатся в углях всех месторождений.The content in coal of these metals significantly exceeds the content of BM. In addition, unlike BM, these metals are practically contained in the coals of all deposits.
С точки зрения извлечения упомянутых благородных металлов из углей сжигание углей в котле можно рассматривать как процесс первичного обогащения и восстановления сырья. Например, золотосодержащие экибастузские угли имеют зольность на сухую массу топлива 40÷48%, а кузнецкие угли - 15÷40% (Энергетическое топливо СССР. Справочник. / В.С.Вдовченко, М.И.Мартынова, Н.В.Новицкий и др. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 184 с.). После сжигания таких углей твердый негорючий остаток, в котором содержится металл, имеет массу в 2-6 раз меньшую, чем исходный уголь.From the point of view of extracting the mentioned noble metals from coal, coal burning in a boiler can be considered as a process of primary enrichment and recovery of raw materials. For example, gold-containing Ekibastuz coals have an ash content on dry fuel mass of 40 ÷ 48%, and Kuznetsk coals - 15 ÷ 40% (Energy fuel of the USSR. Reference book. / V.S. Vdovchenko, M.I. Martynova, N.V. Novitsky and Dr. M .: Energoatomizdat, 1991 .-- 184 p.). After burning such coals, the solid non-combustible residue in which the metal is contained has a mass 2-6 times smaller than the initial coal.
Экспериментально установлено, что некоторые угли содержат БМ, например, золото, серебро, платину и другие в концентрациях, представляющих интерес для промышленного их использования в качестве источника этих металлов (С.Б.Леонов, К.В.Федотов, А.Е.Сенченко. Промышленная добыча золота из золошлаковых отвалов тепловых электростанций. - Горный журнал, №5, 1988, с.67-68). Так, при сжигании Экибастузского угля с твердым шлакоудалением среднее содержание золота в золошлаковых отвалах Рефтинской ГРЭС составило 0.1÷0.15 г/т. Установлено, что примерно 85% всего золота поступает на золошлакоотвал со шлаком, в котором золото находится в свободной форме в виде сферических оплавленных частиц крупностью 10÷300 мкм. При этом выход шлака составляет 20÷25%, а золы - 80÷85% золошлакового материала.It has been experimentally established that some coals contain BM, for example, gold, silver, platinum and others in concentrations that are of interest for their industrial use as a source of these metals (S. B. Leonov, K. V. Fedotov, A. E. Senchenko Industrial gold mining from ash and slag dumps of thermal power plants. - Mining Journal, No. 5, 1988, pp. 67-68). So, when burning Ekibastuz coal with solid slag removal, the average gold content in the ash and slag dumps of the Reftinskaya SDPP was 0.1–0.15 g / t. It was found that approximately 85% of all gold goes to an ash and slag dump with slag, in which gold is in free form in the form of spherical fused particles with a particle size of 10–300 μm. In this case, the slag yield is 20–25%, and the ash is 80–85% of the ash and slag material.
Наличие большей части золота в шлаке связано с тем, что более тяжелые частицы золота в меньшей степени уносятся газовыми потоками в газоход котла, чем более легкие сравнительно с ними зольные частицы, и преимущественно выпадают на под топки котла вместе со шлаковыми частицами.The presence of most of the gold in the slag is due to the fact that heavier particles of gold are less entrained by gas flows into the boiler duct than the lighter ash particles compared to them, and mainly fall on the boiler furnaces together with the slag particles.
Разделение в топке котла минеральной части угля на летучую золу, содержащую относительно небольшое количество мелких частиц золота, и шлак, содержащий большую часть золота угля, можно рассматривать как вторую ступень процесса обогащения золотосодержащего сырья.The separation in the boiler furnace of the mineral part of coal into fly ash containing a relatively small amount of fine gold particles, and slag containing most of the gold in coal, can be considered as the second step in the process of enrichment of gold-containing raw materials.
В силу наличия описанных механизмов обогащения золошлакоотвалы некоторых электростанций могут рассматриваться как техногенные месторождения ценных металлов, переработка которых может быть экономически привлекательна. Это позволило начать полупромышленную добычу золота за счет переработки материалов золошлакоотвалов электростанции методом сгущения, гидроциклонирования и обогащения на концентраторе Кнельсона исходной золошлаковой пульпы (см. уже упомянутую работу С.Б.Леонова и др.).Due to the presence of the described enrichment mechanisms, ash dumps of some power plants can be considered as technogenic deposits of valuable metals, the processing of which can be economically attractive. This made it possible to start semi-industrial gold mining by processing the materials of ash and slag dumps of a power plant by the method of thickening, hydrocyclone and dressing at the Knelson concentrator of the initial ash and slag pulp (see the work already mentioned by S. B. Leonov et al.).
Недостатком описанного способа удаления шлака является потеря физического тепла шлака при его охлаждении водой, а также захолаживание воронки котла парами воды, поступающими в топку из закалочной ванны с водой.The disadvantage of the described method of slag removal is the loss of physical heat of the slag when it is cooled by water, as well as cooling the boiler funnel with water vapor entering the furnace from the quenching bath with water.
Недостатком описанного способа извлечения БМ из золошлаковых материалов отвалов является необходимость их существенного обогащения. В случае извлечения ценных металлов из золошлакоотвалов это потребует переработки большого объема материала отвалов, концентрация металлов в которых заметно меньше, чем собственно в шлаке. Это связано с тем, что смешение золы и шлака в системе гидрозолоудаления приводит к существенному уменьшению содержания золота и других ценных металлов в материалах золошлакоотвалов по сравнению с их содержанием в шлаке. Кроме того, возможна неконтролируемая сепарация тяжелых частиц металлов и их фактическая потеря в процессе гидрозолоудаления из котельного цеха на золошлакоотвал.The disadvantage of the described method for extracting BM from ash and slag materials of dumps is the need for their substantial enrichment. In the case of the extraction of valuable metals from ash dumps, this will require the processing of a large amount of material dumps, the concentration of metals in which is noticeably lower than in the slag itself. This is due to the fact that the mixing of ash and slag in the ash removal system leads to a significant decrease in the content of gold and other valuable metals in the materials of ash and slag dumps compared to their content in slag. In addition, uncontrolled separation of heavy metal particles and their actual loss during the ash removal process from the boiler house to the ash and slag dump are possible.
Недостатком описанного способа удаления шлака при отгрузке его потребителям с точки зрения извлечения из него БМ является полная потеря благородных и других металлов, содержащихся в этом шлаке.The disadvantage of the described method of removing slag during shipment to consumers from the point of view of extracting BM from it is the complete loss of noble and other metals contained in this slag.
В патенте RU 2251581 C2, выданном Л.Линдгрену (США), для извлечения БМ из шлака предложено использовать шлак, полученный в топке или котле. Для этого собственно для извлечения БМ осуществляют множество стадий дробления шлака, на каждой из которых получают частицы шлака, имеющие последовательно меньшие размеры диаметра частиц, суспендируют дробленые частицы в жидкой среде, отделяют тяжелые частицы, дробят их и повторяют описанные действия. Этот процесс проводят вплоть до получения конечного желаемого размера частиц.In the patent RU 2251581 C2, issued to L. Lindgren (USA), it is proposed to use slag obtained in a furnace or boiler to extract BM from slag. For this purpose, in order to extract BM, many stages of crushing of slag are carried out, on each of which slag particles having successively smaller particle diameters are obtained, crushed particles are suspended in a liquid medium, heavy particles are separated, crushed and the described steps are repeated. This process is carried out until the final desired particle size is obtained.
При использовании такого способа ступенчатого дробления для извлечения БМ имеются проблемы. Так, диаметр частиц уже после первого дробления должен быть достаточно мал, чтобы не потерять частицы металла при отделении легких частиц в результате суспендирования в жидкости всех частиц первого диаметра. В одном предпочтительном варианте осуществления способа первый диаметр частиц принят равным 150 мкм. До такого диаметра частиц придется раздробить шлак, который может иметь первоначальную крупность кусков более 150 мм.When using this method of stepwise crushing to extract BM there are problems. So, the particle diameter after the first crushing should be small enough so as not to lose metal particles during the separation of light particles as a result of the suspension of all particles of the first diameter in the liquid. In one preferred embodiment of the method, the first particle diameter is taken to be 150 μm. To such a particle diameter, it will be necessary to crush the slag, which may have an initial particle size of more than 150 mm.
Другой проблемой описанного способа является возможность потери частиц БМ. Легко показать, что, если в шлаковой частице первого диаметра 150 мкм будет находиться газовое включение диаметром 50 мкм и частица золота диаметром 25,6 мкм, то масса такой частицы будет равна массе шлаковой частицы такого же диаметра, но без включений. С учетом хаотичности процесса выпадения частиц из топки котла такое предположение представляется достаточно вероятным. Это значит, что такая частица при создании суспензии попадет в категорию «легких» частиц и вместе с чисто шлаковыми частицами того же диаметра будет удалена из дальнейшей переработки, т.е. частица золота диаметром 25,6 мкм будет потеряна. Нельзя исключить и другие соотношения диаметров возможных газовых включений и частиц металла, при которых могут быть потеряны и более крупные частицы БМ.Another problem of the described method is the possibility of loss of BM particles. It is easy to show that if there is a gas inclusion with a diameter of 50 μm and a gold particle with a diameter of 25.6 μm in a slag particle of a first diameter of 150 μm, then the mass of such a particle will be equal to the mass of a slag particle of the same diameter, but without inclusions. Given the randomness of the process of precipitation of particles from the boiler furnace, such an assumption seems quite probable. This means that when creating a suspension, such a particle will fall into the category of “light” particles and, together with purely slag particles of the same diameter, will be removed from further processing, i.e. a gold particle with a diameter of 25.6 microns will be lost. It is impossible to exclude other ratios of diameters of possible gas inclusions and metal particles, at which larger BM particles can be lost.
Еще одной проблемой является возможность образования сплавившихся частиц БМ и железа. Это происходит в расплаве шлака при достаточно большом содержании в угле железа. При увеличении содержания железа в угле вероятность образования таких сплавившихся частиц повышается. Это и наблюдалось Л.Линдгреном при анализе тяжелых частиц, извлеченных на последнем диаметре дробления при переработке шлака, охлажденного в закалочной ванне котла. Все это требует дополнительных операций отделения БМ от железа при дальнейшей переработке.Another problem is the possibility of the formation of fused BM and iron particles. This occurs in the melt of slag with a sufficiently high content of iron in coal. With an increase in the iron content in coal, the probability of the formation of such fused particles increases. This was observed by L. Lindgren in the analysis of heavy particles extracted on the last crushing diameter during the processing of slag cooled in the quenching bath of the boiler. All this requires additional operations of separation of BM from iron during further processing.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является извлечение БМ и других металлов из шлака при минимальных затратах энергии и использование физического тепла шлака. Другой задачей настоящего изобретения является исключение образования сплавов БМ с содержащимися в шлаке частицами железа и других металлов, которые восстанавливаются из шлакового расплава при попадании на него угольных частиц в топке котла.The problem to which the invention is directed, is the extraction of BM and other metals from slag with minimal energy and the use of physical heat of slag. Another objective of the present invention is the elimination of the formation of BM alloys with particles of iron and other metals contained in the slag, which are restored from the slag melt when coal particles get on it in the boiler furnace.
Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, является исключение присосов холодного воздуха и паров воды из закалочной ванны в топку котла через летку, выделение БМ из шлака котла без примеси частиц восстановленного железа или других металлов, дожигание несгоревшего в топке углерода, выделение из шлака железа и других неблагородных металлов, включая экологически опасные, а также использование тепла шлака для нагрева сжатого воздуха.The technical result achieved in the claimed invention is the exclusion of suction of cold air and water vapor from the quenching bath into the furnace of the boiler through the notch, the release of BM from the slag of the boiler without impurities of reduced iron or other metals, the afterburning of unburned carbon in the furnace, the allocation of iron from slag and other base metals, including environmentally hazardous metals, and the use of slag heat to heat compressed air.
Получение технического результата изобретения осуществляют за счет того, что твердый шлак удаляют из летки котла в вакуумную печь, плавят его в печи и отгоняют относительно летучие оксиды металлов. Из печи шлак отводят в ковш продувки, где продувают нагретым воздухом для окисления восстановленных в топке частиц железа и других металлов, откуда отводят в центрифугу, где отделяют от него БМ. В центрифуге после отвода БМ на поверхность пленки шлака подают нагретую угольную пыль и отделяют восстановленные жидкие капли металлов и пары металлов. После этого очищенный шлак распыляют в поток воздуха, или в поток воздуха с каплями воды. Частицы отвержденного шлака отделяют от паровоздушного потока и охлаждают воздухом. Нагретый шлаком воздух подают в горелки котла, а часть его подают в ковш жидкого шлака для его продувки.Obtaining the technical result of the invention is carried out due to the fact that solid slag is removed from the notches of the boiler into a vacuum furnace, it is melted in a furnace and relatively volatile metal oxides are distilled off. From the furnace, slag is taken to a purge bucket, where it is blown with heated air to oxidize particles of iron and other metals recovered in the furnace, from where it is taken to a centrifuge, where BM is separated from it. In the centrifuge, after the BM removal, heated coal dust is fed to the surface of the slag film and the recovered liquid metal droplets and metal vapors are separated. After that, the purified slag is sprayed into the air stream, or into the air stream with drops of water. The cured slag particles are separated from the vapor stream and cooled by air. Heated air is supplied to the burners of the boiler, and part of it is supplied to the ladle of liquid slag for purging it.
Выделенные из шлака БМ передают на дальнейшую переработку. Отогнанные в вакуумной печи оксиды передают на дальнейшую переработку (фракционируют и восстанавливают до металлов). Отогнанные из центрифуги парообразные металлы подают на переработку (фракционирование). Выделенные из шлака неблагородные металлы передают потребителю.Separated from slag BM transfer for further processing. The oxides distilled in a vacuum furnace are transferred for further processing (fractionated and reduced to metals). Vaporized metals driven from the centrifuge are fed for processing (fractionation). Base metals extracted from slag are passed to the consumer.
Паровоздушную смесь после отделения от нее твердых частиц охлаждают и разделяют воздух и образующийся при этом конденсат. Конденсат используют повторно, распыляя его в поток сжатого воздуха, для отверждения капель жидкого шлака.The vapor-air mixture, after separation of solid particles from it, is cooled and the air and the resulting condensate are separated. The condensate is reused by spraying it into a stream of compressed air to cure droplets of liquid slag.
Преимуществами предлагаемого изобретения являются стабильное удаление жидкого шлака, дожигание не прореагировавших в топке котла угольных частиц нагретым воздухом и окисление частиц ферромагнитных металлов, восстановленных в восстановительной атмосфере топки, что снижает вероятность образования сплавов этих металлов с извлекаемыми из шлака БМ, получение широкого ряда металлов из шлака, а также удаление из шлака экологически опасных примесей. Получение мелкодисперсного твердого шлака дает возможность легко использовать физическое тепло шлака.The advantages of the invention are the stable removal of liquid slag, afterburning of coal particles that did not react in the boiler furnace with heated air, and the oxidation of particles of ferromagnetic metals reduced in the reducing atmosphere of the furnace, which reduces the likelihood of the formation of alloys of these metals with BM extracted from slag, and the production of a wide range of metals from slag as well as the removal of environmentally hazardous impurities from slag. The preparation of finely divided solid slag makes it possible to easily use the physical heat of the slag.
Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вариант общей схемы извлечения металла из шлака котла, а на рис.1 - расчетный график изменения температуры по радиусу частицы в процессе ее быстрого охлаждения, поясняющий возможности реализации способа.The proposed method is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a variant of the general scheme for extracting metal from boiler slag, and Fig. 1 is a calculated graph of the temperature change along the radius of the particle during its rapid cooling, explaining the possibility of implementing the method.
Частицы твердого шлака и не до конца сгоревшие в топке 1 котла частицы угля в процессе горения выпадают на скаты 2 холодной воронки котла. По скатам 2 холодной воронки формирующиеся куски шлака скатываются в летку 3 котла. Из летки 3 по шлакопроводу 4 шлак подают в распределить 5 шлака, из которого по шлакопроводу 6 шлак подают в вакуумную печь 7 плавления шлака.Particles of solid slag and coal particles not completely burned in the
В вакуумной печи 7 твердый шлак подают в нагреваемый шлаковый расплав и плавят. При этом из шлака отгоняют образующиеся газообразные оксиды кадмия, вольфрама и молибдена, которые отводят из печи 7 по линии 8 на дальнейшую переработку. Расплав шлака из вакуумной печи 7 отводят по линии 9 в емкость 10 шлака, где непрерывно продувают нагретым воздухом, который подают в емкость 10 шлака по линии 11, а горячие газы отводят по линии 12 в горелки или(и) топку котла (на фиг.1 не показано). Жидкотекучий шлак из емкости 10 по шлакопроводу 13 подают в центрифугу 14. Силами вязкого трения жидкий шлак вовлекается во вращение и растекается в виде пленки по внутренней поверхности барабана центрифуги. За счет центробежных сил частицы благородных металлов, содержащиеся в шлаке, более тяжелые, чем шлаковый расплав, отделяют от шлака. Отделенные от шлака благородные металлы непрерывно (или периодически) отводят из центрифуги 14 по линии 15 на дальнейшую переработку.In a
На поверхность пленки очищенного от включений БМ шлака по линии 16 подают нагретую угольную пыль, восстанавливая до жидких металлов содержащиеся в шлаке оксиды меди, железа, никеля, кобальта, ванадия, марганца, хрома, а также пары восстановленных ртути, мышьяка, фосфора, Na, K, цезия, сурьмы, лития и цинка, которые, восстанавливаясь, переходят в паровую фазу. Восстановленные жидкие металлы отводят из центрифуги по трубопроводу 17, а смесь паров металлов с монооксидом углерода отводят по трубопроводу 18 и охлаждают в конденсаторе 19 металлов. Сконденсированный продукт из конденсатора 19 металлов по трубопроводу 20 отводят на дальнейшую переработку, а монооксид углерода и другие газы отводят по трубопроводу 21 в горелки котла (на фиг.1 не показано).Heated coal dust is fed to the surface of the film of slag purified from BM inclusions via
Очищенный от металлов в центрифуге 14 жидкий шлак по линии 22 распыляют центробежными силами в охладитель 23 предварительного охлаждения шлака, где его охлаждают потоком охладителя в виде воздуха, или воздуха с каплями воды. Охлаждающий поток подают в охладитель 23 предварительного охлаждения шлака по трубопроводу 24. Мелкодисперсные капли шлака при распылении быстро охлаждаются и покрываются твердой корочкой. Отвержденные снаружи частицы шлака отделяют от охлаждающего потока в охладителе 23 предварительного охлаждения шлака и отводят по трубопроводу 27 в накопитель 28 шлака.The liquid slag purified from metals in the
Поток охладителя, вместе с уносимыми им самыми мелкими шлаковыми частицами, образующимися при распылении шлака, отводят из охладителя 23 предварительного охлаждения шлака по трубопроводу 29 в сепаратор 30. В сепараторе 30 отделяют шлаковые частицы от несущего потока, после чего шлак в виде сыпучей сухой мелкодисперсной массы по шлакопроводу 31 подают в накопитель 28 шлака.The cooler stream, together with the smallest slag particles carried away by it, formed during slag spraying, is diverted from the
Отделенный в сепараторе 30 поток охладителя отводят по трубопроводу 32 в конденсатор 33. Воздух отводят из конденсатора 33 по трубопроводу 34, а конденсат отводят по трубопроводу 35.Separated in the
Из накопителя 28 (утвержденный шлак по шлакопроводу 36 подают в охладитель 37 шлака, где его охлаждают сжатым воздухом. Охлажденный воздухом в охладителе 37 шлак, по трубопроводу 38 подают потребителю или в систему гидрозолоудаления (на фиг.1 не показано).From the accumulator 28 (the approved slag is supplied through slag conduit 36 to the
Воздух, охлаждающий шлак в охладителе 37 шлака, подают в него по трубопроводу 39, нагретый шлаком воздух отводят из охладителя 37 по трубопроводу 40 и подают в горелки котла (на фиг.1 не показано). Часть нагретого воздуха из трубопровода 40 подают в трубопровод 11 и продувают им жидкий шлак в емкости 10 шлака.The air cooling the slag in the
Конденсат отводят из конденсатора 33 по трубопроводу 35 и распыляют в смеситель 41 в поток сжатого воздуха, который подают в смеситель 41 по трубопроводу 42 из трубопровода 39.The condensate is removed from the
В случае остановки центрифуги, например, для устранения неисправности центрифуги или теплообменного оборудования твердый шлак из распределителя 5 шлака по шлакопроводу 43 подают в закалочную ванну 44 твердого шлака. В этом случае шлак гранулируют и охлаждают по общеизвестной схеме в воде и удаляют из ванны 44 через канал 45 в систему гидрозолоудаления.If the centrifuge stops, for example, to eliminate the malfunction of the centrifuge or heat transfer equipment, solid slag from the
Расчетное обоснование процесса отверждения шлаковых частиц в потоке и их последующее использование для нагрева воздуха представлено ниже. В соответствии с данными справочника Энергетическое топливо СССР, М.: Энергоатомиздат, 1991. - 184 с. при расчетах условно принято, что для экибастузского угля tA=1250°С, tB>1500°C, tC>1500°C, где tA - температура начала деформации золы, tB - температура размягчения золы, a tC - температура жидкоплавкого состояния в полувосстановительной газовой среде.The estimated rationale for the process of curing slag particles in the stream and their subsequent use for heating air is presented below. In accordance with the data of the reference book Energy Fuel of the USSR, Moscow: Energoatomizdat, 1991. - 184 p. in the calculations it was conventionally assumed that for Ekibastuz coal t A = 1250 ° C, t B > 1500 ° C, t C > 1500 ° C, where t A is the temperature at which the ash begins to deform, t B is the softening temperature of the ash, and at C is the temperature liquid-melting state in a semi-reducing gas medium.
При быстром охлаждении поверхности капли до температур, меньших tA, образуется внешняя твердая корочка, после чего капля уже не прилипает к твердой поверхности, при этом температура жидкого ядра изменяется очень мало. На рис.1 представлено расчетное распределение температур по радиусу частицы шлака, полученное по формулам, приведенным в работе В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сукомел. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981. - 416 с. для случая нестационарного охлаждения сферической частицы шлака диаметром 300 мкм. Можно считать, что при охлаждении шлака водой интенсивность охлаждения капли внешней средой намного превосходит интенсивность переноса тепла внутри капли за счет теплопроводности. Это соответствует случаю, когда число Био стремится к бесконечности (Bi→∞). Для этого случая на рис.1 приведен профиль температуры частицы шлака экибастузского угля с начальной температурой t0=1650°C в случае нестационарного охлаждения капли воздушно капельной средой с температурой 100°C.When the droplet surface is rapidly cooled to temperatures lower than t A , an external hard crust forms, after which the droplet no longer adheres to the solid surface, and the temperature of the liquid core changes very little. Figure 1 shows the calculated temperature distribution along the radius of the slag particle obtained by the formulas given in the work of V.P. Isachenko, V.A. Osipov, A.S. Sukomel. Heat transfer. M .: Energoizdat, 1981. - 416 p. for the case of unsteady cooling of a spherical slag particle with a diameter of 300 μm. We can assume that when cooling the slag with water, the intensity of cooling the droplet by the external medium is much higher than the intensity of heat transfer inside the droplet due to thermal conductivity. This corresponds to the case when the Biot number tends to infinity (Bi → ∞). For this case, Fig. 1 shows the temperature profile of a slag particle of Ekibastuz coal with an initial temperature t 0 = 1650 ° C in the case of unsteady cooling of a drop by an air-drop medium with a temperature of 100 ° C.
При безразмерном времени охлаждения Fo=0.0067, что соответствует реальному времени 6·10-6 с, на капле шлака образуется корочка толщиной 0.142 от радиуса и внешняя температура капли будет равна температуре охлаждающей жидкости. Для капли диаметром 1 мм при тех же условиях потребуется уже значительно большее время - 0.0067 с. Если такую частицу поместить в адиабатическую камеру, то за счет теплопроводности внешние холодные слои частицы будут нагреваться за счет охлаждения центральной зоны капли и ее равновесная температура будет равна примерно 1250°C, т.е. температуре начала деформации золы. Это значит, что, распыляя шлак в поток воздуха с каплями воды, можно эти капли отвердить с поверхности так, что они уже не будут слипаться. При выдержке в теплоизолированном накопителе шлака происходит выравнивание температуры по радиусу шлаковых частиц. Затем еще очень горячие, но уже не слипающиеся частицы шлака можно охлаждать, например, воздухом, нагревая его до температуры около 1150-1200°C в противоточном теплообменнике с опускным течением шлака.When the dimensionless cooling time is Fo = 0.0067, which corresponds to a real time of 6 · 10 -6 s, a crust 0.142 thick from the radius forms on the slag drop and the external temperature of the drop is equal to the temperature of the coolant. For a droplet with a diameter of 1 mm, under the same conditions, a much longer time is required — 0.0067 s. If such a particle is placed in an adiabatic chamber, then due to thermal conductivity, the outer cold layers of the particle will be heated by cooling the central zone of the droplet and its equilibrium temperature will be approximately 1250 ° C, i.e. temperature of the onset of ash deformation. This means that by spraying slag into the air stream with drops of water, these drops can be hardened from the surface so that they no longer stick together. When holding in a thermally insulated slag storage, the temperature is equalized along the radius of the slag particles. Then, still very hot, but no longer sticking together particles of the slag can be cooled, for example, by air, heating it to a temperature of about 1150-1200 ° C in a counter-flow heat exchanger with a downflow of slag.
Известно устройство удаления шлака от сжигания пылевидного угля в котле, в котором нижняя часть топки котла выполнена в виде воронки с крутыми откосами, переходящими в летку, под которой установлена закалочная ванна, заполненная водой. Закалочная ванна оснащена устройством механического удаления охлажденного в воде шлака с помощью шнекового, скребкового или роторного механизма, подсоединенного шлакопроводом к системе гидрозолоудаления.A device for removing slag from burning pulverized coal in a boiler is known, in which the lower part of the boiler furnace is made in the form of a funnel with steep slopes passing into a groove under which a quenching bath filled with water is installed. The quenching bath is equipped with a device for the mechanical removal of water-cooled slag by means of a screw, scraper or rotor mechanism connected by a slag line to the hydraulic ash removal system.
Образующийся в процессе горения шлак выпадает на стенки холодной воронки котла, образует крупные шлаковые агломераты, которые скатываются с откосов в летку котла, а через нее попадают в закалочную ванну. Накапливающийся в закалочной ванне твердый шлак непрерывно удаляется из нее в систему гидрозолоудаления, куда сбрасывают также уловленную летучую золу. Далее смесь шлака и золы удаляют на золошлакоотвал (Ю.П.Соловьев. Вспомогательное оборудование паротурбинных электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 200 с.). Такой охлажденный шлак помимо удаления на золошлакоотвал может после осушения отгружаться потребителям, при необходимости проходя дробление до нужной крупности.The slag formed during combustion falls on the walls of the boiler’s cold funnel, forms large slag agglomerates, which slide down the slopes into the boiler’s notch and through it enter the quenching bath. The solid slag accumulating in the quenching bath is continuously removed from it into the hydraulic ash removal system, where the trapped fly ash is also dumped. Next, the mixture of slag and ash is removed to the ash dump (Yu.P. Soloviev. Auxiliary equipment of steam turbine power plants. - M.: Energoatomizdat, 1983. - 200 p.). Such cooled slag, in addition to being removed to the ash and slag dump, can be shipped to consumers after drying, if necessary, crushing to the desired size.
Недостатком такого устройства удаления шлака является потеря физического тепла шлака при его охлаждении водой, а также захолаживание воронки котла парами воды, поступающими в топку из закалочной ванны с водой через летку. Кроме того, в шлаке присутствуют частицы несгоревшего в топке углерода. При наличии в углях БМ они попадают на золошлакоотвалы и, в случае извлечения ценных металлов из золошлакоотвалов, это потребует переработки большого объема материала отвалов, концентрация металлов в которых заметно меньше, чем собственно в шлаке. Это связано с тем, что смешение золы и шлака в системе гидрозолоудаления приводит к существенному уменьшению содержания золота и других ценных металлов в материалах золошлакоотвалов по сравнению с их содержанием в шлаке. Кроме того, возможна неконтролируемая сепарация тяжелых частиц металлов и их фактическая потеря в процессе гидрозолоудаления из котельного цеха на золошлакоотвал.The disadvantage of this slag removal device is the loss of physical heat of the slag when it is cooled by water, as well as the cooling of the boiler funnel by water vapor entering the furnace from the quenching bath with water through the tap hole. In addition, in the slag there are particles of unburned carbon in the furnace. In the presence of BM in coal, they fall to ash and slag dumps, and in the case of the extraction of valuable metals from ash and slag dumps, this will require the processing of a large amount of dump material, the concentration of metals in which is noticeably lower than in the slag itself. This is due to the fact that the mixing of ash and slag in the ash removal system leads to a significant decrease in the content of gold and other valuable metals in the materials of ash and slag dumps compared to their content in slag. In addition, uncontrolled separation of heavy metal particles and their actual loss during the ash removal process from the boiler house to the ash and slag dump are possible.
Недостатком описанного устройства удаления твердого шлака при отгрузке его потребителям с точки зрения извлечения из него БМ является полная потеря ценных металлов, содержащихся в этом шлаке.The disadvantage of the described device for removing solid slag during shipment to consumers from the point of view of extracting BM from it is the complete loss of valuable metals contained in this slag.
Известно устройство удаления шлака от сжигания пылевидного угля в котле, в котором нижняя часть топки котла выполнена в виде воронки с крутыми откосами, переходящими в летку, к которой через упругий температурный компенсатор подсоединен приемный бункер шлака, к бункеру шлака подсоединен закрытый упрочненный ленточный конвейер из нержавеющей стали, который транспортирует сухой шлак к первичному измельчителю для дробления шлака (Современные природоохранные технологии в электроэнергетике. Информационный сборник / В.В.Абрамов и др., под общ. ред. В.Я.Путилова. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 388 с.). При этом шлак на ленточном конвейере охлаждается воздухом, который поступает после нагрева в топку котла через летку. Благодаря переработке шлака в сухом виде, система позволяет его более эффективно применять на предприятиях различных отраслей экономики, таким образом повышая ценность шлака для его полезного использования.A device is known for removing slag from burning pulverized coal in a boiler, in which the lower part of the boiler furnace is made in the form of a funnel with steep slopes passing into a notch, to which a slag receiving hopper is connected via an elastic temperature compensator, and a closed, reinforced stainless conveyor belt is connected to the slag hopper steel, which transports dry slag to the primary grinder for crushing slag (Modern environmental technologies in the electric power industry. Information collection / V.V. Abramov et al. u ed V.Ya.Putilova M .: MEI Publishing House, 2007. -... 388).. In this case, the slag on the conveyor belt is cooled by air, which, after heating, enters the boiler furnace through the tap hole. Thanks to the processing of slag in dry form, the system allows it to be used more efficiently at enterprises of various sectors of the economy, thereby increasing the value of slag for its useful use.
Недостатком такого устройства является то, что шлак получается крупный, даже после первичного измельчения размеры частиц шлака могут достигать 80 мм. Для извлечения из такого шлака БМ и других металлов потребуются значительные расходы энергии для получения мелкодисперсного шлака. Кроме того, ленточный конвейер подвергается значительному ударному воздействию со стороны больших глыб шлака при высокой температуре, что приводит к его ускоренному износу.The disadvantage of this device is that the slag is large, even after primary grinding, the particle size of the slag can reach 80 mm To extract BM and other metals from such slag, significant energy expenditures will be required to obtain finely dispersed slag. In addition, the conveyor belt is subjected to significant impact from the side of large blocks of slag at high temperature, which leads to its accelerated wear.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является извлечение ценных металлов из шлака при минимальных затратах энергии, восстановление и извлечение из шлака других металлов и использование физического тепла шлака и получение мелкодисперсного шлака угольного котла с твердым шлакоудалением. Другой задачей настоящего изобретения является снижение содержания в шлаке частиц несгоревшего углерода и предотвращение образования сростков железа с БМ.The problem to which the invention is directed, is the extraction of valuable metals from slag with minimal energy, recovery and extraction of other metals from slag and the use of physical heat of slag and obtaining finely dispersed slag from a coal boiler with solid slag removal. Another objective of the present invention is to reduce the content of unburned carbon particles in the slag and to prevent the formation of intergrowths of iron with BM.
Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, является практически полное удаление из шлака частиц БМ без примеси железа и других неблагородных металлов, восстановление и выделение из шлака железа или других металлов, дожигание и газификация несгоревшего в топке углерода, получение мелкодисперсного твердого шлака, а также использование тепла шлака для нагрева сжатого воздуха.The technical result achieved in the claimed invention is the almost complete removal of BM particles from the slag without impurities of iron and other base metals, the recovery and release of iron or other metals from the slag, the afterburning and gasification of carbon that is not burnt in the furnace, and the preparation of fine solid slag, as well as the use of heat slag for heating compressed air.
Получение технического результата изобретения осуществляется за счет того, что устройство для извлечения металлов из твердого шлака при удалении его из угольного котла, имеющего летку для отвода шлаков, снабжено вакуумной печью для получения жидкого шлака и газообразных оксидов, ковшом для продувки шлака нагретым воздухом, центрифугой для отделения благородных металлов от шлака, восстановления железа и других неблагородных металлов, конденсатором металлов, охладителем шлака, накопителем шлака и сепаратором твердых частиц, при этом летка котла шлакопроводом подсоединена к распределителю шлака, выход которого подсоединен шлакопроводом через входные шлюзы к бункерам горячего шлака, выходы из которых через выходные шлюзы подсоединены шлакопроводом к вакуумной печи, газовый объем которой имеет трубопровод отвода газообразных соединений, печь по жидкому шлаку подсоединена шлакопроводом к шлаковому ковшу, газовый объем которого подсоединен трубопроводом к горелкам или/и топке котла, шлаковый объем ковша через переливной шлаковый затвор подсоединен к подающему шлакопроводу центрифуги, введенному в барабан центрифуги через неподвижную заглушку открытой части барабана центрифуги, оснащенную лабиринтовыми уплотнениями вращающихся частей центрифуги, через заглушку в барабан центрифуги введен трубопровод подачи угольной пыли, соединенный с бункерами угольной пыли, и патрубок отвода паров металлов и газов, соединенный трубопроводом с конденсатором металлов, выходы центрифуги по жидким металлам подсоединены к трубопроводам отвода металлов, а выход центрифуги по шлаку через неподвижную кольцевую камеру с лабиринтовыми уплотнениями движущихся поверхностей центрифуги подсоединен к охладителю предварительного охлаждения шлака, входной патрубок которого подсоединен к выходному патрубку смесителя воздуха и воды, выходной патрубок по отвержденному шлаку подсоединен трубопроводом к предварительному накопителю шлака, а выходные патрубки кольцевой камеры подсоединены трубопроводом к сепаратору твердых частиц. Выход по газовой фазе вакуумной печи подсоединен к трубопроводу отвода газов на дальнейшую переработку.Obtaining the technical result of the invention is due to the fact that the device for extracting metals from solid slag when removing it from a coal boiler having a notch for slag removal is equipped with a vacuum furnace to produce liquid slag and gaseous oxides, a ladle for blowing slag with heated air, and a centrifuge for separation of precious metals from slag, reduction of iron and other base metals, a metal condenser, a slag cooler, a slag accumulator and a separator of solid particles, while The boiler boiler is connected by a slag line to a slag distributor, the outlet of which is connected by a slag line through the inlet locks to the hot slag bins, the outlets of which through the outlet locks are connected by a slag line to a vacuum furnace, the gas volume of which has a gaseous discharge pipe, and the furnace is connected by a slag line to the slag ladle , the gas volume of which is connected by a pipeline to the burners and / or furnace of the boiler, the slag volume of the ladle is connected to the feed slag through an overflow slag valve the centrifuge’s guide inserted into the centrifuge’s drum through the fixed plug of the open part of the centrifuge’s drum, equipped with labyrinth seals of the centrifuge’s rotating parts; through the plug in the centrifuge’s drum, a coal dust supply pipe connected to coal dust bunkers and a metal and gas vapor outlet pipe connected to the metal capacitor, the outputs of the centrifuge for liquid metals are connected to the pipelines of the removal of metals, and the output of the centrifuge for slag through a fixed ring chamber y with labyrinth seals moving centrifuge surfaces connected to pre-cooling cooler slag inlet of which is connected to the outlet pipe of the mixer of air and water, an outlet for solidified slag is connected a conduit to the preliminary drive slag and output tubes of the annular chamber are connected a conduit to a separator of solid particles. The gas phase outlet of the vacuum furnace is connected to a gas exhaust pipe for further processing.
Выход по газовой среде сепаратора твердых частиц подсоединен трубопроводом к конденсатору, выход которого по конденсату подсоединен трубопроводом к смесителю воздуха и воды. Выход по твердой фазе сепаратора твердых частиц подсоединен шлакопроводом к предварительному накопителю шлака, выход из которого подсоединен к входному по шлаку патрубку охладителя шлака. Выход по шлаку охладителя шлака подсоединен шлакопроводом к накопителю охлажденного шлака, выход по нагретому воздуху охладителя шлака подсоединен трубопроводом к воздуховоду горелок котла, а вход по воздуху охладителя шлака подсоединен трубопроводом сжатого воздуха к воздушному компрессору. Вход по воздуху охладителя шлака подсоединен трубопроводом сжатого воздуха к воздушному компрессору, а выход по нагретому воздуху охладителя шлака подсоединен трубопроводом к коллектору сжатого воздуха продувки ковша.The outlet through the gaseous medium of the particulate separator is connected by a pipeline to a condenser, the outlet of which through condensate is connected by a pipe to an air and water mixer. The output on the solid phase of the separator of solid particles is connected by a slag pipe to a preliminary slag accumulator, the output of which is connected to a slag cooler pipe inlet via slag. The slag cooler outlet is connected by a slag conduit to the cooled slag accumulator, the heated air outlet of the slag cooler is connected by a pipeline to the boiler burner duct, and the slag cooler air inlet is connected by a compressed air pipeline to the air compressor. The air inlet of the slag cooler is connected by a compressed air pipe to the air compressor, and the heated air outlet of the slag cooler is connected by a pipe to the bucket purge compressed air collector.
Конденсатор металлов подсоединен трубопроводом неконденсирующегося газа к горелкам котла, а трубопроводом отвода конденсата подсоединен к системе разделения сконденсированных металлов и неметаллов.The metal condenser is connected by a non-condensable gas pipeline to the burners of the boiler, and the condensate drain pipe is connected to a separation system of condensed metals and non-metals.
Барабан центрифуги имеет глухое дно, к которому подсоединен вал привода центрифуги, установленный в подшипники, фланец барабана со стороны открытой части соединен с фланцем установленной в подшипники опорной втулкой, а между фланцем барабана и фланцем опорной втулки выполнены отверстия, равномерно расположенные по окружности, выходящие на внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана.The centrifuge drum has a blind bottom to which the centrifuge drive shaft mounted in the bearings is connected, the drum flange on the side of the open part is connected to the flange of the support sleeve installed in the bearings, and holes are made between the drum flange and the support sleeve flange, uniformly spaced around inner cylindrical surface of the drum.
Охладитель предварительного охлаждения шлака выполнен в виде кольцевого щелевого канала, заключенного между двумя дисками, который соединен с тороидальной камерой, так что одна из сторон щели является касательной к внутренней окружности тороидальной камеры, нижний патрубок которой соединен трубопроводом с промежуточным накопителем шлака, а боковой патрубок подсоединен трубопроводом к источнику парокапельного потока.The slag pre-cooler is made in the form of an annular slit channel, enclosed between two disks, which is connected to the toroidal chamber, so that one of the slit sides is tangent to the inner circumference of the toroidal chamber, the lower pipe of which is connected by a pipe to the intermediate slag storage, and the side pipe is connected pipeline to the source of vapor-drop flow.
Подающий шлакопровод центрифуги установлен параллельно образующей барабана центрифуги, так что его выходное отверстие находится вблизи глухого дна барабана. Со стороны глухого дна барабана центрифуги в барабане имеется кольцевой карман, образованный кольцевой проставкой между фланцами цилиндрической части барабана, сообщающийся через систему равномерно расположенных по окружности отверстий в одном из фланцев с кольцевой полостью, образованной этим фланцем и примыкающем к нему кольцом, при этом внешний диаметр кольцевого кармана, кольцевой полости и диаметр, на котором находится внешняя образующая отверстий, совпадают, а в кольце, примыкающем к фланцу, имеется ряд равномерно расположенных по окружности отверстий, с помощью которых указанная кольцевая полость сообщается с атмосферой,The centrifuge feed slag conduit is installed parallel to the centrifuge drum generatrix, so that its outlet is near the dead bottom of the drum. On the side of the bottom of the centrifuge drum, there is an annular pocket in the drum formed by an annular spacer between the flanges of the cylindrical part of the drum, communicating through a system of holes uniformly spaced around the circumference in one of the flanges with an annular cavity formed by this flange and an adjacent ring to it, while the outer diameter the annular pocket, the annular cavity and the diameter on which the outer generatrix of the holes is located, coincide, and in the ring adjacent to the flange there is a series of evenly spaced around the circumference of the holes with which the specified annular cavity communicates with the atmosphere,
Вблизи выходного фланца барабана центрифуги в барабане имеется кольцевой карман, образованный кольцевой проставкой между фланцами цилиндрической части барабана, сообщающийся через систему равномерно расположенных по окружности отверстий в одном из фланцев с кольцевой полостью, образованной этим фланцем и примыкающим к нему кольцом, при этом внешний диаметр кольцевого кармана, кольцевой полости и диаметр, на котором находится внешняя образующая отверстий, совпадают, а в кольце, примыкающем к фланцу, имеется ряд равномерно расположенных по окружности отверстий, с помощью которых указанная кольцевая полость сообщается с атмосферой. Напротив отверстий в кольце, примыкающем к фланцу барабана, установлен с зазором сборник металла в виде кольцевого щелевого канала, заключенного между двумя дисками, который соединен с тороидальной камерой, так что одна из сторон щели является касательной к внутренней окружности тороидальной камеры, имеющей нижний патрубок для отвода металла.Near the outlet flange of the centrifuge drum, the drum has an annular pocket formed by an annular spacer between the flanges of the cylindrical part of the drum, communicating through a system of holes uniformly spaced around the circumference in one of the flanges with an annular cavity formed by this flange and an adjacent ring, the outer diameter of the annular pockets, annular cavities and the diameter on which the outer generatrix of the holes is located, coincide, and in the ring adjacent to the flange there is a series of evenly spaced x on the circumference holes through which the said annular cavity communicates with the atmosphere. Opposite the holes in the ring adjacent to the drum flange, a metal collector is installed with a gap in the form of an annular slot channel enclosed between two disks, which is connected to the toroidal chamber, so that one of the slit sides is tangent to the inner circumference of the toroidal chamber, which has a lower nozzle for metal tap.
Преимуществами предлагаемого устройства являются стабильное удаление твердого шлака, дожигание и газификация не прореагировавших в топке котла угольных частиц с использованием их химической энергии, предотвращение образования сплавов БМ с железом и другими металлами, восстановленными в восстановительной атмосфере топки, восстановление и извлечение из шлака многих полезных металлов, получение мелкодисперсного шлака, очищенного от экологически опасных примесей. Все это позволяет использовать физическое тепло шлака для выделения БМ и повысить тепловую экономичность сжигания топлива, а также дает возможность легко выделить из шлака самые малые частицы БМ.The advantages of the proposed device are the stable removal of solid slag, afterburning and gasification of coal particles that did not react in the boiler furnace using their chemical energy, preventing the formation of BM alloys with iron and other metals reduced in the reducing atmosphere of the furnace, and the recovery and recovery of many useful metals from the slag, obtaining finely dispersed slag purified from environmentally hazardous impurities. All this makes it possible to use the physical heat of slag to isolate BM and increase the thermal efficiency of fuel combustion, and also makes it possible to easily separate the smallest BM particles from slag.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.2 представлена общая схема устройства для отвода шлака из котла, а также восстановления и извлечения металлов и грануляции шлака и его охлаждения с помощью центрифуги, имеющей горизонтальную ось вращения. На фиг.3 представлен вариант такой центрифуги с непрерывной разгрузкой для отделения БМ, восстановления и отделения от шлака других металлов и грануляции и охлаждения очищенного шлака. Рис.2 поясняет расчет условия отделения капли металла от потока шлака в центрифуге.The proposed device is illustrated by drawings, where figure 2 presents a General diagram of a device for removing slag from the boiler, as well as the recovery and extraction of metals and granulation of slag and its cooling using a centrifuge having a horizontal axis of rotation. Figure 3 presents a variant of such a centrifuge with continuous discharge for separation of BM, recovery and separation from the slag of other metals and granulation and cooling of the purified slag. Fig. 2 explains the calculation of the conditions for separating a metal drop from a slag stream in a centrifuge.
На фиг.2 показана топка 1 котла, снизу переходящая в холодную воронку со скатами 2 с леткой 3 для отвода твердого шлака. Летка 3 котла шлакопроводом 4 соединена с распределителем 5 шлака. Распределитель 5 шлака шлакопроводом 6 соединен с бункерами 46 горячего шлака, каждый из которых оснащен входным шлюзом 47. Выходы бункеров 46, оснащенные выходными шлюзами 48, шлакопроводом 49 соединены с вакуумной печью 7 плавления шлака. Вакуумная печь 7 имеет трубопровод 8 шлака. Ковш 10 имеет трубопровод отвода газа 12 и трубопровод 11 подвода нагретого сжатого воздуха. К стенке ковша 10 примыкает шлаковый переливной затвор 50 шлака, выход из которого по шлаку шлакопроводом 13 подсоединен к внутренней полости центрифуги 14 шлака. Трубопровод 16 соединяет внутреннюю полость центрифуги 14 с бункером угольной пыли (на фиг.2 не показано).Figure 2 shows the
Выход центрифуги 14 по жидкому шлаку подсоединен к охладителю 23 предварительного охлаждения шлака, который по охлаждающей среде трубопроводом 24 подсоединен к смесителю 41. Выход охладителя 23 по предварительно охлажденному шлаку трубопроводом 27 подсоединен к промежуточному накопителю 28 шлака. Выход охладителя 23 по охлаждающей среде трубопроводом 29 подсоединен к сепаратору 30. Выход сепаратора 30 по шлаку соединен с промежуточным накопителем 28 шлака, который соединен с охладителем 37 шлака для охлаждения отвержденного шлака сжатым воздухом.The output of the
Центрифуга 14 имеет трубопровод 15 отвода БМ и трубопровод 17 отвода железа и других неблагородных металлов и трубопровод 18 отвода паров восстановленных металлов и монооксида углерода и других газов в конденсатор 19 металлов. К конденсатору 19 металлов подсоединен трубопровод 20 отвода конденсата и трубопровод 21 отвода неконденсирующегося газа.The
Вход в охладитель 37 шлака по воздушной стороне подсоединен трубопроводом 39 к воздушному компрессору 51, а выход - трубопроводом 40 подсоединен к горелкам котла (на фиг.2 не показано). Трубопровод 40 трубопроводом 11 подсоединен к ковшу 10 продувки шлака.The air inlet of the
Сепаратор 30 трубопроводом 32 подсоединен к конденсатору 33, к которому подсоединены также трубопровод 35 конденсата и трубопровод 34 отвода воздуха. Трубопровод 35 конденсата соединяет конденсатор 33 со смесителем 41, который трубопроводом 42 подсоединен к трубопроводу 39 сжатого воздуха.The
Выход охладителя 37 шлака по твердому шлаку шлакопроводом 38 подсоединен к накопителю 52 охлажденного шлака.The output of the
Распределитель 5 шлака шлакопроводом 43 соединен с закалочной ванной 44 шлака, имеющей устройство 45 удаления гранулированного шлака (показано условно).
На фиг.3 показано устройство центрифуги с горизонтальной осью вращения для отделения частиц БМ от шлака и непрерывной разгрузкой БМ, а также для восстановления других металлов и их непрерывного отвода в жидкой и парообразной фазе. Барабан 53 центрифуги 14 имеет глухое дно 54, к которому подсоединен вал 55 привода центрифуги, установленный в подшипники 56. Со стороны открытой части барабан 53 соединен с опорной втулкой 57, установленной в подшипники 58. Между фланцем 59 барабана 53 и фланцем 60 опорной втулки 57 имеется ряд равномерно расположенных по окружности радиальных отверстий 61. Напротив отверстий 61 между фланцем 59 барабана 53 и фланцем 60 втулки 57 расположен неподвижный кольцевой щелевой канал 62, образованный двумя дисками 63 и на внешнем своем радиусе выходящий в тороидальную камеру 64 сбора шлака. Кольцевой щелевой канал 62 выходит в тороидальную камеру 64, так что одна из сторон щели является касательной к внутренней окружности тороидальной камеры 64. Объем между дисками 63 и фланцами 59 и 60 уплотнен кольцевой камерой 65 с кольцевыми лабиринтовыми уплотнениями 66, в одном из вариантов примыкающими к цилиндрическим частям барабана 53 и втулки 57. Кольцевая камера 65 имеет патрубки 67 для отвода паровоздушной смеси. Тороидальная камера 64 имеет патрубок 68 подвода пароводяной смеси и патрубок 69 для отвода частиц шлака.Figure 3 shows a centrifuge device with a horizontal axis of rotation for separating BM particles from slag and continuous unloading of BM, as well as for the recovery of other metals and their continuous removal in the liquid and vapor phase. The
Барабан 53 центрифуги со стороны опорной втулки 57 имеет кольцевой карман 70, образованный кольцевой проставкой 71 между фланцами 72 и 73 цилиндрической части барабана 53. Во фланце 73 имеются равномерно расположенные по окружности отверстия 74, которыми кольцевой карман 70 сообщается с кольцевой полостью 75. Полость 75 образована фланцем 73 и кольцом 76, посаженным на цилиндрическую часть барабана 53. При этом внешний диаметр кольцевого кармана 70, кольцевой полости 75 и диаметр, на котором находится внешняя образующая отверстий 74, совпадают. В кольце 76 имеется ряд равномерно расположенных по окружности радиальных отверстий 77. Напротив отверстий 77 расположен неподвижный кольцевой щелевой канал 78, образованный двумя дисками 79 и выходящий на внешнем своем радиусе в тороидальную камеру 80 сбора металла. Кольцевой щелевой канал 78 выходит в тороидальную камеру 80 так, что одна из сторон щели является касательной к внутренней окружности тороидальной камеры 80. Нижняя часть тороидальной камеры 80 имеет патрубок 17 отвода металла, под которым установлен накопитель 81 металла.The
Барабан 53 центрифуги 14 со стороны глухого дна 54 имеет кольцевой карман 82, образованный кольцевой проставкой 83 между фланцами 84 и 85 цилиндрической части барабана 53. Во фланце 85 имеются равномерно расположенные по окружности отверстия 86, которыми кольцевой карман 82 сообщается с кольцевой полостью 87. Полость 87 образована фланцем 86 и кольцом 88, посаженным на цилиндрическую часть барабана 53. При этом внешний диаметр кольцевого кармана 82, кольцевой полости 87 и диаметр, на котором находится внешняя образующая отверстий 86, совпадают. В кольце 88 имеется ряд равномерно расположенных по окружности радиальных отверстий 89. Напротив отверстий 89 расположен неподвижный кольцевой щелевой канал 90, образованный двумя дисками 91 и выходящий на внешнем своем радиусе в тороидальную камеру 92 сбора БМ. Кольцевой щелевой канал 90 выходит в тороидальную камеру 92 так, что одна из сторон щели является касательной к внутренней окружности тороидальной камеры 92. Нижняя часть тороидальной камеры 92 имеет патрубок 15 отвода БМ, под которым установлен накопитель 93 БМ.The
В отверстии опорной втулки 57 установлена неподвижная заглушка 94. Зазор между внутренней поверхностью втулки 57 и поверхностью заглушки 94 уплотнен лабиринтовым уплотнением 95. Через отверстия в неподвижной заглушке 94 внутрь барабана 53 центрифуги заведены трубопровод 16 подачи угольной пыли, шлакопровод 13 подачи шлака и трубопровод 18 отвода газов и паров.A fixed
Устройство, изображенное на фиг.2, работает следующим образом. Частицы твердого шлака и не до конца сгоревшие в топке 1 котла частицы угля в процессе горения выпадают на скаты 2 холодной воронки котла. По скатам 2 холодной воронки формирующиеся куски шлака скатываются в летку 3 котла. Из летки 3 по шлакопроводу 4 шлак подают в распределить 5 шлака, из которого по шлакопроводу 6 шлак подают в один из бункеров 46 горячего шлака, заполняя его через его входной шлюз 47. При этом выходной шлюз 48 этого бункера закрыт.В это время из другого бункера 46 горячего шлака при закрытом входном шлюзе этого бункера через его выходной шлюз 48 подают шлак в вакуумную печь 7 плавления шлака. При заполнении наполняемого бункера его входной шлюз 47 закрывают, бункер вакуумируется до давления в печи 7, открывают его выходной шлюз 48, и шлак подается в печь 7. Опорожненный бункер соответствующими шлюзами 47 и 48 переключается в режим заполнения шлаком.The device depicted in figure 2, operates as follows. Particles of solid slag and coal particles not completely burned in the
В вакуумной печи 7 твердый шлак подают в нагреваемый шлаковый расплав и плавят. При этом из шлака отгоняют образующиеся газообразные оксиды кадмия, вольфрама и молибдена, которые отводят из печи 7 по линии 8 на дальнейшую переработку. Расплав жидкотекучего шлака из печи 7 по шлакопроводу 9 подается в ковш 10 продувки шлака, который продувают нагретым сжатым воздухом. Нагретый воздух подается в ковш 10 по трубопроводу 11. В результате продувки шлакового расплава воздухом дожигаются несгоревшие в топке частицы угля и окисляются восстановленные в топке частицы железа и других металлов. Газ из ковша 10 отводится по трубопроводу 12 в горелки или(и) топку котла 1 (на фиг.2 не показано). Шлак из ковша 10 отводится через переливной шлаковый затвор 50. Жидкий шлак из переливного шлакового затвора 50 по шлакопроводу 13 поступает в центрифугу 14.In a
За счет сил вязкого трения жидкий шлак вовлекается во вращение и растекается в виде пленки по внутренней поверхности барабана центрифуги. В центрифуге 14 частицы БМ, как более тяжелые по сравнению с жидким шлаком, перемещаются к периферии и в процессе течения пленки шлака по внутренней поверхности барабана центрифуги попадают в кольцевой карман для БМ. Из кольцевого кармана БМ центробежными силами непрерывно удаляются по трубопроводу 15.Due to the forces of viscous friction, liquid slag is drawn into rotation and spreads in the form of a film on the inner surface of the centrifuge drum. In the
На поверхность очищенного от частиц БМ шлака по трубопроводу 16 из бункера угольной пыли подают нагретую угольную пыль. В результате взаимодействия угля с оксидами происходит восстановление железа и других неблагородных металлов. При этом в жидком виде в пленке шлака образуются капли меди, железа, никеля, кобальта, ванадия, хрома, марганца. Эти капли металлов под действием центробежных сил перемещаются к периферии и в процессе течения пленки шлака по внутренней поверхности барабана центрифуги попадают в кольцевой карман. Из этого кармана смесь металлов центробежными силами непрерывно удаляются по трубопроводу 17.Heated coal dust is fed to the surface of the slag cleaned of BM particles through a
Восстановленные углем из шлака пары ртути, мышьяка, фосфора, натрия, калия, цезия, сурьмы, лития и цинка вместе с монооксидом углерода и углекислым газом отводятся из центрифуги по трубопроводу 18 в конденсатор 19 металлов, где конденсируются и удаляются по трубопроводу 20 отвода конденсата в систему разделения сконденсированных металлов и неметаллов (на фиг.2 не показано).Vapors of mercury, arsenic, phosphorus, sodium, potassium, cesium, antimony, lithium and zinc reduced with coal from the slag together with carbon monoxide and carbon dioxide are discharged from the centrifuge through
Несконденсировавшийся газ отводится по трубопроводу 21 отвода неконденсирующегося газа в горелки котла (на фиг.2 не показано).Non-condensing gas is discharged through a non-condensing
Очищенный от частиц металла шлак под действием центробежных сил распыляется и поступает в охладитель 23 предварительного охлаждения шлака. Капли шлака охлаждаются встречным потоком охлаждающей среды, подаваемой в охладитель 23 по трубопроводу 24 из смесителя 41, в результате чего внешняя поверхность капли отверждается.The slag purified from metal particles is sprayed by centrifugal forces and enters the
Отвержденные с наружи частицы шлака отделяются от охлаждающего потока в предварительном охладителе 23 и по трубопроводу 27 поступают в промежуточный накопитель 28 шлака. Паровоздушный поток вместе с уносимыми им самыми мелкими шлаковыми частицами, образующимися при распылении шлака, отводится из охладителя 23 предварительного охлаждения шлака по трубопроводу 29 в сепаратор 30. В сепараторе 30 частицы шлака отделяются от паровоздушного потока и поступают в промежуточный накопитель 28 шлака.Outwardly cured slag particles are separated from the cooling stream in the pre-cooler 23 and through a
Паровоздушный поток из сепаратора 30 по трубопроводу 32 отводится в конденсатор 33, где пары воды конденсируются и отводятся по трубопроводу конденсата 35 в смеситель 41. Не сконденсировавшийся воздух отводится из конденсатора 33 по трубопроводу 34. В смеситель 41 по трубопроводу 42 подают сжатый воздух из трубопровода 39 и впрыскивают конденсат из конденсатора 33. Воздушно капельная смесь по трубопроводу 24 поступает в охладитель 23 предварительного охлаждения шлака.The vapor-air stream from the
За время пребывания в промежуточном накопителе 28 шлака температура шлаковых частиц выравнивается по радиусу частиц за счет механизма теплопроводности. Из промежуточного накопителя 28 шлак поступает в охладитель 37 шлака, где насыпная неслипающаяся шлаковая масса омывает поверхность нагрева, либо продувается непосредственно охлаждающим воздухом и постепенно спускается вниз, тем самым нагревая воздух по противоточной схеме. Нагреваемый в охладителе 37 шлака воздух подается в него по трубопроводу 39 компрессором 51.During the stay in the
Нагретый в охладителе 37 шлака воздух по трубопроводу 40 поступает в горелки котла (на фиг.2 не показано). Часть нагретого воздуха из трубопровода 40 по трубопроводу 11 подается в ковш 10 для продувки шлакового расплава.The air heated in the
Из охладителя шлака 37 охлажденный шлак по шлакопроводу 38 подается в накопитель 52 охлажденного шлака.From the
В случае остановки центрифуги для устранения неисправности центрифуги или теплообменного оборудования жидкий шлак из распределителя 5 шлака по шлакопроводу 43 подается в закалочную ванну 44 жидкого шлака. В этом случае жидкий шлак гранулируется и охлаждается по общеизвестной схеме в воде и удаляется из ванны 44 через канал 45 в систему гидрозолоудаления.In the event of a centrifuge stopping, to eliminate the malfunction of the centrifuge or heat exchange equipment, liquid slag from the
Представленная на фиг.3 центрифуга работает следующим образом. Жидкий шлак по подающему шлакопроводу 13 поступает на нижнюю образующую внутренней поверхности барабана 53 центрифуги 14 вблизи ее глухого дна 54, к которому подсоединен вал 55 привода центрифуги 14. За счет сил вязкого трения жидкий шлак вовлекается во вращение и растекается в виде пленки по внутренней поверхности барабана 53, двигаясь в сторону опорной втулки 57. Капли БМ при этом под действием центробежных сил движутся к периферии и в процесс течения пленки в центрифуге оказываются на внутренней поверхности барабана 53. Проходя над кольцевым карманом 82 в барабане 53, капли металла попадают в него и постепенно накапливаются в нем, вытесняя из него шлак. По мере накопления БМ в кольцевом кармане 82 металл по отверстиям 86 поступает в кольцевую полость 87.Presented in figure 3, the centrifuge operates as follows. Liquid slag is supplied through the
Пока свободная поверхность металла в кольцевой полости 87 не достигнет внутреннего радиуса кольца 88 происходит накопление металла. В этом случае силы давления металла в кольцевой полости 87 уравновешивают давление слоя шлака и металла в кольцевом кармане 82. Если же поверхность металла в кольцевой полости 87 достигнет внутреннего радиуса кольца 88, то при поступлении капель металла в кольцевой карман 82 происходит вытеснение металла в кольцевой полости 87 на меньший радиус, в результате чего металл попадает в отверстия 89 и за счет центробежных сил удаляется через эти отверстия. Капли металла, вылетающие из отверстий 89, попадают в кольцевой канал 90, а из него в тороидальную камеру 92 сбора металла. Капли металла поступают в тороидальную камеру 92, двигаясь по касательной к образующей ее окружности, и под действием силы тяжести стекают в ее нижнюю часть и отводятся из нее через патрубок 15 отвода металла в накопитель 93 металла.Until the free surface of the metal in the
После прохождения над кольцевым карманом 82 пленка шлака продолжает двигаться в сторону опорной втулки 57. По трубопроводу 16 подачи угольной пыли на поверхность пленки подается нагретая угольная пыль. В результате взаимодействия угольных частиц с расплавом шлака восстанавливаются оксиды металлов. При этом до жидких металлов восстанавливаются оксиды меди, железа, никеля, кобальта, ванадия, хрома, марганца, которые в виде микрокапель металла под действием центробежных сил движутся поперек пленки металла в сторону периферии. Оксиды ртути, мышьяка, фосфора, натрия, калия, цезия, лития, кадмия, сурьмы и цинка, которые, восстанавливаясь, переходят в паровую фазу, отводятся через трубопровод 18 вместе с монооксидом углерода и другими газами в конденсатор. Сконденсировавшийся материал отправляют на дальнейшую переработку, а неконденсирующиеся газы (в основном монооксид углерода) сбрасывают в горелки котла (на фиг.3 не показано).After passing over the annular pocket 82, the slag film continues to move toward the supporting
Капли восстановленного жидкого металла, проходя над кольцевым карманом 70 в барабане 53, попадают в него и постепенно накапливаются в нем, вытесняя из него шлак. По мере накопления БМ в кольцевом кармане 70 металл по отверстиям 74 поступает в кольцевую полость 75.Drops of the recovered liquid metal passing over the
Пока свободная поверхность металла в кольцевой полости 75 не достигнет внутреннего радиуса кольца 76, происходит накопление металла. В этом случае силы давления металла в кольцевой полости 75 уравновешивают давление слоя шлака и металла в кольцевом кармане 70. Если же поверхность металла в кольцевой полости 75 достигнет внутреннего радиуса кольца 76, то при поступлении капель металла в кольцевой карман 70 происходит вытеснение металла в кольцевой полости 75 на меньший радиус, в результате чего металл попадает в отверстия 77 и за счет центробежных сил удаляется через эти отверстия. Капли металла, вылетающие из отверстий 77, попадают в кольцевой канал 78, а из него в тороидальную камеру 80 сбора металла. Капли металла поступают в тороидальную камеру 80, двигаясь по касательной к образующей ее окружности, и под действием силы тяжести стекают в ее нижнюю часть и отводятся из нее через патрубок 17 отвода металла в накопитель 81 металла.Until the free surface of the metal in the
Пленка шлака, пройдя над кольцевым карманом 70 барабана 53 центрифуги 14, попадает в торцевую часть барабана 53 и поступает в радиальные отверстия 61. Эти радиальные отверстия, действуя как каналы центробежного насоса, разбрызгивают жидкий шлак, который распадается на отдельные капли. Образующиеся капли шлака движутся в радиальном направлении и попадают в неподвижный кольцевой канал 62 между дисками 63, который соединяется с тороидальной камерой 64.The slag film, passing over the
По патрубку 68 в тороидальную камеру 64 подается под давлением воздушнокапельная смесь, которая поступает в кольцевой канал 62 и движется навстречу каплям шлака, охлаждая их. Давление и скорость движения смеси выбирается так, чтобы капли шлака, образующиеся при центробежном распылении, не выносились бы из канала 62 встречным охлаждающим потоком и при этом успевали бы отверждаться с поверхности. Такие частицы шлака попадают в тороидальную камеру 64, двигаясь по касательной к образующей ее окружности, и под действием силы тяжести поступают в ее нижнюю часть, не прилипая к стенкам камеры и не слипаясь друг с другом. Очень мелкие капли шлака, которые могут образоваться при центробежном распылении, выносятся охлаждающим потоком в кольцевую камеру 65, из которой вместе с охлаждающим потоком отводятся по патрубкам 67.An airborne mixture is supplied under pressure to the
При самом первом пуске центрифуги некоторое минимальное количество соответствующего металла заливается в кольцевые карманы 70 и 82, образуя гидравлический затвор и препятствуя вытеканию шлака, когда еще не накоплено в карманах достаточных количеств металла.At the very first start-up of the centrifuge, a certain minimal amount of the corresponding metal is poured into the
Рассмотрим твердое шлакоудаление для котла блока 500 МВт Экибастузской ГРЭС мощностью 4000 МВт, работающего на экибастузских углях. Будем считать, что 85% БМ попадает в шлак и только 15% металла попадает в золу уноса. Согласно данным работы Энергетическое топливо СССР. Справочник / В.С.Вдовченко и др. М.: Энергоатомиздат, 1991. теплотворность угля
Шлаки этих углей тугоплавки и имеют температуру жидкоплавкого состояния более 1500°C. Примем, что температура твердого шлака, поступающего в летку котла, равна 1400°C, температура расплавленного шлака равна 1650°C, а температура отвержденного шлака перед основным охладителем шлака равна 1500°C.Slag of these coals is refractory and have a liquid-melting temperature of more than 1500 ° C. We assume that the temperature of the solid slag entering the notch of the boiler is 1400 ° C, the temperature of the molten slag is 1650 ° C, and the temperature of the solidified slag in front of the main slag cooler is 1500 ° C.
Оценим расход золы и шлака. Расход топлива котлом блока равен:We estimate the consumption of ash and slag. The fuel consumption of the boiler unit is:
Здесь КПД блока принят равным 0.378.Here, the block efficiency is taken equal to 0.378.
Расход золы и шлака можно оценить по формуле:The consumption of ash and slag can be estimated by the formula:
где q4=1.5% потери от механического недожога топлива. Если доля шлака от общей массы золы и шлака равна 0.2, то выход шлака будет равен Gsl=7.83 кг/с.where q 4 = 1.5% loss from mechanical underburning of fuel. If the fraction of slag from the total mass of ash and slag is 0.2, then the slag yield will be G sl = 7.83 kg / s.
Примем внутренний диаметр барабана шлаковой центрифуги равным 1.2 м и число оборотов 3000 об/мин. При этом массовый расход жидкости в пленке на единицу ширины пленки будет:We take the inner diameter of the drum of the slag centrifuge equal to 1.2 m and a speed of 3000 rpm. In this case, the mass flow rate of the liquid in the film per unit width of the film will be:
Gf=Gsl/(πD)=2.07 кг/(м·с)G f = G sl /(πD)=2.07 kg / (m · s)
Поскольку Gf=ρuδ, а число Рейнольдса пленки Re=ρuδ/µ, то Re=Gf/µ. Примем, что после плавления твердого шлака в вакуумной печи, жидкий шлак имеет динамическую вязкость µ=0.5 Па·с, а плотность расплава равна 2.85 т/м3. Для рассматриваемого случая Re=4.14 при динамической вязкости 0.5 Па·с.Since G f = ρuδ, and the Reynolds number of the film is Re = ρuδ / µ, then Re = G f / µ. We assume that after the solid slag is melted in a vacuum furnace, the liquid slag has a dynamic viscosity of µ = 0.5 Pa · s, and the melt density is 2.85 t / m 3 . For the case under consideration, Re = 4.14 at a dynamic viscosity of 0.5 Pa · s.
Толщина жидкой пленки фактически определяется высотой буртика, образованного внутренним отверстием втулки, диаметр которого меньше внутреннего диаметра барабана центрифуги, и скоростью отвода шлака через радиальные отверстия между фланцами втулки и барабана. Примем толщину пленки δ=5 мм. Тогда скорость течения в пленке равна: u=Gf/(ρδ)=0.145 м/с.The thickness of the liquid film is actually determined by the height of the flange formed by the inner hole of the sleeve, the diameter of which is less than the inner diameter of the centrifuge drum, and the rate of slag removal through the radial holes between the flanges of the sleeve and the drum. We take the film thickness δ = 5 mm. Then the flow velocity in the film is: u = G f /(ρδ)=0.145 m / s.
Скорость осаждения капли золота диаметром 3 мкм в шлаке в поле силы тяжести при Стоксовском законе движения равна:The rate of deposition of a drop of gold with a diameter of 3 μm in slag in the field of gravity under the Stokes law of motion is:
w=(ρAu-ρsl)gd2/(18µ)=1.29·10-7 м/с.w = (ρ Au -ρ sl ) gd 2 /(18µ)=1.29·10 -7 m / s.
При такой скорости осаждения капля проходила бы за 3600 с (1 час) путь в 0.46·10-3 мм. В этом случае отделение металла отстаиванием шлака практически невозможно. Для капли диаметром 300 мкм скорость осаждения равна 1.29·10-3 м/с и капля проходила бы путь в 4.6 мм, что также недостаточно для эффективного отстаивания металла.At such a deposition rate, a drop would pass in 3600 s (1 hour) a path of 0.46 · 10 -3 mm. In this case, the separation of metal by settling of slag is almost impossible. For a droplet with a diameter of 300 μm, the deposition rate is 1.29 · 10 -3 m / s and the droplet would have traveled a path of 4.6 mm, which is also insufficient for effective metal settling.
При центрифугировании шлака угловая скорость вращения равна:When centrifuging the slag, the angular velocity of rotation is equal to:
ω=πn/30=314.1 1/сω = πn / 30 = 314.1 1 / s
Центростремительное ускорение при вращении:Centripetal acceleration during rotation:
a n=Rω2=59217 м/c2 a n = Rω 2 = 59217 m / s 2
При Стоксовском движении радиальная скорость капли золота диаметром 3 мкм равна:During the Stokes movement, the radial velocity of a drop of gold with a diameter of 3 μm is equal to:
wrAu=(ρAu-ρsl)a nd2/(18 µ)=0.000778 м/с.w rAu = (ρ Au -ρ sl ) a n d 2 / (18 μ) = 0.000778 m / s.
Время движения капли поперек пленки шлака за счет центробежной силы:The time the droplet moves across the slag film due to centrifugal force:
ΔtAu=δ/wrAu=6.42 сΔt Au = δ / w rAu = 6.42 s
Таким образом, за время течения капли золота диаметром 3 мкм поперек пленки шлака сама пленка по барабану центрифуги пройдет в осевом направлении расстояние u·ΔtAu=0.93 м и окажется в кольцевом кармане для сбора БМ. Капли БМ тяжелее золота тем более попадут в кольцевой карман.Thus, during the flow of a gold droplet with a diameter of 3 μm across the slag film, the film itself along the centrifuge drum will pass in the axial direction a distance u · Δt Au = 0.93 m and will be in the annular pocket for collecting BM. Drops BM heavier than gold all the more fall into the ring pocket.
При Стоксовском движении радиальная скорость капли железа диаметром 5 мкм равна:During the Stokes movement, the radial velocity of an iron drop with a diameter of 5 μm is equal to:
wrFe=(ρFe-ρsl)a nd2/(18µ)=0.00081 м/с.w rFe = (ρ Fe -ρ sl ) a n d 2 /(18µ)=0.00081 m / s.
Время движения капли поперек пленки шлака за счет центробежной силы:The time the droplet moves across the slag film due to centrifugal force:
ΔtFe=δ/wrFe=6.14 cΔt Fe = δ / w rFe = 6.14 s
Таким образом, за время течения капли железа диаметром 5 мкм поперек пленки шлака сама пленка по барабану центрифуги пройдет в осевом направлении расстояние u·ΔtAu=0.89 м и окажется в кольцевом кармане для сбора неблагородных металлов.Thus, during the course of the flow of an iron droplet with a diameter of 5 μm across the slag film, the film itself along the centrifuge drum will pass in the axial direction distance u · Δt Au = 0.89 m and will be in the annular pocket for collecting base metals.
Кинетическая энергия, которая необходима для раскрутки 1 кг шлака до окружных скоростей в центрифуге:Kinetic energy, which is necessary for the promotion of 1 kg of slag to peripheral speeds in a centrifuge:
W=1·(ωR)2/2=17758 ДжW = 1 · (ωR) 2/2 = 17758 J.
Мощность привода центрифуги равна:The power of the centrifuge drive is:
N=GslW=139 кВтN = G sl W = 139 kW
При плавлении шлака в печи его температура увеличивается от 1400 до 1650°C. Количество тепла, необходимого для нагрева и охлаждения 1 кг шлака, оценим без учета взаимных теплот растворения по данным (www.webbook.nist.gov) для чистых оксидов. В указанном диапазоне температур тепло, необходимое для нагрева, равно 313.5 кДж/кг, а выделяющееся при охлаждении отвержденного шлака от температуры 1500°C (которое может быть сообщено сжатому воздуху) можно оценить в 1670 кДж/кг. Если это тепло использовать для получения электроэнергии с КПД 0.25, то с учетом расхода шлака Gsl=7.83 кг/с, можно дополнительно вырабатывать 3269 кВт электроэнергии. При этом суммарное потребление электроэнергии вакуумной печью и приводом центрифуги составит 2594 кВт. Таким образом, при удовлетворении затрат энергии на плавление шлака и привод центрифуги можно вырабатывать за счет использования тепла шлака дополнительно примерно 675 кВт электроэнергии.When slag is melted in a furnace, its temperature increases from 1400 to 1650 ° C. The amount of heat required for heating and cooling 1 kg of slag is estimated without taking into account the mutual heats of dissolution according to the data (www.webbook.nist.gov) for pure oxides. In the indicated temperature range, the heat required for heating is 313.5 kJ / kg, and released during cooling of the cured slag from a temperature of 1500 ° C (which can be communicated to compressed air) can be estimated at 1670 kJ / kg. If this heat is used to produce electricity with an efficiency of 0.25, then taking into account the slag consumption G sl = 7.83 kg / s, 3269 kW of electricity can be additionally generated. At the same time, the total electricity consumption by the vacuum oven and centrifuge drive will be 2594 kW. Thus, while satisfying the energy costs of slag melting and centrifuge drive, an additional approximately 675 kW of electricity can be generated by using the heat of slag.
Оценим ширину В кольцевого кармана, изображенного крупно на фиг.3. Расчетная схема представлена на рис.2. Капля металла, которая перед кольцевым карманом подошла к образующей барабана и движется вдоль нее со скоростью u, должна за время прохождения длины В пройти в радиальном направлении со скоростью wr расстояние, равное своему диаметру. Тогда она попадет в кольцевой карман.Let us estimate the width B of the annular pocket, depicted coarsely in Fig. 3. The design scheme is presented in Fig. 2. A drop of metal, which in front of the annular pocket approaches the generatrix of the drum and moves along it with a velocity u, must pass a distance equal to its diameter in the radial direction with a speed w r during the passage of length B. Then she will fall into an annular pocket.
Время радиального движения капли равно:The time of the radial movement of the droplet is equal to:
Δt=d/wr=0.00385 сΔt = d / w r = 0.00385 s
За столь малое время пленка шлака перенесет каплю вдоль образующей барабана на расстояние:In such a short time, the slag film will transfer a drop along the generatrix of the drum to a distance:
Δt·u=0.56 ммΔtu = 0.56 mm
Таким образом, уже при ширине кармана В=1 мм все капли БМ с диаметром более 3 мкм заведомо окажутся в кольцевом кармане.Thus, even with a pocket width of B = 1 mm, all BM droplets with a diameter of more than 3 μm will certainly be in the annular pocket.
Оценим теперь возможности непрерывного удаления металла из центрифуги по схеме фиг.3. Для расчета давления на внешнем радиусе R0 в левой части кармана из уравнения:Let us now evaluate the possibility of continuous removal of metal from the centrifuge according to the scheme of FIG. 3. To calculate the pressure on the outer radius R 0 in the left side of the pocket from the equation:
получаем:we get:
где ρsl и ρM - плотности шлака и металла соответственно, а радиусы указаны на фиг.3. Давление металла на радиусе R0 в правой части кармана равно:where ρ sl and ρ M are the densities of slag and metal, respectively, and the radii are shown in Fig.3. The metal pressure at a radius R 0 in the right side of the pocket is equal to:
Отсюда из равенства давлений в правой и левой частях кармана на радиусе R0 получаем:Hence, from the equality of pressures in the right and left parts of the pocket on a radius R 0 we get:
При плотности шлака 2850 кг/м3, плотности металла 16000 кг/м3 (золото при 1650°C), радиусе центрифуги 0.6 м, толщине пленки шлака 0.005 м Rsl=0.595, при RH=0.610 м, R0=0.625 м получим, что RB=0.613 м, т.е. RB-RH = 0.003 м = 3 мм. Таким образом, избыточный слой металла 3 мм в правой части кармана уравновешивает давление слоя шлака толщиной RB-Rsl = 0.018 м = 18 мм в левой части кармана.With a slag density of 2850 kg / m 3 , a metal density of 16000 kg / m 3 (gold at 1650 ° C), a centrifuge radius of 0.6 m, a slag film thickness of 0.005 m R sl = 0.595, with R H = 0.610 m, R 0 = 0.625 m we get that R B = 0.613 m, i.e. R B -R H = 0.003 m = 3 mm. Thus, an excess metal layer of 3 mm in the right side of the pocket balances the pressure of the slag layer with a thickness R B -R sl = 0.018 m = 18 mm in the left side of the pocket.
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011122367/02A RU2458997C1 (en) | 2011-06-02 | 2011-06-02 | Method for extracting metals from solid slag when it is being discharged from coal-fired boiler, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011122367/02A RU2458997C1 (en) | 2011-06-02 | 2011-06-02 | Method for extracting metals from solid slag when it is being discharged from coal-fired boiler, and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2458997C1 true RU2458997C1 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011122367/02A RU2458997C1 (en) | 2011-06-02 | 2011-06-02 | Method for extracting metals from solid slag when it is being discharged from coal-fired boiler, and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2458997C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691220C1 (en) * | 2018-04-28 | 2019-06-11 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ УУХ СО РАН) | Method for integrated development of power coal deposits |
| CN115181855A (en) * | 2022-07-06 | 2022-10-14 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Method for producing alloy by enriching germanium from germanium-containing smelting slag |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2038532C1 (en) * | 1991-07-25 | 1995-06-27 | Александр Михайлович Грибков | Boiler |
| RU2123890C1 (en) * | 1997-02-21 | 1998-12-27 | Константин Вадимович Федотов | Line for recovery of metal from ash-slag wastes of thermal power stations |
| WO2001029275A1 (en) * | 1999-10-21 | 2001-04-26 | The University Of Akron | Recovery of precious metals from coal burning slag by multiple crushing/suspension stages |
| RU2002111008A (en) * | 1999-10-21 | 2003-12-10 | Зэ Юниверсити Оф Экрон | STEP-BY-STEP METHOD FOR CRUSHING FOR REGENERATION OF NOBLE SLAG METALS |
-
2011
- 2011-06-02 RU RU2011122367/02A patent/RU2458997C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2038532C1 (en) * | 1991-07-25 | 1995-06-27 | Александр Михайлович Грибков | Boiler |
| RU2123890C1 (en) * | 1997-02-21 | 1998-12-27 | Константин Вадимович Федотов | Line for recovery of metal from ash-slag wastes of thermal power stations |
| WO2001029275A1 (en) * | 1999-10-21 | 2001-04-26 | The University Of Akron | Recovery of precious metals from coal burning slag by multiple crushing/suspension stages |
| RU2002111008A (en) * | 1999-10-21 | 2003-12-10 | Зэ Юниверсити Оф Экрон | STEP-BY-STEP METHOD FOR CRUSHING FOR REGENERATION OF NOBLE SLAG METALS |
| RU2251581C2 (en) * | 1999-10-21 | 2005-05-10 | Зэ Юниверсити Оф Экрон | Step crushing process for regeneration of noble metals of slag |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691220C1 (en) * | 2018-04-28 | 2019-06-11 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ УУХ СО РАН) | Method for integrated development of power coal deposits |
| CN115181855A (en) * | 2022-07-06 | 2022-10-14 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Method for producing alloy by enriching germanium from germanium-containing smelting slag |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101871025B (en) | Metallurgical molten slag dry-type processing device and processing method thereof | |
| US3133804A (en) | Apparatus for treating molten ash or slag | |
| CN102686705A (en) | Process for treating agglomerating or bituminous coal by removing volatile components | |
| JP6896011B2 (en) | Method of recovering iron and zinc from electric furnace dust and its equipment | |
| CN103069023A (en) | Method and apparatus for recovering metal from electric furnace dust | |
| WO2014017955A2 (en) | Method for processing combustible carbon-containing and/or hydrocarbon-containing products, reactor for implementing same (variants) and apparatus for processing combustible carbon-containing and/or hydrocarbon-containing products | |
| Dey et al. | Energy survey of the coal based sponge iron industry | |
| US20080264615A1 (en) | Device for Extracting Heat from Gas and for Recovering Condensates | |
| RU2458997C1 (en) | Method for extracting metals from solid slag when it is being discharged from coal-fired boiler, and device for its implementation | |
| NO314673B1 (en) | Method and apparatus for the thermal treatment of fly dust from grate incinerators | |
| US8309017B2 (en) | Off-gas heat recovery and particulate collection | |
| RU2456354C1 (en) | Method of noble metal extraction from liquid slag when it is removed from coal boiler and device for implementation of this method | |
| RU2453769C1 (en) | Method to remove solid slag from coal-fired burner and to extract metal from it and device for its realisation | |
| US2911061A (en) | Apparatus for cooling hot kiln gases | |
| JP2000257826A (en) | Plasma processing method and plasma processing apparatus | |
| US2873554A (en) | Apparatus for and a method of recovering heat from molten slag | |
| KR20110096141A (en) | Method of manufacturing liquid pig iron | |
| RU2181148C2 (en) | Method for production of metal melt and melting-gasification apparatus for its realization | |
| JP2004076090A (en) | Method and apparatus for recovering valuable materials with low melting point | |
| US3087715A (en) | Combustion system | |
| US1024623A (en) | Furnace-chargina device | |
| RU2614293C2 (en) | Method of low-autogenous raw material processing in flash smelting furnaces | |
| CN106833692A (en) | A kind of oil-sand distillation system | |
| RU2516394C2 (en) | Plant for thermal processing of solid fuels | |
| GB2109100A (en) | Rotary kiln coal gasifier with tar injection to suppress dust entrainment in gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140603 |