SU1316987A1 - Способ переработки расплава шлака и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

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

Description

13

а охла одение осуществл ют со скоростью 1 100- 400°С/с.. Способ осуществл ют в устройстве, вертикахшна  камера 1 которого выполнена с расширением книзу и снабжена тангенциально установлеыными в кольцевом донном углублении в одном направлении с сонлами 2 дл  подачи .энергоносител  футерованными патрубками дл  подачи расплава шлака, при этом расширенный

Изобретение относитс  к технологии переработки металлургических ишаков , например доменных, на у/добрени  и может быть использовано при производстве удобрений с добавками микроэлементов и других питательных компонентов .

Цель изобретени  - повышение производительности и качества готового продукта.

На фиг.1 изображено устройство дл  переработки расплава шлака; на фиг,2 - то же, вид сверху.

Устройство состоит из вертикально установленной рабочей камеры 1, в верхней части которой тангенциально установлены сопла 2 дл  подачи энергоносител  с узлом 3 подвода топлива В верхней крышке камеры имеютс  отверсти  с течками 4 дл  ввода твердых добавок. В нижней части камеры по ее оси имеетс  пережим 5, который образует своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью стенки камеры кольцевое донное углубление . В участке камерь; (кольцевом углублении) установлены тангенциально футерованные патрубки 6,, св занные с системой подвода, жидкого шлака - с емкостью 7, Патрубки 6 подачи mj iaKa установлены в одном на- пра)злении с соплами подачи энергоносител  . В емкости 7 находитс  жидкий шлак под давлением, образующимс  от подачи газа высокого давлени  в емкость , например, от циклонной печи.

Камера 1 по высоте вьиюлнена с ; расширенным внутренним диаметром D в Н1-скней ее части. Расширенный участок плавно сопр жен с верхним участком на высоте камеры, составл ющей

987

участок камеры сопр жен с верхним участком на высоте, равной 0,3-0,5 высоты камеры от днища кольцевого углублени , а внутренний диаметр нижнего участка равен 1,5-2,5 внутренного диаметра верхнего участка, причем угол, образованный касательной, проведенной в точке сопр жени  участков камеры, составл ет Ю-ЗО к ее верти- кальной оси, з.,п.ф-лы, 2 ил,2 табл.

0,3-0,5 высоты камеры. Высота верхнего участка до точки сопр жени  h и высота нижнего участка Н. Внутренний диаметр

O

5

нижнего участка

D

5 больше диаметра d внутреннего верхнего участка в 1,5-2,5 раза. Угол d, образованный касательной, проведенной в точке сопр жени  т участков камеры, составл ет 10-30 к вертикальной ее оси.

Пережим 5 соединен с копиль-ником- отстойником 8, имеющим в верхней части газоотводы, а в нижней - отверстие дл  слива металла. Копильник 8 снабжен желобом 9 дл  слива шлака на охлаждаемые валки 10. Устройство снабжено зубчатыг-ш валками 1 1 дл  дроблени  получаемой в валках 10 ленты шлака.

Устройство работает следующим образом .

Легирующие тонкоизмельченные до- . банки заданного химического состава подаютс  в камеру горени  (в верхнюю часть камеры 1) через течки 4. Одновременно смесь воздуха с газообразным топливом через сопла 2 поступает в камеру горени . Продукты сгорани  топлива благодар  тангенциальной установке сопел 2 образуют закрученный высокотемпературный, турбулентный газовый поток. Частицы легирующих добавок , попада  в этот поток, мгновенно плав тс  и за счет центробеж5 нык сил отбрасываютс  на стенки камеры горени  и рабочей камеры 1,где образуют на поверхности гарнисажной футеровки камеры пленку расплава, котора  стекает в кольцевое углуб0

ление - ванну. В эту ванну через тангенциально установленные патрубки 6

31

поступает под давлением благодар  емкости 7 жидкий шлак, который за счет тепла высокотемпературного газового потока и тепла легирующих добавок , поступающих в шлак в виде расплава , нагреваетс  до более высокой температуры (1550-1700 С), что позвол ет в значительной мере умень шить в зкость шлака, улучшить процесс смешени  шлака и добавок.

Эффективному смешению шлака и добавок способствует также направленна  в одну сторону тангенциальна  подача шлака и энергоносител , благодар  чему повьш1аетс  его гомогенизаци , усреднение по химическому составу и качество готового продукта.

Из рабочей камеры 1 расплав шлака и добавок и газы через пережим 5 поступают в копильник-отстойник 8, где происходит отделение металла от расплава шлака и металл периодически вы пускают через нижнее отверстие. Рис- плав шлака 13 непрерывно по желобу 9 поступает на раствор валков 10, где происходит охлаждение расплава со скоростью 1100-1400°С/с. Затем полученна  тонка  лента шлака измельчаетс  в валках 11, до получени  удобрени  12. Продукты сгорани  топлива из копильника 8 через газоходы могут поступать , например, в теплоиспользую- щую установку (не показана).

Благодар  выполнению расширенного нижнего участка рабочей камеры про- исходит достаточный нагрев расплава шлака и поддержание легирующих компонентов в расплавленном состо нии. Если расширенный участок камеры больше 0,5 высоты камеры, то врем  пребы вани  расплава микроэлементов добавок недостаточно дл  их перегрева, а если меньше 0,3 высоты рабочей камеры , то может произойти сильный перегрев добавок, что приводит к перехо- ду их в газообразное состо ние, наг пример, легко летучего компонента Бора, уменьшению их в готовом продукте .

Если диаметр нижнего участка вы- полнить с величиной меньшей, чем 1,5 раза по отношению к диаметру верхнего участка, то расплав шлака может подн тьс  по высоте камеры за счет закручивани  потока до зоны горени  и может перегретьс  и ухудшить сме- щивание расплава шлака с расплавом добавок. Увеличение диаметра нижне

87 4

го участка камеры более чем в 2,5 раза по отношению к диаметру верхнего участка камеры снижает фактически скорость закручивани  газового

потока, ухудшает тепломассообмен и качество готового продукта.

Угол наклона рабочей камеры на участке сопр жени , т.е. угол d , образованный касательной проведенной в точке т, должен составл ть 10- 30 . При уменьшении угла наклонный участок камеры по высоте увеличиваетс , что приводит к перегреву расплава легирующих добавок и соответственно к переходу их в газообразное состо ние. При увеличении угла более 30 частицы добавок попадают в расплав шлака в твердом состо нии, что зосудшает равномерность распределени  их в объеме расплава шлака, т.е. ухудшает качество готового про- дукта.

5

0

5 0

Необходимость подачи расплава шлака в нижнюю зону рабочей камеры обусловлена тем, что при подаче его в верхнюю зону камеры происходит перегрев расплава шлака, твердые частицы вводимых добавок не успеют расплавитьс  и попадают в расплав шлака в твердом агрегатном состо нии и равномерность смешивани  их с расплавом шлака ухудшаетс . Кроме того, некоторые легирующие добавки, например окись марганца, имеюща  температуру плавлени  вьше температуры плавлени  шлака, могут вообще не расплавитьс .

Пример. Жидкий доменный шлак с температурой подают в циклонную печь со скоростью истечени  через патрубки, равной 10м/с. В качестве легирующих компонентов использовали добавки шлака ферробора и пи--л ритных огарок. Количество вводимого жидкого шлака составл ло 80%, а коли- .чество вводимых добавок - ферробора 10%, пиритных огарок 10%. Добавки вводили в печь сверху через течки. Тангенциально рабочей камере в верхнюю ее часть подавали смесь природного газа с воздухом со скоростью истечени  из сопел, равной 150 м/с. Температуру нагрева печи поддерживали расходом топлива (). Дл  определени  граничных значений температуры перегрева смеси расплава шлака и добавок измен ли расход топлива с воздухом, измен   температуру распла51

ва на ЮО-ЗЗО С выше температуры плалени  смеси.

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

С копильника шлак струей сливали в просвет охлаждаемых валков. Скорость охлаждени  составл ла 1250 С/с. Затвердевший шлак в виде ленты толщиной 88 мм дробили в зубчатых валках. Дл  определени  граничных значений скорости охлаждени  измен ли раствор валков и расход шлака и тем самым измен ли интенсивност охлаждени  расплава в диапазоне ЮОО-МЗО с/с (см.табл.2).

Скорость истечени  шлака из патрубков , при подаче его в печь составл ла 0,05-0,1 скорости истечени  энергоносител , котора  равна 100- 150 м/с. При скорости истечени  шлака меньшей указанной величины между жидким расплавом шлака и добавками процесс тепломассообмена протекает медленно, что приводит к необходимости увеличени  времени пребывани  расплава в печи. Кроме того, при Низкой скорости движени  расплава ухудшаетс  процесс гомогенизации В случае увеличени  скорости истечени  более 0,1 в значительной мере возрастают энергозатраты, а фактически процесс гомогенизации на улучшаетс .

В табл.2 показано вли ние перегрева расплава смеси шлака и добавок, а также скорости охлаждени  расплава на содержание лимонно-растворимой формы микроэлементов.

Из табл.2 видно, что растворш юст микроэлементов в 2%-ной лимонной кие лоте и соответственно качество удобрени  ухудшаетс  при параметрах температуры перегрева и скорости охлаждени  ниже и выше указанных в формуле изобретени . Хот  показатели при увеличении скорости охлаждени  несколько возрастают, однако повысить скорость охлаждени  выше 400°С/с затруднительно.

Предлагаемый способ производства удобрений и устройство дл  его осуществлени  позвол ют повысить качество минеральных удобрений и производительность процесса.

876

Claims (3)

1. Способ переработки расплава шлака, включающий подачу расплава

шлака в циклонную плавильную печь, непрерывную загрузку в нее сверху заданного количества твердых добавок с подачей в печь газообразного энергоносител , перемешивание расплава

шлака и добавок, охлаждение и измельчение , отличающийс  тем, чт-о, с целью повьш1ени  производительности и качества готового продукта, расплав шлака подают в печь со скоростью , равной 0,05-0,1 скорости

энергоносител , перед перемешиванием расплава шлака и добавок последние расплавл ют, при перемешивании производ т нагрев смеси до температуры

на 150-300 С вьшге температуры ее плавлени  , а охлаждение осуществл ют со скоростью 1100-1400 с/с.

2.Устройство дл  переработки расплава шлака, содержащее вертикальную камеру с тангенциально установленными в ее верхней части соплами дл  подачи энергоносител , патрубки дл  подачи твердых добавок, соединенньш

с копильником-отстойником пережим,

расположенньй в нижней части камеры с образованием кольцевого донного углублени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности и качества готового проДЗП :та , вертикальна  камера выполнена с расширением книзу и снабжена тангенциально установленными в кольцевом углублении в одном направлении с соплами дл  подачи энергоносител  футерованными патрубками дл  подачи расплава шлака, при этом расширенный участок камеры плавно сопр жен с верхним участком на высоте, равной 0,3-0,5 высоты камеры от днища кольцевого углублени , а внутренний диаметр нижнего участка равен 1,5-2,5 внутреннего диаметра верхнего участка .

3.Устройство по п.2, о т л и - чающеес  тем, что угол, образованньй касательной, проведенной в точке сопр жени  участков камеры, составл ет 10-30 к ее вертикальной оси.

Щелочные компоненты

Таблица 1

C1 r N -

vO

CM

еч f

O CM

CO r

1Л

o

T -«

r CO

T r.

F Г-

4f vO

O

l.

vO

r

vO

r

sr Г-.

(Л vO

r

f - r r

3

o

c

u-l

- о

CO

vo

vO

in

vr

(3 -

in in

Cf

on

Г00

U1

CO

r

чО VO

r in

о r

,fo

чО

yi

-a

04

vO

« u-i

r D

(Л

in

CM

i

r in

CM

oo

vD

CO

r

t en

о

« w

О сЧ

CQ

О U

С

N1

газ

2 3

CPU г. I