[go: up one dir, main page]

UA122950C2 - METHOD OF PRODUCTION OF BINDING MATERIALS FROM METALLURGICAL SLAG MELTS - Google Patents

METHOD OF PRODUCTION OF BINDING MATERIALS FROM METALLURGICAL SLAG MELTS Download PDF

Info

Publication number
UA122950C2
UA122950C2 UAA201907260A UAA201907260A UA122950C2 UA 122950 C2 UA122950 C2 UA 122950C2 UA A201907260 A UAA201907260 A UA A201907260A UA A201907260 A UAA201907260 A UA A201907260A UA 122950 C2 UA122950 C2 UA 122950C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
slag
enrichment
phase
jet
production
Prior art date
Application number
UAA201907260A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Володимир Петрович Кравченко
Олена Володимирівна Тараніна
Руслан Дмитрович Куземко
Original Assignee
Державний Вищий Навчальний Заклад "Приазовський Державний Технічний Університет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Державний Вищий Навчальний Заклад "Приазовський Державний Технічний Університет" filed Critical Державний Вищий Навчальний Заклад "Приазовський Державний Технічний Університет"
Priority to UAA201907260A priority Critical patent/UA122950C2/en
Publication of UA122950C2 publication Critical patent/UA122950C2/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Винахід стосується утилізації відходів металургійного виробництва - шлаків в розплавленому стані для отримання в'яжучих матеріалів, відповідних портландцементам. Спосіб виробництва в'яжучих матеріалів з металургійних шлакових розплавів дробленням і збагаченням подрібненими твердими добавками струменя розплавленого шлаку. Дроблення на частки струменя розплавленого шлаку, очищеного від металовмісних компонентів, збагачення їх подрібненими твердими добавками здійснюють в циліндричному змішувальному каналі одночасно шляхом взаємодії шлакового струменя з двофазним турбулентним потоком газосуспензії (повітря з твердими частинками збагачувальної добавки) з утворенням збагачених гранул, які подають у водоохолоджувальну камеру шахтної печі зі швидкістю, яка нижче швидкості двофазного потоку в циліндричному змішувальному каналі і охолоджують в псевдозрідженому повітряному шарі, створюваному в шахтній печі. Запропонований спосіб дозволяє отримувати якісні в'яжучі матеріали з шлакових розплавів, розширивши перелік перероблюваних шлаків (доменні, сталеплавильні та ін.), знизити енерговитрати.The invention relates to the utilization of waste metallurgical production - slag in the molten state to obtain binders suitable for Portland cement. Method for production of binders from metallurgical slag melts by crushing and enrichment with crushed solid additives of molten slag jet. Crushing into particles of a stream of molten slag, purified from metal-containing components, enriching them with crushed solid additives is carried out in a cylindrical mixing channel simultaneously by interacting the slag jet with a two-phase turbulent flow of gas suspension (air with solid particles enriched in the shaft furnace at a rate that is lower than the two-phase flow rate in the cylindrical mixing channel and cooled in a fluidized bed created in the shaft furnace. The proposed method allows to obtain high-quality binders from slag melts, expanding the list of recycled slags (blast furnace, steel, etc.), to reduce energy consumption.

Description

Винахід стосується утилізації відходів металургійного виробництва - шлаків в розплавленому стані для отримання в'яжучих матеріалів, відповідних за своїми властивостями портландцементам (ПЦ).The invention relates to the utilization of metallurgical production waste - slag in a molten state to obtain binding materials corresponding to Portland cement (PC) in terms of their properties.

Відомий спосіб (1| виробництва в'яжучого матеріалу (цементу) з вогненно-рідких металургійних шлаків з подрібненими твердими добавками з підігрівом розплаву спалюванням палива в конверторі з фурмами для вдування в розплав нагрітого повітря і введенням палива через фурми разом з повітрям, що на думку автора даного способу, має підвищити інтенсивність і повноту спалювання палива, поліпшити теплообмін між продуктами горіння палива і розплавом і, сприяючи більш інтенсивному перемішуванню розплаву, прискорить розчинення в ньому добавок.A known method (1| of production of binding material (cement) from fire-liquid metallurgical slag with crushed solid additives with heating of the melt by burning fuel in a converter with nozzles for blowing heated air into the melt and introducing fuel through the nozzles together with air, which in the opinion the author of this method should increase the intensity and completeness of fuel combustion, improve the heat exchange between fuel combustion products and the melt and, contributing to more intense mixing of the melt, accelerate the dissolution of additives in it.

Недоліком способу є наступне. Відповідно до даного способу, підігрів розплаву проводиться з вже введеними добавками, які огрудковують всю масу шлаку і добавок (вапняку), масова частка яких перевищує масу шлаку, знижуючи його температуру, ускладнює отримання клінкеру і вимагає додаткового спалювання палива, що робить отримання клінкеру даним способом високоенергозатратним.The disadvantage of the method is the following. According to this method, the melt is heated with already introduced additives, which coagulate the entire mass of slag and additives (limestone), the mass fraction of which exceeds the mass of slag, lowering its temperature, making it difficult to obtain clinker and requiring additional burning of fuel, which makes obtaining clinker by this method high energy consumption.

Відомий спосіб-прототип (2| отримання портландцементного клінкеру з доменних шлаків, який містить введення в шахтну піч з розплавом шлаку гарячого повітря, збагачення і дроблення розплаву на частки, збагачення їх твердими добавками і підігрів спалюванням палива, який проводять послідовно по висоті шахтної печі: на верхньому рівні - гаряче повітря і або високотемпературні гази, що відходять з печі; на середньому - подрібнені тверді добавки (вапняк) спільно з гарячим повітрям під кутом вгору; на нижньому рівні - паливо спільно з гарячим повітрям так само під кутом вгору.A known prototype method (2) for obtaining Portland cement clinker from blast furnace slag, which involves introducing hot air into a mine furnace with a slag melt, enriching and crushing the melt into particles, enriching them with solid additives and heating by burning fuel, which is carried out sequentially along the height of the mine furnace: on the upper level - hot air and or high-temperature gases leaving the furnace; on the middle - crushed solid additives (limestone) together with hot air at an upward angle; on the lower level - fuel together with hot air also at an upward angle.

Недоліком способу є наступне. Для отримання якісного ПЦ клінкеру зі стандартним модулем гідравлічної активності в межах 1,7-2,4 |З| згідно з даним способом необхідна добавка вапняку в межах 65-75 95 залежно від хімскладу доменного шлаку. Введення такої кількості добавки в розплав шлаку вимагає високих енерговитрат для підтримки в шахтній печі температури не нижче 1400 "С для проходження реакцій клінкероутворення, що веде до ускладнення технологічного процесу і подорожчання вартості кінцевого продукту - в'яжучого матеріалу (ПЦ клінкеру).The disadvantage of the method is the following. To obtain high-quality PS clinker with a standard modulus of hydraulic activity in the range of 1.7-2.4 |З| according to this method, an addition of limestone in the range of 65-75 95 is necessary, depending on the chemical composition of blast furnace slag. The introduction of such an amount of additive into the slag melt requires high energy costs to maintain the temperature in the mine furnace at least 1400 "C for the clinker formation reactions, which leads to the complication of the technological process and the increase in the cost of the final product - the binding material (clinker PC).

Зо Недоліком способу також є можливість отримання в'яжучого матеріалу тільки з доменних шлаків.A disadvantage of the method is also the possibility of obtaining binding material only from blast furnace slag.

В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб виробництва в'яжучих матеріалів з металургійних шлакових розплавів, в якому за рахунок зміни послідовності дій досягається підвищення якості одержуваного в'яжучого з використанням шлакових розплавів різних металургійних циклів (доменні, сталеплавильні), з додатковим при цьому зниженням енерговитрат.The invention is based on the task of improving the method of production of binder materials from metallurgical slag melts, in which, due to changing the sequence of actions, an increase in the quality of the obtained binder is achieved using slag melts of various metallurgical cycles (blast furnace, steelmaking), with an additional reduction in energy consumption .

Для вирішення поставленої задачі в способі виробництва в'яжучих матеріалів з металургійних шлакових розплавів, який включає дроблення і збагачення подрібненими твердими добавками струменя розплавленого шлаку, згідно з винаходом, дроблення на частки струменя шлаку, очищеного від металовмісних компонентів, і збагачення їх подрібненими твердими добавками здійснюють одночасно в циліндричному змішувальному каналі шляхом взаємодії шлакового струменя з двофазним турбулентним потоком газосуспензії (повітря з твердими частинками збагачувальної добавки), з утворенням збагачених гранул, які вводять в водоохолоджувальну камеру печі зі швидкістю нижче швидкості двофазного потоку в циліндричному змішувальному каналі, і охолоджують отримані гранули в псевдозрідженому повітряному шарі, створюваному в шахтній печі.To solve the problem in the method of production of binder materials from metallurgical slag melts, which includes crushing and enriching the stream of molten slag with crushed solid additives, according to the invention, crushing the slag stream cleaned of metal-containing components into particles and enriching them with crushed solid additives is carried out simultaneously in the cylindrical mixing channel by interaction of the slag jet with the two-phase turbulent flow of the gas suspension (air with solid particles of the enrichment additive), with the formation of enriched granules, which are introduced into the water cooling chamber of the furnace at a speed lower than the speed of the two-phase flow in the cylindrical mixing channel, and the obtained granules are cooled in fluidized air layer created in a mine furnace.

Крім цього параметри впливу на струмінь шлаку двофазним потоком газосуспензії (тиск і швидкість фаз) регулюють шляхом зміни витрати твердої фази (збагачувальної добавки) і витрати енергонесучої фази (повітря) при постійному відношенні масової частки збагачувальноїIn addition, the parameters of the effect on the slag stream by the two-phase flow of the gas suspension (phase pressure and velocity) are regulated by changing the consumption of the solid phase (enrichment additive) and the consumption of the energy-bearing phase (air) at a constant ratio of the mass fraction of the enrichment

БО добавки тд до масової частки шлаку ти, рівному тд/тш-0,15-0,2.BO additives td to the mass fraction of slag, equal to td/tsh-0.15-0.2.

Спосіб реалізується в пристрої, схема якого представлена на рисунку, де 1 - накопичувач шлакового розплаву, 2 - похилий шлаковий лоток, З - змішувальний циліндричний канал, 4 - розгінна циліндрична ділянка інжектованого двофазного потоку газосуспензії, 5 - бункер збагачувальної добавки (ПІД/ПІД клінкер), 6 - дозатор збагачувальної добавки, 7 - сопло для подачі стисненого повітря (робочий потік), 8 - камера змішувача інжектора, 9 - конічна (що розходиться) насадка каналу 3, 10 - охолоджувальна камера шахтної печі, 11 - дуттьові повітряні фурми, що забезпечують утворення висхідного псевдозрідженому шару (потоку).The method is implemented in the device, the scheme of which is presented in the figure, where 1 - slag melt accumulator, 2 - inclined slag tray, C - mixing cylindrical channel, 4 - accelerating cylindrical section of the injected two-phase flow of gas suspension, 5 - enrichment additive hopper (PID/PID clinker ), 6 - enrichment additive dispenser, 7 - nozzle for supplying compressed air (working flow), 8 - injector mixer chamber, 9 - conical (diverging) nozzle of channel 3, 10 - cooling chamber of the mine furnace, 11 - blast air jets, which ensure the formation of an ascending fluidized layer (flow).

Спосіб в цьому пристрої здійснюється наступним чином: в накопичувачі 1 шлаковий розплав шляхом осадження очищається від металовмісних компонентів і підігрітий до температури 1450- бо 15007 по похилому шлаковому лотку 2 рівномірним струменем подається в змішувальний циліндричний канал 3, де з розгінної циліндричної ділянки 4 на шлаковий струмінь впливає турбулентний двофазний потік, що складається з повітряної фази і частинок (-80 мкм) твердої збагачувальної фази - портландцемент (ПЦ), що становить 0,15-0,2 (15-20 95) шлаку |4, табл. 3.45).The method in this device is carried out as follows: in the accumulator 1, the slag melt is cleaned of metal-containing components by precipitation and heated to a temperature of 1450-15007 along the inclined slag tray 2 in a uniform stream is fed into the mixing cylindrical channel 3, where from the accelerating cylindrical section 4 to the slag stream affected by a turbulent two-phase flow consisting of an air phase and particles (-80 μm) of a solid enriching phase - portland cement (PC), which is 0.15-0.2 (15-20 95) of slag |4, table. 3.45).

Двофазний потік газосуспензії отримують шляхом ежекції збагачувальної добавки з бункера 5 через дозатор б і подачею енергоносія (стисненого повітря) - робочий потік з високою швидкістю з сопла 7 інжектора, захоплюючи збагачувальну добавку в змішувальну камеру 8, що має перед розгінною циліндричною ділянкою 4 більш низький тиск. Кінетична енергія робочого потоку частково передається інжектованому потоку - твердій фазі.The two-phase flow of the gas suspension is obtained by ejecting the enrichment additive from the hopper 5 through the dispenser b and supplying the energy carrier (compressed air) - a high-speed working flow from the nozzle 7 of the injector, capturing the enrichment additive in the mixing chamber 8, which has a lower pressure in front of the accelerating cylindrical section 4 . The kinetic energy of the working flow is partially transferred to the injected flow - the solid phase.

В камері 8 робочий і інжектовані потоки змішуються. Новоутворена двофазна газосуспензія (повітря з твердими частинками збагачувальної добавки) надходить на розгінну ділянку 4 для викиду з підвищеною швидкістю в змішувальний циліндричний канал З для взаємодії зі шлаковим струменем. Так як на ділянці розгону 4 довжиною близько І1-150 мм швидкості фаз (повітряної і твердих частинок) зрівнюються в межах 260-270 м/с |4, с. 49) до викиду в канал 3, ефект дроблення шлакового струменя швидкісним двофазним потоком буде більш високим, ніж при впливі однофазного потоку (2Ї1. При цьому одночасно з подрібненням струменя шлаку відбувається збагачення утворених крапель шлаку твердими частинками добавки двофазного потоку, які прилипають або впроваджуються всередину краплі шлаку за рахунок кінетичної енергії частинок збагачувальної добавки, тобто одночасне дроблення струменя шлаку і збагачення утворених крапель відбувається до охолоджувальної камери 10 шахтної печі.In chamber 8, the working and injected flows are mixed. The newly formed two-phase gas suspension (air with solid particles of the enrichment additive) enters the acceleration section 4 for discharge at an increased speed into the mixing cylindrical channel C for interaction with the slag jet. Since in the acceleration section 4 with a length of about I1-150 mm, the velocities of the phases (air and solid particles) equalize within 260-270 m/s |4, s. 49) before discharge into channel 3, the effect of crushing the slag jet by a high-speed two-phase flow will be higher than under the influence of a single-phase flow (2Y1. At the same time as the slag jet is crushed, the formed slag droplets are enriched with solid particles of the two-phase flow additive, which stick to or are introduced inside drops of slag due to the kinetic energy of the particles of the enrichment additive, i.e. the simultaneous crushing of the slag stream and the enrichment of the formed drops takes place to the cooling chamber 10 of the mine furnace.

Подальший викид у вигляді потоку розжарених і збагачених гранул в охолоджувальну камеру 10 відбувається через конічну розширювальну насадку 9, яка знижує швидкість викиду частинок в камеру 10 відносно швидкості двофазного потоку в каналі 3. Повітряні фурми 11 утворюють псевдозріджений потік, який уповільнює падіння частинок за рахунок витання в псевдозрідженому шарі повітря. Камера охолодження 10 і уповільнення падіння частинок у псевдозрідженому шарі прискорюють процес охолодження частинок, що сприяє зменшенню розміру печі по висоті.Further discharge in the form of a flow of heated and enriched granules into the cooling chamber 10 occurs through a conical expansion nozzle 9, which reduces the speed of particle emission into the chamber 10 relative to the speed of the two-phase flow in the channel 3. Air nozzles 11 form a fluidized flow that slows down the fall of particles due to levitation in a fluidized layer of air. The cooling chamber 10 and the retardation of the fall of particles in the fluidized bed accelerate the cooling process of the particles, which helps to reduce the size of the furnace in height.

Із збагачених і охолоджених часток шлаку до температури, що виключає їх спікання при вивантаженні при подальшому тонкому їх подрібненні, отримують в'яжучий матеріал, за своїми гідравлічним властивостями відповідний ПІД марки М 400.From the enriched and cooled slag particles to a temperature that excludes their sintering during unloading and their subsequent fine grinding, a binding material is obtained, which in terms of its hydraulic properties corresponds to the M 400 PID.

У пропонованому способі на відміну від способу І2| виключаються додаткові енерговитрати в шахтній печі - відсутнє спалювання палива.In the proposed method, in contrast to the method I2| additional energy costs in the mine furnace are excluded - there is no burning of fuel.

Крім цього використання накопичувача шлакового розплаву дозволяє видаляти з шлаку металовмісні компоненти і розширити перелік перероблюваних шлаків (доменні, сталеплавильні та ін.).In addition, the use of the slag melt accumulator allows removing metal-containing components from the slag and expanding the list of processed slags (blast, steelmaking, etc.).

Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР Мо 106149, СО4В 7/44, заявлено 9.11.1955 за Мо 548/154710. 2. Пат. України Мо 111327, С0О4В 7/14, заявлено 11.04.2016, дата публік. 10.11.2016, бюл. Мо 21. 3. Колокольников В.С. Виробництво цементу. - М.: Вища школа, 1970. - С. 42-46. 4. Кравченко В.П. Дисертація "Обоснованиє параметров струйного измельчения при переработке и обогащений доменньїх шлаков". Днепропетровск. 2014. - 210 с.Sources of information: 1. Author's certificate of the USSR Mo 106149, СО4В 7/44, declared on November 9, 1955 under Mo 548/154710. 2. Pat. Mo 111327 of Ukraine, С0О4В 7/14, declared on April 11, 2016, date of publication 10.11.2016, Bull. Mo. 21. 3. Kolokolnikov V.S. Production of cement. - M.: Higher School, 1970. - P. 42-46. 4. Kravchenko V.P. Dissertation "Establishment of parameters of jet grinding during processing and enrichment of blast furnace slags". Dnipropetrovsk. 2014. - 210 p.

Claims (2)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУFORMULA OF THE INVENTION 1. Спосіб виробництва в'яжучих матеріалів з металургійних шлакових розплавів, що включає дроблення і збагачення подрібненими твердими добавками струменя розплавленого шлаку, який відрізняється тим, що дроблення на частки струменя шлаку, очищеного від металовмісних компонентів, і збагачення їх подрібненими твердими добавками здійснюють одночасно в циліндричному змішувальному каналі шляхом взаємодії шлакового струменя з турбулентним двофазним потоком газосуспензії - суміші повітря і твердих частинок збагачувальної добавки, з утворенням збагачених гранул, які вводять у водоохолоджувальну камеру шахтної печі зі швидкістю, яка нижче швидкості турбулентного двофазного потоку в циліндричному змішувальному каналі, і охолоджують отримані гранули в псевдозрідженому повітряному шарі, створюваному в шахтній печі.1. The method of production of binding materials from metallurgical slag melts, which includes crushing and enrichment with crushed solid additives of the jet of molten slag, which is characterized by the fact that the crushing into particles of the jet of slag, cleaned of metal-containing components, and their enrichment with crushed solid additives are carried out simultaneously in cylindrical mixing channel by interaction of the slag jet with the turbulent two-phase flow of gas suspension - a mixture of air and solid particles of the enrichment additive, with the formation of enriched granules, which are introduced into the water cooling chamber of the mine furnace at a speed lower than the speed of the turbulent two-phase flow in the cylindrical mixing channel, and cool the obtained granules in a fluidized air layer created in a mine furnace. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що параметри впливу на струмінь шлаку двофазним потоком газосуспензії (тиск і швидкість фаз) регулюють шляхом зміни витрати твердої фази (збагачувальної добавки) і витрати енергонесучої фази (повітря) при постійному відношенні масової частки збагачувальної добавки (тд) до масової частки шлаку (ти), рівному тд/тш--0,15- бо 0,2.2. The method according to claim 1, which differs in that the parameters of the effect on the slag stream by the two-phase flow of gas suspension (phase pressure and velocity) are regulated by changing the consumption of the solid phase (enrichment additive) and the consumption of the energy-bearing phase (air) with a constant ratio of the mass fraction of the enrichment additive (td) to the mass fraction of slag (ty), equal to td/tsh--0.15- or 0.2.
UAA201907260A 2019-07-01 2019-07-01 METHOD OF PRODUCTION OF BINDING MATERIALS FROM METALLURGICAL SLAG MELTS UA122950C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201907260A UA122950C2 (en) 2019-07-01 2019-07-01 METHOD OF PRODUCTION OF BINDING MATERIALS FROM METALLURGICAL SLAG MELTS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201907260A UA122950C2 (en) 2019-07-01 2019-07-01 METHOD OF PRODUCTION OF BINDING MATERIALS FROM METALLURGICAL SLAG MELTS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA122950C2 true UA122950C2 (en) 2021-01-20

Family

ID=74263070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201907260A UA122950C2 (en) 2019-07-01 2019-07-01 METHOD OF PRODUCTION OF BINDING MATERIALS FROM METALLURGICAL SLAG MELTS

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA122950C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2935621C (en) Process and apparatus for dry granulation of slag with reduced formation of slag wool
US4359434A (en) Process for granulating molten material
JP5574708B2 (en) Mineral fiber manufacturing method and manufacturing apparatus
US20050138964A1 (en) Facility for melting dusts
US11639311B2 (en) Process for the preparation of high alumina cement
EA027185B1 (en) Method for recycling material when making a mineral melt
UA122950C2 (en) METHOD OF PRODUCTION OF BINDING MATERIALS FROM METALLURGICAL SLAG MELTS
UA139325U (en) METHOD OF PRODUCTION OF BINDING MATERIALS FROM METALLURGICAL SLAG MELTS
CA2276083A1 (en) Method for granulating and grinding molten material and device for carrying out said method
UA124544C2 (en) METHOD OF OBTAINING BINDING MATERIALS FROM SLAG MELTS
UA139637U (en) METHOD OF OBTAINING BINDING MATERIALS FROM SLAG MELTS
RU2343199C1 (en) Method of blust-furnace hearth flushing
US3990878A (en) Glass melting apparatus
US20020117786A1 (en) Device for atomizing melts
JP3254395B2 (en) Manufacturing method of cement-based building material and wall material
UA137885U (en) INSTALLATION FOR OBTAINING BINDING MATERIAL FROM METALLURGICAL SLAG MELTS
CN205313409U (en) Fire -resistant trade is with preparation facilities of spherical raw and other materials
Weicht et al. Influence of Heated Gas on Atomization of Highly Viscous Melts
SU433218A1 (en) yCTAHOBRA) NIGHT HEALTHY NECK GRUNNED FLAGS
JP2013057424A (en) Oxygen supplying pipe for sintering device
WO2008097123A1 (en) Method for producing molten cement clinker using flaming slag
US905813A (en) Treatment of blast-furnace slag for production of hydraulic cement.
UA8690U (en) A method for introducing the coal-dust fuel to the blast-furnace hearth
CA2365938A1 (en) Method of reducing slags in size and device for carrying out said method
UA116052U (en) INSTALLATION FOR PRODUCTION OF PORTLAND CEMENT CLINCER FROM FIRE-LIQUID DOMAIN SLAGS