Способ грануляции доменного шлака. Машиностроение и механика Технологические ключевые слова
Доменные шлаки являются хорошим сырьем для производства различных изоляционных и строительных материалов, в том числе цемента. В связи с этим они подвергаются грануляции, способы которой разделяются на сухой, воздушный, полусухой и мокрый. По месту производства она разделяется на внедоменную и припечную. Припечная грануляция шлака получила развитие в отечественном производстве при строительстве мощных доменных печей и считается в настоящее время наиболее рациональным видом переработки шлака. Она исключает из эксплуатации парк шлаковозных ковшей, что значительно упрощает организацию и удешевляет производство.
В настоящее время внедоменная грануляция сохраняется только для печей постройки 30-60-х годов. Наиболее часто применяют водоструйную грануляцию путем рыхления шлака струями воды в желобах через специальные насадки с давлением 7-8 ат и расходом воды до 3 м 3 /т шлака. Желоба делают длиной до 10 и шириной примерно 0,8 м с уклоном 3°. Пропускная способность до 3,5 т/мин.
Современные доменные печи с круглыми литейными дворами оборудуют двумя гранустановками, по одной на каждые две чугунные летки. Установки обслуживают общей воздуходувной станцией, системой конвейеров и складским хозяйством. Каждая установка имеет две технологические линии, из которых одна резервная. Схема установки приведена на рис. 1. Шлак из доменной печи, стекая по желобу 4 на поток воды гранулятора 3, дробится и, попадая в бункер-отстойник 2, охлаждается. Образующийся при этом пар отводится по трубе 7.
Уровень воды в бункере 2 постоянный, так как излишек отводится в камеру оборотной воды 1, откуда эрлифтом 5, состоящим из воздуховода, воздушной насадки, подъемной трубы, сепаратора, напорного бака би трубы для сброса отработанного воздуха и излишков воды, подается вновь на грануляцию. Под действием воздуха, подаваемого трубой 12, шлак из колодца 14 эрлифтом 13 перекачивается (при отношении твердого к жидкому 1: 2) в сепаратор и далее самотеком поступает в обезвоживатель 8 карусельного типа, состоящий из 16 секций с сетчатыми днищами. Обезвоживатель вращается и каждая секция последовательно заполняется пульпой, вода из которой отфильтровывается через сетчатое днище, после чего шлак разгружается в бункер сушки 9. Отфильтрованная вода переливается в кольцевой водосборник 10, откуда поступает в отстойник 2. Шлак в бункере 9 имеет температуру около 90 °С. Дополнительное снижение влажности и температуры производится продувкой в бункере воздухом, после чего обезвоженный и охлажденный шлак выгружается на транспортер 11 и подается на склад или погружается в вагоны. Отработанный в эрлифте и бункере сушки воздух удаляется через трубу в атмосферу.
Малогабаритная придоменная грануляция шлака «Тулачермет». В 1994 г. введена в эксплуатацию первая в России малогабаритная установка придоменной грануляции (МГУПГШ), построенная по проекту ОАО «Гипромез» для доменной печи № З АК «Тулачермет».
МГУПГШ в составе двух независимых технологических линий (одна рабочая, другая - резервная) занимает в плане площадь 24 х 16,5 м. Она примерно в 3 раза меньше, чем построенные и эксплуатируемые в настоящее время установки на доменных печах HJ1MK, Северсталь, Криворожсталь, а также на заводах в Дунгапуре (Индия) и Бокоро (Китай). Новой установке не требуется заглубление для бассейна с водой, достигающее 15 м на типовых установках. За счет высокого давления воды и других новых конструктивных элементов МГУПГШ позволяет перейти на 100% придоменную переработку шлака практически любого состава. Это полностью исключает вывоз шлака в отвалы и позволяет отказаться от парка шлаковозных ковшей.
В 1998 г. введен в эксплуатацию комплекс с тремя МГУПГШ на доменной печи № 3 объемом 2560 м 3 Таншаньского металлургического комбината (Китай). В настоящее время весь шлак этой печи полностью гранулируется на МГУПГШ без использования шлаковозных ковшей.
Придоменная установка шлака позволяет сократить неорганизованные выбросы в атмосферу H 2 S и S0 2 .
Шлакообразование – неотъемлемая часть работы доменной печи. Сами по себе шлаки являются одним из наиболее ценных вторичных материальных ресурсов, так как используются для производства различных материалов, широко применяемых в строительной сфере. производят гранулированный шлак (более 50%), щебень (17%), пемзу (3%), шлаковату из расплава; кроме того, в небольшом объеме производится высокоглиноземистый клинкер и литые изделия.
В целом в настоящее время перерабатывается около 84% доменных шлаков. Часть шлака продолжает уходить в отвалы. Для складирования отходов и их хранения отчуждены тысячи гектаров полезных земель, на транспортировку шлака от доменных цехов до отвалов и их содержание ежегодно расходуется колоссальное количество денежных средств, загрязняется окружающая среда. Поэтому переработка шлака и его использование остается актуальной проблемой для экологии и всего агропромышленного комплекса во всем мире, и особенно в России. Существует оборудование по переработке и утилизации шлаков ( , ), которое может составить экономически выгодное производство с несомненной пользой для окружающей среды.
Производство гранулированного шлака
Грануляция – это процесс переработки шлакового расплава в остеклованные гранулы, посредством резкого охлаждения водой, паром, воздухом или другим газом. Грануляция расплавов может производиться у плавильного агрегата или на центральной установке с транспортировкой шлака к ним в чашах. В зависимости от расходов воды различают три вида грануляции: мокрая, сухая и полусухая. В основном, получили развитие водные способы грануляции. Она основана на свойстве раскаленных шлаков растрескиваться под действием термических напряжений, а также разбрызгиваться за счет микровзрывов при соприкосновении расплава с водой с образованием гранул шлака. К мокрым способам переработки шлака относится бассейновый и желобной способ переработки шлака. К полусухим способам относят барабанный и гидрожелобной способы
Грануляция шлака в бассейнах – самый старый и простой способ. При бассейновом способе расплав из ковша сливают в бассейн с водой. Выгрузка осуществляется грейферным краном на площадку для вылеживания и обезвоживания или подают непосредственно в вагоны.
При желобном способе
процесс грануляции осуществляют в желобах водой, подаваемой под низким давлением. Установки желобной грануляции включают шлакоприемную ванну, желоб длиной от 3 до 20 м, установленный с уклоном от 5 до 15о, сопловые насадки для подвода воды в желоб под давлением 0,15 – 0,5 МПа. Под действием напора воды шлаковая пульпа с желоба транспортируется либо в бассейн, либо непосредственно на склад. Готовая продукция отгружается экскаватором.
Полусухая грануляция прогрессивна, поскольку расход воды меньше (до 2м3/т гранулята), влажность продукта ниже (7 – 15%). А производительность больше. В настоящее время наибольшее практическое применение имеют гидрожелобной и барабанный способы.
Гидрожелобной способ грануляции заключается в дроблении расплава ограниченным количеством воды, подаваемым под большим давлением на желоб, куда сливается расплав с ковша. Обезвоживание граншлака происходит на складе, оборудованном грейферным краном. Стекающая вода поступает в отстойник, а оттуда – перекачивается в систему оборотного водоснабжения.
При барабанной грануляции имеется шлакоприемная ванна, под которой проложен широкий лоток со щелевыми соплами для подачи воды под струю шлака с давлением 0,2 – 0,5 МПа в количестве 0,8 – 1,0 м3/т шлака. С лотка шлак с водой подается на лопастной грануляционный барабан длиной 1,5 – 2,0 м. При вращении барабана со скоростью 250 – 600 об/мин лопасти разбивают поток шлака и воды на мелкие частицы шаровидной формы и отбрасывают их на 20–40м. Готовая продукция отгружается грейферным краном потребителю.
Таковы основные способы гранулирования для дальнейшего использования доменного шлака. Напрямую оборудование завода «Строммашина» в данных процессах не используется. Но менеджеры нашего всегда смогут прийти на помощь и подобрать оборудование, наиболее подходящее для каждой конкретной задачи из номенклатуры партнеров завода по кооперации.
Аннотация
Российская компания Свердловской области, специализирующаяся в области оптимизации металлургических производств, разработала технологию припечной грануляции шлака, применимую в доменном производстве. Использование данной технологии дает преимущества в виде высокой энергетической эффективности и качества получаемой продукции. Авторы ищут партнеров для установления сотрудничества в рамках заключения лицензионного соглашения и договора о предоставлении услуг.
Описание предложения
Российская научно-исследовательская инжиниринговая компания Свердловской области с 2010 года разрабатывает эффективные металлургические технологии в области черной металлургии. Компания выполняет «под ключ» следующие работы: Разработка технико-экономического обоснования строительства новой или модернизации действующей технологии припечной грануляции шлака. Разработка технологического задания, проекта, рабочей и конструкторской документации технологии припечной грануляции шлака. Изготовление и комплектация оборудования технологии припечной грануляции шлака. Монтаж оборудования. Пуско-наладочные работы и отработка технологических режимов работы технологии припечной грануляции доменного шлака, разработка эксплуатационных документов. Компания разработала инновационную технологию припечной грануляции доменного шлака. Данная технология обеспечивает конечный продукт высокого качества. Технология по составу оборудования адаптируется к объему доменной печи и может эффективно использоваться как на доменных печах малого объема 1000-2000 м 3 , так и крупных 3000-6000 м 3. Получаемый продукт, в зависимости от исходных характеристик жидкого шлака, возможно использовать в качестве гидравлически активной добавки к цементу или в дорожном строительстве. Основной принцип технологии: Жидкий шлак из доменной печи по желобу поступает к узлу грануляции, где за счет механического воздействия струй воды раздрабливается и в виде трехфазной смеси поступает в приемный бункер, заполненный водой. Узел грануляции представлен гидромонитором, смонтированным под шлаковым желобом. Приемный бункер оборудован металлической решеткой, задерживающей негабаритные предметы. При погружении в воду частицы шлака охлаждаются и затвердевают. Образующийся в процессе грануляции пар через вытяжную трубу выбрасывается в атмосферу. Гранулированный шлак вместе с водой через проем в вертикальной стенке поступает в эрлифтный отсек. Поднимаясь по колодцу эрлифта, вода осветляется и переливается в камеру осветленной воды, откуда забирается грануляционным насосом и подается к гидромонитору на очередной цикл грануляции. В случае завала проема гранулированным шлаком, вода поступает в колодец эрлифта через верхнее переливное устройство, снабженное опускной трубой. Транспортировка гранулированного шлака осуществляется шлаковым эрлифтом 6, представляющим собой вертикальную трубу, футерованную каменным литьем. Применение эрлифта для перекачки шлака вызвано тем, что эрлифт обладает большей надежностью, меньшей изнашиваемостью и большей экономичностью по сравнению с насосами при перекачке горячей пульпы с соотношением шлака к воде около 1:2. Для взмучивания гранулированного шлака на всасе эрлифта предусмотрен подвод воды от отдельного насоса, забирающего воду из камеры осветленной воды. Под действием вводимого в насадку эрлифта сжатого воздуха, смесь воды с гранулированным шлаком поднимается в сепаратор, откуда самотеком по пульпопровод поступает в обезвоживатель карусельного типа. Обезвоживатель карусельного типа представляет собой вращающуюся сварную конструкцию (корпус) тороидальной формы, разделенную на сегменты и снабженную стационарной крышкой и поддоном. Через крышку осуществляется подача шлаковой пульпы от сепаратора эрлифта, а также эвакуация паровоздушной смеси в вытяжную трубу. Поддон обеспечивает сбор фильтрующейся воды и ее возвращение в приемный бункер, а также выгрузку обезвоженного шлака в бункер. Обезвоженный граншлак из бункера выгружается на ленточный конвейер и передается на склад. Рекомендуемый способ складирования гранулированного шлака – открытый склад штабельного типа. Влажность шлака в штабеле увеличивается по направлению к основанию штабеля. Рациональная организация работ по перевалке и отгрузке шлака позволит дополнительно снизить влажность шлака. В настоящее время применяются шлаковозы для транспортировки расплавленного шлака к централизованной установке грануляции. В этом случае жидкий шлак в процессе транспортировки теряет температуру и не обеспечивает высокое качество гранулированного шлака, необходимо обслуживать ковшевое хозяйство, потери за счет настылей на стенках ковша и т.п. Предлагаемая технология свободна от данных недостатков. Данная технология позволяет решить следующие проблемы, связанные с утилизацией доменных шлаков: 1 Получение заданной структуры и фракционного состава гранулированного шлака для обеспечения наиболее эффективного направления использования шлака, в первую очередь, как гидравлически активной добавки к цементу. Необходимые характеристики могут быть достигнуты только при водной припечной технологии грануляции исходного расплава с возможно большей начальной температурой расплава перед грануляцией. 2 Обеспечение взрывобезопасности грануляции. Достигается за счет организации диспергирования расплава над бассейном, а не в гидрожелобах. 3 Достижение максимально возможного снижения влажности гранулированного шлака. Обеспечивается за счет откачки граншлака при помощи эрлифта из бассейна в обезвоживатель специальной конструкции, обеспечивающий эффективное обезвоживание граншлака. 4 Обеспечение экологически комфортных условий в районе литейного двора доменной печи за счет максимальной локализацией парогазовых выбросов и удалением их через трубу за счет самотяги с обеспечением рассеивания выбросов. 5. Частичная утилизация тепла исходного расплава шлака может достигаться за счет конденсации пара, образующегося при грануляции, например, при выпарке с использованием вакуумных выпарных аппаратов загрязненных стоков, присутствующих на любом металлургическом производстве. 6. Внедрение припечных установок грануляции в стесненных условиях действующих доменных цехов достигается за счет относительной компактности и моноблочности технологии. Предлагаемая технология припечной грануляции доменного шлака внедрена на металлургических заводах России (3 предприятиях), Украины (1 предприятии), Индии (1 предприятие) и Китая (2 предприятия). Получаемый продукт, в зависимости от исходных характеристик жидкого шлака, возможно использовать в качестве гидравлически активной добавки к цементу или в дорожном строительстве. Результатом заключения договора о предоставлении услуг станет выполнение инжиниринговых услуг (например, разработка базового инжиниринга) по контракту с партнером (металлургическими заводами) или компанией, оказывающей партнеру инжиниринговые услуги, на адаптацию (привязку) технологии к особенностям существующего производства, авторский надзор за реализацией разработки и пуско-наладочные работы. Результатом заключения лицензионного соглашения станет продажа технологии припечной грануляции партнерам, то есть металлургическим заводам.
Инновационные аспекты и преимущества
Инновационный аспект технологии заключается в обеспечении подачи жидкого шлака напрямую в гранулятор, минуя промежуточную транспортировку шлаковозными ковшами, что приводит к большей скорости охлаждения шлака и высокому качеству гранулированного шлака, который может быть использован как гидравлически активная добавка к цементу в строительной индустрии. Преимущества технологии: высокое качество получаемого гранулированного продукта; высокая энергетическая эффективность технологии за счет утилизации тепла при гранулировании шлака; взрывобезопасность технологии; обеспечение экологически комфортных условий в районе литейного двора; длительный срок эксплуатации установки; адаптация технологии к объему печи и возможность внедрения в стесненных условиях действующих доменных цехов; низкие капительные затраты за счет оптимального набора оборудования и сокращения парка шлаковозов и транспортных средств; низкие эксплуатационные затраты, связанные с отсутствием необходимости обслуживания парка шлаковозных ковшей и низкой численностью обслуживающего установку персонала; отсутствие потерь шлака в виде корок на поверхности и настылей на стенках ковшей.
Технологические ключевые слова
02007008 Чугун и сталь, металлоконструкции
02007010 Металлы и сплавы
Коды рыночных применений
09003001 Инженерно-технические услуги
На внепечных (центральных) установках из доменного шлака: получают гран шлак, щебень, пемзу, шлаковату, литые изделия; на припечных–граншлак.
Внепечную грануляцию шлаков осуществляют мокрым и полусухим способом. Установки мокрой грануляции – это бассейновые и желобные.
Бассейновая установка: бассейн с водой вместимостью от 200 до 5500 м 3 и глубиной 2–6 м. Вдоль него с одной стороны проложен жд путь, по которому подают шлаковозы с жидким шлаком, с другой стороны – два пути для жд вагонов, в которых вывозят граншлак. Над бассейном и отгрузочными путями по эстакадам перемещается мостовой или козловой кран с грейфером.
Жидкий шлак сливают в бассейн кантованием. Попадающий в воду шлак в результате ее бурного испарения дробится на капли размером 1–10 мм. Застывшие гранулы грейферным краном выгружают на площадку для вылеживания и обезвоживания или в жд вагоны. Грейферы кранов снабжены отверстиями диаметром 10–12 мм для стекания воды. Расход воды на грануляцию 3–4 м 3 /т шлака. Мощность установки зависит от размеров бассейна, достигая 0,8–1 млн/т шлака в год.
Желобная установка: шлакоприемная ванна, стальной или чугунный желоб длиной от 3 до 20 м с уклоном на 5–15° и сопла, подающие в начало желоба воду под давлением 0,15–0,5 МПа в количестве до 3 м 3 /т шлака. Из стоящего на насыпи на жд пути шлаковоза сливают шлак в приемную ванну, откуда он льется в желоб по которому под небольшим напором стекает вода. Вода с образующимися гранулами шлака (пульпа) поступает в бассейн либо на склад. Влажность граншлака бассейновых и желобных установок составляет 20– 25%.
Полусухуая грануляция на барабанных и гидрожелобных установках. Барабанная установка: шлакоприемную ванну 2, наклонный направляющий лоток 3 с соплами для подачи воды, вращающийся барабан 4 с лопастями и бетонированную площадку 8, обслуживаемую грейферным крапом 5. Воду в лоток через сопла подают под давлением 0,2–0,5 МПа в количестве 0,8–1,0 м 3 /т шлака; барабан длиной 1,5–2,0 м и диаметром 1,2–1,4 м имеет частоту вращения до 600 мин -1 .
Из шлаковоза 1 шлак сливают в приемную ванну и затем по лотку шлак с водой попадают на лопасти барабана, которые раздробляют шлак и воду на мелкие частицы и отбрасывают их на склад на расстояние 20–40 м. В полете капли шлака охлаждаются воздухом и водой и затвердевают. Излишняя вода благодаря уклону площадки 8 стекает в отстойник 7, откуда она поступает в систему оборотного водоснабжения.
Рисунок 13.6 - Схема барабанной грануляционной установки
Граншлак загружают краном 5 с помощью грейфера 6 в жд вагоны 9, его влажность 5–10%.
Гидрожелобная установка: насыпь 1 со сливным жд путем 2 для шлаковозов 3; шесть– десять гидрожелобных агрегатов, расположенных перпендикулярно сливному пути; склад гранулированного шлака с поперечными эстакадами 10, по которым передвигаются грейферные краны 9, и систему оборотного водоснабжения.
Рисунок 13.7 - Схема гидрожелобной грануляционной установки
Гидрожелобной агрегат имеет приемную ванну 4; стальной гидрожелоб 5 длиной 9–10,5 м, расположенный с подъемом к концу под углом 3°; гидронасадку 6, подающую воду в начало желоба. Гидронасадка выполнена из отверстий диаметром. 15–25 мм или в виде щели общим сечением 0,004–0,008 м 2 ; воду в гидронасадку подают под давлением 0,4–0,7 МПа в количестве 2,5–3,5 м 3 /т шлака.
Перед грануляцией пробивают корку застывшего шлака в ковше с помощью копра и затем сливают шлак из шлаковоза 3 в приемную ванну, откуда он поступает в гидрожелоб, где поток воды дробит жидкий шлак на капли, охлаждает их и отбрасывает на расстояние до 40 м. Шлак на складе перегружают в штабели и затем в жд вагоны 11 грейферным краном 9, влажность отгружаемого шлака составляет ~10%. Излишняя вода, благодаря уклону площадки склада, стекает в отстойник 8 и отсюда после осветления (отстаивания) с помощью насосов 7 вновь подается в гидронасадки 6; в систему добавляют свежую (подпиточную) воду (0,5–0,8 м 3 /т шлака), а также известковый раствор для уменьшения выделений сероводорода при грануляции.
Гидрожелобный способ грануляции более механизированный обеспечивает меньшую влажность гранулята, быстрое опорожнение ковшей, взрывобезопасному.
В установку входят грануляционные агрегаты, копры для пробивания корки шлака в ковшах; пульты управления; склад граншлака, с мостовыми или портальными грейферными кранами; газоочистка; система оборотного водоснабжения и служебно-бытовые помещения. Производительность установок по граншлаку 750- 1500 тыс. т/год. Число гидрожелобов в составе установки определяется с учетом производительности одного гидрожелоба 160–180 тыс. т/год. Скорость слива шлака не должна превышать 4–5 т/мин, число одновременно кантуемых ковшей 2–3, а длительность обработки состава шлаковозов на установке должна быть меньше времени между подачами составов от печей. Годовая производительность установок должна быть на 30% выше, чем требуется для переработки образующегося шлака.
Грануляционные агрегаты располагают перпендикулярно сливному пути с расстоянием между ними равным длине шлаковоза по сцепкам. Агрегаты размещаются в закрытом корпусе, чтобы обеспечивалось улавливание парогазовых выделений, их очистка от сернистых соединений (известковой водой) и выброс газа и пара через трубу необходимой высоты. Расход воды на один агрегат до 15 м 3 /мин при давлении 0,5–0,7 МПа, свежей воды 0,7– 0,8 м 3 /т шлака.
Склад вмещает 7–10-суточный запас продукции. Он представляет собой бетонированную площадку с расположенными перпендикулярно шлаковозному пути крановыми пролетами (эстакадами) шириной 24 м. Длина склада- 120 м; высота штабелей граншлака до 7 м. Высота насыпи для сливного шлаковозного пути 5–8 м. Площадка склада должна иметь уклон в сторону отстойников системы оборотного водоснабжения, а вблизи грануляционных агрегатов уровень площадки должен быть ниже, чем в остальной части. Для уменьшения водопотребления применяют вододутьевые установки, где дробление шлака осуществляется водовоздушным потоком.
Припечная грануляция: гранулятор в закрытом кожухе, что предотвращает выделение в атмосферу паров воды и сернистых газов, которые вредны для здоровья и вызывают коррозию оборудования, водяной пар сильно затрудняет работу персонала и вызывает зимой обледенение оборудования.
Их преимуществ: меньшиее капзатраты и эксплуатационные расходы за счет сокращения большого парка шлаковозов и транспортных средств; более полное использование шлака, поскольку при перевозке в ковшах 15–30% шлака теряется в виде корок на поверхности и настылей на ковшах; уменьшается численность персонала; обеспечивается взрывобезопасность; работа установки поддается автоматизации; управление всеми механизмами со специального пульта.
ДП оборудуют двумя такими установками, располагаемыми с двух противоположных сторон литейного двора, каждая установка имеет две автономные рабочие линии; к одной из них шлак от печи поступает по ответвлению 6а шлакового желоба, а к другой – по ответвлению 6б.
Рисунок 13.8 - Установка придоменной грануляции шлака
Под желобом 6а гранулятор 5, подающий воду под давлением, которые раздробляют стекающий с желоба шлак на гранулы. Смесь воды, пара и гранул поступает в бункер 1, решетка 4 предотвращает попадание в бункер крупных предметов. Пар и газы поступают в скруббер 7 и удаляются через трубу 9 в атмосферу. В скруббер через форсунки 8 подают известковую воду, которая поглощает из пара и газов сернистые соединения.
Шлаководяная пульпа, из нижней части бункера 1 поступает в колодец 18 эрлифта, поднимающего ее вверх. Для обеспечения работы эрлифта в нижний конец его подъемной трубы 11 подают воздух, а чуть ниже –воду для взмучивания пульпы. Поднимаемая эрлифтом пульпа попадает в сепаратор 10, где происходит отделение отработанного воздуха, а затем самотеком по наклонному трубопроводу сливается в обезвоживатель 12 карусельного типа, который приводом 14 вращается. Обезвоживатель разделен на шестнадцать секций 13 с решетчатым откидывающимся дно. Пульпа поступает в каждую из секций и за время вращения обезвоживателя вода пульпы стекает через решетчатое дно секций 13 в водосборник 15, откуда поступает в бункер 1. Днища секций 13 открываются над бункером 17 и гранулы высыпаются в него, где осушиваются подаваемым снизу воздухом. Из бункера 17 гранулы попадают на конвейер 16 и далее на склад.
Над карусельным обезвоживателем установлен кожух-паросборник, из которого пар поступает в скруббер 7. Гранулятор работает на оборотной воде; осветленную воду подают к нему насосом 2 из камеры 3 оборотной воды, куда она переливается из бункера 1 через его край.
Выход шлака из печей объемом 1400–1800 м 3 2–3 т/мин; из печей объемом 2000–5000 м 3 3–10 т/мин. Максимальное количество шлака за один выпуск на печах объемом 3200–5000 м 3 до 200–250 т, длительность выпуска 40–60 мин. Расход воды 3–6 м 3 /т шлака, свежей воды для подпитки 0,6–0,8 м 3 /т. Влажность гранулята, поступающего на склад, 14–20%.
Получение щебня, пемзы и шлаковой ваты.
Шлаковый щебень – второй по объему продукт переработки доменных шлаков – получают на установках переработки ковшевых остатков и части щебня литьем.
Получение щебня из ковшевых остатков. Внутреннюю поверхность ковша вначале в течение 7 орошают водой, благодаря чему из-за усадки шлака облегчается отделение корок шлака (коржей) от стенок ковша. Далее ковш кантуют и, при необходимости, остатки, шлака выбивают копром. Коржи выпадают из ковша в траншею, оборудованную магнитно-грейферными кранами. Здесь крупные куски шлака разбивают, сбрасывая на них слитки и электромагнитом отбирают скрап чугуна. Далее шлак грейфером крана грузят в бункера системы, обеспечивающий дробление и рассев шлака на куски размеров (0– 40 мин). Мощность установки 310 тыс. м 3 щебня в год.
Производство литого щебня. Шлак из нескольких ковшей сливают в бетонированную траншею и поливают его водой, после чего сливают новую порцию шлака. Поливка исключает образование монолита из нескольких залитых слоев.
На установке НЛМК производительностью 600 тыс. м 3 щебня в год: две траншеи общей площадью 6200 м 2 . В течение трех–четырех суток в траншею сливают до 30 шлаковозных составов. Застывший шлак разрабатывают экскаваторами и автосамосвалами транспортируют к дробильно-сортировочному комплексу.
Часть доменного шлака отправляют на шлаковые отвалы-расположенную за пределами доменного цеха площадку с насыпью высотой не менее 10 м, по краю которой проложен ждь для подачи шлаковозов. Шлак из ковшей сливают под откос, где он затвердевает. Застывший шлак используют для строительства шоссейных дорог и на шлакоперерабатывающих предприятиях.
Побочным продуктом при выплавке чугуна является шлак. В зависимости от содержания железа в рудах количество шлака может колебаться от 0,5 до 0,9 на единицу выплавляемого чугуна. Уборка шлака от доменных печей является сложной операцией, требующей большого количества транспортных средств и четкой их работы.
Чугун из доменной печи выпускают 6 - 9 раз в сутки, а шлак значительно чаще. Поэтому выпуску шлака должно быть уделено особое внимание. Несвоевременный выпуск верхнего шлака в значительной мере усложняет выпуск чугуна, приводит к износу футеровки горна, размыву чугунной летки и неполадкам, которые сопровождаются потерей производительности.
Для удаления шлака от доменной печи в настоящее время используют шлаковозные ковши объемом 11 и 16,5 м 3 . Ковши с чашами объемом 11 м3 применяют в цехах, где объем доменных печей невелик. Основным на советских заводах является ковш с чашей емкостью 16,5 м 3 (рис. 104).
Шлаковоз состоит из стальной чаши эллиптической формы, опирающейся на кольцо, которое в свою очередь покоится на лафете. Стальная чаша ковша не футерована; она защищена тонкой пленкой раствора извести, чтобы шлаковая корка не прилипала. Лафет установлен на ходовых железнодорожных тележках. При наклоне во время слива шлака чаша при помощи зубчатого сектора на опорном кольце и зубчатой рейки на лафете перемещается в сторону кантования.
Для наклона чаши шлаковый ковш снабжен специальным механизмом, который приводится в действие от электродвигателя.
Для нормальной эксплуатации необходимо каждый лафет ковша вместе с кантовальным механизмом и ходовой частью регулярно осматривать и проводить профилактический ремонт по установленному графику. Мастер и горновые печи должны тщательно следить за тем, чтобы во время выпуска вместе со шлаком в чашу не попадал чугун, так как это приводит не только к потерям чугуна в скрап, но и выводит чашу из строя.
Чугун может попасть в шлаковую чашу при неправильно подготовленных канавах, бурном выпуске, который является следствием неудовлетворительного состояния чугунной летки, при холодных, вязких шлаках и по другим причинам.
После каждого слива чаши обязательно обрызгивают известковым молоком на специальной установке, которая расположена со стороны шлакового отвала. При плохом опрыскивании затрудняется выбивка корок, что пагубно сказывается на выполнении графика подачи ковшей к доменным печам.
Для подсчета количества шлаковозных ковшей, необходимых цеху, сохраняется тот же принцип, что и для, чугуновозных ковшей. На каждые 10 шлаковозов один должен находиться в ремонте, четыре исправных - в резерве. Для определения массы шлака в ковше принимают объемную плотность шлака равной 1900 кг/м 3 , а коэффициент заполнения чаши 0,94 - 0,95.
Жидкий шлак из доменного цеха направляют на шлаковый отвал и к установкам для его переработки: грануляции (мокрой, полусухой), производства термозита, пемзы, брусчатки, блоков и т. д.
Основная масса шлака, используемого для производства строительных материалов, поступает от доменных печей к грануляционным установкам. Качество гранулированного шлака определяется по химическому анализу и содержанию в нем влаги. Существуют два способа грануляции: полусухая и мокрая.
Мокрая грануляция доменных шлаков в бассейнах получила наиболее широкое распространение (рис. 105). Шлак из ковшей выливают в бассейн, заполненный водой. При попадании жидкого шлака в воду образуются гранулы, т. е. частицы размером 1 - 10 мм. Над бассейном на эстакадах расположены грейферные электромостовые или портальные краны, с помощью которых гранулированный шлак вычерпывают из бассейна и грузят в железнодорожные вагоны. Шлак сливается через желоба, имеющие уклон 30 - 35°, или непосредственно в воду небольшой струей. Поскольку бассейн разделен на несколько секций, возможен одновременный слив нескольких ковшей. Во избежание несчастных случаев отгрузку гранулята во время слива шлака прекращают, так как возможны взрывы при попадании чугуна в шлак. Грануляционные установки обычно оборудуют площадками для обезвоживания шлаков. Они перекрыты теми же кранами. После слива ковши очищают от корок и скардовин (застывшего на внутренней поверхности ковша в виде коржей шлака). Производительность таких установок зависит от размеров бассейна, мощности погрузочных средств и может превышать 1 млн. т в год. Расход воды на 1 т шлака составляет около 0,5 м 3 . Преимущество рассмотренной установки - ее сравнительно большая производительность. Недостатком ее является получение мокрого гранулированного шлака (влажность до 30%), что создает неудобства для транспортировки, особенно в зимнее время, и вызывает затруднения на цементных заводах при переработке.
Установка для полусухой грануляции шлака состоит из направляющего желоба, приемной передвижной ванны, барабана с лопастями, склада гранулированного шлака и погрузочных механизмов. Жидкий шлак из ковша поступает по сливному желобу на барабан. Одновременно на барабан подается вода из расчета 0,7 - 1,5 м 3 /т шлака. Лопасти барабана разбивают шлак на мелкие частицы, которые, охлажденные водой и воздухом, попадают на склад. Время слива одного ковша составляет 6 - 8 мин. Процесс грануляции сопровождается сильным шумом при вращении барабана. К недостаткам такой установки относятся: загрязнение воздуха у установки большим количеством тончайших шлаковых нитей, уносимых вместе с паром, что вредно отражается на здоровье обслуживающего персонала; высокая стоимость эксплуатации и быстрый износ механизмов.
