Установка для грануляции расплавов штейна, файнштейна и шлака
PLANT FOR GRANULATION OF MELTS OF MATTE, WHITE MATTE AND SLAG

Изобретение относится к грануляции расплавленных материалов в цветной и черной металлургии, таких как штейн, файнштейн, железистый шлак и другие материалы, не образующие легковесных частиц, и может быть использовано как в качестве припечной установки, так и отдельно стоящей при сливе расплавов из промежуточного ковша или миксера.
Известна установка для грануляции и обезвоживания шлака у доменной печи (SU 529132, опубл.10.12.1976) [1]. Установка содержит желоб жидкого шлака, гидрогранулятор, установленный на выходе из него приемный бункер с баком оборотной воды, эрлифт, состоящий из воздушной насадки, подъемной трубы и сепаратора, устройство для обезвоживания со сборником отфильтрованной воды и бункером дополнительной сушки шлака, насос оборотной воды и трубу со скруббером для отвода в атмосферу пара, образующегося при грануляции.  Внутри приемного бункера установлены погружная доска и решетка для улавливания легких, плавающих фракций шлака, переливная стенка для равномерного перелива осветленной воды и решетка для задержки негабаритных предметов. В нижнюю пирамидальную часть приемного бункера вмонтирован патрубок для отвода загущенной шлаковой пульпы в эрлифт. Ниже патрубка к эрлифту по отводной трубе от сборника подведена осветленная вода для взмучивания и вертикального подъема шлака эрлифтом.
Плавающий шлак в приемном бункере задерживает погружная доска и сетка. Негабаритные, случайно попавшие крупные предметы задерживает решетка. Под действием воздуха осевший граншлак из приемного бункера через патрубок перекачивается эрлифтом в сепаратор, откуда самотеком сливается в устройство для обезвоживания карусельного типа. Эрлифт, установленный в отдельной камере, откачивает гранулированный материал в сепаратор, откуда воздух отводится в трубу, а пульпа гранул с водой сливается в устройство для обезвоживания, где осуществляется обезвоживание и выгрузка гранул через бункер с течкой на конвейерный транспортер, соединенный со складом.
Таким образом, известная установка снабжена отдельной от приемного бункера камерой, где установлен эрлифт, соединенный с его нижней частью через патрубок, по которому поступает пульпа прямо в трубу эрлифта, а вода переливается в насосную камеру осветленной воды, что увеличивает занимаемую установкой производственную площадь
Наиболее близкой к заявляемой является установка для припечной грануляции шлака (RU2496727, опубл.20.12.2012) [2]. Установка содержит желоб для подачи жидкого шлака, под которым расположен гидрогранулятор с соплами, соединенный с насосом подачи воды, бункер-отстойник, оборудованный решеткой, камерой сбора парогазовых выделений с вытяжной трубой. Установка содержит также камеру, в которую помещены подъемная труба эрлифта для откачки граншлака с насадкой для подачи воздуха в подъемную трубу, трубу для взмучивания граншлака перед всасывающим патрубком эрлифта. Подъемная труба эрлифта соединена с сепаратором. Обезвоживатель карусельного типа имеет водосборник и бункер обезвоженного граншлака, под которым установлен транспортный конвейер. Кроме того, установка содержит камеру оборотной воды, соединенную переливным устройством с камерой, где установлен эрлифт, насос оборотной воды, соединенный с гранулятором и шламовый эрлифт, установленный в камере оборотной воды, теплообменник, сепаратор пара, эжектор, водосборник, насос подачи воды. Установка имеет трубопровод оборотной воды.
Расплавленный шлак из доменной печи по желобу стекает на поток воды, выходящей из сопел гранулятора. За счет физического и термического воздействия струй воды расплавленный шлак диспергируется и охлаждается. Окончательное охлаждение и затвердевание частиц шлака происходит при погружении их в воду бункера-отстойника, уровень которой поддерживается постоянным за счет перелива в камеру оборотной воды через переливное устройство. Случайно попавшие в бункер-отстойник негабаритные предметы и куски шлака задерживаются решеткой. Охлажденные частицы шлака оседают в нижнюю часть бункера-отстойника и через нижнее отверстие попадают в камеру, где установлен эрлифт для откачки граншлака. Граншлак под действием воздуха, вводимого в воздушную насадку и в подъемную трубу эрлифта после предварительного взмучивания водой от специального насоса, поднимается по подъемной трубе в сепаратор, откуда самотеком поступает в обезвоживатель карусельного типа. Отфильтрованная в обезвоживателе вода поступает в водосборник и по водоводу отводится в бункер-отстойник. В случае переполнения коробки вода через верх переливается в водосборник и также отводится в бункер-отстойник.
Отработавший в эрлифте воздух из сепаратора удаляется в вытяжную трубу. Оборотная вода из бункера-отстойника переливается через переливное устройство и камеру с эрлифтом в камеру оборотной воды и насосом подается в гранулятор на очередной цикл грануляции.
Конструкция известной установки занимает большую площадь, обусловленную отдельно стоящими бункером-отстойником, камерой, в которую помещен эрлифт, камерой осветленной воды и насосной камерой. Такое расположение данных элементов установки объясняется тем, что при грануляции доменного шлака, для чего собственно эта установка изначально предназначена, образуется много легковесного плавающего шлака, который плохо отстаивается и требует большого времени и большой площади поверхности отстойника для удовлетворительного осветления оборотной воды. При грануляции штейна, файнштейна, железистого шлака, других материалов, не образующих легковесных частиц, взвеси в воде не образуется, оборотная вода по содержанию взвеси остается относительно чистой. Это можно отнести к предпосылкам для создания конструкции установки с меньшими габаритами, занимающую меньшую производственную площадь.
Задача изобретения заключается в создании конструкции установки с меньшими габаритами, занимающую меньшую производственную площадь.
Для этого предложена установка для грануляции расплавов штейна, файнштейна и других материалов, содержащая желоб подачи расплава, гидрогранулятор, соединенный с насосом подачи воды, приемный бункер-отстойник с вытяжной трубой, снабженный решеткой и переливным устройством, эрлифт для откачки гранул, камеру оборотной воды и обезвоживатель. Установка отличается тем, что в качестве приемного бункера-отстойника содержит грануляционный бак, в верхней части выполненный цилиндрическим, а в нижней – коническим, при этом эрлифт установлен соосно внутри грануляционного бака и снабжен разделительной трубчатой обечайкой, нижняя часть которой соединена с грануляционным баком с возможностью поступления охлажденных гранул к всасу эрлифта.
В частных случаях исполнения грануляционный бак на уровне воды может быть снабжен переливным лотком избыточной воды, соединенным с камерой оборотной воды.
Установка может быть снабжена устройством для конденсации пара, соединенным с вытяжной трубой через клапан переключения потока пара, которое может быть снабжено вакуум-насосом и насосом откачки конденсата и охлаждающей оборотной воды.
Выполнение грануляционного бака в нижней части коническим позволяет обеспечить максимальную компактность размещения оборудования, что имеет решающее значение при строительстве в пределах существующей площадки.
Размещение эрлифта в грануляционном баке также направлено на обеспечение компактности системы грануляции, а также для надежного схода гранул к всасу эрлифта. Ограждение эрлифта обечайкой в виде трубы обеспечивает дозированное поступление гранулированного материала к всасу эрлифта в соответствии с заданной производительностью.
Снабжение установки устройством конденсации пара обеспечивает практическое исключение выброса пара в атмосферу и возврат воды в технологический цикл в виде конденсата.
Вакуум-насос обеспечивает гарантированное поддержание вакуума в камере конденсации и удаление воздушной составляющей подсосов в установку грануляции.
Снабжение устройства конденсации пара насосом откачки конденсата и охлаждающей воды способствует поддержанию заданного вакуума за счет гидростатического столба воды в конденсаторе.
Решетка, установленная под носком желоба в подводном исполнении, позволяет обеспечить безопасность обслуживания и осмотра гранулятора (после частичного спуска воды) и гарантирует невозможность попадания случайных крупных предметов в зону всаса эрлифта, что повышает надежность работы установки.
Обезвоживатель может быть выполнен по типу карусельного с вращением коробок на карусельной тележке с выгрузкой гранулята при опрокидывании днища по рельс-копиру.
Обезвоживатель также может быть выполнен со стационарно установленными по кругу коробками с загрузкой пульпы вращающейся центральной воронкой и откидыванием днища коробки по сигналу от вращающейся воронки перед следующей загрузкой.
Взмучивающее водяное сопло, установленное перед всасом эрлифта, обеспечивает поддержание соотношения гранулированный материал: вода равным 1:2, что является условием эффективной работы эрлифта.
Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в обеспечении высокой компактности установки с одновременным повышением надежности работы системы.
Изобретение иллюстрируется схемой, на которой изображена заявленная установка. Установка содержит желоб 1 для подачи расплава, под сливным носком которого расположен гидрогранулятор 2, оснащенный насосом,   цилиндрическо-конический грануляционный бак 3 с подводной решеткой 4, эрлифт 5 с разделительной обечайкой 6 в виде трубы вокруг эрлифта 5, верхний край которой выше уровня воды, сепаратор 7, обезвоживатель 8, транспортер 9 гранулированного материала, бак оборотной воды 10, насос грануляционной воды 11, насос взмучивающей воды 12, патрубок перелива воды 13, переточный лоток 14 из бака 3 в бак оборотной воды 10, труба отвода пара 15 из бака  3, перекидной клапан 16 конденсатора 17, спрейер 18 охлаждающей воды, вакуум-насос 19, насос откачки конденсата 20.
Установка работает следующим образом.
Расплав, например, штейна, файнштейна, шлака,  из миксера или другого агрегата поступает по желобу 1 на гидрогранулятор 2, имеющий сопла, направленные на падающую струю расплава, расположенный под носиком желоба 1, где под действием струй воды диспергируется и отбрасывается на поверхность воды в грануляционном баке 3. За счет физического и термического воздействия струй воды из гидрогранулятора, поток расплава диспергируется и охлаждается, в том числе и при погружении в воду. Вода в грануляционном баке 3 поддерживается на одном уровне за счет подпиточной воды и переливного лотка 14 между грануляционным баком 3 и баком оборотной воды 10. Случайно попавшие в бак 3 негабаритные предметы и куски затвердевшего расплава задерживаются подводной решеткой 4 в баке 3.
Охлажденные гранулы оседают в нижнюю часть бака 3 и попадают в зону всаса эрлифта 5, который, за счет действия воздуха, вводимого через воздушную насадку эрлифта 5, засасывает в подъемную трубу последнего. Через сепаратор 7 пульпа самотеком стекает в обезвоживатель 8, состоящий из 16 коробок с сетчатыми днищами. При вращении обезвоживателя 8, каждая коробка последовательно проходит операции: заполнения пульпой, гравитационного фильтрования воды через сетчатое днище и слой материала и выгрузки материала в бункер обезвоживателя 8. Отфильтрованная вода поступает в водосборник обезвоживателя 8 и по трубе в нижней части отводится самотеком в грануляционный бак 3. В случае переполнения коробки обезвоживателя вода (или пульпа) через верх переливается водосборник и оттуда поступает в грануляционный бак 3.
Выгружаемый в бункер обезвоживателя материал, имея влажность не более 5% и температуру около 80°С, поступает через питатель на один из конвейеров 9 и удаляется на склад. Отработавший в эрлифте 5 воздух из сепаратора 7 удаляется через вытяжную трубу в атмосферу.
Оборотная вода из грануляционного бака 3 переливается через переливной лоток 14 в бак 10 оборотной воды и насосом 11 подается в гидрогранулятор 2 на очередной цикл грануляции. Шламовый насос 12 обеспечивает подачу воды на взмучивание пульпы перед всасывающим патрубком эрлифта 5 для откачки пульпы. Образующийся при этом пар локализуется в верхней части грануляционного бака 3 и за счет самотяги трубы отвода пара 15 удаляется в атмосферу. При снабжении установки устройством конденсации пара 17, клапан переключения пара 16  переводится в режим конденсации путем перекрытия сечения трубы 15 в положение конденсации, после чего пар начинает поступать в камеру конденсации, где конденсируется за счет охлаждающей воды, подаваемой по трубе 18 через распылители, чем обеспечивается тяга из грануляционного бака 3. Для поддержания вакуума в конденсаторе 17, вакуумным насосом 19 из камеры конденсации 17 удаляется подсасываемый воздух либо в атмосферу, либо в трубу 15 после клапана 16.
Из нижней части камеры конденсации  17 насосом 20 удаляется часть воды, что обеспечивает поддержание вакуума в верхней части камеры конденсации 17 для засасывания пара. Конденсат в этой камере может иметь температуру около 80°С, поэтому откачиваемая вода, после нейтрализации по pH, может быть направлена для использования в системе отопления цеха, что может избавить от строительства градирни для охлаждения оборотной воды, и, одновременно, от строительства специальной отопительной системы (котла) для цеха. При всех равных условиях, установка обеспечивает компактность расположения оборудования в стесненных условиях. Кроме того, попутно, достигается снижение капитальных затрат на строительство и обслуживание установки.