Article Index
Проектирование доменных цехов: устройство и оборудование литейных дворов, разливка чугуна и переработка шлаков
Конструкция горновых желобов
Поворотные желоба
Качающиеся желоба
Оборудование для обслуживания леток
Уборка продуктов плавки
Уборка шлака
Средства для передвижения ковшей
Разливка чугуна
Переработка жидких шлаков
Припечная грануляция
All Pages

Припечная грануляция

Все вновь сооружаемые и при возможности реконструируемые доменные печи должны оснащаться установками припечной грануляции, располагаемыми рядом с литейным двором. Разработано несколько разновидностей подобных установок; их особенностью является размещение грануляторов в закрытом кожухе, что предотвращает выделение в атмосферу образующихся при грануляции паров воды и сернистых газов (в основном сероводорода). Сернистые газы вредны для здоровья и вызывают коррозию оборудования, водяной пар сильно затруднял бы работу персонала печи и вызывал бы зимой обледенение оборудования.

Припечные установки обладают следующими преимуществами по сравнению с отдаленными от доменных печей грануляционными установками: капитальные затраты и эксплуатационные расходы снижаются на 15—30 % прежде всего за счет сокращения большого парка шлаковозов и транспортных средств; обеспечивается более полное использование шлака, поскольку при перевозке в ковшах 15—30% шлака теряется в виде корок, на поверхности и настылей на ковшах; уменьшается численность обслуживающего персонала; обеспечивается взрывобезопасность процесса; работа установки поддается автоматизации; управление всеми механизмами производится со специального пульта управления.

На доменных печах объем 2000 и 2700 м 3 Криворожстали (Украина) эксплуатируют закрытые установки с грануляцией в гидрожелобе.

Более совершенными являются разработанные ВНИИМТ и Гипромезом установки, которыми оборудованы недавно построенные печи объемом, 5000 м 3 (Криворожсталь), 3200 м 3 (НЛМК) и 5500 м 3 (ЧерМК). Применяются две разновидности таких установок, различающиеся способом подачи воды на гранулятор: с помощью насоса (например, установка Криворожстали, рис. 8.3) и эрлифта (установка, НЛМК).

Рис. 8.3. Установка придоменной грануляции шлака

Доменную печь оборудуют двумя такими установками, располагаемыми симметрично с двух противоположных сторон литейного двора, причем, 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.

Под желобом 6а расположен гранулятор 5, подающий струи воды 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 выбрасываются через трубу 9 в атмосферу. В скруббер через форсунки 8 подают известкованную воду, которая: поглощает из и газов сернистые соединения.

Шлаководяная пульпа (гранулы шлака с водой) из нижней части бункера 7 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 с помощью привода 14 вращают по направлению стрелки А. Обезвоживатель разделен на шестнадцать отдельных секций 13, имеющих решетчатое откидывающееся дно. Пульпа последовательно поступает в каждую из секций и за время вращения обезвоживателя вода пульп 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 дополнительно осушиваются подаваемым снизу воздухом. Из бункера 17 гранулы попадают на конвейер 16 и далее на склад.

Над карусельным обезвоживателем установлен кожух-паросборник (на рис. 8.3 не показан), 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 через его край.

Каждая линия установки, а также конвейер тракта уборки гранулированного шлака рассчитаны на прием всего шлака, поступающего от доменной печи во время выпуска. Исходят из того, что средняя интенсивность выхода шлака из печей объемом 1400—1800 м 3 составляет 2—3 т/мин и из печей объемом 2000—5000 м 3 3—5 т/мин; максимальная интенсивность выхода шлака для всех печей 10 т/мин. Максимальное количество шлака за один выпуск на печах объемом 3200—5000 м 3 может достигать 200-250 т, длительность выпуска 40—60 мин. Расход воды на гранулятор таких установок составляет 3—6 м 3 /т шла-ка, причем свежей воды для подпитки 0,6—0,8 м 3 /т. Влажность гранулята, поступающего на склад, 14—20 %.

Шлаковый эрлифт должен иметь производительность, обеспечивающую уборку всего шлака без его накопления в бункере отстойнике, что требует определенного диаметра подъемной трубы и,расхода воздуха. На установке НЛМК эрлифт производительностью по шлаку 150 т/ч имеет диаметр подъемной трубы 320 мм и расход воздуха 50 м 3 /мин, а водяной эрлифт, подающий ее на гранулятор (1800 м 3 /ч), — диаметр трубы 800 мм с расходом воздуха 470 м 3 /мин. При реконструкции установки водяной гранулятор был заменен на водо-воздушный, что позволило снизить расход воды с 1800 до 1300— 1400 м 3 /ч, уменьшить диаметр трубы эрлифта до 500 мм и рас-ход воздуха до 280 м 3 /мин. Давление воздуха, подаваемого на эрлифт таких установок, равно 0,2 МПа.

В 1984 г. в Гипромезе разработали новую малогабаритную установку придоменной грануляции шлака (МГ УПГШ). Схема малогабаритной установки приведена на рис. 8.4. Небольшие габариты в плане и сравнительно малое заглубление делают возможным размещение установки у любой доменной печи, в том числе у действующих печей без их остановки. Установка работает в замкнутом цикле, без сооружения специальных систем водоснабжения.

Головной образец установки введен в 1994 г. на доменной печи №3 АК «Тулачермет», в 1998 г. две такие установки улучшенной конструкции введены в эксплуатацию на новой доменной печи объемом 2560 м 3 на Таньшанском металлургическом комбинате, Китай.

Рис. 8.4 Схема малогабаритной установки придоменной грануляции шлака:

1 - гранулятор; 2 - обезвоживатель; 3 - эрлифт; 4 - конвейерный тракт уборки гранулированного шлака; 5 - труба вытяжная; 6 - насосная станция оборотного водоснабжения

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.

Выпуск утвержден Постановлением Госкомтруда СССР, Секретариата ВЦСПС от 27.12.1984 N 381/23-157
(в редакции Постановления Госкомтруда СССР, Секретариата ВЦСПС от 12.06.1990 N 233/9-49,
Приказа Минздравсоцразвития РФ от 20.10.2008 N 578)

Грануляторщик доменного шлака

§ 22. Грануляторщик доменного шлака 2-го разряда

Характеристика работ . Грануляция огненно-жидкого шлака на установках мокрой, полусухой и сухой грануляции производительностью до 1 млн. тонн шлака в год. Управление механизмами установки, включение подачи воды в бассейн, грануляционный желоб, траншею и поддержание необходимого уровня. Регулирование соотношения шлака и воды при сливе на грануляционной установке. Кантовка шлаковозных ковшей. Очистка шлаковых желобов, сточных канав и разбивка застывшего в ковшах шлака пневматическими отбойными молотками и другими инструментами. Управление скреперной лебедкой или другими механизмами при погрузке гранулированного шлака в железнодорожные вагоны. Уборка шлака на территории грануляционной установки и подъездных путях. Участие в ремонте обслуживаемого оборудования.

Должен знать: принцип работы оборудования грануляционной установки, механизмов кантования ковшей, пневматических отбойных молотков и применяемых погрузочных механизмов; свойства жидкого и гранулированного шлака; слесарное дело.

§ 23. Грануляторщик доменного шлака 3-го разряда

Характеристика работ . Грануляция огненно-жидкого шлака на установках мокрой, полусухой и сухой грануляции производительностью свыше 1 млн. тонн шлака в год. Обслуживание установки по производству шлаковой пемзы, термозита, литого щебня, шлаковаты и др. Подача сжатого воздуха. Управление гидроэкранной установкой. Выявление и устранение неисправностей в работе обслуживаемого оборудования.

Должен знать: устройство и правила технической эксплуатации обслуживаемых установок; химические свойства пемзы, термозита и других продуктов шлакопереработки.

При обслуживании бесковшевой придоменной установки грануляции шлака производительностью до 1 млн. тонн шлака в год - 4-й разряд;

при обслуживании бесковшевой придоменной установки грануляции шлака производительностью свыше 1 млн. тонн шлака в год - 5-й разряд.

Грануляция доменного шлака осуществляется путем быстрого охлаждения шлакового расплава с применением (либо без) механического раздробления еще жидкого или полузатвердевшего шлака. Цель грануляции не только превратить доменной шлак в мелкозернистый материал, что облегчает его дальнейшую переработку, но и значительно повысить гидравлическую активность - это важнейшее свойство шлака как компонента шлаковых цементов и как добавки к портландцементу. Для грануляции доменных шлаков применяют различные по своему устройству грануляционные установки; в зависимости от влажности получаемого продукта их подразделяют на установки для мокрой и полусухой грануляции.

При мокрой грануляции загруженный в шлаковозные ковши расплавленный шлак подается к наполненному водой железобетонному бассейну и сливается в него по желобам. Бассейн разделен на отдельные секции, что позволяет одновременно загружать одну секцию и выгружать гранулированные шлак из другой. Гранулированный шлак выгружается из бассейнов грейферными кранами, подающими его в открытые металлические железнодорожные вагоны, в которых шлак отправляется на склад или к потребителю.

Содержание влаги в гранулированном шлаке тем выше, чем меньше его объемный вес, т. е. чем больше пориста структура его зерен. Поры в затвердевших зернах гранулированного шлака образуются под воздействием газов, которые растворены в жидком шлаке и с понижением температуры расплава выделяются из него при охлаждении. При этом шлаковый расплав охлаждается и затвердевает настолько быстро, что выделившиеся из него газы не успевают вырваться наружу; они остаются в затвердевшем шлаке в виде мелких пузыриков и делают пористыми зерна гранулированного шлака. Пористость, а следовательно, и влажность гранулированного шлака зависят также от условий охлаждения жидкого шлака в процессе грануляции, т. е. от примененного способа грануляции.

Так, шлак полусухой грануляции, получаемый при механическом дроблении и отбрасывании в воздух предварительно охлажденного, но еще не затвердевшего шлака, приобретает более плотную структуру и имеет примерно в 1,5 раза больший объемный вес по сравнению со шлаком мокрой грануляции, полученным из того же жидкого шлака. Влажность шлака мокрой грануляции колеблется в пределах 15-35% (редко 10%), шлака полусухой грануляции 5-10%; насыпной объемный вес того и другого шлака соответственно 400-1000 и 600-1300 кг/м. Чем выше температура доменной плавки, тем более легким получается гранулированный шлак.

Установки мокрой грануляции производят большую часть гранулированного шлака, однако вследствие большой влажности и малого объемного веса получаемого при этом шлака такой способ грануляции имеет ряд недостатков:

1) Большой расход топлива на сушку шлака перед его помолом (до 80 кг условного топлива на тонну сухого шлака);

2) Низкая производительность шлакосушильного оборудования;

3) Непроизводительные перевозки железнодорожным транспортом воды, содержащейся в шлаке, а также недоиспользование подъемной силы вагонов при загрузке их легковесным шлаком;

4) Смерзаемость мокрогранулированного шлака в железнодорожных вагонах, а также бункерах и на открытых складах в зимнее время, что влечет за собой длительные сверхнормативные простои вагонов и большие затраты ручного труда при выгрузке смерзшегося шлака на цементных заводах.

Доменные гранулированные шлаки в России и некоторых европейских странах используются преимущественно для производства вяжущих материалов, особенно для производства шлакопортландцемента.

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.