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

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 .

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

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.