ES2280998T3 - Procedimiento e instalacion de granulacion de escorias. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de granulación de escorias, particularmente de un alto horno y/o de una planta de reducción de fusión, alimentándose una mezcla granulado-agua formada durante la granulación en un tanque de granulación (4) y posteriormente en una instalación de deshidratación, en la que se deshidrata el granulado de escorias, y condensándose al menos parcialmente los vapores y gases que contienen H2S obtenidos durante la granulación, en una cámara de condensación conectada en flujo con el tanque de granulación (4) mediante inyección de agua, caracterizado porque los gases residuales que contienen H2S se descargan de la cámara de condensación por debajo del punto de inyección de agua y se quema H2S.

Description

Procedimiento e instalación de granulación de escorias.

La presente invención hace referencia a un procedimiento de granulación de escorias, particularmente de un alto horno y/o de una planta de reducción de fusión, alimentándose una mezcla granulado-agua formada durante la granulación a un tanque de granulación y posteriormente a una instalación de deshidratación, donde se deshidrata el granulado de escorias, y condensándose los vapores y gases que contienen H_{2}S obtenidos durante la granulación en una cámara de condensación conectada en flujo con el tanque de granulación, al menos parcialmente mediante inyección de agua.

Generalmente se convierte la escoria caliente procedente de un alto horno o de una planta de reducción de fusión en granulado, como por ejemplo, mediante enfriamiento rápido y agotamiento con agua. Tras la granulación, la mezcla granulado-agua fluye a través de un tanque de granulación o a través de un canal hasta una instalación de deshidratación. En ésta se deshidrata la arena de escoria a aprox. el 12% y, posteriormente, se comercializa como producto final.

El vapor obtenido en el transcurso del proceso de granulación y los gases que contienen azufre, H_{2}S y pequeñas concentraciones de SO_{2}, se evacúan a la atmósfera, por lo general, a través de una alta chimenea o se precipitan en una torre de condensación, dispuesta por encima del tanque de granulación.

En el "informe técnico de práctica metalúrgica de tratamiento ulterior de metales" (Vol. 20, Nº. 10, 1982, pág. 744-746) se describe un procedimiento para la elaboración de granulados de escoria, en el que puede incorporarse un condensador de vapor en la chimenea, que posibilita una condensación de los vapores incluyendo una gran parte de sustancias nocivas condensables.

Un procedimiento del tipo descrito al principio se conoce gracias a la DE 35 11 958 C. En este contexto se conducen las corrientes de gas, consistentes en una mezcla vapor de agua-evaporado, entendiéndose por evaporado aire y sustancias nocivas como el H_{2}S y el SO_{2}, en un circuito cerrado y precipita con agua que contiene óxido de calcio en una torre de condensación.

En este contexto resulta, no obstante, inconveniente, que el H_{2}S y el SO_{2} precipitan con agua sólo hasta determinadas concentraciones residuales.

La cantidad de aire aspirada o introducida de otro modo en el sistema, así como las concentraciones producidas de H_{2}S varían muy intensamente en el transcurso de una piquera y de piquera a piquera en función del ratio de escorias, análisis de las escorias, cantidad de circulación de agua, temperatura del agua, velocidad del viento, dirección del viento, forma y ejecución de la tubería de granulación y otros factores. El aire introducido en el sistema conduce en otras zonas de la instalación conforme a la DE 35 11 958 C a una ligera sobrepresión y llegan a la atmósfera a través de aberturas de desprendimiento del granulado y otras aberturas, así como a través de las fundas de protección. Con el aire se escapan sin embargo también de manera no controlada los gases nocivos a la atmósfera, en concentraciones que se encuentran por encima de los límites permitidos.

Acorde a otro procedimiento descrito en la US 5,540,895 A, los gases de escape que contengan azufre se someten, en un dispositivo propio en la torre de condensación, a un lavado químico de gases por inyección de una disolución acuosa alcalina, antes de que se expulsen a la atmósfera. Para esto se necesitan, sin embargo, una planta química adicional y un consumo de productos químicos condicionados por los elementos mencionados.

La presente invención plantea la prevención de los problemas e inconvenientes arriba citados y se establece el objetivo de proporcionar un procedimiento y una instalación de granulación de escorias, en la que el contenido en H_{2}S de los gases y vapores obtenidos durante la granulación se elimine eficazmente sin instalaciones complicadas en una instalación existente y sin consumo adicional de productos químicos o al menos se reduzca por debajo de la concentración límite permisible. Debería evitarse además un escape de gases que contengan H_{2}S de otras aberturas y puntos no estancos de la instalación y minimizar la cantidad de aire introducido en el sistema.

Este objetivo se resuelve en el caso de un procedimiento de granulación de escorias conforme al tipo citado inicialmente, conforme a la presente invención, por el hecho de que los gases residuales que contienen H_{2}S se descargan por debajo del punto de inyección de agua de la cámara de condensación y se quema el H_{2}S.

En la combustión de H_{2}S se forma el SO_{2} menos nocivo, que posee un valor límite mayor (valor límite H_{2}S: 3 ppm; valor límite SO_{2}: 350 ppm) y es además fácil de lavar.

Conforme a un modo de ejecución preferido de la presente invención, la combustión del H_{2}S en SO_{2} se efectúa en una cámara de combustión. Ésta puede añadirse fácilmente a una instalación existente.

Para reducir también favorablemente el contenido de SO_{2} en los gases de escape descargados a la atmósfera, se enfría el gas de escape de la combustión con agua y se precipita el SO_{2} formado a partir del H_{2}S.

Otra variante preferida se caracteriza porque los gases residuales se conducen tras la descarga de la cámara de condensación en contracorriente a las escorias calientes y, en este contexto, se quema H_{2}S para obtener SO_{2}, si fuera necesario con suministro de calor por medio de una llama de apoyo.

El tanque de granulación se encuentra preferentemente separado de una forma estanca de la instalación de deshidratación. Con esto se evita un escape de los gases y vapores que contienen azufre formados esencialmente durante el proceso de granulación en la instalación de deshidratación, de forma que una mayoría de estos gases y vapores se precipiten mediante el agua inyectada en la cámara de condensación.

Se prefiere adicionalmente, que se ajuste una sobrepresión en el tanque de granulación y en la cámara de condensación inferior al punto de inyección de agua. Esto se consigue a través del ajuste del punto de inyección de agua. La sobrepresión posee el efecto positivo de que los gases residuales que contienen H_{2}S sin dispositivos de extracción forzada, como ventiladores y similares, se conducen hacia el punto de combustión en avance, es decir, la cámara de combustión o el canal de escorias. Se reduce además la cantidad de aire introducida a través del dispositivo de granulación y, por tanto, también la cantidad de aire y la carga de H_{2}S, extraídas del sistema.

Conforme a otro modo de ejecución preferido, los vapores y gases obtenidos en la instalación de deshidratación se conducen a la cámara de condensación por encima del punto de inyección de agua. Estos vapores y gases que contienen asimismo parcialmente azufre se pueden precipitar en la cámara de condensación y/o alimentarse a una combustión como gases residuales que contienen H_{2}S.

Preferentemente se ajusta una presión subatmosférica en la torre de condensación por encima del punto de inyección de agua.

En caso de existencia de una barrera de gas se forma una presión subatmosférica, por ejemplo, en las partes de la instalación en avance del tanque de granulación mediante una línea de enlace del gas con la cámara de condensación sobre el punto de inyección de agua, que origina, que no pueda salir ningún vapor y gas de manera no controlada de aberturas y puntos no estancos, sino que estos vapores y gases se aspiran en la cámara de condensación.

La cantidad de vapor y de gas conducida por un efecto de aspiración en la cámara de condensación se regula preferentemente a través de la cantidad de agua inyectada y se mantiene en un mínimo. De esta forma se minimiza la cantidad de H_{2}S evacuada con el aire así como el consumo de energía de la instalación.

Otra variante preferida de la presente invención se caracteriza porque el condensado y el agua inyectada, obtenidos en la cámara de condensación, se descargan de la cámara de condensación y alimentan al agua separada en la instalación de deshidratación, que se recircula para la granulación y para la inyección de agua.

La cantidad de agua inyectada se regula apropiadamente en función del ratio de escorias.

La instalación de granulación de escorias conforme a la presente invención comprende un canal de escorias para el transporte de las escorias calientes hasta un dispositivo de granulación, preferentemente un cabezal de atomizado, un tanque de granulación dispuesto posteriormente para la incorporación de una mezcla granulado-agua, un dispositivo de condensación conectado en flujo con el tanque de granulación, preferentemente una torre de condensación, con una alimentación de agua y un dispositivo para la inyección de agua, y una instalación de deshidratación del granulado, y se caracteriza porque en el dispositivo de condensación inferior al dispositivo para la inyección de agua se prevé una línea de descarga para vapores y gases, conectada en línea con una cámara de combustión.

La instalación de granulación de escorias conforme a la presente invención comprende, conforme a otro aspecto, un canal de escorias, provisto de una campana extractora, para el transporte de las escorias calientes hasta un dispositivo de granulación, preferentemente un cabezal de atomizado, un tanque de granulación dispuesto posteriormente para la incorporación de una mezcla granulado-agua, un dispositivo de condensación conectado en flujo con el tanque de granulación, preferentemente una torre de condensación, con una alimentación de agua y un dispositivo para la inyección de agua, y una instalación de deshidratación del granulado, y se caracteriza porque en el dispositivo de condensación inferior al dispositivo para la inyección de agua se prevé una línea de descarga para vapores y gases, que desemboca en el canal de escorias entre el dispositivo de granulación y la campana extractora.

Conforme a un modo de ejecución preferido, se prevé un enfriador de agua para los gases de escape de la combustión, tras la cámara de combustión y/o tras la campana extractora del canal de escorias.

Este sirve para el enfriamiento de los gases de escape de la combustión, así como para el lavado y/o precipitación del SO_{2} formado en la combustión.

El canal de escorias comprende preferentemente un quemador para la producción de una llama de apoyo, que puede conectarse en función de la temperatura del canal de escorias. Por tanto, el canal de escorias puede calentarse tras un estancamiento más largo a la temperatura necesaria para la combustión de H_{2}S.

Una variante preferente de la instalación conforme a la presente invención se caracteriza porque la instalación de deshidratación del granulado comprende por lo menos un dispositivo de deshidratación y un depósito de agua, provistos de una funda de protección, y de la funda de protección parte una línea de descarga para vapores y gases, que desemboca en el dispositivo de condensación superior al dispositivo para la inyección de agua.

Resulta apropiado prever una barrera de gas entre el tanque de granulación y la instalación de deshidratación del granulado.

Se prefiere además, que en el dispositivo de condensación inferior al dispositivo para la inyección de agua se prevea un medio para la acumulación de agua y condensado, de la que parte una línea de descarga, que desemboca en el dispositivo de deshidratación del granulado, particularmente el depósito de agua.

La instalación de deshidratación del granulado, particularmente el depósito de agua, está preferentemente conectada en línea con la alimentación de agua del dispositivo de condensación y/o del dispositivo de granulación.

La presente invención se explica a continuación a fondo en base al diseño, ilustrando la Figura una representación esquemática de una instalación conforme a la invención.

Conforme a la Figura, la escoria caliente de un alto horno y/o de una planta de reducción de fusión se extrae a través de un canal de escorias 1 en la dirección de la flecha hasta un dispositivo de granulación 2, por ejemplo, un cabezal de atomizado, donde se enfría mediante inyección de agua y se agota. La mezcla granulado-agua formada llega a través de una tubería de granulación 3 a un tanque de granulación 4 y desde allí mediante un canal 5 a una instalación de deshidratación del granulado, consistente en dispositivos de deshidratación 6a y 6b, por ejemplo, tornillos transportadores, filtro de tambor, etc., y depósitos de agua 7a-7c. En la instalación de deshidratación se deshidrata el granulado y la arena de escoria se almacena en depósitos 8a y 8b. El agua separada en los depósitos de agua 7a-7c se recircula, tras la restitución de las pérdidas y el enfriamiento en una torre de enfriamiento 24, como agua de proceso del depósito colector 23 de la torre de enfriamiento 24 a través de una línea 9 al dispositivo de granulación 2.

Los vapores y gases que contienen azufres obtenidos durante la granulación se precipitan en una torre de condensación 10 dispuesta por encima del tanque de granulación 4. En la parte superior de la torre de condensación 10 se dispone un mecanismo 11 para la inyección de agua, abastecida de agua que contiene óxido de calcio a través de un suministro de agua 12 alimentado por el depósito colector 23. En la parte inferior de la torre de condensación 10, es decir, por debajo del dispositivo 11, se dispone un medio 13 para la acumulación de agua y condensado, por ejemplo, formado por canales de recogida de agua, conectado a través de una línea de descarga 14 con el depósito de agua 7c.

Los gases y vapores residuales no condensados y/o precipitados que contienen H_{2}S, se extraen de la torre de condensación 10 por debajo del dispositivo 11 y por encima del medio 13 a través de una línea de descarga 15 y se alimenta en una cámara de combustión termoregulada 16, donde se verifica una combustión del H_{2}S en SO_{2}. Los gases de escape de la combustión se enfrían a continuación en un enfriador de agua (y/o lavador) 17 alimentado por la alimentación de agua 12 y el SO_{2} allí contenido se lava y/o se precipita. El gas de escape limpio de H_{2}S y SO_{2} se conduce posteriormente a la atmósfera. El agua de lavado se alimenta en la línea de descarga 14.

La línea de descarga 15 (representada a trazos) desemboca alternativamente en el canal de escorias 1, a saber entre el dispositivo de granulación 2 y una campana extractora 18 prevista sobre el canal de escoria 1. Los gases residuales se conducen al canal de escorias 1 en contracorriente a las escorias calientes y, en este contexto, se quema H_{2}S para obtener SO_{2}. Mediante la distancia entre la desembocadura de la línea de descarga 15 en el canal de escorias 1 y la campana extractora 18 se asegura, que los gases residuales se puedan calentar a la temperatura necesaria para la combustión de H_{2}S y la instalación disponga de suficiente tiempo para la combustión. Para el suministro de calor adicional en el caso de una parada más larga o de una disminución de la temperatura de la escoria, se prevé un quemador 19 en el canal de escoria 1 para la creación de una llama de apoyo. Los gases de escape de la combustión se descargan a través de la campana extractora 18 y se alimentan, si fuera necesario, al enfriador de agua 17 o en un dispositivo de desempolvado.

El tanque de granulación 4 está cerrado herméticamente frente al canal 5 y, en ulterior consecuencia, frente a la instalación de deshidratación del granulado con una barrera de gas 20, que sólo permite a la mezcla granulado-agua un paso al canal 5 y la instalación de deshidratación, que, sin embargo, retiene los vapores y gases en el tanque de granulación 4 y en la torre de condensación 10.

Mediante la inyección de agua a través del dispositivo 11 se produce una sobrepresión en la parte inferior de la torre de condensación 10, es decir, inferior al punto de inyección de agua, y en el tanque de granulación 4. Debido a esta sobrepresión, los gases residuales se alimentan sin necesidad de dispositivos de extracción forzada a través de la línea de descarga 15 de la cámara de combustión 16 o se extraen hacia el canal de escorias 1 y a través de éste.

Los dispositivos de deshidratación 6a, 6b con el depósito de agua 7a y 7b, así como el último depósito de agua 7c, están provistos de fundas de protección 21a-21c, de las que parte una línea de descarga 21 para vapores y gases obtenidos en la instalación de deshidratación, que, si fuera necesario, contienen azufre, que desemboca en la torre de condensación 10 por encima del dispositivo 11. De este modo se pueden alimentar asimismo gases nocivos de escape, que ya no se producen en el tanque de granulación 4 y ascienden desde allí a la torre de condensación 10, en la limpieza y particularmente en la combustión.

A causa de la inyección de agua en la torre de condensación 10 y de la barrera de gas 20 se produce en la instalación de deshidratación del granulado, es decir, en el canal 5 y en las partes de la instalación inferiores a las fundas de protección 21a-21c, una presión subatmosférica, que se ocupa de una aspiración de los vapores y gases a través de la línea de descarga 22 en la torre de condensación 10. De este modo se evita, que los gases nocivos que contienen H_{2}S lleguen de manera no controlada a través de aberturas y/o puntos no estancos en la instalación de deshidratación del granulado a la atmósfera. De esta forma resulta, por ejemplo, incluso posible, limpiar un filtro de tambor empleado como dispositivo de deshidratación por medio de aire comprimido.

Ventajosamente se prevén dispositivos de medida y/o de regulación (no representados) en la línea de descarga 22 y la alimentación de agua 12, de forma que la cantidad de vapor y de gas aspirada de la instalación de deshidratación se regule a través de la cantidad de agua inyectada en la torre de condensación 10 y pueda mantenerse en un mínimo. En cierto modo se prevén instrumentos de medida para la determinación del ratio de escorias, para poder regular también la cantidad de agua inyectada en función de estos.

Claims (19)

1. Procedimiento de granulación de escorias, particularmente de un alto horno y/o de una planta de reducción de fusión, alimentándose una mezcla granulado-agua formada durante la granulación en un tanque de granulación (4) y posteriormente en una instalación de deshidratación, en la que se deshidrata el granulado de escorias, y condensándose al menos parcialmente los vapores y gases que contienen H_{2}S obtenidos durante la granulación, en una cámara de condensación conectada en flujo con el tanque de granulación (4) mediante inyección de agua, caracterizado porque los gases residuales que contienen H_{2}S se descargan de la cámara de condensación por debajo del punto de inyección de agua y se quema
H_{2}S.

2. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1, caracterizado porque la combustión se efectúa en una cámara de combustión (16).

3. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1, caracterizado porque los gases residuales, tras la descarga de la cámara de condensación, se conducen en contracorriente a las escorias calientes y, en este contexto, se quema H_{2}S para formar SO_{2}, cuando sea apropiado, con suministro de calor por medio de una llama de apoyo.

4. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el gas de escape de la combustión se enfría con agua y el SO_{2} formado a partir del H_{2}S se precipita.

5. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el tanque de granulación (4) está separado de forma estanca de la instalación de deshidratación.

6. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el tanque de granulación (4) y en la cámara de condensación inferior al punto de inyección de agua se ajusta una sobrepresión.

7. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los vapores y gases obtenidos en la instalación de deshidratación se conducen a la cámara de condensación por encima del punto de inyección de agua.

8. Procedimiento acorde a la Reivindicación 7, caracterizado porque en la cámara de condensación por encima del punto de inyección de agua se ajusta una presión subatmosférica.

9. Procedimiento acorde a la Reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la cantidad de vapor y de gas conducida por medio de un efecto de aspiración en la cámara de condensación se regula a través de la cantidad de agua inyectada y se mantiene en un
mínimo.

10. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el condensado formado en la cámara de condensación y el agua inyectada se descargan de la cámara de condensación y se alimenta al agua separada en la instalación de deshidratación, que se recircula para la granulación y para la inyección de agua.

11. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la cantidad de agua inyectada se regula en función del ratio de escorias.

12. Instalación de granulación de escorias, particularmente de un alto horno y/o de una planta de reducción de fusión, comprendiendo un canal de escorias (1) para el transporte de las escorias calientes hasta un dispositivo (2) de granulación, preferentemente un cabezal de atomizado, un tanque de granulación (4) dispuesto posteriormente para la incorporación de una mezcla granulado-agua, un dispositivo de condensación (10) conectado en flujo con el tanque de granulación (4), preferentemente una torre de condensación, con una alimentación de agua (12) y un dispositivo (11) para la inyección de agua, y una instalación de deshidratación del granulado, caracterizada porque en el dispositivo de condensación (10) inferior al dispositivo (11) para la inyección de agua se prevé una línea de descarga (15) para vapores y gases, conectada en línea con una cámara de combustión
(16).

13. Instalación de granulación de escorias, particularmente de un alto horno y/o de una planta de reducción de fusión, comprendiendo un canal de escorias (1), provisto de una campana extractora (18), para el transporte de las escorias calientes hasta un dispositivo (2) de granulación, preferentemente un cabezal de atomizado, un tanque de granulación (4) dispuesto posteriormente para la incorporación de una mezcla granulado-agua, un dispositivo de condensación (10) conectado en flujo con el tanque de granulación (4), preferentemente una torre de condensación, con una alimentación de agua (12) y un dispositivo (11) para la inyección de agua, y una instalación de deshidratación del granulado, caracterizada porque en el dispositivo de condensación (10) inferior al dispositivo (11) para la inyección de agua se prevé una línea de descarga (15) para vapores y gases, que desemboca en el canal de escorias (1) entre el dispositivo de granulación (2) y la campana extractora
(18).

14. Instalación acorde a la Reivindicación 12 ó 13, caracterizada porque tras la cámara de combustión (16) y/o tras la campana extractora (18) del canal de escorias (1) se prevé un enfriador de agua (17) para los gases de escape de la combustión.

15. Instalación acorde a la Reivindicación 13 ó 14, caracterizada porque el canal de escorias (1) comprende un quemador (19) para la producción de una llama de apoyo.

16. Instalación según al menos una de las Reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque la instalación de deshidratación del granulado comprende por lo menos un dispositivo de deshidratación (6a, 6b) y un depósito de agua (7a, 7b, 7c), provistos de una funda de protección (21a, 21b, 21c), y una línea de descarga (22) para vapores y gases parte de la funda de protección (21a, 21b, 21c), que desemboca en el dispositivo de condensación (10) superior al dispositivo (11) para la inyección de agua.

17. Instalación según al menos una de las Reivindicaciones 12 a 16, caracterizada porque entre el tanque de granulación (4) y la instalación de deshidratación del granulado se prevé una barrera de gas
(20).

18. Instalación según al menos una de las Reivindicaciones 12 a 17, caracterizada porque en el dispositivo de condensación (10) inferior al dispositivo (11) para la inyección de agua se prevé un medio (13) para la acumulación de agua y condensado, del que parte una línea de descarga (14), que desemboca en el dispositivo de deshidratación del granulado, particularmente el depósito de agua (7c).

19. Instalación según al menos una de las Reivindicaciones 12 a 18, caracterizada porque la instalación de deshidratación del granulado, particularmente el depósito de agua (7c), está conectada en línea con la alimentación de agua (12) del dispositivo de condensación (10) y/o del dispositivo de granulación (2).