LU87657A1 - DEVICE FOR DRAINING SLAG SAND - Google Patents
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Description
VORRICHTUNG ZUM ENTWÄSSERN VON SCHLACKENSANDDEVICE FOR DRAINING SLAG SAND
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ent¬wässern von Schlackensand, insbesondere von in einemAufnahmebehälter befindlichen Hochofenschlackensand.The invention relates to a device for dewatering slag sand, in particular blast furnace slag sand located in a receptacle.
Es ist Stand der Technik, die aus einem Schachtofen,beispielweise einem Hochofen, ausfliessende Schlackemittels aus Düsen austretenden Wasserstrahlen so abzu¬schrecken, dass die flüssige Schlacke sich in einenmehr oder weniger feinen Schlackensand verwandelt.Damit dieser Schlackensand nutzbringend weiterverwendetwerden kann, muss das durch das genannte Besprühenentstehende Gemenge aus Schlackensand und Wasser, derSchlackenbrei, möglichst weitgehend entwässert werden.It is state of the art to quench slag flowing out of a shaft furnace, for example a blast furnace, by means of water jets emerging from nozzles in such a way that the liquid slag is converted into a more or less fine slag sand. In order for this slag sand to be able to be used further, this must be done by the resulting spray mixture of slag sand and water, the slag pulp, is dewatered as far as possible.
Diese Entwässerung geschieht nach dem Stand derTechnik durchwegs dadurch, dass Wandabschnitte einesAufnahmebehälters für den nassen Schlackensand alsfilternde, wasserdurchlässige Flächen ausgebildet sind.Hierzu können die vertikalen Seitenwände, zum Beispieleines zylinderischen Aufnahmebehälters, ganz oderteilweise als Filterflächen ausgebildet werden, oderauch nur der konische Auslaufbereich eines solchenBehälters.According to the prior art, this dewatering takes place consistently in that wall sections of a receptacle for the wet slag sand are designed as filtering, water-permeable surfaces. To this end, the vertical side walls, for example of a cylindrical receptacle, can be designed in whole or in part as filter surfaces, or only the conical outlet area of such a container.
Im ersten Fall können zwar die filternden. Flächenrelativ gross ausgelegt werden, jedoch bleibt der imunteren, zum Beispiel konischen Auslauf befindlicheSchlackensandanteil unentwässert, während im zweitenFall zwar eine Entwässerung dieses Anteils stattfindet,jedoch die filternde Fläche relativ klein bleibt. Inbeiden Fällen, besonders jedoch im letztgenannten, sind die Filterflächen einer hohen mechanischen Druckbe¬anspruchung vom Behälterinhalt her ausgesetzt, so dassdiese Filterwandabschnitte entsprechend widerstands¬fähig, das heisst teuer, ausgeführt werden müssen.In the first case, the filtering. Are designed to be relatively large in area, but the lower, for example conical outlet, slag sand portion remains undrained, while in the second case this portion is dewatered, but the filtering area remains relatively small. In both cases, but particularly in the latter, the filter surfaces are exposed to high mechanical pressure loads from the container contents, so that these filter wall sections must be made correspondingly resistant, that is to say expensive.
Ein besonders gravierender Nachteil beider Aus¬führungen (oder einer Kombination der beiden) bestehtdarin, dass die genannten Filterflächen nach relativkurzer Verwendung durch Schlackenschlamm verstopfen unddamit unwirksam werden. Zur Entschlammung der Filter¬flächen kennt der Stand der Technik ein Einsprühen,mittels Düsen beispielsweise, von Wasser durch dieFilterflächen hindurch von aussen nach dem Innern desBehälters zu.A particularly serious disadvantage of both versions (or a combination of the two) is that the filter surfaces mentioned become clogged by slag sludge after relatively short use and are therefore ineffective. In order to desludge the filter surfaces, the prior art is known to spray water, for example by means of nozzles, through the filter surfaces from the outside towards the inside of the container.
Zur Vermeidung dieser Nachteile des Standes derTechnik ist es deshalb Aufgabe der Erfindung, eineVorrichtung zum Entwässern von Schlackensand dereingangs genannten Gattung vorzuschlagen, welche ohnejegliche Filterflächen auskommt bei einemgleichbleibend maximalen Entwässerungseffekt.To avoid these disadvantages of the prior art, it is therefore an object of the invention to propose a device for dewatering slag sand of the type mentioned at the beginning, which does not require any filter surfaces and has a constant maximum dewatering effect.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der ein¬gangs genannten Gattung mit den im Hauptanspruch ange¬führten Merkmalen gelöst.This object is achieved by a device of the type mentioned at the beginning with the features stated in the main claim.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in denZeichnungen dargestellt und werden im folgenden näherbeschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. Show it:
Figur 1, einen schematischen Längsschnitt durch einerstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem imwesentlichen konischen Auslauftrichter;Figure 1 is a schematic longitudinal section through a first embodiment of the invention with an essentially conical discharge funnel;
Figur 2, einen schematischen Längsschnitt durch einzweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, ähnlichdemjenigen nach Figur 1, jedoch mit einem doppeltenAuslauftrichter in Tandemanordnung;FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through a second exemplary embodiment of the invention, similar to that according to FIG. 1, but with a double discharge funnel in tandem arrangement;
Figur 3, einen schematischen Längsschnitt durch eindrittes Ausführungsbeispiel, ähnlich demjenigen nachFigur 1 , jedoch zusätzlich mit einer schwenkbaren Ver¬schlussklappe für den Behälterauslauf;3 shows a schematic longitudinal section through a third exemplary embodiment, similar to that according to FIG. 1, but additionally with a pivotable closure flap for the container outlet;
Figur 4, einen schematischen Längsschnitt durch einviertes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einemzylindrisch-konischen Verlauf des Auslauftrichters;Figure 4 is a schematic longitudinal section through a fourth embodiment of the invention with a cylindrical-conical shape of the discharge funnel;
Figur 5, einen schematischen Längsschnitt durch einfünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, ähnlichdemjenigen nach Figur 4, jedoch mit einer konischenErweiterung des Aufnahmebehälterauslaufs;Figure 5 is a schematic longitudinal section through a fifth embodiment of the invention, similar to that of Figure 4, but with a conical widening of the receptacle outlet;
Figur 6, einen schematischen Längsschnitt durch einsechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, im wesent¬lichen bestehend aus einer Kombination der Aus¬führungsbeispiele nach den Figuren 1 und 5;FIG. 6 shows a schematic longitudinal section through a sixth exemplary embodiment of the invention, essentially consisting of a combination of the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 5;
Figur 7, einen schematischen Längsschnitt durch einsechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einemhöhenverstellbaren Auslauftrichter.Figure 7 is a schematic longitudinal section through a sixth embodiment of the invention with a height-adjustable discharge funnel.
Figur 1 zeigt den unteren Teil eines beispielsweisezylindrischen Aufnahmebehälters 8 für den zu ent¬wässernden Schlackensand, mit einem vorzugsweisekonischen unteren Auslauf 10 (die Schlackensandfüllungdes Behälters 8 ist in der Figur nicht weiterangedeutet). Die AuslaufÖffnung 12 des Auslaufes 10 istvon einem nachgeschalteten Auslauftrichter 14 von ebenfalls im wesentlichen konischer Form umgeben. DieDurchmesser von Auslauf 10 in seinem unteren Teil undvon Auslauftrichter 14 sind entsprechend gewählt, umzwischen beiden einen konischen Ringspalt 16 zuschaffen, wobei die Oberkante 18 des Auslauftrichters14 höher liegt als die Unterkante der Auslauföffnung12.FIG. 1 shows the lower part of a cylindrical receptacle 8, for example, for the slag sand to be dewatered, with a preferably conical lower outlet 10 (the slag sand filling of the container 8 is not indicated in the figure). The outlet opening 12 of the outlet 10 is surrounded by a downstream outlet funnel 14 which is also essentially conical in shape. The diameters of the outlet 10 in its lower part and of the outlet funnel 14 are chosen accordingly in order to create a conical annular gap 16 between the two, the upper edge 18 of the outlet funnel 14 being higher than the lower edge of the outlet opening 12.
Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäassen Vor¬richtung beruht auf dem Prinzip der kommunizierendenGefasse. Aufgrund dieses Prinzips steigt das imSchlackensand enthaltene Wasser im Ringkanal 16 hochund läuft in einem ersten Stadium der Entwässerung überdie Oberkante 18 des Auslauftrichters 14 ab. Wegenseiner Dichte und inneren Reibung nimmt der Schlacken¬sandanteil des Schlackenbreis nicht an diesem Hoch¬steigen des Wassers im Ringraum 16 teil, wodurch dieTrennung zwischen Sand und Wasser erfolgt, und dies,wie Versuche ergeben haben, mit einer erstaunlichenEffizienz. Der Schlackensand wirkt demgemäss selbst alsFiltermasse.The principle of operation of the device according to the invention is based on the principle of the communicating vessels. On the basis of this principle, the water contained in the slag sand rises in the ring channel 16 and in a first stage of drainage runs off over the upper edge 18 of the outlet funnel 14. Because of its density and internal friction, the slag sand portion of the slag pulp does not participate in this rising water in the annular space 16, which results in the separation between sand and water, and this has been shown by experiments to be astonishingly efficient. Accordingly, the slag sand itself acts as a filter mass.
Im genannten ersten Stadium der Entwässerung wirddas Wasser über die Oberkante 18 abfHessen gelassen,da auf dem hierdurch gegebenen relativ grossen Wegzwischen Auslauf 12 und dieser Oberkante 18 eine guteTrennwirkung zwischen Wasser und eventuell mitgeführtenschlammigen Sandbestandteilen erfolgt, insbesondereauch deswegen, weil beim Hochsteigen des Wassers imsich erweiternden Ringspalt 16 eine wesentliche Ver¬langsamung der Wassergeschwindigkeit stattfindet.In the first stage of dewatering mentioned, the water is allowed to flow off over the upper edge 18, since on the resulting relatively large path between the outlet 12 and this upper edge 18 there is a good separation effect between the water and any muddy sand components that are carried along, in particular also because when the water rises, the ring gap widens 16 there is a substantial slowdown in the water speed.
Das über die Kante 18 überströmende Wasser wird ineinem umlaufenden Ringraum 20 aufgefangen und übereinen Abfluss 21 abgeführt.The water flowing over the edge 18 is collected in a circumferential annular space 20 and discharged via a drain 21.
Zwecks weiterer Verbesserung des Trenneffekteszwischen Wasser und eventuell mitgeführtemSchlackenschlamm kann im Ringraum 20 fakultativ eineTrenn- und Beruhigungswand 22 mit zusätzlicherAbscheiderwirkung vorgesehen sein, wobei anfallenderSchlamm sich im unteren Teil des Ringraums 20 absetzenkann und nach beendeter Entwässerung durch einenAbfluss 28 abgezogen werden kann.In order to further improve the separation effect between water and any slag sludge carried along, a separating and calming wall 22 with an additional separating effect can optionally be provided in the annular space 20, the resulting sludge being able to settle in the lower part of the annular space 20 and being drained off through a drain 28 after the dewatering has ended.
Es hat sich bei den genannten Versuchen heraus¬gestellt, dass im weiteren Verlauf der Entwässerung dieSauberkeit des anfallenden Wassers wegen der zunehmen¬den Filterwirkung des im Behälter 8 abtrocknendenSchlackensandes zunimmt, die anfallenden Wassermengennaturgemäss abnehmen. Die Erfindung sieht deshalbfakultativ vor, bei zunehmender Wasserreinheit und ab¬nehmender Wassermenge das Wasser zunächst durch einVentil 24 und später durch ein noch tiefer gelegenesVentil 26 abfHessen zu lassen, wodurch der Ent¬wässerungsprozess abgekürzt wird. Während dem Entwäs¬serung svorgang wird der Schlackensandfluss durch denzylindrischen Ablaufstutzen 30 gesperrt, beispielsweisemit Hilfe eines nicht dargestellten, an sich bekanntenQuetschventils, welches unterhalb des Stutzens 30 indem sich anschliessenden, nicht dargestellten Abfluss¬rohr angebracht ist.It has been found in the experiments mentioned that, in the course of the dewatering, the cleanliness of the water produced increases due to the increasing filtering action of the slag sand drying in the container 8, and the water quantity naturally decreases. The invention therefore provides, as the water purity increases and the amount of water decreases, the water is first drained through a valve 24 and later through a valve 26 located even lower, which shortens the dewatering process. During the dewatering process, the slag sand flow is blocked by the cylindrical drain connection 30, for example with the aid of a squeeze valve, not shown, which is known per se and which is attached below the connection 30 in the subsequent drain pipe, not shown.
Die Erfindung sieht schliesslich fakultativWassereinspritzdüsen 32 in beliebiger Anzahl vor,welche am Oberteil des Ringraums 20 ringsherum ange¬ordnet sind und zum Reinigen des Auslauftrichters 14dienen, wenn der Behälter 8 zwischen zwei Entwäs¬serungsvorgängen einmal ganz entleert wird.Finally, the invention provides optional water injection nozzles 32 in any number, which are arranged all around on the upper part of the annular space 20 and serve to clean the outlet funnel 14 when the container 8 is completely emptied between two dewatering processes.
In Figur 2 ist eine Ausführungsvariante der Erfin¬dung dargestellt, bei welcher zwei in Tandemanordnunghintereinander geschaltete Auslauftrichter 34, 36 vor¬gesehen sind. Hierdurch wird nicht nur erreicht, dassder angestrebte, erfindungsgemässe Trenneffekt zwischenSchlackensand und Wasser noch weiter verbessert wird,sondern auch, dass die sonst am Separationsvorgangnicht teilnehmenden Schlackensandanteile (das sind zumBeispiel in Figur 1 die sich unterhalb der Auslauf¬öffnung 12 befindlichen Schlackensandmengen) auf einMinimum reduziert werden. Zu diesem Zweck wird deruntere Trichter 36 durch Offnen seines Wasserauslaufs37 eingesetzt wenn der obere Trichter 34 seine Funktionerfüllt hat.FIG. 2 shows an embodiment variant of the invention, in which two discharge funnels 34, 36 connected in tandem are provided. This not only ensures that the desired separation effect according to the invention between slag sand and water is further improved, but also that the slag sand portions that otherwise do not take part in the separation process (for example in FIG. 1 the slag sand quantities located below the outlet opening 12) are reduced to a minimum will. For this purpose the lower funnel 36 is used by opening its water outlet 37 when the upper funnel 34 has fulfilled its function.
Figur 3 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel mit einerschwenkbaren Verschlussklappe 38 am Auslauf 40 desAufnahmebehälter 8. Durch diese Verschlussklappe 18wird das nicht gezeigte Quetschventil vom Gewicht derBehälterfüllung entlastet. Die Verschlussklappe trägtaber auch dazu bei, dass die bereits mit der Anordnunggemäss Figur 2, verringerte nicht entwässerte untereSchlackensandmenge, auf ein Minimum reduziert wird.Figure 3 shows an exemplary embodiment with a pivotable closure flap 38 at the outlet 40 of the receptacle 8. This closure flap 18 relieves the squeeze valve, not shown, of the weight of the container filling. The closure flap also contributes to the fact that the lower amount of slag sand, which has already been reduced with the arrangement according to FIG. 2, is reduced to a minimum.
Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung, bei welcher einerfindungsgemässer Auslauftrichter 42 nach oben nichtdurchgehend konisch verlaufend (wie zum Beispiel inFigur 1) ausgelegt ist, sondern dessen oberer Teil 44im wesentlichen zylindrische Formen hat; um dies zuermöglichen, weist der Auslauf des Behälters 8 einenentsprechenden zylindrischen Stutzen 46 auf. Mit dieserKonfiguration wird erreicht, dass geringe Schlacken¬sandmengen nicht eventuell entlang einer durchgehendschräg verlaufenden Trichterwandung (siehe 14 in Figur1 ) nach oben abgeschwemmt werden können, sondern auf¬grund ihrer Dichte im unteren Teil des Trichters 42zurückgehalten werden.Figure 4 shows an embodiment in which an outlet funnel 42 according to the invention is not designed to be continuously conical upwards (as for example in FIG. 1), but rather the upper part 44 thereof has essentially cylindrical shapes; to make this possible, the outlet of the container 8 has a corresponding cylindrical socket 46. With this configuration it is achieved that small quantities of slag sand cannot possibly be washed away upwards along a continuously inclined funnel wall (see FIG. 14 in FIG. 1), but are retained in the lower part of the funnel 42 due to their density.
In Figur 5 ist, in einer weitergeführten Ausge¬staltung nach Figur 4, ein Auslaufstutzen 48 des Be¬hälters 8 unten mit einer konischen, sich nach untenerweiternden Schürze 50 versehen. Durch diese Konfigu¬ration wird zwischen der Schürze 50 und dem Auslauf¬trichter 52 ein relativ enger Ringspalt 52 geschaffenmit dem Effekt, dass nicht nur ein Hochschwemmen vonSchlackensand rein mechanisch gebremst wird, sondernauch zusätzlich ein weiterer Separationseffekt entstehtdurch das Wassergeschwindigkeitstsgefälle im Spalt 54und dem darüber liegenden Ringraum 56.In FIG. 5, in a further embodiment according to FIG. 4, an outlet connection 48 of the container 8 is provided at the bottom with a conical apron 50 which widens downwards. This configuration creates a relatively narrow annular gap 52 between the apron 50 and the discharge funnel 52 with the effect that not only is the slag sand floating up mechanically, but also an additional separation effect arises due to the water velocity gradient in the gap 54 and the one above it Annulus 56.
Die Ausgestaltung nach Figur 6 konkretisiert eineWeiterführung der Idee des Separationseffektes mittelseines Wassergeschwindigkeitsgefälles in dem sich nachoben erweiternden Ringspalt 58 zwischen der Auslauf¬schürze 62 des Behälters 8 und der wieder konisch aus- gelegten Trichterwand 66. Durch die beträchtlicheQuerschnittsvergrösserung dieses Ringspaltes 58 unddamit einhergehender Wassergeschwindigkeitsverzögerungwird der genannte Separationseffekt durch Dekantierenwesentlich begünstigt.The embodiment according to FIG. 6 concretizes a continuation of the idea of the separation effect by means of a water speed gradient in the ring gap 58 which widens upwards between the outlet apron 62 of the container 8 and the funnel wall 66, which is again conically designed. The considerable cross-sectional enlargement of this ring gap 58 and the associated decelerating water speed Separation effect significantly favored by decanting.
Figur 7 zeigt eine Weiterführung der in Figur 6dargestellten Erfindungsalternative indem der er-findungsgemässe Auslauftrichter 68 mit Zubehör höhen¬verstellbar ausgelegt ist. Ein umlaufender Faltbalg 70ermöglicht eine entsprechende vertikale Bewegung desSystems, wobei diese vertikale Verlagerung mit Hilfenicht dargestellter, an sich bekannte Mittel herbei¬geführt wird.FIG. 7 shows a continuation of the alternative of the invention shown in FIG. 6 in that the discharge funnel 68 according to the invention is designed to be height-adjustable with accessories. A circumferential bellows 70 enables a corresponding vertical movement of the system, this vertical displacement being brought about by means which are not known and are known per se.
Wird der Trichter 68 nach oben verlagert, so verengtsich der Spalt 72 bei gleichzeitiger Vergrösserung dessich darüber befindlichen Wasservolumens und Höher¬legung der Abschlusskante 74, was, wie aus den vor¬stehenden Ausführungen hervorgeht, optimale Rei¬nigungseffekte ergibt. Diese Höhenverstellungermöglicht es die Vorrichtung verschiedenenSandgualitäten optimal anzupassen.If the funnel 68 is moved upward, the gap 72 narrows while simultaneously increasing the water volume above it and raising the end edge 74, which, as can be seen from the above explanations, results in optimal cleaning effects. This height adjustment enables the device to be optimally adapted to different sand qualities.
Zwecks weiterer Optimierung des Reinigungseffektessieht die Erfindung fakultativ ein kreisringförmiges,umlaufendes Filterelement 78 zwischen dem Auslauf¬stutzen 76 des Behälters 8 mit dem Auslauftrichter 68vor. Dieses Filterelement 78 das vorzugsweise alsRückhaltegitter wirkt ist im Gegensatz zu den eingangserwähnten Filterelementen nach dem Stand der Technikkeiner nennenswerten mechanischen Beanspruchung mit entsprechender Abnutzung ausgesetzt und hat vor allemnicht das Gewicht des Behälterinhaltes zu tragen.To further optimize the cleaning effect, the invention optionally provides an annular, circumferential filter element 78 between the outlet nozzle 76 of the container 8 with the outlet funnel 68. In contrast to the aforementioned filter elements according to the prior art, this filter element 78, which preferably acts as a retention grille, is not exposed to any significant mechanical stress with corresponding wear and, above all, does not have to bear the weight of the container contents.
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