Аэрационная установка для жидкости и шлама

(51) 02 1/00 (2006.01) 22 1/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) АЭРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЖИДКОСТИ И ШЛАМА(57) Аэрационная установка для жидкости или шлама, выпускает как жидкость, так и шлам (Р) через свою распылительную насадку на цепную завесу (С) и захватывает воздушные пузырьки из жидкости или шлама (Р) когда жидкость вытекает через звенья цепи (С) под действием силы тяжести,образуя пленки на основании взаимодействия поверхностного натяжения и смачиваемости между тремя рассматриваемыми поверхностями. Поскольку затронут выходной поток, эти слои прекращают взаимодействовать между собой,поглощая оставшийся воздух между ними, таким образом, образуя обильные пузырьки в результате образования вспененных жидкости или шлама (Р) посредством высвобождения цепи (С).(73) КОМПАНИЯ ВАЛЕ ДО РИО ДОСЕ 25179 Данное описание касается устройства содержащего, как правило, разбрызгивающую насадку и цепные завесы с подвешенными звеньями,задачей которых является аэрация жидкостей или шламов посредством генерирования и захватывания воздушных пузырьков, в результате комбинаций физических свойств, таких как поверхностное натяжение и смачиваемость, сила тяжести и пластическая конформация. Данное устройство, в частности,делает возможным более унифицированный и экономичный способ аэрирования воды, жидкостей и минералов и/или органических шламов в различных промышленных и экономических отраслях. Как известно квалифицированным специалистам в данной области, в отрасли шахтного дела и, в частности, в отрасли мелкого гранулирования железной руды, широко известен процесс,называемый покрытием,где огнеупорное минеральное покрытие наносят на отожженные гранулы для прямого восстановления. Сталеплавильные заводы, которые используют процесс прямого восстановления для преобразования железной руды или мелких гранул руды в металлическое железо,должны адаптироваться для того, чтобы справляться с узким местом процесса, так называемым прилипанием. В отличии от доменных печей, в печах прямого восстановления,загрузка преобразуется в высокотемпературное железо в восстановительной среде. В подобной среде загрузка, однако, не плавится. Восстановительные газы проникают в поры компонентов загрузки (в гранулы гранулята), и при контролируемой температуре происходит термохимическое восстановление оксидов железной руды в металлическое железо, в результате которого получают твердый и губкообразный продукт известный как губчатое железо, компоненты которого сохраняют первоначальную форму гранул или гранулята из которого они были получены. В целях оптимизации продуктивности упомянутого выше процесса были подняты рабочие температуры, и в результате таких рабочих условий эффект прилипания усилился. Ясно, что данный процесс прилипания является причиной образования больших твердых блоков губчатого железа, образованных в результате частичной плавки и поверхностного плавления гранул или железного гранулята подверженных повышенным температурам. В результате такой агломерации образуется дефицит работы в печи,усложняя ее последующую разгрузку, таким образом, перегружая нижестоящее оборудование. Для решения этой проблемы был разработан процесс названный покрытием для нанесения тонкого слоя огнеупорного материала на поверхность гранул для дальнейших стадий,следующих за их обжигом (изготовление) и перед их термохимическим восстановлением в случае печей прямого восстановления. Данный процесс включает разбрызгивание этого водного шлама мелко промолотого огнеупорного материала на 2 движущиеся гранулы для их покрытия. Для разбрызгивания,насадки стратегически устанавливаются в местах, таких как перегрузочные лотки между ленточными транспортерами, а также над ними. Данный процесс неудобен тем, что причиняет забивание насадок, так как они имеют маленькие отверстия для эффекта разбрызгивания и поэтому чувствительны к присутствию любых инородных материалов в огнеупорном шламе, так же как и к уплотнению огнеупорного материала, который оседает близко к ним во время длительных перерывов в операциях покрытия. Такие частые забивания являются слабым местом данной системы, устранение которых требуют много временных затрат, подвергая группы технического обслуживания физическому и моральному истощению, таким образом повышая риск возникновения несчастных случаев. Из-за ряда причин решение на корню данной проблемы часто бывает невозможным, что ведет к нежелательным повторениям через определенные промежутки времени. Из-за высокой скорости, с которой шлам течет в узких частях насадок, насадки изнашиваются, что представляет собой еще одну проблему. Наряду с абразивностью материалов содержащихся в шламе,высокая скорость расширяет данные насадки,изменяя таким образом как место попадания струи шлама, так и выходной поток, таким образом увеличивая удельное потребление минералов и делая еще худшим равномерное распределение шлама на гранулах. Другим недостатком являются относительно высокие уровни давления,считающиеся необходимыми для процесса разбрызгивания струи. Такие уровни давления затрудняют предотвращение заторов шлама в распределительном контуре на изгибах, соединениях и клапанах, а также в механических уплотнениях насосов центрифуги,используемой в процессе. Непосредственным результатом данных недостатков по отдельности или вместе является нестабильность в процессе покрытия, что приводит к обширным дефектам покрытия объемов гранул, а также к высокой степени прилипания, что приводит к недовольству клиентов. Лабораторный коэффициент прилипания образцов отражает агломерацию в печах прямого восстановления, как видно выше. Это выражается исходя из процентного содержания агломерированной массы по отношению к первоначальной свободной массе, подверженной высокой температуре,давлению и термохимическому восстановлению. Данная патентная заявка отличается от упомянутого тем, что она предлагает устройство,которое делает возможной аэрацию минеральных шламов состоящих из воды и мелко промолотых минералов, чистых или смешанных с материалами,такими как известь, известняк, дунит, боксит,цемент или любой другой минерал предназначенный и/или используемый в установках 25179 гранулирования для покрытия гранул железной руды, как горячих, так и холодных. Для этого данное устройство было выполнено основываясь на законах теоретической физики,таких как поверхностное натяжение, смачиваемость,сила тяжести, и т.п., а также на широко используемом исходном материале, таком как цепи,трубы, пластины, болты и гайки металлические или нет. Таким образом, еще одной задачей данного изобретения является устройство, которое сделает возможной аэрацию минеральных шламов, как определено выше, для использования в установках гранулирования для покрытия гранул железной руды. Данное устройство также используется для нанесения подобных шламов на движущиеся загрузки гранул на ленточных транспортерах для их равномерного перекрестного распыления и перколяции через них для того, чтобы достичь нижних гранул ленточного транспортера. Для данных целей, это устройство было выполнено в виде комплекта, содержащего пять модулей, приведенных ниже, и может быть легко адаптировано к любой ситуации, при условии, что ленточный транспортер со свободной частью четырехметровой высоты вдоль его пути,расположен предпочтительно близко к подаче. Для того чтобы добиться равномерного перекрестного распыления на гранулы и перколяции нижней части, модуль разбрызгивания содержит цепи формирующие завесы, проходящие по всей протяженности загрузки гранул ленточного транспортера. Таким образом, еще одной задачей данного изобретения является обеспечение аэрации минерального шлама используемого в системе покрытия гранул железной руды для установок гранулирования для предотвращения блокировки концов насадок материалами инородными для процесса, или любой другой части, для обеспечения стабильности и равномерного нанесения по всему пути использования системы. Для решения этой задачи, устройство содержит распылительную насадку, отверстие которой выполнено прямоугольной формы подходящего размера для того, чтобы не задерживать внутри любой инородный для процесса материал. Таким образом, еще одной задачей данного изобретения является обеспечение аэрации минерального шлама используемого в системах покрытия гранул железной руды для установок гранулирования для предотвращения разливания и случайного разбрызгивания, таким образом,препятствуя образованию отходов, загрязнения и проблем окружающей среды. Для решения этой задачи, устройство выполнено таким, что удовлетворяет трем требованиям) Процесс располагается таким образом, что концы завесы располагаются достаточно близко к загрузкам гранул) Процесс аэрации демпфирует скорость падения шлама, таким образом, предотвращает внезапное сжатие его частей в момент когда они касаются гранул, таким образом препятствуя распылению.) Воздушные пузырьки действуют как демпферы, которые сглаживают соприкосновение шлама с гранулами. Таким образом, еще одной задачей данного изобретения является обеспечение аэрации минерального шлама используемого в системах покрытия гранул железной руды для установок гранулирования в целях обеспечения долгосрочного эксплуатационного использования без необходимости обслуживания и замены деталей изза преждевременного износа. Для решения данной задачи это устройство было специально обеспечено износоустойчивыми деталями, такими как, согласно стандарту 80 - распылительный конец стальной трубы диаметром три дюйма, сваренные короткие звенья цепи, вмещающие стальные лотки с толщиной стенки 5 мм, однако материалы и размеры отличные от этих, могут быть использованы для обеспечения свойств необходимых при эксплуатации в жестких условиях. Таким образом, еще одной задачей данного изобретения является обеспечение аэрации минерального шлама, используемого в системе покрытия гранул железной руды для установок гранулирования для возможности работы системы нагнетания шлама по всему пути от стадии приготовления до стадии нанесения под низким давлением для уменьшения энергетических нагрузок нагнетания, наряду с предотвращением утечек из транспортировочных труб и в системах уплотнений насоса, таких как прокладки и механические уплотнения. Для решения этой задачи насадка данного устройства была выполнена соответственно с наносящей трубой диаметром три дюйма и насадкой без сужения, которая, вдобавок к выполнению линии распределения шлама правильной формы, от баков гомогенизации до перколяционного фильтра обеспечивает низкие уровни нагрузочных потерь по контуру, таким образом поддерживая низкое давление нагнетания. Эти и другие задачи данного изобретения можно решить, если жидкость или шлам выпустить через распылительную насадку на цепную завесу и сочетанием физических свойств, таких как поверхностное натяжение и смачиваемость, и пластичная конформация, захватывая воздушные пузырьки в жидкость или шлам, когда они протекают через звенья цепи, сформированные пленками посредством взаимодействия поверхностного натяжения и смачиваемости между тремя рассматриваемыми поверхностями (твердое вещество/завеса, жидкость/шлам и газ/воздух). Данная пленка формируется внутри каждого звена между ними и между цепями. При затрагивании выходного потока эти пленки прекращают взаимодействовать между собой, захватывая оставшийся воздух между ними, таким образом образуя обильные пузырьки, что приводит к 3 25179 образованию вспененной жидкости или шлама посредством высвобождения цепи. Далее данное изобретения будет описано со ссылками на приложенные фигуры, на которых На фиг. 1 изображен общий вид аэрационной установки для жидкости или шлама На фиг. 2 изображен подробный вид вспениваемой жидкости при помощи аэрационной установки для жидкости или шлама На фиг. 3 изображен подробный вид не забивающейся распылительной насадки,используемой в аэрационной установке для жидкости или шлама На фиг. 4 изображен подробный вид распределений и однородности жидкости,возможных при использовании аэрационной установки для жидкости или шлама и На фиг. 5 изображен подробный вид распределений и однородности жидкости,возможных при использовании аэрационной установки для жидкости или шлама. Данное устройство разработано для соответствия упомянутым выше задачам и выполнено подходящих размеров для использования в установках гранулирования и содержит пять модулей 1. Модуль нанесения, или наносящее устройство(1), содержащий три части первая выполнена в виде трубы длиной 0,8 метра и диаметра 3 дюйма вторая часть, присоединенная к первой, является наносящей насадкой, также выполнена в виде трубы с уплощенным концом и прямоугольным отверстием размером 20210 мм, которая может свободно поворачиваться вокруг своей оси для оптимального позиционирования третья часть представляет собой держатель наносящего устройства, который благодаря своим специальным свойствам,допускающим лучшее позиционирование,обеспечивает текущие параметры, такие как расстояние до завесы (С),угол, выравнивание и подъем. 2. Аэрационный и распылительный модуль (2),который является основным объектом прототипа,содержит трехметровые смежные наборы цепей (С),выровненные и образующие завесы, которые при подвешивании образуют сцепленную и достаточно пористую систему для возникновения эффекта аэрации и специально выполнены свободными способствуя самоочистке и дополнительной очистке. 3. Направляющий модуль (3) содержит переднюю и заднюю панель, слегка наклоненную к цепям (С), формируя многослойную конструкцию для перенаправления отделяющихся потоков от шлама (Р) и для обеспечения их равномерного распределения, вдоль длины завесы. 4. Приемный модуль (4) содержит корпус расположенный ниже модуля нанесения,поддерживаемого цепью. Данный модуль также способствует распределению шлама (Р) и сдерживает случайные брызги от наносящего устройства (1). 4 5. Конструкционный модуль (5) содержит металлические профили, которые поддерживают и усиливают систему,обеспечивая надежную установку каждого компонента наряду с обеспечением быстрых и безопасных механических проверок и вмешательств. Минеральный шлам (Р), который поступает в оборудование под низким давлением, проходит через наносящее устройство (1), которое свободно разбрызгивает его на завесы для равномерного распределения по ним. Когда жидкость вытекает через завесы под действием силы тяжести, ее объем(Р) становится даже более распределенным так,чтобы выйти через нижний конец, таким образом,покрывая всю пересекаемую протяженность слоя обоженных гранул на ленточном транспортере. Шлам (Р) взаимодействует с цепями (С) и,следовательно, подвергается аэрации, при этом посредством термальной изоляции полученной пузырьками воздуха, шлам (Р) быстро перколирует и поступает в нижний конец загрузки гранул на ленточном конвейере параллельно с началом процесса испарения, воздействием на гранулы температуры выше температуры кипения воды. Этот эффект называется аэрационной перколяцией. Таким образом, этот процесс хорошо подходит для покрытия и прилипания минерального пигмента к загрузке гранул, движущейся под установкой,обеспечивая высокий уровень покрытия. Не смотря на то, что была описана и проиллюстрирована аэрационная установка (10) для жидкости и шлама, следует отметить, что возможно выполнение различных конструктивных вариантов и вариантов применения не выходя из объема данного изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Аэрационная установка для жидкости или шлама, отличающаяся тем, что она может выпускать как жидкость, так и шлам (Р) через свои распылительную насадку на цепную завесу (С) и захватывать воздушные пузырьки внутрь жидкости или шлама (Р) когда они протекают через звенья цепи, сформированные пленками на основании взаимодействия поверхностного натяжения и смачиваемости между тремя рассматриваемыми поверхностями(твердое вещество/завеса,жидкость/шлам и газ/воздух), причем, поскольку затронут выходной поток, эти пленки прекращают взаимодействовать между собой, захватывая оставшийся воздух между ними, таким образом,образуя обильные пузырьки, что приводит к образованию вспененных жидкости или шлама (Р) посредством высвобождения цепи (С). 2. Аэрационная установка для жидкости или шлама по п. 1, отличающаяся тем, что содержит пять модулей ) модуль нанесения или наносящее устройство (1) ) аэрационный и распылительный модуль (2) ) направляющий модуль (3) ) приемный модуль (4) и ) конструкционный модуль (5). 3. Аэрационная установка для жидкости или шлама по п.2, отличающаяся тем, что ее модуль 25179 нанесения или наносящее устройство (1) содержит три отдельные части первая часть выполнена в виде трубы вторая часть, присоединенная к первой,является наносящей насадкой, также выполнена в виде трубы с уплощенным концом и прямоугольным отверстием, которая выполнена с возможностью свободно поворачиваться вокруг своей оси для оптимального позиционирования третья часть представляет собой держатель наносящего устройства, который благодаря своим специальным свойствам, допускающим лучшее позиционирование,обеспечивает текущие параметры, такие как расстояние до потоков (С),угол, выравнивание и подъем. 4. Аэрационная установка для жидкости или шлама по п.2, отличающаяся тем, что аэрационный и распылительный модуль (2), содержит смежные наборы цепей (С), выровненные и образующие завесы, которые при подвешивании образуют сцепленную и достаточно пористую систему для возникновения эффекта аэрации и специально выполнены свободными способствуя самоочистке и дополнительной очистке. 5. Аэрационная установка для жидкости или шлама по п.2, отличающаяся тем, что направляющий модуль (3) содержит переднюю и заднюю панель, слегка наклоненную к цепям (С),формируя многослойную конструкцию для перенаправления отделяющихся потоков от шлама(Р) и для обеспечения их равномерного распределения вдоль длины завес. 6. Аэрационная установка для жидкости или шлама по п. 2, отличающаяся тем, что приемный модуль (4) содержит корпус, расположенный ниже модуля разбрызгивания, поддерживаемого цепью,причем данный модуль также способствует распределению шлама (Р) и вмещает случайные брызги от наносящего устройства (1). 7. Аэрационная установка для жидкости или шлама по п.2, отличающаяся тем, что конструкционный модуль(5) содержит металлические профили, которые поддерживают и усиливают систему,обеспечивая надежную установку каждого компонента наряду с обеспечением быстрых и безопасных механических проверок и вмешательств. 8. Аэрационная установка для жидкости или шлама по п.1, отличающаяся тем, что минеральный шлам (Р), который поступает в оборудование под низким давлением, проходит через наносящее устройство (1), которое свободно разбрызгивает его на завесы для равномерного распределения по ним, при этом, когда жидкость вытекает через завесы под действием силы тяжести,ее объем (Р) становится более распределенным так,чтобы выйти через нижний конец, таким образом,покрывая пересекаемую протяженность слоя обожженных гранул на ленточном транспортере. 9. Аэрационная установка для жидкости или шлама по п.1, отличающаяся тем, что шлам (Р) взаимодействует с цепями (С) и, следовательно,подвергается аэрации, при этом посредством термальной изоляции, полученной пузырьками воздуха, шлам (Р) быстро перколирует и поступает в нижний конец загрузки гранул на ленточном конвейере параллельно с началом процесса испарения, воздействуя на гранулы температуры выше температуры кипения воды.