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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wasseraufbereitung eisenhaltiger Schlacke aus der
Stahlherstellung nach dem Erstarren in einem schichtweise gefüllten Giessbett, vorzugsweise mit einer schrägen
Giessfläche. Eisenhaltige Schlacken fallen z. B. nach dem LDAC-, LD- und andern Stahl erzeugenden Verfahren an.
Es ist üblich, anfallende Stahlwerksschlacke in Giessbetten aufzubereiten, zu denen sie in Pfannen mittels
Lastkraftwagen oder Waggons transportiert und dann über Kranbahnen verteilt und gekippt werden. Die Pfannen enthalten vielfach grössere Mengen Eisen in erstarrter und flüssiger Form, flüssige Schlacken mit Schalen und
Schlackenklötze, die in den Pfannen erkaltet sind. Die Ausflussfläche ist durch die Spannweite der Kranbahnen begrenzt. Dieser Umstand hat zur Folge, dass sich durch Stauungen beim Fliessen dicke Schichten aus Schlacke und Eisen sowie auch Eisenstücke bilden, die von Schlacke umschlossen sind bzw. denen Schlacke anhaftet.
Da sich solche Bettfüllungen mittels Greifer, Bagger oder Ladegeräten nur sehr schwer bearbeiten lassen, erzeugt man durch starke Nässung Spannungsrisse in der Bettfüllung, um so die Aufbereitung mit den genannten Geräten zu erleichtern. Während man aus der nach dem LDAC-Verfahren anfallenden Schlacke Düngemittel herstellt, wird die nach den übrigen Verfahren gewonnene Schlacke zu einem Teil wieder zum Hochofen zurückgeführt, zum andern Teil als Strassenbaustoff verwendet. Dem uneingeschränkten Einsatz der Stahlwerksschlacke im
Strassenbau steht jedoch noch der unaufgelöste Branntkalk und Dolomit entgegen, der mit einer Schutzschicht umgeben als Fremdkörper in den Schlackenplatten enthalten ist. Die Schutzschicht, die teilweise oder ganz aus
Eisenoxyden, möglicherweise auch aus Silikaten u. a. besteht, ist so dicht, dass sie das Ablöschen des Kalkes bzw.
Dolomits unter Einfluss von Wasser oder Dampf nicht ohne weiteres zulässt. Es bleibt ungelöschter Kalk und
Sinterdolomit in der Schlacke zurück, die später, unter Umständen erst nach ein bis zwei Jahren, ablöschen und dabei Treiberscheinungen hervorrufen, die dann Ursache von erheblichen Strassenschäden sind.
Das Nässen während der Bettfüllung ist bekanntlich mit grosser Explosionsgefahr verbunden, wenn das Wasser mit noch nicht erstarrtem Eisen zusammentrifft. Damit die Wirkung der Abschreckung jedoch bis zum Boden des Bettes durchdringt, beginnt man mit dem Wassereinsatz schon während der Füllung. Die Gefahr ist besonders gross, wenn bei unsystematischem Kippen auf kleinen Kippflächen sich in Hohlräumen und in Schlackenschalen Wasseransammlungen bilden, in die auch flüssiges Eisen gelangen kann. Solche Explosionen sind vorgekommen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Schwierigkeiten, die bei der Nässung eisenhaltiger Schlacke zur Vermeidung von Explosionen bestehen, auszuschalten, wie überhaupt eine Nässung erst nach völliger Erstarrung der Schlacke und vom Innern der Bettfüllung her durchzuführen. Erfindungsgemäss wird dies durch ein Verfahren zur Wasseraufbereitung eisenhaltiger Schlacke aus der Stahlherstellung nach dem Erstarren in einem schichtweise gefüllten Giessbett, vorzugsweise mit einer schrägen Giessfläche, erreicht durch über die Giessfläche verteilte und in die Bettfüllung eingebrachte Wasserleiter,
die ausserhalb des Giessbettes mit Kühlwasser beschickt und nach der Bettfüllung und Erstarrung durch Explosionsdruck geöffnet und wobei unter gleichzeitiger Ausnutzung des Explosionsdruckes Hohlräume in der Bettfüllung für den Abfluss und die Verteilung des Wassers hergestellt werden. Die Wasserleiter sind an einem sie untereinander verbindenden Kühlwasserleitungsnetz ausserhalb des Giessbettes angeschlossen und werden in der Bettfüllung durch Verankerung sowie durch die schichtweise vergossene Schlacke gehalten. Der Explosionsdruck wird durch in die Wasserleiter eingeführte und in diesen zu zündende Sprengkapseln ausgelöst.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung besteht noch darin, die Wasserleiter in oder an der Kippwand anzuordnen und auf die Länge des Bettes oder Feldes in entsprechenden Abständen zu verteilen. Die Rohrleitungen, die vorzugsweise im oberen Bereich der Kippwand an das örtliche Wasserversorgungsnetz angeschlossen werden sollen, haben einen nach oben aus dem Giessbett herausragenden und einen in das Giessbett hineingerichteten Rohrteil. Am letzteren ist ein Verlängerungsstück zur Aufnahme der mit Sprengstoff gefüllten Kapsel angebracht. Der Wassereintritt wird auf den kippseitigen Bereich des Bettes konzentriert, wo die schichtweise übereinanderliegende Schlacke ihre grösste Höhe hat und von wo aus der Wasserablauf über schnell auftretende Abkühlzonen in Richtung der Gefällstrecke und in die Tiefe erfolgt.
Von der Kippwand fliesst und verteilt sich also das Wasser zwischen den lose übereinanderliegenden Platten und durch die schon vorhandenen und neu entstehenden Spannungsrisse. Die Regulierbarkeit der Wasserzufuhr mit den dadurch erzeugbaren krassen Temperaturwechseln hat eine besonders starke Einwirkung auf die Schutzschichten der Kalkeinschlüsse.
Der Zweck der Erfindung, über Wasserleiter und über Sprengkessel eine stossweise regulierbare Wasserzufuhr in das Innere einer schon erstarrten Schlacke und eine schnelle Verteilung des Kühlwassers in der gesamten Giessbettfüllung zu ermöglichen, ist erstens, die Schlacke auf ungefährliche Weise oberflächlich schnell abzukühlen. Es entstehen Spannungsrisse, die zur Teilung der Schlacke und zur Bildung neuer und vermehrter Angriffsflächen für das eindringende Kühlwasser führen. Die Abschreckung bewirkt zweitens ein Lösen des Eisen aus der Schlacke. Bei zeitweiliger Drosselung der Waserzufuhr kommt es zu einer Wiederaufheizung der Schlackenstücke aus ihrem Innern heraus.
Nach erneuter starker Wasserzufuhr treten wieder erhebliche thermische Beanspruchungen auf, die auf die dünnlagig erzeugten Platten in bezug auf die Fremdkörper als Schwachstellen besonders wirksam werden. Bei diesen wiederholten Wechselwirkungen werden dann drittens auch die inhomogenen, als Störkörper zu bezeichnenden Kalk- und Dolomiteinschlüsse frei. Ihre schützende
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Ummantelung wird durch die krassen Temperaturwechsel angegriffen und aufgerissen. Selbst schon bei ganz geringen Absprengungen der Schutzschichten kann das erhitzte Wasser und der Dampf in die gebrannten Kalkund Dolomitstücke eindringen und diese löschen. Es entsteht dadurch eine schmierige Masse aus Kalkhydrat, die sich wegen der fortgeschrittenen Abkühlung nicht mehr zu gebranntem Kalk zurückbilden kann.
Die Bettfüllung setzt sich dann aus einem kleinstückigen, gut zu enteisenden Haufwerk zusammen, welches nach Abschluss der Waserkühlung und einer kurzen Liegezeit als trockenes, kristallines Material aufgenommen werden kann. Diese trockene Gewinnung kleinstückigen, magnetisch gut zu verarbeitenden Haufwerks ist besonders wirtschaftlich bei der Verarbeitung von LDAC-Schlacken, aus der durch Feinstmahlung Düngemittel hergestellt wird. Aber auch für die Weiterverarbeitung zu Strassenbaustoffen aus LD-Schlacke ist das feinstückige Haufwerk mit dem schon abgelöschten Kalk wirtschaftlich und von entscheidender Bedeutung beim Absatz als Strassenbaustoff, zumal dieses Material keine negativen Auswirkungen unter Einfluss von Wasser zeigt.
In den Zeichnungen ist der Gedanke der Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen wiedergegeben. Es zeigen : Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein Giessbett ; Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen vergrössert dargestellten Wasserleiter ; Fig. 3 einen kippwandseitigen Querschnitt durch das Giessbett und Fig. 4 und 4a eine entsprechende Draufsicht dazu.
Die erfindungsgemässen Wasserleiter bestehen aus einem oberen--l-und einem unteren Rohrteil
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während des schichtweisen Vergiessens der Schlacke festhalten. Die Arme --4-- sind an ihrem freien Ende mit platten --6-- versehen, mit denen sie sich abstützen und lösbar am Giessbett --5-- befestigt werden können.
Am oberen Rohrteil-l-ist weiter ein Stutzen zum Anschluss an ein Kühlwassernetz --8-vorgesehen. Während der Rohrteil --2-- verschlossen ist, ist der Rohrteil--l--am freien Ende offen. Diese Öffnung dient nach Verfüllung des Giessbettes--5--dazu, eine mit Sprengstoff gefüllte Kapsel in den Rohrteil - einzuführen. Nach Zündung derselben wird der Rohrteil --2-- zerstört und in die umgebende Giessbettfüllung ein Sprengkessel eingebracht, in den das den Rohrteil--l--durchlaufende Kühlwasser hereinläuft und sich zusammen mit den Ausläufen der übrigen Rohre und deren Sprengkessel grossflächig in der Giessbettfüllung verteilt und diese gleichmässig von unten nach oben durchnässt.
Gemäss den Fig. 3 und 4 sind die aus den ineinandergesteckten Rohrteilen --1, 2-- bestehenden Wasserleiter praktisch an der senkrechten Kippwand --9-- auf die Länge des Giessbettes-5-in Abständen angeordnet. Der Rohrteil--l--ist mit dem Rohr--10--an das zentrale Wasserversorgungsnetz--11-angeschlossen. Der Wasereinlass erfolgt über das von oberhalb der Fahrbahn durch die Stange-12-zu bedienende Absperrorgan. Der Rohrteil-2-, der auf den Rohrteil-l-zu seiner Verlängerung in das
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Diese Schlitze --13-- und das Rohr --2-- selbst sind so bemessen, dass es sich mit ganz leichter Sprengladung absprengen lässt.
Oberhalb der unter dem Rohr --2-- bereits abgegossenen Schlackenschichten --14-- wird um die Rohrleitungen --1, 2 und 10-herum eine Packung aus erkalteten Schlackenstücken --15-- geschüttet. Sie soll verhindern, dass beim weiteren Abguss die flüssige Schlacke mit diesen Rohrteilen--l, 2, 20--in Berührung kommt. Ausserdem soll dadurch eine Zone gebildet werden, die sich weniger erhitzt und einen grossflächigen Wasserabfluss begünstigt.
Wird der im Rohrteil--2--befindliche Sprengstoff gezündet, so entsteht durch die Explosion in dem Schlackenpaket --16-- um die Sprengstelle herum ein Hohlraum. Beim öffnen des Absperrventils-17-strömt dann aus dem Rohr--l--das Wasser in diesen Sprengkessel und verteilt sich von hier aus in das gesamte Schlackenpaket--16--, ebenso der Wasserdampf, der in der noch heissen Schlacke dabei entsteht.
Durch die verhältnismässig grossen Wassermengen, die auf diese erfindungsgemässe Weise dem Schlackenpaket --16-- zugeführt werden können, wird die Abkühlung im Vergleich zu andern bekannten Verfahren erheblich beschleunigt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die grossflächige Bewässerung des Giessbettes von inner her besteht
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Abgiessen vor der herunterströmenden flüssigen Schlacke und dem flüssigen Eisen geschützt werden.
Eine Abwandlung des Erfindungsgedankens kann noch in der Weise vorgenommen werden, dass das die
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Rohrteile--l--miteinander verbindende Querrohr--18--, nicht wie in Fig. 3 dargestellt, vor, sondern in der Kippwand--9--angeordnet wird und die Kippwand--9--zu diesem Zweck eine längsschlitzartige Öffnung--23--zum Giessbett--5--, bzw. Schlackenpaket -16-- erhält (vgl. die gestrichelten Linien in Fig. 4). Das aus dem Querrohr --18-- ausfliessende Wasser läuft dann von der Öffnung--23--aus in das Schlackenpaket-16--. Nach diesem Vorschlag ist die Rohrkonstruktion stabiler und geschützter gegen den Schlackenabguss.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Wasseraufbereitung eisenhaltiger Schlacke aus der Stahlherstellung nach dem Erstarren in einem schichtweise gefüllten Giessbett, vorzugsweise mit einer schrägen Giessfläche, g e k e n n z e i c h - net durch über die Giessfläche verteilte und mit der Bettfüllung in das Giessbett eingebrachte Wasserleiter, die ausserhalb des Giessbettes mit Kühlwasser beschickt und nach der Bettfüllung und Erstarrung durch Explosionsdruck für den Kühlwasserauslauf geöffnet und wobei unter gleichzeitiger Ausnutzung des Explosionsdruckes Hohlräume in der Bettfüllung für den Abfluss und die Verteilung des Wassers hergestellt werden.
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