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Die Erfindung bezieht sich auf ein verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material, wie z. B. Hochofenschlacken, bei weichem die Schmelze in Wasser eingetragen wird und das erstarrte Granulat ausgetragen wird sowie auf eine Vorrichtung zur Durchfürring dieses Verfahrens.
Ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigen Material ist beispielsweise in der AT-B-400 140 beschrieben. Bei dieser bekannten Verfahrensweise wurde Schmelze in eine Mischkamner unter Druck eingebracht, wobei in die Mischkammer Druckwasser, Dampf oder Wasser/Dampfgemische eingedüst wurden. Bedingt durch die rasche Expansion wurde bei dieser bekannten Verfahrensweise ein Druck aufgebaut, der über einen Diffusor zum Ausstoss der erstarrten Partikel führt, wobei die kinetische Energie der Teilchen zur Zerkleinerung genutzt wurde. Zu diesem Zweck wurden im Anschluss an den Diffusor Prallplatten angeordnet oder aber der Austrittsstrah) des Diffusors gegen den Austrittsstrahl eines weiteren Diffusors gerichtet.
Für das Granulieren von schmelzflüssigem Material sind neben dem Wassergranutieren auch bereits Verfahren vorgeschlagen worden, bei welchen die Schlacken auf eine geringe Schlackenhöhe bzw. -dicke aufgebreitet wurden und mit Luft bzw. Pressluft gekühlt wurde. Allen bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass Granulate mit Korngrössen von etwa 2 bis 6 mm erzielbar waren, dass jedoch geringere Korngrössen nur mit überproportional grossen Anlagen und hohem energetischen Aufwand erzielt werden konnten.
Insbesondere ist es für die Verwendung derartiger Granulate als Zementzuschlagstoff erforderlich, wesentlich geringere maximale Korngrössen zu erzielen, wobei in diesem Falle wiederum energetisch aufwendige zusätzliche Mahlvorgänge erforderlich waren.
Bei der eingangs beschriebenen Einrichtung mit welcher gleichzeitig mit dem Granulieren unter Ausnutzung der kinetischen Energie eine Zerkleinerung erzielt werden konnte, war der Zerkteinerungsauf- wand zwar weit geringer, als mit einer nachfolgenden gesonderten Mühle.
Beim Granulieren von Hochofenschlacken entstehen in der Regel nennenswerte Mengen an Schwefelwasserstoff, welche in der Folge eine entsprechend aufwendige Reinigung des Dampfes erforderlich machen. Insbesondere für die Verwendung von zerkleinertem Granulat für die nachfolgende Zementherstellung bzw. als Zementzuschlagstoff kann aber Schwefel durchaus erwünschte Wirkungen haben. Das erfindungsgemässe Verfahren zielt daher darauf ab nicht nur mit relativ kleinbauenden Aggregaten das Auslangen zu finden und unter weitestgehender energetischer Nutzung der fühlbaren Wärme und des beim Granulieren entstehenden Dampfes hohe Mahlfeinheiten zu erzielen, sondern auch darauf, eine Entgasung von Schwefelwasserstoff zu unterbinden und H2S zu einem überwiegenden Teil im Granulat abzubinden.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass das Wasser in einem druckfesten Reaktionsraum vorgelegt wird, dass der Reaktionsraum unter einen Dampfdruck von mehr als 2, 5 bar, insbesondere mehr als 5 bar, gesetzt wird, dass das erstarrte Granulat abgeschlämmt und in eine Strahlmühle übergeführt wird und dass die Strahlmühle mit Dampf betrieben wird.
Dadurch, dass das Wasser in einem druckfesten Reaktionsraum vorgelegt wird, kann ein Dampfdruck von mehr als 2, 5 bar aufrecht erhalten werden, welcher dazu führt, dass eine Schwefelwasserstoffentgasung unterbleibt. Schwefelwasserstoff kann daher in Mengen von etwa 80 Gew. % im glasartig erstarrenden Granulat gebunden werden. Dadurch, dass das erstarrte Granulat abgeschlämmt und in eine Strahlmühle übergeführt wird, kann die geforderte Mahifeinheit in der Strahlmühle erzielt werden, wobei die Strahlmühle erfindungsgemäss mit dem bei Erstarren der Schmelze gebildeten Dampf betrieben wird.
Dieser noch RestSchwefelwasserstoff enthaltende Dampf wird im Mahlraum gleichzeitig weiter gereinigt, da weiterer Schwefelwasserstoff im Mahlraum gebunden werden kann, wobei der Grossteil des Dampfes im Kreislauf geführt werden kann.
Bedingt durch die Tatsache, dass im druckfesten Reaktionsraum Wasser vorgelegt wird, wird zunächst Sattdampf gebildet, wobei der Dampfdruck im geschlossenen System lediglich von der zugeführten Wärme bzw. von der zugeführten Flüssigschlackenmenge abhängig ist. Eine nachfolgende Überhitzung, wie sie beispielsweise durch ein Abziehen des entstehenden Sattdampfes im Gegenstrom zu dem in das Wasser eingebrachten schmelzflüssigen Material, führt aufgrund der Strömungsverluste nicht zu einer Druckerhöhung. Lediglich die Dampfenthalpie wird ideal-isobar erhöht.
Für die nachfolgende Mahlarbeit in der Strahlmühle kann daher die Enthalpiedifferenz zwischen Düse und Mahlraum genutzt werden, wobei in Abhängigkeit von der gewünschten Mahifeinheit die Enthalpiedifferenz durch Überhitzung, durch Dampfverdichtung oder aber auch durch Kühlung des Mahlraumes durch Eindüsen von Wasser erhöht werden.
Mit Vorteil wird daher das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass der im Reaktionsraum gebildete Dampf im Gegenstrom zum flüssigen Schtackenstraht überhitzt wird und in eine Fliessbett- Gegenstrahlmühle eingedüst und entspannt wird. Das Eindüsen kann in diesem Falle gesondert vom Einbringen des Granulates in die Ftiessbett-Gegenstrahtmühte erfolgen, wodurch sich ein besonders geringer Verschleiss der Düsen ergibt. Aufgrund des im Mahlraum vorherrschenden wesentlich geringeren Druckes muss das Mahigut, welches als ggf. vorgekühlte Heissgranulat vorliegt, über ein Druck-Entspannungsdosier-
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system dem Mahifliessbett aufgegeben werden.
Die Mahlfeinheit kann dadurch erhöht werden, dass, wie es einer bevorzugten Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens entspricht, der aus dem Reaktionsraum abgezogene Dampf vor der Strahlmühle über eine Nacherhitzung mit Zusatzbrennstoffen geführt wird.
Neben der gesonderten Aufgabe des Mahlgutes auf das Fliessbett kann das erfindungsgemässe Verfahren aber auch so durchgeführt werden, dass das im Reaktionsraum gebildete Granulat über eine Druckschleuse ausgebracht und abgeschlämmt wird und in die Fliessbett-Strahlmühle mit Dampf als Treibgas eingedüst wird, wobei das Schlackengranulat nach Art eines Feststoff-Injektors in das Fliessbett beschleunigt eingedüst werden kann. Auf diese Weise kann der Mahlwirkungsgrad wesentlich gegenüber einem unmittelbaren Einbringen in die Wirbelschicht erhöht werden. Gleichzeitig steigt allerdings der Verschleiss in den für die Beschleunigung und das Einbringen des Granulates vorgesehenen Düsen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist mit Vorteil so ausgebildet, dass in einem druckfest verschliessbaren Behälter eine schwenkbare Pfanne für die Aufnahme der Schmelze angeordnet ist, dass an den druckfesten Behälter eine Druckwasserleitung angeschlossen ist, dass am Boden des Behälters ein Granulat-Abschlämmer angeordnet ist, welcher über eine Leitung mit der Strahlmühle verbunden ist und dass an den druckfest verschliessbaren Behälter eine Leitung für den gebildeten Dampf angeschlossen ist, welche mit Düsen der Fiiessbett-Strahtmühie verbunden ist.
Mit einer derartigen Vorrichtung kann der gesamte beim Erstarren der Schmelze gebildete Dampf im Kreislauf geführt werden, wobei mit Vorteil zur Erhöhung der Enthalpiedifferenz die Ausbildung so getroffen ist, dass in die Dampfleitung ein Überhitzer und/oder Verdichter eingeschaltet ist.
Neben der bereits angedeuteten Möglichkeit der direkten Aufgabe des abgeschlämmten Granulates in das Fliessbett der Fliessbett-Gegenstrahlmühle kann die Ausbildung erfindungsgemäss mit Vorteil auch so getroffen werden, dass die Dampfleitung an als Feststoff-Injektoren ausgebildete Düsen für den Eintrag des abgeschlämmten Granulates in die Fliessbett-Strahlmühle angeschlossen ist.
Um eine entsprechende Überhitzung des gebildeten Sattdampfes sicherzustellen, welcher aus dem Reaktionsraum abgezogen werden kann, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass zwischen Schlakkenpfanne und dem Wasser enthaltenden Teil des Reaktionsraumes ein Schacht mit den Schlakkenstrahldurchmesser übersteigendem Querschnitt angeordnet ist. Durch die Verwendung von Dampf als Treibgas bzw. Betriebsgas der Mühle wird verhindert, dass das Feingut und der Dampf mit Luft verdünnt wird. In der Folge kann daher bei einem Ausbringen von Dampf nach einem Kondensieren des Wassers Schwefelwasserstoff in einfacher Weise zu Schwefel verbrannt werden, wodurch eine sichere Reinigung von verbleibenden Schwefelmengen gelingt.
Das Eindüsen derartigen ggf. noch schwefelwasserstoffhältigen Dampfes in die im geschlossenen System enthaltene Ffiessbett-Gegenstrahimühte führt gleichzeitig dazu, dass weitere Mengen an Schwefelwasserstoff im Mahlraum abgebunden werden können. Der Druck im Mahlraum kann hiebei unteratmosphärischen Druck und Werte bis 0, 1 bar erreichen, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine erste Ausbildung, bei welcher das Granulat in die Wirbelschicht der Fliessbett-Gegenstrahlmühle eingebracht wird, welche mit Dampf betrieben wird und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Feststoff-Injektors für das unmittelbare Einbringen des abgeschlämmten Granulates mit dem Dampf als Treibdampf in das Fliess bett.
In Fig. 1 ist mit 1 ein druckfester Behälter bezeichnet, welcher durch einen Deckel 2 druckfest verschliessbar ist. Im Deckelbereich des Behälters 1 ist eine Pfanne 3 für die Aufnahme von flüssiger Schmelze um eine Achse 4 schwenkbar angeordnet. Durch Verschwenken der Schlackenpfanne 3 kann Schlacke im freien Fall über einen Schlackenschacht 20 in den unteren Bereich des druckfesten Behälters gegossen werden, in welchen Druckwasser über eine Leitung 5 eingebracht wurde. Die Schlacke wird im Wasserbad 6 granuliert und kann über einen Granulatabschlämmer 7 und die Leitung 8 in eine nachfolgende Fliegbett-Gegenstrahlmühle 9 übergeführt werden.
Im Bereich des Schachtes 20 kann der durch Einbringen der Schmelze in das Wasser entstehende Sattdampf getrocknet und ggf. teilweise überhitzt werden, wobei dieser Dampf als Trockendampf über die Leitung 10 im Kopfbereich des druckfesten Behälters 1 abgezogen werden kann. Der Trockendampf kann in der Folge über einen Überhitzer 11, weicher mit Zusatzbrennstoff betrieben ist, weiter erhitzt werden und in die Ringleitung 12 zu den Düsen 13 der Fiiessbett-Gegenstrah) müh) e 9 geleitet werden. Der Dampf entspannt in der Mühle, wobei in der Wirbelschicht ein intensiver Mahleffekt auf das über die Leitung 8 auf das Fliessbett aufgebrachte Granulat ausgeübt wird. Das Feingut kann über einen Sichter 14 und eine Leitung 15 ausgebracht werden.
Am Boden der Fliessbett-Gegenstrahlmühle kann über eine Leitung 17 Kühlmittel zugeführt werden.
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Ggf. mit dem Feingut ausgetragener Schwefelwasserstoff kann in einfacher Weise vom Dampf getrennt werden und durch Verbrennung zu Schwefel aus dem Dampfstrom abgetrennt werden.
Bei der Detaildarstellung nach Fig. 2 gelangt das über die Leitung 8 vom Granulatabschlämmer zugeführte Granulat in einen Feststoff-Injektor 18, welchem Treibdampf über die Leitung 19 zugeführt wird.
Dieser Treibdampf kann unmittelbar dem Kopf des druckfesten Behälters 1 über die Leitung 10 entnommen werden. Der Treibdampf kann aber auch über den Erhitzer 11 und/oder einen nicht dargestellten Trockendampfverdichter geführt werden, bevor er in den Feststoff-Injektor eingebracht wird. Das Granulat wird aus dem Injektor in den Mahlraum 16 der Fliessbett-Gegenstrahlmühle 9 eingebracht, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt wird. Auch hier wird die Umwandlungsenthalpie des Treibdampfes im Fliessbett für die Mahlarbeit genutzt, wobei für eine raschere Druckverringerung im Mahlraum auch Wasser in diesen eingedüst werden kann.