AT407878B

AT407878B - Verfahren und anlage zum verwerten von eisen- und schwermetallhältigen reststoffen und/oder eisenerz

Info

Publication number: AT407878B
Application number: AT0086599A
Authority: AT
Inventors: Josef Dipl Ing Dr Pesl; Fried Dipl Ing Sauert; Alexander Dipl I Fleischanderl
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2001-07-25
Also published as: EP1194596A1; BR0010527A; CA2372809A1; ATA86599A; WO2000070101A1

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Verwerten von eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen und gegebenenfalls Eisenerz. 



   Ein grosses Problem der eisen- und stahlerzeugenden Industrie liegt in den ständig anfallenden Mengen an eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen, wie zum Beispiel Ofenstäuben,   Schl m-   men, Walzzunder und dergleichen, die nur mit grossem Aufwand einer Wiederverwertung   zug ng-   lich sind und daher meist deponiert werden, ohne aus ihrem Wertstoffinhalt Nutzen zu ziehen
Aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht besteht ein Bedarf, das in den Reststoffen vor andene Eisen von seinen Begleitmetallen abzutrennen und es in den Eisen- oder   Stahlerzeugu gs-   prozess zurückzuführen. 



   Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist das INMETCO- Verfahren. Hierbei werden eisenreiche Hüttenreststoffe mit festen Reduktionsmitteln zu ungebrannten, sogenannten   "grür   en" Pellets agglomeriert und in einem Drehherdofen reduziert, wobei die Schwermetalle verdampfen, mit dem Abgas abgezogen und anschliessend in einem Schmelzofen eingeschmolzen bzw. wahlweise heissbrikettiert werden. 



   Die Nachteile dieses Verfahrens liegen in der Notwendigkeit einer Vorbehandlungsstufe, in der die Reststoffe agglomeriert werden, und im getrennt durchgeführten Reduktions- und   Einsch elz-   prozess, wodurch zweimal die Energie zum Aufheizen der Reststoffe aufgebracht werden muss und jeweils ein eigenes Abgassystem benötigt wird. 



   Bei einem in der DE-44 39 939 A1 beschriebenen Verfahren werden Reststoffe in einem Schmelzzyklon eingeschmolzen, die Schwermetalle verdampft und aus dem Abgas nach einer xidation als Staubfraktion abgeschieden. Die verbleibende Schlacke wird in einem Unterofen durch Aufblasen von Reduktionsgas und Sauerstoff weiter an Schwermetallen verarmt und in der   F Ige   als Einsatzstoff für die Zement- oder Steinwolleherstellung verwendet. Das Eisen wird in   die em   Verfahren jedoch nicht aufgearbeitet, wodurch ein wesentlicher Bestandteil der Reststoffe ungenutzt bleibt. 



   Ein Problem bei der Roheisenerzeugung stellt der in relativ grossen Mengen vorliegende einerzanteil dar, der beim Reduktions- und Einschmelzprozess schwer zu handhaben ist. So erfolg die Reduktion des Feinerzes gewöhnlich in Wirbelschichtreaktoren, die einen grossen technischen Aufwand bedingen. Auch die Einbringung des reduzierten Feinerzes in einen Schmelzofen   erfo ert   apparativ aufwendige Vorrichtungen, deren Lebensdauer aufgrund des durch die Reaktivität des Eisenschwamms verursachten Verschleisses äusserst begrenzt ist. 



   Aus der US-5,639,293 A ist es bekannt, eine Vorreduktion von Eisenerz durch   Verwirbe ung   der Eisenerzteilchen mit Sauerstoff und einem Reduktionsgas in einem Schmelzzyklon   durc zu-   führen und die geschmolzenen Eisenteilchen in einem metallurgischen Gefäss unterhalb des Schmelzzyklons zu sammeln und durch Einblasen von Sauerstoff mittels einer zentral durch den Schmelzzyklon ragenden Lanze und Zugabe von Brennstoff fertigzureduzieren, wobei ein in den Schmelzzyklon aufsteigendes Reduktionsgas gebildet wird, das nach Reaktion mit dem Eisenerz gemeinsam mit entstehenden Abgasen am oberen Ende des Schmelzzyklons abgesaugt wird. 



   Durch die Kühlwirkung der zentral durch den Schmelzzyklon in das Schmelzgefäss rage den Sauerstofflanze gemäss der US-5,639,293 A kann es im Schmelzzyklon zu Verbärungen des vorreduzierten Eisenerzes kommen. 



   Eine Vorrichtung zum Reduzieren und Einschmelzen von Eisenerz ist in der EP-0 735 146 A1 beschrieben. Gemäss der EP-0 735 146 A1 wird Eisenerz in einem Schmelzzyklon reduziert und geschmolzen und gelangt in ein sich unmittelbar unterhalb des Schmelzzyklons anschliesse des metallurgisches Gefäss, in dem unter Bildung eines Prozessgases aus auf die Schlacke-IM tallschicht aufgeblasener Kohle und eingeblasenem Sauerstoff die Endreduktion und das vollständige Aufschmelzen des Eisens stattfindet. Das reduzierende Prozessgas wird teilweise mit Saue toff verbrannt und liefert auf diese Weise sowohl im Schmelzgefäss als auch im Schmelzzyklon die für die Schmelze und die Reduktion nötige Wärme. Die Abgase werden an der oberen Öffnung des Schmelzzyklons abgezogen. 



   Zur Trennung von Schlacke und Roheisen muss die Schmelze erst in ein Absetzgefäss   übe ührt   werden, da bei diesen bekannten Vorrichtungen nur jeweils eine Abstichöffnung im unteren G fäss vorgesehen ist. 



   Aufgrund des offenen Schmelzzyklonbodens und der damit verbundenen nicht vorhandenen Rückströmung im Schmelzzyklon kommt es durch die Gegenstromführung und die damit ve un-      

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 dene Verwirbelung des Reduktionsgases gegenüber den Eisenerzteilchen zu einem erhöhten Verstaubungsgrad, der durch mitgerissene   Schlacketeilchen   noch verschlechtert wird und zu einem erheblichen Austrag von Teilchen aus dem Schmelzzyklon mit dem aus dem Schmelzzyklon nach oben abgeführten Abgas führt. 



   Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, die es möglich machen, eisen- und schwermetallhältige Reststoffe, insbesondere aus der eisen- und stahlerzeugenden Industrie, und gegebenenfalls Eisenerz umweltschonend - unter Vermeidung einer Deponierung - zu verarbeiten, wobei das Eisen verwertet werden kann, d. h. der Stahlerzeugung zugute kommt. Des weiteren wird nur ein einziger Abgasstrom erzeugt, wodurch Anlagenkosten eingespart und Emissionen minimiert werden sowie der mögliche Wirkungsgrad einer Energierückgewinnung erhöht wird. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kombination folgender Merkmale gelöst : - die Reststoffe und gegebenenfalls Eisenerz werden in einen Schmelzzyklon mit Rückströ- mung eingebracht, - in den Schmelzzyklon werden zusätzlich Reduktionsmittel und Sauerstoff eingebracht und verwirbelt, - Eisen wird im Schmelzzyklon mindestens zu FeO reduziert, - Schwermetalle werden im Schmelzzyklon zu Metallen reduziert und durch Verdampfen in die Gasphase überführt, - das dabei entstehende Gas, das gegebenenfalls schwermetallhältig ist, das teilreduzierte
Eisen und die Schlacke werden in einen unmittelbar gekoppelten Ofen überführt, - dem Ofen wird elektrische Energie zugeführt, - in den Ofen werden Reduktionsmittel und Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft ein- gebracht, - Eisen wird im Ofen fertigreduziert und aufgeschmolzen,

   und - die verdampften Schwermetalle werden ausserhalb des Ofens niedergeschlagen. 



   Weiters ist durch Verwendung eines Schmelzzyklons mit Rückströmung, die durch eine Einschnürung im Schmelzzyklonboden bewirkt wird, ein geringer Verstaubungsgrad möglich. Die eisen- und schwermetallhältigen Reststoffe und gegebenenfalls Eisenerz erreichen durch die Rückströmung eine höhere Verweildauer im Schmelzzyklon und werden nur im flüssigen bzw. gasförmigen Zustand in den Ofen überführt. Selbst bei einer Anordnung des Schmelzzyklons über dem Ofen werden Schlacketeilchen durch die Einschnürung von einem Eindringen in den Schmelzzyklon abgehalten. Zudem gibt es nur eine Auslassöffnung, die im Boden des   Schmelzzyklons   vorgesehen ist, so dass Teilchen nicht mittels eines durch den Schmelzzyklon nach oben strömenden Gases ausgetragen werden können.

   Erfindungsgemäss sind sämtliche in den Schmelzzyklon chargierte Materialien und Gase gezwungen, in den Ofen überzugehen, so dass sie dort effizient fertigverarbeitet werden können. Hieraus ergibt sich auch der Vorteil eines einzigen Abgasstromes, nämlich aus dem Ofen, der dementsprechend einfach und kostengünstig behandelbar ist. 



   Vorteilhaft kann auch Feinerz als eisenhältiger Reststoff, insbesondere mit einem Anteil an Feinstteilchen, die aus der Erzaufbereitung oder vom Abrieb aus einer Pelletiereinrichtung stammen, eingesetzt werden. 



   Die Einbringung von Reduktionsmittel, die vorteilhaft fest, flüssig oder gasförmig eingebracht werden, und Sauerstoff, vorzugsweise technischem Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft, erfolgt horizontal, vorzugsweise tangential, in den senkrecht angeordneten Schmelzzyklon, wodurch die Vorgänge der Stoff- und der Wärmeübertragung sehr schnell ablaufen. Reduktionsmittel und Sauerstoff werden kontrolliert in solchen Mengen zugegeben, dass die Schwermetalle während des Einschmelzvorganges durch Verdampfen in metallischem Zustand in die Gasphase überführt werden und das Eisen mindestens bis zum zweiwertigen Eisenoxid FeO reduziert wird. 



   Das schwermetallhältige Gas, das teilreduzierte Eisen und die Schlacke werden aus dem Schmelzzyklon mittels einer Verbindungsleitung, die zwischen der Bodenöffnung des Schmelzzyklons und einem dem Schmelzzyklon unmittelbar folgendem Ofen angeordnet ist, in den Ofen überführt, vorzugsweise durch die Decke oder durch eine Seitenwand des Ofens, sowie gegebenenfalls über maximal eine an der Wand des Ofens angeordnete Zwischenkammer, die eine besonders wirksame Trennung der Einschmelzzone von der Reduktionszone im Ofen gestattet. Die Zwischenkammer, in welche die Verbindungsleitung mündet, kann auch als Ofenabgasleitung 

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 ausgeführt sein. 



   Um das in Form von zweiwertigem Eisenoxid vorliegende teilreduzierte Eisen in der Schmelze zu Eisenmetall zu reduzieren, wird festes Reduktionsmittel, vorzugsweise Kohle oder kohlenstoffhältige Abfälle (die zumindest zum Teil von Feinteilchen gebildet sind), mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft in die Schmelze eingeblasen. Das Einblasen dieser Stoffe kann über Unterbadeinblasdüsen erfolgen oder über Lanzen, die in die auf der Eisenmetallschmelze sch immende Schlackenschicht eintauchen. Der Ofen ist zu diesem Zweck mit Öffnungen für die La zen versehen. Die Einblasdüsen liegen zweckmässig zum Teil unterhalb des Metallbadspiegels und sind mit Zuführungen für Reduktionsmittel und/oder Sauerstoff verbunden. Die Lanzen kör nen nach jeder dem Fachmann bekannten Art im Ofen angeordnet sein. 



   Aufgrund des Dichteunterschieds setzen sich die reduzierten Metalltröpfchen am Boden des Ofens in der Eisenmetallschmelze ab, welche ebenso wie die Schlacke vorteilhaft getrennt übe ein eigenes Abstichloch kontinuierlich oder diskontinuierlich aus dem Ofen abgestochen werden ka in. 



   Zusätzlich zu dem bzw. den im Schmelzzyklon eingeschmolzenen und vorreduzierten Eis erz und/oder eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen kann ein Anteil an Grobfraktion direkt in den Ofen chargiert werden, vorzugsweise über eine geeignete in den Ofen mündende Zuführung, beispielsweise in der Decke oder in einer Seitenwand des Ofens. 



   Zur Aufrechterhaltung der zum Abstich von Schlacke und Roheisenschmelze notwendigen Temperatur wird dem Ofen elektrische Energie zugeführt, die ausserdem eine vorzeitige   Abs hei-   dung der Schwermetalle im Bereich des Ofens verhindert. Vorzugsweise wird die Energie über einen direkten Lichtbogen der Schmelze zugeführt. Besonders vorteilhaft hat sich die Zufüh ung der elektrischen Energie mittels mindestens einer in den Ofen ragenden Elektrode erwiesen, bei sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom möglich sind. 



   Die verdampften Schwermetalle werden gemeinsam mit dem Ofenabgas direkt am Gasaustritt einer Nachverbrennung unterworfen, wodurch die Schwermetalle in eine feste oxidische orm überführt werden, die nach einer Abscheidung aus dem restlichen Abgas in einer Niederschlagseinrichtung einer Weiterverarbeitung zugeführt werden kann. 



   Werden die aus dem Schmelzzyklon stammenden Produkte, nämlich schwermetallhältiges Gas und Schmelze, zuerst in eine Zwischenkammer eingeleitet, erfolgt die Einleitung des schwerm etallhältigen Gases in das Ofenabgas, das über die Zwischenkammer aus dem Ofen abgezogen wird, in dieser Zwischenkammer, woraufhin die weitere Behandlung der Gase gemeinsam erfolgt. 



   Zweckmässig ist der Schmelzzyklon, das Ofengefäss oberhalb des Metallspiegels sowie g gebenenfalls die Zwischenkammer mit einer Verdampfungskühlung ausgestattet, wodurch die Abstrahlungswärme aus dem Ofen und dem Schmelzzyklon zur Verdampfung von Kühlwasser   ei ge-   setzt und damit in Form von Dampf gewonnen werden kann, der innerhalb eines Hütten rks energiesparend einsetzbar ist. 



   Demselben Zweck dient eine im Anschluss an die Nachverbrennung des   schwermetallhäl@   igen Gases und des Ofenabgases durchgeführte Abgaskühlung, vorzugsweise in einem   Dampfkes  
Vorteilhaft kann die Ausnutzung der dem Abgas innewohnenden Wärme auch ganz oder teilweise in einem Wärmetauscher, in den die Abgasleitung des Ofens mündet, erfolgen, wobei die erhitzte Luft einem Trockner zugeführt werden kann, der zum Einsatz im Schmelzzyklon geeignete eisen- und schwermetallhältige feuchte Reststoffe bzw. Schlämme trocknet. 



   Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spielen näher erläutert, wobei die Fig 1 bis 4 bevorzugte Ausführungsformen der   erfindungsgem &num;en   Anlage in schematischer Darstellung zeigen. 



   Gemäss Fig. 1 werden in einen senkrecht angeordneten Schmelzzyklon 1 Kohle,   Sauersto   und eisen- und schwermetallhältige Reststoffe und/oder Eisenerz in Form von Staub eingebracht Die Einbringung erfolgt in einer solchen Weise, dass die Verwirbelung und die damit verbundenen Stoffund Wärmeübergänge erfindungsgemäss sehr schnell ablaufen, wodurch der Einschmelz- und Vorreduktionsprozess insgesamt eine hohe Raum-Zeit-Ausbeute aufweist. Die kontrollierte Abgab der in den Schmelzzyklon 1 einzubringenden Stoffe übernimmt eine nicht dargestellte, dem Fachmann bekannte Dosiervorrichtung. Die Stoffe werden über mehrere Öffnungen, die über den gesamten Schmelzzyklonmantel verteilt sein können, horizontal, vorzugsweise tangential, in den   Sch elz-   zyklon 1 eingeblasen. 



   Im Inneren 2 des Schmelzzyklons 1 findet eine Reduktion des Eisenerzes und/oder der esen- 

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 und schwermetallhältigen Reststoffe statt, wobei Eisen mindestens zu FeO und die Schwermetalle zum Metall reduziert werden. Weiters wird ein Schmelzen des reduzierten eisenhältigen Materials und eine Überführung der Schwermetalle in die Gasphase aufgrund einer zyklonspezifischen Rückströmung rasch und effizient bewirkt. 



   Eine Öffnung 3 im Boden 4 des   Schmelzzyklons   1 wird durch eine Einschnürung gebildet, die die Rückströmung im Inneren 2 des Schmelzzyklons 1 verursacht und damit einen minimalen Verstaubungsgrad ermöglicht. 



   Der Schmelzzyklon 1 steht mit einem unterhalb des Schmelzzyklons 1 angeordneten Ofen 5 in unmittelbarer Verbindung. Die Schmelzprodukte und das schwermetallhältige Gas gelangen über eine Verbindungsleitung 6 von oben in den Ofen 5. 



   Im Ofen 5 befinden sich ein Metallbad 7 (Eisenbad) und eine auf dem Metallbad 7 schwimmende Schlackenschicht 8, die voneinander getrennt über Abstichöffnungen 9 und 10 aus dem Ofen 5 abgezogen werden. Weiters weist der Ofen 5 gemäss dieser Ausführungsform drei Elektroden 11, 11', 11" auf, die von oben in die Schlackenschicht 8 eintauchen und die für die Aufrechterhaltung einer flüssigen Schlacke 8 und eines Metallbades 7 erforderliche Energie in Form von Lichtbögen liefern. Bei diesem Beispiel erfolgt der Betrieb der Elektroden 11, 11', 11"mit Wechselstrom, es wäre aber auch ein Betrieb mit Gleichstrom möglich, wobei der Ofen 5 nur eine Elektrode 11aufweisen würde. 



   Über Unterbadeinblasdüsen 12 in einer Seitenwand 13 des Ofens 5 oder im Boden 14 wird Reduktionsmittel und/oder Sauerstoff in den Ofen 5 eingebracht. Vorzugsweise sind die Einblasdüsen 12 zu einem Teil unterhalb des Metallbadspiegels angeordnet. 



   Zusätzlich ist bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 eine Lanze 15 zum Einblasen von Kohle und Sauerstoff vorgesehen, die durch die Seitenwand 13 des Ofens 5 schräg in den Ofen 5 hineinragt und mit ihrem unteren Ende in die Schlackenschicht 8 eintaucht. 



   In den Ofen 5 mündet zudem eine Zuführung 16 für eine gegebenenfalls einbringbare Grobfraktion eines Reduktionsmittels oder eines Reststoffs. 



   Die aus dem Schmelzzyklon 1 in den Ofen 5 eingebrachte eisenhaltige Schmelze wird in der Schlackenschicht 8 mit Hilfe des Reduktionsmittels und des Sauerstoffs fertigreduziert und das flüssige Eisen ins Metallbad 7 abgeschieden. 



   Beim Austritt aus dem Ofen 5 wird dem Abgas Luft zugeführt und eine Nachverbrennung 21 initiiert. Ein Teil des so gesteigerten Energieinhalts des Abgases wird in einem Abhitzekessel 17 auf Wasser übertragen, wobei der Wärmeinhalt des Abgases zur Dampferzeugung genutzt wird. Als Beispiel für die Weiterverwendung des Dampfes ist ein Turbinengenerator 18 angeführt, welcher der Stromerzeugung dient. Es sind aber auch andere Verwendungsmöglichkeiten des erzeugten Dampfes denkbar, zum Beispiel Einsatz im Hüttenwerk für Kühlzwecke etc. 



   Im Anschluss an den Kessel 17 wird das abgekühlte Abgas einem Filter 19 zugeführt, in dem eine Abscheidung der kondensierten und als Staub anfallenden Schwermetalle vom restlichen Abgas erfolgt. 



   Die in Fig. 2 dargestellte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 veranschaulichten durch die Art der Einbringung des schwermetallhältigen Gases und des Schmelzgutes aus dem Schmelzzyklon 1 in den Ofen 5. Bei dieser Ausführungsform mündet die Verbindungsleitung 6 in der Seitenwand 13 des Ofens 5. Das Reduktionsmittel und der Sauerstoff werden ausschliesslich über Unterbadeinblasdüsen 12 in den Ofen 5 eingebracht.

   Die Weiterbehandlung des Abgases nach seinem Austritt aus dem Ofen 5 ist nicht weiter dargestellt; sie kann ebenso erfolgen wie in Fig. 1 gezeigt
Gemäss Fig. 3 mündet die Verbindungsleitung 6 in einer als gegebenenfalls verbreiterten (strichliert dargestellt) Abgasleitung ausgeführten Zwischenkammer 20, so dass das schwermetallhältige Gas aus dem Schmelzzyklon 1 den Ofen 5 nicht zu durchströmen braucht und das Schmelzgut durch das reduzierende Ofenabgas bereits auf dem Weg in den Ofen 5 weiter reduziert wird. Bei dieser Ausführung der erfindungsgemässen Anlage ragt die zum Einblasen von Reduktionsmittel und Sauerstoff dienende Lanze 15 von oben in den Ofen 5. Sie kann aber auch über eine Seitenwand 13 in den Ofen 5 ragen. 



   Fig. 4 zeigt die in Fig. 1 beschriebene Anordnung von Schmelzzyklon 1 und Ofen 5, jedoch wird die dem Abgas innewohnende Wärme nur teilweise im Abhitzekessel 17 genutzt. Das noch heisse Abgas wird in einem Rekuperator 22 wärmegetauscht und danach in abgekühltem Zustand 

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 in den Filter 19 geleitet, wo die beschriebene Abtrennung der Schwermetalle erfolgt. Die im Rekuperator 22 erhitzte Luft wird einem Trockner 23 zugeführt, der dazu dient, feuchte Reststoff und Schlämme für den Einsatz im Schmelzzyklon 1 zu trocknen. 



   Der erfindungsgemässe Verfahrensablauf ist anhand der nachfolgenden Beispiele 1, 2 und 3 dargelegt. Die Mengenangaben beziehen sich im folgenden jeweils auf eine Tonne Einsazmischung ohne Kohle bzw. Zuschläge (Kalk) 
Beispiel 1: hirn 
In den Schmelzzyklon wurden 1000 kg/h eisen- und schwermetallhältige Reststoffe, die eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufwiesen, sowie 105 kg/t Kohle mit 112 Nm3/t Förderluft eingebracht und mit 260 Nm3/t Sauerstoff verwirbelt. Für die Zündung des   Feststoff/Gas-Gemi-   sches im Schmelzzyklon und zur Aufrechterhaltung einer Zündflamme wurden 5,4   Nm3/t   Brenngas (Erdgas) zugeführt. 



    Tabelle 1   
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> Beispiel <SEP> 1 <SEP> Beispiel2 <SEP> Beispiel <SEP> 3
<tb> Einsatzmischung <SEP> Einheit <SEP> Reststoffmix <SEP> 1 <SEP> Reststoffmix <SEP> 2 <SEP> Eisenerz
<tb> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ohne <SEP> Eisenerz <SEP> mit <SEP> Eisenerz
<tb> Chemische
<tb> Analyse
<tb> -A1203 <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 0,67 <SEP> 0,90 <SEP> 0,63
<tb> -C <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 7,9 <SEP> 15,2-
<tb> -CaO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 5,5 <SEP> 5,1 <SEP> 3,0
<tb> -Fe <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 10,0 <SEP> 0,70-
<tb> -FeO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 34,4 <SEP> 20,1-
<tb> -Fe203 <SEP> Gew% <SEP> 31,7 <SEP> 46,7 <SEP> 90,6
<tb> -MgO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 1,69 <SEP> 1,1 <SEP> 0,36
<tb> -MnO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> - <SEP> 0,10 <SEP> 0,17
<tb> -K <SEP> + <SEP> Na <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 0,15 <SEP> 0,24 <SEP> 0,

  04
<tb> -CI <SEP> + <SEP> F <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 0,80 <SEP> 0,13-
<tb> -Pb <SEP> + <SEP> Zn <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 0,30 <SEP> 1,7 <SEP> 0,01
<tb> - <SEP> Si02 <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 3,13 <SEP> 3,6 <SEP> 4,0
<tb> -S <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 0,15 <SEP> 0,10 <SEP> 0,05
<tb> -P <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 0,15 <SEP> 0,10 <SEP> 0,05
<tb> 
 
Das teilreduzierte Eisen wurde danach im Reduktionsofen mit 182 kg/t Kohle und 36 Nm3/t Sauerstoff fertigreduziert und aufgeschmolzen. Die Förderluftmenge für die durch Lanzen oder Düsen eingeblasenen Feststoffe betrug 45   Nm3/t.   Der Strombedarf des Ofens betrug 320   kWt /t.   



   Es wurden 576 kg/t Metallschmelze, 130 kg/t Schlacke und eine entstaubte Abgasmeng von 12140 Nm3/t erhalten. Aus dem Abgas wurden 24 kg/t schwermetallhältiger Staub abgesch den. 



  Weiters wurden durch Nutzung der Abwärme in einem Dampfgenerator 737 kWh/t Strom erz gt. 



   Die Zusammensetzung der Metallschmelze, der Schlacke, des Abgases und des   abgesc iede-   nen Staubes ist Tabelle 2 zu entnehmen. Für Beispiel 2 und 3 ergaben sich   Produktzusa men-   setzungen, die im gleichen Bereich lagen. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



  Tabelle 2 
 EMI6.1 
 
<tb> 
<tb> Metallschmelze
<tb> -C <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 2,0 <SEP> - <SEP> 3,0 <SEP> 
<tb> -Mn <SEP> Gew <SEP> % <SEP> < <SEP> 0,2
<tb> -Si <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> 
<tb> -S <SEP> Gew <SEP> % <SEP> < <SEP> 0,09 <SEP> 
<tb> -P <SEP> Gew <SEP> % <SEP> < <SEP> 0,08
<tb> Schlacke
<tb> -FeO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 3,0 <SEP> - <SEP> 6,0 <SEP> 
<tb> -CaO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 38 <SEP> - <SEP> 44 <SEP> 
<tb> -Si02 <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 36 <SEP> 
<tb> -MgO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 7,0 <SEP> -12 <SEP> 
<tb> -Al2O3 <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 5,0-10
<tb> Abgas
<tb> -CO2 <SEP> Vol <SEP> % <SEP> 6,5 <SEP> - <SEP> 7,5 <SEP> 
<tb> -02 <SEP> Vol <SEP> % <SEP> 16 <SEP> - <SEP> 17 <SEP> 
<tb> -H20 <SEP> Vol <SEP> % <SEP> 1,0 <SEP> -1,

  5 <SEP> 
<tb> -N2 <SEP> + <SEP> Ar <SEP> Vol <SEP> % <SEP> Rest
<tb> Staub <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 
<tb> -FeO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 75 <SEP> 
<tb> -ZnO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 
<tb> -PbO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> < <SEP> 5,0
<tb> -Si02 <SEP> Gew <SEP> % <SEP> < <SEP> 5,0
<tb> -CaO <SEP> Gew <SEP> % <SEP> < <SEP> 7,0
<tb> 
 
Beispiel 2 : 
In den Schmelzzyklon wurde eine Menge von 1000 kg/h an eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen sowie Eisenerz - die Zusammensetzung der Einsatzmischung ist Tabelle 1 zu entnehmen - mit 56 kg/t Kohle mittels 106 Nm3/t Förderluft eingebracht und mit 270   Nm3/t   Sauerstoff verwirbelt. An Brenngasmenge wurden 5,1 Nm3/t zugeführt. 



    Die Menge an in den Ofen eingebrachten Reduktionsmittel (Kohle) betrug 151 kg/t, an Sauerstoff 30 Nm3/t und an Förderluft 38 Nm3/t. Der Strombedarf betrug 268 kWh/t.   



   Es wurden 480 kg/t Metallschmelze, 125 kg/t Schlacke, 11900 Nm3/t entstaubtes Abgas und 36 kg/t schwermetallhältiger Staub erhalten. Die Stromproduktion betrug 684 kWh/t. 



   Beispiel 3: 
Als Einsatzprodukt wurden 1000 kg/h Eisenerz (Zusammensetzung: Tabelle 1) mit 290 kg/t Kohle und einer Förderluftmenge von 136   Nm3/t   verwendet. Weiters wurden 336   Nm3/t   Sauerstoff und 55 kg/t Kalk in den Schmelzzyklon eingebracht. Die Menge an Brenngas betrug 6,5   Nm3/t     Zu Reduktion des Eisens wurden dem Ofen 197 kg/t Kohle mit 49 Nm3/t Förderluft und 38 Nm3/t Sauerstoff zugeführt Der Strombedarf betrug 348 kWh/t.   



   Als Produkte fielen 625 kg/t Metallschmelze, 139 kg/t Schlacke, 15760   Nm3/t   entstaubtes Abgas sowie 22 kg/t Staub an. Es wurden 945 kWh/t Strom erzeugt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Verwerten von eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen und geg be- nenfalls Eisenerz, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale.

- die Reststoffe und gegebenenfalls Eisenerz werden in einen Schmelzzyklon (1) mit Rückströmung eingebracht, - in den Schmelzzyklon (1) werden zusätzlich Reduktionsmittel und Sauerstoff eir ge- bracht und verwirbelt, - Eisen wird im Schmelzzyklon (1) mindestens zu FeO reduziert, - Schwermetalle werden im Schmelzzyklon (1) zu Metallen reduziert und durch Verda p- fen in die Gasphase überführt, - das dabei entstehende Gas, das gegebenenfalls schwermetallhältig ist, das teilredu ier- te Eisen und die Schlacke werden in einen unmittelbar gekoppelten Ofen (5) überführt, - dem Ofen (5) wird elektrische Energie zugeführt, - in den Ofen (5) werden Reduktionsmittel und Sauerstoff oder sauerstoffangereich erte Luft eingebracht, - Eisen wird im Ofen (5) fertigreduziert und aufgeschmolzen,

- und die verdampften Schwermetalle werden ausserhalb des Ofens (5) niederges hla- gen.
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittel in festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand eingebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktions ittel Kohle oder kohlenstoffhaltige Abfälle eingesetzt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittel (die zumindest zum Teil von Feinteilchen gebildet sind) und/ der der Sauerstoff über Unterbadeinblasdüsen (12) in den Ofen (5) eingebracht werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittel und/oder der Sauerstoff über eine in eine Schlackenschich (8) eintauchende Lanze (15) in den Ofen (5) eingebracht werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie über einen direkten Lichtbogen in den Ofen (5) eingebracht wird.
7 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Eisen und Schlacke getrennt über Abstichöffnungen (9 und 10) aus dem Ofen (5) ab- gestochen werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das schwermetallhältige Gas direkt beim Gasaustritt nachverbrannt wird und hierbei die Schwermetalle in eine feste oxidische Form gebracht und anschliessend abgeschieden werden
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Abgas aus dem Ofen (5) abgezogen wird und in das abgezogene Abgas das sch er- metallhältige Gas eingeleitet wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme aus dem Schmelzzyklon (1) zur Verdampfung von Kühlwasser eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme aus dem Ofen (5) zur Verdampfung von Kühlwasser eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Abgas aus dem Ofen (5) gemeinsam mit dem schwermetallhältigen Gas nac er- brannt und anschliessend gekühlt wird, wobei ein zur Kühlung eingesetztes Wasser ver- dampft wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als eisenhältiger Reststoff Feinerz, insbesondere mit einem Anteil an Feinstteilc en, vorzugsweise stammend aus der Eisenerzaufbereitung und/oder dem Abrieb aus iner Pelletierung, eingesetzt wird. <Desc/Clms Page number 8>
14. Anlage zum Verwerten von eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen und gegebenen- falls Eisenerz unter Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: - einen Schmeizzyklon (1), der eine Bodenöffnung (3) mit einer Einschnürung und Zufüh- rungen für eisen- und schwermetallhältige Reststoffe und gegebenenfalls Eisenerz, sowie für Reduktionsmittel und Sauerstoff, die in den Schmelzzyklon (1) münden, auf- weist, - einen Ofen (5) mit einer Zuführung für elektrische Energie, - Zuführungen für Reduktionsmittel und Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft in den Ofen (5), und - eine Abgasleitung, die vom Ofen (5) ausgeht und zu einer Niederschlagseinrichtung für aus dem Ofen (5) entweichendes schwermetallhältiges Gas führt.
15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (5) mit mindestens einer in den Ofen (5) ragenden Elektrode (11, 11', 11"), ausgestattet ist.
16. Anlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (5) mit Einblas- düsen (12) für Reduktionsmittel und/oder Sauerstoff versehen ist, die zumindest zum Teil unterhalb des Metallbadspiegels im Ofen (5) liegen und zu denen Zuführungen für Reduk- tionsmittel und/oder Sauerstoff führen.
17. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (5) mit Öffnungen für Lanzen (15) zum Einblasen von Reduktionsmittel und/oder Sauerstoff versehen ist.
18. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ofen (5) eine Zuführung (16) für eine Grobfraktion eines Reduktionsmittels oder Reststoffs mündet.
19. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Ofen (5) eine Abstichöffnung (9) für Eisen und eine Abstichöffnung (10) für Schlacke vorgesehen sind.
20. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsleitung (6) zwischen der Bodenöffnung (3) des Schmelzzyklons (1) und dem Ofen (5) angeordnet ist.
21. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Wand (13) des Ofens (5) eine Zwischenkammer (20), die gegebenenfalls als Ab- gasleitung ausgebildet ist, angeordnet ist, in die die Verbindungsleitung (6), welche die Bodenöffnung (3) mit dem Ofen (5) verbindet, mündet.
22. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung des Ofens (5) in einen Wärmetauscher mündet, vorzugsweise in einen Dampfkessel (17).
23. Anlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Wärmetauscher eine Heissluftleitung zu einem Trockner (23) führt, dem Schlamm zugeführt wird, der im getrock- neten Zustand dem Schmelzzyklon (1 ) als Reststoff über eine Transportleitung zuführbar ist.
24. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzzyklon (1) mit einer Kühleinrichtung, vorzugsweise einer Verdampfungskühl- einrichtung, ausgestattet ist.
25. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (5) oberhalb des Metallspiegels mit einer Kühleinrichtung, vorzugsweise einer Verdampfungskühleinrichtung, ausgestattet ist.
26. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der vom Ofen (5) ausgehenden Abgasleitung oder an der Einmündung derselben in den Ofen (5) eine Nachverbrennungseinrichtung (21)für aus dem Ofen (5) austretendes Abgas vorgesehen ist.

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