AT408438B

AT408438B - Verfahren zum herstellen von puzzolanischen oder hydraulischen zumahlstoffen für die zementindustrie aus basischen oxidischen schlacken

Info

Publication number: AT408438B
Application number: AT0802900A
Authority: AT
Original assignee: Holderbank Financ Glarus
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-11-26
Also published as: ATA80292000A

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von puzzolanischen oder hydraulischen Zumahlstoffen für die Zementindustrie aus basischen oxidischen Schlacken. 



   Aus der EP 666 930 B1 ist bereits ein Verfahren bekanntgeworden, bei welchem Stahlschlakken unter Verwendung von Roheisen und insbesondere des im Roheisen vorhandenen Kohlenstoffgehaltes reduziert wurden, wodurch zum einen ein Frischen des Roheisenbades bewirkt wird und gleichzeitig Eisenoxid aus der Stahischlacke zu Eisen reduziert wird und in das Metallbad gelangt. Oxidische Schlacken und insbesondere Stahlwerksschlacken weisen nun je nach ihrem Metalloxidgehalt und ihrer Basizität eine mehr oder minder hohe Viskosität auf, wodurch bei vergleichsweise hohen Temperaturen gearbeitet werden muss, um eine entsprechend dünnflüssige Schlacke aufrecht zu erhalten.

   Wenn derartige Schlacken darüberhinaus im Hinblick auf eine zementtechnologisch interessante Zusammensetzung durch entsprechende Korrekturstoffe angepasst werden, führt das häufig zu Schlacken, welche bei üblichen Temperaturen aufgrund der hohen   CO-Bildung   aus dem Bad kohlenstoff zu verstärktem Schäumen neigen. Wenn derartig auftretende Schäume stabil sind, führt dies zu einem verminderten Stoffaustausch zwischen Metall und Schlacke und damit zu einer deutlich verringerten Reduktionsrate, wodurch die Behandlungszeit wesentlich verlängert wird. Wenn gleichzeitig mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt des Metallbades gearbeitet wird, kann dies zu besonders heftigen Reaktionen in der Grenzfläche führen, welche ein starkes Schäumen und auch einen unerwünschten Schlackenauswurf bewirken können. 



   Die Erfindung zielt nun darauf ab, die anfängliche Reaktionsrate und die Behandlungszeit beim Aufarbeiten derartiger basischer oxidischer Schlacken herabzusetzen und gleichzeitig bei geringerem Temperatumiveau eine sichere und rasche Umsetzung und insbesondere Reduktion von Metalloxiden in der Schlacke zu bewirken. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass die Basizität der flüssigen Schlacken durch Zusatz von sauren Additiven, wie z. B. Quarzsand und/oder Hochofenschlacke und/oder Si02-hältige Korrekturstoffe, vor der Reduktion auf einen Wert eingestellt wird, welcher 0, 1 bis 0, 5 unter dem Basizitätswert (CaO/Si02) der Zielschlacke liegt.

   Durch die Absenkung der Basizität der flüssigen Schlacken auf relativ geringe Werte und insbesondere geringere Werte als sie in der Folge für eine zementtechnologische Verwertung wünschenswert erscheinen, kann unmittelbar eine auch bei tieferen Temperaturen dünnflüssige Schlacke erzielt werden, weiche nur geringe Neigung zum Schäumen aufweist. Aufgrund der Absenkung der Basizität und der damit verbundenen Erniedrigung der Viskosität in Abhängigkeit vom Temperaturniveau ergibt sich eine deutlich höhere Reduktionsrate und damit eine raschere Umsetzung, bei weicher Insbesondere Eisen- und Manganoxide rasch zu me-   tallischem   Eisen und metallischem Mangan reduziert werden. Ebenso werden Oxide von Chrom, Nickel, Vanadium und anderen Metallen reduziert.

   Mit der Abnahme des Metalloxidgehaltes verringert sich   naturgemäss   der Kohlenstoffumsatz des Badkohlenstoffes zu Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, sodass die Gefahr eines Schäumens der Schlacke wesentlich zurückgeht. Wenn entsprechende Mengen an   AI203   zugegesetzt werden, verringert sich die Viskosität zusätzlich und es genügt eine geringere Absenkung der Basizität zur Erzielung der gewünschten Reaktionsrate. 



   In vorteilhafter Weise wird im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens in der Folge so vorgegangen, dass die Basizität der Schlacken am oder nahe dem Ende der Reduktionsphase auf die gewünschte   Zielbasizität   zwischen 1, 1 und 1, 5 eingestellt wird. Aufgrund der verringerten Kohlenstoffumsätze und der auf diese Weise geringeren Neigung zur Schaumbildung kann somit gegen Ende der Reduktion bereits die zementtechnologisch gewünschte   Zielbasizität   eingestellt werden, wobei diese Zugabe im Konverter erfolgen kann, in welchem die Reduktion der Stahischlakken vorgenommen wurde. 



   Für die Einstellung einer bevorzugten zementtechnologischen Zusammensetzung der Schlakken ist neben der Einstellung einer Zielbasizität auf Werte zwischen 1, 1 und 1, 5 in der Regel auch eine Anhebung des Al203-Gehaltes wünschenswert, wobei zu diesem Zwecke beispielsweise Bauxit zugesetzt werden kann. Für eine rasche Umsetzung in der Reduktionsphase ist es vorteilhaft, 
 EMI1.1 
 dest teilweise vor der Reduktion der Schlacken zugesetzt werden. Durch Zusatz einer Teilmenge der für die Einstellung des Al203-Gehaltes erforderlichen Additive vor der Reduktion wird eine sichere Durchmischung in der Schlacke bei gleichzeitiger Abnahme der Schlackenviskosität während des Reduktionsvorganges sichergestellt, wobei diese Teilmenge zwischen der Hälfte und drei 

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 Viertel des benötigten Zusatzes an Al2O3-hältigen Additiven bevorzugt betragen kann. 



   In besonders einfacher Weise kann die   Zielbasizität   durch Zusatz von gebranntem Kalk   und/oder     CaO-hältigen   Korrekturstoffe eingestellt werden. 



   Die Absenkung der Basizität vor der Reduktion auf Werte nahe dem Neutralpunkt bringt auch besondere Vorteile in bezug auf die Standzeiten einer nicht basischen Feuerfestausmauerung mit sich. 



   Mit Vorteil wird im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens so vorgegangen, dass die Zielbasizität ab einem Zeitpunkt angesteuert wird, zu welchem der Metalloxidgehalt und insbesondere die Summe der Eisen-, Mangan-, Chrom-, Nickel- und Vanadiumoxidgehalte der Schlacke   3, 5 Gew. %   unterschreitet. Ab dem Absinken des Metalloxidgehaltes auf Werte von unter   3, 5 Gew. %   wird, wie bereits erwähnt, aufgrund des wesentlich geringeren Badkohlenstoffumsatzes ein Schäumen bereits weitestgehend vermieden, sodass bereits ab diesem Zeitpunkt die Zugabe der für die Ansteuerung der Zielbasizität und der Ansteuerung der zementtechnologischen Zusammensetzung erforderlichen Additive zugesetzt werden können, ohne dass dies das Verfahren nachteilig beeinflusst. 



   Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert
Beispiel 1 :
In einem Konverter wurde auf 10 t Roheisen 3 t einer Schlacke mit nachfolgender Zusammensetzung aufgegeben : 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Schlacke
<tb> Gew. <SEP> %
<tb> CaO <SEP> 47,8
<tb> SiO2 <SEP> 26,3
<tb> Al2O3 <SEP> 5,9
<tb> Mao <SEP> 8,9 <SEP> 
<tb> Tir2 <SEP> 1,3 <SEP> 
<tb> FeO <SEP> 1,7
<tb> MnO <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> Cr2O3 <SEP> 6,7
<tb> CaO/Si02 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 
 
Dem Metallbad wurde während des Reduktionsvorganges Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffträgem zugeführt. Durch Einsatz von Kohle und Sauerstoff wurde die erforderliche Temperatur für die Aufrechterhaltung einer flüssigen Schlacke gewährleistet und das erforderliche Reduktionspotential zur Verfügung gestellt.

   Die Schlackenviskosität wurde durch Einblasen von 770 kg Quarzsand auf einen Wert von 1, 1 abgesenkt und 494 kg Bauxit zugesetzt, wobei sich eine Schlacke am Beginn der Schmelzreduktion ausbildete, weiche die nachfolgende Zusammensetzung aufwies : 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Schlackenzusammensetzung <SEP> vor <SEP> der <SEP> Schmelzreduktion
<tb> Gew. <SEP> %
<tb> CaO <SEP> 35, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Si02 <SEP> 32, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Alzo <SEP> 9, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> MgO <SEP> 5,5 <SEP> 
<tb> Ti02 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> FeO <SEP> 15, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> MnO <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Schlackenzusammensetzung <SEP> vor <SEP> der <SEP> Schmelzreduktion
<tb> CaO/SiO2 <SEP> 1,1
<tb> 
 
Gegen Ende der Reduktionsphase, in welcher insbesondere der FeO-Gehalt von 15, 4 Gew.

   % auf Werte unter 1 % abgesenkt werden konnte und der Manganoxidgehalt im wesentlichen halbiert werden konnte, wurde die gewünschte Schlackenendzusammensetzung durch Hinzufügen von 265 kg gebranntem Kalk und 330 kg Bauxit eingestellt. Der insgesamt relativ tiefe Metalloxidgehalt von etwa 1, 7 Gew. % und geringer Badkohlenstoffumsatz zu Kohlenmonoxid und Kohlendioxid gegen Ende der Reduktionsphase verhindert zu diesem Zeitpunkt das Schäumen bis zum Ende der Behandlung.

   Die Zusammensetzung der Zielschlacke, welche sich durch hervorragende zementtechnologische Eigenschaften auszeichnet, konnte wie folgt erhalten werden : 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Schlackenzusammensetzung <SEP> nach <SEP> der <SEP> Schmelzreduktion
<tb> Gew. <SEP> % <SEP> 
<tb> CaO <SEP> 44, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> Si02 <SEP> 34, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> AI203 <SEP> 14, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> MgO <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> Tir2 <SEP> 0,3 <SEP> 
<tb> FeO <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> MnO <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> CaO/Si02 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 
 
Insgesamt wurde somit im Rahmen dieses Verfahrens die Schlackenbasizität um einen Wert von 0, 2 unter den Wert der Zielbasizität abgesenkt, wodurch ein Schäumen und ein unerwünschter Schlackenauswurf sicher verhindert werden konnte. 



   Beispiel 2 :
In einem Konverter wurde auf 10 Tonnen Roheisen 4 Tonnen einer Schlacke folgender Zusammensetzung im flüssigen Zustand chargiert : 
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> Schlacke
<tb> Gew. <SEP> %
<tb> CaO <SEP> 47,8
<tb> SiO2 <SEP> 26,3
<tb> Al2O3 <SEP> 5,9
<tb> MgO <SEP> 8,9
<tb> TiO2 <SEP> 1,3
<tb> FeO <SEP> 1,7
<tb> MnO <SEP> 1,4
<tb> Cr2O3 <SEP> 6,7
<tb> CaO/SiO2 <SEP> 1,8
<tb> 
 Die oben aufgeführte Schlacke wurde durch Einsatz von Kohle und Sauerstoff einem Schmelz- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 reduktionsprozess unterworfen. 



   Vorher wurde jedoch die Chemie der Schlacke so verändert, dass die Viskosität erniedrigt wird. 



  Dies erfolgte durch Zugabe von 867 kg Quarzsand und 980 kg Bauxit. 



   Gleichzeitig ergibt sich bereits durch den Kontakt der metalloxidhaltigen Schlacke mit dem kohlenstoffhaltigen Eisenbad eine Reduktionsreaktion. 



   Beide Effekte (Einstellung von Basizität und Al203-Gehalt sowie die einsetzende Reduktion) führten zu folgender Zusammensetzung vor Beginn der eigentlichen Schmelzreduktionsbehand-   lung :    
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Schlackenzusammensetzung <SEP> vor <SEP> der <SEP> Schmelzreduktion
<tb> Gew. <SEP> % <SEP> 
<tb> CaO <SEP> 35, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> Si02 <SEP> 35, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> AI203 <SEP> 2O3 <SEP> 14,1
<tb> MgO <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> Ti02 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> FeO <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> MnO <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> Cr203 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> CaO/Si02 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 
 
Nach Ende der Reduktionsphase wurde die gewünschte Schlackenendzusammensetzung durch Hinzufügen von 828 kg gebranntem Kalk und 237 kg Bauxit eingestellt. 

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Claims

Die Zusammensetzung der Endschlacke wurde wie folgt bestimmt : EMI4.2 <tb> <tb> Schlackenzusammensetzung <SEP> nach <SEP> der <SEP> Schmelzreduktion <tb> Gew. <SEP> % <SEP> <tb> CaO <SEP> 45, <SEP> 0 <SEP> <tb> SiOs31, <SEP> 4 <SEP> <tb> Al2O3 <SEP> 14,4 <tb> MgO <SEP> 5,9 <tb> TiO2 <SEP> 1,3 <tb> FeO <SEP> 1,1 <tb> MnO <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> <tb> COs0, <SEP> 03 <SEP> <tb> CaO/Si02 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> <tb> PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Herstellen von puzzolanischen oder hydraulischen Zumahistoffen für die Zementindustrie aus basischen oxidischen Schlacken, insbesondere Stahlschlacken, unter Verwendung eines Metallbades zum Reduzieren von Metalloxiden der Schlacken, dadurch <Desc/Clms Page number 5> gekennzeichnet, dass die Basizität der flüssigen Schlacken durch Zusatz von sauren Kor- rekturstoffen, wie z. B.

Quarzsand und/oder Hochofenschlacke und/oder Si02-hältige Kor- rekturstoffe, vor der Reduktion auf einen Wert eingestellt wird, weicher 0, 1 bis 0, 5 unter dem Basizitätswert (CaO/Si02) der Zielschlacke liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basizität der Schlacken am oder nahe dem Ende der Reduktionsphase auf die gewünschte Zielbasizität zwischen 1, 1 und 1, 5 eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Al2O3-hältige Korrektur- stoffe, wie z. B. Bauxit, zumindest teilweise vor der Reduktion der Schlacken zugesetzt werden.
4 Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielbasizität durch Zusatz von gebranntem Kalk und/oder CaO-hältigen Korrekturstoffen eingestellt wird.
5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielbasizi- tät ab einem Zeitpunkt angesteuert wird, zu weichem der Metalioxidgehalt und insbeson- dere die Summe der Eisen-, Mangan- Chrom- und Vanadiumoxidgehalte der Schlacke 3, 5 Gew. % unterschreitet.
6 Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Basizität bei Zusatz von AI203 zur Erzielung eines Al203-Gehaltes von 12 bis 15 Gew. % in geringerem Masse abge- senkt wird als bei geringeren Al2O3-Gehalten.