AT408888B

AT408888B - Verfahren zum behandeln von schlacken oder schlackengemischen

Info

Publication number: AT408888B
Application number: AT0800201A
Authority: AT
Original assignee: Holderbank Financ Glarus
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2002-03-25
Also published as: ATA80022001A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von Schlacken oder Schlackengemischen mit einem Eisenoxidgehalt von > 5 Gew. %, insbesondere Stahlwerksschlacken, bei welchem die Stahischlacken gegebenenfalls mit anderen Schlacken vermischt auf ein Metallbad aufgegeben werden.

Aus der EP 666 930 B1 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von Stahl und hydraulisch aktiven Bindemitteln bekannt geworden, bei welchem Stahischlacken unter Verwendung von Roheisen und insbesondere des Im Roheisen vorhandenen Kohlenstoffgehaltes reduziert wurden, wodurch zum einen ein Frischen des Roheisenbades bewirkt wird und der Kohlenstoffgehalt des Bades, beispielsweise auf unter die Hälfte des im Roheisen vorhandenen Kohlenstoffgehaltes, verringert wird, wobei gleichzeitig Eisenoxyd aus der Stahlschlacke zu Eisen reduziert wird und in das Metallbad gelangt. Das bekannte Verfahren wurde hiebei im wesentlichen dahingehend optimiert, dass mit geringen Mengen an flüssigem Roheisen grosse Mengen an Stahl schlacken, zumindest teilweise, reduziert werden konnten.

Eine wesentliche Verkürzung des Verfahrens durch Einsatz grösserer Mengen an flüssigem Roheisen gelingt bei diesem bekannten Verfahren nicht ohne weiteres, wobei zum einen flüssiges Roheisen üblicherweise mit vergleichsweise geringeren Temperaturen vorliegt, wodurch die rheologischen Eigenschaften von Schlacken problematisch werden können und zum anderen bei Aufgabe von flüssigen Stahischlacken auf grosse Mengen flüssigen Roheisens eine ungemein heftige Reaktion beobachtet wird, welche bei ungünstigen rheologischen Eigenschaften der Schlacken zur Ausbildung unerwünschter Schaumschlacken oder zum Auswurf der Schlacke führen kann.

Die Ausbildung derartiger Schaumschlacken führt in der Folge wiederum zu einer Verlangsamung der Reaktion, sodass relativ lange Behandlungszelten erforderlich werden
Die Erfindung zielt nun darauf ab ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass bei relativ kurzer Umsetzungszeit die im Zuge des Verfahrens entstehende Prozesswärme optimal genutzt werden kann und eine dünnflüssige Stahlschlacke während der Reduktion aufrechterhalten werden kann, weiche die Ausbildung von Schaumschlacken nachhaltig behindern und gleichzeitig lokale Überreaktionen mit unerwunschtem Auswurf von flüssiger Schlacke verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass als Metallbad ein Stahlbad mit einem C-Gehalt von < 1, 5 Gew. %, vorzugsweise < 0, 5 Gew. %, eingesetzt wird und dass das Stahlbad nach der Aufgabe der Stahlschlacken auf über 2, 0 Gew. % C, vorzugsweise > 2, 5 Gew. % C, durch Einbringen von Kohlenstoff oder Kohlenstoffträgem aufgekohlt wird. Dadurch, dass zu Beginn der Schlackenredukbon ein Metallbad mit vergleichsweise genngerem Kohlenstoffgehalt, d. h. ein Stahlbad vorgelegt wird, werden lokale Überreaktionen und heftige Umsetzungen, bel welchen grosse Gasmengen gebildet werden, verhindert, sodass die Ausbildung von Schaumschlacken nicht mehr beobachtet werden kann.

Um nun ein derartiges Verfahren wirtschaftlich und weitestgehend autotherm zu führen, ist es besonders vorteilhaft, die Im Verfahren entstehende Prozesswärme unmittelbar zu nutzen. Mit Vorteil wird daher das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass ein Roheisenbad vorgelegt wird und mit Sauerstoff auf einen C-Gehalt von < 0, 5 Gew. % gefrischt wird, wobei sich eine Badtemperatur von über 1570 C, insbesondere etwa 16200 C einstellt, dass auf das gefrischte Stahlbad flüssige Stahischlacke aufgebracht wird und nach einem Temperaturausgleich Kohlenstoff in das Bad eingetragen wird, wobei Sitz-hältige Korrekturstoffe, wie z. B. Hochofenschlacke, Quarzsand und/oder Alz03-hältige Korrekturstoffe, wie z. B.

Bauxit, zur Absenkung der Basizität auf < 1, 5 bzw. zur Einstellung eines Athos-Gehaltes von > 10 Gew. % zugesetzt wird. Dadurch, dass die Ausbildung des Stahlbades, auf welches in der Folge die Stahl schlacken aufgegeben werden, unmittelbar als Vorstufe innerhalb des gleichen Verfahrens durch einen Frischvorgang erzielt wird, kann die beim Frischen entstehende Prozesswärme, bel weicher das ursprüngliche Roheisenbad wesentlich aufgeheizt wird, unmittelbar für einen Temperaturausgleich mit der aufzubringenden Stahischlacke genützt werden, wobei aufgrund der hohen Temperatur auch Korrekturstoffe, und insbesondere Si02-hä) tige Korrekturstoffe, wie sie für die Einstellung der gewünschten Basizität erforderlich sind,

unmittelbar aufgeschmolzen und in die Schlacke eingetragen werden konnen. Auf das entsprechend auf Temperaturen von über 15700 C durch den Frischvorgang erhitzte Stahlbad wird somit entweder unmittelbar zumindest ein Tell der für die Einstellung der Basizität erforderlichen SiC-hättigen Korrekturstoffe aufgebracht, sodass diese Korrekturstoffe erhitzt und zumindest teilweise geschmolzen

werden, oder unmittelbar die Stahl schlacke aufgebracht, wobei gemeinsam mit der flüssigen Stahlschlacke die Si02-hältigen Korrekturstoffe zugesetzt werden können.

Durch den Zusatz derartiger Si02-hältlgen Korrekturstoffe und insbesondere durch die Möglichkeit hier gleichzeitig Additive, wie beispielsweise Kühlschrott oder Feinerz aufzubringen, wird die hohe latente Wärme des gefrischten Stahlbades unmittelbar im Prozess genützt und es kann durch Zusatz von Eisenoxydträgem eine effiziente Steuerung der Temperatur vorgenommen werden, bei weicher gleichzeitig Eisenoxyde weitestgehend reduziert werden und somit aus derartigen Eisenoxydtragern, welche üblicherweise nur schwer aufgearbeitet werden können, wie beispielsweise Feinerzen, eine hohe Menge an flüssigem Eisen gebildet wird.

Im Anschluss an das Aufbringen der Stahlschlacken erfolgt nun die kontinuierliche Anhebung des Kohlenstoffgehaltes des Stahlbades und die gewünschte Reduktionsarbeit, wobei Kohlenstoffträger in das Stahlbad eingeblasen werden. Das gebildete Kohlenmonoxyd kann in der Folge nachverbrannt werden, sodass der Prozess insgesamt weitestgehend autotherm geführt werden kann und auf zusätzliches Energieeinbringen verzichtet werden kann. Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren hiebei so durchgeführt, dass die Basizität auf 1, 1 bis 1, 4 und der C-Gehalt des Bades auf > 2, 5 Gew. % eingestellt wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird mit Vorteil so durchgeführt, dass die Stahlschlacke dem Stahlbad in einem Gewichtsmengenverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 6, vorzugsweise etwa 1 : 4 zugesetzt wird, wobei mit der relativ hohen Menge an vorgelegtem Metallbad, welches sich nach dem Frischvorgang auf hohem Temperaturniveau befindet, die erforderliche Schmelzwärme für Zu- schiagstoffe unmittelbar bereitgestellt werden kann.

Insbesondere kann hiebei mit Vorteil Quarzsand in Mengen von 150 bis 250 kg/t Stahlschlacke und Bauxit in Mengen von 200 bis 300 kg/t Stahischlacke zugesetzt werden, wobei bei der gewählten Zugabeart eine hinreichende Homogenisierung und damit ein vollständiges Aufschmelzen und Umsetzen der Zuschläge in der Schlacke gelingt, sodass unmittelbar ein zementtechnologisch brauchbares Produkt erzielt werden kann.

In besonders vorteilhafter Weise werden den flüssigen Schlackengemischen Feinerze bzw.

Eisenoxidträger zur Einstellung eines Eisenoxidgehaltes über 8 Gew. % zugesetzt, wodurch es gelingt gleichzeitig mit der gewünschten Reduktion der Stahlschlacke auch schwer aufzuarbeitende Erze im gleichen Verfahren zu reduzieren und diesen Zusatz zur Regelung der gewünschten Umsetzungstemperatur heranzuziehen. Zum gleichen Zweck können mit Vorteil im Metallbad während des oder im Anschluss an das Frischen (s) Additive wie z. B. Kühlschrott oder Feinerze einge- schmolzen werden.

In besonders vorteilhafter Weise können Eisenoxydträger mit saurer Gangart zugesetzt werden, wodurch gleichzeitig mit der Reduktion metallischen Eisens aus derartigen Eisenoxydträgern eine entsprechende Absenkung der Basizität auf zementtechnologisch wünschenswerte Zielbasizitäten gelingt. Mit Vorteil wird hiebei so vorgegangen, dass der Zusatz von E) senoxidträgern, wie z. B.

Schwacherzen oder Feinerzen mit saurer Gangart, nach der Aufgabe der flüssigen Schlacken oder Schlackengemische auf das Stahlbad zumindest teilweise gleichzeitig mit dem Aufkohlen des Stahlbades vorgenommen wird, wobei generell mit Vorteil den flüssigen Schlacken oder Schlackengemischen CaO-, AisOg-und/oder SiOs-hättige Korrekturstoffe zugesetzt werden
Insgesamt ergibt sich durch das in der ersten Stufe durchgeführte Frischen eine besonders günstige energetische Bilanz, wobei die beim Frischen des Roheisenbades freiwerdenden hohen Energiemengen innerhalb des Prozesses unmittelbar genutzt werden können.

Für die Einstellung der gewünschten Zielbasizität sind prinzipiell beliebige Si02-reiche Schlacken geeignet und es können gegebenenfalls Si02-hältige Korrekturstoffe eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In einem Konverter wurden 8 t flüssigen Roheisens durch Einbringen von 280 Nm3 Sauerstoff über Bodendüsen in ein Stahlbad übergeführt. Das flüssige Roheisen, wies dabei einen Kohlenstoffgehait von 3, 9 Gew. %, einen Siliziumgehalt von etwa 0, 3 Gew. % und Resteisen als Richtanalyse auf. Nach dem Frischen, bei weichem durch die exotherme Reaktion ausgehend von einer Badtemperatur von 14700 C eine Endtemperatur von 16200 C erreicht wurde, wies das flüssige Stahlbad einen Kohlenstoffgehalt von 0, 3 Gew. %, einen Siliziumgehalt von 0, 003 Gew. % und Resteisen auf. Auf dieses flüssige Stahlbad wurden in der Folge 2 t flüssiger Stahlschlacke chargiert.

Die Stahlschlacke zeichnete sich durch nachfolgende Analyse aus :

EMI3.1

<tb>
<tb> Gew. <SEP> % <SEP>
<tb> CaO <SEP> 48. <SEP> 6 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 19. <SEP> 1 <SEP>
<tb> AtzOs22
<tb> MgO
<tb> TiO2 <SEP> 1.5
<tb> FeO <SEP> 22. <SEP> 7
<tb> MnO <SEP> 2. <SEP> 7 <SEP>
<tb> CaO/SiO2 <SEP> 2. <SEP> 5
<tb>

Aufgrund des relativ niedrigen Badkohlenstoffgehaltes des vorhandenen Stahlbades erfolgen unmittelbar im Anschluss an die Aufgabe der flüssigen Stahlschlacke wesentlich geringere Stoffumsatze bel der Reduktionsreaktion der in der Stahlschlacke enthaltenen Metalioxyde. Wenn unmittelbar Roheisen in den entsprechenden Mengenverhältnissen vorgelegt würde, wurde es zu einer raschen Freisetzung von hohen CO-Mengen kommen, was zu starken Schlackenschäumen oder zu Schlackenauswurf führen könnte.

Nach der Aufgabe der Stahischlacke auf das Stahlbad erfolgt ein Temperaturausgleich zwischen Schlacke und Metallbad, sodass möglicherweise feste Schlackenanteile wiederum vollständig in den flüssigen Zustand übergeführt werden. Der Temperaturausgleich führt zu Temperaturen um 15000 C.

Im Anschluss an den erfolgten Temperaturausgleich wurden 580 kg Kohle mit einer Blaserate von 25 kg/min. in das Stahlbad eingeblasen, weiters wurden 370 kg Quarzsand mit einer Rate von 24 kgimin. und 535 kg Bauxit mit einer Rate von 28 kg/min. eingebracht.

Am Ende der gewünschten Reduktionsreaktion verblieb ein Metallbad mit 4, 5 Gew. % gelóstem Kohlenstoff bei einer Temperatur von etwa 14900 C. Das so rückgebildete Roheisen kann naturgemäss je nach Wahl der Korrekturstoffe bzw. nach Zusammensetzung der Stahlschlacke auch entsprechend andere Metalle als Eisen enthalten.

Mit den Korrekturstoffen erfolgte zum einen die Ansteuerung der gewunschten Zielbasizität, wie sie für eine zementtechnologische Weiterverwendung der behandelten Schlacke wünschenswert erscheint, wobei gleichzeitig eine Reduktion der Metalloxyde auf die nachfolgende Rlchtanalyse der behandelten Stahischlacke erfolgte
EMI3.2

<tb>
<tb> Behandelte <SEP> Stahischlacke
<tb> Gew. <SEP> %
<tb> CaO447
<tb> Si02 <SEP> 34. <SEP> 6 <SEP>
<tb> Al2O3 <SEP> 14. <SEP> 8 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 2.9 <SEP>
<tb> TI02 <SEP> 1. <SEP> 8 <SEP>
<tb> FeO09
<tb> MnO03
<tb> CaO/Si02 <SEP> 1. <SEP> 3 <SEP>
<tb>

Die auf diese Welse gewonnene behandelte Stahlschlacke konnte In Wasser granuliert werden und als Zumahlstoff in Kompositzementen Verwendung finden.

Durch die beim Entkohlen entstandene Wärme gelingt es, die für die Einstellung der gewunschten Ziel basizität bzw. die Einstellung der gewünschten Zusammensetzung für einen

zementtechnologisch brauchbaren Zumahlstoff erforderlichen Korrekturstoffe zu erwärmen und aufzuschmelzen Ein gegebenenfalls entstehendes unerwünscht hohes Temperaturniveau kann durch Zusatz von Kühlschrott, Feinerz oder Einsatzstoffen aus der Eisendirektreduktion (DRI, HBI) auf die gewünschte Reduktionstemperatur rückgeführt werden, wodurch weiteres Eisen in das Metallbad eingebracht werden kann.

Soweit dies erforderlich scheint, kann das bei der Reduktion gebildete Kohlenmonoxyd oberhalb des Schlackenbades nachverbrannt werden, wodurch das gleichzeitige Aufarbeiten einer grösseren Menge von sauren Feinerzen ohne zusätzliches Energieeinbringen gelingt.

PATENTANSPRÜCHE :
1 Verfahren zum Behandeln von Schlacken oder Schlackengemischen mit einem Eisenoxid- gehalt von > 5 Gew. %, insbesondere Stahlwerksschlacken, bei welchem die Stahlschla- cken gegebenenfalls mit anderen Schlacken vermischt auf ein Metallbad aufgegeben wer- den, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallbad ein Stahlbad mit einem C-Gehalt von < 1, 5 Gew. %, vorzugsweise < 0, 5 Gew. %, eingesetzt wird und dass das Stahlbad nach der
Aufgabe der Stahlschlacken auf über 2, 0 Gew. % C, vorzugsweise > 2, 5 Gew. % C, durch
Einbringen von Kohlenstoff oder Kohlenstoffträgern aufgekohlt wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Roheisenbad vorgelegt wird und mit Sauerstoff auf einen C-Gehalt von < 0, 5 Gew. % gefrischt wird, wobei sich eine Badtemperatur von uber 15700 C, insbesondere etwa 16200 C einstellt, dass auf das ge- frischte Stahlbad flüssige Stahl schlacke aufgebracht wird und nach einem Temperaturaus- gleich Kohlenstoff in das Bad eingetragen wird, wobei Si02-hältige Korrekturstoffe, wie z. B. Hochofenschlacke, Quarzsand und/oder A) 203-haltige Korrekturstoffe, wie z. B. Bauxit, zur Absenkung der Basizität auf < 1, 5 bzw. zur Einstellung eines Al203-Gehaltes von > 10 Gew. % zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basizität auf 1, 1 bis 1, 4 und der C-Gehalt des Bades auf > 2, 5 Gew. % eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahischlacke dem Stahlbad in einem Gewichtsmengenverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 6, vorzugsweise etwa 1. 4 zugesetzt wird.

5 Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Quarzsand in Mengen von 150 bis 250 kg/t Stahlschlacke und Bauxit In Mengen von 200 bis 300 kg/t Stahlschlacke zugesetzt wird 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den flüssigen Schlackengemischen Feinerze bzw. Etsenoxidträger zur Einstellung eines Eisenoxidgehal- tes über 8 Gew. % zugesetzt werden.

7 Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz von EisenoxidtrÅagern, wie z. B. Schwacherzen oder Feinerzen mit saurer Gangart, nach der Aufgabe der flussigen Schlacken oder Schlackengemische auf das Stahlbad zumin- dest teilweise gleichzeitig mit dem Aufkohlen des Stahlbades vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass den flüssigen Schlacken oder Schlackengemischen CaO-, AtzOs-und/oder SiOz-hatti- ge Korrekturstoffe zugesetzt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Metallbad wahrend des oder im Anschluss an das Fnschen (s) Additive wie z. B. Kühlschrott, Feinerze oder Eisenschwamm eingeschmolzen werden.