AT411689B - Verfahren zum zerstäuben und granulieren von schmelzen sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerstäuben und Granulieren von Schmelzen, insbesondere flüssigen Schlacken, bei weichem an einem Tundishauslauf ein Sprühkopf mit einem zur Rotation antreibbaren Schleuderrad, dessen Rotationsachse in Richtung der Achse des aus- laufenden Schmelzestrahles verläuft, sowie ein Kühlraum angeschlossen ist, sowie auf eine zur Durch-führug dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung. 



   In der AT 407 247 B wurde bereits vorgeschlagen, eine Schmelze aus einem Schmelzentun- dish mit Fluid unter Druck auszustossen, wobei hier insbesondere Druckgas, Dampf oder Druck- wasser in Richtung des Schlackenaustritts aus dem Tundish eingepresst wurde. Der Schlackentun- dishauslauf erfordert bei derartigen Ausbildungen besondere Massnahmen um zu verhindern, dass die Auslauföffnung zufriert und es wurde daher vorgeschlagen, ein höhenverstellbares Wehrrohr im Bereich des Schlackenauslaufes in den Tundish abzusenken, um die jeweils ausströmende Menge regulieren zu können, wobei der Treibgasstrahl koaxial zur Achse der Auslauföffnung eingebracht wurde und der Tundishauslauf unmittelbar in den Kühlraum mündet.

   Bei einer derartigen Ausbil- dung des Zerstäuberkopfes als Düse, in welche koaxial der Strahl einer Treibgaslanze mündet, muss in der Regel ein hoch überhitzter Dampf eingesetzt werden, um ein Zuwachsen der Öffnung zu verhindem, wobei je nach Zusammensetzung der Schmelze und insbesondere bei höherem Eisenoxidgehalt der Schmelze auch hohe Anforderungen an das Feuerfestmaterial gestellt werden. 



  Analoges gilt für die Ausbildung des höhenverstellbaren Wehrrohres, welches bei aggressiven Schmelzen einem hohen Verschleiss unterworfen ist und daher eine aufwendige Regelung für die korrekte Einstellung der Höhenlage des Wehrrohres erfordert. Neben einer derartigen Ausbildung des Zerstäuberkopfes als Austrittsdüse aus einem Schlackentundish sind weitere Ausbildungen beispielsweise der AT 406 954 B zu entnehmen, wobei hier die flüssige Schlacke in eine unter Unterdruck stehende Expansionskammer eingesaugt wird und mit einem Treibstrahl in die Kühl- zone transportiert wird. 



   In der AT 405 511B ist ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material beschrieben, bei welchem flüssige Schlacke im freien Fall mit Druckwasserstrahlen beauf- schlagt wird, worauf die erstarrte und granulierte Schlacke gemeinsam mit dem gebildeten Dampf über eine pneumatische Förderleitung und einen Verteiler geführt wird. Das auf diese Weise ver- teilte Material kann unmittelbar in einer Strahlmühle weiter zerkleinert werden. Die prinzipiellen Abläufe beim Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material durch Beaufschlagen mit Dampf sind auch in der EP 683 824 B1 bereits beschrieben, wobei hier eine Mischkammer vorge- sehen ist, in welche Wasser, Wasserdampf und/oder Luft-Wassergemische eingedüst werden, worauf das verdampfte Wasser gemeinsam mit dem erstarrten Material über einen Diffusor ausge- stossen wird.

   Der Zerstäuberkopf ist bei einer derartigen Ausbildung als Mischkammer mit an- schliessendem Diffusor ausgebildet, wobei auch in diesem Fall schmelzflüssige Schlacke aus einem entsprechenden Vorratsgefäss oder einem Tundish zugeführt werden kann. 



   In der AT 407 152 B wird festes Material in einem Schmelzzyklon erschmolzen, wobei an den druckfest verschliessbaren Schmelzzyklon unmittelbar ein Kühlraum angeschlossen ist, welcher in der Folge unter geringerem Druck als der Schmelzzyklon gehalten werden muss, um den Austritt des Materials aus dem Schmelzzyklon in den Kühlraum zu ermöglichen. Da bei einem derartigen Verfahren die erforderliche Schmelzwärme im Schmelzzyklon aufgebracht werden muss, wird bei der Verbrennung von Brennstoffen im Schmelzzyklon eine hohe Gasmenge erzeugt, welche in der Folge eine entsprechend aufwendige Reinigung erfordert.

   Eine Regelung eines derartigen Verfah- rens ist nur in dem Umfang möglich, in dem voraussetzungsgemäss die entsprechende Schmelz- wärme bereitgestellt wird, sodass insbesondere eine Reduktion der produzierten Gasmenge und eine Einstellung an die gewünschten Kühlbedingungen im Rahmen eines derartigen Schmelz- zyklones nicht erzielt werden kann. 



   All diesen bekannten Ausbildungen gemeinsam ist der Umstand, dass für den Ausstoss der Schlacken hohe Mengen an Treibgasen, insbesondere Dampf eingesetzt werden, wobei Dampf in aller Regel stark überhitzt und Treibgase entsprechend hochvorgewärmt eingesetzt werden müs- sen. Neben der hohen zu erwärmenden Gasmenge besteht im Anschluss an die Zerstäubung ein relativ hoher Aufwand in der erforderlichen Reinigung der eingesetzten und gebildeten Gase, sodass der apparative Aufwand für die Gaserzeugung und die Gasreinigung relativ hoch ist. 



   Klassische Granulierverfahren sehen vor, dass Schmelzen bzw. Schlacken einfach in Kühlflüs- sigkeiten eingeleitet werden, wobei naturgemäss bei Verwendung von Wasser als Kühlflüssigkeit 

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 die Schlacken nur geringe Eisenanteile enthalten dürfen, um einen stabilen Betrieb zu gewähr- leisten. Bei der Trockengranulation gelangt die Schlacke auf Kühlbänder oder Kühlplatten, wofür in der Regel relativ grossbauende Einrichtungen erforderlich sind.

   Schliesslich wurde in der EP 1 234 889 A1 zur Verringerung der erforderlichen Treibgasmenge ein Schleuderrad vorge- schlagen, wobei der Schmelzestrahl unmittelbar unter Zwischenschaltung eines konventionellen Schmelzenflussregelorganes, wie beispielsweise eines Feeders oder Tundishstopfens, auf das Schleuderrad gelangt, dessen Rotationsachse im wesentlichen mit der Achse des Tundishauslaufs übereinstimmte. Mit einer derartigen Ausbildung wurde zwar eine besonders kleinbauende Einrich- tung geschaffen, wobei allerdings festgestellt wurde, dass wichtige Verfahrensparameter, welche für die Ausbildung geeigneter Teilchengrössen relevant sind, mit zusätzlichen Massnahmen und insbesondere mit Nachverbrennungsstrecken oder Nachheizstrecken modifiziert werden müssen, um eine akzeptable Teilchengrösse zu erlangen.

   Um die Ausbildung von kleinen Tröpfchen sicher- zustellen, wurden einzelne Abschnitte beheizt, um die gewünschte Viskosität zur Ausbildung der entsprechenden Tröpfchen auf die geforderten Werte zu bringen. Insgesamt ergab sich somit zwar eine kleinbauende, aber relativ komplizierte Einrichtung, bei welcher zusätzliche Brennkammern, Brenner und Nachverbrennungsstrecken zur Einstellung der gewünschten Teilchengrösse herange- zogen wurden. 



   Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung dieser, letztgenannten Art dahin gehend weiterzubilden, dass ohne zusätzliche Einbauten und insbesondere ohne zusätzliche Brenner im Bereich des Tundishauslaufes das Auslangen gefunden werden kann und unmittelbar durch mechanische Kräfte eine entsprechend gute mechanische Zerteilung gewährleistet ist. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren zu diesem Zwecke ausgehend von dem eingangs definierten Verfahren im wesentlich darin, dass der Schmelzestrahl als Mantel- strahl mit einem Heissgas aus dem Tundish ausgestossen wird, und dass der Mantelstrahl an von der Rotationsachse des Schleuderrades verschiedenen Stellen auf das Schleuderrad auftrifft. 



  Dadurch, dass in an sich bekannter Weise ein Mantelstrahl ausgebildet ist, wie er für Zerstäu- bungsarten mit hohem Treibgasbedarf vorgeschlagen wurde, wird nun die Möglichkeit geschaffen, die Schmelze ausserhalb der Rotationsachse auf das rotierende Schleuderrad aufzubringen, wobei der Mantel in einem radialen Abstand von der Rotationsachse auf dem Schleuderrad auftrifft, welche dem halben Durchmesser des schlauchförmig austretenden Mantelstrahles entspricht.

   Der Mantelstrahl trifft hierbei gleichzeitig auf einer Kreisringfläche auf, wodurch der gewünschte radiale Abstand von der Rotationsachse zur Erzielung besonders hoher Beschleunigungskräfte erzielt wird, und gleichzeitig die mechanische Belastung des Schleuderrades entsprechend verringert wird, da ja die Schmelze immer gleichzeitig an einander diametral gegenüberliegenden Punkten in einem radialen Abstand von der Drehachse, und somit auf einem im wesentlichen koxialen Kreis auftrifft, sodass eine mechanische Überbelastung des Schleuderrades vermieden wird. Bedingt durch die kreisringförmige Auftrefffläche wird aber nun bei vergleichsweise geringer Drehzahl des Schleuderrads ein hohes Mass an Beschleunigung bewirkt und eine effiziente mechanische Zertei- lung sichergestellt.

   Gleichzeitig gelingt es durch die Verwendung entsprechend heisser Treibgase im Inneren des Mantelstrahls, den mit einem überaus dünnen, filmartigen Mantel austretenden Strahl auf entsprechend hohen Temperaturen zu halten, sodass gesonderte Nachverbrennungs- bzw. Nachheizstrecken entbehrlich sind, da ja unmittelbar bereits die gewünschten feinen Teilchen mit geringem Durchmesser das Schleuderrad verlassen. 



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahren ist im wesentlichen da- durch gekennzeichnet, dass in den Tundish ein Wehrrohr zur Ausbildung eines Schmelzaustritts- spaltes am Rand der Auslauföffnung angeordnet ist, und dass an das Innere des Wehrrohres eine Heissgas bzw. Heissdampfleitung oder ein Brenner angeschlossen ist. Wesentlich für die erfin- dungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren ist hierbei der Umstand, dass das eingesetzte Heissgas bzw. der Heissdampf nicht als Treibstrahl eingesetzt werden muss, und daher nur in wesentlich geringeren Mengen eingebracht werden muss. Das Heissgas kann somit unmittelbar von üblichen Brennern erzeugt werden.

   Der Ausstoss der Schmelze unter Ausbildung eines filmartigen dünnen Schlauches wird im wesentlichen durch Einstellung der Höhenlage des Wehrrohres gewährleistet, welches den Ringspalt rund um die Auslauföffnung des Tundish defi- niert. Hier ist es lediglich wesentlich, dass bei vergleichsweise hoher Temperatur ein äusserst dünner Film gebildet wird, welcher auf entsprechend grossem Durchmesser und damit mit entspre- 

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 chend grossem Abstand von der Rotationsachse auf das nachfolgende Schleuderrad auftrifft, wobei hier die Abstände zwischen Tundishauslauf und Schleuderrad auf ein Minimum reduziert werden können und weitere Bauhöhe eingespart werden kann, da in dieser Übergangsstrecke eine zusätz- liche Beheizung nicht mehr erforderlich ist. 



   Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung ist mit 1 ein Schmelzentundish bezeichnet, dessen Schmelzeausflussregelorgan 2 als Wehrrohr ausgebildet ist und durch Anheben in Richtung des Doppelpfeiles 3 eine entsprechende Einstellung des Austrittsspaltes 6 zur Regulierung des jeweils ausströmenden, schlauchförmigen Schmelzestrahles 4 ermöglicht. Im Inneren des Wehr- rohres 2 mündet eine Leitung für Heissgase bzw. Heissdampfe, wie mit 7 angedeutet ist, sodass die Schmelze als das Heissgas bzw. den Heizdampf umgebender Schlauch 4 austritt. Alternativ kann zur Ausbildung des Heissgases im Inneren des Wehrrohres auch ein Brenner angeordnet sein. 



   Druckdicht an den Tundish 1 ist ein Verbindungsrohr 5 angeschlossen, welches mit einer aus mehreren Abschnitten bestehenden Ringkammer 8 verbunden ist. Im ersten Abschnitt dieser Ringkammer 8 ist ein Schleuderrad 9 rotierbar gelagert, wobei die Rotationsachse 10 im wesentli- chen mit der Achse 11des Tundishauslaufes fluchtet. Die Schmelze bzw. Schlacke trifft somit auf das rotierende Schleuderrad 9 auf und wird in radialer Richtung in der Ringkammer 8 auswärts geschleudert. In einem ersten an das Schleuderrad anschliessenden Abschnitt der Ringkammer, welcher mit 12 bezeichnet ist, erfolgt unmittelbar aufgrund der hohen Beschleunigung der Schmel- ze die Bildung feiner Tröpfchen, wobei eine Fadenbildung vermieden wird. Der äussere Bereich der Ringkammer 8 ist als ringförmige Kühlkammer 13 ausgebildet, dessen Wände doppelwandig ausgebildet sind.

   In den zwischen den Wänden eingeschlossenen Hohlraum 14 kann entsprechen- des Kühlmittel eingeleitet werden. Zusätzlich sind Düsen 15 vorgesehen, über weiche beispiels- weise Kohlenwasserstoffe eingedüst werden, welche unter stark endothermer Zersetzung den feinen Schmelzetröpfchen rasch Wärme entziehen und auf diese Weise eine sichere Erstarrung und Abkühlung gewährleisten. 



   Das gebildete Mikrogranulat verlässt die ringförmige Kühlkammer am Umfang derselben insbe- sondere mit Temperaturen zwischen 200  und 500  C und kann ausserhalb der Ringkammer ge- sammelt werden. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zum Zerstäuben und Granulieren von Schmelzen, insbesondere flüssigen 
Schlacken, bei welchem an einem Tundishauslauf ein Sprühkopf mit einem zur Rotation antreibbaren Schleuderrad, dessen Rotationsachse in Richtung der Achse des auslaufen- den Schmelzestrahles verläuft, sowie ein Kühlraum angeschlossen ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schmelzestrahl als Mantelstrahl mit einem Heissgas aus dem Tundish ausgestossen wird, und dass der Mantelstrahl an von der Rotationsachse des Schleuder- rades verschiedenen Stellen auf das Schleuderrad auftrifft.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem an einem Tundishauslauf ein Sprühkopf mit einem zur Rotation antreibbaren Schleuderrad, dessen Rotationsachse in Richtung der Achse des auslaufenden Schmelzstrahles verläuft, sowie ein Kühlraum angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Tundish (1) ein Wehrrohr (2) zur Ausbildung eines Schmelzaustrittsspaltes (6) am Rand der Auslauföff- nung angeordnet ist, und dass an das Innere des Wehrrohres (2) eine Heissgas bzw. Heiss- dampfleitung (7) oder ein Brenner angeschlossen ist.