AT503049B1 - Verfahren zum kontinuierlichen beschicken einer granulieranlage mit schmelzflüssiger hüttenschlacke - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschicken einer Granulieranlage mit schmelzflüssiger Hüttenschlacke, wobei die stoßweise anfallende Hüttenschlacke durch eine Füllöffnung in ein Speichergefäß eingebracht, mit Hilfe von Brennern erwärmt und aus dem Speichergefäß kontinuierlich abgegeben wird.

Die heute übliche Weiterverarbeitung der Hüttenschlacken erfolgt im Allgemeinen in Nebenbetrieben nach einem Zwischentransport der Flüssigschlacken. Moderne Nassgranulieranlagen sind eine Ausnahme. Hochofenschlacke und LD-Schlacke werden analog dem jeweiligen Ausstoß diskontinuierlich mit sehr unterschiedlichen Durchsätzen mit Wasser gekühlt. Hochofenschlacke wird nass granuliert, um Hüttensand für die Zementerzeugung zu gewinnen. Der hohe Wärmeinhalt der Flüssigschlacken bleibt unbenützt. Der Wasserverbrauch ist groß.

Um eine kontinuierliche Weiterverarbeitung der Hüttenschlacken zu ermöglichen, ist es bekannt (US 6 250 109 B1), ein vergleichsweise tiefes Speichergefäß mit einem Schlackenaustritt im Bodenbereich vorzusehen, sodass die Hüttenschlacke über einen Verteilerkanal an eine nachfolgende Trockenkühlvorrichtung weitergeleitet werden kann. Zu diesem Zweck wird der bodenseitige Schlackenauslass über einen Stopfen in Abhängigkeit von einem Fühler gesteuert, der die Dicke der auf die Trockenkühlvorrichtung aufgebrachten Schlackenschicht bestimmt. Nachteilig ist vor allem, dass mit Hilfe des Stopfens die Regelung der Durchflussmenge nicht feinfühlig vorgenommen werden kann. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Hüttenschlacke insbesondere im Bodenbereich erstarrt.

Zum Abgießen der Schlacke von einer Metallschmelze ist es bekannt (EP 0 298 074 A2), ein Kippgefäß mit einem Überlauf vorzusehen. Aus der DE 34 16 396 A1 ist es außerdem bekannt, Schlacke mittels eines Luftstrahls zu pulverisieren. Die Schlacke wird dabei in einer vorbestimmten Menge in einen Zwischenbehälter gegossen, um einen vorgegebenen Schlackeaustrittsstrahl aus dem Zwischenbehälter zu erreichen. Die zugeführte Schlackenmenge wird über ein Kippgefäß gesteuert, dessen Kippwinkel entsprechend eingestellt wird, und zwar mittels eines Schwenktriebes. Zum Befüllen des Speichergefäßes muss der kontinuierliche Gießbetrieb unterbrochen werden, weil in das gekippte Gefäß keine neue Schlackencharge nachgefüllt werden kann, ohne den Schlackenaustritt empfindlich zu stören.

Damit eine Granulieranlage kontinuierlich mit flüssiger Hüttenschlacke beschickt werden kann, kommt es vor allem darauf an, dass die Hüttenschlacke im Speichergefäß flüssig bleibt und nicht erstarrt. Mit Hilfe von auf das Schlackenbad gerichteten Brennern lässt sich dies jedoch nicht erreichen, insbesondere bei Speichergefäßen mit einer entsprechenden Tiefe, weil die Wärme der Brenngase nicht tiefer in das Schlackenbad eindringen kann. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschicken einer Granulieranlage mit schmelzflüssiger Hüttenschlacke der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass für einen entsprechenden Schmelzefluss unter Ausnützung des Wärmeinhalts der Hüttenschlacke gesorgt wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Hüttenschlacke über einen mit horizontalem Abstand vom Bereich der Füllöffnung vorgesehenen Überlauf unter Ausbildung einer Schlackenströmung entlang eines Strömungsweges vom Bereich der Füllöffnung zum Überlauf durch ein Kippen des Speichergefäßes kontinuierlich ausgegossen wird.

Durch die kontinuierliche Schlackenströmung wird in einfacher Weise ein Erstarren der Hüttenschlacke entlang des Strömungsweges unterbunden, sodass unter Ausnützung des Wärmeinhalts der Hüttenschlacke diese kontinuierlich über den Überlauf des Speichergefäßes abgegossen werden kann. Da das Abgießen über einen von der Füllöffnung mit horizontalem Abstand vorgesehenen Überlauf erfolgt, bildet sich vor allem im Bereich des Überlaufes eine Oberflächenströmung aus, was vorteilhaft dadurch berücksichtigt werden kann, dass die Hüttenschlacke entlang eines sich in seiner Tiefe gegen den Überlauf verjüngenden Strömungsweges zum Überlauf strömt. 3 AT 503 049 B1

Zur Durchführung des Verfahrens kann von einer Vorrichtung mit einem eine Füllöffnung und eine Austrittsöffnung aufweisenden Speichergefäß für die Hüttenschlacke und mit einer Steuereinrichtung für die ausfließende Hüttenschlacke ausgegangen werden. Eine solche Vorrichtung ist so auszubilden, dass das um eine horizontale Kippachse verschwenkbare Speichergefäß wenigstens einen in einem horizontalen Abstand von der Füllöffnung angeordneten Überlauf als Austrittsöffnung für die Hüttenschlacke aufweist und dass die Steuereinrichtung einen in Abhängigkeit von der Überlaufmenge der Hüttenschlacke ansteuerbaren Schwenkantrieb für das Speichergefäß umfasst. Mit der Ansteuerung des Schwenkantriebes für das Speichergefäß kann die Überlaufmenge der Hüttenschlacke den jeweiligen Anforderungen entsprechend gesteuert werden, wobei sich eine Schlackenströmung ausbildet, in deren Bereich die Gefahr einer Erstarrung der Hüttenschlacke gebannt ist.

Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn die Kippachse im Bereich des Überlaufes verläuft und der Schwenkantrieb in Abhängigkeit vom Spiegel des Schlackenbades im Speichergefäß angesteuert wird. Die im Bereich des Überlaufes vorgesehene Kippachse verhindert eine Höhenverlagerung des Überlaufes während der Kippbewegung des Speichergefäßes, was eine Voraussetzung für die einfache Steuerung des Schwenkantriebes in Abhängigkeit vom Spiegel des Schlackenbades darstellt. Nimmt die Tiefe des Speichergefäßes gegen den Überlauf hin ab, so ergeben sich beim Kippen des Speichergefäßes vorteilhafte Strömungsbedingungen für die überlaufende Hüttenschlacke.

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum kontinuierlichen Beschicken einer Granulieranlage mit schmelzflüssiger Hüttenschlacke in einem schematischen Längsschnitt,

Fig. 2 diese Vorrichtung in einem Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 eine Konstruktionsvariante eines Speichergefäßes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer vereinfachten Seitenansicht,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer weiteren Konstruktionsvariante eines Speichergefäßes,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Speichergefäßes in einem vereinfachten Schaubild,

Fig. 6 eine Konstruktionsvariante eines erfindungsgemäßen Speichergefäßes in einer zum Teil aufgerissenen stirnseitigen Ansicht,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 6,

Fig. 8 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 8.

Das Speichergefäß 1 gemäß den Fig. 1 und 2 hat im Wesentlichen die Form eines liegenden Kegelstumpfes. Das Speichergefäß 1 kann um eine querliegende Kippachse 3 mit Hilfe eines Hydraulikantriebes 6 oder eines mechanischen Antriebes 5 gekippt werden. Da die als Überlauf ausgebildete Austrittsöffnung 11 des Speichergefäßes 1 im Bereich der horizontalen Kippachse 3 vorgesehen ist, verlagert sich diese Austrittsöffnung 11 beim Verschwenken des Kippgefäßes 1 der Höhe nach nicht. Der Schwenkantrieb 5, 6 für das Speichergefäß 1 wird mittels einer vom Gießspiegel 7 abhängigen Regelung angesteuert, sodass die schmelzflüssige Schlacke in einer vorgegebenen Menge durch die Austrittsöffnung 11 kontinuierlich ausfließen kann. Die Füllung des Speichergefäßes 1 erfolgt stoßartig über eine große Füllöffnung 2. Damit beim Füllen des Speichergefäßes 1 der Gießspiegel 7 in gleicher Höhe bleibt, wird das Speichergefäß 1 entsprechend abgeschwenkt. Die unterste in der Fig. 1 strichpunktiert eingezeichnete Position 4 wird nur erreicht, wenn der Auslaufbetrieb über die Austrittsöffnung 11 gestört ist. In diesem Fall kann ein Notbetrieb in Form einer Umlenkung des Schlackenstromes noch vor dem Einlauf in das Speichergefäß 1 notwendig werden.

Das Speichergefäß 1 ist gut wärmeisoliert ausgemauert, wodurch im Normalbetrieb keine Nach-

Claims (5)

1. 4 AT 503 049 B1 erwärmung der Schlacke notwendig ist. Die Schlacke bildet außerdem eine dünne Schale, welche die Ausmauerung vor chemischen Angriffen schützt und zugleich zusätzlich isoliert. Für eine Vorwärmung des Speichergefäßes 1 ist ein Brennerbetrieb 8 vorgesehen. 5 Die Austrittsöffnung 11 mündet in eine Vorkammer 12, um die auslaufende Schlacke vor der kalten Umgebung zu schützen. Dadurch bleibt die Austrittsöffnung 11 frei von Anhaftungen erstarrter Schlacke. Zur zusätzlichen Sicherheit kann auch hier ein Brenner 9 vorgesehen werden. Die Flüssigschlacke kann dosiert entweder direkt in eine Nassgranulieranlage oder in eine kontinuierliche Bimserzeugung geleitet werden. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel io gelangt die Flüssigschlacke in einen Verteiler 13, der sie auf Umlaufförderer 15 einer Trockengranulieranlage mit größerer Bandbreite weiterleitet. Zum Entleeren des Verteilers 13 kann dieser um eine Achse 14 gekippt werden. Damit eine vorzeitige Abkühlung der Flüssigschlacke im Bereich des Verteilers 13 vermieden wird, kann auch hier ein Brenner 10 eingebaut werden. Ab der Trockengranulieranlage folgt die systematische Abkühlung der Schlacke, beginnend mit 15 einer glasigen Erstarrung bei gleichzeitiger Wärmerückgewinnung. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen unterschiedliche Ausbildungsformen des Speichergefäßes 1, wobei -wie auch im Falle der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 - darauf geachtet wird, dass die Füllöffnung 2 mit horizontalem Abstand von der einen Überlauf bildenden Austrittsöffnung 11 20 vorgesehen ist, sodass sich beim Kippen des Speichergefäßes 1 um die Kippachse 3 eine Schlackenströmung von der Füllöffnung 2 zur Austrittsöffnung 11 hin einstellt. Die Ausführungsvariante nach den Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von den Konstruktionsformen nach den Fig. 1 bis 5 vor allen dadurch, dass der für die Schlacke vorgesehene Strö-25 mungsweg nicht quer zur Kippachse 3, sondern im Wesentlichen parallel dazu verläuft, weil das Speichergefäß die Form eines Teilzylinders aufweist, bei dem die Austrittsöffnung 11 im Bereich eines stirnseitigen Endes vorgesehen ist. Mit dem Kippen des Speichergefäßes 1 um die Kippachse 3 bildet sich somit ein Strömungsweg in Richtung der Zylinderachse aus. Über einen bodenseitigen Auslass 16 kann im Bedarfsfall das Speichergefäß 1 entleert werden. Die Rege-30 lung des Schwenkantriebes 6 erfolgt entsprechend der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 über die Erfassung des Gießspiegels 7. Zum Unterschied zur Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 liegt die Kippachse 3 des Speichergefäßes 1 nach den Fig. 8 und 9 in der Achse des zylindrischen Speichergefäßes 1. Dies 35 bedeutet, dass die als Überlauf wirksame Austrittsöffnung 11 im Bereich des einen stirnseitigen Endes des Speichergefäßes 1 mit dem Verschwenken des Speichergefäßes, das auf Lagerrollen 17 abgestützt ist, der Höhe nach verlagert wird. Zur Steuerung des Schwenkantriebes 6 kann daher nicht der Gießspiegel 7 herangezogen werden. Es ist vielmehr die Ausflussmenge der Schlacke anhand der Schlackenhöhe im Überlaufbereich zu bestimmen. 40 Mit Ausnahme der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 weisen die Speichergefäße 1 einen leichten Deckel aus Blech auf, der auf der Innenseite mit einer Fasermatte abgedeckt ist. Der Deckel verhindert eine kritische Abkühlung der Schlackenoberfläche, sodass es zu keiner "Deckelbildung" aus Schlacke kommen kann. 45 Patentansprüche: 1. Verfahren zum kontinuierlichen Beschicken einer Granulieranlage mit schmelzflüssiger so Hüttenschlacke, wobei die stoßweise anfallende Hüttenschlacke durch eine Füllöffnung (2) in ein Speichergefäß (1) eingebracht, mit Hilfe von Brennern (8) erwärmt und aus dem Speichergefäß (1) kontinuierlich abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüttenschlacke über einen mit horizontalem Abstand vom Bereich der Füllöffnung (2) vorgesehenen Überlauf unter Ausbildung einer Schlackenströmung entlang eines Strömungswe-55 ges vom Bereich der Füllöffnung (2) zum Überlauf durch ein Kippen des Speichergefäßes 5 AT 503 049 B1 (1) kontinuierlich ausgegossen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüttenschlacke entlang eines sich in seiner Tiefe gegen den Überlauf verjüngenden Strömungsweges zum Überlauf strömt.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem eine Füllöffnung (2) und eine Austrittsöffnung (11) aufweisenden Speichergefäß (1) für die Hüttenschlacke und mit einer Steuereinrichtung für die ausfließende Hüttenschlacke, dadurch gekennzeichnet, dass das um eine horizontale Kippachse (3) verschwenkbare Speichergefäß (1) wenigstens einen in einem horizontalen Abstand von der Füllöffnung (2) angeordneten Überlauf als Austrittsöffnung (11) für die Hüttenschlacke aufweist und dass die Steuereinrichtung einen in Abhängigkeit von der Überlaufmenge der Hüttenschlacke ansteuerbaren Schwenkantrieb (5, 6) für das Speichergefäß (1) umfasst.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippachse (3) im Bereich des Überlaufes verläuft und dass der Schwenkantrieb (5, 6) in Abhängigkeit vom Spiegel (7) des Schlackenbades im Speichergefäß (1) ansteuerbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des Speichergefäßes (1) gegen den Überlauf abnimmt. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen