<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze voor het valoriseren en het eventueel daartoe bewerken van potslakken.
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het valoriseren van potslakken.
Dergelijke potslakken ontstaan bij de staalfabricage. Zo onstaan bijvoorbeeld in de staalconvertor-industrie, enerzijds, zogenoemde LD slakken bij het convertorproces zelf die in het ternaire systeem CaO-SiO-FeO thuis horen en, anderzijds, als pot-of gietslakken aangeduide staalindustrie-slakken in de erop aangesloten pot- of secundaire metallurgie, welke pot- of gietslakken in het ternaire systeem CaO-SiO2-A12O3 ingedeeld kunnen worden.
Deze potslakken ontstaan bij het uitlopen van het ruwe staal in de pot. Het ruwe staal wordt hierbij in de pot gedesoxideerd, bijvoorbeeld met aluminium, en door het toevoegen van ferrolegeringen zoals FeMn of FeSi op de gewenste samenstelling gebracht. Tijdens deze stap ontstaan in het gesmolten staal bij temperaturen van ongeveer 16500C
EMI1.1
tot 1680 C niet-metallische chemische verbindingen zoals SiO O, en daaruit samengestelde complexe mengoxiden. Om deze niet-metallische chemische verbindingen op te nemen worden bij het uitlopen van het ruwe staal kalk toegevoegd. De daaruit gevormde potslakken worden in de verdere behandeling van het ruwe staal gebruikt.
Zo worden bijvoorbeeld voor het ontzwavelen van het staal en het bereiken van een hoge oxidische zuiverheidsgraad de potslakken op een kalkverzadigingsgraad van ongeveer één ingesteld, hetgeen betekent dat de potslakken verzadigd zijn met kalk.
<Desc/Clms Page number 2>
Naargelang de toepassing van de potbehandelingsmogelijkheden van het ruwe staal kunnen op het einde van de behandeling potslakken met meer of minder Al203 of met verschillende gehalten aan als sulfide gebonden zwavel verkregen worden en kan ook de reductiegraad van de potslakken verschillend zijn.
Uit deze ruwe postslakken wordt normaal het ijzerhoudend materiaal grotendeels gerecupereerd.
Deze potslakken bezitten na dit uithalen van het ijzerhoudend materiaal dan ook typisch de volgende chemische samenstelling, uitgedrukt in gewichtsprocenten op droog product : 0 tot 15, Si02 20 tot 40 % Al203 35 tot 60 % CaO (inclusief vrije kalk als CaO uitgedrukt) 0 tot 15 % MgO 0 tot l % TiO 0 tot 2'Na20 en K20 0 tot 3 % S--
EMI2.1
0 tot 3 onder vorm van FeO, Fe203 en Fe304 0 tot l en eventueel sporen van andere stoffen zoals P205' CrOg, Oe en Nib205.
% FePotslakken zijn zogenoemde uit zichzelf splijtende of uit elkaar vallende slakken. Omwille van de meestal relatief hoge hoeveelheid vrije kalk, kunnen deze potslakken bijvoorbeeld niet in de wegenbouw worden gebruikt.
Het is bekend dat een gedeelte ervan als kalkhoudend bemestingsmiddel kan gebruikt worden, maar het grootste
<Desc/Clms Page number 3>
gedeelte ervan wordt als afval gestort, hetgeen duur is en een belasting voor het milieu vormt.
De uitvinding heeft een werkwijze voor het valoriseren van deze potslakken als doel, waarbij deze potslakken niet langer als afval moeten gestort worden maar op een ekonomische manier in een industrieel proces kunnen gebruikt worden.
Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt door deze potslakken, waaruit bij voorkeur het ijzerhoudend materiaal grotendeels werd verwijderd, te gebruiken als grondstof voor de glasproductie.
Technisch glas, zoals het gewone vlakglas en holglas bestaat hoofdzakelijk uit SiO2, A9203 en alkali-en aardalkalioxiden.
Bij het vervaardigen van dit glas is een wezenijke factor het smeltvermogen dat vooral van de smeltsnelheid afhangt.
Deze smeltsnelheid wordt bepaald door fysische parameters van de grondstoffen zoals hun homogeniteit en hun korrelspectrum, maar ook in wezenlijke mate door de chemische samenstelling van de gebruikte grondstoffen.
Het is bekend omwille van de verkregen voordelen aan de gebruikelijke natuurlijke grondstoffen voor het vervaardigen van glas, zoals kwartszand als Sis 2 component en kalksteen marmer, kalkspaat of dolomiet als CaO en MgO component, in toememende mate industriële secundaire stoffen zoals bijvoorbeeld glasscherven of zelfs slakken zoals hoogovenslakken of fosforslakken toe te voegen.
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
Hierbij zijn vooral de chemische bestanddelen CaO, Silo2, Al203 en de als sulfide voorkomende zwavel als werkzame componenten voor het smelten van glas nuttig.
Onder meer uit DE-C-23 44 324 is het bekend behandelde hoogovenslakken als grondstof voor de glasproductie te gebruiken. Deze hoogovenslakken verschillen duidelijk van de voornoemde potslakken, niet enkel door hun herkomst maar ook door hun samenstelling.
De hoogovenslakken zijn het residu van het smeltproces van ruw ijzererts en cokes waaruit het vloeibaar ijzer is verdwenen, terwijl de potslakken in een veel later stadium ontstaan als het residu van de reactie van toegevoegde reagentia met gesmolten ijzer. Hoogovenslakken bevatten meer dan 30% 5i02 en veel minder dan 20% Al203 terwijl, zoals reeds vermeld, potslakken minder dan 15% Si02 en meer dan 20% Al203 bevatten.
In DE-C-24 35 043 is het gebruik van silicaathoudende slakken uit de fosforproductie als grondstof voor de glasproductie beschreven. Ook deze slakken verschillen niet enkel van potslakken door hun herkomst maar vooral door hun samenstelling. Ze bevatten meer dan 40% 5i02 en minder dan 10% Al203' Door het toevoegen van potslakken kan onder meer de hoeveelheid voornoemde natuurlijke aluminiumhoudende grondstoffen worden verminderd. Deze potslakken zijn gemakkelijk smeltbaar. Door de sulfides in de potslakken wordt het smelten van het mengsel van grondstoffen versneld, waardoor de smeltcapaciteit verhoogt en/of de gesmolten glaskwaliteit verbetert.
De potslakken veroorzaken slechts een smeltverlies van minder dan 1 %, tegenover natuurlijke grondstoffen zoals bijvoorbeeld
<Desc/Clms Page number 5>
dolomiet (45% smeltverlies) en kalksteen (meer dan 40% smeltverlies).
Eventuele overblijvende sporen ijzerhoudend materiaal kunnen vooraf uit de potslakken worden verwijderd indien verkleuring van het glas moet worden vermeden.
Bij voorkeur worden uitgereduceerde potslakken aangewend,
EMI5.1
dit zijn potslakken met een laag gehalte aan SiO,Fe en chromaten, maar met een hoog gehalte aan Al203 en sulfidische zwavel uit het ternaire slakkensysteem CaO-SiO2-A12O3, bijvoorbeeld met voorgesmolten calciumaluminaatfasen.
Dergelijke potslakken kunnen doelbewust, bijvoorbeeld bij een vacuümbehandeling van ruw staal in een potstandontgassingsinrichting of bij een slakkenintensieve-potbehandeling met een spoelgaslans geproduceerd worden.
Hierbij wordt een intensieve menging van de het ruwe staal en de potslakken verkregen zodat de metallurgische reacties tussen het staal en de slakken nagenoeg op het thermodynamische evenwicht eindigen. Door de in de pot ingebrachte hoge kinetische energie worden de door bijvoorbeeld aluminium reduceerbare chemische verbindingen zoals SiO., en Fe-oxide kwantitatief bijna volledig omgezet.
Hierdoor ontstaan potslakken met een tot driemaal hoger
EMI5.2
Al203-gehalte dan hoogovenslakken.
Ook bij de staalontzwaveling met CaO-AlO-slakken worden slakken met een gehalte aan zwavel in sulfidische vorm tussen 1, en 2, verkregen.
<Desc/Clms Page number 6>
De uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het bewerken van potslakken om ze bijzonder geschikt te maken voor de hogergenoemde toepassing volgens de uitvinding.
Deze werkwijze voor het bewerken is gekenmerkt door het feit dat de gekristalliseerde potslakken gebroken worden en gezeefd tot er een fractie overblijft met een maximum korrelgrootte van 1000 micrometer.
Bij voorkeur worden overblijvende sporen ijzerhoudend materiaal door magnetische scheiding vooraf uit de gekristalliseerde potslakken verwijderd.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een werkwijze voor het valoriseren en het eventueel daartoe bewerken van potslakken volgens de uitvinding beschreven.
Aan een mengsel van grondstoffen voor de glasproductie, dat in hoofdzaak uit zand, kalk, dolomiet en veldspaat bestaat, worden tussen 0, 1 en 30 gew. %, in het bijzonder tussen 2 en 4 gew. %, gekristalliseerde potslakken en bij toegevoegd.
Bij voorkeur worden uitgereduceerde potslakken toegevoegd met een laag gehalte aan SiO,Fe en chromaten en een hoog gehalte aan Al203 en sulfidische zwavel met voorgesmolten calciumaluminaatfasen.
Deze potslakken zijn afkomstig van de veredeling onder vacuüm van ruw gesmolten ijzer tot hoogwaardig staal en bezitten, na het grotendeels verwijderen van het ijzerhoudend materiaal, typisch volgende samenstelling (in gewichts-procenten en op basis van droge stof) :
<Desc/Clms Page number 7>
0 tot 15, Si02 20 tot 40 % Al203 35 tot 60 % CaO en vrije kalk 0 tot 15 % MgO 0 tot 1 % Tir 2 0 tot 2 % Na20 en K20 0 tot 3'S--
EMI7.1
0 tot 3 % Fe onder vorm van FeO, Fe203 en Fe304 0 tot 1 % MnO en eventueel sporen (minder dan 0, 1') van andere stoffen zoals een of meer van volgende stoffen : P2O5, V2O5, Cr2O3 en Nb2O5.
Bij voorkeur is in voornoemde samenstelling het gehalte aan CaO en vrije kalk tussen 45 en 60 % gelegen en het gehalte
EMI7.2
aan SiO2 tussen 0 en 10 Indien verkleuring van het glas moet worden vermeden, worden vooraf overblijvende sporen van ijzerhoudend materiaal of metaalijzer door magnetische scheiding verwijderd.
De korrelgrootte van de toegevoegde gekristalliseerde potslakken moet kleiner zijn dan of gelijk zijn aan 1000 micrometer om het risico op glasfouten door eventuele onregelmatige chemische samenstelling in de grotere korrels te vermijden.
Indien nodig moeten hiertoe de gekristalliseerde potslakken eerst voorgebroken worden en vervolgens fijn gebroken worden tot een grootte van maximum ongeveer 1000 micrometer. Door zeven wordt de te gebruiken fractie met een korrelgrootte kleiner of gelijk aan 1000 micometer afgescheiden.
<Desc/Clms Page number 8>
Wanneer uit de dagelijkse chemische analyse blijkt dat er onaanvaardbare schommelingen in de samenstelling van de potslakken zijn, moeten deze laatste gehomogeniseerd worden.
De uitvinding zal nader geïllustreerd worden aan de hand van volgend voorbeelden.
Verschillende potslakken werden gedroogd, gebroken en gezeefd tot een korrelgrootte van maximum 1000 micrometer en gehomogeniseerd. Door magnetische scheiding werd het metaalijzer verwijderd.
Aldus werden een chemisch stabiele, niet verontreingde producten verkregen met een vrij konstante korrelgrootte en met volgende chemische samenstellingen (in gewichtsprocenten en op droog product gerekend) : Samenstelling 1 : 8, 1 % sis 2 28, 3 % Al203 54 % CaO en vrije kalk 4, 9 % MgO
EMI8.1
0, % TiO2 1, 0, % Fe203
20, 2 % MnO en sporen ( < 0,1%) Na2O en K20 Aan een mengsel van grondstoffen voor de glasproduktie werden 3 gew. % van voornoemd product toegevoegd.
<Desc/Clms Page number 9>
Samenstellingen 2 tot 7 :
EMI9.1
<tb>
<tb> 5iO. <SEP> AlOa <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> TiO <SEP> S <SEP> Fe <SEP> Mn
<tb> 2 <SEP> 11, <SEP> 37 <SEP> 24, <SEP> 71 <SEP> 55, <SEP> 02 <SEP> 3, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 0, <SEP> 84 <SEP> 1, <SEP> 79 <SEP> 0, <SEP> 23 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 6, <SEP> 20 <SEP> 32, <SEP> 48 <SEP> 55, <SEP> 41 <SEP> 4, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 41 <SEP> 1, <SEP> 46 <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 5, <SEP> 07 <SEP> 33, <SEP> 81 <SEP> 54, <SEP> 36 <SEP> 5, <SEP> 14 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 1, <SEP> 44 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 3, <SEP> 92 <SEP> 31, <SEP> 41 <SEP> 50, <SEP> 70 <SEP> 6, <SEP> 63 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 1, <SEP> 64 <SEP> 0, <SEP> 62 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 10, <SEP> 51 <SEP> 25, <SEP> 26 <SEP> 58, <SEP> 74 <SEP> 3, <SEP> 76 <SEP> 0, <SEP> 34 <SEP> 0, <SEP> 88 <SEP> 0, <SEP> 78 <SEP> 0,
<SEP> 07 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 5, <SEP> 37 <SEP> 29, <SEP> 86 <SEP> 58, <SEP> 45 <SEP> 3, <SEP> 43 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 97 <SEP> 1, <SEP> 49 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP>
<tb> en <SEP> in <SEP> elke <SEP> samenstelling <SEP> waren <SEP> nog <SEP> sporen <SEP> P20e,
<tb> V2O5, <SEP> Cr2O3 <SEP> en <SEP> Nb2O5 <SEP> aanwezig.
<tb>
Glassmeltproeven toonden een verbeterde glaskwaliteit en een hogere smeltcapaciteit aan ten opzichte van het gebruik van natuurlijke aluminiumhoudende grondstoffen zoals nefelien of veldspaat.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze voor het valoriseren van potslakken en werkwijze voor het eventueel daartoe bewerken van potslakken kunnen in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.