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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Schlacken, die bei der
Stahlerzeugung und/oder Stahlbearbeitung entstehen und die kontinuierlich oder
diskontinuierlich abgezogen, in einen Auffangbehälter geleitet und schließlich nach
Verfestigung gelagert oder weiterverarbeitet werden, wobei die flüssige Schlacke
vorzugsweise unter einer Einhausung auf eine gekühlte, vorzugsweise
wassergekühlte Brech- und/oder Pralleinrichtung vergossen wird, von wo aus sie
schwerkraftbedingt in granulierter Form in einen weiteren Auffangbehälter fällt.
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Bei der Roheisenerzeugung oder auch anderen metallurgischen Prozessen fallen auf
dem Badspiegel Schlacken an, die für die Endprodukte unerwünschte Begleiter
enthalten und somit bei Bedarf von Zeit zu Zeit abgezogen werden. Die anfallenden
Schlackenmengen werden in einem Auffangbehälter gesammelt, der nach dem
Stand der Technik nach Befüllen durch Ausgießen entleert wird. Im einfachsten Fall
werden die Schlacken in einen Bunker oder auf einer Halde abgegossen und durch
Bespritzen mit Wasser zur Abkühlung und zum Erstarren gebracht. Hierbei besteht
eine nicht vernachlässigbare Explosionsgefahr sowohl durch die Freisetzung von
Wasserstoff als auch durch eine spontane Überhitzung des Wasserdampfes. Die
Explosionsgefahr kann zwar durch die Verwendung von großen Wasserströmen
reduziert werden, jedoch müssen dann wiederum Vorkehrungen getroffen werden,
um die großen Wassermengen wieder abzuführen. Hierzu können entsprechend
große platzaufwendige Dekantierbecken oder auch Entwässerungstrommeln
verwendet werden. Bei kleineren anfallenden Schlackenmengen erweisen sich jedoch
solche Maßnahmen einschließlich der damit verbundenen Kosten als zu aufwendig.
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Darüber hinaus ist bei den vorbeschriebenen explosionsartigen Vorgängen auch ein
Wegschleudern flüssiger, teilerstarrter oder auch fester Schlackenbestandteile nicht
zu vermeiden, wodurch eine nicht unerhebliche Gefährdung des
Bedienungspersonales gegeben sein kann. Schließlich entstehen bei der beschriebenen
Wasserkühlung auch weitere, zum Teil schädliche Gase, die ungehindert in die
Umwelt ausströmen.
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Aus der WO 00/00649 ist eine Vorrichtung zum Naßgranulieren von flüssiger
Schlacke bekannt, die ein Granulierbecken mit einer Eindüsvorrichtung für das
Granulierwasser, ein vom Granulierbecken abgetrenntes Dekantierbecken, in welchem
sich die Schlacke als Granulat absetzt, und eine Vorrichtung zum Einleiten des
Granulat-Wasser-Gemisches aus dem Granulierbecken in das Dekantierbecken enthält,
wobei die Vorrichtung zum Einleiten des Granulat-Wasser-Gemisches aus dem
Granulierbecken in das Dekantierbecken mindestens einen länglichen Verteilerkanal
umfaßt, der sich über das Dekantierbecken erstreckt. Der Verteilerkanal weist an
seiner Unterseite über seine Länge verteilte Ausflußmittel über das Granulat-Wasser-
Gemisch auf. Im Dekantierbecken ist unterhalb des mindestens einen
Verteilerkanales ein senkrechter, nach unten offener Einströmschacht ausgebildet, in den die
Ausflußmittel für das Granulat-Wasser-Gemisch einmünden. Auch diese Vorrichtung
bzw. das damit durchführbare Verfahren sind relativ aufwendig.
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Aus der WO 00/50647 ist ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von
flüssigen Schlacken bekannt, bei welchem flüssige Schlacken in eine Expansionskammer
und eine Kühlzone eingebracht werden, wobei die flüssige Schlacke in eine unter
Unterdruck stehende Expansionskammer eingesaugt und mit einem Treibstrahl in die
Kühlzone transportiert wird. Als Treibstrahl wird Hochdruckwasser mit einem Druck
über 50 bar oder überhitzter Dampf mit Temperaturen von über 800°C eingesetzt.
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Die WO 99/42623 beschreibt ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von
flüssigen Schlacken, insbesondere Hochofenschlacken, mit Wasser, bei welchem in
die Schlacke ein Druckwasserstrahl gerichtet wird. Mit dem Druckwasserstrahl sollen
in der Schlacke vor dem Ausbringen Gase, insbesondere Sauerstoff, Luft und/oder
Sauerstoff-Inertgasgemische, gelöst werden, wobei Eisenanteile der Schlacke
quantitativ oxidiert werden, die Schlacke mit dem Druck des Druckwassers über eine
Schlackenöffnung ausgepreßt wird und als Mantel des Druckwasserstrahles
ausgestoßen wird. Aufzubringende Druckwasser-Drücke liegen zwischen 35 bar bis
160 bar. Auch bei den zuletzt beschriebenen Verfahren muß ein hoher apparativer
und teuerer Aufwand erbracht werden, der bei kleineren anfallenden
Schlackenmengen aus wirtschaftlicher Sicht unvertretbar hoch ist.
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Darüber hinaus wird in der DE 195 19 284 C1 vorgeschlagen, dass die
abzuziehende flüssige Schlacke in eine gekühlte Form gegossen und nach Erstarrung als
Schlackeblock zerbrochen und anschließend die Bruchstücke gesammelt und
abtransportiert werden. Hierzu wird eine Anlage verwendet, deren Kernstück eine
wassergekühlte Kokille, bestehend aus zwei schwenkbaren Seitenteilen mit je einem
Wasserkühlkasten und einer darauf angeordneten Kupferplatte ist. Die in diese
Kokille gegossene Schlacke soll durch die intensive Kühlung zu einem
Schlackeblock erstarren, wonach die schwenkbaren Seitenteile aufgeklappt werden, wodurch
der Schlackeblock freigegeben wird und auf ein darunter angeordnetes Schlaggitter
fällt. Dieses Schlaggitter soll den Block in kleine Bruchstücke zerschlagen, die durch
die Gitteröffnungen in einen unteren Auffangbehälter fallen, der nach Befüllen
entleert werden kann. Eine solche Anlage benötigt einen relativ hohen Platzbedarf,
insbesondere eine große Bauhöhe, die im Regelfall kaum realisierbar ist. Darüber
hinaus ist nicht gewährleistet, dass der aus der Kokille fallende Stahlblock
aufprallbedingt durch das Gitter vollständig zerschlagen wird, so dass auf dem Gitter
liegenbleibende verfestigte Schlackenteile in einem zusätzlichen Arbeitsgang entfernt
werden und ggf. mit anderen Mitteln zerschlagen werden müssen. Ist die Verfestigung
des herabfallenden erstarrten Blockes zu weit fortgeschritten, versagt das
vorgeschlagene Verfahren, da in diesem Fall der Block ohne nennenswerte Zerkleinerung
auf dem Gitter liegen bleibt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die
einfach aufgebaut ist, einen möglichst geringen Platzbedarf, insbesondere im
Hinblick auf die Bauhöhe erfordert und bei der eine schnelle Abkühlung und
Zerschlagung gewährleistet sind.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Bruch- und Pralleinrichung aus einem
in einem Wasserbad zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, eintauchenden
balligen Körper mit einer konvexen räumlichen Außenmantelfläche, vorzugsweise
einem zumindest im wesentlichen halbkugel- oder pilzförmigen Körper besteht. Das
Wasserbad mit der Brech- und Pralleinrichtung befindet sich unterhalb einer
Einhausung, so dass etwa infolge der drastischen Abkühlung abspritzenden
Schlackebestandteile abgefangen werden können. Ferner können entstehende Gase bei
zumindest weitgehender Abkapselung des Innenraumes der Vorrichtung, in dem die
Abkühlung vorgenommen wird, durch eine Absaugeinrichtung abgezogen werden.
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Anders als bei dem Verfahren nach DE 195 19 284 C1 wird über eine Einlaßöffnung
die flüssige Schlacke zentral auf den balligen Körper gelenkt, der durch das
Wasserbad selbst und/oder durch zusätzliche Kühlmittelkanäle in seinem Inneren gekühlt
wird. Der Schlackestrom wird beim Aufprall, bedingt durch die Konvexität des
balligen Körpers, aufgeteilt und in radialer Richtung abgelenkt. Durch das Wasserbad,
das unter Aufrechterhaltung eines geschlossenen Kühlkreislaufes deutlich unterhalb
der Verdampfungstemperaturgrenze (100°C) gehalten wird, führt zu einer raschen
Erstarrung der einzelnen Schlackebestandteile, die sich ringsum der Brech- und
Pralleinrichtung ansammeln und kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels
Schabern abtransportiert werden können.
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Nach einer Weiterbildung dieser Erfindung kann der Boden des Wasserbades auch
als schiefe Ebene, d. h. schräg zur Horizontalen angeordnet sein, so dass die sich
dort ansammelnden Granulate schwerkraftbedingt zum tiefsten Punkt des Bodens
rutschen, wo eine Schlacke-Entnahmeöffnung vorgesehen ist. Soweit die Neigung
der schiefen Ebene nicht bereits ausreicht, um die Abfuhr der granulierten
Schlacketeile zu gewährleisten, wird zumindest die Transportbewegung durch einen
Schaber erheblich erleichtert.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Boden, zumindest
ringsum des halbkugeligen, pilzförmigen oder sonstigen balligen Körpers auch als
rotierende Fläche ausgebildet sein, welche die erstarrten Schlacketeilchen abfördert.
Eine solche Konstruktion ist insbesondere dann besonders wirkungsvoll, wenn die
rotierende Fläche als Teil der schiefen Ebene des Wasserbadbodens ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile und konstruktive Einzelheiten werden anhand der Zeichnungen
erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 eine schematische, teilgeschnittene Seitenansicht der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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Fig. 2 eine schematische Teilansicht des Wasserbades in einer
alternativen Ausführungsform und
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Fig. 3 eine Draufsicht auf das Wasserbad gemäß Fig. 2.
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Kernstück der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Wasserbad 10, in dem
möglichst zentral ein balliger, hier im wesentlichen halbkugelförmiger Körper 11 als
Brech- und Pralleinrichtung angeordnet ist. Dieser Körper besteht vorzugsweise aus
Kupfer oder einer Kupferlegierung und besitzt Kühlmittelkanäle 12, die mit Wasser
durchspült werden. Im vorliegenden Fall ist der halbkugelige Körper 11 unterhalb der
Wasseroberfläche 13 angeordnet. Oberhalb des Wasserbades befindet sich eine
Einhausung 14 in Form einer Haube, welche eine Öffnung 15, die hier als schräg
liegender Kanal ausgebildet ist, besitzt. Über diese Öffnung wird in Richtung des
Pfeiles 16 die Schlacke zugeführt, die dann auf den Körper 11 fällt, von wo aus sie
bei zentraler Aufgabe radial in alle Seiten abspritzt. Beim Eintauchen in das
Wasserbad 17 erfährt die Schlacke eine rasche Abkühlung, die zu einer Teilerstarrung führt.
Aufgrund der relativ hohen Fallgeschwindigkeit zerbrechen diese teilerstarrten
Schlackengranulate beim Auftreffen auf den Körper 11, so dass ein hinreichenden,
leicht schüttfähiges Granulat erzeugt wird, welches sich am Boden 18 des
Wasserbades ansammelt und von Zeit zu Zeit abgeschöpft oder mittels eines Schabers
seitlich ausgetragen wird, wozu entsprechende Entnahmeöffnungen vorgesehen sind.
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Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1, bei der der Boden
des Wasserbades als schiefe Ebene 19 ausgebildet ist. Fig. 2 entnimmt man
weiterhin die Abwandlung, nach der der pilzförmige Körper 11 nur teilweise in das Wasser
eintaucht. Der Vorteil einer schiefen Ebene 19 besteht darin, dass die ringsum den
Prallkörper 11 herabfallenden Schlacketeile schwerkraftbedingt allmählich "nach
unten wandern" und sich in einem separaten Teil 20 sammeln, wo sie über eine nicht
dargestellte Entnahmeöffnung kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen
werden können.
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Eine weitere Ausführungsvariante, die insbesondere mit der Konstruktion nach Fig. 2
Vorteile bringt, ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei ist der sich ringsum den Prallkörper 11
erstreckende Boden als rotierende Scheibe 21 ausgebildet, die zusätzliche, hier
bogenförmige Rippen 22 aufweist, die sich im wesentlichen in radialer Richtung
erstrecken. Ist der gesamte Boden der schiefen Ebene 19 als rotierende Scheibe 21
ausgebildet, d. h. ist die rotierende Scheibe seitlich geneigt, wird infolge der Rotation
(siehe Pfeil 23) unterstützt durch die Rippen 22 das sich dort ansammelnde
Schlackengranulat stetig auf den Boden 24 des seitlichen Behälterteils 20 gefördert,
von wo die sich ansammelnden Schlackengranulate über eine Entnahmeöffnung
entfernt werden können. Die Temperatur des Wasserbades wird durch geeignete
Maßnahmen unterhalb der Wasser-Verdampfungstemperatur gehalten.
Vorzugsweise sind alle mit der Schlacke in Berührung kommenden Teile, insbesondere der
Prallkörper 11 sowie der Boden 18, 19 bzw. die Scheibe 21 aus Kupfer oder einer
Kupferlegierung gefertigt oder mit einem solchen Material beschichtet.
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Vorzugsweise werden die Ausführungsvarianten nach Fig. 2 und 3 ebenfalls mit
einer Einhausung 14 kombiniert, um oberhalb des Wasserbades entstehende Gase
abziehen zu können und die Umgebung vor etwaigen abspritzenden Schlacketeilen
zu schützen, die durch die Innenwand der Einhausung 14 abgefangen werden.