DE102008013505A1

DE102008013505A1 - Metallurgisches Verfahren und Anlage hierfür

Info

Publication number: DE102008013505A1
Application number: DE102008013505A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Orth; Michael Dr. Ströder; Jean-Paul Dr. Nepper
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-03-11
Also published as: AP3036A; AU2009225023B2; ZA201004991B; PL2250456T3; ES2374497T3; ATE526548T1; CA2717190C; CA2717190A1; DE102008013505B4; EP2250456A1; US20110011211A1; AU2009225023A1; US8496728B2; EP2250456B1; WO2009112137A1; AP2010005421A0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Verfahren zur Herstellung und/oder Behandlung wenigstens eines Metalls oder Erzes in einem Reaktor (1, 3), aus dem ein mit schmelzflüssigen Partikeln und/oder dampfförmigen Bestandteilen beladener Abgasstrom über eine Abgasleitung (7) abgeleitet und einer Nachbehandlung unter Zufuhr wenigstens eines Gases oder Gasgemisches unterzogen wird. Dabei wird auf der dem Reaktor (1, 3) zugewandten Seite der Abgasleitung (7) ein Gas oder Gasgemisch (9), dessen Temperatur niedriger als die des Abgasstromes ist, mit hoher Geschwindigkeit in die Abgasleitung (7) eingeblasen. Weiter betrifft die Erfindung eine entsprechende Anlage.

Description

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Verfahren zur Herstellung und/oder Behandlung wenigstens eines Metalls oder Erzes in einem Reaktor, aus dem ein mit schmelzflüssigen Partikeln und/oder dampfförmigen Bestandteilen beladener Abgasstrom über eine Abgasleitung abgeleitet und einer Nachbehandlung unter Zufuhr wenigstens eines Gases oder Gasgemisches unterzogen wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
In metallurgischen Verfahren enthalten Abgase aus Elektroöfen oder dgl. Reaktoren häufig schmelzflüssige Partikel und/oder dampfförmige Bestandteile, welche dazu neigen bei Abkühlung und/oder Oxidation sehr feine Feststoffpartikel zu bilden, die die Abgasleitung durch Ansatzbildung zusetzen können. Derartige Probleme durch das Zusetzen der Abgasleitung sind bspw. bei Schlackenreinigungsöfen in der Kupferindustrie, bei Elektroöfen in der Sekundärmetallurgie (Kupfer, Blei) oder bei Plasmaöfen bei der Erzeugung von Titandioxidschlacke (TiO₂-Schlacke) bekannt.
Um diese Ansatzbildung zu verhindern, wurde vorgeschlagen, dem Abgasstrom in der Abgasleitung Luft kontrolliert oder unkontrolliert zuzugeben. Ein derartiges Verfahren ist bspw. aus der EP 0 661 507 A1 bekannt, wobei ein gekühlter Teilstrom eines Reingases dem Abgasstrom vor seinem Eintritt in eine Gasreinigungsanlage zugemischt wird. Zusätzlich können nach der EP 0 661 507 A1 Staubpartikel in das Abgas eingebracht werden, die als Kondensationskeime dienen. Durch die Kondensation von flüchtigen Metallverbindungen an den Staubpartikeln soll bei einer gleichzeitigen Abkühlung des Abgases unterhalb einer Temperatur, die zum Aufsintern der Partikel an die Innenwandflächen der Gasleitungen führen kann, vermieden werden, dass Kondensate sich an diese Wandinnenflächen niederschlagen. In der Praxis hat dieses Verfahren jedoch nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt, so dass die Ablagerungen in den Abgasleitungen in regelmäßigen Abständen ”bergmännisch” abgebaut werden müssen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie eine Anlage hierfür vorzuschlagen, welche eine Ansatzbildung an der Innenwandfläche einer Abgasleitung eines metallurgischen Reaktors durch in dem Abgasstrom mitgeführte schmelzflüssige Partikel und/oder dampfförmige Bestandteile weitgehend vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass auf der dem Reaktor zugewandten Seite der Abgasleitung ein Gas oder Gasgemisch, dessen Temperatur niedriger als die des Abgasstromes ist, mit hoher Geschwindigkeit und im Wesentlichen tangential in die Abgasleitung eingeblasen wird. Die Abgasleitung wirkt somit als ein Gas-Gas-Kühler, durch welchen das heiße Abgas auf eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur der dampfförmigen Bestandteile des Abgasstromes bzw. unterhalb der Schmelztemperatur der schmelzflüssigen Partikel abgekühlt werden kann. Durch das tangentiale Einblasen des Kühlgases oder -gasgemisches wird der heiße Abgasstrom von der Innenwandfläche der Abgasleitung abgelenkt, wodurch die Ansatzbildung erheblich reduziert werden kann. Die tangentiale Zufuhr eines kühlen Gases oder Gasgemisches in die Abgasleitung hat den zusätzlichen Vorteil, dass das Material der Abgasleitung einer erheblich geringeren thermischen Belastung ausgesetzt ist. Dies ermöglicht den Einsatz kostengünstiger Werkstoffe für die Abgasleitung, so dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur aufgrund geringerer Wartungskosten im Betrieb besonders günstig ist, sondern auch eine preiswertere Herstellung der Anlagenkomponenten ermöglicht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das in die Abgasleitung eingeblasene Gas oder Gasgemisch Luft und/oder gekühltes und insbesondere gewaschenes bzw. gereinigtes Abgas. Die Verwendung von Umgebungsluft bietet sich an, da diese kostengünstig und mit einer vergleichsweise niedrigen Temperatur zur Verfügung steht. In einigen Anwendungsfällen, falls keine Umgebungsluft zur Kühlung des Abgasstromes verwendet werden soll, bspw. um Reaktionen des Abgasstromes mit dem Luftsauerstoff zu vermeiden, wird es jedoch bevorzugt gereinigtes und insbesondere gekühltes Abgas zur Kühlung des Abgasstromes in der Abgasleitung zu verwenden.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden Gas oder Gasgemische zur Kühlung verwendet, deren Eigenschaften, z. B. Zusammensetzung, Wärmekapazität oder Viskosität, entsprechend den Bedürfnissen angepasst werden. Beispielsweise wird wassergesättigtes, gereinigtes und abgekühltes Abgas zur Kühlung verwendet. Zusätzlich kann der z. B. Wassergehalt des Gases eingestellt werden, beispielsweise auch durch gezielte Zugabe von Flüssigkeitströpfchen. Das gereinigte Abgas kann auch mit Luft oder Gasen bzw. Abgasen aus anderen Anlagenteilen gemischt werden.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es bevorzugt, das Gas oder Gasgemisch derart in die Abgasleitung einzublasen, dass sich zumindest in einem dem Reaktor zugewandten Bereich der Abgasleitung an deren Innenwandfläche eine Schicht des Gases oder Gasgemisches ausbildet. Das den Abgasstrom kühlende Gas oder Gasgemisch lenkt den Abgasstrom somit nicht nur von der Innenwandfläche der Abgasleitung weg, sondern bildet eine Schicht, die einen direkten Kontakt zwischen dem Abgasstrom und der Innenwandfläche verhindert. Dies führt zu einer besonders wirkungsvollen Verminderung der Ansatzbildung in der Abgasleitung, da klebrige und teigige Partikel die Wandinnenfläche nicht erreichen Das in die Abgasleitung eingeblasene Gas oder Gasgemisch weist erfindungsgemäß eine Temperatur von weniger als etwa 200°C, vorzugsweise unter etwa 80°C auf. In der Praxis hat es sich bewährt, wenn die Temperatur des in die Abgasleitung eingeblasenen Gases oder Gasgemisches zwischen etwa 0°C und etwa 160°C, bevorzugt 25°C bis 150°C liegt. Vorzugsweise ist die Temperatur des in die Abgasleitung eingeblasenen Gases oder Gasgemisches in Abhängigkeit der Temperatur des Abgasstromes gewählt. So kann nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Temperatur des Gases oder Gasgemisches mindestens etwa 100 K, bevorzugt mindestens 500 K unterhalb der Temperatur des Abgasstromes am Reaktorausgang liegen.
Um den Abgasstrom ausreichend von der Innenwandfläche der Abgasleitung abzulenken und einen den Abgasstrom einhüllende Schicht zwischen der Innenwandfläche und dem Abgasstrom auszubilden, wird das Gas oder Gasgemisch mit hoher Geschwindigkeit in die Abgasleitung eingeblasen. Die Gasgeschwindigkeit des Gases oder Gasgemisches sollte dabei zumindest 50% über der Gasgeschwindigkeit des Abgasstromes in der Abgasleitung liegen. Vorzugsweise beträgt die Gasgeschwindigkeit des in die Abgasleitung eingeblasenen Gases oder Gasgemisches etwa zwischen 20 und 100 m/s, insbesondere zwischen 30 und 90 m/s und vorzugsweise zwischen 40 und 60 m/s m/s.
Wenn die als Gas-Gas-Kühler wirkende Abgasleitung nur vergleichsweise kurz ausgebildet ist und/oder die Kühlleistung nicht ausreichend ist, kann zwar ein Zusetzen der Abgasleitung selbst weitgehend verhindert werden, es besteht jedoch die Gefahr, dass sich der Abgasleitung nachgeschaltete Anlagenteile bzw. die zuführenden Leitungen durch anhaftende schmelzflüssige Partikel bzw. dampfförmige Bestandteile zusetzen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daher vorzugsweise die Menge und Temperatur des in die Abgasleitung eingeblasenen Gases oder Gasgemisches derart auf die Temperatur und Menge des Abgasstromes und/oder auf die Stoffeigenschaften der schmelzflüssigen Parti kel bzw. der dampfförmigen Bestandteile des Abgasstromes abgestimmt, dass die höchste Temperatur das den Gas-Gas-Kühler verlassenden Abgasstromes und des Gases oder Gasgemisches unterhalb der Schmelztemperatur der schmelzflüssigen Partikel und/oder unterhalb der Kondensationstemperatur der dampfförmigen Bestandteile des Abgasstromes liegt. Die Länge der als Gas-Gas-Kühler wirkenden Abgasleitung wird so gewählt, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem heißen Abgasstrom und der einhüllenden Schicht an dem dem Reaktor abgewandten Ende der Abgasleitung unterhalb 100 K, vorzugsweise unter 60 K liegt.
Im Rahmen dieser Erfindung werden unter die Bezeichnung dampfförmige Bestandteile bevorzugt solche dampfförmigen Bestandteile des Abgases verstanden, die bei Abkühlung in der Abgasleitung kondensieren können, d. h. deren Kondensationspunkt bzw. Kondensationstemperatur unterhalb der Reaktortemperatur liegt aber oberhalb der Gastemperatur in der Abgasleitung, bevorzugt der Gastemperatur des zugeführten Kühlgases.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Kühlung des Abgases unterschiedlicher metallurgischer Prozesse, bei denen das Abgas mit schmelzflüssigen Partikeln und/oder dampfförmigen Bestandteilen beladen ist. So ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere bei Schlackenreinigungsöfen in der Kupfer- und Nickelindustrie, bei Elektroöfen in der Sekundärmetallurgie (Kupfer, Blei) sowie bei Plasma-/Elektroöfen bei der Erzeugung von TiO₂-Schlacke vorteilhaft einsetzbar. Weitere Einsatzgebiete sind z. B. die Elektroöfen und die Konverter zur Stahl-, Edelstahl-, Roheisen- bzw. Ferrolegierungserzeugung, Elektrowiderstandsöfen, Elektrolichtbogenöfen, Hochöfen oder Schmelzreduktionsöfen. Beispielsweise können hier Ferrolegierungen wie z. B. Ferronickel, Ferrochrom, in einem Elektrowiderstandsofen oder einem Elektrolichtbogenofen hergestellt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiter durch eine Anlage gelöst, die zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens geeignet ist. Erfindungsgemäß weist diese Anlage einen Reaktor zur Behandlung von Erzen und/oder Metallen sowie eine dem Reaktor zugeordnete Abgas-Nachbehandlungsstufe zum Kühlen und/oder Reinigen eines mit schmelzflüssigen Partikeln und/oder dampfförmigen Bestandteilen beladenen Abgasstromes aus dem Reaktor auf. Dabei ist die Abgas-Nachbehandlungsstufe zur Ausbildung eines Gas-Gas-Kühlers mit einer Zufuhreinrichtung zur Zufuhr von Gas oder einem Gasgemisch in einer Abgasleitung für den Abgasstrom ausgestattet. Erfindungsgemäß ist die Zufuhreinrichtung derart ausgebildet und angeordnet, dass das Gas oder Gasgemisch zumindest in einem dem Reaktor zugewandten Abschnitt der Abgasleitung eine den Abgasstrom einhüllende Gasschicht auf der Innenwandfläche der Abgasleitung ausbildet. Diese Gestaltung der Zufuhreinrichtung der erfindungsgemäßen Anlage bewirkt, dass sich die Abgasleitung nicht mit den schmelzflüssigen Partikeln bzw. dampfförmigen Bestandteilen des Abgases zusetzen kann, dass die den Abgasstrom einhüllende Gasschicht eine zwischen dem Abgasstrom und der Innenwandfläche der Abgasleitung liegende Schicht bildet, die einen Kontakt des Abgasstromes mit der Innenwandfläche weitgehend unterbindet.
Dies kann erfindungsgemäß dadurch besonders wirkungsvoll erreicht werden, dass die Zufuhreinrichtung eine Düsenanordnung und/oder einen Konfusor zum Einblasen von Gas oder einem Gasgemisch mit hoher Geschwindigkeit in die Abgasleitung aufweist, wobei die Düsenanordnung relativ zu der Abgasleitung derart ausgerichtet ist, dass das Gas oder Gasgemisch im Wesentlichen tangential zur Hauptrichtung des Abgasstromes in die Abgasleitung einblasbar ist. Die Düsenanordnung kann bspw. ringförmig mit mehreren einzelnen Düsen um die Abgasleitung herum angeordnet sein. Alternativ ist es auch möglich, Lanzen oder dgl. vorzusehen, die in die Abgasleitung ragen und derart ausgerichtet werden, dass eine im Wesentlichen tangentiale Strömung des Gases oder Gas gemisches in die Abgasleitung erfolgen kann. Der Konfusor hat hierbei bevorzugt eine schlitzförmige Öffnung, deren Abmaß in Längsrichtung der Abgasleitung größer ist als in radialer Richtung.
Um Ansätze oder Ablagerungen in der Abgasleitung wirkungsvoll vermeiden zu können, wird es weiter bevorzugt, wenn die Abgasleitung zumindest in einem ersten Abschnitt stromabwärts der Zufuhreinrichtung im Wesentlichen gradlinig ausgebildet ist. Dies erlaubt es, dass sich eine besonders gleichmäßige, den Abgasstrom einhüllende Zwischenschicht aus dem tangential eingeblasenen Gas oder Gasgemisch ausbilden kann. Erst wenn der Abgasstrom soweit abgekühlt ist, dass die Gefahr des Zusetzens der Abgasleitung minimiert ist, kann der Abgasstrom umgelenkt werden.
Die als Gas-Gas-Kühler wirkende Abgasleitung weist hierzu eine ausreichende Länge auf, die in vielen Anwendungsfällen wenigstens das 4–8 fache des Durchmessers beträgt. Es wird jedoch besonders bevorzugt, wenn der gerade Abschnitt der Abgasleitung wenigstens das 5–6 fache des Durchmessers lang ist. Dabei kann die Zufuhreinrichtung auch derart ausgebildet sein, dass das Gas oder Gasgemisch nicht nur an einer Stelle in die Abgasleitung eingebracht wird, sondern mittels eines Konfusors über eine gewisse Strecke der Abgasleitung verteilt. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es auch möglich, entlang des gradlinigen Abschnitts der Abgasleitung mehrere Zufuhreinrichtungen beabstandet voneinander vorzusehen, um die den Abgasstrom einhüllende Schleierschicht aufrechtzuerhalten.
Eine besonders kostengünstige Herstellung der erfindungsgemäßen Anlage wird dadurch ermöglicht, dass zumindest die Abgasleitung aus einem nicht hoch warmfesten Material besteht. Zwar müsste üblicherweise insbesondere die Abgasleitung aus einem besonders temperaturbeständigen und daher teuren Material bestehen, um den heißen Abgasstrom, der häufig Temperaturen über 1000°C aufweist, betriebssicher ableiten zu können, allerdings wird durch die den Abgasstrom einhüllende Gasschicht erfindungsgemäß eine definierte Kühlung der Innenwandfläche der Abgasleitung erreicht, die auch die Verwendung von kostengünstigeren nicht hoch warmfesten Materialien für die Abgasleitung erlaubt.
Der Zufuhreinrichtung ist nach einer Ausführungsform der Erfindung ein Gebläse zur Zufuhr von Frisch- oder Prozessgas, z. B. Luft, und/oder zur Zufuhr von gekühltem und/oder gereinigtem Abgas zugeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass über die Zufuhreinrichtung das Gas oder Gasgemisch mit einer hohen Geschwindigkeit in die Abgasleitung eingebracht werden kann, wodurch sich über eine besonders lange Strecke eine den Abgasstrom einhüllende Gasschicht ausbilden kann. Dabei kann ein Teil des Abgasstromes nach einer Reinigung in einem der Abgasleitung nachgeschalteten Gaswäscher gekühlt werden, um über die Zufuhreinrichtung wieder in die Abgasleitung eingebracht zu werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüche oder deren Rückbezügen.
Es zeigen schematisch:
1 eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung eines metallurgischen Verfahrens,
2 in Seitenansicht einen Konfusor für eine erfindungsgemäße Anlage und
3 einen Schnitt durch den Konfusor nach 2.
Auf der in 1 linken Seite ist ein Schwebeschmelzofen 1 angedeutet, in welchem bspw. zur Kupfergewinnung Konzentrat unter Zugabe von Silikaten zu Kupfer-Rohstein und einer Eisensilikat-Schlacke geschmolzen werden. Die Schlacke, die bspw. etwa 2% Kupfer enthält, wird wie durch den Pfeil 2 in 1 angedeutet, einem Schlackenreinigungsofen 3 zugeführt. Der Kupfer-Rohstein, der einen hohen Kupfergehalt aufweist, wird dann wie durch den Pfeil 4 angedeutet, aus dem Schwebeschmelzofen 1 abgezogen.
Auch aus dem Schlackenreinigungsofen 3 wird Kupfer-Rohstein abgezogen, wie durch Pfeil 5 angedeutet. Die durch den Pfeil 6 gekennzeichnete Schlacke, die aus dem Schlackenreinigungsofen 3 abgegeben wird, weist nur noch einen geringen Kupfergehalt von bspw. weniger als 1% auf.
Die Abgase des Schlackenreinigungsofens 3 werden durch eine Abgasleitung 7 abgeführt. Die Abgase können hierbei eine Temperatur von bspw. etwa 1200°C aufweisen. Dabei ist der durch die Abgasleitung 7 strömende Abgasstrom zum Teil mit schmelzflüssigen Partikeln und dampfförmigen Bestandteilen beladen. Der Abgasleitung 7 ist eine durch den Pfeil 8 angedeutete Abgas-Behandlungsstufe nachgeschaltet, die beispielsweise einen nicht dargestellten Gaswäscher und/oder weitere Kühlstufen aufweist.
Um ein Zusetzen der Abgasleitung 7 durch die in dem heißen Abgasstrom mitgeführten schmelzflüssigen Partikel oder dampfförmigen Bestandteile zu vermeiden, wird auf der dem Schlackenreinigungsofen 3 zugewandeten Seite der Abgasleitung 7 ein durch den Pfeil 9 angedeuteter Kühlgasstrom mit hoher Geschwindigkeit eingeblasen. Dies erfolgt beispielsweise über einen in den 2 und 3 dargestellten Konfusor 10 oder eine Düsenanordnung derart, dass das Kühlgas im Wesentlichen tangential in die Abgasleitung 7 eingebracht wird, so dass sich ein Schleier bzw. eine den Abgasstrom umhüllende Gasschicht an der Innenwandfläche der Abgasleitung 7 ausbildet.
Entlang der Abgasleitung 7, die beispielsweise etwa 17 m lang sein kann, vermischt sich allmählich der den Abgasstrom einhüllende Kühlgasstrom mit dem Abgas, so dass der Abgasstrom auf der dem Schlackenreinigungsofen 3 abgewandten Seite beispielsweise von etwa 1200°C auf etwa 500°C bis 600°C abgekühlt wird. Die Abgasleitung 7 bildet somit einen Gas-Gas-Kühler für die Abgase aus dem Schlackenreinigungsofen 3.
Die Menge und die Temperatur des in die Abgasleitung 7 eingeblasenen Kühlgasstromes 9 ist dabei so an die Temperatur und die Menge des Abgasstromes sowie die Stoffeigenschaften der darin mitgeführten schmelzflüssigen Partikel bzw. dampfförmigen Bestandteile angepasst, dass die Mischtemperatur des Abgasstromes und des Kühlgasstromes 9 unterhalb der Schmelztemperatur der schmelzflüssigen Partikel bzw. unterhalb der Kondensationstemperatur der dampfförmigen Bestandteile des Abgasstromes liegt, wodurch eine Ansatzbildung in der Abgasleitung 7 vermieden werden kann.
Die Länge des Gas-Gas-Kühlers ergibt sich aus der erforderlichen Strecke, die benötigt wird, bis ein weitestgehender Temperaturausgleich der beiden Gasströme innerhalb der Abgasleitung 7 stattgefunden hat. Eine Umlenkung des Abgasstromes erfolgt erst nachdem dieser Temperaturausgleich erfolgt ist, d. h. an dem dem Schlackenreinigungsofen 3 abgewandten Ende der Abgasleitung 7.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Einleitung des Gasstromes in die Abgasleitung mittels eines Konfusors 10. Beispielhaft wird hier nur eine Zufuhrleitung von Kühlgas an einer Stelle gezeigt. Die Kühlgasleitung 9 tritt dabei am Rand der Abgasleitung 7 tangential in diese ein. Die Abgasleitung 7 hat bei dieser speziellen Ausführungsform an der Eintrittsstelle einen verringerten Querschnitt.
3 zeigt einen Schnitt durch den Konfusor 10 nach 2, wobei sich in der dargestellten Ausführungsform auch die Kühlgasleitung 9 vor dem Eintritt in die Abgasleitung verjüngt. Das Kühlgas wird dann tangential in die Abgasleitung 7 eingebracht.

1: Schwebeschmelzofen
2: Schlacke
3: Schlackenreinigungsofen
4: Rohstein
5: Rohstein
6: Schlacke
7: Abgasleitung (Gas-Gas-Kühler)
8: Abgas-Nachbehandlung
9: Kühlgaszufuhr
10: Konfusor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0661507 A1 [0003, 0003]

Claims

Metallurgisches Verfahren zur Herstellung und/oder Behandlung wenigstens eines Metalls in einem Reaktor (1, 3), aus dem ein mit schmelzflüssigen Partikeln und/oder dampfförmigen Bestandteilen beladener Abgasstrom über eine Abgasleitung (7) abgeleitet und einer Nachbehandlung unter Zufuhr wenigstens eines Gases oder Gasgemisches unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Reaktor (1, 3) zugewandten Seite der Abgasleitung (7) ein Gas oder Gasgemisch (9), dessen Temperatur niedriger als die des Abgasstromes ist, mit hoher Geschwindigkeit und im Wesentlichen tangential zur Hauptströmungsrichtung in die Abgasleitung (7) eingeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Abgasleitung (7) eingeblasene Gas oder Gasgemisch (9) Luft und/oder gekühltes und insbesondere gewaschenes Abgas ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas oder Gasgemisch (9) derart in die Abgasleitung (7) eingeblasen wird, dass sich zumindest in einem dem Reaktor (1, 3) zugewandten Bereich der Abgasleitung (7) an deren Innenwandfläche eine Schicht des Gases oder Gasgemisches (9) ausbildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des in die Abgasleitung (7) eingeblasenen Gases oder Gasgemisches (9) weniger als etwa 200°C, insbesondere zwischen etwa 0°C und etwa 160°C, vorzugsweise unter etwa 80°C beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des in die Abgasleitung (7) eingeblasenen Gases oder Gasgemisches (9) mindestens 100 K, bevorzugt mindestens 500 K unter der Temperatur des Abgasstromes am Reaktorausgang liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des in die Abgasleitung (7) eingeblasenen Gases oder Gasgemisches (9) etwa zwischen 20 und 100 m/s, insbesondere zwischen 30 und 90 m/s und vorzugsweise zwischen 40 und 60 m/s beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des in die Abgasleitung (7) eingeblasenen Gases oder Gasgemisches (9) derart auf die Temperatur und Menge des Abgasstroms und/oder auf die Stoffeigenschaften der schmelzflüssigen Partikel und/oder der dampfförmigen Bestandteile des Abgasstromes abgestimmt ist, dass die Mischtemperatur des Abgasstromes und des Gases oder Gasgemisches (9) unterhalb der Schmelztemperatur der schmelzflüssigen Partikel und/oder unterhalb der Kondensationstemperatur der dampfförmigen Bestandteile des Abgasstromes liegt.
Verfahren zur Kupfer- oder Nickelgewinnung, Sekundärmetallurgieverfahren oder Verfahren zur Erzeugung von TiO₂-Schlacke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reaktor (1, 3) ein Schlackereinigungsofen, ein Elektroofen oder ein Plasmaofen ist.
Verfahren zur Stahl- Edelstahl-, Roheisen- oder Ferrolegierungserzeugung, wie z. B. Ferronickel, Ferrochrom, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Reaktor (1, 3) ein Elektrowiderstandsofen, ein Elektrolichtbogenofen, ein Konverter, ein Hochofen oder ein Schmelzreduktionsofen ist.
Anlage insbesondere für ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Reaktor (1, 3) zur Behandlung von Erzen und/oder Metallen, dem eine Abgas-Nachbehandlungsstufe (7, 8) zum Kühlen und/oder Reinigen eines mit schmelzflüssigen Partikeln und/oder dampfförmigen Bestandteilen beladenen Abgasstromes aus dem Reaktor (1, 3) zugeordnet ist, wobei die Abgas-Nachbehandlungsstufe (7, 8) zur Ausbildung eines Gas-Gas-Kühlers wenigstens eine Zufuhreinrichtung zur Zufuhr von Gas oder einem Gasgemisch (9) in eine Abgasleitung (7) für den Abgasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinrichtung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das Gas oder Gasgemisch (9) zumindest in einem dem Reaktor (1, 3) zugewandten Abschnitt der Abgasleitung (7) eine den Abgasstrom einhüllende Gasschicht auf der Innenwandfläche der Abgasleitung (7) ausbildet.
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinrichtung eine Düsenanordnung und/oder einen Konfusor (10) zum Einblasen von Gas oder einem Gasgemisch (9) mit hoher Geschwindigkeit in die Abgasleitung (7) aufweist, wobei die Düsenanordnung und/oder der Konfusor (10) relativ zu der Abgasleitung (7) derart ausgerichtet ist, dass das Gas oder Gasgemisch (9) im Wesentlichen tangential in die Abgasleitung (7) einblasbar ist.
Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung (7) zumindest in einem ersten Abschnitt stromabwärts der Zufuhreinrichtung im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufuhreinrichtung ein Gebläse zur Zufuhr von Frisch- oder Prozessluft und/oder zur Zufuhr von gekühltem und/oder gereinigtem Abgas mit hoher Geschwindigkeit zugeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Abgasleitung (7) so bemessen ist, dass sich der Abgasstrom und das kühlende Gas oder Gasgemisch am Ende des möglichst geradlinigen Abschnitts der Abgasleitung weitgehend vermischt haben.
Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Abgasleitung (7) so bemessen ist, dass das radiale Temperaturprofil an der dem Reaktor abgewandten Seite eine Differenz zwischen heißester und kühlster Stelle von nicht mehr als 100 K, vorzugsweise nicht mehr als 60 K aufweist.