DE1508039C3

DE1508039C3 -

Info

Publication number: DE1508039C3
Application number: DE1508039A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.Ing. 5040 Bruehl Bender; Karl Dipl.-Ing. 5158 Horrem Dewenter; Joachim Dipl.Chem.Dr. 5043 Erftstadt-Lechenich Kandler; Alfred Dipl.-Ing.Dr. 5030 Hermuelheim Rumberg; Hans-Dieter 5030 Huerth Thiel; Kurt Dipl.-Ing. 5034 Gleuel Zager
Original assignee: KNAPSACK AG 5033 HUERTH-KNAPSACK
Current assignee: KNAPSACK AG 5033 HUERTH-KNAPSACK
Priority date: 1951-01-28
Filing date: 1951-01-28
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE1508039A1; DE1508039B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stückschlacke durch Vergießen des schmelzflüssigen Ausgangsstoffes zu Blöcken in einer Gießzone, worauf die erhaltenen Blöcke nach ihrem wenigstens an der Oberfläche erfolgten Erstarren aus der Gießzone ausgetragen und in eine Wärmeausgleich- und Kühlzone eingetragen, dann nach dem unter Durchleiten eines Gasstromes durch das Haufwerk der Blöcke vor sich gehenden Wärmeausgleich in abgekühltem Zustand aus dieser Wärmeausgleich- und Kühlzone ausgetragen werden.

Bei den Bestrebungen zur Verwertung der in verschiedenen industriellen Betrieben, z. B. in der eisenschaffenden Industrie und in den Kupferhütten, in großen Mengen laufend anfallenden Schlacken zeichnen sich als Verwendungsgebiete besonders das Vergießen der Schlacke zu Pflastersteinen, die Herstellung von Schaumschlacke als Zuschlagstoff für Leichtbeton und die Herstellung von Stückschlacke als Zuschlagstoff für Schwerbeton sowie als Baustoff für den Straßenbau und für Gleisbettungen ab. In neuerer Zeit kamen zu den altbekannten Schlacken auch die bei der elektrothermischen Reduktion von Phosphaterzen anfallenden Phosphorofenschlacken, die zu etwa 90 Gewichtsprozent aus Calciummetasili-

cat bestehen und außer etwa 3 Gewichtsprozent Aluminiumoxid etwa 6 Gewichtsprozent Calciumfluorid neben etwa 1 Gewichtsprozent Magnesium- und Alkalioxiden enthalten. Die Anionen Sulfat und Sulfid werden zusammen in Mengen unter 0,5 Gewichtsprozent gefunden, wobei etwa 7O°/o dieser Mengen in Form des für Beton völlig unschädlichen Calciumsulf ids vorliegen.

Solche Phosphorofenschlacke in einem Schäum

eingeführt wird und über in dieser sowie den Stufen des Treppenrostes angeordnete Öffnungen austritt, wodurch es mit dem heißen Gut in Kontakt kommt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 5 Verfahren der einleitend genannten Art zu schaffen, welches so ausgebildet ist, daß mit seiner Hilfe in einem kontinuierlichen Arbeitsgang aus schmelzflüssiger Schlacke als Ausgangsstoff Stückschlacke herstellbar ist. Das wird erfindungsgemäß dadurch erverfahren zu Schaumschlacke zu verarbeiten, ist be- ίο reicht, daß das Vergießen des Ausgangsstoffes in dokannt. Die Herstellung von Stückschlacke dagegen sierbaren, räumlich voneinander getrennten Mengen erfolgt bis jetzt nach vergleichsweise primitiven Me- auf Rückgut erfolgt und die abgekühlten Blöcke in an thoden, indem man die schmelzflüssige Schlacke ent- sich bekannter Weise zerkleinert und unter gleichzeiweder auf ein Bett von trockenem Sand vergießt, er- tiger Gewinnung von neuem Rückgut nach Korngrökalteii läßt und die erhaltenen Schlackenkuchen zer- 15 ßen klassiert werden. Auf diese Weise gelangt man kleinert oder aber indem man eine Schicht Schlacke zu einem Verfahren zur Herstellung von Stückauf die andere gießt, nachdem die jeweils vorherge- schlacke, das die vorerwähnte Erfindungsaufgabe hende unter Wasser gesetzt und erstarrt ist, und den voll erfüllt.

erhaltenen Block zerkleinert. Das Ergebnis ist in bei- Bei der Anwendung des Verfahrens auf Phosphor-

den Fällen unbefriedigend, da die sich dabei erge- 20 ofenschlacke erfolgt das Vergießen der flüssigen bende Stückschlacke in ihren Festigkeitswerten un- Schlacke im Temperaturbereich von etwa 1400 bis terschiedlich ist. Weitere wesentliche Nachteile dieser
Verfahren sind der erhebliche Platzbedarf und die
Belästigung der Umgebung durch abstrahlende Hitze
und Wasserdampfbildung. Zudem ist die Manipulie- 25
rung und Zerkleinerung der anfallenden großen
Schlackenblöcke schwierig.

Die britische Patentschrift 327 732 betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung der in Schlacken

enthaltenen Wärme, zu dessen Durchführung ein 30 schmelzflüssigen Schlacke Übergossen werden. Turm nach Art eines Cowpers verwendet wird. Da- Weiteres Rückgut mit Korngrößen zwischen 10

bei werden die Schlackenblöcke zunächst dadurch
gewonnen, daß in leere Mulden einer rotierenden
Scheibe flüssige Schlacke vergossen .wird und man
die erhaltenen Blöcke oberflächlich erstarren läßt. 35
Die Arbeitsweise dieses Verfahrens ist diskontinuierlich, da der Cowper nach seiner Füllung mit heißen
Schlackenböden erst wieder entleert wird, wenn
nach dem Hindurchblasen von Gas im Gegenstrom
die Schlackenblöcke erkaltet sind, worauf anschlie- 40 den.
ßend der Cowper wieder mit heißen Schlackenblök- Bei der zur Durchführung des Verfahrens verwen-

ken gefüllt wird. Während der Cowper gefüllt und deten Vorrichtung ist oberhalb des Einlaufendes von entleert wird, liefert er mithin kein Heißgas; während
der Abkühlzeit vermag er keine Schlackenblöcke
aufzunehmen.

Aus der deutschen Patentschrift 167 526 ist ein Verfahren zum Abkühlen flüssiger Schlacke unter Überführung in stückiges Gut bekannt, bei welchem

1550° C und das Austragen der Blöcke aus der Gießzone bei einer mittleren Temperatur von etwa 1100⁰C.

Das Verfahren kann aber auch zur Verarbeitung metallurgischer Schlacken angewandt werden.

In einer Ausführung des Verfahrens kann in groben Körnungen vorgegebenes Rückgut (Korngröße 5 bis 100 mm, vorzugsweise 20 bis 80 mm) mit der

und 80 mm kann als Trennmittel auf das in der Wärmeausgleich- und Kühlzone befindliche Haufwerk von Blöcken aufgestreut werden.

Durch das Haufwerk dieser heißen Blöcke kann von unten nach oben ein Gasstrom, beispielsweise Luft, hindurchgesaugt, durch Wärmeentzug gekühlt, entstaubt und ganz oder zum Teil ausgeblasen oder zur Eintrittsstelle des Gasstromes zurückgeführt wer-

geschmolzene Schlacke in regelbarer Menge auf

in an sich bekannter Weise zu einer endlosen, über Umlenksterne geführten Kette aufgereihten und zu 45 einem Gießstrang miteinander verbundenen Gießmulden ein durch eine Zubringerleitung gespeister Speicherbehälter für Rückgut angeordnet, auf den in Laufrichtung des Gießstranges die Gießrinne mit einer den ankommenden schmelzflüssigen Ausgangs-

rückgeführte feste Schlacke fließt. Das Verfahren 50 stoff auf die Gießmulden verteilenden Überlaufrinne kann dabei in einer sich ständig drehenden Trommel folgt. Am Abwurfende des Gießstranges ist eine oder auf einem sich ständig bewegenden Förderband
durchgeführt werden. Zur Erreichung einer beson

ders schroffen Abkühlung kann eine geringe Menge

Schurre angebracht, die in einen Kühlschacht mündet, welcher am oberen Ende an eine Entstaubungsyorrichtung mit nachfolgendem Saugzuggebläse anWasser auf die Mischung von Rückgut und ge- 55 geschlossen ist. Am unteren Ende weist der Kühlschmolzener Schlacke aufgegeben werden. schacht Einströmöffnungen für Gas auf und mündet

in eine Austragsvorrichtung aus, auf welche eine Zerkleinerungsvorrichtung und eine Klassiervorrich-

In »Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie«, 3. Auflage, Bd. 13, S. 514, wird angegeben, daß die Abstichtemperatur von Phosphorofenschlacke bei 1300 bis 1500° C liegt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1082 607 ist schließlich eine Vorrichtung zum Kühlen von heißem, kleinstückigem Gut bekannt, welche aus einem von einem Gehäuse umgebenen, als Wendelförderer

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tung folgen.

Oberhalb des Gießstranges können zusätzliche Speicherbehälter zur Aufnahme von Rückgut unterschiedlicher Korngrößen angeordnet sein, deren zugehörige Auslauf rinnen nach durchgelassener Menge von Rückgut und dessen Auftreffpunkt verstellbar ausgebildeten Treppenrost besteht, wobei das heiße 65 sind.
Gut durch Vibration auf dem Treppenrost von oben. Zur Kühlung der entleerten Gießmulden kann un-

nach unten bewegt wird, während das Kühlgas in terhalb des zurücklaufenden Trumms des Gießstraneine den Treppenrost tragende Hohlsäule von unten ges und parallel zu diesem ein Verteiler für die von

einem weiteren Kühlgebläse gelieferte Kühlluft angeordnet sein.

Um das Eintreten von Falschluft in den Kühlschacht zu verhindern, ist die Schurre oben abgedeckt und mit beweglichen Klappen versehen.

An den Kühlschacht kann sich in Richtung der Gasströmung ein Wärmeaustauscher mit einem nachgeschalteten Entstauber und einem Saugzuggebläse anschließen.

Der Kühlschacht kann in seiner heißesten Zone mit einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlmantel umgeben sein.

Der Wärmeaustauscher kann als Dampferzeuger und der Kühlmantel als Speisewasservorwärmer für

IO Kreiskegelstümpfen, die mit ihren Grundkreisen, die einander im Durchmesser gleich sind, aufeinander sitzen.

Unterhalb des unteren, offenen Endes des Kühlschachtes 8 befindet sich eine Austragseinrichtung 10.

Am oberen, geschlossenen Ende des Kühlschachtes 8 ist als Entstauber ein Zyklon 21 mit einem nachfolgenden Saugzuggebläse 22 angeordnet, das die durch die Eintrittsöffnungen 16 mit Außentemperatur einströmende Luft durch das Haufwerk der heißen Blöcke 9 hindurchsaugt und sie nach Entstaubung ausbläst.

Damit der hierfür durch das Saugzuggebläse 22 er

den Wärmeaustauscher ausgebildet sein. Eine An- 15 zeugte Unterdruck gehalten werden kann, sind in der

Ordnung dieser Art ist selbstverständlich nur dort sinnvoll, wo Bedarf an Dampf besteht. In anderen Fällen können im Wärmeaustauscher auch sonstige Flüssigkeiten oder Gase erhitzt werden. Ebenso ist es möglich, die vom Saugzuggebläse angesaugte Heißluft unter Wegfall des Wärmeaustauschers auch als solche zu verwerten oder aber sie unausgenutzt auszublasen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung im Aufriß und zum Teil im Schnitt schematisch dargestellt.

Eine Anzahl von Gießmulden 3 ist auf einer endlosen, über Umlenksterne 4, 4' geführten Kette aufgereiht und zu einem Gießstrang miteinander verbunden, wobei einer der Umlenksterne 4, 4' angetrieben wird. Zur Verringerung des Platzbedarfs der Anlage ohne Einbuße an linearer Länge ist der Gießstrang schräg von unten nach oben geführt. Oberhalb des tiefer liegenden Endes ist ein Vorratsbehälter 15 für Rückgut angeordnet, welcher mit Hilfe der Zubringereinrichtung 14 beaufschlagt wird. Das Auslaufende des Vorratsbehälters 15 ist so ausgeführt, daß die in der Zeiteinheit austretende Menge des Schurre 7 Klappen 25 eingebaut, die nur durch dagegenstoßende frisch gegossene Blöcke kurzzeitig geöffnet werden können, sonst aber geschlossen sind.

Der heißeste Bereich des Kühlschachtes 8 ist mit einem Kühlmantel 17 umgeben, in den kaltes Kühlmedium durch eine Leitung 18 ein- und durch eine Leitung 19 in erhitztem Zustand wieder austritt. Falls die Abwärme der Anlage zur Dampferzeugung ausgenutzt werden soll, wird zwischen dem oberen Rand des Kühlschachtes 8 und dem Entstauber 21 ein Wärmeaustauscher 20 eingesetzt, welchem durch die Leitung 19 Speisewasser zugeführt wird, das im Kühlmantel 17 vorgewärmt wurde, während der entwickelte Dampf durch Leitung 24 ausströmt.

Für besondere Betriebsfälle ist eine Rückführleitung 23 mit einem Dreiwegeventil 26 vorgesehen, die es ermöglicht, heiße Luft vom Ausblasestutzen des Saugzuggebläses 22 wieder zum unteren Ende des Kühlschachtes 8 zurückzuführen. Man macht davon vornehmlich dann Gebrauch, wenn der Inhalt 9 des Kühlschachtes 8 auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden soll.

Die von der Austragseinrichtung 10 kommenden Blöcke gelangen in die Zerkleinerungseinrichtung 11,

Rückgutes dosiert und an verschiedenen Stellen in 40 beispielsweise einen Kreiselbrecher, der das gebrodie Gießmulden geleitet werden kann. Es können chene Gut an die Klassiereinrichtung 12 weitergibt, auch mehrere derartige Vorratsbehälter 15, 15'
vorgesehen werden, von denen jeder mit Rückgut un

terschiedlicher Korngrößen gefüllt werden kann. Das Die gewünschten Korngrößen werden schließlich in einen Eisenbahnwagen 13 abgeworfen, während der restliche Anteil des gebrochenen Gutes durch die Zu-

Dosieren des Rückgutes kann auch so erfolgen, daß 45 bringereinrichtung 14 wieder in den oder in die Vordas aus der Auslaufschurre des Vorratsbehälters aus- ratsbehälter 15 für Rückgut befördert wird, um ertretende Rückgut sich mit dem Böschungswinkel auf neut in den Kreislauf zurückgeführt zu werden,
die Gießmulden abstützt. Die technisch wichtigen Eigenschaften einer

Vor dem Einfüllen der schmelzflüssigen Schlacke Schlacke, insbesondere die Festigkeitswerte, sind von

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über eine Gießrinne 1 und eine Überlaufrinne 2 werden in die damit zu füllenden Gießmulden 3 bestimmte Mengen von Rückgut mit bestimmter Korngröße vorgelegt, auf die die Schlacke auftrifft, sie zum Teil niederschmilzt und zum Teil zusammensintert.

Die Gießmulden 3 bewegen sich im gezogenen Trumm des Gießstranges unter langsamem Erkalten ihres Inhaltes bis zum oberen Umlenkstern 4', an dem die nunmehr wenigstens an ihrer Oberfläche erstarrten Blöcke aus den Gießmulden 3 herausfallen und in die Schurre 7 gelangen.

Zur intensiven Kühlung der entleerten Gießmulden 3 ist unterhalb des rücklaufenden Trumms des Gießstranges ein Kühlluftverteiler 5 angeordnet, der von einem Kühlluftgebläse 6 gespeist wird.

Aus der Schurre 7 fallen die Blöcke in den Kühlschacht 8. Dieser ist einem Schachtofen ähnlich und besteht aus zwei koaxial übereinander angeordneten den verschiedenen darin vorkommenden Kristalliten und deren gegenseitiger Verzahnung abhängig. Die Ausbildung eines dichten kristallinen Gefüges wird durch Tempern gefördert. Dabei kommt es darauf an, daß die Schlacke lange genug auf einer entsprechend erhöhten Temperatur bleibt, damit die sich bildenden oder schon vorhandenen Kristallkeime Zeit haben, sich zu vergrößern und die Schlacke in ein völlig kristallines Erzeugnis überzuführen. Dies wird nach der vorliegenden Erfindung in sehr vollkommener Weise während der Verweilzeit der Blöcke im Kühlschacht erreicht.

Die mit der abgesaugten erhitzten Luft abgeführte und wegen des hohen Temperaturniveaus nutzbar zu machende Wärmemenge entspricht beispielsweise bei der Verarbeitung von Phosphorofenschlacke etwa 25 % der im elektrothermischen Reduktionsofen umgesetzten elektrischen Energie.
Weitere Vorteile bringt die Wiederverwendung des

anfallenden Rückgutes mit sich. Wenn die schmelzflüssige Schlacke mit einer Temperatur von etwa 1400 bis 1550° C auf das zuvor in die Gießmulden gegebene kalte Rückgut trifft, so versucht sie alle Zwischenräume auszufüllen und erstarrt wegen der starken Wärmeabfuhr bei der großen zu bedeckenden Oberfläche sehr rasch. Durch die Mitverwendung von Rückgut im Verhältnis von beispielsweise 1:1 ergibt sich eine Temperatur der Schlacke von 1000 bis 1100⁰C beim Abwurf des Blockes vom Gießstrang, was eine Lufttemperatur im Kühlschacht von rund 900 bis 1000° C ergibt. Die schnelle Abkühlung der Schmelze kommt wesentlich auch da-

durch zustande, daß ein Teil der mit der schmelzflüssigen Schlacke eingebrachten fühlbaren Wärmemengen beim Zusammentreffen mit dem festen Rückgut in die latente Schmelzwärme übergeht. Die Blöcke brauchen vor dem Abwurf in den Kühlschacht nur oberflächlich erstarrt zu sein, um den Abwurf ohne Zerplatzen zu überstehen.

Das rasche Erkalten der Blöcke bringt noch als weiteren Vorteil mit sich, daß der Gießstrang nur

ίο kurz zu sein braucht, was sich günstig auf den Platzbedarf der Anlage auswirkt. Flächen zum Lagern von Produkt oder Vorprodukt sind nicht erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Stückschlacke durch Vergießen des schmelzflüssigen Ausgangsstoffes zu Blöcken in einer Gießzone, worauf die erhaltenen Blöcke nach ihrem wenigstens an der Oberfläche erfolgten Erstarren aus der Gießzone ausgetragen und in eine Wärmeausgleich- und Kühlzone eingetragen, dann nach dem unter Durchleiten eines Gasstromes durch das Haufwerk der Blöcke vor sich gehenden Wärmeausgleich in abgekühltem Zustand aus dieser Wärmeausgleich- und Kühlzone ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergießen des Ausgangsstoffes in dosierbaren, räumlich voneinander getrennten Mengen auf Rückgut erfolgt und die abgekühlten Blöcke in an sich bekannter Weise zerkleinert und unter gleichzeitiger Gewinnung von neuem Rückgut nach Korngrößen klassiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstoff aus Phosphorofenschlacke besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergießen der Phosphorofenschlacke in einem Temperaturbereich von etwa 1400 bis 1550° C und das Austragen der Blöcke aus der Gießzone bei einer mittleren Temperatur von etwa 1100° C erfolgen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß metallurgische Schlacken als Ausgangsstoff verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in groben Körnungen vorgegebenes Rückgut mit der schmelzflüssigen Schlacke übergössen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf das in der Wärmeausgleich- und Kühlzone befindliche Haufwerk von Blöcken Rückgut mit Korngrößen zwischen 10 und 80 mm als Trennmittel aufgestreut wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasstrom mit anfänglich Außentemperatur durch das Haufwerk der heißen Blöcke von unten nach oben hindurchgeführt, durch Wärmeentzug abgekühlt, entstaubt und ganz oder zum Teil ausgeblasen oder zur Eintrittsstelle des Gasstromes zurückge- _; führt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Einlaufendes von in an sich bekannter Weise zu einer endlosen, über Umlenksterne (4, 4') geführten Kette aufgereihten und zu einem Gießstrang miteinander verbundenen Gießmulden (3) ein durch eine Zubringerleitung (14) gespeister Speicherbehälter (15) für Rückgut angeordnet ist, auf den in Laufrichtung des Gießstranges die Gießrinne (1) mit einer den ankommenden schmelzflüssigen Ausgangsstoff auf die Gießmulden (3) verteilenden Überlaufrinne (2) folgt, während sich am Abwurf ende des Gießstranges eine Schurre (7) befindet, die in einen Kühlschacht (8) mündet, welcher am oberen Ende an eine Entstaubungsvorrichtung (21) mit nachfolgendem Saugzuggebläse (22) angeschlossen ist, während der Kühlschacht (8) am unteren Ende Einströmöffnungen (16) für Gas aufweist und in einer Austragsvorrichtung (10) ausmündet, wobei auf die Austragsvorrichtung (10) eine Zerkleinerungsvorrichtung (11) und eine Klassiervorrichtung (12) folgen.

9. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Gießstranges zusätzliche Speicherbehälter zur Aufnahme von Rückgut jeweils unterschiedlicher Korngrößen angeordnet sind, wobei die zugehörigen Auslaufrinnen nach durchgelassener Menge von Rückgut und dessen Auftreffpunkt verstellbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des rücklaufenden Trumms des Gießstranges und parallel zu demselben ein Verteiler (5) für die von einem Kühlgebläse (6) gelieferte Kühlluft angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurre (7) oben abgedeckt und mit beweglichen Klappen (25) versehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlschacht (8) in Richtung der Gasströmung von einem Wärmeaustauscher (20) mit nachgeschaltetem Entstauber (21) und einem Saugzuggebläse (22) gefolgt ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlschacht (8) in seiner heißesten Zone mit einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlmantel (17) umgeben ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (20) als Dampferzeuger und der Kühlmantel (17) als Speisewasservorwärmer für den Wärmeaustauscher (20) ausgebildet sind.