DE1508054A1

DE1508054A1 - Process for obtaining iron and zinc from waste materials

Info

Publication number: DE1508054A1
Application number: DE19661508054
Authority: DE
Inventors: Ban Thomas Eugene
Original assignee: Mcdowell Wellman Engineering Co
Current assignee: Mcdowell Wellman Engineering Co
Priority date: 1966-07-18
Filing date: 1966-07-18
Publication date: 1969-10-02

Description

McDowell-Wellman Engineering Co., 113 St. Clair Avenue, N.E., Cleveland, Ohio / U.S.A.McDowell-Wellman Engineering Co., 113 St. Clair Avenue, N.E., Cleveland, Ohio / U.S.A.

Verfahren zum Gewinnen von Eisen und Zink aus Atfallmat erialienProcess for obtaining iron and zinc from atfallmat erial

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gewinnen von Eisen und Zink aus Abfallmaterialien, die im allge- ^ meinen bei der Stahlherstellung anfallen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, mit dem Zink und Eisen getrennt voneinander aus den genannten Abfallmaterialien gewonnen werden können.The invention relates to a method for the recovery of iron and zinc from waste materials, which in general ^ mine are incurred in steel production. In particular, the invention relates to a method with where zinc and iron can be obtained separately from the waste materials mentioned.

Bei der Eisen- und Stahlherstellung wird Rauchgas entwickelt, welches eine Quelle für unangenehme und mühsam zu beherrschende Luftverschmutzungsprobleme ist. Es ist deshalb üblich, Vorrichtungen oder Geräte zum Ver- A In iron and steel production, flue gas is developed, which is a source of unpleasant and difficult to control air pollution problems. It is therefore customary to use devices or devices for A

ringern der Rauchabgase bei der Eisen- und Stahlherstellung zu betreiben, so daß die atmosphärische Verschmutzung auf einem Minimum gehalten wird und dabei außerdem wertvolle Materialien rückgewonnen werden können, welche andernfalls in der Atmosphäre verlorgen gingen.reduce the smoke emissions in the iron and steel production to operate, so that the atmospheric pollution is kept to a minimum and valuable materials can also be recovered, which would otherwise get lost in the atmosphere.

Es ist bekannt, daß gewöhnlich bei der Stahlherstellung der Charge eine bestimmte Menge SchrottIt is known that a certain amount of scrap is usually used in the production of steel in the batch

.₂- 909840/0S22. ₂ - 909840 / 0S22

-C--C-

zugegeben wird. Da ein Teil des Schrotts aus galvanisiertem Metall besteht, enthält das aus den Vorrichtungen zum Vermindern der Rauchabgase gewonnene Material gewöhnlich sowohl etwas Zink als auch Eisenoxyd. Dies ist wegen der gegenüber Eisen relativ geringen Verdampfungstemperatur von Zink der Fall.is admitted. Since some of the scrap is made of galvanized metal, that includes that from the devices Material recovered to reduce smoke fumes usually includes both some zinc and iron oxide. This is the case because of the relatively low evaporation temperature of zinc compared to iron.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Gewinnen sowohl von brauchbarem Eisen als auch von brauchbarem Zink aus Abfallmaterialien, welche in bei der Stahlherstellung verwendeten Rauchgasreinigungsanlagen anfallen, zu schaffen.Therefore, it is an object of the invention to provide a method for recovering both useful iron and of usable zinc from waste materials used in flue gas cleaning systems used in steelmaking accrue to create.

Kurz gesagt, umfaßt das Verfahren der vorliegenden Erfindung folgende Schritte:Briefly, the method of the present invention comprises the following steps:

1. Zunächst wird ein Gemisch aus Kohle, Kalkstein und dem bei der Stahlherstellung anfallenden Abfallmaterial hergestellt, woraufhin1. First, a mixture of coal, limestone and that used in steel production produced waste material, whereupon

2. dieses Gemisch in Pellete oder kleine Kügelchen geformt wird, woraufhin2. This mixture is formed into pellets or small spheres , whereupon

3. diese Pellete in Wanderrost-Sintermaschinen gesintert werden und woraufhin schließlich3. These pellets are sintered in traveling grate sintering machines and then in the end

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4. die gesinterten Pellets einem bekannten elektrischen Lichtbogenofen zugeführt werden, in dem Zink verdampft und als hochgestiegenes Gas abgezogen und Eisen und Schlacke in bekannter Weise in flüssigem Zustand aus dem Ofen entfernt und voneinander getrennt werden.4. The sintered pellets are fed to a known electric arc furnace in which zinc evaporates and withdrawn as a gas that has risen up, and iron and slag in a known manner in liquid form State removed from the furnace and separated from each other.

In der Zeichnung ist ein schematisches Diagramm über ^j den Verfahrensablauf eines bevorzugten Ausführungsbeispieles des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt, und die Erfindung wird nachstehend an Hand dieses Diagrammes beschrieben.In the drawing is a schematic diagram over ^ j the process sequence of a preferred embodiment of the method according to the invention is shown, and the invention is described below with reference to this diagram.

Pein zerkleinerte (beispielsweise mit einer Partikelgröße im Bereich von etwa 3,2 bi3 etwa 0,15 mm) Kohle und Kalkstein werden mit fein zerkleinertem Abfallmaterial, welches von einer Vorrichtung zum Reinigen bzw. Verringern der Rauchabgase wie beispielsweise einem nicht gezeigten elektrostatischen Ausfällapparat gewonnen wird, vermischt. Die grob gemischten Materialien werden dann in einen bekannten Mischzerkleinerer wie eine Kugelmühle eingegeben, wo sie innig miteinander vermischt werden. Der Ausstoß der Mühle wird in gesteuerter Menge in das obere Ende einer bekannten, an ihrem oberen Ende offenen und leicht aus der vertikalen zu dem offenen EndePein crushed (for example with a particle size in the range of about 3.2 to about 0.15 mm) Coal and limestone are mixed with finely ground waste material, which is collected by a device for cleaning or reducing the smoke exhaust such as an electrostatic, not shown Precipitator is obtained, mixed. The roughly mixed materials are then put into a known Mixer grinder entered like a ball mill, where they are intimately mixed with one another. The output the mill is placed in a controlled amount in the upper end of a known, open at its upper end and slightly from the vertical to the open end

909840/0522 -4-909840/0522 -4-

geneigten Pelletierpfanne eingegeben. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um diese Pfanne mit einer verhältnismäßig hohen Umfangsgeschwindigkeit zu drehen. Dann wird eine bestimmte Menge Wasser in die Pfanne durch deren offenes Ende eingespritzt. Beim Drehen der Pfanne agglomeriert das Material zu kleinen Kügelchen oder Pellets, welche ständig über das Material rollen, das aus dem Mischer zugegeben wird, wodurch die Kügelchen fortlaufend größer werden. Wenn die Kügelchen oder Pellets eine genügende Größe erlangt haben, rollen sie von selbst aus dem offenen Ende der Pfanne heraus. Diese sogenannten "frischen Pellets" werden gesammelt und einer bekannten Wanderrost-Sintermaschine zugeführt.entered the inclined pelletizing pan. There are facilities provided to this pan with a to rotate relatively high peripheral speed. Then a certain amount of water gets into the Pan injected through its open end. When the pan is turned, the material agglomerates into small spheres or pellets which are constantly rolling over the material being added from the mixer, thereby the globules keep getting bigger. When the beads or pellets become sufficiently large they will roll out of the open end of the pan by themselves. These so-called "fresh Pellets "are collected and fed to a known traveling grate sintering machine.

Wanderrost-Sintermaschinen werden auf dem Gebiet der Metallurgie vielfach verwendet, und ihre Arbeitsweise ist allgemein bekannt. Allgemein gesprochen enthalten derartige Maschinen eine kontinuierliche Reihe von Platten in Form eines aus einer Vielzahl von Rostteilen hergestellten Bandes. Dieses Band ist angetrieben und läuft kontinuierlich durch eine geschlossene Kammer hindurch, welche mit Gasabsaugeinrichtungen wie einem Sauggebläse versehen ist, um ein Hindurchströmen von Gas durch die geschlossene Kammer sicherzustellen. Gewöhnlich sind Einrichtungen vorgesehen, um den Rostteilen beim Hindurchtritt durch die Kammer Hitze zuzuführen.Traveling grate sintering machines are widely used in the field of metallurgy, and how they work is well known. Generally speaking, such machines contain a continuous series of Plates in the form of a strip made from a large number of grate parts. This belt is powered and runs continuously through a closed chamber, which is equipped with gas suction devices such as a Suction fan is provided to ensure a flow of gas through the closed chamber. Usually Means are provided to supply heat to the grate parts as they pass through the chamber.

909840/0522 -5-909840/0522 -5-

Im Betrieb wird die der Sintermaschine zugegebene Charge oder Beschickung gleichmäßig auf dem Rost in der gewünschten Schichtdicke verteilt. Die aus der Maschine austretenden Pellets fallen vom Rost an dessen Umkehrstelle, von der aus der Rost zum Eingangsende der Maschine zurückwandert, herab.In operation, the batch or charge added to the sintering machine is distributed evenly on the grate distributed in the desired layer thickness. The pellets emerging from the machine fall from the grate at its reversal point, from which the grate migrates back to the entrance end of the machine.

In der Sintermaschine werden die frischen PelletsThe fresh pellets are made in the sintering machine

getrocknet, und es wird eine teilweise Verbrennung ^jdried, and there will be a partial burn ^ j

der in den Pellets befindlichen Kohle eingeleitet. Dies führt zu einer teilweisen Verkohlung der Kohle, wodurch das in den Pellets enthaltene Eisenoxyd teilweise reduziert wird. Während dieses Vorganges wird der Kalkstein kalziniert, und die Pellets werden durch Verbrennung der Kohle gebrannt und erhalten damit in sich eine feste Bindung. Die Pellets enthalten dann eine Menge Kalk, welcher als Fluxmaterial dient, und sie können ohne weitere Behändlung direkt in einen elektrischen Lichtbogenofen ein gegeben werden· In diesem Ofen wird das in den Pellets enthaltene Eisenoxyd mittels der Pluxwirkung dee Kalkes und der reduzierenden Wirkung der Kohle in Eisen umgewandelt. Die Schlacke und der Stahl bzw. das Eisen werden dann in bekannter Weise aus dem Ofen abgeführt, öle ichzeitig wird das gesamte in den Pellets enthaltene Zink bei der im Lichtbogenofen erzielten Temperatur verdampft, und der hocheteigende 909840/0522 „₆- of the coal in the pellets. This leads to a partial charring of the coal, whereby the iron oxide contained in the pellets is partially reduced. During this process, the limestone is calcined and the pellets are burned by burning the coal and thus acquire a firm bond. The pellets then contain a lot of lime, which serves as a flux material, and they can be fed directly into an electric arc furnace without any further treatment.In this furnace, the iron oxide contained in the pellets is converted into Converted to iron. The slag and the steel or iron are then removed from the furnace in a known manner. At the same time, all the zinc contained in the pellets is evaporated at the temperature reached in the arc furnace, and the high dough 909840/0522 " ₆ -

Zinkdampf kann vom oberen Ende des Ofens abgeführt werden. Dieser Dampf wirddann kondensiert, und man erhält ein verhältnismäßig minderwertiges Zinkmetall.Zinc vapor can be vented from the top of the furnace. This vapor is then condensed and you receives a relatively inferior zinc metal.

Das Abfallmaterial, welches eines der für das vorgeschlagene Verfahren brauchbaren Rohmaterialien ist, sollte wenigstens 0,5 Gewichtsprozent Zink enthalten; im allgemeinen übersteigt der Zinkgehalt des Abfallmateriales nicht 50 Gewichtsprozent· Der Rest des Abfallmateriales ist vorzugsweise Eisenoxyd. Das Abafallmaterial wird in der oben angegebenen Weise mit Kohle und Kalkstein mit veränderbaren Anteilen vermischt. Im allgemeinen enthält das fertige Gemisch etwa 25 bis 35 Gewichtsprozent Kohle und zwischen 0 und 10 Gewichtsprozent Kalkstein.The waste material, which is one of the raw materials usable for the proposed process, should contain at least 0.5 percent by weight zinc; generally the zinc content of the waste material exceeds this not 50 percent by weight · The remainder of the waste material is preferably iron oxide. That Abafallmaterial is in the manner indicated above with coal and limestone with variable proportions mixed. Generally, the final mixture will contain about 25 to 35 weight percent coal and between zero and 10 weight percent limestone.

Eines der wichtigeren Merkmale der Erfindung bezieht sich auf die Wassermenge, welche in die Pelletiervorfichtung eingegeben wird. Wenn zuviel Wasser zugegeben wird, neigen die hergestellten Pellets dazu, weich und blasig zu sein; wenn andererseits nicht genügend Wasser zugegeben wird, können sich die Pellets nur unter Schwierigkeiten bilden* Es wurde gefunden, daß der optimale Wasseranteil im Bereich zwischen 12, vorzugsweise 13_f bis 17 3* des Gewichtes dea fertigen Gemiaehes liegt.One of the more important features of the invention relates to the amount of water that is put into the pelletizing apparatus. If too much water is added, the pellets produced tend to be soft and bubbly; when on the other hand, not enough water is added, the pellets can only form with difficulty * It has been found that the optimum water content in the range 12, preferably 13 to 17 _f 3 * the weight is finished Gemiaehes dea.

909840/0522 ~⁷~909840/0522 ~ ⁷ ~

—Π——Π—

Ein anderes wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Temperatur, welcher die Pellets in der Sintermaschine ausgesetzt werden. Diese Temperatur sollte im allgemeinen im Bereich zwischen 9^0 bis 1265°C liegen. Die Pellets werden dieser Temperatur für eine Zeit ausgesetzt, die größenordnungsmäßig zwischen 5 und 15 Min. liegt. Die Entzündungshitze für die Sintermaschine kann von außen durch Einrichtungen wieAnother important feature of the invention is the temperature at which the pellets are in the sintering machine get abandoned. This temperature should generally be in the range between 9 ^ 0 to 1265 ° C. The pellets are exposed to this temperature for a time on the order of between 5 and 15 minutes. The ignition heat for the sintering machine can be supplied from outside by means such as

Gasbrenner geliefert werden, jedoch wird ein Teil jGas burners are supplied, but part j

der Hitze auch von den Pellets selbst wegen der teilweisen Verbrennung der in ihnen enthaltenen Kohle erzeugt. Ein Verfahren zum Betreiben der Sintermaschine besteht darin, die Entzündungshitze aus einer äußeren Quelle wie Gasbrennern zuzuführen und, wenn die Verbrennung der Kohle begonnen hat, Luft durch den Wanderrost hindurchzusaugen.the heat also from the pellets themselves because of the partial combustion of the contained in them Coal produced. One method of operating the sintering machine is to remove the ignition heat from a external sources such as gas burners and, when the combustion of the coal has started, air through sucking through the traveling grate.

In einigen Fällen, in denen die Pellets nicht sofort in den elektrischen Lichtbogenofen eingegeben werden, ^In some cases where the pellets are not put into the electric arc furnace immediately, ^

ist es notwendig, eine indirekte Kühlung der Pellets durchzuführen, um diese lagern zu können. Wenn das Verfahren jedoch kontinuierlich durchgeführt werden soll, werden die Pellets ohne Zwischenkühlung sofort in den elektrischen Lichtbogenofen eingegeben. Der elektrische Lichtbogenofen arbeitet in bekannter Weise, und es sind im allgemeinen Kohle-Elektroden vorgesehen, um die notwendigen Lichtbogen zu erzeugen.it is necessary to carry out indirect cooling of the pellets in order to be able to store them. If that However, if the process is to be carried out continuously, the pellets are immediately released without intermediate cooling entered into the electric arc furnace. The electric arc furnace works in a known way, and carbon electrodes are generally provided to create the necessary arcs.

909840/0522909840/0522

-8--8th-

Gemäß der Zeichnung wird Kohle entsprechend dem Pfeil 1, Kalkstein entsprechend dem Pfeil 2 und ein Eisen und Zink enthaltender Staub entsprechend dem Pfeil 3 zugeführt. Diese drei Stoffe werden miteinander grob vermischt und dann in einen Mischer 4 wie beispielsweise einen Kugelmühlenmischer eingegeben. Von dort gelangt das feingemischte Material in eine Pelleti-According to the drawing, coal is according to arrow 1, Limestone according to arrow 2 and a dust containing iron and zinc according to arrow 3 fed. These three substances are roughly mixed with each other and then put in a mixer 4 such as entered a ball mill mixer. From there, the finely mixed material is fed into a pellet

aus siervorrichtung 5> in welchem/dem Material die gewünschten Pellets geformt werden. Diese Pellets werden in eine Wanderrost-Sintermaschine 6 eingegeben und dort gesintert. Die gesinterten Pellets gelangen in einen elektrischen Lichtbogenofen 7» in welchem das in den Pellets enthaltene Zink verdampft und entsprechend dem Pfeil 8 in Dampfform abgezogen und einem Kondensator 9 zugeführt wird. In diesem Kondensator wird das Zink niedergeschlagen und entsprechend dem Pfeil 10 abgeführt. Das im elektrischen Lichtbogenofen 7 in der oben angegebenen Weise gewonnene geschmolzene Eisen wird aus diesem Ofen an seinem unteren Ende zur weiteren Verwendung entsprechend dem Pfeil 11 abgeführt.from setting device 5> in which material the desired pellets are formed. These pellets are entered into a traveling grate sintering machine 6 and sintered there. The sintered pellets go into a electric arc furnace 7 »in which the zinc contained in the pellets evaporates and accordingly the arrow 8 is withdrawn in vapor form and fed to a condenser 9. In this capacitor that becomes Zinc precipitated and discharged according to arrow 10. The 7 in Molten iron obtained in the above manner is taken from this furnace at its lower end Discharged for further use according to arrow 11.

Das folgende Beispiel ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung: The following example is a preferred embodiment of the present invention:

682,2 kg Kohle mit einer Partikelgröße im Bereich von682.2 kg coal with a particle size in the range of

etwa 0,23 bis etwa 5 mm (65 bis 0 Prüfsieb US-Standard), 909840/0522 about 0.23 to about 5 mm (65 to 0 test sieve US standard), 909840/0522

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215,91 kg Kalkstein mit derselben Partikelgröße und 1477,8 kg feinzerkleinertes, aus einem elektrostatischen Ausfällapparat gewonnenes Abfallmaterial mit einem Gehalt von 59,5 Gewichtsprozent Eisen- und 2 Gewichtsprozent Zinkoxyd wurden innig miteinander vermischt und einer Pelletisiermaschine zugeführt, in welcher das Gemisch zu Kügelchen oder Pellets mit einer Durchschnittsgröße von etwa 12,7 mm Durchmesser und einem Wassergehalt von etwa 15 Gewichtsprozent verformt wurde. Die entstandenen Pellets wurden dann einer Wanderrost-Sintermaschine zugeführt, in welcher sie einer Maximaltemperatur von etwa 1O94°G für eine Zeitdauer von 10 Min. ausgesetzt wurden. Die gesinterten Pellets wurden dann in einen elektrischen Lichtbogenofen eingegeben, in welchem sie für etwa 10 Min. einer Temperatur von etwa 1540 C ausgesetzt wurden. So wurden schließlich 23,587 kg Zink zusammen mit 907,19 kg Roheisen | folgender Analyse215.91 kg limestone with the same particle size and 1477.8 kg finely crushed, from an electrostatic Waste material obtained from a precipitator with a content of 59.5 percent by weight iron and 2 percent by weight of zinc oxide were intimately mixed with one another and fed to a pelletizing machine, in which the mixture is formed into beads or pellets with an average size of about 12.7 mm Diameter and a water content of about 15 percent by weight was deformed. The resulting Pellets were then fed to a traveling grate sintering machine, in which they reached a maximum temperature of about 1094 ° G for a period of 10 minutes became. The sintered pellets were then placed in an electric arc furnace, in which they were exposed to a temperature of about 1540 C for about 10 minutes. So were eventually 23.587 kg zinc together with 907.19 kg pig iron | following analysis

CC. 3,53.5 SiSi 2,02.0 MnMn 1,61.6 PP. 0,050.05 SS. 0,040.04

gewonnen. Auch wurde Schlacke aua dem elektrischen 909840/0522 ~¹⁰~ won. Also was slag from the electric 909840/0522 ~ ¹⁰ ~

Lichtbogenofen entnommen, welche abgetrennt und für mit der vorliegenden Erfindung nicht zusammenhängende Zwecke verwendet wurde.Arc furnace removed, which are disconnected and unrelated to the present invention Purposes was used.

Aus der vorstehenden Beschreibung und dem angegebenen Beispiel geht hervor, daß das Verfahren gemäß der Erfindung sehr gut zum Gewinnen von brauchbaren Metallen aus Abfallmaterialien geeignet ist und zahlreiche Abwandlungen erfahren kann.From the above description and the example given it can be seen that the method according to the invention very well suited for recovering usable metals from waste materials and numerous Can experience modifications.

Es kann ein mit Kohle ausgelegter Elektroofen verwendet werden, um die durch Zinkdämpfe zu erwartenden Zerstörungen normaler feuerfester Materialien zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist der Elektroschmelzofen bevorzugt anwendbar. Ein Schmelzofen wie ein bekannter Hochofen oder Gebläseschachtofen würde bei mit einer Zink-Eisenöharge durchgeführten Vergleichen große Schwierigkeiten besitzen, da 1.) durch die Zinkdämpfe eine fortschreitende Abnutzung des feuerfesten Materiales stattfinden würde und da 2.) die wieder verflüssigten Zinkdämpfe in dem porösen Fuchs bzw. Schornstein niedergeschlagen werden und möglicherweise die öffnungen oder Poren in der Charge verstopfen, wodurch das für die Schmelzreaktionen erforderliche Hindurchtreten von Saugluft durch die Charge behindert werden würde.A coal-lined electric furnace can be used to remove the expected damage from zinc fumes Avoid normal refractory materials. For this purpose, the electric melting furnace is preferred applicable. A smelting furnace such as a well-known blast furnace or fan shaft furnace would have a zinc-iron charge The comparisons carried out have great difficulties, since 1.) the zinc vapors cause a progressive Wear of the refractory material would take place and since 2.) the re-liquefied zinc vapors in the porous fox or chimney and possibly the openings or pores clogging in the batch, which causes the passage of suction air required for the melting reactions would be hindered by the batch.

Patentansprüche Claims tt 909840/0522909840/0522

Claims

Patent claims:

1. Method of Obtaining Usable Iron and zinc from waste material containing ferrous oxide and zinc and in steel making has accrued, thereby gekennzei ehnet that initially the waste material is mixed with coal and limestone

becomes, whereupon the resulting mixture becomes A

fresh pellets or ktigelchen is formed, which are coked, so that a burning bond the pellets are created, at the same time the limestone calcines and the iron-containing one Oxide is partially reduced, whereupon the pellets bound by burning or coking put into an electric arc furnace and there the necessary for ironmaking Conditions are subjected so that zinc as

Steam rises and is withdrawn from the oven and \

and iron in liquid form is removed from the furnace.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture of waste material, coal and limestone Water with a proportion between 12 to 16% or even $ 17 of the weight of the finished mix and add this wet mix to the fresh ones

Pellet is deformed.
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ORIGINAL INSPECTED

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that the zinc vapor sucked off at the top of the furnace is condensed so that the zinc precipitates.

G / VM
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