DE1812714B - Verfahren zum Nutzbarmachen von Flugasche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzbarmachung von Flugasche, insbesondere aus der Verfeuerung von Kohleprodukten, durch Magnetscheiden und Sichten, so daß man ein Eisenkonzentrat, eine kohlenstoffreiche Fraktion, die sich nochmals verfeuern läßt, und eine sinterfähige Fraktion erhält. Die sinterfähige Fraktion kann nach Stückigmachen und Sintern als Zement verwertet werden.

Die bei Kesselanlagen oder bei der Verhüttung anfallenden Flugaschen können 5% und mehr Kohlenstoffprodukte enthalten und darüber hinaus ein heterogenes Gemisch von Oxiden des Eisens, Siliciums, Aluminiums und Calciums sein. Die Siebanalyse der Flugasche ergibt im allgemeinen Werte von mehr als 95 Gewichtsprozent <.0,15 mm, von denen >6O°/o < 43 μπι sind. Es ist bekannt, daß bei diesen geringen Korngrößen der Flugasche und dem geringen spezifischen Gewicht und der hohen Porosität des Produkts die Aufbereitung und Handhabung Schwierigkeiten bereitet. Die bisherigen Verfahren zur Nutzbarmachung von Flugasche arbeiteten daher im wesentlichen mit Naßverfahrensstufen, also mit Hydrozyklonen und Magnetscheidung in wäßriger Aufschlämmung. Diese Naßverfahren machen jedoch am Ende der Auftrennung der Flugasche in die gewünschten Fraktionen deren Trocknung notwendig. Auch wurde bereits die Flugasche stückig gemacht und dann gesintert (USA.-Patentschrift 3 213 167), jedoch sind diese Granulate von geringer wirtschaftlicher Bedeutung, da deren Zusammensetzung und damit Qualität großen Schwankungen unterworfen sind. Es gibt auch ein bekanntes Verfahren-zur Herstellung von Zuschlagstoffen für Leichtbeton aus Flugaschen, wobei diese zusammen mit einem Brennstoff granuliert und dann gesintert werden. Abgesehen von dem benötigten Brennstoff entsprechen solche Zuschläge aus den gesamten Flugaschen dann nicht, wenn sie relativ eisenhaltig sind.

Aus der Patentschrift 44 284 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin ist ein hydropneumatisches Entaschungs- und Aufbereitungsverfahren bekannt, wonach Kratzerbandasche oder Kesselasche einschließlich grober Schlacken zuerst zerkleinert und dann fein gemahlen wird, woraufhin dieses Aschen- und Schlackenpulver mit Hilfe von Druckwasser in ein hydraulisches Fördermittel eingebracht wird. Diese Aufschlämmung wird dann z. B. einem Hydrozyklon oder einem Magnetscheider zugeführt, um verschiedene Fraktionen für die Verwertung zu gewinnen.

Aufgabe der Erfindung ist nun die Nutzbarmachung von Flugasche in der Weise, daß sie in verschiedene Fraktionen aufgetrennt wird, die wertvolle Produkte darstellen und einer vielfältigen Verwendung zugeführt werden können. Und zwar handelt es sich dabei einerseits um ein Eisenkonzentrat, andererseits um eine kohlenstoffreiche Fraktion, die auf Grund ihres Kohlenstoffgehaltes weiter verwendet werden kann, und schließlich eine feine, im wesentlichen Tonerde und

ίο Silikate enthaltende Fraktion, die sinterfähig ist und in gesintertem und dann zerkleinertem Zustand als Zuschlagstoffe in der Baustoffindustrie zur Anwendung gelangen kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Nutzbarmachung von Flugasche, insbesondere aus der Verfeuerung von Kohleprodukten, erfolgt zuerst die Auftrennung durch Magnetscheidung und Sichten; es ist dadurch gekennzeichnet, daß nach der trockenen Magnetscheidung der Flugasche, die dabei erhaltene nicht magnetische Fraktion durch Luftsichten in ein zementartiges Material und eine grobe Fraktion aufgetrennt wird. Diese grobe Fraktion wird dann durch Sieben in ein grobes Kohlenstoffprodukt und in eine feine Sinterfraktion getrennt, woraufhin die Sinterfraktionen in an sich bekannter Weise stückig gemacht und gesintert werden.

Bei einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Flugasche vorerst luftgesichtet in eine grobe und eine feine Fraktion, woraufhin zumindest die grobe Fraktion durch trockene Magnetscheidung in eine grobe Kohlenstofffraktion und ein Eisenkonzentrat getrennt wird. Die Kohlenstofffraktion wird dann gesiebt und die anfallende Sinterfraktion nach Vereinigung stückig gemacht und gesintert.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Sinterfraktionen sind besonders wertvolle Zuschlagstoffe, da ihre Korngröße außerordentlich gleichmäßig und beliebig einstellbar ist; die Anteile an Eisen und Kohlenstoff sind gering.

Je nach Bedarf können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die verschiedensten Produkte erhalten werden. Durch die einzelnen Verfahrensstufen lassen sich die Eigenschaften durch die Fraktionsgrenzen beliebig einstellen. In folgender Tabelle sind die Ergebnisse der Verfahrensstufe Windsichten in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Sichtens zusammengestellt. Der Durchsatz betrug 7 bis 8 t/h bei einem Luftbedarf von 140 ccm/min.

Beispiel	UpM	fein grob	kg	°/o	147	Siebanalys 104 bis 147	5 Gewichtsprozent in μηι 74 bis 104 | 43 bis 74	1,5 23,9	<43
1	1225	fein grob	138 131	51,3 48,7	3,9	5,8	12,1	1,2 23,6	98,5 54,3
2	1090	fein grob	129 125	50,9 49,1	4,3	5,5	12,1	3,4 29,8	98,8 54,5
3	625	fein grob	141 90	61 39	6,7	7,7	0,8 19,4	2,7 29,1	95,8 36,5
4	1050	535 329	59,8 40,2	4,7	0,2 6,6	0,9 16,3	96,2 43,2

Die Magnetscheidung wird in üblichen Anlagen, z. B. über Magnetbänder oder in Drehtrommeln mit stationärem Magnetsystem, durchgeführt. Letztere Verfahrensweise wird bevorzugt, da durch die Hintereinanderschaltung einer Anzahl von Trommeln mit unterschiedlicher Laufgeschwindigkeit man Eisenkonzentrate mit etwa 45 bis 65 Gewichtsprozent Fe erhalten kann. Das Eisenkonzentrat macht im all-

gemeinen etwa 5 bis 35°/₀, insbesondere etwa 10bis 30 °/₀ der Flugasche aus, und zwar berechnet auf Fe₂O₃. Es ist zweckmäßig, das Eisenkonzentrat zu agglomerieren, man kann es dann zur Verhüttung z. B. einem Hochofen oder zur Stahlerzeugung z. B. einem Siemens-Martin-Ofen oder einem Sauerstoffkonverter zuführen. Das pulverförmige Eisenkonzentrat läßt sich aber auch als solches z. B. in Schweißmitteln oder als Zuschlag für Baustoffe sowie in der Pulvermetalllurgie anwenden.

Wie erwähnt, wird die den Windsichter verlassende Grobfraktion durch Sieben in eine grobe Kohlenstofffraktion und in eine sinterfähige Feinfraktion aufgetrennt. Im allgemeinen werden dafür Siebe mit einer Maschenweite von etwa 0,147 bis 0,104 mm angewandt. Durch entsprechende Wahl des Siebes kann man die gewünschte Siebanalyse der Feinfraktion und den Kohlenstoffgehalt der beiden erhaltenen Fraktionen beliebig einstellen. Als Siebvorrichtung können übliche Trommeln oder Rüttel- und Schwingsiebe dienen.

Die erhaltene Kohlenstofffraktion enthält zumindest 25 °/₀, vorzugsweise über 30 Gewichtsprozent Kohlenstoff. Die gröbsten Anteile der Flugasche haben im allgemeinen den höchsten Kohlenstoffgehalt. Dadurch läßt sich auch der Kohlenstoffgehalt der Grobfraktion duich entsprechende Siebung beliebig einstellen. Ein hochwertigeres Kohlenstoff konzentrat erhält man bei einer Siebgröße von 0,1 gegenüber einer solchen von 0,15 mm. Andererseits kann der insgesamt abgeschiedene Kohlenstoffgehalt einer Flugasche bei relativ geringem Kohlenstoffanteil gewonnen werden unter Verwendung eines Siebes mit einer Maschenweite von nur 0,1 mm. Bei sorgfältiger Klassierung und insbesondere nach einer eventuellen Zerkleinerung lassen sich aus dieser Fraktion auch Spurenelemente, wie Titan, Germanium und Gallium gewinnen. In ähnlicher Weise läßt sich der Silicium- und Aluminiumoxidgehalt nutzbar machen.

Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, aus der Rohasche zuerst ein Eisenkonzentrat abzuscheiden, dann die Windsichtung vorzunehmen und das Grobkorn zu sieben, so daß man als zweites wertvolles Produkt eine Kohlenstofffraktion und als drittes wertvolles Produkt ein oxidisches Material erhält, welches nach Stückigmachen und Sintern verschiedene Anwendungsmöglichkeiten bietet. Diese Feinfraktion wird z. B. auf einen Durchmesser von 6,35 bis 12,7 mm pelletisiert, gegebenenfalls auf 650 bis 980° C vorgewärmt und dann auf eine Sintertemperatur von 1035 bis 1535⁰C gebracht. Man erhält ein leicht gesintertes Granulat.

Das Feinkorn aus der Siebstufe ist im allgemeinen ein Gemisch verschiedener Korngrößen.

Wie erwähnt, kann der Anteil an Eisen und Kohlenstoff in der für die Sinterung vorgesehenen Feinfraktion durch Wahl der Verfahrensbedingungen eingestellt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine Feinfraktion mit zu hohem Eisengehalt mit einer aus einer anderen Verfahrensstufe erhaltenen Feinfraktion geringen Eisengehalts zu mischen. Jedenfalls sollen die zur Sinterung gelangenden Produkte einen Eisengehalt von nicht mehr als etwa 10°/₀, vorzugsweise < 7 % enthalten. Das gesinterte Granulat soll etwa 5 bis 8 % des ursprünglichen Kohlenstoffgehalts der Flugasche aufweisen, der dann beim Sintervorgang als Brennstoff dient.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Eine Kesselanlage lieferte aus der Staubabscheidung eine Flugasche mit 12,9 Gewichtsprozent Fe und 8,2 Gewichtsprozent C. Siebanalyse in Gewichtsprozent: > 147 μπι 3,76 %, 104 bis 147 μπι 3,61 %, 74 bis 104 μπι 8,85%, 74 bis 43 μπι 15,00 und <43μΐη 68,78%.
100 kg Flugasche wurden in einem Magnetscheider

ίο zur Auftrennung in eine magnetische und eine nichtmagnetische Fraktion eingebracht. Der Magnetscheider war eine langsam laufende Trommel (65 UpM), an die sich eine schneller laufende (200 UpM) anschloß, in die nur der magnetische Austrag aus der ersten Trommel aufgegeben wurde. Man erhielt 8,8 kg Magnetfraktion mit 55,9 Gewichtsprozent Fe und 0,5 Gewichtsprozent C. Wird ein höheres Eisenkonzentrat angestrebt, muß das Material einer noch weiteren Magnetscheidung unterworfen werden.

ao Es fielen 91,1 kg nichtmagnetische Fraktion mit 6,4 % Fe und 8,6 % C an. Sie wurde mit Hilfe eines Schwerkraftförderers in einen Windsichter aufgegeben, der mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 625 UpM betrieben wurde. Man erhielt zwei Fraktionen, und zwar Feinkorn, das einem Zyklonabscheider zugeführt wurde, und zwar 61,8 kg mit 4,5% Fe und 7,5 % C. Das Feinkorn zeigte folgende Siebanalyse in Gewichtsprozent: 104 bis 147 μηι 0,45 %, 74 bis 104 μπι 2,98 %, 74 bis 43 μπι 8,77% und < 43 μπι 87,80%.

Daraus ist zu ersehen, daß > 85 % mit einer Feinheit von < 43 μηι anfallen; das ist ganz besonders vorteilhaft für Zemente.

Die aus dem Windsichter unten ausgetragene Grobfraktion (27,1 kg Grobkorn mit 18,9 Gewichtsprozent Fe und 11 Gewichtsprozent C) wird dann gesiebt, sie wurde dazu einem Sieb aufgegeben und in Fraktionen, nämlich 6,2 kg > 0,1 mm mit 25,5% C und 20 kg < 0,1 mm mit 22,5% Fe und 6,3% C geteilt. Diese feine Fraktion wurde mit dem feinen Material aus der Windsichtung gemischt, um zu einem sinterfähigen Produkt mit 8,8 % Eisen zu kommen. Mit Hilfe von Analysen und Zumischungen wurde der Anteil an Zement so variiert, daß im wesentlichen eine konstante chemische Zusammensetzung der zu sinternden Gemische aufrechterhalten bleibt.

Das Sintern zu leichten Granulaten erfolgte im Sinne der USA.-Patentschrift 3 213 167. Das Granulat ist schwachbräunlich und hatte ein Schüttgewicht von 830 kg/m³ und eine Druckfestigkeit von 13,3 kg/cm².

Beispiel 2

30,3 kg Flugasche (9,5% Fe, 6,9% C) wurden ähnlich aufgearbeitet, jedoch hier beim Trockenklassieren ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 0,13 mm angewandt. Man erhielt folgende Fraktionen:

Produkt

Eisenkonzentrat
49,1% Fe, 0,83% C .

Zement

5,38% Fe, 7,47% C .

Kohlenstofffraktion
30% C > 0,13 mm ..

Sintermaterial

13,26% Fe, 5,27% C

1,4
17,8
1,18

Ein Teil des für die Sinterung vorgesehenen Materials wurde mit etwas Zement gemischt, so daß man ein Sintergemisch mit 7,6 % Fe und 6,7 °/₀ C erhielt.

Das gesinterte Granulat war schwachbräunlich.

Beispiel 3

100 kg Flugasche des Beispiels 1 wurden in einen Windsichter aufgegeben, aus dem man 59,8 °/₀ Feinkorn (6,8°/₀Fe, 8,2%C) erhielt: Siebanalyse 96% < 43 μπι. Es ließ sich ohne einer weiteren Behandlung als wertvolles zementartiges Produkt verwenden.

Die 40,2 % grobe Fraktion aus dem Windsichter wurde magnetisch von Eisen befreit, man erhielt ein Eisenkonzentrat, das 9,3 % der rohen Flugasche ausmachte und 59% Fe sowie 0,3 % C enthielt.

Die nichtmagnetische Fraktion wurde gesiebt mit einem Sieb lichter Maschenweite 0,13 mm und ergab 4,5 % einer groben Kohlenstofffraktion (34% C, 9,1% Fe) sowie 26,4 % einer feinen Kohlenstofffraktion (7,7% Fe, 6,6% C), die sich für eine Agglomerierung eignet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Nutzbarmachung von Flugasche, insbesondere aus der Verfeuerung von Kohleprodukten durch Magnetscheiden und Sichten, dadurch gekennzeichnet, daß nach der trockenen Magnetscheidung der Flugasche die dabei erhaltene, nicht magnetische Fraktion durch Luftsichten in ein zementartiges Material und eine srobe Fraktion getrennt wird, diese grobe Fraktion in ein grobes Korilenstoffprodukt und eine feine Sinterfraktion durch Sieben aufgetrennt und diese Sinterfraktion in an sich bekannter Weise nach dem Stückigmachen gesintert wird.

2. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugasche zuerst durch Luftsichten in eine grobe und eine feine Fraktion geteilt und dann zumindest die grobe Fraktion durch trockene Magnetscheidung in eine grobe Kohlenstofffraktion und ein Eisenkonzentrat getrennt wird, worauf die Kohlenstofffraktion gesiebt und die Sinterfraktionen nach dem Stückigmachen gesintert werden.