DE19509366A1 - Verwertung von Eisenoxid und Eisen enthaltendem, staub und sandartigem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von überwiegend Eisen enthalten­ den Stäuben (elementar oder als Oxid oder in Mischung), insbesondere von feinteili­ gem Material aus einer einer Gießerei zugeordneten Putzerei.

In einer Gießerei und dabei insbesondere in der zugehörigen Putzerei fallen bei den dort auszuführenden Tätigkeiten erhebliche Mengen an Eisen enthaltendem, staub- und sandartigem Material an. Zu den in der Putzerei ablaufenden, stauberzeugenden Tätigkeiten gehören Arbeiten wie das Abtrennen von Kreislaufmetall (Eingüsse, Gieß­ läufe, Ausschnitte und dergleichen werden vom Werkstück entfernt), das Entsanden und Entkernen der Werkstücke sowie wie die Beseitigung aller Gießgrate.

Das sich beispielsweise dabei ergebende, überwiegend aus Eisen und Eisenoxiden (FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄) bestehende Staubmaterial enthält außerdem ca. 15-20% Si­ liziumdioxid (SiO₂) und in geringem Umfang auch mineralische und schwermetallische Bestandteile. Aufgrund gesetzlicher Bestimmungen sind solche Stäube auf gesonderte Weise zu entsorgen, wozu sie üblicherweise gesammelt und schließlich auf dafür geeignete Deponien verbracht werden.

Die Aufgabenstellung der hier vorgestellten Erfindung besteht darin, für derartigen Eisenstaub, und insbesondere den in Putzereien anfallenden, eine unbedenkliche, vor­ teilhafte und möglichst einfach praktizierbare Verwertungsmöglichkeit anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß vorliegender Erfindung dadurch gelöst, daß

• a) eine geeignete Menge gesammelten Staubes mit einem Bindemittel und not­ wendigenfalls Wasser - bei einem trockenen Bindemittel - zu einem Mischgut aufbe­ reitet wird und
• b) aus dieser Masse durch Formen und Trocknen verfestigtes, steinartiges Mate­ rial, vorzugsweise in Brikettgestalt, gewonnen wird und
• c) die derart gebildeten Steine/Briketts als Bestandteil des kalten Satzes (= Sum­ me aller eisenhaltigen Materialien pro Einsatzcharge für einen Schmelzofen) - unter Ersetzung anderer eisenliefernder Materialien - in einen Schmelzofen, vorzugsweise einen Schachtofen, eingebracht werden.

Die erfindungsgemäß hergestellten, "synthetischen Eisensteine" bestehen im Mittel aus

• - 60 bis 75% oxidiertem und elementarem Eisen (z. B. Eisenpartikel mit äußerer Oxidschicht)
• - 30 bis 10% Siliziumdioxid
• - 0 bis 2% sonstige Metalloxide und mineralische Verbindungen,
• - 0 bis 15% flüchtige Bestandteile, insbesondere kohlenstoffhaltige Stoffe sowie 4 bis 16% Bindemittel.

Als Bindemittel kommt erfindungsgemäß bevorzugt (Bau-)Zement zum Einsatz, wobei mit Zement zusätzlich Wasser zur Aufbereitung anzuwenden ist. Mit Zement werden die Anforderungen an Formstabilität und Festigkeit in besonders ausgeprägter Weise erreicht. Es ist jedoch auch der Einsatz anderer, für Sande und Stäube geeigneter, be­ reits feuchter Bindemittel, wie z. B. Wasserglas oder auch Sulfitablauge denkbar (vgl. hierzu DE 43 08 294).

Mit der Erfindung ergibt sich also die Möglichkeit, aus üblicherweise nicht weiter nutz­ barem, eisenhaltigem Staub einen günstig handhabbaren Rohstoff, nämlich einen syn­ thetischen Eisenstein für die eisenerzeugende Industrie zu gewinnen.

Diese Möglichkeit ergibt sich aus der erfindungsgemäßen Feststellung, daß sich aus dem besagten Material mit bestimmten Bindemitteln, beispielsweise und insbesondere Zement, ein sehr formstabiles, kompaktes und auch bei höheren Temperaturen noch ausreichend zusammenhaltendes, steinartiges Material herstellen läßt. Diese Stabili­ tätseigenschaften sind die Voraussetzung dafür, daß derartiges Material mit anderen Einsatzbestandteilen in einen Schmelzofen und insbesondere einen Schachtofen (Hochofen, Kupolofen) eingebracht werden kann, da die Einsatzbestandteile zumindest zunächst - z. B. zur Gewährleistung einer günstigen Gasdurchlässigkeit in den Schäch­ ten von Schachtofen - formstabil bleiben sollten (vgl. z. B. DE-OS 41 22 381, insbeson­ dere Spalte 1).

Die bisher bekannten Einsatzmaterialien für Schacht- und sonstige Schmelzöfen sind Roheisenmasseln, Stahlschrott, Gußbruch und gießereieigenes Kreislaufmaterial. Auch Spänebriketts aus der mechanischen Bearbeitung von Gußeisen und Stahl werden heute verwendet.

Als neues Einsatzmaterial wird erfindungsgemäß der synthetische Eisenstein zur Verfügung gestellt, der alternativ zu den obengenannten Einsatzmaterialien verwendet werden kann. Aus ca. 1000 kg synthetischen Eisenstein können in einem Schmelzofen ca. 300 bis ca. 500 kg Gußeisen gewonnen werden.

Als besonders günstig für den Brikettierprozeß hat es sich erwiesen, wenn zur Staub­ menge 4 bis 16 Gew.-% und vorzugsweise 6 bis 12 Gew.-% Bindemittel, insbeson­ dere Zement, zugemischt werden (Angaben beziehen sich auf die Trockengewichte). Hinsichtlich der herzustellenden Brikettgröße hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn äußere Abmessungen in der Dimension zwischen 5 bis 25 cm hergestellt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:
In einer Kupolofenanlage mittlerer Größe (Ofendurchmesser ca. 900 mm in der Wind­ formenebene) wird in einer üblichen Betriebsweise mehr oder weniger regelmäßig ein Einsatz von etwa 600 kg eingebracht. Dieser Einsatz setzt sich aus dem etwa 500 kg um­ fassenden kalten Satz, also aus Eisenmaterial wie Roheisen, Schrott, Gußbruch und dergleichen, sowie 55 kg Satzkoks, 18 kg Kalksteinen und zusätzlich etwa 25 kg schlackebildenden Materialien, z. B. Kieselsteinen, zusammen. Im Standardfall werden etwa 12 derartige Einsätze stündlich in den Kupolofen eingebracht.

Erfindungsgemäß ergibt sich nun folgendes: Der in der Putzerei anfallende Staub, der in aller Regel ca. 70 Gew.-% Eisen und Eisenoxid und im übrigen im wesentlichen SiO₂ enthält, wird gesammelt. Einer abgewogenen Menge dieses trockenen Staubes wird im weiteren eine 8% des Staubgewichtes entsprechende Menge an üblichem Zement zu­ gemischt und diese Mischung unter Wasserzugabe zu einem brikettierfähigen Mischgut aufbereitet. Die Wassermenge ist wenig kritisch, sie ist jedoch vorteilhaft so abzu­ stimmen, daß die Brikettform nach einmaligem Pressen erhalten bleibt; andernfalls ist die erhaltene Masse aufgrund ihrer Dünnflüssigkeit in entsprechende Formen einzu­ bringen und für eine geeignete, einleitende Trocknungsphase darin zu belassen. Im Grundsatz ergeben sich dann Trocknungszeiten von zwei bis fünf Tagen - abhängig vom Wassergehalt und den Umgebungsbedingungen. Nach vollendetem Aushärtungs­ prozeß weisen die - günstig etwa zwischen 7 und 20 cm Außenmaß aufweisenden - Eisenoxid-Briketts die für den Transport und die Anwendung geeignete Abrieb- und Formstabilität auf und sind dann besonders vorteilhaft in einem gußeisenerzeugenden Kupolofen einsetzbar.

Für einen Kupolofen ist nun erfindungsgemäß ein Einsatz zusammenzustellen, der - abweichend vom oben beschriebenen - z. B. etwa 240 kg des synthetischen Eisen­ rohstoffs enthalten kann, wobei die übrigen Eisenmaterialien im kalten Satz um eine äquivalente Menge hinsichtlich des entstehenden Eisens - nämlich um 80 bis 120 kg - zu reduzieren sind. Der Anteil von synthetischen Eisensteinen im kalten Satz sollte - zur Erhaltung eines vorteilhaft ablaufenden Schmelzbetriebs - 50% nicht übersteigen. Im übrigen kann der oben beschriebene Einsatz unverändert zur Anwendung kommen.

Die eingesetzten Briketts ergeben dabei nach vorliegenden Erfahrungen keinerlei Ver­ schlechterung im Ofen betrieb. Der Briketts enthaltende Einsatz sinkt wie üblich im Ofenschacht durch die Vorwärmzone in die Schmelzzone ab, die Briketts schmelzen dort auf und der oxidische Anteil wird durch die dort herrschenden, reduzierenden Bedingungen zum Großteil zu Eisen umgebildet. Nichteisenbestandteile der Briketts, insbesondere mineralische, werden bevorzugt in Schlacke umgewandelt, während sonstige Bestandteile auch mit dem Ofenwind ausgetragen werden können, wobei sie im Falle von Partikeln schließlich in der zugehörigen Filteranlage aufgefangen werden.

Als erfindungsgemäßer Vorteil ist besonders hervorzuheben, daß die bisher anfallen­ den Entsorgungskosten für besagtes Staubmaterial, also insbesondere auch für Putze­ reistäube, nahezu gänzlich vermieden werden können. Dabei sei darauf hingewiesen, daß die Produktionskosten für die erfindungsgemäßen Briketts ca. 50,- DM pro Tonne betragen, wobei je Tonne dieser Briketts 300 bis 500 kg Guß oder Roheisen gewinn­ bar sind und dies an anderer Stelle - aufgrund der Reduzierung des Rohstoffgrund­ bedarfs - zu weiteren Einsparungen führt.

Die erfindungsgemäßen Eisensteine können mit gutem Erfolg auch in anderen Schacht Öfen (Hochöfen) sowie auch in Tiegel-, Drehtrommel- und Elektrolichtbogenöfen ein­ gesetzt werden. Bei den letztgenannten ist jedoch die Eisenausbeute aufgrund der dort gegebenen, weniger reduzierenden Bedingungen niedriger als in Schachtöfen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verwertung von überwiegend Eisen enthaltenden Stäuben (elementar oder als Oxid oder in Mischung), insbesondere feinteiligem Material aus einer einer Gießerei zugeordneten Putzerei, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) eine geeignete Menge gesammelten Staubes mit einem Bindemittel und not­ wendigenfalls Wasser zu einem Mischgut aufbereitet wird und
• b) aus diesem Mischgut durch Formen und Trocknen verfestigtes, steinartiges Material, vorzugsweise in Brikettgestalt, gewonnen wird und
• c) die derart gebildeten Steine/Briketts als Bestandteil des kalten Satzes (= Sum­ me aller eisenhaltigen Materialien pro Einsatzcharge für einen Schmelzofen) - unter Ersetzung anderer eisenliefernder Materialien - in einen Schmelzofen, vorzugsweise einen Schachtofen, eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwertung der synthetischen Steine in einem Kupolofen erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Zement verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Mischgutes zum Staub 4 bis 16 Gew.-%, vorzugsweise 6 bis 12 Gew.-%, Bindemittel, insbesondere Zement, - bezogen auf das Trockengewicht - zugemischt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß steinartiges Material bzw. Briketts mit äußeren Abmessungen in der Dimension von 5 bis 25 cm hergestellt wird bzw. werden.