DE19526687A1 - Verfahren zum Aufbereiten von metallhaltigen Stäuben oder Schlämmen zum Einblasen in einen metallurgischen Prozeß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Stäuben oder Schlämmen, die Metalle von hoher Dichte enthalten, zum Einblasen in einen metallurgischen Prozeß. Stäube dieser Art fallen beispielsweise an bei der Erzeugung von Stahl, Edelstahl, legierten oder unlegierten Metallen wie Aluminium, Blei, Zink, Titan, Kupfer oder Messing u. dgl. Beispielsweise bei der Stahlerzeugung werden Stäube dieser Art aus dem Gichtgas des Hochofens abgeschieden oder werden aus Gasen abgeschieden, die aus einem Konverter, einem Schmelzofen oder einem Sinterband u. dgl. austreten. Schlämme der betrachteten Art fallen an, wenn die vorgenannten Gase mit Wasser in Berührung gebracht werden. Metallhaltige Schlämme fallen aber auch beim Naßschleifen von Metallen an sowie bei der spanabhebenden Bearbeitung oder beim Walzen im Walzwerk. Letztere sind stark ölhaltig und werden als Walz­ zunderschlamm bezeichnet. Insbesondere die metallhaltigen Schlämme weisen re­ gelmäßig Verunreinigungen auf, die ihre Verwendung erschweren. Bei metallhalti­ gen Stäuben, die beispielsweise beim Trockenschleifen anfallen, ist es häufig deren besondere Feinheit, die einer wirtschaftlichen Verwendung entgegensteht. Feinheit bzw. der Grad der Verunreinigung sind überwiegend der Grund dafür, daß diese metallhaltigen Stäube oder Schlämme keine Verwendung mehr finden können und auf der Deponie enden, wo sie eigentlich nicht hingehören.

Es hat deshalb nicht an Versuchen und Vorschlägen gefehlt, diese problematischen Stoffe, die ja regelmäßig auch noch wertvolle Bestandteile enthalten, wieder aufzuarbeiten, um sie in den metallurgischen Prozeß, aus dem sie herstammen, wieder zurückzuführen. Die Wiederaufbereitung erfolgt bisher regelmäßig durch thermische Verfahren, wie Rösten, Sintern und Heißbrikettieren. Diese Verfahren sind aber zumeist so aufwendig, daß sie nicht angewendet werden können, ohne die Wirtschaftlichkeit des metallurgischen Prozesses, dem die Problemstoffe wieder zugeführt werden sollen, in Frage zu stellen.

Es ist hinreichend bekannt, beispielsweise Kohlenstoffe oder Kalk, welche in einem metallurgischen Prozeß benötigt werden, in den Prozeß einzublasen. Die ein­ schlägige Technik ist beherrschbar und hat sich bisher auch als wirtschaftlich erwie­ sen. Das Einblasen von Stäuben in einen metallurgischen Prozeß gelingt aber nicht so einfach, denn entweder riskiert man, den Prozeß zu ersticken, wie z. B. beim Hochofen oder die Stäube werden vom Wind der sich beim Prozeß selbst ent­ wickelnden oder erforderlichen Reaktionsgase mit ausgetragen, wie beispielsweise beim Elektrolichtbogenofen. Das Einblasen von Schlämmen ist ohnehin nicht möglich. Hinzu kommt, daß die in Betracht kommenden Stäube und Schlämme auf­ grund ihres Gehaltes an metallischen Bestandteilen von hoher Dichte überhaupt nicht blasfähig sind, weil sie ganz einfach zu schwer sind. Pneumatisch förder- und somit blasbar sind Schüttgüter im allgemeinen nur, wenn die Dichte der das Schütt­ gut bildenden Körner den Wert von 4 g/cm³ nicht übersteigt. Bei Stahl mit einer Dichte von etwa 7,8 g/cm³ wird sofort erkennbar, daß Stäube, die wesentliche An­ teile an Stahlfeinkorn enthalten, nicht mehr blasbar sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Metalle von hoher Dichte enthaltenden Stäube oder Schlämme in einen Zustand zu überführen, in dem sie blasfähig sind, um in einen metallurgischen Prozeß zurückgeführt zu werden. Mit Hilfe des Verfahrens soll ein Produkt geschaffen werden, das leicht handhabbar, über längere Zeiträume ohne Veränderung lagerbar, pneumatisch förderbar und preiswert ist. Schließlich soll das Produkt bei seiner Verwendung in einem metal­ lurgischen Prozeß, diesen günstig beeinflussen.

Diese Aufgabe wird durch drei aufeinanderfolgende Verfahrensschritte gelöst. Im ersten Schritt werden die Stäube oder Schlämme mit einer feinteiligen und trockenen Substanz innig vermischt, die freien Branntkalk enthält. Eine dafür besonders geeignete Substanz ist beispielsweise Flugasche, die aus dem Rauchgas von Kes­ selfeuerungen abgeschieden wird, in denen calciumhaltige fossile Brennstoffe entweder verbrannt werden oder wo den Brennstoffen vor der Verbrennung calcium­ haltige Substanzen wie Kalkstein, CaCO₃ oder Kalziumhydroxid, Ca(OH)₂, zugefügt werden. Unter den Verbrennungstemperaturen im Kessel werden die calci­ umhaltigen Substanzen regelmäßig zu freiem Branntkalk, CaO, reduziert, welcher sehr reaktionsfreudig ist.

Beim Vermischen von Flugasche mit metallhaltigen Schlämmen reagiert der freie Branntkalk mit der Feuchtigkeit der Schlämme, wobei Wärme frei wird. Diese Wärme trocknet die Restfeuchtigkeit des Schlammes ab, wobei ein rieselfähiges Produkt mit kleineren und größeren Aggregaten anfällt. Vor allem aber werden bei diesem als "Aufrollen" bezeichneten Verfahrensschritt die in den Schlämmen enthal­ tenen Fremdkörper als da sind: Putzlappen, Arbeitshandschuhe, Eisenteile, Yoghurtbecher, Zigarettenkippen und dergleichen mehr freigelegt und können durch einfaches Absieben ausgehalten werden. Die so erhaltenen Aggregate haben zwar eine geringere Dichte als die in den Schlämmen enthaltenen Metalle, sie sind gleichwohl noch nicht blasfähig. Der eingemischte Gehalt an Calzium begünstigt allerdings den späteren metallurgischen Prozeß.

Ähnlich verhält es sich auch bei der Behandlung von metallhaltigen Stäuben mit Flugasche. Diese beiden Substanzen reagieren aufgrund der fehlenden Feuchtigkeit zunächst chemisch nicht miteinander, vielmehr tritt durch die innige Vermischung der beiden Substanzen primär eine Herabsetzung der scheinbaren Dichte des metall­ haltigen Staubes ein. Falls die Bildung von krümeligen Aggregaten gewünscht wird, kann dies durch Zufügen von begrenzten Mengen Wasser erreicht werden, was von Fall zu Fall experimentell bestimmt werden muß.

Im zweiten Verfahrensschritt wird von dem so erzeugten Gemisch bzw. den Misch­ aggregaten eine Feinfraktion abgesiebt. Dabei können, wie bereits erwähnt, Verun­ reinigungen ausgehalten werden; in jedem Falle aber kann das anfallende Überkorn gewonnen, zerkleinert und der Feinfraktion wieder zugeführt werden. Im Zu­ sammenhang mit einer möglichen Zerkleinerung ist auch daran gedacht, die beim Vermischen von Schlamm und Flugasche als auch die beim Vermischen von metall­ haltigem Staub und Flugasche unter Zufügen von Wasser entstehenden Aggregate mit dem Pelletierteller zu erzeugen. Hierbei entstehen in jedem Falle trockene Pel­ lets, die anschließend wieder zerkleinert werden müssen. Sei es durch Absieben, sei es durch Zerkleinern und Absieben, die von dem Gemisch abzusiebende Fein­ fraktion soll bevorzugt in einem Korngrößenbereich zwischen 0,1 und 2,5 mm vor­ liegen, also verhältnismäßig fein sein.

Die abgesiebte Feinfraktion wird schließlich im dritten Verfahrensschritt an ein körniges, kohlenstoffhaltiges Trägermaterial angelagert, das selbst eine geringe Dichte aufweist. Ein bevorzugtes Trägermaterial sind Kokse aller Art, die aufgrund ihrer hohen Porosität und zerklüfteten Oberflächenstruktur die Körnchen der Fein­ fraktion bereitwillig aufnehmen und auf ihrer Oberfläche anlagern. Das Gebot der Blasbarkeit des so erzeugten Produktes verlangt allerdings, daß Korngrößen von 12 mm nicht überschritten werden; der bevorzugte Korngrößenbereich liegt zwischen 2 und 10 mm. Daraus ergibt sich wiederum, daß Kokse verwendet werden müssen, deren Kornspektrum im Bereich zwischen 2 und 10 mm angesiedelt ist. Im Falle von Koksen aus Steinkohle, ist dieses ein Kornspektrum, das für die industri­ elle Verwertung wenig interessant ist und deshalb häufig als Abfall verworfen wird. Im Falle von Braunkohlenkoks, insbesondere von solchem, der durch die Verkokung von Braunkohle auf einem Herdofen gewonnen wird, stellt sich das Problem der Feinkörnigkeit nicht, denn der sogenannte Herdofenkoks fällt ohnehin im Korn­ größenbereich zwischen 2 und 10 mm an; seine Dichte liegt bei 1,8 g/cm³. Überdies ist der Herdofenkoks ein außerordentlich preiswertes und energiereiches Produkt, dem der Zugang zur Metallurgie bisher wegen seiner geringen Abrieb­ festigkeit erschwert war. Sein Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung macht ihn hingegen für die Metallurgie wieder interessant.

Neben den bisher genannten Koksarten ist auch die Verwendung von Petrolkoks, Anthrazit- und sogar Aktivkohle interessant, wobei letztere aufgrund ihres hohen Preises allerdings auf die Verwendung von solchen metallurgischen Prozessen beschränkt bleiben dürfte, die der Gewinnung von Edelmetallen dienen. Schließlich kommt auch die Verwendung von Blähtonen und Bimsgesteinen als Träger­ material in Betracht, wobei in diesen Fällen die gesonderte Zugabe eines Kohlen­ stoffträgers in Erwägung zu ziehen sein wird. Auch muß bei der Verwendung von Blähtonen oder Bimsgestein sichergestellt werden, daß diese den metallurgischen Prozeß nicht negativ beeinflussen.

Wie dem auch sei, durch die Anlagerung der an sich noch nicht blasfähigen Misch­ aggregate an ein Trägermaterial geringer Dichte, wie es nun einmal die Kokse mit Werten zwischen 1,5 und 2,5 g/cm³ darstellen, wird ein Produkt erhalten, dessen Dichte unterhalb von 4 g/cm³ liegt und das deshalb vorzüglich geeignet ist, in einen metallurgischen Prozeß eingeblasen zu werden. Das Produkt bereitet keine Schwierigkeiten beim Lagern und pneumatischen Transport; es ist zudem preiswert, weil es überwiegend, d. h. mit Ausnahme der Kokse, aus Stoffen besteht, die bisher dem Abfall anheimfielen. Das Auslagern der Feinfraktion an das Trägermaterial erfolgt durch intensives Mischen. Die Lagerfähigkeit des Produktes ist nahezu unbe­ grenzt; auch nach Monaten der Lagerung konnten keine Verklumpungen festgestellt werden. Ebensowenig kam es zu Verklumpungen durch Rütteln, wenn das Produkt über längere Strecken transportiert wurde. Beim Einblasen in den metallurgischen Prozeß werden Verstopfungen der Leitungen und Düsen bisher nicht beobachtet; im Gegenteil, die Blasstrecke wurde stets von sonstigen Verunreinigungen oder Ab­ backungen freigeblasen, was darauf schließen läßt, daß das Produkt auch eine ge­ wisse Scheuerwirkung hat. Ebensowenig wurde jemals ein metallurgischer Prozeß erstickt oder kam es zu einem erhöhten Staubaustrag.

Claims (6)

1. Verfahren zum Aufbereiten von Stäuben oder Schlämmen, die Metalle von hoher Dichte enthalten, zum Einblasen in einen metallurgischen Prozeß, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stäube oder Schlämme

• - zunächst mit einer feinteiligen und trockenen Substanz vermischt, die freien Branntkalk aufweist,
• - von dem erhaltenen Gemisch sodann eine Feinfraktion absiebt und schließlich
• - die Feinfraktion an ein körniges Trägermaterial anlagert, das eine geringe Dichte aufweist.
• 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fein­ fraktion mit einem körnigen kohlenstoffhaltigen Trägermaterial innig ver­ mischt.
• 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trägermaterial Feinkoks in einem Korngrößenbereich zwischen 2 und 10 mm vorsieht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Petrolkoks sowie Koks aus Stein- oder Braunkohle einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Braunkohlen­ koks verwendet, dem durch die Verkokung von Braunkohle auf dem Herdofen erzeugt wird, sogenannten Herdofenkoks.

6. Ein nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestelltes, trockenes, riesel- und pneumatisch förderbares Produkt, das eine Dichte aufweist, die zwischen 1 und 4 g/cm³ beträgt.

7. Verwendung des Produktes nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt zur Gewinnung von Stahl, Edelstahl, Gußeisen, legierten oder unlegierten Metallen in einen metallurgischen Prozeß einbläst.

8. Verwendung des Produktes nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt in den Hochofen, Elektroofen, Konverter oder Kupolofen mit Hilfe eines Trägergases einbläst.