DE19841079C2 - Verfahren zur Nachbehandlung von wertstoffhaltigen Stäuben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nach­ behandlung von wertstoffhaltigen Stäuben, die in Prozessen der Materialbearbeitung oder -verarbeitung, insbesondere beim Betrieb von Sinterbandanlagen, anfallen.

Sinterbandanlagen werden in den verschiedensten Bereichen der Materialbearbeitung bzw. Materialver­ arbeitung eingesetzt. Ein Beispiel hierfür stellt die Erzaufbereitung dar. Der bei der Sinterung aufgewir­ belte Staub muß gemäß TA Luft (Technische Anleitung) aus dem Prozeß entfernt werden. An den Sinterband­ anlagen der Erzaufbereitung werden die staubhaltigen Gase daher abgesaugt und gefiltert. Zur Entstaubung der abgesaugten Abgase werden vornehmlich Elektrofilter eingesetzt.

Die im Elektrofilter abgeschiedenen Stäube können auf verschiedene Arten weiterverarbeitet werden. Die Stäube können einerseits in den Prozeßablauf, d. h. beispielsweise auf das Sinterband, zurückgeführt werden. Andererseits kann eine Ausschleusung der Stäube aus dem Prozeß vorgenommen werden. Durch Rückführung der abgeschiedenen Elektrofilterstäube auf das Sinter­ band wird eine verbesserte Rohstoffausnutzung und eine Reduzierung des Reststoffaufkommens erreicht. Allerdings ist zur Senkung der Elektrofilterbelastung in der Regel eine teilweise Ausschleusung und Deponie­ rung der abgeschiedenen Filterstäube unumgänglich.

Hierbei werden gezielt Stäube mit hohem Staubwiderstand fraktioniert und ausgeschleust, um eine Effizienz- Steigerung der Abscheidung im Elektrofilter zu erzielen.

Die teilweise Ausschleusung und Deponierung der im Elektrofilter abgeschiedenen Stäube führt jedoch zu einer Erhöhung der Betriebskosten. Dies resultiert einerseits aus den Kosten für die erforderliche Deponierung der Reststoffe, andererseits steigt der Aufwand für die Einsatzstoffe, weil deren stofflicher Nutzungsgrad durch teilweise Ausschleusung verwertbarer Komponenten, wie z. B. Eisenoxid, eingeschränkt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Nachbehandlung der aus dem Gas abgeschiedenen Stäube bereitzustellen, die in Prozessen der Materialbearbeitung und -verarbeitung anfallen, mit dem die Betriebskosten des Gesamtprozesses gesenkt werden können.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht eine Nachbehandlung der in einem Filter abgeschiedenen Stäube vor, mit der der stoffliche Nutzungsgrad der beim Prozeß eingesetzten Einsatzstoffe gesteigert wird, so daß eine Senkung der Betriebskosten erzielt werden kann.

Dies erfolgt durch Fraktionierung des abgeschiede­ nen Staubes mit dem Zwecke der Anreicherung einer oder mehrerer Einsatzstoffe in einer Staubfraktion, die anschließend in den Prozeß zurückgeführt wird. Daraus resultiert gleichzeitig eine Reduzierung des Gehaltes dieser Einsatzstoffe in der verbleibenden Fraktion, die für die Ausschleusung und Deponierung vorgesehen ist.

Bei dem Verfahren wird zunächst zumindest ein Teil des in den Gasen enthaltenen Staubes durch Filterung der Gase abgeschieden. Aus zumindest einem Teil des abgeschiedenen Staubes werden eine erste und eine zweite Fraktion gebildet. Dies erfolgt durch Anreicherung von im abgeschiedenen Staub enthaltenen Einsatzstoffen in der ersten Fraktion. Die erste, angereicherte Fraktion wird vollständig oder teilweise in den Prozeß zurückgeführt, die zweite Fraktion mit dem geringeren Anteil an Einsatzstoffen wird vollständig oder teilweise aus dem Prozeß ausgeschleust.

Selbstverständlich können die beiden Fraktionen vor der Deponierung bzw. Rückführung weiteren Behandlungen unterzogen werden. Diese Behandlungen können eine weitere Fraktionierung nach sich ziehen, so daß in diesem Fall letztendlich nur ein Teil der ursprünglichen Fraktionen ausgeschleust bzw. zurückgeführt wird.

Durch diese Fraktionierung des Staubes und die Rückführung der mit Einsatzstoffen angereicherten Fraktion in den Prozeß werden die Einsatzstoffe besser ausgenutzt. Andererseits reduziert sich das Reststoffaufkommen. Beide Effekte führen zu einer Senkung der Betriebskosten des Gesamtprozesses.

Die Anreicherung von im Staub enthaltenen Einsatz­ stoffen kann durch unterschiedliche Verfahren erfolgen. Diese Verfahren hängen naturgemäß von der Art der Einsatzstoffe ab, sind jedoch dem Fachmann aus dem Stand der Technik geläufig.

Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit Elektrofiltern zur Gas­ reinigung eingesetzt werden. Bei diesen Filtern besteht grundsätzlich das Problem, daß die bereits auf den Filterplatten abgeschiedene Staubschicht aufgrund ihres elektrischen Widerstandes (Staubwiderstand) die Effi­ zienz des Filters vermindert.

Die an den Niederschlagselektroden eines Elektro­ filters abgeschiedenen Staubpartikel bilden eine mit der Zeit anwachsende Staubschicht, die in zyklischen Abständen durch mechanische Erschütterung abgelöst wird. Der elektrische Widerstand dieser Schicht be­ einflußt maßgeblich den Gesamtabscheidegrad und somit die Effizienz des Elektrofilters.

Liegt der Staubwiderstand hoch (hochohmige Stäube), so ist die Ladungsabgabe an der Niederschlags­ elektrode gering, und es baut sich ein elektrisches Feld über der Staubschicht auf, welches zur Abnahme der Potentialdifferenz zwischen Sprüh- und Niederschlags­ elektroden des Elektrofilters und damit zu verminderten Abscheidegraden führt.

Die erste Priorität beim Einsatz von Elektro­ filtern liegt daher in der Verminderung des mittleren Staubwiderstandes der in den Gasen enthaltenen Stäube.

Dies wird beim Betrieb eines solchen Filters dadurch erreicht, daß die abgeschiedenen Stäube mit höherem Staubwiderstand durch gezielte Ausschleusung aus dem Gesamtprozeß entfernt, und lediglich die Staub­ anteile mit geringerem Staubwiderstand in den Prozeß zurückgeführt werden. Durch diese Vorgehensweise kann der Filter über eine längere Zeit ohne nennenswerten Rückgang des Abscheidegrades arbeiten, da die Stäube mit geringerem Staubwiderstand überwiegen.

Überraschenderweise hat sich nun herausgestellt, daß bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. bei Anreicherung der Einsatzstoffe in einer Staub­ fraktion und Rückführung dieser Staubfraktion, die Effizienz des Elektrofilters nicht verschlechtert wird. Die Anreicherung bringt keine nennenswerte Erhöhung des mittleren Staubwiderstandes mit sich, so daß das erfindungsgemäße Verfahren trotz der bei Elektrofiltern im Vordergrund stehenden Staubwiderstandsproblematik für den Einsatz mit Elektrofiltern hervorragend geeignet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren in den Sinterbandanlagen der Eisenerzaufbereitung eingesetzt. Hier werden die vom Sinterband abgesaugten staubhaltigen Abgase durch einen Elektrofilter geführt. Die im Filter abgeschiedenen Stäube werden einer Nachbehandlung unterzogen, in der zwei Staubfraktionen gebildet werden, eine Staubfrak­ tion mit angereichertem Eisengehalt, und eine Staub­ fraktion mit reduziertem Eisengehalt.

Die Anreicherung des Eisengehaltes wird durch eine ein- oder mehrstufige Behandlung bzw. Sortierung vorgenommen. Hierzu können unterschiedliche Sortier- oder Trennprozesse, beispielsweise Dichtesortierung, Elektrosortierung, magnetische Sortierung oder Flotation, eingesetzt werden. Eine mehrstufige Sortierung kann auch durch eine Kombination verschiede­ ner Trennverfahren realisiert werden. Beispiele für derartige Trennprozesse finden sich z. B. in Schubert, H., "Aufbereitung fester Stoffe; Band II: Sortier­ prozesse", 4. Auflage, Deutscher Verlag für Grundstoff­ industrie, Stuttgart 1996.

Als Produkte der Nachbehandlung werden die beiden Fraktionen erhalten, die sich durch ihren Eisengehalt unterscheiden. Die Fraktion mit höherem Eisengehalt wird wieder in den Prozeßablauf eingebunden. Das erfolgt durch Rückführung auf das Sinterband oder in eine andere Verfahrensstufe der Erzaufbereitung. Die Fraktion mit niedrigerem Eisengehalt wird aus dem Prozeß ausgeschleust und entweder einer Deponierung oder einer externen Verwertung zugeführt. Daraus resul­ tiert eine Reduzierung der ausgeschleusten Wertstoff­ menge.

Die Nachbehandlung der im Elektrofilter abge­ schiedenen Sinterstäube steigert daher den stofflichen Nutzungsgrad der Einsatzstoffe (in der vorliegenden Ausführungsform: Eisen), so daß eine Senkung der Betriebskosten erzielt wird.

Selbstverständlich kann die Nachbehandlung der abgeschiedenen Stäube die gesamte Staubmenge oder auch nur einen Teil davon umfassen.

So kann beispielsweise in einem mehrstufigen Filterprozeß die in einer Stufe abgeschiedene Staub­ menge, z. B. die Staubmenge mit niedrigem Staubwider­ stand, ohne zusätzliche Anreicherung in den Prozeß zurückgeführt werden, während die Staubmengen einiger oder aller restlichen Stufen der Anreicherung unter­ zogen, d. h. gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren fraktioniert, und zurückgeführt bzw. ausgeschleust werden.

Ebenso kann vorzugsweise bei Prozessen, bei denen hauptsächlich Stäube mit niedrigem Staubwiderstand anfallen, die gesamte abgeschiedenen Staubmenge gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren fraktioniert und zurückgeführt bzw. ausgeschleust werden.

Unter Einsatzstoffen ist hierbei jede Art von Stoffen zu verstehen, die in einem Prozeß zur Material­ bearbeitung und -verarbeitung eingesetzt werden, ins­ besondere jedoch Wertstoffe.

Als Filter können unterschiedliche, dem jeweiligen Prozeß bzw. Staub angepaßte Filter, wie beispielsweise Schlauchfilter, Gewebefilter oder Elektrofilter einge­ setzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Elektrofilters; und

Fig. 2 ein Beispiel für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines Plattenelektrofilters. Das staubhaltige Gas (1) strömt über einen Einlaß im Filtergehäuse durch eine Plattenanordnung (3) aus mehreren parallelen Niederschlagsplatten (Niederschlagselektroden) und Sprühelektroden. Das gereinigte Gas (2) verläßt den Filter über eine Auslaßöffnung. Die an den Nieder­ schlagsplatten abgeschiedene Staubschicht wird in regelmäßigen Abständen durch mechanische Erschütterung entfernt. Der abgeschiedene Staub fällt dabei in trichterförmige Sammelbehältnisse (4), aus denen er zur weiteren Verarbeitung bzw. Deponierung entnommen werden kann. Im vorliegenden Beispiel ist ein zweistufiger Elektrofilter gezeigt, in dem zwei Staubmengen (5, 6) getrennt voneinander gesammelt werden. Erfahrungsgemäß weist hierbei die erste Staubmenge (5) einen geringeren Staubwiderstand als die zweite Staubmenge (6) auf.

In Fig. 2 ist als Ausführungsbeispiel das Verfah­ rensprinzip einer Sinterbandabsaugung dargestellt. Auf dem Sinterband (10) wird bei diesem Beispiel ungesin­ tertes Erz (11) in den gesinterten Zustand (12) über­ geführt. Die bei diesem Prozeß von dem Sinterband abge­ zogenen staubhaltigen Gase (1) werden zur Staubwider­ standsabsenkung mit SO₃ (7) konditioniert und dann dem Elektrofilter (8) zugeführt.

Durch das Konditionierungsmittel (7) wird die Wasseradsoptionsneigung der Staubpartikel erhöht. Eine Steigerung der an den Stäuben adsorbierten Wassermenge erniedrigt wiederum den Staubwiderstand.

Da trotz dieser Maßnahme ein zu hoher Staubwider­ stand verbleibt, ist eine teilweise Ausschleusung der Stäube nach dem Elektrofilter notwendig, um eine Reduzierung der Filterbeaufschlagung mit hochohmigen Stäuben zu erreichen.

Es erfolgt ein getrennter Abzug der Filterstäube aus allen drei Filterkammern des in diesem Beispiel dreistufigen Elektrofilters (8). Erfahrungsgemäß wird aus der ersten Kammer eine vergleichsweise grobkörnige Fraktion abgezogen, welche in der Regel einen relativ niedrigen Staubwiderstand aufweist. Diese Fraktion wird ohne weitere Behandlung auf das Sinterband (10) zurück­ geführt. Die aus der zweiten und der dritten Kammer ab­ gezogenen Stäube zeigen im Vergleich dazu einen höheren Staubwiderstand, woraus eine Verminderung des Elektro­ filterwirkungsgrades resultieren kann. Aus diesem Grunde wird ein Teil der Stäube mit höherem Staubwider­ stand im Stand der Technik grundsätzlich für eine Aus­ schleusung vorgesehen.

Erfindungsgemäß erfolgt jedoch vor einer Aus­ schleusung eine im vorliegenden Beispiel magnetische Separation der Stäube in einer Magnettrommel (9), wodurch zwei Fraktionen mit unterschiedlichem Eisen­ gehalt erhalten werden. Die mit Eisen angereicherte Fraktion (14), beispielsweise mit einem um 10-20% erhöhten Eisenanteil im Vergleich zum Ausgangsgehalt, wird zusammen mit dem Filterstaub der ersten Elektro­ filterkammer auf das Sinterband (10) zurückgeführt.

Durch die Anreicherung des rückgeführten Staubes mit Eisen kann ohne Verminderung des Elektrofilter­ wirkungsgrades eine bessere stoffliche Ausnutzung des Einsatzstoffes und damit eine Senkung der Betriebs­ kosten erzielt werden.

Die im Zuge der magnetischen Separation erhaltene Fraktion (13) mit niedrigerem Eisengehalt wird aus dem Prozeß ausgeschleust und einer externen Verwertung bzw. einer Deponierung zugeführt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Nachbehandlung von wertstoffhaltigen Stäuben, die in Prozessen der Materialbearbeitung oder -verarbeitung, insbesondere beim Betrieb von Sinterbandanlagen, anfallen, mit folgenden Schritten:

• - Abscheiden zumindest eines Teiles des in einem Gas enthaltenen Staubes durch Filterung;
• - Erzeugen einer ersten und einer zweiten Fraktion aus zumindest einem Teil des abgeschiedenen Staubes durch Anreicherung von im abgeschiedenen Staub enthaltenen Einsatzstoffen in der ersten Fraktion;
• - Rückführung der ersten Fraktion oder eines Teiles davon in den Prozeß; und
• - Ausschleusen der zweiten Fraktion oder eines Teiles davon aus dem Prozeß.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung durch einen oder mehrere Elektrofilter erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Fraktion aus dem gesamten abgeschiedenen Staub gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß im Elektrofilter zunächst zumindest zwei Staubmengen getrennt voneinander abgeschieden werden, von denen eine erste Staubmenge einen niedrigeren Staubwiderstand als eine zweite Staubmenge aufweist,
wobei die erste Staubmenge in den Prozeß zurückgeführt wird, und die zweite Staubmenge den Teil des abgeschiedenen Staubes bildet, aus dem die erste und zweite Fraktion erzeugt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der ersten und zweiten Fraktion durch einen ein- oder mehrstufigen Sortierprozeß erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sortierprozeß eine Dichtesortierung oder eine Elektrosortierung oder eine magnetische Sortierung oder eine Flotation oder Kombinationen hiervon umfaßt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Fraktion eisenhaltige Stoffe angereichert werden.