DE2558908A1

DE2558908A1 - Verfahren zur herstellung von schlackenschotter und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2558908A1
Application number: DE19752558908
Authority: DE
Inventors: Masayuki Hattsutori; Masateru Matsuo; Kunio Nakamura; Yoshio Ono; Kazufumi Otake; Naoki Otsuki; Mitsuo Takahashi
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1974-12-30
Filing date: 1975-12-27
Publication date: 1976-07-08
Also published as: GB1534528A; FR2296691A1; DE2558908C3; DE2558908B2; FR2296691B1

Description

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Anmelderin: Firma Nippon Steel Corporation 6-3, Otemachi 2-chome, Chiyoda-ku Tokio, Japan

Verfahren zur Herstellung von Schlackenschotter und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schlackenschotter durch Abkühlen einer bei metallurgischen Schmelzprozessen anfallenden Schlackenschmelze. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Schlackenschmelzen fallen bei metallurgischen Schmelzprozessen im Hochofen,Siemens-Martin-Ofen, im Konverter und im Elektroofen an, ferner auch bei metallurgischen Prozessen in Kupolofen und dergleichen. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich hauptsächlich auf Hochofen-Schlackenschmelze, die verkürzt als Schlacke bezeichnet wird.

Bei der Eisenerzeugung im Hochofen fällt bekanntlich Schlackenschmelze einer hohen Temperatur von 1 400 bis 1 500⁰C in einer Menge von 300 kg pro Tonne Roheisen an. Diese Schlackenschmelze besteht hauptsächlich aus SiOp, AIpO^, CaO und MgO. Eine typische Schlackenzusammensetzung ist etwa folgende:

AlO₂ CaO MgO S MnO T. Fe Rest 35,0 15,3 42,1 5,6 0,85 0,1 0,15 0,30 %

Normalerweise beträgt der S-Anteil innerhalb der Schlacke 0,8 bis 1,2 %.

Zur Verwertung der in großer Menge anfallenden Schmelzschlacke

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sind bereits zahlreiche Versuche gemacht worden. Eine Verwendung ist die Herstellung von Schlackenschotter, den man durch Brechen und Sieben der langsam abgekühlten und verfestigten Schlackenschmelze erhält. Da der Schlackenschotter hydraulische Eigenschaften hat, wird er häufig für den Unterbau beim Straßenbau benutzt.

Die Herstellung von Schlackenschotter umfaßt normalerweise folgende Stufen: 1) Abstechen der Schlackenschmelze aus dem Hochofen in einen Pfannenwagen, 2) Transport der Schlackenschmelze mit dem Pfannenwagen zu einem Kühlplatz, 3) Ausgießen der Schlackenschmelze auf den Kühlplatz, 4) Abkühlen der Schlackenschmelze während 6 bis 8 Stunden, 5) Wasserkühlen der Schlackenschmelze während 3 bis 4 Stunden, 6) Aufnehmen der verfestigten Schlacke durch Bagger, 7) Brechen und 8) Sieben. Dieses herkömmliche Verfahren ist mit folgenden Nachteilen behaftet: 1) Man benötigt zur Verarbeitung großer Schlackenmengen einen ausgedehnten Kühlplatz. 2) Die Luftkühlung und Wasserkühlung der Schlacke nimmt viel Zeit in Anspruch. 3) Zur Aufnahme der gekühlten und verfestigten Schlacke ist eine umfangreiche Arbeitsleistung notwendig. Der nach herkömmlichem Verfahren erhaltene Schlackenschotter ist darüber hinaus nicht in vollem Umfang als Packmaterial für den Straßenbau geeignet, weil er erhebliche Schwefelanteile enthält.

Zur Ausschaltung dieser Nachteile des Schlackenschotters sind bereits zahlreiche Maßnahmen vorgeschlagen worden. Es liegen etwa Vorschläge zur Verbesserung der Druckfestigkeit des Schlackenschotters vor, indem durch Beimischung von Walzzunder, Konverterschlacke und indischem Ferromanganerz Lufteinschlüsse herabgesetzt werden. Zur Fixierung des in der Schlacke enthaltenen Schwefels und zur Unterbindung einer Auflösung desselba: in Wasser liegen Vorschläge zur Umwandlung des Schwefels in Sulfide von Eisen und Mangan vor, die in Wasser ,unlöslich sind. Zu diesem Zweck wird der Schlackenschmelze Konverterschlacke, Walzzunder und indisches Ferromanganerz beigemischt. Die Herstellung dieses verbesserten Schlackenschotters benötigt jedoch

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nicht nur großraumige Anlagen und erfordert lange Bearbeitungszeiten, sondern zur Aufnahme und Weiterverarbeitung der verfestigten Schlacke ist Handarbeit erforderlich. Darüber hinaus benötigt man zum Brechen der harten und hochdichten Schlacke, die die genannten Zusatzstoffe enthält, besondere Brecher, weil diese Schlacke für die Verarbeitung in herkömmlichen Brechern zu hart ist. Die Druckfestigkeit von normalem Schlackenschotter

liegt zwischen 20 und 24 kp/cm , die Druckfestigkeit des ver-

besserten Schlackenschotters zwischen 25 und 35 kp/cm .

Im Hinblick auf die notwendige Energieeinsparung nehmen Bemühungen zur Wiederverwendung und Ausnutzung von Verlustenergie zu. Die bisherigen Versuche zur Ausnutzung der Wärme der Schlackenschmelze bei der Herstellung von Schlackenschotter haben noch keine brauchbaren Ergebnisse gebracht. Der Hauptgrund liegt darin, daß die flüssige und heiße Schlackenschmelze nur unter großen Schwierigkeiten gehandhabt werden kann und daß man sie frei abkühlen läßt.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Schlackenschotter mit ausreichenden Eigenschaften für die vorgesehene Verwendung, wobei dieses Verfahren in einer kleinräumigen Vorrichtung durchgeführt werden kann. Außerdem soll die Erfindung eine Ausnutzung des Wärmeinhalts der Schlackenschmelze ermöglichen, um damit Energie einzusparen. In weiterer Zielsetzung erstrebt die Erfindung die Herstellung von Schlackenschotter in gleichmäßigen Stücken kleiner Größe.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schlackenschmelze am oberen Stirnende einer um eine gegenüber der Vertikalen geneigte Achse sich drehenden Trommel eingegeben wird, daß die Außenfläche der Trommel in einem solchen Maße gekühlt wird, wo die Schlacke innerhalb der Trommel bis zur Ver- · festigung mit einer Kühlgeschwindigkeit von mehr als 20°C/min abgekühlt wird, wobei sich die Schlackenschmelze bei der Abkühlung innerhalb des sich drehenden Zylinders vorwärts bewegt

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und die verfestigte Schlacke umgewälzt, fallengelassen und weitergebrochen wird und daß die abgekühlte, gebrochene und stückige Schlacke am unteren Stirnende der Trommel ausgegeben wird.

Das Verfahren nach der Erfindung liefert einen Schlackenschotter sehr gleichmäßiger Stückigkeit mit hervorragenden Gebrauchseigenschaften.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Trommel mit gegenüber der Horizontalen geneigter Achse um diese Achse drehbar angeordnet ist und am oberen Stirnende eine Eingabeöffnung für eine Schlackenschmelze sowie am unteren Stirnende eine Austrittsöffnung für den stückigen Schlackenschotter aufweist, daß eine Antriebsvorrichtung zur Drehung dieser Trommel vorgesehen ist, daß eine Fördervorrichtung zum Eingeben der Schlackenschmelze in die Trommel vorgesehen ist und daß eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Außenfläche der Trommel vorhanden ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 ein Schaubild der Beziehung zwischen der

Abkühlgeschwindigkeit der Schlackenschmelze in einer sich drehenden Trommel und den Kenngrößen des erhaltenen Schlackenschotters,

Fig. 2 eine Gesamtansicht einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2.

Aufgrund zahlreicher Untersuchungen und Versuche hat es sich ergeben, daß durch Anwendung einer zylindrischen, sich drehenden Trommel, die mit einer gegenüber der Horizontalen geneigten Achse angeordnet ist und deren gesamte Umfangsfläche als Kühl-

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fläche dient, alle beschriebenen Nachteile früherer Verfahren behoben werden können. Da nach der Erfindung die Schlackenschmelze in einer gemeinsamen Behandlungsstufe bis zur Verfestigung gekühlt und gebrochen wird, benötigt man keinen umfang+ reichen Kühlplatz. Die Bearbeitungszeit wird verkürzt, wie noch ;

i im einzelnen erläutert wird. Die Brecherarbeit wird eingespart. !

Da die Schlacke in sich selbst zu Stücken entsprechender Größe j gebrochen wird, die für eine Zwangskühlung geeignet sind, ist eine Wärmerückgewinnung aus dem Schlackenschotter möglich. Beim Eingießen der Schlackenschmelze in die sich drehende Trommel und durch Einstellen der Abkühlgeschwindigkeit bis zur Verfestigung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches kann man einen Schlacken-j Schotter mit verbesserten Eigenschaften erhalten. i

Im Rahmen der Erfindung ist eine Trommel mit geneigter Achse gelagert. Die gesamte Außenfläche der Trommel wird als Kühlfläche benutzt. Wenn die Schlackenschmelze in das obere Stirn- j ende einer solchen Trommel eingegossen wird und die Außenfläche I derselben mit Wasser gekühlt wird, haftet die Schlackenschmelze ι an der Innenwandung der Trommel an und wird längs der Innenwandung emporgehoben, wenn sich die Trommel dreht. Sobald die vertikale Komponente der auf die sich nach oben bewegende verfestigte Schlacke einwirkenden Schwerkraft die Adhäsionskraft und die Biegefestigkeit des angehobenen Schlackenbereichs übersteigt, bricht dieser Schlackenteil ab und fällt unter seinem Eigengewicht herab. Der abgebrochene Teil wird im Herabfallen weiter zerbrochen. Während sich die Trommel un ihre Achse dreht, kann man auf diese Weise die sich verfestigende Schlacke in einem entsprechend dem Ansteigen und Herabfallen sowie Zerbrechen umlaufenden Zustand halten und gleichzeitig die zerbrochenen, verfestigten Schlackenstücke allmählich gegen das Unterende hin bewegen, da die Trommelachse gegen die Horizontale geneigt ist. Dabei werden die Schlackenstücke kontinuierlich gekühlt und schließlich am Unterende ausgegeben. Im Oberteil der sich drehenden Trommel, wo die Schlacke mit der Trommel in teilweise verfestigtem Zustand umläuft, bildet sich durch die kontinuierlich eingeschüttete Schlackenschmelze und die herab-

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fallende Schlacke ein umlaufender Damm, der sich als Ganzes j gegen das Unterende hin bewegt. Im Unterteil der Trommel -wird ! dieser umlaufende und sich bewegende Damm aus der teilweise verfestigten Schlacke durch die Fallbewegung und durch Zusammenstöße in kleinere Stücke aufgebrochen. Auch diese bleiben in Bewegung gegen das Unterende hin und geben während dieser ganzen Zeit Wärme ab. Schließlich tritt die gesamte Schlacke aus dem unteren Stirnende der Trommel als Schlackenschotter aus.

Wenn also eine Schlackenschmelze in einer solchen sich drehenden Trommel behandelt wird, können ein Kühlfeld für die Schlackenschmelze und ein Brecher für die verfestigte Schlacke im wesentlichen vollständig eingespart werden. Die Behandlungszeit wird wesentlich herabgesetzt. Wenn jedoch dieses Verfahren ohne genauE Regelung durchgeführt wird, stellt dieses Verfahren lediglich eine neue beliebige Möglichkeit zur Herstellung von Schlackenschotter dar. Man erhält keinen brauchbaren Schlackenschotter.

Aufgrund ausgedehnter Untersuchungen hat es sich gezeigt, daß bei Abkühlung der Schlackenschmelze bis zur Verfestigung in der sich drehenden Trommel mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 20°C/min und bei Einhaltung dieser Abkühlgeschwindigkeit, der Schlackenschotter sehr vorteilhafte Eigenschaften erhält. Dies ergibt sich aus der Beziehung zwischen der Abkühl geschwindigkeit der Schlackenschmelze innerhalb der Trommel und den Eigenschaften des Schlackenschotters nach Fig. 1. Wenn die Schlackenschmelze nach Fig. 1 bei einer Temperatur zwischen 1 400 und 1 500⁰C in die sich drehende Trommel eingefüllt wird, tritt eine Verfestigung bei einer Temperatur zwischen 1 250 und 1 300⁰C ein.

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Wenn der Schlackenschotter mit einer Abkühlgeschwindigkeit von
mehr als 20° C/min in einer sich drehenden Trommel erzeugt
wird, ist die in kaltem Wasser extr-ahierbare S -Ionenkonzentration sehr klein, wie man aus Fig. 1 ersieht. Außerdem

zeigt es sich, daß derart hergestellter Schlackenschotter >

i Kenngrößen für Dichte, Wasserabsorption, Feuchtigkeitsgehalt j

und Raumgewicht hat, die alle Anforderungen erfüllen. In

2_

Fig. 1 ist neben der in kaltem Wasser extrahierbaren S -Ionenkonzentration auch die Dichte des Schlackenschotters angegeben. Das bei der Messung angewandte Extraktionsverfahren besteht j darin, daß man einen Gewichtsteil Schlackenschotter in 10 j Gewichtsteilen Wasser bei Zimmertemperatur 72 Stunden lang
liegen läßt, um dann die S -Ionenkonzentration in dem Wasser
zu bestimmen. Für die obere Grenze der Abkühlgeschwindigkeit ' der Schmelzschlacke innerhalb der Trommel vor der Verfestigung ^: läßt sich andererseits kein Wert ableiten. Wenn allerdings die
Abkühlgeschwindigkeit zu groß ist, jeweils bezogen auf die
Abmessungen der Trommel, muß die Transportgeschwindigkeit der
Schmelzschlacke innerhalb der Trommel entsprechend herabgesetzt werden. Man muß auch einen kleineren Füllfaktor anwenden, damit die erzeugte Menge des Schlackenschotters entsprechend j abnimmt. Praktisch stellt eine Abkühlgeschwindigkeit von etwa ι 200° C/min eine obere Grenze unter wirtschaftlichen Gesichts- | punkten dar. j

Im Rahmen der Erfindung ist deshalb eine Abkühlgeschwindigkeit
von 20° C/min oder mehr angegeben, bis die Schlackenschmelze
sich innerhalb der Trommel verfestigt. Man erhält dann einen
Schlackenschotter mit zufriedenstellenden Eigenschaften und
ausgesprochen geringem, in kaltem Wasser extrahierbaren
Schwefelgehalt. Die Verfestigung der Schlackenschmelze bedeutet die vollständige Verfestigung eines Schlackenkörpers, aber auch eine Verfestigung, wo im Innern des Schlackenkörpers noch ein
geringer Anteil eines Schmelzsumpfes verbleibt.

Im Rahmen der Erfindung wird eine Hochofenschlacke mit einem

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Gehalt von 0,8 bis 1,2 % S in eine sich drehende Trommel geschüttet. Die Schlackenschmelze wird bis zur Verfestigung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 20° C/min abgekühlt, so daß man einen Schlackenschotter erhält, der nicht mehr

2-als 5 ppm in kaltem Wasser extrahierbare S -Ionen enthalt. Dies steht in ausgesprochenem Gegensatz zu der S -Ionenkonzentration bekannter Schlackenschotter, die nach Tabelle 8 etwa 12 ppm beträgt.

Die Trommel ist mit ihrer Achse geneigt gegenüber der Horizontalen ausgerichtet. Die gesamte Außenfläche der Trommel dient als Kühlfläche. Durch die obere Stirnfläche wird die Schlacken schmelze eingefüllt. Die Schlackenschmelze wird mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 20° C bis zur Verfestigung gekühlt; sie wird verfestigt und zerbrochen. Man erhält dadurch einen Schlackenschotter mit wertvollen Eigenschaften. Vor der Verwendung wird der Schlackenschotter weiter abgekühlt und behandelt, damit man einen Schlackenschotter mit einer gewünschten Korngrößenverteilung erhält.

Wenn auch im Rahmen der Erfindung eine Schlackenschmelze durch die obere Stirnöffnung in eine sich drehende Trommel eingefüllt wird, deren gesamte Außenfläche als Kühlfläche dient, und wenn die Schlackenschmelze bis zur Verfestigung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 20° G/min abgekühlt, verfestigt und zerbrochen wird, so daß man einen Schlackenschotte mit sehr guten Eigenschaften erhält, ist der durch diese Behandlung erhaltene Schlackenschotter noch zu grob, um unmittelbar praktisch im Straßenbau verwendet zu werden. Damit dieser Schlackenschotter ein verkaufsfähiges Erzeugnis wird, muß derselbe weiter gebrochen werden.

Durch Versuche konnten die Verfahrensbedingungen zum Zerbrechen der Schlacke innerhalb der Trommel gefunden werden, damit man einen Schlackenschotter mit optimaler Stückgröße für diese Brechbehandlung erhält. Die Versuche haben gezeigt,

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daß mit einem Füllungsverhältnis der Schlackenschmelze innerhalb der Trommel von 10 % oder mehr, diese Zielsetzung erreichbar war. Wenn das Füllungsverhältnis der Schlackenschmelze innerhalb der Trommel auf mehr als 10 % geregelt wird, ist die mittlere Korngröße des erhaltenen Schotters ausreichend klein, so daß weitere Brechvorgänge leicht durchführbar sind. Wenn jedoch das Füllungsverhältnis kleiner als 10 % wird, wird der Impuls der Schlacke, insbesondere der Fallimpuls außerordentlich klein, so daß die verfestigte Schlacke in große und flache Stücke zerbricht, die nur unter Schwierigkeiten in die erforderliche Größe zerschlagen werden können.

Deshalb sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die gesamte Außenfläche der genannten Trommel als Kühlfläche dient. Die Schlackenschmelze wird an der oberen Stirnseite in einem solchen Maß in die Trommel eingegossen, daß sich während des Verfahrensablaufs das Füllungsverhältnis auf einen Pegel von mehr als 10 % einstellt und daß die Abkühlgeschwindigkeit der Schlackenschmelze vor der Verfestigung auf einen Wert von mehr als 20° C/min geregelt wird. Nach diesem Verfahrensgang wird der erhaltene Schlackenschotter soweit als notwendig abgekühlt und gesiebt, um Stücke, die ein weiteres Brechen erforderlich machen, von den unmittelbar nutzbaren kleineren Stücken zu trennen.

Wenn auch das Schlackeneinfüllverhältnis nicht nach oben begrenzt ist, soll die Schlacke den Raum innerhalb der Trommel nicht mehr als zu 50 % ausfüllen, wenn man eine praktische Abschätzung durchführt und einen ausreichenden Impuls sicherstellen will.

Innerhalb einer Trommel wird das Schlackeneinfüllverhältnis nach der folgenden Formel bestimmt, so daß eine Regelung unter Anwendung dieser Formel möglich ist:

' Q . Ί00 .N

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- ίο -

mit £> = Raumgewicht der Schlacke bei einer Temperatur mit erhalb 1000° C (t/m⁵)

A = Querschmittsfläche der Trommel (m ) D = Durchmesser der Trommel (m) S = Neigungswinkel der Trommelachse (°) N = Drehzahl der Trommel (Umdrehungen pro Minute) K = Konstante

ß - Anlagewinkel der Schlacke innerhalb der Trommel (°) Q = Einfüllgeschwindigkeit der Schlackenschmelze in die Trommel (t/h).

In der obigen Formel wird der Neigungswinkel der Trommelachse in einem Bereich zwischen 2° und 10° ausgewählt. Wenn die Trommelachse unter einem größeren Winkel als 10 ausgerichtet ist, fließt die eingefüllte Schlackenschmelze zu schnell durch die Trommel, so daß die Abkühlgeschwindigkeit nicht leicht auf einem Wert oberhalb 20° C/min gehalten werden kann, wenn man nicht eine sehr lange Trommel benutzt, was jedoch hinsichtlich der erforderlichen Investitionskosten unwirtschaftlich ist.

Wenn andererseits die Neigung der Trommelachse kleiner als 2° ist, fließt die Schlackenschmelze zu langsam zum Austrittsende der Trommel, so daß die Betriebsbedingungen ungünstig s ind.

Mit dieser Arbeitsweise kann man einen Schlackenschotter erhalten, der nicht nur sehr günstige Kenngrößen hat, sondern auch eine kleine mittlere Korngröße und der leicht in einem nachfolgenden Brechgang zerbrochen werden kann.

Die Trommel kann nach einem beliebigen Verfahren gekühlt werden. Die Abkühlgeschwindigkeit läßt sich in geeigneter Weise regeln. Im einzelnen kann die Abkühlgeschwindigkeit durch Änderung der Äbkühlbedlngungen der Kühlfläche,durch Änderungen der Drehzahl der Trommel und durch Änderungen der

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- 11 Einschüttgeschwindigkeit der Schlackenschmelze geregelt werden,

Im Rahmen der Erfindung kann der Sc-hlackenschotter durch Zusatzstoffe verbessert werden, damit man in abgekühltem Zu-r stand einen sehr harten Schlackenschotter erhält, der ziemlich leicht innerhalb der Trommel gebrochen werden kann. Der verfestigte Schlackenschotter läßt sich innerhalb der Trommel ziemlich leicht aufbrechen, weil der Schlackenschotter innerhalb der Trommel eine Temperatur hat, bei der seine Festigkeit gering ist. Deshalb haben Schlacken, die entsprechende Zusätze enthalten, in ihrem halbverfestigten Zustand eine Temperatur oberhalb 1100° C, so daß sie durch geringe Erschütterungen beim Fallen zerschlagen werden. Ihre Festigkeit liegt oberhalb einer Temperatur von 800° C zwischen 1 und 5 kp/cm , so daß sie wirksam zerschlagen werden können.

Bei der Herstellung von Schlackenschotter im Rahmen der Erfindung aus einer Schlackenschmelze kann jedoch der folgende Nachteil auftreten. Wenn die Schlackenschmelze in die sich drehende Trommel eingefüllt wird, bleibt die Schlackenschmelze an der Innenwandung der Trommel hängen, verfestigt sich an der Oberfläche und dreht sich mit der Wandung, fällt jedoch nicht in entsprechenden Zeitabständen herab. Infolgedessen bildet sich an der Innenfläche der Trommel ein Schlackenring aus, der bis zum Austrittsende der Trommel reicht. Wenn dieses auftritt, verhindert der anhaftende Schlackenring eine wirksame Abkühlung der weiterhin eingefüllten Schlacke, so daß die Schlacke nicht gekühlt oder zerbrochen wiM. Infolgedessen erhält man keinen brauchbaren Schlackenschotter.

Nach einigen Versuchen hat sich herausgestellt, daß durch Zu-* gäbe von Konverterschlacke, Walzzunder, Indischem Ferromanganerz oder Hochofenschlacke in Pulverform zusammen mit der Schmelzschlacke in die Trommel dieser Nachteil ausgeschaltet

Wenn
werden kann./diese Pulverstoffe in die Trommel eingefüllt werden, tritt nicht nur früher eine Verfestigung der Schlacken

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schmelze ein, sondern das Anhaften an der gesamten Innenfläche der Trommel wird verhindert, weil sich die Schlacke früher bewegt. Diese günstige Änderung beruht möglicherweise darauf, daß die in die Trommel eingegebenen Pulverstoffe Kerne für die Abkühlung der Schlackenschmelze bilden und dadurch die teilweise verfestigte Schlacke leicht zerbrechbar machen.

Wenn diese Pulverstoffe in die Trommel in entsprechendem Ausmaß eingegeben werden, erstrecken sie sich zwischen der Schlacke und der Innenwandung der Trommel, so daß sie als Trennmittel

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für die Schlacke dienen und dadurch die Ablösung/der Innenwand der Trommel begünstigen. Unter den genannten Pulverstoffen sind Konverterschlacke, Walzzunder und Indisches Ferromanganerz in der beschriebenen Weise wirksam und bringen darüberhinaus eine Verbesserung der Eigenschaften des Schlackenschotters. Wenn pulverförmige Hochofenschlacke in die Trommel eingegeben wird, ergibt sich keine merkbare Qualitätsverbesserung.

Die Pulverstoffe können jeweils einzeln oder gemeinsam in einem Gemisch von zweien oder mehreren Pulverstoffen zugegeben werden.

Wenn diese Pulverstoffe zusammen mit der Schlackenschmelze in die Trommel eingegeben werden, ergibt sich als weiterer vorteilhafter Effekt eine noche stärkere Verkleinerung der Stückgröße des Schlackenschotters. Feinere Stücke sind vorteilhaft, weil der nachfolgende Preßvorgang leichter durchgeführt werden kann.

Nach dem vorigen wird eine im Hochofen erhaltene Schlackenschmelze innerhalb kurzer Zeit gekühlt, verfestigt und zerbrochen und danach in vergleichsweise kleinen Stücken aus der Trommel ausgegeben. Diese Stücke lassen sich in einem Wärmeaustauscherturm im Austausch mit Luft oder einem anderen Gas zwangsweise kühlen.

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Da das wichtigste Merkmal der Erfindung in der Kühlung der Schlackenschmelze innerhalb einer Trommel mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 20° C/min bis zur Verfestigung besteht, hat die Zeit der Ausgabe aus der Trommel nach der Verfestigung keinen merklichen Einfluß auf die Zielsetzung der Erfindung, so daß jeweils ein Schlackenschotter mit vorteilhaften Eigenschaften erhalten wird. Wenn die Wiedergewinnung von Wärme, die in dem Schlackenschotter enthalten ist, mithilfe der Zwangskühlung in Betracht gezogen wird, liegt kein Vorteil in der Fortsetzung der Kühlung der bereits verfestigten Schlacke innerhalb der Trommel. Infolgedessen ist es vorteilhaft, den gebrochenen Schlackenschotter so frühzeitig wie möglich aus der Trommel auszugeben. Dieses ist im Rahmen der Erfindung möglich. Der zerbrochene Schlackenschotter wird schnell und in noch heißem Zustand aus der Trommel ausgegeben und in einen Warmeaustauscherturm eingefüllt. Sodann wird Gas, etwa kalte Luft oder kalter Stickstoff in den Wärmeaustauscherturm eingeleitet, damit die in dem Schlackenschotter enthaltene Wärmemenge auf das Gas übertragen werden kann. Dadurch wird der heiße Schlackenschotter gekühlt; die freiwerdende Wärme wird wiedergewonnen.

Eine Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird in Einzelheiten anhand der Fig. 2 und 3 erläutert.

Die Oberfläche 2 einer Sockelplatte 1 ist leicht gegenüber der Grundfläche 1 geneigt und trägt eine zylindrische Trommel 5, die drehbar angeordnet ist. Auf der Oberfläche.2 der Sockelplatte 1 befinden sich zwei Rollensätze 3 in einem entsprechenden Abstand in Längsrichtung. Jeder Rollensatz besteht aus zwei Rollen, die in Breitenrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind, also rechtwinkelig zur Zeichenebene der Fig. 2. Alle Rollen der Rollensätze 3 sind um ihre Achsen 4 frei drehbar, die parallel zur Längsrichtung der Sockelplatte und parallel zur Oberfläche 2 verlaufen. Die Trommel 5 stützt sich in Längsrichtung auf den Rollensätzen 3 ab. Die obere Stirn-

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seite 6 der Trommel 5 dient als Einfüllöffnung für die Schmeizschlacke. Das Ende einer Gießrinne 8 ragt in die Stirnseite hinein, so daß die Schmelzschlacke in die Trommel 5 eingegossen werden "kann. Andererseits ist die untere Stirnseite der Trommel 5 mit dem Oberteil eines Wärmeaustausehertürmes verbunden.

In der Nähe der unteren Stirnseite 7 der Trommel 5 ist ein Zahnkranz 9 fest mit der Umfangsflache der Trommel verbunden. In diesen Zahnkranz 9 greift ein Zahnrad 10 ein, das auf der Sockelplatte 1 gelagert und von einem Motor 11 angetrieben ist

Oberhalb der Trommel 5-erstreckt sich über die gesamte Trommellänge ein Wasserrohr 12 mit zahlreichen Spritzdüsen 13, die auf die Oberfläche der Trommel 5 ausgerichtet sind. Dieses Wasserrrohr 12 nimmt Kühlwasser aus einer Speiseleitung 14 auf. Am ablaufseitigen Ende der Sockelplatte 1 befindet sich ein Sammelbehälter 15 für das von der sich drehenden Trommel 5 herabtropfende Wasser, das über die Oberfläche 2 der Sockelplatte 1 läuft.

Der Wärmeaustauscherturm 16 umfaßt eine Speicherkammer 17» in die die untere Stirnseite 7 der Trommel hineinragt. Am Unterende der Speicherkammer 17 ist eine Schleuse 19 vorgesehen. Der Unterteil 18 der Speicherkammer 17 ragt in den Oberteil einer Wärme aus t aus cherkammer 20 hinein. Im Unterteil 22 der Wärmeaustauscherkammer 20 ist eine Luftblasvorrichtung 23 mit einer nach oben gerichteten Blasdüse 24 angeordnet. Unmittelbar über der Blasdüse 24 befindet sich eine Glocke 25, die ein Eindringen von Schlackenschotter in die Blasdüse 24 ausschließt. Um den Unterteil 22 der Wärmeaustauscherkammer 20 herum befindet sich ein Windkasten 26, der an die Kaltluftblasvorrichtung 23 angeschlossen ist. Der Windkasten 26 ist über eine Kaltwindleitung 27 mit einer etwa mittig angeordneter Drosselklappe 21 an ein Gebläse 29 angeschlossen. Ferner ist in der Nähe des Oberteils 21 der Wärmeaustauscherkammer 20 das

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Ende der Warmluftaustrittslextung 30 in den Innenraum eingeführt. Am Unterende 31 des Unterteils 21 der Wärmeaustauscherkammer 20 ist eine Schleuse 32 vorgesehen. Direkt unterhalb der Schleuse 32 befindet sich ein Förderband 33 zum Abtransport des erzeugten Schlackenschotters.

Im Betrieb der beschriebenen Vorrichtung werden die Eingabemengen der Schlackenschmelze und der Zusatzstoffe in die Trommel, die Spritzwassermenge und andere Hilfsmittel, die auf die Außenfläche der Trommel gespritzt werden, die Größe (Durchmesser und Länge)sowie andere Kenngrößen der Trommel 5* die Drehzahl der Trommel 5* der Neigungswinkel der Trommel 5 und alle anderen Verfahrensgrößen berechnet und auf solche V/eise festgelegt, daß die Bedingungen für die Verfahrensgrößen wie stündlicher Ausstoß an Schotter, Abkühlgeschwindigkeit der Schlackenschmelze vor der Verfestigung innerhalb der Trommel 5 die für die Erzeugung eines guten Schlackenschotters wesentlich ist,und vorzugsweise das Füllverhältnis von Schlacke innerhalb der Trommel 5, das ein ausreichendes Zerbrechen der Schlacke bei der nachfolgenden Verarbeitung sicherstellt, erfüllt sind. Zusätzlich zu diesen Verfahrensgrößen wird die Durchflußmenge der Kaltluft innerhalb des Wärmeaustauscherturmes 16 im Hinblick auf die Schottertemperatur, die stündliche Produktionsmenge an Schotter und die gewünschte Temperatur der abgezogenen Warmluft festgelegt.

Nunmehr wird ein Beispiel der Arbeitsfolge innerhalb der beschriebenen Vorrichtung und des Reaktionsablaufes beschrieben. Zunächst wird Schlackenschmelze aus einem Hochofen mit einer Temperatur von mehr als 1300 C in die Trommel 5 mit einer vorgegebenen Durchflußmenge an der oberen Stirnseite 6 über die Gießrinne 8 eingefüllt. Im Zuge des Einfüllens wird die Trommel 5? durch den Motor 11 über das Stirnrand 10 und den Zahnkranz 9 gedreht. Die gesamte Außenfläche der Trommel 5 wird bereits mit Kühlwasser aus dem Wasserrohr 12 in einer entsprechenden Menge bespritzt. Infolgedessen wird die

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Schlackenschmelze innerhalb der Trommel 5 gekühlt, verfestigt sich und haftet an der Innenwandung der Trommel 5 an. Die anhaftende Schlacke wird in Drehrichtung der Trommel 5 angehoben, wenn sich die Trommel dreht. Nachdem die Schlacke in eine' entsprechende Höhe angehoben ist, wird die auf die Schlacke wirkende vertikale Komponente der Schwerkraft größer als die Summe der Adhäsionskraft an der Wandung und der Biegefestigkeit der verfestigten Schlacke. Infolgedessen fällt die Schlacke unter ihrem Eigengewicht herab. Wenn die Schlacke herabfällt, zerbricht dieselbe nicht nur weiter, sondern fällt in vertikaler Richtung auf einen Punkt, der in geringem Maße gegenüber dem Ausgangspunkt der Anstiegsbewegung gegen die untere Stirnseite 7 der Trommel 5 hin verschoben ist, weil die Trommel geneigt ist. Die zerbrochene Schlacke wird bei der Drehung der Trommel 5 i-ⁿ entsprechendem Ausmaß wieder ange· hoben und fällt dann nochmals herab. Dieses Spiel setzt sich in fortgesetztem Anheben und Herabfallen fort. Dabei wird die Schlacke weiter zerbrochen und infolge der Neigung der Trommelachse 5 allmählich gegen die untere Stirnseite 7 der Trommel 5 hin befördert. Schließlich wird die Schlacke an der unteren Stirnseite 7 der Trommel 5 in den Wärmeaustauscherturm 16 ausgegeben.

Während dieser Zeitdauer wird Kühlwasser aus dem Wasserrohr 12 auf die Außenfläche der Trommel 5 gespritzt und tropft auf die Sockelplatte 1 herab, wo es in den Sammelbehälter 15 am Unterrand derselben fließt. Das gesammelte Wasser wird zu der nicht dargestellten Wasserquelle zurückgeführt, die das Wasserrohr 1i beschickt.

Auf diese Weise wird die Schlacke bei einer Temperatur zwischen 1 000 und 1 100⁰C (Schmelzpunkt der Schlacke liegt bei 1 250 bis 1 260°C) in kleine Stücke zerbrochen und am Unterende der Trommel 5 ausgegeben, wo die Schlacke unmittelbar in den Wärmeaustauscherturm 16 gelangt. Die Speicherkammer 17 dient' zur Verbesserung der Kühlleistung in der Wärmeaustauscherkammer 20 und damit zur Verbesserung des Wirkungs-

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- 17 grades der Wärmerückgewinnung.

Der Hauptgrund für die Unterteilung des Wärmeaustauscherturmes in einen Oberteil und einen Unterteil liegt in folgendem. Damit man einen maximalen Kühl- und Wärmeaustauschwirkungsgrad erhält, muß der Kühl- oder Wärmeaustauschbetrieb kontinuierlich durchgeführt werden. Auch damit man eine maximale Nutzbarkeit der wiedergewonnen Wärme erhält, muß der Kühlbetrieb kontinuierlich ausgeführt werden. Da jedoch Schlacke aus einem Hochofen nur partienweise abgestochen wird, ist ein kontinuierlicher Kühlbetrieb ohne zusätzliche Vorkehrungen unmöglich. Die Speicherkammer 17 ist zur Speicherung stückigen Schlackenschotters bestimmt und soll den Schlackenschotter kontinuierlich an die Wärmeaustauscherkammer 20 abgeben, damit eine kontinuierliche Kühlung bzw. Wärmerückgewinnung innerhalb dieser Wärmeaustauscherkammer möglich ist.

Der aus der unteren Stirnseite 7 der Trommel 5 austretende Schlackenschotter wird in der Speicherkammer 17 aufgenommen und kann von dort durch die Schleuse 19 in die Wärmeaustauscherkammer 20 fallen. Wenn dann der Schlackenschotter innerhalb der Wärmeaustauscherkammer eine bestimmte Höhe erreicht, wird durch die Luftblasvorrichtung 23 Kaltluft in die Wärmeaustauscherkammer 20 eingeblasen. Die in die Wärmeaustauscherkammer 20 eingeblasene Kaltluft kommt in Kontakt mit dem stückigen Schlackenschotter und tauscht mit demselben Wärme aus. Luft steigt durch die Packung hoch und tritt schließlich über die Warmluftaustrittsleitung 30 am Oberende der Wärmeaustauscherkammer 20 aus. Dabei wird der Schlackenschotter durch Wärmeaustausch mit der Kaltluft gekühlt und kühlt sich ab. Der Schlackenschotter wird durch die Schleuse 32 am Unterende der Wärmeaustauscherkammer 20 ausgegeben und schließlich durch das Förderband 33 zu einer Verarbeitungsstelle weitergeleitet. Während dieser Behandlung wird heißer, stückiger Schlackenschotter aus der Speicherkammer 17 in die Wärmeaustauscherkammer 20 eingegeben. Dadurch ist es möglich, den Schlackenschotter mehr oder, weniger kontinuierlich zu kühlen und dementsprechend

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auch die Wärme mehr oder weniger kontinuierlich wiederzugewinnen.

Beispiel 1

Eine Versuchsanlage nach den Fig. 2 und 3 wird zur Herstellung von Schlackenschotter benutzt. Die Betriebsbedingungen dieser Anlage sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben.

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Tabelle 1

Arbeitsbedingungen	T. Fe	(%)	(t/h)	)	C/min)	0.11	2	3
	CaO	(#)	(⁰C)	C)		42.4	0.46	0.12
	SiO₂	(%)	(⁰C)	C)	31.9	41.2	40.2
Ti CD	Al₂O₃	{%)	(m)	(min)	15.9	31.9	33.0
itzung Schlack	MgO	(%)	On)	Mittlere Kühlgeschwindigkeit der ,0 Schlacke innerhalb der Trommel *·	5.3	15.6	16.0
ammense hofen-Σ melze	S	(%)	(m)	1.28	5.8	₆;₀
3 OO NlK ω	Rest	(%)		3.11	1.22	1.26
Basizität	(-)	(U/min)	1.33	3.82	3.42
Eingabe der Schlackenschmelze		(°	2.0	1.29	1 .22
Eingabetemperatur der Schlacken schmelze		/O	1,390	4.5	8.5
Durchflußmenge des Spritzwassers		Mittlere Temperatur der ausgege- /O benen Schlacke ^	18	1,410	1,400
Temperatur des Spritzwassers vor dem Ausspritzen		Standzeit innerhalb der Trommel	17	18	13.5
Maximale Temperatur des gesammelten Spritzwassers		61	18	15
Länge der Trommel		4.0	63	67
Innendurchmesser der Trommel		0.65	4.0	4.0
Wandstärke des Trommelmantels		0.0125	0.65	0.65
Werkstoff der Trommel		SS41	0.0125	0.0125
Drehzahl der Trommel	(t/h)	2.5	SS41	SS41
Neigung der Trommelach.se	(⁰C)	6	2.5	"2.5
Füllverhältnis der Schlacken schmelze innerhalb der Trommel		15 - 20	8	8
		890	30	40 - 50
	2.5	1060	1210
	200	4.2	6.5
	83.3	29.2

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- 20 - Die Korngrößenverteilung des erhaltenen Schlackenschotters ist in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2	1	2	3
~-~-—-_____^^ Probe Korngrößenverteilung""-——-~________^	5	8	10
bis zu 10 mm (Gewichts-%)	10	20	20
10 - 25 mm (Gewichts-%)	25	30	3?
25 - 50 mm (Gewichts-%)	45	30	30
50 - 150 mm (Gewichts-%)	10	7	5
150 - 200 mm (Gewichts-%)	VJl	5	0
200 mm und darüber (Gewichts-%)	In Tabelle 3 sind die Eigenschaften des Schlackenschotters im Vergleich zu einem herkömmlichen Schlackenschotter angegeben.

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- 21 - Tabelle 3	1	2	3	Herkömm licher Schotter
~~~~^-—-^__^^ Probe Eigenschaften "-—-~-^__^^	2.59	2.60	2.51	2.5
Dichte einer feinen (a-/r.-m^\ Schüttung ^{Kg/cm }}	2.72	2.80	3.52	4.0
Wasserabsoptions- /<y\ Verhältnis ^UQ}	2.59	2.43	2.50	2.4
Dichte einer groben 3. Schüttung (g/cm·")	2.55	3.80	4.52	5.0
Wasserabsorptions- /„/n Verhältnis ^ '	1.5	1.43	1.3	1.45
Schüttgewicht, (t/v?) leichte Beschickung ^ ' '	1.7	1.62	1.4	16
Schüttgewicht, (t/m^) schwere Beschickung ^ ' '	2.234	2.06	1.94	2.1
Maximale („/_cm3\ Trockendichte ^g/cm ;	9	8.1	8.0	9
optimaler Wasser- n&\ pehalt ^K/0J	66	65	56	60 - 65
Füllfaktor (Schüttgewicht/Dichte) (%)	2.5	3.0	3.4	12
S -Konzentration (in kaltem Wasser (ppm) extrahierbar)	Beispiel 2 Schlackenschotter wird unter den in der nachstehenden Tabelle 4 angegebenen Arbeitsbedingungen innerhalb einer Vorrichtung nach Fig. 2 gekühlt.

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- 22 - Tabelle 4	1'	2'	3¹
—-—_________^^ Probe Arbeits- ' —____^ bedingungen " ■—	Wie Probe 1 in Tabelle 1	Wie Probe 2 in Tabelle 1	Wie Probe 3 in Tabelle 1
Schotterausgabe aus der Trommel	89O⁰C	1,060⁰C	1,210⁰C
Temperatur des Schlacken schotters	Wie Probe 1 in Tab. 1	Wie Probe 2 in Tab. 1	Wie Probe 3 in Tab. 1
Korngröße des Schlacken schotters	890⁰C	1,060⁰C	1,210⁰C
Mittlere Temperatur des Schlackenschotters beim Eintritt in die Wärmeaus- tpmsohfirkammfir	2 t/h	4.5 t/h	8.5 t/h
Stündlicher Durchsatz des Schlackenschotters inner halb der Wärmeaustauscher-	>100 Nm³/h	4 300 Nm³A	6000 Nm³/h
Kaltluftdur chflußmenge innerhalb der Wärmeaus tauscherkammer	25°C	25⁰C	25°C
Temperatur der Kaltluft beim Eintritt in die Wärmeaus- tauscherkammer	HOOmmAq 1000 mmAq 800 mmAq
Druck der Kaltluft beim Eintritt in die Wärmeaus tauscherkammer	Die Betriebswerte für den Wärmeaustauscher sind in Tabelle 5 angegeben.

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- 23 Tabelle 5

Probe

Kühlzeit innerhalb des Wärmeaustauschers

43 min

55 min

63 min

Temperatur des Schlackenschotters beim Austritt aus den Wärmeaustauscher

200⁰C

250°C

200⁰C

Maximale Temperatur der austretenden Heißluft

700°C

800°C

850°C

Die Kenngrößen des gekühlten Schlackenschotters sind die gleichen wie bei den nach Beispiel 1 behandelten Proben 1,2,3 gemäß Tabelle 3·

Beispiel 3

Eine Hochofen-Schlackenschmelze wird in die Trommel nach Fig. zusammen mit Walzzunder eingefüllt. Es wird Schlackenschotter erzeugt. Walzzunder wird in einer Menge von 10 kg pro Tonne Hochofen-Schlackenschmelze zugesetzt.

Beispiel 4

Eisenoxidpulver (Fe₂O-*), das aus sauren Abfällen gewonnen ist, wird zusammen mit Hochofen-Schlackenschmelze in die Trommel nach Fig. 2 eingegeben. Schlackenschotter wird erzeugt. Das Eisenoxidpulver wird in einem Anteil von 1,2 % der Hochofen-Schlackenschmelze zugesetzt.

Beispiel 5

Hochofen-Schlackenschmelze und pulverförmige Konverterschlacke mit einer Korngröße von 0,2 bis 3 mm werden zusammen in die Trommel nach Fig. 2 eingefüllt und Schlackenschotter wird er-

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zeugt. Die Konverterschlacke wird in einem Anteil von 4 (Gewichts-%) der Schlackenschmelze beigegeben.

■Vergleichsbeispiel 1

Hochofen-Schlackenschotter ohne Zusätze wird in die Trommel nach Fig. 2 eingefüllt und Schlackenschotter erzeugt.

Die Arbeitsbedingungen der vorstehenden Beispiele und des Vergleichsbeispiels sind in der nachstehenden Tabelle 6 angegeben.

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	- 25	-	6	Beispiel 5	Vergleichs beispiel
	Tabelle	Beispiel 4	1300	1285
Arbeitsbedingungen	Beispiel 3	1310	wie in der Linken Spalte	wie in der linken Spalte
Temperatur der in die Trommel eingefüllten Schlackenschmelze ( C]	1380	wie in der Linken Spalte	f !	t I
Einfüllge s chwindig- keit der Schlacken scnmelze in die Trommel (t/h)	60	I I	I t	! 1
Durchflußmenge des Spritzwassers (t/h)	320	! f	! I	I I
Länge der Trommel (m)	20	t I	I t	I !
Innendurchmesser der Trommel (m)	2	I t	t f	t I
Wandstärke der Trommel! (mm)	12	I t	I t	t t
Werkstoff der Trommel	SS41	I !	t I	t !
Drehzahl der Trommel (U/min)	1,0	I t	1 I	-
Neigung der Trommel achse ( )	6	! t	erhaltenen Schlackenschotter
Füllverhältnis der Schlacke innerhalb der Trommel (%)	25-30	sind in der nachstehenden Tabelle 7 angegeben.
Die Korngrößenverteilungen der

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~ 26 Tabelle

Korngrö ß enverteilung

Beispiel 3

Beispiel 4

Beispiel
5

Vergleichs-Beispiel 1

unter 10 mm (Gewichts-%) 23,5

39,6 20,2 16,7

10 - 40 mm
40 - 80 mm
über 80 mm

t t

26,2

51,8

16,8

5,2

34,8
39,7
14,5
11

Infolge von Ringbildung ist ein Betrieb nicht möglich

Die Temperatur des Schlackenschotters beim Austritt aus der Trommel beträgt im Beispiel 3 1 08O⁰C, im Beispiel 4 1 020⁰C, im Beispiel 5 975⁰C. Die Kenngrößen des erhaltenen Schlackenschotters sind in der nachstehenden Tabelle 8 angegeben.

Tabelle

Beispiel 3

Beispiel Beispiel

Herkömmlicher Schotter

Dichte einer feinen Schüttung (g/cm3)

Wasserabsorptionsverhältnis der feinen Schüttung {%)

Schüttdichte (t/mr)

Maximale Trockendichte (g/cm3)

Optimaler Wassergehalt (%)

Füllfaktor

Schüttgewicht/Dichte) (%)

\ -Konzentration (in kaltem Wasser xtr aiii erb ar) (ppm)

Gerichtete Druck-o

2,62

1,8 1,68

2,13 5,9

2,54

1,9
1,59

64

32,4

2,0
27,5

2,76

1,2
1,79

2,18
6,1

2,5
34,8

2,5

4,0 1,6

2,1 9,0

60

12
23,2

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Nach der vorstehenden Beschreibung wird Hochofen-Schlackenschmelze in eine Trommel eingeschüttet, deren gesamte Umfangsflache als Kühlfläche ausgenutzt wird. Die Abkühlgeschwindigkeit der Hochofen-Schlackenschmelze innerhalb der Trommel wird vor der Verfestigung auf einen Wert von mehr als 20°C/min geregelt, damit die Schlackenschmelze gekühlt und verfestigt wird. Die Schlackenschmelze wird bei dieser Behandlung zu Schlackenschotter gebrochen. Der erhaltene Schlackenschotter hat gegenüber herkömmlichem Schlackenschotter gleichwertige Eigenschaften und ist hinsichtlich des löslichen Schwefelgehaltes überlegen. Im Rahmen des Verfahrens nach der Erfindung ist kein Kühlplatz erforderlich, der ein sonst nicht nutzbares Betriebsgelände darstellen würde. Die zu erbringende Arbeitsleistung bei herkömmlichen Verfahren zum Brechen der verfestigten Schlacke kommt in Wegfall. Wenn das Schlackenfüllungsverhältnis innerhalb der Trommel 5 vorzugsweise auf einen Wert von mehr als 10 % eingestellt wird, ergeben sich mehr und mehr kleinere Körner innerhalb des Schlackenschotters gemäß Tabelle 2, so daß der Schlackenschotter viel leichter bei den nachfolgenden Brechbehandlungsstufen gebrochen werden kann. Da die Trommel 5 ständig gedreht und ihre Umfangsfläche mit einer Kühlwasserschicht benetzt wird, ist eine übermäßige Erhitzung der Trommel 5 ausgeschaltet trotz der dauernden Berührung mit der Schlackenschmelze. Infolgedessen kann man nicht nur leicht die Abkühlgeschwindigkeit der Schlackenschmelze innerhalb der Trommel vor der Verfestigung auf einem Wert von über 20°C/min halten, sondern die Trommel 5 ist gegen übermäßige Wärmespannungen geschützt, so daß ihre Lebensdauer groß ist. Da f.erner der" Querschnitt der Trommel 5 kreisförmig oder nahezu kreisförmig ist, kann man mit entsprechender Einstellung der Durchflußmenge des aus dem Wasserrohr 12 ausgespritzten Kühlwassers die gesamte Außenfläche der Trommel 5 mit einer Wasserschicht gleichförmiger Dicke benetzen. Infolgedessen wird die Schlacke innerhalb der Trommel 5 gleichförmig gekühlt, weil auch die Trommel 5 ständig gedreht wird. Dieses bedeutet eine hohe Gleichförmigkeit der Eigenschaften des erhaltenen Schotters. Wenn andererseits beim Einsatz eines sehr großen Kühlwasser-

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anteils zur Erzielung ungewöhnlich hoher Äbkühlgeschwindigkeiteri keine gleichmäßige Bedeckung der Umfangsflache der Trommel 5 mit einer Wasserschicht möglich ist,.kann man dort zusätzliche Spritzrohre vorsehen, wo die Wasserschicht dünn wird oder sogar fehlt» insbesondere im unteren Bereich der Trommel 5.

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Wenn zusammen mit der Schlackenschmelze Pulverstoffe in die Trommel eingefüllt werden, erhält man "einen Schlackenschotter in kleinen Stücken gemäß Tabelle 7. Im Rahmen des Vergleichsbeispiels nach Tabelle 7 bildet sich ein Schlackenring auf der Innenfläche der Trommel. Nach Tabelle 8 Beispiel 3 erhält man einen Schlackenschotter mit hoher gerichteter Druckfestigkeit, nach Beispiel 2 ist die S -Ionenkonzentration geringer, nach Beispiel 5 wird nicht nur die gerichtete Druckfestigkeit ver-

2—
bessert, sondern auch die S _Ionenkonzentration herabgesetzt.

Da nach der Erfindung die Abkühlgeschwindigkeit der Schlackenschmelze innerhalb der Trommel vor der Verfestigung auf einen Wert oberhalb 20° C/min gehalten wird, damit man einen heißen Schlackenschotter in entsprechenden Stücken erhält, und da der erhaltene Schlackenschotter unmittelbar durch einen Luftstrom zwangsweise gekühlt wird, bringt die Erfindung zusätzlich zu den genannten Vorteilen einen weiteren Vorteil, daß man innerhalb einer kurzen Behandlungszeit einen weitgehend abgekühlten Schlackenschotter erhält. Da eine zwangsweise Kühlung des Schlackenschotters im Rahmen der Erfindung möglich ist, kann außerdem die in dem heißen Schlackenschotter enthaltene Wärme zu weiterer Verwendung wiedergewonnen werden.

Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Vorrichtung ist mit einer Gießrinne 8 zum Eingießen der Hochofen-Schlackenschmelze in die Trommel 5 ausgestattet. Anstelle einer solchen Gießrinne 8 kann man auch eine andere Einrichtung vorsehen,' etwa eine Gießpfanne. Wenn eine Gießrinne 8 benutzt wird, kann diese Gießrinne 8 unmittelbar bis zum Hochofen reichen, so daß die Schlackenschmelze aus dem Hochofen unmittelbar in die Trommel 5 strömen kann. Es ist auch eine solche Anordnung möglich, daß die Schlackenschmelze aus dem Hochofen in einer Scklackenpfanne aufgenommen wird und diese Schlackenpianne zum Eingießen der Schlackenschmelze in die Trommel 5 durch die Gießrinne 8 benutzt wird. Wenn Pulverstoffe zusammen mit der Schlackenschmelze in

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- 3ο -

die Trommel eingegeben werden sollen, so sind hierfür keine speziellen Ausführungsformen angegeben. Man kann jede bekannte Einrichtung verwenden.

i Anstelle eines Wasserrohres 12 kann man auch einen Wassermantel j zur Kühlung der Trommel 5 vorsehen. Auch hierbei muß die Ab- | kühigeschwindigkeit der Schlacke vor der Verfestigung auf einen J

Wert größer als 20 C/min gehalten werden. Bauelemente wie der ] Motor 11, die eine geringe Feuchtigkeitsbeständigkeit haben, müssen in entsprechender Weise mit einem Feuchtigkeitsschutzmantel ausgestattet sein. Anstelle von zwei 'Verzahnungselementen 9 und 10 zum Antrieb der Trommel 5 kann man auch eine andere Antriebseinrichtung vorsehen, etwa eine Antriebskette. Wenn keine Wärmerückgewinnung notwendig ist, kann der Wärme- i aus tauscherturm 16 wegfallen. Das Förderband 33 für den Schotter kann unmittelbar unterhalb der unteren Stirnseite 7 der Trommel 5 angeordnet sein.

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Claims

- 31 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Schlackenschotter durch Abkühlen einer bei metallurgischen Schmelzprozessen anfallenden, Schlackenschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenschmelze am oberen Stirnende einer um eine gegenüber der Vertikalen geneigte Achse sich drehenden Trommel eingegeben wird, daß die Außenfläche der Trommel in einem solchen Maße gekühlt v/ird, wo die Schlacke innerhalb der Trommel bis zur Verfestigung mit einer Kühlgeschwindigkeit von mehr als 20°C/min abgekühlt wird, wobei sich die Schlackenschmelze bei der Abkühlung innerhalb des sich drehenden Zylinders vorwärts bewegt und die verfestigte Schlacke umgewälzt, fallengelassen und weitergebrochen wird und daß die abgekühlte, gebrochene und stückige Schlacke am unteren Stirnende der Trommel ausgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hochofenschlacke mit einem Gehalt von 0,8 bis 1,2 % S in die Trommel eingegeben wird und daß der erhaltene Schlackenschotter bei Zimmertemperatur 72 Stunden lang der Einwirkung von 10 Gewichts-% Wasser mit einer S -Ionenkonzentration von weniger als 5 ppm ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch .gekennzeichnet, daß die Schlackenschmelze zusammen mit pulverförmigen Zusätzen in die Trommel eingegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Dosierung der Eingabe der Schlackenschmelze in die Trommel in derselben ein Füllungsverhältnis von etwa 10 % eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelachse unter einem Winkel von 2° bis gegenüber der Horizontalen geneigt ist.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung Wasser auf die Außenfläche der Trommel aufgespritzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der stückige Schlackenschotter unmittelbar aus der Trommel in einen Wärmeaustauscherturm eingegeben wird und daß der stückige Schlackenschotter durch einen Gasstrom gekühlt wird, der am Unterende in den Wärmeaustauscherturm eingeblasen wird.

]8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Wärmeaustauscherturm erzeugte heiße Gas zur Wärmeabgabe benutzt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Trommel mit gegenüber der Horizontalen geneigter Achse um diese Achse drehbar angeordnet ist und am oberen Stirnende eine Eingabeöffnung für eine Schlackenschmelze sowie am unteren Stirnende eine Austrittsöffnung für den stückigen Schlackenschotter aufweist, daß eine Antriebsvorrichtung zur Drehung dieser Trommel vorgesehen ist, daß eine Fördervorrichtung zum Eingeben der Schlackenschmelze in die Trommel vorgesehen ist und daß eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Außenfläche der Trommel vorhanden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung einen konzentrisch an der Trommel angeordneten Zahnring (9) und ein mit dem Zahnring (9) in Eingriff befindliches Zahnrad (10) umfaßt, das von einem Motor (11) angetrieben wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Ausgabeöffnung der Trommel (6) ein Wärmeaustauscherturm (16) mit einer Speicherkammer (17) und einer Wärmeaustauscherkammer (20) vorgesehen ist und daß eine Blas-

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vorrichtung zum Einblasen von kaltem Gas in die Wärmeaustauscherkammer angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherkammer (20) am Unterende der Speicherkammer (17) unter Zwischenschaltung einer Schleuse (18) angeordnet ist, welche stückigen Schlackenschotter in der erforderlichen Menge in die Wärmeaustauscherkammer (20) durchtreten läßt, und daß die Blasvorrichtung am Unterende der Wärmeaustauscherkammer (20) angeordnet ist.

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