DE2717922C2

DE2717922C2 - Verfahren zum Entgiften und Pelletisieren der bei der Naßwäsche von flugstaubhaltigen Abgasen elektrischer Schmelzöfen erhaltenen Schlämme

Info

Publication number: DE2717922C2
Application number: DE2717922A
Authority: DE
Inventors: Harald Gjettum Krogsrud
Original assignee: Elkem ASA
Current assignee: Elkem ASA
Priority date: 1976-04-23
Filing date: 1977-04-22
Publication date: 1986-07-03
Also published as: JPS556412B2; IT1143646B; US4116830A; PL109222B1; FI62339B; AU2454177A; SE7704587L; FR2348724B1; AU513864B2; BE853609A; NO138453B; FR2348724A1; NO761383L; PH13281A; PT66399B; FI771188A; FI62339C; YU100877A; ES458064A1; CA1072325A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgiften phenol- und cyanidhaltigen Flugstaubs elektrischer Schmelzofen für die Gewinnung von Siüciummetall oder süiciumhaltigen Legierungen unter gleichzeitiger PeUetisierung im Drehrohrofen, wobei der Staub dem Drehrohrofen in feuchtem Zustand zugeführt wird und in dem Drehrohrofen einer Hitzebehandlung in zwei Schritten in der Weise unterworfen wird, daß im ersten Behandlungsschritt eine Hitze einwirkt, bei der sich ungebundene Verunreinigungen verflüchtigen, und daß der zweite Behandlungsschritt den Temperaturbereich von etwa 1095 bis etwa 1315° C einschließt.

Siüciummetall und siliciumhaltige Legierungen werden heute hauptsächlich in geschlossenen elektrothermischen Schmelzofen hergestellt. Wenngleich wegen der geschlossenen Ofenbauweise der Flugstaubgehalt der Ofenabgase im allgemeinen niedrig liegt und etwa 0,1 Gew.-% des dem Schmelzofen zugeführten Materials ausmacht, fallen mit der Zeit erhebliche Staubmengen an, die gesammelt werden müssen, wozu sie entweder in trockenem Zustand mittels verschiedenartiger Filter oder in nassem Zustand durch Naßwaschen der Abgase ausgeschieden werden können.

Die Erfindung geht vom zweitgenannten Verfahren aus, bei dem aus den Ofenabgasen, die im allgemeinen Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Eisenoxid, Kohlenstoff, Schwefelverbindungen, Phenole und Cyanide mit sich führen, ein Schlamm anfällt, der wegen seines Gehaltes an Phenolen und insbesondere Cyaniden sowohl ein Deponieren aus Umweltrücksichten nicht erlaubt als auch, nach Trocknung und gegebenenfalls Agglomerierung, sich nur erschwert in dem Schmelzprozeß wieder verwerten läßt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, insbesondere cyanid- und phenolhaltige Schlämme von Flugstäuben metallurgischer Prozesse bis zur Umweltunbedenklichkeit zu entgiften und in eine deponierfähige und/oder für die metallurgische Wiederverwendung geeignete Form zu bringen.

Mit der Aufgabe der gezielten oder als Begleiteffekt eintretenden Entfernung unerwünschter Bestandteile in Stäuben metallurgischer Prozesse unter Agglomerierung der Stäube zu Pellets befassen sich die US-PS 9 78 971, die DE-PS 9 42 769 und die DE-OS 24 27 367.

Nach der US-PS 9 78 971 ist seit 1906 bekannt, Erzstäube zur Vorbereitung deren Verhüttung, aber auch Flugstäube aus öfen metallurgischer Verfahren zu agglomerieren, wozu das staubförmige Material in trockenem, bevorzugt aber feuchtem Zustand in einem Drehrohrofen erhitzt wird, der eine nicht bestimnj** angegebene kühlere Eingangstemperatur und eine Ausgangstemperatur von etwa 1095 bis 1315°C aufweist Im vorderen Teil des Ofens sollen solche Verunreinigungen ausgetrieben werden, die flüchtiger Natur sind und im einzelnen verflüchtigbare Schwefel- und Phosphorverbindungen betreffen. Nach diesem ersten Behandlungsschritt wird das Gut dann auf die Endtemperatur erhitzt, wobei es agglomeriert

Nach der DE-PS 9 42 769 kennt man seit 1949 ein Drehrohrofenverfahren zur Agglomerierung trockener und feiner eisenhaltiger Erzmassen unter gleichzeitiger Entfernung von Schwefel und anderen verflüchtigbaren bzw. brennbaren Begleitstoffen. Nach diesem Verfahren werden zwei Drehrohrofen verwendet Der erste Ofen dient als Aufheizofen, in dem die schädlichen Begleitstoffe — im einzelnen sind Schwefel, Blei und Zink genannt — verflüchtigt bzw. in einer oxidierenden Atmo-Sphäre oxidiert werden. Im zweiten Ofen, dem Schmelzofen, wird das eisenhaltige Erzrnateria! dann zufolge teilweisen Erweichens in einer reduzierenden Atmosphäre agglomeriert. Das Verfahren, das im übrigen sehr diffizile Verfahrensbedingungen einzuhalten aufgibt, wird auch als zur Reinigung und PeUetisierung von trockenem Flugstaub aus metallurgischen öfen geeignet bezeichnet

Nach der DE-OS 24 27 367 ist es seit 1975 schließlich bekannt, metallurgische Flugstäube mit hohem Cyanidgehalt (bis 0,5 Gew.-%) dadurch zu entgiften und in eine handhabbare pulverförmige bis körnige Form zu überführen, daß man die vollkommen trockenen feinen Stäube während des mechanischen Transportes über mehrere hintereinandergeschaltete Stufen etiies Ausbrennofens hinweg und unter ständigem Durchwirbeln mit einem oxidierenden Gas zunächst zur Entzündung bringt und unter offener Flammenerscheinung ausbrennen läßt und dann weiter einer Hitzebehandlung aussetzt. Die Staubausbrennung und ständige Behandlung mit dem oxidierenden Gas erfolgt über 10 bis 20 Minuten bei 600 bis HOO⁰C. Das Endprodukt weist dann einen Gehalt von etwa 1 g Cyanid je Tonne Pulver auf. Nach der DE-OS 24 27 367 wird das Verfahren gemäß der DE-PS 9 42 769 als nicht geeignet für eine Entgiftung und Nutzbarmachung der staubförmigen Rückstände von elektrothermischen Reduktionsprozessen unter Verwendung eines Reduktionsmittels auf Kohlenstoffbasis bezeichnet.
Nach keinem der drei oben erörterten Verfahren findet sich also die Aufgabe angesprochen oder gar gelöst, Schlämme von Stäuben aus metallurgischen Prozessen in eine pelletisierte Trockenform zu überführen und dabei gleichzeitig nichtflüchtige Bestandteile wie Metall-

3 4

cyanide in einem einfachen, unkomplizierten Verfahren enthielt, wurde im Drehrohrofen zum Zwecke der Entzu entfernen, d. h. jedenfalls auf einen derartigen Wert Wässerung auf etwa 300° C erhitzt Dann wurde die zu senken, daß das entgiftete Produkt umweltunbedenk- Temperatur in dem Drehrohrofen langsam auf 400° C lieh deponiert bzw. dem metallurgischen Prozeß rück- erhöht, bis sämtliches Wasser ausgetrieben war. Angeführt werden kann. 5 schließend wurde die Temperatur unter gleichzeitigem

Gemäß der Erfindung wurde nun erkannt, daß sich Einblasen von Luft zur Herstellung einer oxidierenden außer Phenolen auch Cyanide selbst aus Schlämmen mit Atmosphäre ziemlich rasch auf etwa 800° C erhöht Dabesonders hohem Wasseranteil und nicht nur aus trok- bei wurden Pellets erhalten, die überwiegend eine Grökenen Stäuben, wie gemäß der DE-OS 24 27 367, unter ße von etwa 3 bis etwa 15 mm und von denen nur 5 gleichzeitiger Pelletisierung in einem einfachen Dreh- io Gew.-% eine Größe unter 1 mm aufwiesen. Ihr Cyanidrohrofen entfernen lassen, und zwar in der Weise, daß gehalt betrug 0,0003 Gew.-% (entsprechend 3 g Cyanid dem Ofen der wasserreiche Schlamm unmittelbar züge- je Tonne Pellets), ein Phenolgehalt war nicht feststellführt und in einem ersten Behandlungsschritt langsam bar.

auf 400° C erhitzt wird und daß nach dem Austreiben Führte man das Brennen bei Temperaturen von etwa

allen Wassers das Behandlungsgut sodann in einem 15 1406'C durch, ließen sich Pellets mit erhöhter Bruchfezweiten Behandlungsschritt für das Erhalten eines koh- stigkeit erhalten; sie waren völlig kohlenstofffrei, und lefreien und an Phenolen und Cyaniden bis zur Umwelt- ein Cyanidgehalt konnte praktisch nicht mehr nachgeunbedenklichkeit abgereicherten pelletisierten Produk- wiesen werden.

tes schnell auf einen Wert zwischen 800 und 1400° C Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht also

erhitzt wird. 20 mittels einer einzigen vergleichsweise einfachen Vor-

Das Verfahren bietet den Vorteil, daß in einfacher richtung und in einem unkompliziert ablaufenden Ar-Verfahrensführung nicht nur Cyanide und Phenole ver- beitsvorgang Schlämme, die bei der Naßabscheidung nichtet werden, sondern auch eine Agglomerierung des von Flugstäuben aus Abgasen metallurgischer Schmelz-Schlamms zu Pellets vorgenommen werden kann, die öfen anfallen, unmittelbar zu trocknen und unter gleichausreichend fest sind, um deponiert oder gewünschten- 25 zeitiger Entgiftung, insbesondere von Cyaniden, in eine falls in den Schmelzprozeß zurückgeführt werden zu deponierfähige, umweltunbedenkliche Form zu überkönnen, führen und ist hinsieht ich der Cyanidbefreiung von me-

Die Atmosphäre im Drehrohrofen kann oxidierend tallurgischen Flugstäuben und deren Pelletisierung dem oder reduzierend eingestellt werden. Beim Arbeiten in technisch wesentlich aufwendigeren Staubausbrennveroxidierender Atmosphäre wird die Unschädlichma- 30 fahren gemäß der DE-GS 24 27 367 bezüglich der Endchung der Cyanide gefördert außerdem werden die produkteigenschaften wenigstens ebenbürtig, vom Abbrand von Söderberg-EIektnxbn herrührenden
Teerbestandieile bei etwa 400° C quantitativ verbrannt;
bei Arbeiten in einer reduzierenden Atmsphäre entstehen festere Pellets. 35

Wenngleich eine Vortrocknung des Schlamms vor
dem Erhitzen im Drehrohrofen auf etwa 800 bis 1400° C
in einer separaten Trockenvorrichtung vorgenommen
werden könnte, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt
erforderte, ist eine solche Vortrocknung nach dem Ver- 40
fahren der Erfindung nicht notwendig, da die Trocknung
im Drehrohrofen selbst vorgenommen werden kann,
wozu der Ofen allerdings örtlich oder zeitlich unterschiedlich hoch aufgeheizt werden muß. In jedem Fall
hat sich ein Trocknen des Schlamms bei Temperaturen 45
bis etwa 400° C als ausreichend erwiesen. Dabei hängen
die Trocknungsdauer für den Schlamm und die sich anschließende Erhitzungsdauer allerdings etwas von der
Zusammensetzung der nichtflüchtigen Bestandteile der
Ofenabgase zufolge der Bauart des Schmelzofens und 50
der Verfahrensführung bei der Herstellung des metallischen Siliciums bzw. der siliciumhaltigen Legierungen
ab.

Für die Leistungsfähigkeit des Verfahrens gemäß der
Erfindung wird nachfolgend ein Beispiel gegeben: 55

Ein etwa 70 Gew.-% Wasser und etwa 4 Gew.-%
Teer enthaltender Schlamm, der, auf Wasserfreiheit berechnet,

SiO₂ 87,0 Gew.-°/o 60

Al₂O₃ 2,6 Gew.-%

CaO l,4Gew.-%

MgO UGew.-%

Fe₂O₃ 2,5 Gew.-%

Cioui 3,6 Gew.-% 65

S₁₀Ui l,0Gew.-%

Phenole 0,0028 Gew.-%

Cvanide 0.0037 Gew.-%

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entgiften phenol- und cyanidhaltigen Flugstaubs elektrischer Schmelzofen für die Gewinnung von Siüciummetall oder süiciumhaltigen Legierungen unter gleichzeitiger PeUetisierung im Drehrohrofen, wobei der Staub dem Drehrohrofen in feuchtem Zustand zugeführt wird und in dem Drehrohrofen einer Hitzebehandlung in zwei Schritten in der Weise unterworfen wird, daß im ersten Behandlungsschritt eine Hitze einwirkt, bei der sich ungebundene Verunreinigungen verflüchtigen, und daß der zweite Behandlungsschritt den Temperaturbereich von etwa 1095 bis etwa 1315°C einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehrohrofen als feuchtes Material der nach einer Wäsche des Staubes mit Wasser erhaltene wasserreiche Schlamm unmittelbar zugeführt wird, im ersten Behandlungsschritt der Schlamm langsam auf 400⁰C erhitzt wird und daß nach dem Austreiben alien Wassers das Behandlungsgut im zweiten Behandlungsschritt für das Erhalten eines kohlefreien und an Phenolen und Cyaniden bis zur Umweltunbedenklichkeit abgereicherten pelletirierten Produktes schnell auf einen Wert zwischen 800 und 1400⁰C erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vortrocknung bei etwa 300⁰C.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Durchblasen von Luft durch den Ofen.