DE2747957A1 - Verfahren zur verwertung von abfallschlacke aus der ld-stahlerzeugung - Google Patents

Verfahren zur verwertung von abfallschlacke aus der ld-stahlerzeugung

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DE2747957A1
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Hubertus Goessens-Lambertus
Gerardus Josephu Wolfs-Andreas
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Cimenteries CBR SA
Eerste Nederlandse Cement Industrie (ENCI) NV
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Description

Deutsches Patentamt 31 837 K Zweibrückenstr. 12
8000 München 2
B/Du(798) 12.0kt.1977
Patentanmeldung
Ann).: Eerste Nederlandse Cement Industrie (EiNCl) N.V., Postbus 1, NL - Maastricht (Niederlande) und
C.B.R. Cementbedrijven N.V., Terhulpsesteenweg 185, B - 1170 Brüssel (Belgien)
Bez.: Verfahren zur Verwertung von Abfallschlacke aus der LD-Stahlerzeugung
809819/0696
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verwertung von Abfallschlacke aus der LD-Stahlerzeugung (Linz-Donawitz-Verfahren, das als Blasstrahlverfahren zur Erzeugung von Stahl aus Stahleisen im Konverter bekannt ist und ein Sauerstoff-Frischverfahren darstellt, wobei technisch reiner Sauerstoff durch eine wassergekühlte Lanze in flussiges Stahleisen geblasen wird (vgl. Uhlmann 1955/ Bd. 6, Seite 368, und 1965/ßd. 16, Seite 181)). Die in der Schlacke vorhandenen Metalloxyde werden mit einem Reduktionsmittel unter Zusatz eines Al0O0 enthaltenden Zuschlags zu Metall reduziert und von der Schlacke getrennt.
In bestimmten Gebieten findet man oft Mengen Schlacken, die u. a. wie die LD-Schlacke aus dem Verfahren der LD-Stahlerzeugung stammen. Im Gegensatz zu einer Hochofenschlacke ist diese Schlacke nach dem Abschrecken nicht hydraulisch und demzufolge wenig wertvoll. Die Möglichkeit zum Recycling der Schlacke in einem Hochofen zur Eisengewinnung ist infolge der Anhäufung unerwünschter Elemente beschränkt. Die Halden dieser Schlacke müssen darüber hinaus als Umweltverschmutzung angesehen werden. Die Hauptbestandteile der LD-Schlacke liegen meistens innerhalb folgender Gew.-/^-Grenzen:
SiO2 7,0- 18,0
A12°3 0,3 - 2,0
CaO 35,0 - 55,0
MgO 2,6 - 6,0
Fe + FeO
χ		 15,0 - 40,0
MnO
X		 2,0- 6,5
P2°5 1,0- 2,5
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Der Eisengehalt der Schlacke ist so groß, daß die Eisengewinnung aus der Schlacke sinnvoll scheint. Die Eisengewinnung aus der Schlacke lediglich mittels Reduktion ist schwierig und wenig wirtschaftlich. In reduzierendem Milieu gibt es zwar bei einer Temperatur von ca. 1200 C metallisches Eisen, aber dieses Eisen wird feinteilig in den Poren der Restschlacke zurückgehalten, weil die Temperatur, bei welcher diese Schlacke flüssig wird, durch die Reduktion der Eisenverbindungen bedeutend erhöht wird. Es ist daher schwierig, das Eisen von der Restschlacke zu trennen.
Die FR-OS 73 05 145 lehrt ein Verfahren, Metall aus einer LD-Schlacke ζυ gewinnen, wobei man gleichzeitig noch eine verwendungsfähige Schlacke erhält. Man geht von einer flüssigen LD-Schlacke aus, der Bauxit zugefügt wird. Die Reduktion findet, ausgehend von einer flüssigen LD-Schlacke, immerhin noch bei ca. 1600 C mittels eines festen Reduktionsmittels, wie Kohlenstoff oder Aluminium, statt. In Gebieten, wo Bauxit verhältnismäßig teuer ist, wird dieses Verfahren nicht bevorzugt. Ein Beispiel zeigt, daß man neben Al~0_ auch SiO- als Zusatz benutzen kann, wobei eine Schlacke anfällt, die nach der Abkühlung und dem Mahlen hydraulische Eigenschaften hat. Energietechnisch ist dieses Verfahren nicht rationell, vor allem, wenn man von einer kalten Haldenschlacke ausgeht.
Die GB-PS 922.586 lehrt die Eisengewinnung aus einer Schlacke. Durch die Verwendung von Koks, Eisenerz und Kalk stellt dieses Verfahren ein modifiziertes Hochofenverfahren dar und ist nicht'fUr die LD-Schlacke verwendbar. Die Restschlacke enthält noch ziemlich viel Eisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu einem Verfahren zur Verwertung einer LD-Schlacke zu gelangen, wobei:
a) Metall aus der Schlacke durch Reduktion bei verhältnismäßig niedriger Temperatur und nicht notwendigerweise innerhalb der Flüssigkeitsphase gewonnen werden kann, so daß die kalte Haldenschlacke einsetzbar ist;
b) als Zugabe auch ein Material mit einem niedrigeren AlJIL-Gehalt als Bauxit, vorzugsweise ein Abfallmaterial, benutzt werden kann;
c) die Trennung von Schlacke und Metall bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, vorzugsweise in einer technologisch einfachen Weise, stattfinden kann;
d) die Restschlacke ein industriell verwendbares Produkt ist, das vorzugsweise in einfacher Weise in einem normalen Portland- oder Hochofenzement verwandelt werden kann.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die LD-Schlacke mit wenigstens einem Aluminium- und Siliciumoxyde enthaltenden Zugabematerial in einer Menge von 45 - 2 1/2 Teilen Zugabematerial zu - 97 1/2 Teilen LD-Schlacke und Kohlenstoff als Reduktionsmittel vorgemischt wird und die Reduktion hauptsächlich in der festen Phase stattfindet, wonach das Eisen zwischen etwa 1250° C und 1500° C
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aus der neu gebildeten Schlacke abgeschieden und daraufhin entfernt wird. Vorzugsweise wird eine Temperatur etwa zwischen 1350 C und 1450 C angewendet.
Die neu gebildete Schlacke kann nach Kalkzugabe zu Portlandzementklinkern verarbeitet werden. Unter "Kalk" sind Materialien zu verstehen, die einen hohen Gehalt an CaO oder CaCO- enthalten. Die gesamte LD-Schlacke kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu wertvollen Produkten verarbeitet werden.
Vorzugsweise verwendet man als Aluminium- und Siliciumoxyde enthaltendes Zugabematerial Aluminiumsilikate. Nach einer noch näher zu beschreibenden Ausfuhrungsweise des Verfahrens sind auch andere Zugabematerialien verwendbar.
Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist die Erkenntnis, daß gleichzeitig auch andere umweltverschmutzende Materialien als Zugabematerialien in ein nützliches Erzeugnis verwandelt werden können. Dies gilt namentlich fUr die meistens in der Nähe der Stahlindustrie liegenden Abfallprodukte von Steinkohlengruben, wie l.'aschberge, Grubengestein oder Schlamm. Dieses Haldenmaterial hat meistens 15 bis 25 Gew.-^ Kohle, die gleichzeitig als billiges Reduktionsmittel verwendet werden kann, so daß kein oder nur wenig sonstiges energiereiches Reduktionsmittel notwendig ist. Dieses Haldenmaterial kann z. B. nachstehende Analyse haben:
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32 Gew.-% Glühverlust, meistens aus Kohle; 68 Gew.-# anorganische Bestandteile, hauptsächlich Aluminiumsilikate.
Die Analyse der Restbestandteile umfaßt in Gew.-%:
SiO2 56
Al2O3 25
CaO 3
Fe2O3 8
Ebenso wie die Abfallprodukte der Kohlengruben kann man auch umweltverschmutzende Flugasche verwenden, deren Zusammensetzung mit den oben genannten Restbestandteilen übereinstimmt. Auch kann man Flugasche, Steinschlamm, Ton oder tonhaltige Abfälle o. dgl. oder Gemische aus mehreren dieser Stoffe verwenden.
Das Mengenverhältnis zwischen LD-Schlacke und zugesetztem Aluminiumsilikat kann man je nach der Art des hinzugefügten Aluminiumsilikats und der Art der neuen Schlacke, die man zu erhalten wünscht, weitgehend verändern. Diese Mengen können zwischen 55 - 97 1/2 Teilen LD-Schlacke und 45-2 1/2 Teilen Aluminiumsilikat enthaltenden Materialien liegen.
Wenn man von Haldenmaterial aus Steinkohlengruben in einem Verhältnis in etwa von der Zusammensetzung dieses Materials ausgeht, z. B. 55 - 80 Teile LD-Schlacke und 45 - 20 Teile Schiefer (berechnet auf Asche), dann erhält man bei 1350° C bis 1450° C nach der Abscheidung des Metalls eine flüssige Schlacke, deren Zusammensetzung die einer normalen Hochofenschlacke entspricht. Diese Schlacke kann nach dem Abschrecken zu einem hydraulischen Bindemittel verar-
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beitet werden oder als solche auf bekannte Weise mit Kalk zu Portlandzementklinkern verwandelt werden·
Die Abscheidung von Eisen in der Flüssigkeitsphase macht einige Schwierigkeiten. Insbesondere ist ein Drehofen zu diesem Zweck wenig geeignet·
Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wenn der LD-Schlacke so viel Zugabematerial hinzugefugt wird, daß in der Schlacke Kalziumsilikat mit der Zusammensetzung von 2 CaO.Si(Xj entsteht. Dieser Stoff hat die Eigenschaft, unter richtigen Kühlungskonditionen in ein feines Pulver auseinanderzufallen, und kann bei genügender Menge in der Schlacke auch diese selbst in Feinpulver auseinanderfallen lassen.
Deshalb fUgt man insbesondere der LD-Schlacke so viel eines Zugabe materials hinzu, daß die resultierende Schlacke in einem Dreiecksdiagramm, das die Prozentsätze CaO, Al2O3 und SiO2 darstellt, innerhalb eines Gebiets liegt, wovon fUr eine Temperatur von 1350° C drei Winkelpunkte mit nachstehenden Zusammensetzungen anzugeben sind:
% CaO % Al2O3 % SiO2
1. 55 3 42
2. 60 28 12
3. 70 4 26
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Es hat sich herausgestellt, daß alle Zusammensetzungen der Schlacke innerhalb des oben genannten Gebiets zum spontanen Auseinanderfallen der geformten Schlacke zu Feinpulver führen, und zwar während einer Kühlung bis herunter auf ca. 200 C.
Gleichzeitig wurde gefunden, daß das metallische Eisen in feingeteiltem Zustand in der Schlacke anwesend ist. l.ach eier Kühlung und den Auseinanderfallen der Schlacke können die dann im Pulver vorhandenen Eisenteilchen leicht auf bekannte Weise, z.B. auf magnetischem Wege, mittels Windsichter u. dgl., vom Schlackenpulver getrennt werden.
Überraschenderweise ergab sich auch, daß die Große der Eisenteilchen zu beeinflussen ist. Venn man entsprechendes Zugcbenaterial hinzufügt, so daß die Zusammensetzung der Schlacke in der Kühe der Begrenzung durch die Punkte 1 und 2 liegt, sind dje Eisenteilchen erheblich größer als die Schlackenteilchen. Bei einer Zusammensetzung in der Nähe der Begrenzung durch Punkt 3 weichen diese in der Größe aber nicht viel von den Schlackenteilchen ab. Für eine gute Trennung von Eisen und pulverförmiger Schlacke wird man deshalb die Zusammensetzung der Schlacke vorzugsweise im erstgenannten Gebiet anordnen.
Man kann die genannten Zusammensetzungen erzielen, wenn man als Zugabematerial 20-2 1/2 Teile Aluminiumsilikat, z.B. dem Haldenschiefer, 80 - 97 1/2 Teile LD-Schlacke hinzufügt. Das gleiche Resultat kann man auch durch andere Zugabematerialicn erreichen. Diese umfassen auch Materialien, die, wie Hochofenschlacke, Rot-
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schlamm υ. dgl., Aluminiumoxyd und Siliciumoxyd enthalten.
Das Schlackenpulver kann nach der Abtrennung des Eisens mit Kalk auf bekannte Weise in Portlandzementklinker verwandelt werden. Große Vorteile hierbei sind, daß die Schlacke schon als Feinpulver verfügbar ist und in der Schlacke der Kalk in dekarbonatisierter Form vorhanden ist.
Eine praktische Durchfuhrung des oben erwähnten bevorzugten Verfahrens besteht darin, daß LD-Schlacke, Zugabematerial und Kohle granuliert werden, die Körner in einem Drehofen getrocknet und bis 1400 C erhitzt, wobei das Eisen reduziert und die Körner gesintert werden und daraufhin unter ZurUckgewinnung von Wärme bis ca 200 C gekühlt werden, wonach das Eisen von der dann auseinanderfallenden Schlacke getrennt wird. Dieses Verfahren hat den großen Vorteil, daß man auf einfache Weise einen Drehofen benutzen kann. Anfänglich ist das Eisen in den Körnern enthalten und reoxydiert kaum.
Die Erfindung wird durch nachfolgende Beispiele erläutert: Beispiel 1
In einer LabormUhle (ScheibenschwinginUhle) wurden während zwei Minuten 80 g LD-Schlacke mit einer chemischen Analyse von (alles in Gew.-^) CaO - 36,2 %, SiO2 - 13,5 %, Al2O3 - 1,9 %, HgO - 4,4 ^, Fe2O3 - 34,1 %, MnO - 4,4 % und P2O5 - 1,5 % zusammen mit 40 g Schieferabfall einer Kohlenwäscherei gemahlen. Die chemische Analy-
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se des Haldenschiefers betrug: CaO - 1,2 %, SiO2 - 36,9 %, AIo^g -17,1 %, KgO - 1,5 %, Fe2O3 - 5,0 %, P2O5 - 0,2 c,l, Glühverlust - 32 %
Das anfallende Pulver wurde in einen Tiegel aus gesinterten Aluniniumoxyd gebracht und in einem Glühstabofen elektrisch bis zu einer Ofentemperatur von 1400 C erhitzt. Die Ofenatmosphäre wurde reduzierend gehalten, indem man oben erwähnten Tiegel in einen größeren hineinstellte, dessen Boden mit Kohlenstoff bedeckt war. Nach einer Standzeit von dreißig Minuten bei 1400 C wurde der Tiegel aus dem Ofen genommen und an der Luft bis auf kaumtemperatur gekühlt. Daraufhin wurde der Tiegelinhalt geprüft.
Auf dem Boden des Tiegels hatte sich Eisen gesammelt. Das Gewicht des gesammelten lisens betrug 21,7 g mit einer chemischen Analyse: Fe - 94 %, P - 1,4 %, Mn - 0,9 %, C - 2,4 %, Si - 0,0 JS.
Über dem Eisen befanden sich 76 g Schlacke mit einer chemischen Analyse von: CaO - 38,2 %, SiO2 - 33,2 %, Al3O - 12,4 %, MgO -5,4 %, Fe2O3 - 1,2 %, MnO - 3,9 % und P3O5 - 0,2 %.
50 g der angefallenen Schlacke wurden mit 105 g Kalkstein mit einer chemischen Analyse von: CaO - 50,6 1A, SiO0 - 6,2 '/», Alo0_ - 0,9 %, Fe2O3 - 0,4 %, MgO - 0,3 % und Glühverlust 40,V % zusammen zwei Minuten in einer Labormühle gemahlen. Vom anfallenden Pulver wurde eine Tablette zusammengepreßt, welche in einen Platintiegel eingebracht wurde und in einem Glühstabofen elektrisch bis auf eine Ofentemperatur von 1450° C erhitzt.
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Nach einer Standzeit von dreißig tiinuten bei 1450 C in einer oxydierenden Atmosphäre wurde der Tiegel aus dem Ofen genommen und an der Luft bis auf Raumtemperatur gekühlt.
Die gesinterte Tablette wurde mikroskopisch geprüft. Hierbei ergab sich, daß das Material mineralogisch nicht vom normalen Portlandklinker abwich.
Beispiel 2
Von einer LD-Schlacke mit einer chemischen Analyse von (alles in Gew.-?o)i CaO - 39,2 %, SiO2 - 12,9 %, Al2O3 - 1,9 %, MgO - 5,2 %, Fe2O3 - 33,8 %, MnO - 4,9 % und P2 0S " 1/7 *" uncJ Haldenschiefer mit einer chemischen Analyse von: CaO - 0,4 %, SiO2 - 39,8 %, Al2O3 - 15,2 %, MgO - 1,4 %, Fe2O3 - 4,8 % und Glühverlust - 34,2 % und reinem Kohlenstoff wurden Mischungen A und B zusammengesetzt.
Die Mischung A betrug 100 g LD-Haldenschlacke, 15,1 g Schiefer und 4,5 g Kohlenstoff.
Die Mischung B betrug 100 g LD-Schlacke, 20,4 g Schiefer und 3,3 g Kohlenstoff.
Die Mischungen A und B wurden gesondert in einer Labormühle (ScheibenschwingmUhle) während zwei Minuten gemahlen und daraufhin mit Wasser zu Körnern von ca. 2 cn Grüße granuliert. Die anfallenden Körner der Mischungen A und B wurden gesondert in einen oluminium-
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oxydgesinterten Tiegel gebracht, dessen Innenctii« mit einer dünnen Siliciumkarbidauflage verschon warf und in einen Gliilistcbofen elektrisch bis zu einer Temperatur vein 1Ί00 C erhitzt. Die Atnosphiire in dem Tiegel wurde reduzierend gehalten, indem non ihn mit einer feuerbeständigen Platte zudccl ic.
Uach einer Standzeit von i,ic:iiri<i i'.iriutrn bi.i 1- Ji C wi.-rcii: die Heizung ausgeschaltet, so ein'! der Ofen Itin^sam bic auf VA)U C abkühlen konnte, worauf der Tiegel aus dein Ofen genommen unci an der Luft weiter abgekühlt wurde.
Die Körner der Probe A zeigten bei einer loinnc r( tür von 230 C fine spontane Desintegration, während die Körner d.-.r Probe [.> bri Ί ί.-'J C desintegritrten. In beiden fällen kam das l.i'jr-n οίε ncr lotni ratkürner in Schlackenpulver vor.
Die gemessene Kornvrrteilung des lir.ens und die dosintegrierte i.estschlacke sind in nachstehender Tabelle in Gew.-','en und die Fraktionen angegeben.
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80981 9/0696
BAD ORIGINAL
27479S7
Tab«; lie
Probe A Schlecke
50, b
35,4
1,7
12,0		 Γ is »π
15, ύ
30,6
2ϊ;,2
1ϋ, 4
7/ύ 		B jcIi luc.'ce
£1,1
",1
0,0
4,1
2,7		 Lison
5,?
15,7
2V>
23,7
30,1
Fraktionen
0-20
20 - 40
!0 - 03
03 - 150
150<		 100,0 100,0 "ι (»ο,ο im,o
Total
Aus der FabelLe geht hervor, tJri'i el ic* Eisenlcornv -r t'j i lun:j in rlor Pro be LJ erhebLich nröllor ist als in (h;r Probe A. L io LuaciMniMiüc tzunrj der Schlacke der Probe ti Liegt mimi-ich ntih-'r zur liocjrt.ri^urKj cJurcti die i'unkte 1 und 2 in ob.»n gonannten Lreiecksdirujrciriu,.
Die Durchführung des erKnduncjsnemUÜon Verfahrens uinl in der Zeichnung beispieLswnise v/eicor orläutert.
Fig. 1 zeigt eine sclmnatische Darstellung einer Anlage .:»r Verarbeitung von LD-Schlacke wit Zugabematerialien zu liuhuisen und Portlandzementklinkorn mit llilfo von Drehofen tjeruii/i dem Höi-S!)iel 1. Es wird betont, dufl eine industrielle Durchführung dos erfini.'nrujarjctüiiJon Verfahrens nicht auf eine Durchf'.ihriirui mich dem iu:is,')ieL beschränkt ist. Andoro technische Durchführung For,;n;n sind z. H. mit anderen Ofen möglich.
ü () 9 8 1 9 / 0 6 Q 6
-iß- 27'WUbV
In der schema tischen Darstellung nach Fig. 1 ■. i ru Ir. i 11 Li)-Schlncke und bei 12 Schiefer (z. Li. AbFallyc r, 11 ir einer '.iteinkohlengrube) über einen Lirecher 13 zugeführt, dci: die Uol·.:;-o FF:: bricht. Das gebrochene Produkt wird boi 1 ·! einen ;/γ^·!ι:>Γen 1:- zur>.'-führt, worin die Eisenverbinc'ungen der Li-Jci, Ire!.;: v:>n ::en im Schiefer vorhandenen Kohlens toF f, ev ti. ornünzt in it eiru.M.i uncic.r μί t!edu.': t ionsiii t te I, reduziert werden.
Cei 1 (> wird heizgas zugeführt, ur.i die nasse im Ofen n;if di>! er! ι; derliche fe.iinera tür zu hrincjen. In 'Vi,; Of^n icli;,Li.:t (. i·..· i.;i:...e sciil ieiil ich bei cn, l'K"'1 C. :.jl \, Lciin c'cr> in ι' ■ r L-ci.nieL/un·;) \\. -yoECri iedone Koheisen ubgf;2ar)F c verd;;n. \.Uf-.r einen . .lizopfer 1 '■ ι ι schließlich die neue lies tsch! nc!:e gcM/onnen. iüejst; './in1 H'i.-.r.iri oder nach iv'ühlung in fester Form über ein'; ^trocl:e I1.' zu ei im:; [lischer 1 10 go rührt.
iiasser oder nicht nasser, feingemahlener Kalkstein od·- Lr.-i'ie ■ bei 111 eirmm I.ürmcaus tauscher 112 (z. l>. ein:; i'rornel) zu" .f ii,.i t und vorgev/iirni t.
Für diese Vorv/iirmung ktnn<;n t. riuc iirjct'.-. e: d^r, ί · r <: i ί f ι κ ·π:> 1 < tin I in . noch ζυ beschreibenden Sin ti· ro r>.ins I 1^S v.:r'.:tu!i: t \'"· π, ν :. u. t einen kauclu)askanul 1 1 ·! zugeführt w.rr.rn. ι rr . .ι r1 ritiu:; 1 :\u ·:,<:;,■ r 1I ist se ! bs tvers tiirid I icii nit einer !>iriihj'.ib Fiiiirv irr Lr ii: u r ι ·. Il , ιϊ! · n,jr:i5vi:n i ι Iu to r 1 Io und, < μ ι i.o,\ r in t :ri >: -ι Ί) (in , .-. > f r: : ■ , ι, : it <■ ιir ■■ ' f-lek trof i 1 rc.-r 117 verseilen, viihrmn! di*' Abguse über >iincn - io: i.-stein 1 1 fj in die Atmosphäre (jflatifu.n.
809819/0
BAD OWQlNAL
-19- 27A79b7
Ι;αε vrrcovürr.;te "llc:li]" aus r'ern LiirniftcuscLer 11/' wire! evtl. zusammen nil rom jlaub ous der /.bf ührvorriciitunn, 115 lint' cus den ι Jr! ircf ilter 117 zum Mischer 110 geführt und nach der Mischung mil der beim Schornsiein Ilo anfallenden Schlacke dem Sinicrofi:fi 113 zugeführt.
L»if bei IT-' ziiroj iihrtc hcii'jc.· iiiichuf.n von schlacke und Uolksi(;in-Γ'-iil i.'i id iii ointorofon 113 Ιίε ca. 1'ΌΟ C rjch^izi, i.'ozu bei lL'O ileirgns <ϊηπ«]<·ϋο1 wir(;. i;oc rvciuiuric Produl:i wird in einen Kühler IM gekühlt und bei 122 (ils lOrtlandzer.ieniklinker zur weiteren Verarbeitung zu Ilcnnnt cbreführt.
In nncfittehender Tabelle wird sciiJ in'-lich eine Uclutof f bilnnz für i^if» /".uibore.itunn von i.ohcisen und i'ort.Tnndze.v.i ntklinkor noch t'em erfindungsgenüi'en Verfahren gegeben, das nit oinrr vorbeschriebenrn Vorrichtung ausgeführt werden kann. Ausnc qangcn wird von "i(.)OJ kg LD-Schlrcke sovie von iialdensciiiefer einer iJt<inkoli]enrrube. Ine Zusammensetzungen der Rohstoffe und .-"rodukte sind in kg ü.rcr Oxyde ausgedrückt, die aus der ciier.iir.chen /.nalyse bestimmt wurden.
- 1A) -
809819/0696
BAD ORIGINAL
PRODUKTION ROHEISEN Schiefer anfalle nce(s) PRODUKTION KLl..;C0i! 'onfal- i
lenco !		 i •Ό '
SiO, ausgegangen von 1&5 uoheiccn Schlecke ziif'cf ügt Klin!:er \ ] 13VJ ;
Al0O Lü-Schlacke: £6 0 (Si) 3Ι.Ό ivalkstein CC '
..ηθ 135 - - 105 126 20 '
CaO 19 O 3 (im) 40 Io 11
,,gO AA 7 - - r>
O
Κ.Ο 362 19 - :>1 ■027 3
:;.2ο 44 2 - 19 17 l ·;
S03 0 6 11 1 36
Ρ2°5 9 1 -
Fe2°3 2 25 5 (P) 3 -
uest 14 3 243 (Fe) n - 2169 {
Glühver 341 7 33 r-
υ
lust 30 160 3
Total 500
263 969 O3'v5
1000 2030
Ausgehend von einer Tonne LD-Schlacke ge\.innt man mit den in dem Beispiel erwähnten Rohstoffzusammensetzungen
263 kg Roheisen und
2169 kg Portlandzeinentklin'ccr.
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BAD ORIGINAL Hierzu mußten zugefügt werden:
500 kg Schiefer 2030 kg Rohkalkstein (Maastrichter Kreide).
Der als Abfallprodukt einer Steinkohlengrube hinzugefügte Schiefer hat wegen der Anwesenheit von hauptsächlich Steinkohlen (Reduktionsmittel), Karbonaten und gebundenem Wasser einen GlUhverlust von 32 Gew.-f,.
In Fig. 2 ist eine Variante zur Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens schematisch dargestellt. Bei 21 wird LD-Schlacke und bei 22 Zugabematerial, z.B. Schiefer einer Kohlengrube, und evtl. Kohle in dosierter Menge über eine Mahl- und Mischvorrichtung 23 zugeführt.
Das gemahlene und gemischte Produkt wird zuerst mit Wasser in einer Granulierschale 24 granuliert.
Die Körner werden bei 25 einem Drehofen 26 zugeführt, in dem die Körner bis zur erforderlichen Temperatur erhitzt werden, wozu Heizgas bei 27 zugeführt wird. Die Eisenverbindungen der LD-Schlacke werden in Anwesenheit von Kohlenstoff zu Eisen reduziert, das regelmäßig verteilt in den Körnern anwesend bleibt. Bei 28 verlassen die heißen Körner den Drehofen 26 und werden auf einem Rost 29 mit Luft gekühlt. Diese Luft wird als heiße Verbrennungsluft verwendet, was eine günstige Energieausnutzung ermöglicht.
- 22 -
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An einer Lagerstelle 30 sind die ivörnsr so weit gekühlt, dcß sie in Pulver auseinandergefallen sind. Das Pulver wird in einer occr mehreren Windsichtern 31 getrennt in Feinprodukt 32, das nahezu eisenlos anfallt, und gröberes material. Das gröbere Material wird in einer Mühle 33 zur Zerkleinerung der weniger cut cesintegrierten Schlacke bearbeitet. In einen Abscheider 34 wird bei 35 das Eisenprodukt und bei 30 die Kestschiacke gewonnen. Die bei 32 und 36 abgezogene eisenfreie Schlacke kann in bekannter Weise mit Kalk zu Portlandzementklinker gebrannt werden.
Zusammenfassend kann man sagen, daß die Essenz der Erfindung darin besteht, LD-Schlacke als umweltverschmutzender Stoff mit mindestens einem anderen umweltverschmutzenden Stoff bei verhältnismäßig niedriger Temperatur in Roheisen und in einen als hydraulisches Produkt verwendbaren Stoff verwandeln zu können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber nicht auf die Verwendung eines Abfallstoffs als Zusatz beschränkt.
Eine weitere Essenz der Erfindung besteht darin, daf! es nach einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemüßen Verfahrens möglich ist, ohne Komplikationen einen Drehofen zu verwenden und das geformte Eisen in einer sehr einfachen leise abzuscheiden, während die Schlacke in Pulverform zur weiteren Verarbeitung als Portiandzementklinker verfügbar wird. Schließlich benötigt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens relativ wenig Energie,
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Leerseite

Claims (15)

~X~ 27479b? Potentansprüche;
1. Verfahren zur Verwertung von Abfallschlacke aus der LD-Stahlerzeugung, wobei man die in der Schlacke vorhandenen Ketalloxyde mit einem Reduktionsmittel unter Zusatz eines Äl„O_ enthaltenden Zuschlags zu Metall reduziert und von der Schlacke trennt, dadurch gekennzeichnet, daß die LD-Schlacke mit einem wenigstens Aluminium- und Siliciumoxyde enthaltenden Zugabematerial in einer i!enge von 45-2 1/2 Teilen Zugabematerial zu 55 - 97 1/2 Teilen LD-Schlacke und Kohlenstoff als Reduktionsmittel vorgemischt wird und die Reduktion hauptsächlich in der festen Phase stattfindet, wonach das Eisen zwischen etwa 1250 C und 1500 C aus der neu gebildeten Schlacke abgeschieden und daraufhin entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperatur etwa zwischen 1350 C und 1450 C angewendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die neu gebildete Schlacke nach Kalkzugabe in Portlandzementklinker verwandelt wird.
4. Verfahren noch den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugabematerial, das wenigstens Aluminium- und Siliciumoxyde enthält, ein Aluminiumsilikat ist.
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ORIGINAL INSPECTED
27479b?
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ols Aluminiumsilikat Abfallprodukte von Steinkohlenrruben verwendet werden, die gleichzeitig als Reduktionsmittel Kohle enthalten.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Aluminiumsilikat Flugasche, Steinschlamm, Ton oder ein tonhaltiges Abfallprodukt o. dgl. oder eine Mischung aus mehreren dieser Stoffe verwendet wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, oaß 55 - 97 1/2 Teile LD-Schlacke mit 45-2 1/2 Teilen Aluminiumsilikat verwendet werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dai3 55 - 80 Teile LD-Schlacke mit 45 - 20 Teilen Schiefer (berechnet auf Asche) behandelt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer LD-Schlacke so viel von einea wenigstens Aluminium- und Siliciunioxyo'e enthaltenden Zugabematerial hinzugefügt wird, daß die resultierende Schlacke in einem Dreiecksdiagramm, das die Prozentsätze CaO, AIpO- und SiO„ darstellt, innerhalb eines Gebiets liegt, wovon für eine Temperatur von 1350 C die drei Winkelpunkte mit nachstehenden Zusammensetzungen anzugeben sind:
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% CaO % Al 2°3 £ SiO2 1. 55 3 42 2. 60 28 12 3. 70 4 26,
wobei aus der Schlacke nach einer Abkühlung bis auf etwa 200 C das Eisen aus dem dabei geformten Feinpulver gewonnen wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Schlacke in der Nähe des Gebiets eingestellt wird, das durch folgende Zusammensetzungen dargestellt ist:
% CaO % Al 2°3 % SiO2 1. 55 3 42 2. 60 28 12
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 2, 4 - 7 und 9-10, dadurch gekennzeichnet, daß 80 - 97 1/2 Teile LD-Schlacke mit 20 - 2 1/2 Teilen Schiefer (berechnet auf Asche) behandelt werden.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugabematerial Hochofenschlacke, Rotschlamm o. dgl. hinzugefügt wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 9 - 12, dadurch gekennzeich-
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net, daß LD-Schlacke, Zugabematerial und Kohle granuliert, die Körner in einem Drehofen getrocknet und bis ca. 1400 C erhitzt und daraufhin unter ZurUckgewinnung von Wärme bis ca. 200 C gekühlt werden, wonach das Eisen v< andergefallenen Schlacke abgetrennt wird.
200 C gekühlt werden, wonach das Eisen von der dann ausein-
14. Schlacke mit hydraulischen Eigenschaften aus einer LD-Schlacke, welche nach dem Verfahren eines oder mehrerer der oben genannten Ansprüche behandelt wurde.
15. Portlandzementklinker aufbereitet aus Rohstoffen, gewonnen aus einer LD-Schlacke, welche nach dem Verfahren eines oder mehrerer der oben genannten Ansprüche behandelt wurde.
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