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Verfahren zur Gewinnung von ver-
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hüttungsfähigem Einsatzmaterial aus eisenhaltigen Abfallmaterialien.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verhüttungsfahigem
Einsatzmaterial aus eisenhaltigen feinkörnigen Abfallstoffen, wie Gichtstaub, Gichtschlamm,
Rotschlamtn, Filterstaub, Filterschlamm, Konverterstaub oder dgl.
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Die Aufbereitung und Aufarbeitung der bei den üblichen Verhüttungsverfahren
anfallenden, einen Eisenanteil von etwa 30-50 aufwei3enden Feinkornmaterialien,
wie etwas der am Hochofen bzw. Konverter anfallenden Gicht- und Filterschlämme bzw.
Staube oder der am Aluminiumschachtofen'anfallenden Rotschlamme ist ein nach wie
vor ungelöstes Problem. Die Ursache hierfur ist neben der - allerdings weniger problematischen
- Feinkörnigkeit insbesondere der hohe Anteil an Zink, Blei und Alkalien, die bei
Zink bis zu 18 , bei Blei bis zu etwa 13 % und bei den Alkalien bis zu 8 % ausmachen
können und die bei der Wiederverhüttung im Hochofen zu schweren Störungen fahren,
teilweise als ausgesprochene Hochofengifte
gelten.
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Es sind zwar bereits Verfahren zur Aufbereitung dieser sIaterialien
bekannt geworden, die jedoch nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt und daher
in die Praxis nur dort Eingang gefunden haben, wo keine geeigneten Deponieflqchen
zur Verfugung stehen oder aus Gründen des Umweltschutzes die Anwendung dieser Verfahren
erzwungen wird. So ist insbesondere das sogenannte "Wälzverfahren" bekannt, bei
dem die Staubmaterialien einer Wärmebehandlung im Drehrohrofen oder einem Schichtofen
unterzogen werden. Durch dieses Verfahren kann eine Verringerung der Zinkanteile
im Konzentrat auf etwa 0,05 - 0,15 ffi und der Bleianteile bis 0,1 - 0,2 % erreicht
werden. Es ist dieses bekannte Verfahren jedoch sehr aufwendig, da die die Grundlage
dieses Verfahrens bildende reduzierende Verflüchtigung Temperaturen von um 1.0000
C erfordert, wobei der Energieverbrauch und die Reaktionszeit von der Basizität
und dem Anteil an freiem Kohlenstoff abhängig sind. Hinzu kommt, daß auf diese Weise
eine Abtrennung der Berge und damit ein Fe-Konzentrat nicht erhalten werden kann
sondern in einem weiteren Schritt ein Trennverfahren angeschlossen werden muß. Dieses
bekannte Verfahren führt daher nicht zu einem wirtschaftlich tragbaren Ergebnis.
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Versuche, durch Magnetabscheidung ein verhdttungsfähiges Konzentrat
aus den Abfallstäuben bzw. -schlämmen zu extrahieren, fährten ebenfalls nicht zum
Erfolg. Es können auf diese Weise zwar
Konzentrate mit einem Fe-Gehalt
von 50 -,0 und mehr erhalten werden, es hat sich jedoch gezeigt, daß eine Beseitigung
oder auch nur Verminderung der Schadstoffanteile an Zinkoxyd und Bleioxyd in einem
nennenswerten Umfang nicht erreicht werden kann. Es hat sich vielmehr gezeigt, daß
bei der Nagnetabscheidung im Gegenteil eine Anreicherung der Zink- und Bleioxidschadstoffe
im Konzentrat eintritt, woraus sich die Folgerung ableiten läßt, daß sich die im
Hochofen bzw. im Konvertrer gebildeten Bleidampfe bevorzugt an den mit dem Staub
ausgeworfenen (flüssigen oder festen) Eisenpartikeln niederschlagen. Es sind daher
auch die weiteren Versuche einer großtechnischen mechanischen oder magnetischen
Aufbereitung der in großer Menge anfallenden eisenhaltigen Staub- und Schlammaterialien
wieder aufgegeben worden.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
zur Aufbereitung feinkörniger Abfallstoffe, wie Gicht- und Filterstäube bzw. -schlämme,
mit dem auf einfachem Wege die den Hochofenprozeß belastenden Schadstoffmaterialien
- Zink, Blei, Alkalien - in einem ausreichenden Umfang abgetrennt und ein verhdttungsfihiges
Konzentrat erhalten werden kann. Die Erfindung besteht darin, daß das eisenhaltige
Feinmaterial in einem Naßmahlverfahren bis auf eine Maximalkorngröße in der Masse
von je nach Ausgangsmaterial zwischen 0,5 und 3 mm zerkleinert, danach das in dem
Zerkleinerungsgut enthaltene Feinstkornmaterial bis maximal zwischen 0,02 und 0,032
mm abgetrennt und verworfen wird, während der verbleibende Schnitt in an sich bekannter
Weise von
Taubmaterial befreit und unter Verwendung eines Bindemittels
kalt brikettiert wird.
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Es hat sich überra3chenderweise gezeigt, daß bei mechanischer Belastung
der Staubmaterialien einerseits der Kornbruch bevorzugt an den Korngrenzen zwischen
den Partikeln unterschiedlicher Konsistenz, d.h. zwischen den Schadstoffen und den
Fe-haltigen Partikeln und andererseits an den Korngrenzen der Schadstoffpartikel,
dagegen weniger an den Eisenoxidpartikeln eitjtritt.
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Die Erfindung ergibt damit ein Verfahren zur Aufbereitung von feinkörnigen
Eisenmaterialien der bezeichneten Art, mit dem mit geringem Aufwand die Schadstoffe
nahezu vollständig in einer leicht abtrennbaren Kornklassen-Fraktion konzentriert
und mit dieser abgetrennt werden können, wobei neben den Blei- und Zinkschadstoffen
auch die Alkalien vollstandig ausgetragen werden.
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Die hierbei eintretenden Eisenverluste sind vernachlässigbar klein.
Es hat sich gezeigt, daß der Fe-Gehalt der abgetrennten Fraktion den Fe-Gehalt des
Ausgangsmaterials praktisch nicht über steigt. Es wird damit bei vernachlässigbar
kleinen Fe-Verlusten und mit geringem Aufwand ein in den üblichen Verhüttungsverfahren
und sogar unmittelbar in üblichen Stahlerzeugungsverfahren verwendbares Einsatzmaterial
gewonnen.
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Die Zerkleinerung erfolgt vorteilhaft in der Weise, daß die zu einem
größeren Anteil Feinkornmaterial enthaltenden Ausgangsmaterialien, etwa die zu einem
weit überwiegenden Anteil als
Feinstkorn vorliegenden Filterschlämme,
auf eine Maximalkorngröße von 0,5 mm zerkleinert werden, während bei den zu einem
kleineren Anteil als Feinkorn vorliegenden Ausgangsmaterialien, wie Filterstäube
und Magnetgut aus Schlackenaufbereitungen (Fein II) eine Zerkleinerung bis auf eine
P;aximalkorngröße von 3 mm genügt. Dieser Zerkleinerungsgrad wird in der Naß1Xugelmahle
im allgemeinen bereits nach einer Mahlzeit von 2 min. erreicht.
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In entsprechender Weise können selbstverständlich Naterialmischungen
eingesetzt werden.
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Vorteilhaft werden aus dem Aufgabematerial vor der Aufmahlung die
keine Schadstoffe?fahrenden und unmittelbar der Verhüttung zugänglichen Grobmaterialanteile
beispielsweise über 5 mm sowie die im Ausgangsmaterial bereits vorhandenen Anteile
der festge-0,02-0,032 mm legten Abscheidungs- Größenklasse / abgetrennt, um auf
diese Weise den Zerkleinerungs- bzw. anderweitigen Aufbereitungsprozeß von belastendem
Ballastmaterial zu befreien. Hierbei können die Grobmaterialanteile nach der Abtrennung
einer Magnetscheidung zur Konzentrierung des in Form von Granalien vorliegenden
eisenhaltigen Materials unterworfen werden. Ebenso kann aus Gründen einer besseren
Verfahrenfahrung zusammen mit der Feinkornfraktion ein Teil des dem Aufbereitungsverfahren
unterworfenen Materials aus dem Ausgangsmaterial abgetrennt und in einer gesonderten
Stufe rückgewonnen und in die Zerkleinerungsstufe des Aufbereitungsverfahrens eingebracht
werden.
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Zweckmäßig wird das Material nach der Zerkleinerung in mehrere - beliebig
unterteilte - Kornklassen-Fraktionen, beispielsweise in die Fraktionen 5 - 1,5 mm,
0,3 - 1,5 mm und 0,032 bzw. 0,02 bis 0,) mm getrennt, aus denen jeweils getrennt
das quarz- bzw.
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kalkhaltige Taubmaterial abgetrennt wird. Die Trennung kann in beliebiger
Weise durch Flotation oder Hagnetscheidung erfolgen.
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Besonders vorteilhaft erfolgt die Taubmaterialtrennung derart, daß
das Feinmaterial bis etwa 0,3 mm Korngröße einer Naßmagnetscheidung und die Fraktionen
der größeren Korngrößenklassen jeweils gesondert auf einer Setzmaschine in drei
Schichten getrennt werden, von denen die Bodenschicht unmittelbar der Brikettierung
und die Mittelschicht als Umlaufgut einer erneuten Zerkleinerung zugeführt sowie
der Rest verworfen werden. Es kann selbstverstandlich auch ein anderes Aufbereitungsverfahren,
etwa Flotation oder Schwerkrafttrennung mittels Schnellstoßherd eingesetzt werden.
Es werden jedoch durch die Trennung mittels Setzverfahren und Aufstromklassierung
in Verbindung mit teilweiser Materialumführung die unter technischen und wirtschaftlichen
Gesichtspunkten optimalen Ergebnisse erzielt.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der die Erfindung an Hand des beigeftigten Fließschemas beschrieben
ist.
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Nach Aufgabe über die Aufgabetrichter 5 wird das Material zunächst
über eine Läutertrommel 2 gerührt, in der das Feinmaterial
der
festgelegten traktion, beispielsweise 0,032 mm, abgetrennt wird. Hierbei werden
bereits die alkalischen Bestandteile weitestgehend gelöst und zusammen mit de Feinmaterial
ausgetragen.
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Es ist weiterhin die Verfahrenführung derart, daß zusammen mit den
Feinmaterialien wesentliche Teile der Korngrößenklasse bis 0,3 mm mit ausgetragen
werden. Die aus der Lautertrommel 2 ausgetragenen Teile werden titer eine Siebmaschine
3 sowie eine Eindicker 4 sefahrt, in denen aus diesem Material nacheinander die
Fraktionen der Korngröße titer 0,3 mm und über 0,032 mm abgetrennt und an der jeweils
entsprechenden Stelle in das Aufbereitungsverfahren zurückgeführt werden.
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Das Material aus dem eindicker 4 wird auf Halde verbracht.
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Der LäuLertrommel 2 ist weiterhin parallel zur Siebmaschine 3 eine
weitere Siebmaschine 6 nachgeschaltet, in der das aus der Trommel kommende Material
der größeren Korngrößenklassen von dem aus Granalien und Grobbergen bestehenden
Material über 5 mm befreit wird. Aus diesem Material werden in einem Magnetscheider
7 die Fe-haltigen Materialien von den Taubmaterialanteilen getrennt. Das Magnetmaterial
ist ohne weitere Vorbehandlung zur Verhüttung geeignet, während das Taubmaterial
auf Halde abgelagert bzw. zu Straßenbaumaterial weiterverarbeitet wird.
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Die in den Siebmaschinen 3 und 6 abgetrennten Materialanteile zwischen
0,3 und 5 mm werden nunmehr in den Aufbereitungsprozeß eingeführt und zu diesem
Zweck zunächst in eine Mühle 8, beispielsweise
in eine Stabrohrmahle
oder eine Kugelmühle eingebracht, in der das Material bis auf die festgelegte iiaximalkorngröße
zerkleinert wird. Anschließend wird das Material zunächst zum Zwecke der Vermeidung
eines tiberflüssigen ;:aterialdurchsatzes über einen l»íagnetscheider 9 geführt,
in dem das Nagnetmaterial von dem Taubmaterial getrennt wird. Das Taubmaterial wird
in einem eindicker 13 sowie einem Filter 14 vom Prozeßwasser befreit und auf halde
abgesetzt.
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Das in der Mühle 9 zerkleinerte und in dem Magnetscheider 10 vom Taubmaterial
befreite Material wird in den einander nachgeschalteten Siebstufen 15, 16 in im
Beispielsfalle drei Fraktionen getrennt, die an einer eine gewünschte Mengenverteilung
ergebenden Stelle, etwa bei 0,3 mm und 1,5 mm gesc-hnitten sind. Von diesen wird
der obere Schnitt über 1,5 mm unmittelbar der Brikettierung zugeführt und der Schnitt
0,3 bis 1,5 mm in einer Setzmaschine 17 einer Schwerkraftaufbereitung unterworfen
wird. Die sich hierbei ergebenden unteren, schweren Schichten können nach Entwässerung
direkt der Weiterverarbeitung durch Brikettierung zugeführt werden, während die
oberen, leichten Schichten als Taubmaterial verworfen oder als Umlaufgut nochmals
über die Mühle 9 in den Kreis zurückgeführt werden. Erforderlichenfalls kann die
Fraktion über 1,5 mm in der gleichen Weise behandelt werden.
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Das aus der Siebstufe 15 anfallende Feinkornmaterial unter 0,3 mm
wird zusammen mit dem aus der Vorbereitungsstufe 4 anfallenden Material der Korngrößen
0,02 bzw. 0,052 mm in einem Aufotromklassierer 13 weiterbenandelt, in dem das die
Schadstoffe führende Material unter 0,032 bzw. 0,02 mm abgetrennt und in dem Sindicker
20 und dem Filter 21 entwässert und auf der Halde abgesetzt wird, wahrend das Material
über 0,02 bzw. 0,032 mm in dem Naßmagnetabscheider 22 von Taubmaterial befreit und
nach Entwässerung in einem Filter 23 zur Weiterverarbeitung durch brikettierung
gegeben wird. Es hat sich gezeigt, daß sich bei Verwendung eines Zyklonfeinstoffabscheiders
in dieser Verfahrensstufe auch wesentliche Anteile der Fe-Bestandteile unter 0,02
mm wie Schlackebestandteile über 0,02 mm verhalten und im Substrat verhleiben, während
die Schadstofffe zuverlässig ausgetragen werden. Das Taubmaterial aus dem Magnetabscheider
wird verworfen.
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Es wird nachstehend weiterhin die Erfindung an Hand eines Beispieles
erläutert: Es wird ein zu 50 % aus Magnetgut aus Schlackenaufbereitung (Fein II),
25 % Schlamm und 25 % Filterstaub bestehendes Aufgabematerial in der in der Zeichnung
dargestellten Anlage aufbereitet.
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Das Aufgabematerial enthält 32,6 % Fe, 1,10 o; Na2O, 0,36 ffi K20,
0,94 % Zn sowie ;41 Pb und liegt zu einem Anteil von etwa 20 ffi in einer Korngröße
über 2 mm und zu einem Anteil von ca. 40 X
in einer Korngröße von
aber 0,5 mm vor. Nach der Läuterung unter Trennung bei der Korngröße 0,3 mm ist
keine wesentliche Änderung im Körnungsaufbau zu beobachten. Der Korngrößenanteil
kleiner als 0,3 mm beträgt ca. 50 , der Korngrößenanteil kleiner als 0,032 mm ca.
25 %.
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Nach der Läuterung und Absiebung im Sieb 6 ergab si3h ein Kornanteil
von 9 % über 5 mm sowie nach Magnetscheidung (7) ein Anteil an Magnetmaterial dieser
Korngröße von 4,0 % mit 55 % Fe, 0,3 % Na2O, 0,16 % K2O, 0,68 % P, 0,04 % Zn und
0,02 Pb, das unmittelbar der Weiterverarbeitung zugeführt wurde.
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Bei Aufmahlung des verbleibenden Siebgutes unter 5 mm (Mühle 9) in
einer Stabrohrmühle ergab sich bereits nach zwei Minuten Mahldauer eine Zerkleinerung
des gesamten Mahlgutes auf eine Korngröße unter 2 mm sowie nach der Magnetscheidung
(Stufe 10) ein Magnetgutanteil von etwa 25 Gew. %, bezogen auf die gesamte Rohgutaufgabemenge,
bei einem Korngrößenanteil von ca. 5 % größer als 1,5, 37 % 1,5 bis 0,3 mm und ca.
58 % kleiner als 0,3 mm. Hierbei enthielt das Magnetgut über 1,5 mm einen Anteil
von 94 % Fe, 0,0 % Na2O, 0,01 % K20, 0,06 s P, 0,01 % Zn und 0,01 % Pb, das Mittelkorn
64 % Fe, 0,1 % Na2O, 0,07 % K20, 0,44 % P, 0,11 % Zn und 0,02 % Pb, während das
Feinkorn 38,3 Fe, 0,2 % Na2O, 0,11 % K20, 0,48 % P, 0,53 % Zn und 0,14 % Pb enthalt.
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Es wird bei bereits deutlicher Abnahme der Schadstoffanteile gegenüber
der Rohgutmischung eine erkennbare Konzentration in der kleinsten Korngrößenklasse
sichtbar.
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jNach weiterer Separierung von sechs Schichten aus dem F inkornmaterial
in der Setzmaschine ergaben sich die folgenden Werte:
| Schicht Be Na2O K20 P Zn Pb Anteil |
| 1 28,7 1,2 0,25 0,70 0,74 0,13 7,5 |
| 2 34,5 0,d 0,19 0,93 0,41 0,08 4,3 |
| 3 33,3 0,1 0,16 0,95 0,30 0,05 7,1 |
| 4 41,4 0,3 0,12 0,79 0,17 0,03 17,5 |
| 5 71,0 0,1 0,04 0,29 0,06 0,00 12,4 |
| 6 86,0 0,0 0,02 0,14 0,02 0,00 32,2 |
| Unterfaß 87,0 0,0 0,02 0,08 0,02 0,00 23,0 |
Die Schichten 4 bis 6 sowie der Unterfaß werden direkt der Verarbeitung zugeführt,
die Schichten 1 bis 3 als Umlaufgut erneut in die Mühle aufgegeben.
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Die Entschlämmung des Produktes unter 0,3 mm (Stufe 19) erfolgte in
einem Aufstromklassierer bei 0,02 mm. Das entschlämmte und durch Magnetscheidung
(Stufe 22) getrennte Produkt enthalt bei einem Magnetanteil von etwa 13 % bezogen
auf das Rohgut 44 % Pe, 0,08 % K2O, 0,32 % P, 0,3 % Zn und 0,05 Pb.
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An gezogenem Produkt fallen somit insgesamt an 4,8 Teile >5 mm
aus Stufe 6 /7, 1,6 + 1,1 + 3,0 + 2,1 Teile der arei Schichten zuziglich Unterfaß
aus Stufe 17 sowie 12,5 Teile Magnetprodukt 0,02 bis 0,3 mm aus Stufe 22, entsprechend
ca.
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25 % Fe-wonzentrat, bezogen auf das gesamte Einsatzmaterial, mit einer
Mischanalyse von 60 % Fe, 0,08 Na2O, 0,08 % K2O, 0,38 % P, 0,17 % Zn, 0,03 % Pb,
welches Ergebnis in Bezug auf die Zn- und Pb-Werte noch wesentlich verbessert werden
knn bei Schnitt des Feinstmaterials in Stufe 22 bei 0,032 mm anstelle bei 0,02 mm.
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L e e r s e i t e