DE2812553A1

DE2812553A1 - Verfahren zum granulieren von hochofenschlacke und auf diese weise erhaltener schlackensand

Info

Publication number: DE2812553A1
Application number: DE19782812553
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl Ing Schockmel
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1978-03-22
Publication date: 1978-10-26
Also published as: AU514283B2; CA1117297A; NL7803604A; FR2387917A1; US4171965A; BE866063A; ES468892A1; ATA201578A; BR7802406A; LU77160A1; AU3520278A; IT7848956A0; GB1582322A; AT363968B; IT1104848B

Description

■ A 427

Grosse Sergsir 223

Patentanmeldung

Anmelder:

Acieri-es Reunies de Burbach-Eich-Dudelange S.A., ARBED Avenue de la Liberte, Luxembourg

Verfahren zum Granulieren von Hochofenschlacke und auf diese Weise erhaltener Schlackensand

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umwandlung von schmelzflüssigen Hochofenschlacken und anderen metallurgischen Schlackenschmelzen in eine feste granulierte Schlacke, sowie auf den nach diesem Verfahren erhaltenen Schlakkensand.

Die bei der Verhüttung von Eisenerzen im Hochofen anfallende schmelzflüssige Schlacke wird üblicherweise dadurch in eine feste körnige Form übergeführt, dass der mittels einer Rinne in eine sogenannte Granulationsmulde geleitete Schlackenstrahl

80S843/062/.

während dem freien Fall von einer Vielzahl von feinenDruckwasserstrahlen beaufschlagt wird die den Strahl in einen Regen kleiner Schlackenteilchen aufreissen. Diese abgeschreckten Teilchen werden in dem Bodenwasser der Mulde aufgefangen und beim Abtransport mit dem Wasser fertig abgekühlt. Der zusammen mit dem Wasser abfliessende Schlackensand wird in einem Filterbett gesammelt und von dort nach dem Abtropfen des Wassers mittels Greifern oder Schaufelladern auf Eisenbahnwagen oder Lastwagen Verlagen.

Der so erhaltene Schlackensand weist, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung zur Herstellung von Hochofenzement,· mehrere gravierende Nachteile auf. Einerseits weist das Produkt infolge der Abkühlung, die, wie man glaubt, in einem grossen Wasserüberschuss stattfinden muss, einen hohen Anteil an Feuchtigkeit auf. Dieser zwischen 10-20% liegende Wasseranteil wirkt sich natürlich auf die Transportkosten aus und verursacht bei der vorgenannten Verwendung Trocknungskosten. Andererseits ist die Mahlbarkeit der ziemlich kompakten glasigen Körner dieses Schlackensandes nicht besonders gut. Auch entfallen in der Zementindustrie 20% der gesamten Energiekosten auf das Vermählen, sodass sich ohne weiteres eine Energieeinsparung bei besserer Vermählbarkeit des Schlackensandes, der 70-75% des Hochofenzementes ausmacht, ergeben würde.

Schlackensand fällt ebenfalls als unerwünschtes Nebenprodukt bei der Herstellung von geschäumter, d.h. sogenanntem Hüttenbims, Schlacke an. Nach einem bekannten Schäumungsverfahren wird der schmelzflüssigen Schlackenmasse beim Durchfllessen einer Rinne und beim Ueberleiten über eine Umlenkplatte Wasser beigemischt um die Aufschäumung einzuleiten. Anschliessend wird die noch pyroplastische Masse auf eine rotierende Trommel geleitet, wobei der Strahl in kleine Partikel aufgeteilt wird welche beim Fluge durch die Luft oder durch einen Wassernebel weiter aufblähen und wenigstens soweit abgekühlt werden, dass sie beim Auftreffen in dem Sammelbecken ihre Form beibehalten. Um möglichst günstige Voraussetzungen für das Aufschäumen zu schaffen wird also nur eine sehr geringe Wassermenge (0,7-1,0 m pro Tonne Schlacke) progressiv zugesetzt, sodass die Masse bis zum

809843/0624

Auftreffen auf die mechanische Wurfvorrichtung pyroplastisch bleibt und sich beim Flug durch die Luft Kugeln bilden die unter weitgehender Beibehaltung der Form erstarren.

Wird ein hochwertiger Hüttenbims erwünscht, so müssen aus dem anfallenden geschäumten Produkt die unter 3 mm liegenden Fraktionen, die selten weniger als 25% betragen, herausgesiebt werden. Der Anfall dieser, in ihren Eigenschaften durchwegs dem Hüttensand entsprechenden Fraktionen erschwert und verteuert also nur die Herstellung von Hüttenbims, sodass das allgemeine Bestreben dahin geht, die Bildung von feinem Granulat bei dem Schäumen vollständig zu unterbinden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik hatte es sich die Anmelderin zur Aufgabe gemacht die gezielte Herstellung von Hüttensand anzustreben, wobei der Hüttensand, entsprechend insbesondere den Forderungen der Zementindustrie, eine gute Hydrau-1i zi tat und Vermähl barkeit, sowie einen geringen Wassergehalt aufweisen sollte.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass einem durcheine geneigte Rinne frei fliessenden Schlackenstrom eine begrenzte Wassermenge zugesetzt wird, sodass die Schlacke bis nahe an die untere Grenze der Pyroplas tizitat abgeschreckt wird, dass die gerade noch fliessfähige Schlacke unter weiterem Zusatz von Wasser gemischt wirdund dass die in ihrer Konsistenz so abgesteifte Masse auf eine schnei 1 drehende Schaufeltrommel geleitet wird von welcher sie in feine Partikel zerschlagen und durch die Luft in Richtung einer Sammelstelle geschleudert wird.

Die Abschreckung des Schlackenstromes, die sozusagen ein Einfrieren des glasigen Zustandes zur Folge hat, erfolgt in einer 2-6 m langen Rinne welche am Boden Wasserzufuhrschlitze aufweist und welche aus sich mit Abstand überlappenden hitzebeständigen Stahl- oder Eisenblechen gebildet ist. Zur Steuerung dieser Vorbehandlung die 5-8 Sek. nicht unterschreiten sollte kann vorteilhafterweise auch eine Rinne, wie sie in der luxemburgischen Patentanmeldung Nr vom 17.11.1976 (A 417) für

809843/0624

28125^3

das Vorschäumen von Schlacke für die Hüttenbimsherstellung beschrieben ist, benutzt werden. Wesentlich zur Erzielung der angestrebten Abschreckwirkung ist aber, dass der überwiegende Teil des Rinnenwasserzusatzes, der etwa 0,5-0,7 m pro Tonne Schlacke beträgt, im ersten Drittel der Rinnenstrecke zugeführt wird.

Die weitere Zumischung von Wasser, welches wenigstens den überwiegenden Anteil der Schlackenmasse bis unterhalb die Pyroplastizitatsgrenze abkühlen muss, erfolgt vorteilhafterweise so, dass die von der Rinne abfallende Schlackenmasse zwischen die angefeuchteten Wände von zwei gegen die Vertikale geneigten einen Schlitz bildenden Platten geleitet wird und sich dort mit Wasser vermischt. Die auf dieser Wegstrecke zugeführte Wassermenge beträgt etwa 0,3-0,4 m pro Tonne Schlacke.

Vorteilhafterweise wird für die Abschreckung in der Rinne und die weitere Kühlung beim Vermischen ungekühltes Prozesswasser, z.B. Hochofenkühlwasser, mit einer Temperatur von über 40° benutzt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass eine bestehende Anlage, die für das Schau men von Hochofenschlacke nach der obengenannten Methode, bzw. nach den Vorschriften der luxemburgischen Patentanmeldung Nr. 73.623 vom 21.10.1976 (A 349) ausgelegt ist, auch für das Granulieren von Hochofenschlacke oder von Schlacke aus einem der bekannten Stahl frischverfahren, benutzt werden kann. Die zur Erzielung der spezifischen Granulierparameter, d.h. der Abschreckdauer, der relativen Wassermengen und der Trommelgeschwindigkeit, ggf. notwendigen Umänderungen einer Schäumanlage können ohne allzu grossen Kostenaufwand vorgenommen werden, ohne dass die Herstellung von Hüttenbims bei richtiger Steuerung dadurch unmöglich oder schlechter auszuführen wäre.

Obschon die einzelnen Verfahrensschritte der erfindungsgemässen Granulierung eine gewisse Parallelität zu den vorerwähnten Behandlungsstufen beim Schäumen aufweisen, hat das anmeldungsgemässe Granulierverfahren keineswegs nahegelegen. Ganz im Gegenteil musste es für den Fachmann ein unüberbrückbares Hindernis

ORIGINAL INSPECT® 809843/0624

darstellen, wenn auf der einen Seite Hüttenbims nur dann in brauchbaren Mengen und Qualität erhalten werden kann falls die schmelzflüssige Schlacke unter progressivem Zusatz von kleinen Wassermengen aufblähen kann und auf der anderen Seite auch Hüttensand hergestellt werden soll, ohne dass die schmelzflüssige Schlacke zur Unterbindung der für eine schlechte Hydraulizitat verantwortlichen Kristallisation vor Unterschreitung einer kritischen Temperatur in einem grossen Wasserüberschuss eingetaucht werden darf. Schier unmöglich musste ein solches Unterfangen mit den bei der Anmelderin anfallenden basischen Schlacken erscheinen, da wohl bekannt ist, dass solche Schlacken dazu neigen schon in der Zeit zwischen dem Auslaufen aus dem Hochofen und der Vornahme der Nassgranulierung zur Bildung von Kristallen zu führen.

Umso erstaunlicher ist es festzustellen, dass mit den vorgeschlagenen Verfahrensschritten der glasige Zustand von Hüttenschlacken mit verhältnismässig kleinen Wassermengen eingefroren werden kann und dass die Vervollständigung der Kühlung während dem Wurf durch die Luft ausreicht um ein Granulat mit vorzüglicher Hydraulizität also geringem Krista!1isationsanteil zu erhalten.

Eine Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Trommel mit verhältnismässig grosser Geschwindigkeit angetrieben ist, sodass die infolge der Wasserbehandlung weitgehend steife Schlackenmasse in feine Teilchen zerschlagen wird welche sich in der Luft vollständig verfestigen.

Die Drehgeschwindigkeit der Trommel beträgt wenigstens 600 U/min. Vorzugsweise liegt sie aber bei 1000 U/min. Demgegenüber läuft die Trommel beim Schaumverfahren nur mit 250-500 U/min,

Bei Trommeln welche den vorgenannten optimalen Drehgeschwindigkeitsbereich nicht erreichen, kann die Abkühlung der durch die Luft fliegenden Teilchen dadurch begünstigt werden, dass man in der Flugbahn mittels Sprühdüsen einen Wassernebel erzeugt.

In dem Auffangbecken selbst ist kein Wasser, sodass 809843/0624

- er -

hier keine zusätzliche Befeuchtung des Granulats stattfindet. Der Boden eines Auffangbeckens für Hüttensand ist vorzugsweise geneigt und weist an seinem Fusse ein kleines Filterbett um den Abfluss von etwaigem Bodenwasser zu ermöglichen. Durch die latente Wärme der Schlackenkörner wird die von dem Wassernebel und der Benetzung der Trommel herrührende mitgeführte Feuchtigkeit weitgehend abgeführt. Besonders günstig sind die Restfeuchtigkeitsgehalte wenn das Granulat auf einem siebförmigen endlosen Transportband gemäss der luxemburgischen Patentanmeldung

Nr vom 12.10.1976 (A 426) aufgefangen und abtransportiert

wi rd.

Für die Herstellung einer Tonne Schlackensand nach dem

■3

erfindungsgemässen Verfahren benötigt man etwa 1,0-1,4 m Wasser pro Tonne Schlacke gegenüber einer mindestens 6-10 fach grösseren Menge bei der herkömmlichen Muldengranulation und bis zu 1 m für das Schäumen von Hüttenbims.

Die flüssige Schlacke, die unter den bei der Anmelderin üblichen Herstellungsbedingungen eine Temperatur zwischen 1350 und 155O⁰C und einen Basizitätsgrad zwischen 1,2 und 1,5 aufweist, ergibt ein Granulat das überwiegend aus stumpfkantigen bis runden Körnern besteht welche stark porig sind und vielfach einen hohlen Kern aufweisen.

Der Feinanteil von unter 4 mm beträgt im Durchschnitt 85% und die eingelaufene Schüttdichte"1iegt zu 95% zwischen 0,9 und 1,1 kg/dm .

Die Feuchtigkeit beträgt in günstigen Fällen weniger als 0,5%. Im Durchschnitt ist sie kleiner als 2,0%, wobei bei angemessener Steuerung kaum Chargen mit mehr als 3-4% Wassergehalt anfallen. Demgegenüber kann bei der herkömmlichen Muldengranulation ein Wassergehalt von 10% nicht unterschritten werden.

Die Kristallbildung .ist äusserst gering. Die glasigen Anteile liegen bei den meisten Chargen zwischen 88 und 98%. Die durch Binde- und Druckfestigkeitsversuche wiedergespiegelten

809843/0624

hydraulischen Eigenschaften liegen weit über den Normweiten.

Die verbesserte Vermählbarkeit dieses Produktes wird durch folgende Zahlen deutlich unterstrichen. Für die Vermahlung von Proben von 10 kg eines herkömmlichen Hüttensandes benötigt man durchschnittlich 0,54 kwh gegenüber 0,43 kwh für die gleiche Menge von Proben des nach dem erfindungsgemässen Verfahrens hergestellten Produktes gleicher Granulometrie. Die Energieeinsparung beträgt demnach etwa 20%.

809843/0624

Claims

- Sf- Patentansprüche

1) Verfahren zum Granulieren von schmelzflüssiger metallurgischer Schlacke dadurch gekennzeichnet, dass einem durch eine geneigte Rinne frei abf1iessenden Schlackenstrom eine begrenzte Wassermenge zugesetzt wird, sodass die Schlacke bis nahe an die untere Grenze der Pyroplastizitat abgeschreckt wird, dass die gerade noch fliessfähige Schlacke unter weiterem Zusatz von Wasser vermischt wird und dass die in ihrer Konsistenz so abgesteifte Masse auf eine schnelldrehende Schaufeltrommel geleitet wird von welcher sie in feine Partikel zerschlagen und durch die Luft in Richtung einer Sammelstelle geschleudert wird.

2) Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil des etwa 0,5-0,7 m pro Tonne Schlacke begreifenden Rinnenwasserzusatzes im ersten Drittel der Rinnenstrecke zugeführt wird und dass die Einwirkungszeit in der Rinne wenigstens 5-8 sek. beträgt.

3) Verfahren gemäss den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Rinne herabfallende Schlackenmasse durch einen von zwei gegen die Vertikale geneigten Platten gebildeten befeuchteten Schlitz geleitet wird und dort mit einer

0,3-0,4 m³ zur D

809843/0624

3
Wassermenge von 0,3-0,4 m zur Durchmischung gebracht wird.

4) Verfahren gemäss den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel mit einer Geschwindigkeit von 600-1000 Umdrehungen in der Minute angetrieben wird.

5) Verfahren gemäss den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass als Granulierwasser ein ungekühltes Prozesswasser mit einer Temperatur von über 40 benutzt wird.

6) Nach dem Verfahren gemäss den Ansprüchen 1-5 erhaltener Hüttensand dadurch gekennzeichnet, dass er überwiegend aus stumpfkantigen bis runden Körnern besteht welche stark porig sind und zum Teil einen hohlen Kern aufweisen, dass der Anteil der glasigen Bestandteile mindestens 88% beträgt und dass die hydraulischen Eigenschaften stark ausgeprägt sind.

809843/0624