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Verfahren zur Entstaubung von Gasen
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Entstauben von Gasen,
insbesondere solchen, die bei der Herstellung von Elektroschmelzprodukten auftreten,
unter Anwendung eines trockenen Abscheideverfahrens.
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Bei den sogenannten trockenen Abscheideververahren werden die Stäube
durch Schwerkraftabscheider oder Fliehkraftabscheider oder durch Filter, z.B. Schlauchfilter
oder Beth-Filter abgeschieden. Vergl. Lueger, Band 4 (1962), Seite 525 und 526.
Die Anwendung von Filtern ist dann erforderlich, wenn Gase von sehr feinteiligen
Stäuben befreit werden sollen. Bei EleXtroschmelzprozessen z.B. fallen Abgase mit
hohen Anteilen an sehr feinen Stäuben an, weshalb als Staubabscheider Filter eingesetzt
werden müssen. Dabei treten jedoch Probleme auf, die bisher nur unbefriedigend gelöst
werden konnten. Die verwendeten Filter zeigen nämlich in den meisten Fällen eine
nur ungenügende Reinigungswirkung. Sie neigen je nach dem abzufilternden Stoff und
dem speziellen Aufbau der Anlage zu mehr oder weniger schneller Verstopfung der
Filtergewebe. Dementsprechend sind ihre Standzeiten unbefriedigend. nachteilig ist
ferner, daß die Filter vielfach aufgrund der Temperaturempfindlichkeit der Gewebe
nur in niedrigen Temperaturbereichen anwendbar sind oder aufwendige Kühlung der
Gase mit der einhergehenden Gefahr der Kondensatbildung erfordern, die widerllm
die Funktionsfähigkeit der Filter infrage stellt.
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Die Anlagen erfordern einen hohen Wartungsaufwand und sind nicht betriebssicher,
weshalb die bisher angewendeten Verfahren zur Entstaubwlg von Gasen, insbesondere
Abgasen, wie sie bei der Herstellung
von Elektroschmelzprodukten
wie Korund, Siliziumcarbld, Elektromagnesia, Zirkonkorund und ähnlichen Stoffen
durch Erschmelzen entsprechender Rohstoffe entstehen, unwirtschaftlich sind.
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Nachteilig ist ferner, daß der abgeschiedene sehr feine Staub außerordentlich
voluminös ist, wodurch bei Entleerung der Filter und bei der weiteren Handhabung
der feinen Stäube zusätzliche Schwierigkeiten durch umweltbelastende Staubbildung
in den Ab- und Umfüllräumen auftreten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Verfügung zu stellen, das sowohl betriebssicher und wirtschaftlich ist, und
mit dem die aus Umweltschutzgründen geforderten Reinheitsgrade der Abgase erreicht
werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den zu entstaubenden
Gasstrom mit einem pulver- oder kornförmigen Hilfsmittel in homogener Verteilung
belädt und aus dem derart beladenen Gasstrom nach erfolgter Adsorption des Staubes
an den Hilfsmittelteilchen die Feststoffe nach an sich bekannten Verfahren abscheidet.
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im allgemeinen setzt man Hilfsmittel mit Korngrößenbereichen von größer
0 bis 1 mm ein.Der günstigste Korngrößenbereich liegt bei bis bis0,1 mm. Aber auch
weniger eng klassierte Staubkorngemische sind in der Praxis anwendbar. So gelangt
man z.B. bei der Herstellung von Korund zu guten Ergebnissen, wenn man Stäube mit
einem Anteil von etwa 50 bis 75 Gew.-% feiner als 0,05 mm, 25 bis 50 Gew.-% zwischen
0,05 und 0,1 mm und Spritzkorn bis zu 1 mmm Korngröße anwendet.
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Nit besonderem Vorteil setzt man als Hilfsmittel wenigstens einen
der Rohstoffe ein, die in dem zu erschmelzenden Versatz enthalten sind. Desgleichen
kann man als Hilfsmittel das gekörnte oder pulverförmige Endprodukt, das z.B. bei
der Aufbereitung der erkalteten Schmelzen,z.B. zu Schleifkörnungen, anfällt, ggf.
zusammen mit wenigstens einem der Versatzrohstoffe, einsetzen.
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Es hat sich nämlich gezeigt, daß besonders die für die Korund- und
Siliziumcarbid-Schmelzen
eingesetzen Bauxite, Tonerden, Quarz sande und Kohlen ein hervorragendes Adsorptionsvermögen
für die bei diesen Schmelzvorgängen entstehenden Stäube aufweisen.
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So können z.B. bei der Kurundherstellung als Hilfsmittel hauptsächlich
Stäube von Bauxit, Tonerde, Korund oder Mischungen aus diesen Stoffen zur Anwendung
kommen.
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Sollten die abgeschiedenen Feststoffe nicht wieder zu Produktionszwecken
verwendet werden, können auch andere artfremde oder minoerwertige Stoffe verwendet
werden.
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Grundsätzlich sind gebräuchliche Adsorptionsmittel in geeigneten Klassierungen
anwendbar, die sich entsprechend fein verteilt dem zu reinigenden Gasstrom zumischen
lassen. Das åewellige Adsorptionsvermögen für die zu reinigenden Gase kann in Vorversuchen
ermittelt und z.B. durch Variierung der Korngrößenbereiche und/oder Variierung der
Hilfsmittel-Rohstoffe optimiert werden.
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Die bevorzugte Ausführungsform des erflndungsgemäßen Verfahrens, bei
dem als Hilfsmittel die Rohstoffe eingesetzt werden, die beim Schmelzen oder Umschmelzen
in allen Arten von elektrischen Lichtbogen- oder Induktionsöfen ohnehin erschmolzen
beziehungsweise verarbeitet werden sollen, bringt den Vorteil mit sich, daß die
Rückführung des anfallenden beziehungsweise verbrauchten Hilfsmittels in den Schmelzofen
ermöglicht wird. Es entstehen also weder Deponie- noch Aufarbeitungsprobleme für
die sonst nur schwierig zu entsorgenden Stäube. Ein aus Umweltschiitzgründen wünschenswertes"recycling"
der Abfallprodukte ist somit gewährleistet.
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Die Wiederverwendung ist entweder durch kontinuierliches Abziehen
des Anfalls an den abgeschiedenen Feststoffen, z.B. mittels eines Filters, zu verwirklichen
oder es findet ein chargenweiser Wechsel des beladenen Adsorptionsmittels im Austausch
gegen unbeladenes Material statt.
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Eine vor der Wiedereinführung in den Schmelzprozess zwischengeschaltete
Kompaktierung, z.B. Pelletislerung oder Brikettisrung, des abgeschiedenen Feststoffs
kann sich je nach Rohstoff als zweck-|mäßig erweisen. ~~~~~~~~~ ~~~
Zur
Abscheidung der mit den Stäuben aus den zu reinigenden Gasen, insbesondere Abgasen,
beladenen pulvrigen oder gekörnten Hilfsmittel können die an sich bekannten Staubabscheidungsverfahren
angewendet werden. Je nach dem gewünschten Reinheitsgrad und in Abhängigkeit von
den Korngrößen der abzuscheidenden Feststoffe können die zur Abscheidung nicht zu
feiner Stäube bekannten Abscheideverfahren, wie Schwerkraftabscheider oder Fliehkraftabscheider,
z.B. Zyklone, eingesetzt werden, wie sie in Lueger, Band 4 (1962), Seite 525 und
526 beschrieben sind.
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Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch Filter,
z.B. Schlauch, oder Taschenfilter oder dgl., angewendet.
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Überraschenderweise treten die oben aufgezeigten Schwierigkeiten bei
der Filterabscheidung nicht auf, wenn man die erfindungsgemäR angewendeten Hilfsmittel
als Filterhilfsmittel einsetzt. Die anfallenden Feststoffe sind leicht aus den Filterschläuchen
oder Filtertaschen entfernbar, z.B. durch Rütteln des Filters oder durch Druckluftstöße,
die z.B. zeitlich gesteuert werden können. Die ,Standzeiten der Filter sind wesentlich
länger als bei den bisher bekannten Verfahren. Dementsprechend sind auch die Wartungskosten
wesentlich geringer. Sberraschenderweise sind die abgeschiedenen {Feststoffe wesentlich
weniger voluminös, so daß die Ab- und Um-|füllbehälter in ihren Abmessungen wesentlich
kleiner gehalten werden können. Auch die weitere Handhabung der Stäube, z.B. beim
Pelletisieren oder Brikettieren, bereitet keine Schwierigkeiten.
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In vielen Fällen ist es zweckmäßig, das Filter-Abscheideverfahren
mit einem Schwerkraft- oder Fliehkraftabscheideverfahren, insbesondere letzterem,
zu kombinieren. Hierzu wird der Gasstrom nach erfolgter Adsorption des Staubes an
den Hilfsmittelteilchen zunächst einem Grobgutabscheider zugeführt, wonach es in
die Filteranlage eingeführt wird.
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Falls die anfallende Filtermasse wieder als Einschmelzgut verwendet
werden soll, kann eine Anreicherung von Schadstoffen in der Filter masse durch Verwendung
möglichst reiner Rohstoffe als Filterhilsmittel
vermieden werden.
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Zur Erzielung einer optimalen Wirkung der Hilfsmittel ist eine möglichst
homogene Vermischung des zu reinigenden Abgasstroms mit dem Hilfsmittel, bevor die
Feststoffe abgeschieden werden, anzustreben.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens erfolgt die homogene Vermischung des Gasstrons mit dem Hilfsmittel vor
Eintritt in den eigentlichen Abscheider durch Eindüsen des Hilfsmittels in den Gasstrom,
d.h., es findet eine Zerstäubung des Hilfsmittels mittels eines inerten gasf5rmigen
Mediums, vorzugsweise Druckluft, innerhalb der Gasleitung, z.B.
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einer Gas-Ansaugeleitung, statt.
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Bei dieser bevorzugten Verfahrensweise läßt sich eine sehr vorteilhafte,
verlängerte Adsorptionszeit erzielen, die gerade bei sehr schwierig zu entstaubenden
Gasströmen besonders Seite Ergebnisse zeigt. Von Vorteil ist ferner, daß durch Einführen
des gasförmigen Mediums und des Hilfsmittels der meist warme Abgasstrom gekühlt
werden kann. Die StrömungsgeschwindigNreit des zu reinigenden (A-ases wird so gewählt,
daß sich die Feststoffteilchen nicht in der Abgasleitung absetzen können. Das zum
Zerstäuben des Hilfsmittels Iverwendete inerte gasförmige Medium, vorzugDreise Druckluft,
wird zweckmäßig auf einen solchen Druck eingestellt, daß der Abgasstrom kontinuierlich
und in gleichmäßiger Verteilung mit den Hilfsmittel beladen wird.
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Der Weg von der Zerstäubungsstelle bis zur ersten Abscheidereinrichtung,
die Strömungsgeschwindigkeiten, die Mengenverhältnisse der beteiligten Teilchen,
die Art des Zerstäubens etc. sind je nach den Bedingungen des Einzelfalls so aufeinander
abzustimmen, Ida die Adsorptionszeit ausreichend groß ist.
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~Für die Zerstäubung kommen alle bekannten Zerstäubungseir£ichtun#en
wie Düsen, rotierende Elemente, wie Scheiben und Hohlzylinder in Frage. Man kann
sowohl Linstoff- als auch Mehrstoffdüsen anwenden.
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Mehrstoffdüsen werden bevorzugt, da sie eine besonders wirksame Zerstäubung
ermöglichen.
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Das Beladen des Gasstroms mit dem Hilfsmittel kann auch durch Aufwirbelung
einer Hilfsmittelschicht, beispielsweise in einem sogenannten Wirbelschichtreaktor,
vorgenommen werden oder z.B. auch durch Aufwirbeln des Filterhilfsmittels (mechanisch,
pneumatisch oder ähnliches) innerhalb des eigentlichen Filters. Bei Anwendung eines
Wirbelschichtreaktors wird zweckmäßig ein Fliehkraftabscheider nachgeschaltet, z.B.
ein Zyklon, dem ggf. ein Filter nachgeschaltet wird.
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Die Hilfsmittel, einschließlich des gasförmigen Hilfsmediums, und
die zu entstaubenden Gase sollten möglichst trocken sein.
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In den Figuren 1 und 2 ist eine Vorrichtung gezeigt, aus der zu ersehen
ist, wie die homogene Vermischung eines Abgasstroms mit einem Filterhilsmittel vor
Eintritt in den eigentlichenFilter durch Eindüsen des Filterhilsmittels (Figur 1)
mit nachgeschalteter Abscheidevorrichtung (Figur 2) durchgeführt werden kann.
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Die Figur 1 zeigt zwei von nicht gezeigten weiteren Elektroschmelzöfen
1 (z.B. für die Herstellung von Korund), die über die Abgassammelleitung 2 miteinander
verbunden sind. Mittels des in Figur 2 gezeigten Exhaustors 10 wird in der Abgassammelleitung
ein Strömungsgefälle hergestellt. Das Filterhilfsmittel wird bei 6 in ein Sammelsilo
aufgegeben und in einem bestimmten Zeittakt chargenweise in den Druckkessel 5 abgelassen.
Während der Beschickung des Druckkessels 5 muß die Druckluftzufuhr unterbrochen
werden.
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Zeittakt und Luftdruck richten sich nach der Abgasmenge, beziehungsweise
nach der Zahl der jeweils in Betrieb befindlichen, an die Filteranlage angeschlossenen
Öfen. Der Querschnitt der Druckluftleitung 7 und der Druck sind zweckmäßig nicht
größer als für die Zerstäubung des Filterhilfsmittels notwendig zu wählen.
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Die Zerstäubungseinrichtung 3, 4 besteht im wesentlichen aus dem Injektor
4 und dem Zerstäuber 3. In der Abgas-Ansaugeleitung 2 ist hinter der Zerstäubungseinrichtung
und vor den Filtern ein Drallkörper 8 eingebaut, der in der Hauptsache als Grobgutabscheider
wirkt (waagerecht angeordneter Zyklon) und außerdem eine zusätzliche Durchmischung
des Abgas-Staubs mit dem Filterhilfsmittel bewirkt.
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Die Abreinigung der Filterschläuche oder Filtertaschen innerhalb des
Filters erfolgt durch zeitlich gesteuerte Druckluftstöße.
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Als Filter 9 werden Schlauch- oder Taschenfilter oder sonst bekannte
Filter verwendet.
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Durch die Sammelleitung 7, wird das aus dem Grobgutabscheider 8 abgeführte
Material zusammen mit dem aus der Pelletisierungsanlage 11 resultierende Material
zur Wiederverwendung oder zur Entsorgung abgeführt.
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