DE2815354C2

DE2815354C2 -

Info

Publication number: DE2815354C2
Application number: DE19782815354
Authority: DE
Inventors: 1000 Berlin De Uraphos Chemie Gmbh
Original assignee: 1000 Berlin De Uraphos Chemie Gmbh
Current assignee: STEAG-ENTSORGUNGS-GMBH, 4220 DINSLAKEN, DE
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1978-04-10
Publication date: 1987-12-23
Also published as: DE2815354A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsalzen von Umschmelz schlacken aus der Leichtmetall-Sekundärindustrie unter Verwen dung von Laugetrommeln und diesen nachgeschalteten Eindickern. Darüber hinaus liegt im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung bzw. eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Salzschla cken ist Gegenstand der deutschen Patentschrift DE-PS 8 78 561. Wegen der stark abrasiven Schlackenbestandteile wie Korund, Quarz, Spinelle etc. ist die Standzeit der dort beschriebenen Scheibe mit Schaufeln an der Unterseite unwirtschaftlich kurz.

Zum Entsalzen von Umschmelzschlacken ist bereits gemäß DE-P 27 46 860 vorgeschlagen worden, die vorzerkleinerte Schlacke von etwa 300 mm Kantenlänge in zwei Laugetrommeln auszulaugen. Diese Trommeln sind so konstruiert, daß durch ein Sieb das Me tall ab einer bestimmten Korngröße in der Trommel zurückgehal ten wird. Ist diese weitgehend mit Metall gefüllt, wird die zweite Trommel zum Auslaugen genommen, während das Metall in der ersten saubergewaschen wird. Es wird also jeweils in einer Trommel nur Schlacke gelöst.

Nach dem Lösen des Salzes aus der Schlacke werden auf einem Rechenklassierer die gröberen Reststoffe entfernt. Diese werden nochmals berieselt, um den Salzgehalt zu senken. Hierbei soll der erreichbare Restsalzgehalt zwischen 3,7 und 5,26% Salz je Tonne groben, trockenen Reststoffes liegen. Der so von den grö beren Anteilen getrennte Schlamm wird einem Naßzyklon zugeleitet. Die überlaufende Salzlösung, die noch immer Festkörperanteile aufweist, wird einem Eindicker zugeführt. Der sich absetzende Schlamm fließt in einen Behälter, aus dem ein Vakuumfilter ge speist wird.

Dem Eindicker werden Flockungsmittel zugeführt, um die verblie benen Reststoffe zu fällen. Der Überlauf des ersten Eindickers wird einem weiteren Eindicker zugeführt. Erst danach fließt die Salzlake in ein Becken, aus dem eine Vakuum-Kristallisationsan lage gespeist wird.

Auf dem Vakuumfilter werden die unlöslichen Feststoffe auf bis zu 40% entwässert und zum Absenken des Salzgehaltes berieselt.

Die Nachteile einer solchen Anlage liegen zum einen in der Lö sungsstufe. Es wird keine optimale Salzlösung erreicht; da die Salzgehalte der Schlacke bekanntlich weitgehend differieren - und zwar zwischen 45 und 65% - wird Kugelmühlenstaub ebenfalls entsalzt, dies sogar zwischen 25 und 70%.

Neben der apparativen Schwierigkeit besteht kaum eine Möglich keit, so kurzfristig Stücke mit einer Kantenlänge von 300 mm zu analysieren, daß eine kontinuierliche Mengensteuerung erfolgen kann. Um einen möglichst niedrigen Salzgehalt zu erhalten, muß das Verhältnis der zur Verfügung stehenden Wassermenge zur Schlackenmenge so gewählt werden, daß der Sättigungsgrad für Salz nicht überschritten wird. Dies bedeutet aber, daß der Ener gieverbrauch je Tonne gewonnenen Salzes in der Vakuum-Kristalli sationsanlage entsprechend steigt.

Als weiterer Nachteil muß zum anderen die Ausführung der Trommel angesehen werden; diese ist gemäß DE-P 27 47 078 so konstruiert, daß ein entsprechendes Sieb mit 2 mm Maschenweite alle größeren Metallteilchen zurückhält. Bei einer solchen Kon struktion gehen alle Metallanteile unter 2 mm Korngröße verloren. (Metallanteile sind bis 1 mm Korngröße in der Schmelze wieder einsetzbar.) Metallanteile im Reststoff schränken aber auch den Einsatzbereich des Reststoffes erheblich ein, da z. B. bei einem eventuellen Einsatz in der ff-Industrie der Schmelzpunkt stark herabgesetzt wird.

Ebenfalls weist die Durchführung des Lösungsvorgangs selbst Mängel auf; dadurch, daß die Trommeln so mit Metall vollgefah ren werden, daß in den ersten 48 Stunden Schlacke gelöst und anschließend 24 Stunden das Metall gespült wird, oxydiert auf grund der hohen Verweilzeit des Metalls in der Trommel ein sehr hoher Anteil an Al-Metall, bekanntlich ca. 40% des gesamten Al- Metall-Anteils.

Auch die Benutzung von Flockungsmitteln bringt Verschlechterun gen mit sich; Flockungsmittel bestehen aus organischen Stoffen. Sobald dem Reststoff, der vor allem aus Al₂O₃ mit Zusätzen aus CaO, MgO und SiO₂ besteht, organische Stoffe beigemengt sind, ist er allenfalls noch deponierfähig, kann jedoch kaum noch an anderer Stelle in der Industrie eingesetzt werden (zu hoher Glüh verlust).

Durch Vakuumfilter kann der Feuchte-Anteil des Reststoffes auf max. 40% herabgesetzt werden, d. h. bei der Deponierung des Reststoffes muß faktisch eine vergleichbare Tonnage deponiert werden wie an Schlacken eingebracht wird.

Aufgrund des hohen Salzgehaltes des Reststoffes ist lediglich eine Deponierung auf Sonderdeponien gestattet, wo die Garantie besteht, daß keine wasserlöslichen Anteile in das Grundwasser gelangen. Solche Deponien sind selten und haben einen die Depo nierung sehr verteuernden hohen Unterhaltungsaufwand.

Da aufgrund des hohen Feuchtegehaltes die fast gleiche Menge an Reststoff wie an Schlackenaufgabe deponiert werden muß, bleibt der Kostenaufwand für eine Deponierung der Schlacke oder des Reststoffes gleich.

Somit ist bislang die Benutzung von NaCl-KCl-Gemischen in der Leichtmetall-Sekundär-Industrie als Schlackenbildner verhältnis mäßig aufwendig; nach der metallurgischen Behandlung der Schmel ze mit diesen Salzen bleibt eine Schlacke - bestehend aus etwa 50% NaCl-KCl-Gemisch, 2-4% Al-met. und einem Tonerdegemisch mit CaO, MgO und SiO₂-Anteilen - zurück, die aufgrund ihres hohen Salzgehaltes auf Sonderdeponien abgelagert werden muß; der Reststoff enthält bis 3% Salzanteile.

Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähn ten Art zu schaffen, mittels deren aus der Schlacke die wasser löslichen Anteile so herausgeholt werden, daß die aufgezeigten Nachteile vermieden zu werden vermögen und insbesondere eine Ablagerung des Reststoffes auf jeder Haushaltsdeponie erreichbar wird. Darüber hinaus soll dieser Anteil an auszulagernden Rest stoffen weitestgehend vermindert werden.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß vorzerkleinerte Schlacke in der Laugungstrommel unter Bildung einer Salzlake ausgelaugt, die metallischen Anteile von den unlöslichen Feststoffen, einem Tonerdegemisch, dichteabhängig abgetrennt und die unlöslichen Feststoffe mit der Salzlauge suspendiert einem Eindicker zuge führt werden. Ein Teil der vom Eindicker abgezogenen Lake mit einem hohen Salzgehalt, durchschnittlich 30% Salzgehalt, wird einer Vakuum-Kristallisationsanlage zugeführt. Der andere Teil, vorzugsweise Schlamm mit Salzlake mit hohem Salzgehalt, wird einer weiteren Laugungstrommel zugeführt, um dort mit Wasser mit geringem Salzgehalt gelaugt zu werden.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, den Lösungsvorgang in mindestens vier Stufen durchzuführen und zwischen den Lösungs stufen eine Eindickung vorzunehmen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird nach der Eindi ckung und vor den beiden letzten Lösungsstufen Frischwasser mit nur wenig Salz-Beladung zugeführt.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß der Schlamm nach dem Eindicken unter der weiteren Laugung in einer Trommel auf einer Filterpresse entwässert und auf dieser gegebenenfalls das gesamte salzhaltige Wasser aus dem Filterkuchen mittels Frisch wasser gedrückt wird. Vorzugsweise wird als Frischwasser Konden sat der Vakuum-Kristallisationsanlage verwendet. Ferner hat es sich als besonders günstig erwiesen, den auf der Filterpresse entstehenden Filterkuchen mit Luft durchzublasen, und zwar bevor zugtermaßen zwischen mehreren Spülvorgängen.

Die entstehende verdünnte Salzlösung wird zur Laugung der Schlacke in die Laugungstrommel zurückgeführt.

Eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Anlage zeichnet sich durch wenigstens eine dem Eindicker vorge schaltete Lösungstrommel mit gewichtabhängiger Aufgabesteuerung aus. Dem Unterlauf des Eindickers ist wenigstens eine weitere Lösungstrommel nachgeschaltet, und der Überlauf ist mit einer Vakuum-Kristallisationsanlage verbunden.

Bevorzugtermaßen schließt an die dem Eindicker nachgeschaltete Lösungstrommel wenigstens eine Filterpresse an, welche mit einer Waschvorrichtung ausgerüstet ist, deren Zuläufe an Frischwasser und/oder an das Kondensat aus der Vakuum-Kristallisationsanlage angeschlossen ist.

Von besonderer Bedeutung ist die Möglichkeit der Steuerung der Schlackeaufgabemenge in Abhängigkeit von der Konzentration der Salzlake zwischen Eindicker und Vakuum-Kristallisationsanlage einerseits bzw. Eindicker und Filterpresse andererseits.

Um den Lösungsvorgang zu beschleunigen, sollte die Korngröße des aufzugebenden Materials vorteilhafterweise unter 2,5 mm liegen. Aufgrund dieser Maßnahme wird ein Entsalzungsgrad des Reststoffes (Tonerdegemisches) von unter 1% erreicht. Ein Ton erdegemisch mit diesem Prozentsatz an Salzanteilen ist nicht nur ohne Umweltbelastung ablagerungsfähig, sondern läßt sich darüber hinaus beispielsweise als Schlackenbildner in der Stahl industrie wieder einsetzen.

Als Vorzüge der erfindungsgemäßen Salzlösung haben sich herausge stellt, daß

1. kontinuierlich eine gesättigte Salzlösung abgezogen werden kann,
2. eine automatische Aufgabensteuerung erfolgen kann, ohne daß man befürchten muß, daß ungelöste Salze mit in den Reststoff gelangen,
3. der metallische Anteil - bis auf während des Auflösens oxydierende Teile - zurückgewonnen wird, da die Verweil zeiten des metallischen Anteils in der Lösungstrommel sehr kurz gehalten werden können, kann auch der Ver lust durch Oxydation stark verringert werden.

Die Vorteile der Verwendung der Filterpresse gegenüber bekannten Vakuumfiltern sind u. a.:

1. Einfachheit des Aufbaues,
2. bessere Entwässerung,
3. bessere Entsalzung,
4. längere Lebensdauer des Aggregates,
5. geringere Pflege,
6. niedrige Betriebskosten,
7. Reststoffe mit Salzgehalt von etwa 1%, bezogen auf die Trockensubstanz.

Der so entsalzene und entwässerte Reststoff kann

1. auf jeder Haushaltsdeponie abgelagert werden,
2. als Schlackenbildner in der Eisen- und Stahlindustrie eingesetzt werden,
3. als Zuschlagstoff für die Steinindustrie verwendet werden.

Auch andere Einsatzmöglichkeiten, z. B. bei der Korundherstellung, in der Pulvermetallurgie oder in der Zementindustrie sind denkbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; deren einzige Figur gibt das Schema einer erfindungsgemäßen Entsalzungsanlage wieder.

Aus einem Eingangsbecken 1 der Entsalzungsanlage M wird eine etwa 15%ige Salzlösung H zwei Lösungstrommeln 3 zugeführt. Gleichzeitig wird über Aufgabeeinrichtungen 2 eine solche Menge von auf 2,5 mm Korngröße vorzerkleinerter Schlacke zugegeben, daß eine gesättigte Salzlake entsteht.

Die Lösungstrommeln 3 sind so konstruiert, daß über eine - in der Zeichnung nicht erkennbare - mittige Öffnung der hinteren Stirnseite die wasserunlöslichen Teile zusammen mit der Salzlake ausgetragen werden, während die metallischen Anteile aufgrund ihrer größeren Dichte am Boden der Lösungstrommel 3 liegenblei ben und durch deren Drehbewegung nicht aufgeschwemmt werden. Sollte die Menge des Metalls einen bestimmten vorgegebenen Um fang überschreiten, so wird die Aufgabe an Schlacke 3 über einen Impuls aus der größeren Leistungsaufnahme des Antriebsmotors für den Lösungsbereich der Entsalzungsanlage H automatisch abge stellt, über ein Zeitrelais wird der Spülvorgang gesteuert. Da nach fährt eine Vibro-Rinne V automatisch ab und gibt den Ein lauf der Lösungstrommel 3 frei.

Anschließend beginnt sich letztere in umgekehrter Richtung zu drehen.

Über eine in der Lösungstrommel 3 eingebaute Schnecke wird das Metall über den Einlauf auf ein - ebenfalls nicht wiedergegebenes - Entwässerungssieb ausgetragen. Der Austragvorgang wird über ein Zeitrelais gesteuert. Eine Steuerung über eine Druckmeßdose an den Laufrollen ist ebenfalls möglich. Ist der Austragungsvorgang beendet, so fährt die Vibro-Rinne V wieder in den Einlauf und der Lösungsvorgang beginnt von neuem.

Während so der metallische Anteil der Schlacke S (Zusammensetzung am Anlageneinlauf etwa: 50% NaCl-KCl-salz, 4% Al met, 46% Tonerde gemisch) in den Lösungstrommeln 3 verbleibt und von Zeit zu Zeit - mittels der beschriebenen Organe - aus diesen entfernt wird, werden die unlöslichen Reststoffe (Tonerdegemisch als Schlamm B zusammen mit der Salzlake in ein Becken 4 ausgetragen; in diesem befindet sich ein Rührwerk R, das den weiteren Lösungs vorgang unterstützt und eine vergleichsmäßige Suspension entste hen läßt.

Aus dem Becken 4 gelangt der darin abgesetzte Schlamm B in einen Eindicker 5 zur weitergehenden Entwässerung. Aus diesem Eindicker 5 wird ein Teil der Salzlake - mit etwa 30%igem Salzanteil - über eine Leitung 16 einem Becken 15 kon tinuierlich zugeführt.

Die Menge dieses Teiles der Salzlake ist abgestimmt auf die Ver dampferleistung einer dem Becken 15 nachgeschalteten Vakuum- Kristallisationsanlage 12.

Am Überlauf des Eindickers 5 wird die Konzentration der Salzlake gemessen. Sollte die Sättigungsgrenze nicht erreicht sein, so wird über einen Impuls die an der Aufgabeeinrichtung 2 vorgesehenen Vibrorinnen V stärker erregt und damit eine größere Menge an Schlacke S eingebracht. Vorteilhafterweise wird eine entsprechende Regelstrecke von z. B. + 2% vorgegeben. Sollte aufgrund der niedrigen Feststoffbelastung der Flüssigkeit mehr Salzlake anfal len als in der Zeiteinheit in der Vakuumkristallisationsanlage 12 verarbeitet werden kann, so wird dieser Überschuß aus dem Eindicker 5 über eine Leitung 17 dem Becken 1 wieder zugeführt.

Aus dem Eindicker 5 gelangt der weitgehend eingedickte Schlamm B - beispielsweise ein Anteil Tonerdegemisch mit drei Anteilen 30%iger Salzlösung - über eine Aufgabe 6 in eine weitere Lösungs trommel 7, der gleichzeitig aus einem Nebenbecken 13 über eine Leitung 14 Wasser mit einer ganz geringen Salzlast (z. B. 2,5%) zugegeben wird, so daß die Konzentration der Salzlake im Schlamm B auf weniger als die Hälfte der Ausgangskonzentration sinkt. Sollten zum Zwecke der Erreichung der max. Konzentration noch Salze im Schlamm B ungelöst sein, so werden sie in der Lösungs trommel 7 gelöst.

Der Schlamm B wird zusammen mit der verdünnten Salzlake in einem Zwischenbecken 8 aufgefangen, welches ebenfalls ein Rück werk R aufweist.

Im Zwischenbecken 8 kann die Konzentration der Salzlake gemes sen werden. Sollte sie einen bestimmten Soll-Wert übersteigen, so wird durch eine Vergleichslogik ein Impuls ausgelöst, der die Vibro-Rinnen V an den Aufgabeeinrichtungen 2 zurückregelt, sofern die max. Konzentration am Überlauf des Eindickers 5 er reicht ist. Diese Messung dient der Sicherheit, falls aus irgend einem Grunde die Konzentrationsmessung am Überlauf gestört sein sollte. Über eine Minimumvorgabe an dieser Stelle kann ebenfalls Einfluß auf die Erregung der Vibro-Rinnen V genommen werden. Da diese Überwachung der zusätzlichen Sicherung des Lösungsvorgan ges dient, kann sie auch mit der Konzentrationsmessung im Becken 1 kombiniert werden. Diese Konzentrationsmessung im Becken 1 dient der Regelung des Zulaufes an nicht gesättigter Salzlösung in die Lösungstrommeln 3; diesen muß immer so viel Wasser zuge führt werden, wie gleichzeitig von der Vakuumkristallisationsan lage 12 verdampft wird. Beispiel: Verdampferleistung 12 cbm Wasser/h, Konzentration der Salzlösung 15%, stündlicher Zulauf in die Trommel 24 cbm Salzlösung bei einer Sättigungsgrenze von 30% Salz.

Die bei der Lösung der Schlacke B entstehenden Gase werden an den Ein- und Ausläufen der Lösungstrommeln 3 bzw. 7 sowie von den Becken 1, 4, 8, 15 abgesaugt und aufgrund des hohen H₂-An teils verbrannt. Die hierbei entstehende Wärme dient der Trock nung des beim Auflösen der Schlacke B in den Lösungstrommeln 3 gewonnenen metallischen Anteils.

Diesem Lösungsbereich folgt eine Entwässerungsstrecke; aus dem Zwischenbecken 8 gelangt die Suspension aus unlöslichem Fest stoff und verdünnter Salzlake auf eine Filterpresse 9. Hier wird der Feststoff abgepreßt und mit Luft durchblasen. Der erreichba re Feuchtegrad liegt bei 30%.

Der Filterkuchen Q auf der Filterpresse 9 wird mit Kondensat und Frischwasser gespült und anschließend mit Luft durchblasen. Durch die Verdrängung des salzhaltigen Wassers werden Entsalzungs grade mit Salzgehalten von etwa 1%, bezogen auf die Trockensub stanz, erreicht. Die benötigte Wassermenge kann wesentlich redu ziert werden, wenn die Spülvorgang öfters unterbrochen wird und der Filterkuchen Q mit Luft durchblasen wird. Versuche haben gezeigt, daß man mit der zweifachen Wassermenge bezogen auf die Trockensubstanz auskommt.

Von dem beschriebenen Becken 15, welches dem Eindicker 5 nachge schaltet ist, wird die gesättigte Salzlösung der Vakuum-Kristalli sationsanlage 12 zugeleitet, in der aus der Salzlake das NaCl-KCl- Gemisch und das Kondensat gewonnen werden. Letzteres gelangt zum Filtervorbecken 11, in welchem Verlustwasser durch Frischwasser ersetzt wird, beispielsweise wird für 5 t/h Schlackenaufgabe 1 t/h Frischwasser für 6 t/h Kondensat benötigt.

Es ist hier zudem eine zusätzliche Entgasung der Salzlake vorgese hen, um keine Anreicherung an gelösten Gasen zu erhalten.

Mit dieser Anlage wird es erstmals möglich, die Salzschlacke so aufzubereiten, daß alle Komponenten wieder einer sinnvollen Ver wendung zugeführt werden können; bislang gab es kein Verfahren, dessen Reststoff nicht auf einer Sonderdeponie abgelagert werden mußte.

Claims

1. Verfahren zum Entsalzen von Umschmelzlacken aus der Leichtmetall-Sekundärindustrie unter Verwendung von Laugungstrommeln und nachgeschalteten Eindickern, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die zerkleinerte Schlacke in Laugungstrommeln unter Bildung einer Salzlake ausgelaugt wird, die metallischen Anteile von den unlöslichen Feststof fen, einem Tonerdegemisch, dichteabhängig abge trennt werden und die unlöslichen Feststoffe mit der Salzlake suspendiert und einem Eindicker zu geführt werden,
b) ein Teil der vom Eindicker gezogenen Lake mit einem hohen Salzgehalt, durchschnittlich 30% Salzgehalt, einer Vakuumkristallisationseinrich tung zugeführt wird,
c) der vom Eindicker abgetrennte Schlamm mit Salz lake mit hohem Salzgehalt unter Zugabe von Wasser mit einer geringen Salzbelastung in einer weiteren Laugungstrommel gelaugt wird und
d) schließlich aus der Suspension aus Schlamm und verdünnter Salzlösung mittels einer Filterpresse der Feststoff abgetrennt wird und die verdünnte Salzlösung zur Laugung in die Laugungstrommel rückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Filterpresse das salzhaltige Wasser aus dem entstehenden Filterkuchen mittels Frischwasser ge drückt wird.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Filterpres se entstehende Filterkuchen mit Luft durchblasen wird.

4. Vorrichtung zum Entsalzen von Umschmelzschlacken aus der Leichtmetall-Sekundärindustrie unter Verwendung von Laugungstrommeln und nachgeschalteten Eindickern, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die zerkleinerte Schlacke in Laugungstrommeln, von denen zumindest eine mit einer gewichtsab hängigen Aufgabesteuerung versehen ist, unter Bildung einer Salzlake ausgelaugt wird, die metallischen Anteile von den unlöslichen Fest stoffen, einem Tonerdegemisch, dichteabhängig abgetrennt werden und die unlöslichen Feststoffe mit der Salzlauge suspendiert und einem Eindicker zugeführt werden,
b) die am Oberlauf des Eindickers abgezogene Salz lake mit einem hohen Salzgehalt einer Vakuum kristallisationsanlage zugeführt wird,
c) der am Unterlauf des Eindickers abgetrennte Schlamm mit Salzlake mit hohem Salzgehalt unter Zugabe von Wasser mit einer geringen Salzbelastung in einer weiteren Laugungstrommel gelaugt wird und
d) schließlich aus der Suspension aus Schlamm und verdünnter Salzlösung mittels mindestens einer Filterpresse der Feststoff abgetrennt wird und die verdünnte Salzlösung zur Laugung in die Laugungstrommel rückgeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpresse mit einer Waschvorrichtung ver sehen und diese an eine Zuführung von Frischwasser und/oder Kondensat aus der Vakuumkristallisations anlage angeschlossen ist.