DE2835722C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten metallur­ gischer Schlacken, insbesondere Hochofenschlacken, die den Ofen mit einer Temperatur von zumindest 1300°C verlassen, wobei die Schlacke auf ein schnell rotierendes Element zur Faserbildung aufgebracht und anschließend eine Faserabtrennung durchgeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein derartiger Stand der Technik ist aus der DE-PA 4 29 326 bekannt. Es ist dort eine Schleuderscheibe vorgesehen, auf welche das geschmolzene Gut, wie Glas oder Schlacke, aufgebracht wird, das vom Scheibenrand in feinen Fäden abgeschleudert wird. Nach­ teilig hieran ist jedoch, daß sich sehr feinfasrige Schlacken­ teile bilden, die zum Teil durch die Luft gewirbelt werden, so daß sich deren anschließende Handhabung äußerst problematisch gestaltet. Die unmittelbar am Hochofen anfallende flüssige Schlacke läßt sich nicht ohne Zwischenkühlung zu Wolle einer­ seits und Schlackensand andererseits wirtschaftlich verarbeiten.

Aus der DE-OS 19 43 113 ist ein Verfahren zur Herstellung von Fasern, Granulaten und deren Gemengen, die anschließend vonein­ ander getrennt werden sollen, bekannt. Hierbei sollen die Medien, auf einem Gaspolster schwebend, in den teigigen und festen Zustand überführt werden.

Die DE-PS 7 63 131 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Fäden aus Glas. Es ist hier ein sich rasch drehendes Element vorgesehen, das an seinem äußeren Umfang Spitzen trägt, die kleine Teile aus der Glasmasse herausreißen sollen, um beim Wegschleudern Glasfäden zu erzeugen.

Für die Herstellung von Schlackensand sieht die LU-PS 77 160 vor, die durch eine geneigte Rinne abfließende schmelzflüssige Schlackenmasse einer Vorbehandlung mittels einer begrenzten Wassermenge zu unterziehen, die noch fließfähige Schlackenmasse auf mit Wasser benetzten Ablenkplatten zu einem Film auszubreiten und den vom unteren Plattenrand herabfallenden, weiter abge­ streiften Film mittels einer schnell drehenden Schaufeltrommel unter Zugabe von Wasser in feine Partikel zu zerschlagen, die sich beim Flug durch die Luft verfestigen und in einem Sammel­ becken oder auf einer Abtransportvorrichtung aufgefangen werden.

Der bei diesem Verfahren anfallende Schlackensand weist eine gute Hydraulizität und Vermahlbarkeit auf und fällt in nahezu wasser­ freiem Zustand an. Nachteilig ist jedoch bei diesem Verfahren, daß sich häufig feinfasrige Schlackenteile bilden, die zum Teil durch die Luft gewirbelt werden und nicht nur ein Umweltproblem darstellen, sondern auch die Handhabung des Granulats erschweren können.

Angesichts dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren bzw. die Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art so auszugestalten, daß die am Hochofen anfallende flüssige Schlacke trotz ihrer unterschiedlichen Beschaffenheit ohne Zwischenkühlung aufbereitet und zu Wolle und Schlackensand verarbeitet werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Schlackenstrom in einer geneigten Ebene auseinandergezogen und gegen eine feststehende Prallfläche geführt wird, wo die Schlacke mit Wasser bzw. Wasserdampf vermengt und dann auf eine Schaufeltrommel zur Erzeugung von fasrigen und granulatförmigen Produkten, die anschließend getrennt werden, aufgegeben wird. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt eine geneigte Rinne sowie eine dieser Rinne nachgeordnete Umlenkplatte, unterhalb welcher eine rasch drehende Schaufeltrommel mit Düsen für die Zufuhr eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums angeordnet ist, in deren Abschleuderbereich sich eine kontinuierliche Abscheidevorrichtung für die Trennung der Fasern von den festen Partikeln befindet. Hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen wird auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen.

Vorzugsweise wird eine Menge an Wasser und/oder eines gasförmigen Mediums von 0,1 bis 0,5 m³ pro t Schlacke zugegeben.

Der erfindungsgemäße neue Weg zur Schlackenwolleherstellung weicht grundsätzlich von allen bisherigen Verfahren dadurch ab, daß man nicht mehr eine auschließliche Wolleherstellung, die eine besondere mit hohem Energieaufwand betriebene Um­ schmelzanlage erfordert und durch den Anfall von perlenförmigen Anteilen erschwert wird, ansteuert, sondern die gleichzeitige Erzeugung von Wolle und von Granulat. Dabei wird der Wollanfall in gewünschten Grenzen gesteuert, ohne jedoch den überwiegenden Anteil des anfallenden Produktes auszumachen. Von der anfallenden Wolle wird nur ein ausschließlich aus feiner Qualitätswolle be­ stehender Anteil abgesondert, während die Restwolle als Feinantel bis zu einem nicht störenden Prozentsatz in dem Granulat ver­ bleibt. Bei einem auf Thomasroheisen betriebenen 11 m Hochofen mit einem Schlackenanfall von etwa 4000 to pro Tag wird also bei einer Ausbeute von beispielsweise 2% jährlich über 25 000 t Schlackenwolle erzeugt. Zur Erzielung einer gleichwertigen Menge müßte also eine besondere Anlage mit 2 Kupol- oder Elektro­ öfen der herkömmlichen Bauweise von 12 500 t Jahresleistung errichtet werden.

Grundsätzlich lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren metallurgische Schlacken mit einem Basizitätsgrad zwischen 0,8 und 1,4 und einer Temperatur von 1300-1500°C verarbeiten, wobei es vor der Zerfaserung noch möglich ist, außer der Tempera­ tur und der Viskosität auch die Zusammensetzung der Schlacke in gewissen Grenzen abzuändern.

Bei der Verarbeitung der schmelzflüssigen Schlacken werden die­ selben bei den Anfangsphasen, d.h. beim Durchfluß durch die Rinne und bei der Ausbreitung des Strahles auf der Verteilerplatte nicht wesentlich abgekühlt, so daß die von der Zusammensetzung abhängige kritische Temperatur, bei welcher die Kristallbildung einsetzt, nicht unterschritten wird.

Bei der Benutzung einer Teleskoprinne gemäß der LU-PS 76 218 wird die den Schlackenfluß von der ortsfesten Zulaufrinne auf eine mit einer Kühlmittelzufuhr versehene Vorbehandlungsrinne leitende Zwischenrinne ganz oder nahezu ganz ausgefahren, so daß im Hin­ blick auf einen hohen Wollanfall keine oder nur eine sehr re­ duzierte Wassereinwirkung stattfindet.

Ein Anteil des Abkühlmediums von durchschnittlich etwa 0,1 m³/t Schlacke wird auf oder durch die Trommelwand zugesetzt. Beim Zerschlagen des über die Verteilerplatten auf die Trommel zu­ geleiteten Schlackenfilms wird letzterer in kleine Partikel unterteilt, wovon ein Teil beim Abschleudern zu Fäden gezogen wird. Dabei ist bei einer gegebenen Schlackenzusammensetzung und -temperatur der Wollanfall von der Trommelgeschwindigkeit abhängig.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den weiteren Vorteil, daß es zusätzliche Einwirkungen sowohl auf den noch flüssigen Schlackenstrom als auch auf die im Verfestigen begriffenen, von der Trommel abgeschleuderten Teilchen erlaubt.

So kann durch geeignete Zusätze und Maßnahmen auf die Zusammen­ setzung, Temperatur und Viskosität des flüssigen Schlackenstromes vor oder während dem Abfließen durch die Zufuhrrinne oder über die Verteilerplatten eingewirkt werden. Bei in ihrer Zusammen­ setzung stark schwankenden Schlackenarten kann dies zur Steuerung der Produktausbeute und -qualität von Nutzen sein. Es kann aber auch von Vorteil sein, sich bei der Verwendung der Produkte günstig auswirkende Zusatzmittel auf die Schlacke einwirken zu lassen, z. B. bei in der Landwirtschaft benutzten Granulaten.

Eine Möglichkeit, die Viskosität der Schlacke herabzusetzen, be­ steht darin, dem Schlackenstrom bekannte mineralische Flußmittel, beispielsweise solche auf Silikatbasis, beizumengen.

Eine dünnflüssigere, einen höheren Prozentsatz an Wolle abgebende Schlacke kann des weiteren durch Temperaturerhöhung der Schlacke erzielt werden. Zur Temperaturerhöhung stehen eine Reihe an sich bekannter Möglichkeiten, sei es auf elektrischem Wege, mittels Brenner, oder durch Zugabe von exotherm reagierenden Produkten auf Silicium- oder Aluminiumbasis zur Verfügung.

Zur Änderung der Zusammensetzung der Schlacke werden je nach Hochofenbeschickung und der davon abhängigen Analyse insbe­ sondere saure oder basische Zuschläge benutzt. Besonders be­ währt hat sich vornehmlich bei basischen Thomasroheisenschlacken ein Zusatz von fein zermahlenem Glas. Da diese Beimengung mit einer Herabsetzung der Liquidustemperatur verbunden ist, kann sie auch bei den kälteren Thomasschlacken noch getätigt werden.

Für die Zumischung von größeren Feststoffmengen ist es ange­ bracht, ein Mischgefäß, z. B. in Form eines der Rinne vorge­ schalteten Siphons, vorzusehen. Um die Temperatur unabhängig von der Ausgangstemperatur der Schlacke und den Zusatzmengen unter Kontrolle zu halten, ist es angebracht, das Mischgefäß mit einer Heizung zu versehen.

Weitere Steuerungsparameter ergeben sich einerseits dadurch, daß ein Teil des benutzten Wassers, insbesondere des Trommel­ wassers, durch ein anderes, vorzugsweise gas- oder dampf­ förmiges Medium ersetzt wird, und andererseits dadurch, daß dem mit den zerstäubten Schlackenteilchen in Kontakt kommendem Kühl­ mittel regelbare Mengen von Zusatzstoffen löslicher oder un­ löslicher Natur beigefügt werden.

Zur Steuerung des Wollanfalls ist es besonders vorteilhaft, einen Teil des kalten oder warmen Trommelwassers durch Wasserdampf oder ein Gas, z. B. Abgas zu ersetzen und das gasförmige Medium zu­ sammen oder unabhängig von dem Restwasser durch die Schlag­ schaufeln so zu verspritzen, daß die Strahlen in der Wurfrichtung der Schlackenteilchen austreten und so die Zerfaserung und Ver­ festigung steigern können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt, das zur weiteren Erläuterung dienen soll.

Die von einem Hochofen im schmelzflüssigen Zustand herangeführte Schlacke wird ggf. nach physikalischen und/oder chemischen Vorbe­ handlungen in einem zwischengeschalteten Mischgefäß auf die trog­ förmige Rinne 10 geführt.

ln der Rinne 10 wird durch in dem Boden derselben eingelassene Düsen 11 je nach Beschaffenheit der Schlacke und je nach ange­ strebtem Wollanfall gewöhnlich um etwa 0,5 m/t Schlacke Wasser, kalt und warm bzw. dampfförmig, der Schlackenmasse zugesetzt.

Der aus der Rinne 10 austretende Schlackenstrahl 5 wird von der vorzugsweise wassergekühlten Ablenkplatte 20 auf die Trommel 30 umgelenkt. Auf der Oberfläche der Platte 20 wird durch eine ge­ eignete Zufuhr 21 ein aus Wasser oder Wasserdampf bestehender Abschirmfilm gebildet.

Die Schaufeln 31 der Trommel 30 zerschlagen den ausgebreiteten Schlackenfilm in feine, mit hoher Geschwindigkeit durch die Luft geschleuderte Partikel. Dabei bilden sich teils fadenförmige, teils granulatförmige Festkörper. Die in etwa in radialer Richtung verlaufenden und den Schlackenfilm zertrümmernden Vorderseiten der Schaufeln 31 sind mit Düsen versehen, durch welche das flüssige und/oder gas-bzw. dampfförmige Kühlmedium verspritzt wird und mit den Schlackenpartikeln fortgeschleudert wird.

Am Ende der Wurfbahn fallen die dichteren Granulatpartikel G auf eine geeignete Auffangvorrichtung 40 mit Förderband,während die leichteren Fasern auf ein endloses Band 50 aufgesaugt werden. Über dem Band 50 ist eine Haube 51 angebracht, in welcher der für die Ansaugung der Fasern notwendige Unterdruck mittels eines Ventilators 52 erzeugt wird.

Die angesaugte feinfaserige Wolle W wird am Ende des Bandes 50 als Vlies aus ungeordneten Fasern abgehoben und der Weiterver­ arbeitung bzw. dem Versand zugeführt. Die Wolle kann beispiels­ weise für die Herstellung von kompaktem lsolationsmaterial in Mischung mit Zement, Kunststoff oder anderen Bindemitteln benutzt werden.

Der weitgehend trockene Schlackensand,der einen kontrollierten Restgehalt an Wollepartikeln enthält, wird von der Auffangvor­ richtung 40 auf Abtransportwagen 41 gebracht. Der Schlackensand weist eine gute Hydraulizität und Vermahlbarkeit auf.

Claims (7)

1. Verfahren zum Aufbereiten metallurgischer Schlacken, insbe­ sondere Hochofenschlacken, die den Ofen mit einer Temperatur von zumindest 1000°C verlassen, wobei die Schlacke auf ein schnell rotierendes Element zur Faserbildung aufgebracht und anschließend eine Faserabtrennung durchgeführt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schlackenstrom in einer ge­ neigten Rinne auseinandergezogen und gegen eine feststehende Prallfläche geführt wird, wo die Schlacke mit Wasser bzw. Wasser­ dampf vermengt und dann auf eine rotierende Schaufeltrommel zur Erzeugung von fasrigen und granulatförmigen Produkten, die anschließend getrennt werden, aufgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem flüssigen Schlackenstrom Feststoffe zugemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlackenstrom vermahlenes Glas zugesetzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem rasch rotierenden Schleuderelement, gekennzeichnet durch eine geneigte Rinne (10) sowie einer dieser Rinne (10) nach­ geordnete Umlenkplatte (20), unterhalb welcher eine rasch drehende Schaufeltrommel (30) mit Düsen für die Zufuhr eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums angeordnet ist, in deren Abschleuderbereich sich eine kontinuierliche Abscheidevorrichtung für die Trennung der Fasern (W) von den festen partikeln (G) be­ findet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (10) mit im Abstand voneinander angeordneten reihenweise beschickbaren Düsen (11) für die Zufuhr eines flüssigen oder gas­ förmigen Mediums ausgerüstet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander ggf. versetzt gegenüber angeordnete in entgegengesetzter Richtung geneigte Umlenk­ platten (20) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Umlenkplatte (20) mit Düsen (21) zur Beaufschlagung seiner Oberfläche mit einem Film eines flüssigen oder gasförmigen Mediums ausgestattet ist.