-
Verfahren zur Verminderung der Staub- und Flammenbelästigung
-
bei der Handhabung der Schlacken nach der Roheisenentschwefelung und
hierfür geeignetes Entschwefelungsgemisch
Verfahren zur Verminderung
der Staub- und Flammenbelästigung bei der Handhabung der Schlacken nach der Roheisenentschwefelung
und hierfür geeignetes Entschwefelungsgemisch Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Verminderung der Staub-und Flammenbelästigung bei der Handhabung der Schlacken
nach der Roheisenentschwefelung mit Gemischen auf Basis von Calciumcarbid und gasabspaltenden
Komponenten.
-
In der modernen Stahlwerks technologie gilt heute als Stand der Technik
die Entschwefelung des flüssigen Metalls außerhalb des Hochofens entweder in einer
Transportpfanne, der sogenannten
Torpedopfanne oder in einer offenen
Pfanne, die z.B. zum Transport des Roheisens von der Torpedopfanne zum Mischer oder
direkt zum Konverter bzw. für den Transport vom Mischer zum Konverter benützt wird,
vorzunehmen.
-
Mit Soda oder Soda als Gemischkomponente neben feingemahlenem Kalk,
mit Kalk und Flußmitteln sowie Gemischen auf Basis von anderen Alkali- und Erdalkaliverbindungen
werden ausreichende Entschwefelungsergebnisse erzielt. Nachteilig ist die Emission
beträchtlicher Anteile von umweltbelästigenden Alkalioxiden.
-
Eine Weiterentwicklung der Entschwefelungstechnologie gelang durch
Einsatz von Calciumcarbid, welches pneumatisch in die Eisenschmelze gefördert wird.
IIierbei führen insbesondere Gemische mit gasabspaltenden Zusätzen zu verringerten
Aufwandmengen und verhelfen im Vergleich zur Verwendung von Alkaliverbindungen zu
einer wesentlich verminderten Staubemission.
-
Nach der Entschwefelungsbehandlung bedeckt in jedem Fall eine aus
dem Reaktionsprodukt des Entschwefelungsmittels und dem im Eisen gelösten Schwefel
gebildete Schlacke die Oberfläche des Roheisens in der Pfanne. Diese Schlacke muß
vor dem Einfüllen des entschwefelten Roheisens in das Stahlerzeugungsaggregat abgezogen
werden, da sie den gesamten, durch die Behandlung aus dem Eisen entfernten Schwefel
in gebundener Form enthält. Das Abziehen der Schlacke von offenen Pfanneri erfolgt
von Hand mit dazu geeigneten Werkzeugen oder mit einer mechanischen Vorrichtung.
Häufig wird die Schlacke durch die Spülwirkung aufsteigender Gasblasen an einer
für das Abziehen besonders geeigneten Stelle zusammengetrieben.
-
Bei Verwendung von Calciumcarbid enthaltenden Entschwefelungsgemischen
enthält die entstandene Schlacke in jedem Fall freien Kohlenstoff, der sich entsprechend
folgender Gleichung bildet:
Außerdem kann die Schlacke bei der Behandlung von an Kohlenstoff
gesättigtem Roheisen zusätzlichen Kohlenstoff in Form von Garschaumgrafit enthalten.
Dieser scheidet sich beim Abkühlen des Roheisens während der Dauer der Entschwefelungsbehandlung
infolge der Verringerung der Lösefähigkeit des Eisens für Kohlenstoff aus.
-
Schließlich kann die Entschwefelungsschlacke auch Kohlenstoff aus
kohlenstoffhaltigen Zusätzen oder Komponenten des Entschwefelungsmittels (z.B. Grafit,
Kohle, Koks, Diamidkalk) enthalten.
-
Da die Entschwefelungsschlacke bei Verwendung von calciumcarbidhaltigen
Entschwefelungsmitteln von fester, krümeliger und z.T. staubförmiger Konsistenz
ist, zieht beim Abschlackvorgang der in der Schlacke enthaltene Kohlenstoff mit
der aufsteigenden heißen Luft ab und bildet schwarze, die Umwelt belästigende Staubwolken
Infolge der hohen Temperatur und der feinen Verteilung des Kohlenstoffs kann sich
der Kohlenstoff staub entzünden und in meterhohen Flammen brennen. Besonders störend
und unerwünscht wirken sich diese Vorgänge beim Abschlacken in der Stahlwerkshalle
aus. Zur Absaugung und Niederschlagung solcher großen staubbeladenen Luftmengen
ist ein beträchtlicher apparativer Aufwand nötig, der die Kosten des Entschwefelungsverfahrens
belastet.
-
Diese abgezogenen Schlackenkönnen nicht in der Halle verbleiben, sondern
werden auf eine Halde gekippt. Sowohl beim Aufnehmen dieser noch glühenden Produkte
als erst recht beim Abkippen und bei Frischluftzutritt entzünden sich diese kohlenstoffhaltigen
staubförmigen Abfallprodukte erneut und bilden oft haushohe Rauch- und Feuerpilze.
-
Besonders stark ausgeprägt ist diese störende Staub- und Feuerentwicklung,
wenn die Oberfläche des flüssigen Metalles vor der Entschwefelungsbehandlung vollständig
von Hochofenschlacke befreit wurde, was für eine wirksame Entschwefelungsbehandlung
Voraussetzung ist.
-
Es bestand daher die Aufgabe, ein Verf ahrenzir Verminderung der Staub-
und Flammenbelästigung bei der Handhabung der Schlacken nach der Roheisenentschwefelung
und ein hierfür geeignetes Mittel mit gleichzeitiger guter Entschwefelungswirkung
zu finden, die sich ohne Schwierigkeiten in den bisherigen Prozeß der Entschwefelungstechnologie
integrieren lassen und zu einer wesentlichen Verminderung der Staubbelästigung bei
der Roheisenentschwefelung mit Gemischen auf Basis von Calciumcarbid beitragen.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Entschwefelungsgemisch
auf Basis von Calciumcarbid und gasabspaltenden Komponenten Flußspat in einer Menge
von 2 - 10 Gew.-% zugesetzt wird.
-
Entschwefelungsgemische auf Basis von Calciumcarbid und gasabspaltenden
Komponenten mit Zusätzen an Flußspat sind bisher nicht bekannt. Dieser wurde lediglich
Gemischen auf Basis von Kalk oder Kalkstein sowie Alkali und Kieselsäure enthaltenden
Gemischen zugesetzt, um die Wirksamkeit des Kalkes bzw. des Alkalis als Entschwefelungsmittel
zu verbessern. Aus dieser Wirkung des Flußspates war jedoch nicht abzuleiten, daß
bereits durch einen verhältnismäßig geringen Zusatz von Flußspat zucalciumcarbidhaltigen
Entschwefelungsgemischen das Stauben und Brennen der aus diesen Mitteln entstehenden
kohlenstoffhaltigen Entschwefelungsschlacke verhindert wird, ohne dabei die erwünschte
einfache Handhabung der krümeligen, leicht fließfähigen Schlacke in irgendeiner
Weise zu beeinträchtigen.
-
Die für das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagenen Gemische tragen
nicht nur dazu bei, die Handhabung der bei der Roheisenentschwefelung anfallenden
Schlacken und damit das gesamte Verfahren selbst wirtschaftlich zu gestalten, sondern
es wird durch die Erfindung auch eine Möglichkeit aufgezeigt, wie die umweltbelästigende
Rauch- und Flammenentwicklung der aus bisher bekannten Entschwefelungsgemischen
entstehenden Schlacken weitgehend vermieden werden kann.
-
Um die geschilderte Wirksamkeit durch den Flußspatzusatz zu erreichen,
genügt eine Menge von 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Entschwefelungsgemisches.
Bevorzugt werden etwa 3 bis 8 Gew.-°,Ó Flußspat technischer Qualität verwendet.
-
Der Flußspatzusatz entfaltet seine Wirksamkeit bei allen Entschwefelungsgemischen,
die Kohlenstoff in irgendeiner Form enthalten oder bei denen Kohlenstoffisich im
Verlauf der Entschwefelungsreaktion bildet, wie z.B. bei calciumcarbidhaltigen Entschwefelungsgemischen.
-
Solche Gemische bestehen aus Calciumcarbid, gasabspaltenden Verbindungen
und Flußspat sowie gegebenenfalls zusätzlichem Kohlenstoff, reduzierend wirkenden
Metallen und Metallcarbiden.
-
Besonders interessant ist der Einsatz des Flußspats in Gemischen folgender
Zusammensetzung: 30 - 90 Gew.-% Calciumcarbid, 2- 70 Gew.-% gasabspaltende Komponenten,
2- 10 Gew.-% Kohlenstoff und 2- 10 Gew.-% Flußspat. Als Calciumcarbid wird technisches,
etwa 80 Gew.-% enthaltendes Calciumcarbid verwendet. Als gasabspaltende Komponenten
eignen sich beispielsweise wasserabspaltende Ve-rbindungen wie Kalkhydrate, wasserhaltige
Borate, Aluminiumhydroxide, Perlite, Tone, Kohlehydrate, feste organische monomere
oder polymere Sauerstoffverbindungen, die bei ihrer thermischen Zersetzung Wasser
abspalten, wie Polyester, Polyvinylalkohol, Phthal- und Glykolsäure. Ferner können
wasserstoffabspaltende Verbindungen wie Hydride von Alkali- und Erdalkalimetallen,
wasserstoffhaltige organische Polymere, z.B. Polyolefine, Polyamide, POlystyrol,
Polyacrylnitril u.a. geeignete, auch monomere organische Verbindungen eingesetzt
werden.
-
Bevorzugt werden als gasabspaltende Komponente in Calciumcarbid enthaltenden
Entschwefelungsgemischen Diamidkalk, ein Gemisch aus feinverteilten Calciumcarbonat
und Kohlenstoff in Form von Grafit oder Polyäthylen verwendet. Daneben können aber
auch synthetische Gemische von Calciumcarbonat in fein gemahlener oder gefällter
Form und Kohlenstoff eingesetzt werden.
-
Bei Verwendung von Diamidkalk als gasabspaltender Komponente werden
Gemische folgender Zusammensetzung bevorzugt verwendet: 50 - 85 Gew.-°/O Calciumcarbid,
5 - 40 Gew.-°XQ Diamidkalk, 3 - 8 Gew -% Flußspat und 2 - 10 Gew.-:: Grafit. Solche
Mittel vereinen hohe Entschwefelungswirkung mit hervorragender Fluidisierbarkeit
und bilden keine die Umwelt in irgendeiner Weise belästigenden Schlacken.
-
Außerdem entfaltet der Flußspatzusatz seine Wirksamkeit als Mittel
gegen eine Staub- und Flammenbelästigung in Gemischen, die neben den übrigen Komponenten
zur Unterstützung der Entschwefelungswirkung noch reduzierend wirkende Metalle wie
Aluminium, Magnesium, Legierungen wie z.B. Calciumsilicium oder Metallcarbide enthalten.
-
Die Wirksamkeit von Entschwefelungsgemischen wird durch den Flußspatzusatz
nicht negativ beeinflußt. Der Flußspatzusatz verbessert und vereinfacht die Verfahrensweise
der Entschwefelung von Roheisen mit calciumcarbidhaltigen Entschwefelungsgemischen
insbesondere in offenen Pfannen ganz wesentlich. Die Handhabung der entstandenen
Schlacke ist problemloser geworden, da diese kaum noch staubt und nicht mehr brennt.
Sie läßt sich einfach von der Oberfläche des Metallbades entfernen. Auch der Abtransport
der Schlacke und deren Deponie sind unproblematisch Anhand nachfolgender Beispiele
wird die Erfindung näher erläutert.
-
Beispiel 1 In einem Stahlwerk wurde Roheisen in offenen Pfannen mit
durchschnittlich 210 t Inhalt routinemäßig durch Einblasen einer feingemahlenen
Mischung von 85 Gew. -% technischem Carbid mit einem Gehalt von 78 Gew.-% CaC2 und
15 Gew.-% Diamidkalk, einem Gemisch aus feinverteiltem Calciumcarbonat und Kohlenstoff,
entschwefelt. Die Menge des Carbid*Diamidkalk-Gemisches wurde jeweils dem Roheisengewicht
und dessen Ausgangsschwefelgehalt angepai3t. Das angelieferte Roheisen enthielt
im-Mittel 0,048 % Schwefel. Im Durchschnitt wurden 810 kg Entschwefelungsgemisch/
Pfanne eingeblasen. Das Einblasen geschah mit trockener Luft bei einer Einblasrate
von etwa 100 kg E'eststoff/Minute, wobei etwa 5 1 Gas/kg Feststoff verwendet wurden.
Nach der Behandlung war der S-Gehalt auf durchschnittlich 0,015 % abgesenkt.
-
Die Pfannen waren vor der Behandlung frei von mitgeschleppter Hochofenschlacke.
Nach der Entschwefelungsbehandlung war die Oberfläche des Roheisens mit der aus
dem Entschwefelungsmittel entstandenen Schlacke bedeckt. Durch eiren an der Rückseite
der Pfanne angebrachten Spülstein wurde Luft in das Roheisen eingeblasen. Durch
die aufsteigende Blasensäule wurde die Schlacke von der Rückseite der Pfanne weg
nach vorne zur Schnauze getrieben. Dort wurde sie mit einer Abschlackmaschine auf
übliche Weise von der etwas geneigten Pfanne abgezogen. Beim Abziehen der Schlacke
von der Pfanne wurden große Mengen schwarzen Staubes aufgewirbelt. Besonders beim
Herunterfallen.der abgezogenen Schlacke in die für die Aufnahme der Schlacke vorgesehenen
Boxen stiegen große schwarze Wolken auf. Dieser Staub brannte immer wieder in meterhohen
Flammen. Beim Einfüllen der Schlacke mit Radladern in Mulden staubte die Schlacke
erneut. Schließlich waren viele Meter hohe schwarze Rauchpilze zu beobachten, wenn
die Mulden mit der heißen Schlacke auf der Halde entleert wurden.
-
Beispiel 2 Versuchsweise wurde eine feingemahlene Mischung aus ebenfalls
85 Gew.-,O technischem Carbid, 6 Gew.-°,Ó Grafit-Kohlenstoff, 3 Gew.-% Polyäthylen
und 6 Gew.-% Flußspat in einer Menge von mehreren 100 t hergestellt und zur Roheisenentschwefelung
eingesetzt. Es zeigte sich, daß die Verbrauchszahlen für dieses erfindungsgemäße
Entschwefelungsgemisch, bezogen auf gleiche Anfangs- und Endschwefelgehalte, mit
nur wenigen Prozent Schwankung mit denen für das Carbid-Diamidkalk-Gemisch übereinstimmten.
Die mit dem erfindungsgemäßen Gemisch erhaltenen Entschwefelungsschlacken waren
weniger voluminös als mit bisher verwendetem Gemisch behandelte Roheisenschmelzen.
Die Schlacke war krümelig und ließ sich sehr leicht abziehen. Weder beim Herabfallen
der Schlacke noch beim nachfolgenden Transportieren und Entleeren wurden Staub-
oder Flammenerscheinungen beobachtet.