DE2914013A1

DE2914013A1 - Verfahren und einrichtung zur rueckgewinnung der metalloxyde, insbesondere der eisenoxyde

Info

Publication number: DE2914013A1
Application number: DE19792914013
Authority: DE
Inventors: Alfred Glasner; Heinz Loquenz
Original assignee: Waagner Biro AG
Current assignee: Waagner Biro AG
Priority date: 1978-06-05
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1979-12-06
Also published as: AT355811B; ATA404778A

Description

Verfahren und Einrichtung zur Rückgewinnung
der Metalloxyde, insbesondere derEisenoxyde Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Rückgewinnung der Metalloxyde, insbesondere der Eisenoxyde, aus den staubhältigen Abgasen eines Stahlwerkskonverters, bei welchem Verfahren die Abgase gereinigt und die abgeschiedenen Stäube zusammen mit dem frischen Erz der Metallgewinnung zugeführt werden.
Es ist bekannt, daß die im Naßwäscher einer Abgaskühl- und Reinigungsanlage nach einem Stahlwerkskonverter enthaltenen festen Bestandteile nach einer Trocknung und eventuellen Pelletisierung wieder dem Hochofen zur Gewinnung der Eisenrückstände zugeführt werden.
Durch die Verwendung von modernen Gießanlagen, insbesondere von Stranggußanlagen verringert sich der verfügbare Eigenschrottanteil und es muß zur Kühlung des Konverters in steigendem Maße Fremdschrott verwendet werden, der jedoch stark zinkhältig ist.
Dieses Zink wird im Konverter verbrannt und scheidet sich als ZnO gemeinsam mit den Eisenverbindungen in der Abgasreinigungsanlage ab und wird somit gemäß dem bekannten Verfahren ebenfalls in den Hochofen eingebracht. Im Hochofen bewirkt das Zink jedoch Betriebsstörungen, sodaß derzeit in Betracht gezogen wird, den in den Reinigungsanlagen anfallenden Staub zu verwerfen. Das Verwerfen bedingt selbstverständlich einen Verlust des entsprechenden Erzwertes und bringt ein zusätzliches Deponieproblem mit sich.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, durch Trennung des ZnO vom abgeschiedenen Eisenoxyd den in den Reinigungsanlagen anfallenden Staub für die Metallgewinnung aufzubereiten. Ein weiterer wesentlicher Vorteil wird darin gesehen, daß auch das ZnO in verwertbarer Reinheit auftritt, sodaß auch dieses wieder verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Stäube in Form einer Aufschlämmung mit Lauge bei einem pH-Wert von mehr als 13 behandelt und die ZnO-Stäube in Lösung übergeführt werden und daß die Aufschlämmung einer Absetzeinrichtung zugeführt wird, von der die klare Lösung abgeführt wird. Insbesondere wird die von der Absetzeinrichtung abgeführte klare Lösung mit einem ureanhydrid benhandelt und wird das ZnO bei einem tH-Wert 7 bis r ausgefällt und insbesondere abfiltriert. Vorzugsweise wird, in einem Äbhitzekessel mit Zusatzfeuerung, insbesondere nach einem Sturz werkskonverter, in der Blaspause der im abgeschiedenen eisenhältige Staub enthaltene ZnO-Staub in NaOH gelöst, sowie die Lösung vcm eisenhältigen Staub getrennt und zur Absorption des S02 herangezogen, welches in der Blaspause infolge der Ölzusatzfeuermng zur Abgas enthalten ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß an einem Sammelbehälter für die aus dem Naßwäscher abgeschlämmte Waschflüssigkeit bzw. für die aus dem Trockenabscheider abgeführten und aufgeschlsmmten Verunreinigungen eine Zuführungsleitung für Lauge angeschlossen ist und dieser Sammelbehälter als Reaktor mit Flüssigkeitsumwälzung ausgebilaet ist, von dem eine Leitung zu einer Absetzeinrichtung mit getrenntem Festkörperabzug und Elarwasserabzug vorgesehen ist.
Insbesondere ist der Klarvasserabzug in die Umwälzleitung der Waschflüssigkeit des Naßwäschers geführt, wobei er vorzugsweise über einen C02-Lösungsapparat und einen Filterapparat geführt ist.
Die Erfindung ist in der angeschlossenen Figur in Form eines Schaltbildes beispielsweise und schematisch dargestellt und wird auch anhand eines Beispiels erklärt.
In einem Stahlwerkskonverter 11 wird Schrott und flüssiges Roheisen eingefüllt, wobei durch Sauerstoffzufuhr die in der Schmelze enthalten Verunreinigungen wie C, S und Zn unter Wärmeabgabe verbrannt werden. D heißen Abgase werden in einem Abhitzekessel 12 abgekühlt und schließlich in einer Abgasreinigungseinrichtung 2, die im Fall des dargestellten Beispiels aus zwei Naßwäschereinheiten 2a und 2D gebildet ist, gereinigt und über einen Saugzugventilator 13 in die freie Atmosphäre abgegeben. In der Abgasreinigungseinrichtung werden die festen Verunreinigungen abgeschieden und über die Leitiir 14a und 14b einem Sammelbehälter 1 zugeführt. Beim dargestellten Beispiel ist die Abgasreinigungseinrichtung 2 von zwei Venturiwäschern 2a und 2b gebildet, sodaß der anfallende Staub als Aufschlämmung am Ende der Blasperiode dem Sammelbehälter 1 zugeführt wirt. Während der Blasperiode wird die anfallende Aufschlämmung beim Naßwäscher 2z über die Leitung 7 und im Naßwäscher 2b über die Leitungen 1.5 und 16 rezirkuliert. Im Sammelbehälter 1 wird die anfallende Aufschläiiuiiung über die Leitung 3 mit der Lauge I;aC.i versetzt, sodaß das ZnO der Aufschläsmung in Lösung gebracht wird.
Diese aufbereitete Aufschlämmung wird über die Leitung 4 einem Absetzbehälter 5 zugeführt, von dem die ungelösten festen Stoffe, also hauptsächlich die Eisenoxyde, über die Leitung 10 zbgefiihrt werden. Die gebildete klare Lösung kann nun je nach Zinngehalt über die strichlierte Leitung 17 in den Naßwäscher rückgeführt werden, wodurch sich der ZnO-Gehalt erhöht, oder durch Verwendung der klaren Flüssigkeit in der Blaspause als Absorbens für das im Abgas enthaltene SO2 dienen. Durch die Änderung des pH-Wertes infolge der S02-Absorption scheidet sich das ZnO ab und die ganze Aufschlämmung wird über die Leitung 18 zu einem Filterapparat 9 geführt, aus welchem das ZnO als Filterkuchen periodisch oder kontinuierlich entfernt wird. Die in der Absetzeinrichtung 5 anfallende klare Lösung kann auch über die Leitung 20 einem Säureanhydrid (z.B. CO2-) Lösungsapparat 8 zugeführt werden, in welchem durch Absorption des CO2 aus NaOH Natriumkarbonat und Natriumbikarbonat gebildet wird.
Bei dieser Umsetzung fällt das gelöste ZnO aus und wird ebenfalls im Filterapparat 9 abgeschieden. Die Rückführung der gelösten Natriumkarbonate in den Naßwäscher ergibt bei SO 2-Gehalt im Abgas eine Umwandlung der Karbonate in Sulfite und Sulfate, die in weit größerem Maße von der Waschflüssigkeit gelöst werden können und keine Belastung des Waschflüssigkeitskreisllefes darstellen. Selbstverständlich muß von Zeit zu Zeit die Waschflüssigkeit gewechselt werden, wozu eine Abschlämmleitung 22 und eine Frischwasserzufuhr 23 vorgesehen sind.
Bei der Ausführung der Erfindung liegt es im Bereich des Möglichen die ZnO-Abscheidung auf einen Naßwäscher zu konzentrieren, wodurch eine bessere Anreicherung des Zinkoxydes im Schlamm gegeben ist.
Die Verwendung von Natronlauge stellt keinen Mehraufwand dar, wer' sie für die Absorption des SO2 in der Blaspause infolge des Schwefelgehaltes im Öl der -Zusatzfeuerung erforderlich ist.
Der T.lehraufwand für die Reinigung ist somit nur in der Ausbildung des AuSschlammbehälters als Reaktor sowie im Filterapparat 9 zu suchen. Gegebenenfalls fällt auch der C02-Lösungsapparat darunter.
Das Beispiel in der Zeichnung ist für die Anwendung nach einem LD-Konverter gedacht. Die Erfindung läßt sich jedoch auch für andere Metallgewinnungsverfahren verwenden, bei welchen in den Abgasen Metalloxyde abgeführt werden und diese Metalloxyde nach einer Reinigung zur Metallgewinnung herangezogen werden. Die Trennung der Eisenoxyde von den Zinkoxyden gelingt mit hohem Wirkungsgrad, wenn die Abgase aus dem LD-Konverter unter Luftmangel oder stöchiometrisch verbrannt bezw.unverbrannt gesammelt werden und der austdem Abgas abgeschiedene Staub dem Rückgewinnungsverfahren unterworfen wird.
Beispiel: Bei einem LD-Konverter mit etwa 150 t Inhalt verbrennen während der Blasphase ca. 0,5 % des Tiegelinhaltes, sodaß sich im Abgas etwa 0,75 t Staub befindet, welcher in der Abgasreinigungsanlage abgeschieden wird. Bei Verwendung von zinkhältigem Schrott (Autoschrott) enthält der Staub durchschnittlich 5 % ZnO. Diese Konzentration bringt bereits bei der Wiederverwendung im Hochofen Schwierigkeiten mit sich, indem der Hochofengang durch Anbackungen gestört wird. Bei 20 Chargen pro Tag ergibt sich in 3QO Betriebstagen ein Staubgehalt von 4500 t hochwertiges Eisenoxyd, dessen Verwerfung abgesehen vom Materialwert auch einen großen Aufwand für die Deponie bewirkt. Bei dieser Menge errechnet sich ein ZnO-Gehalt von ca 225t/Jahr bezw. von 0.75t/Tag.
Berücksichtigt man die Zeit ohne Zwischenfeuerung mit 24 Minuten/ Charge so wird während 16 Stunden täglich bl zugefeuert. Der durchschnittliche S-Gehalt desl'Heizöles schwer kann derzeit 3,5 % betragen. Die Verbrennungsleistung für die Zwischenfeuerung ist für die beispielsweise gewählte Anlage mit 2800 kg/h öl anzunehmen.
Dem entspricht ein SO 2-Anfall von ca. 3140 kg täglich. Bei einer Abscheideleistung des Wäschers von 80 % wären ca. 2500 kg pro Tag an S02 auszuwaschen bzw. zu neutralisieren.
Zur Lösung des anfallenden ZnO sind ca. 4 Mol NaOH/Mol ZnO notwendig, sodaß der tägl. NaOH-bedarf ca. 3 t NaOH zur Lösung des ZnO beträgt.
Zur Neutralisation des S02 würden im gewählten Beispiel 3,1 t/Tag NaOH einzusetzen sein, sodaß für die ZnO-Trennung praktisch kein zusätzlicher NaOH-Aufwand notwendig wäre.
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Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Rückgewinnung der Metalloxyde, insbesondere der Eisenoxyde, aus den staubhältigen Abgasen eines Stahlwerkskonverters, bei welchem Verfahren die Abgase gereinigt und die abgeschiedenen Stäube zusammen mit dem frischen Erz der Metallgewinnung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Stäube in Form einer Aufschlämmung mit Lauge bei einem pH-Wert von mehr als 13 behandelt und dadurch der Zn-Anteil des Staubes in Lösung übergeführt wird und daß die Aufschlämmung einer Trenneinrichtung zugeführt wird, von der die klare Lösung abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Trenneinrichtung abgeführte klare Lösung mit einem Säureanhydrid behandelt und das Zn dadurch ausgefällt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die klare Lösung mit Abgas, welches ein Säureanhydrid enthält, in Kontakt gebracht und die basische Eigenschaft durch die Säureaufnahme neutralisiert bzw. in den schwach sauren Bereich übergeführt wird, wodurch das gelöste Zn ausgefällt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase trocken gereinigt werden, der abgeschiedene Staub in Wasser aufgeschlämmt wird und die Aufschlämmung mit Lauge wie z.B. NaOH oder Ca(OH)2, versetzt und anschließend nach flüssiger und fester Phase getrennt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase naß gereinigt werden und die gesammelte, mit Staub angereicherte Waschflüssigkeit mit Lauge, wie z.B. NaOH oder Ca(OH)2, versetzt und anschließend nach flüssiger und fester Phase getrennt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die klare Lösung der Trenneinrichtung als Waschflüssigkeit zur Absorption von Schadstoffen in einem Naßwäscher verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die klare Lösung als SO 2-Absorptionsflüssigkeit in einem Naßwäscher nach einer ölverbrennungsanlage verwendet wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung, insbesondere nach einem LD-Konverter, in der Blaspause der im abgeschiedenen eisenhältigen Staub enthaltene ZnO-Staub mit NaOH gelöst, die Lösung vom eisenhältigen Staub getrennt und zur Absorption des SO2 herangezogen wird, welches in der Blaspause infolge der dlzusatzfeuerung im Abgas enthalten ist.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Sammelbehälter (1) für die aus dem Naßwäscher (2) abgeschlämmte Waschflüssigkeit bzw. für die aus dem Trockenabscheider abgeführten und aufgeschlämmten Verunreinigungen eine Zuführungsleitung (3) für Lauge angeschlossen ist und dieser Sammelbehälter (1) als Reaktor mit Flüssigkeitsumwälzung ausgebildet ist, von dem eine Leitung (4) zu einer Trenneinrichtung (5) mit getrenntem Festkörperabzug (10) und Klarwasserabzug (6) vorgesehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Klarwasserabzug (6) in die Umwälzleitung (7) der Waschflüssigkeit des Naßwäschers (2) geführt ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Klarwasserabzug (6) über einen Säureanhydrid-Lösungsapparat (8) und einen Filterapparat (9) geführt ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Säureanhydrid-Lösungsapparat (8) im wesentlichen aus einem Venturirohr besteht, an dessen engstem Querschnitt eine Zuführung für ein säureanhydridhältiges Gas angeschlossen ist, durch welches Venturirohr die zu behandelnde klare Flüssigkeit aus dem Klarwasserabzug (6), insbesondere mehrfach, geführt wird.