DE2920379A1

DE2920379A1 - Verfahren zur entfernung von oel von walzzunder und rueckgewinnung des darin enthaltenen metalls

Info

Publication number: DE2920379A1
Application number: DE2920379A
Authority: DE
Inventors: Paul Richard Pack
Original assignee: Harsco Corp
Current assignee: Enviri Corp
Priority date: 1978-05-23
Filing date: 1979-05-19
Publication date: 1979-12-06
Also published as: GB2025465B; JPS6330976B2; GB2025465A; JPS54157701A; CA1108406A; US4177062A

Description

Anmelder: HARSCO CORPORATION, 350 Poplar Church Road,
Camp Hill, Commonwealth of Pennsylvania/USA

Verfahren zur Entfernung von öl von Walzzunder und Rückgewinnung des darin enthaltenen Metalls

Die Erfindung betrifft die Behandlung von Stahlwerk-Abfallmaterialien für die Rückführung derselben im Kreislauf in
den Stahlherstellungsarbeitsgang, sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Entfernung von Öl von Walzzunder und
Rückgewinnung des darin enthaltenen Metalls.

Bei einem typischen Stahlherstellungs-Arbeitsgang wird eine
Ausgangscharge, die natürliches Eisenerz, gesintertes Erz
oder pelletisiertes Erz oder eine Mischung davon enthält,
mit Brennstoff (Treibstoff) und Flußmittel in einem Reduk- | tionsofen, beispielsweise in einem Hochöfen, verhüttet (auf- | geschmolzen), und das verhüttete (aufgeschmolzene) Roheisen- f produkt wird dann einem oder mehreren Stahlherstellungs- und/-f oder -raffinierungs-Arbeitsgängen in einem oder mehreren ge- | trennten öfen unterworfen. Bei der konventionellen Stahlher- | Stellung wird die aus den Verunreinigungen in dem Roheisen undfö dem zugesetzten Flußmittel gebildete geschmolzene Feinungs- 1 schlacke (Fertigschlacke) von dem raffinierten Stahl getrennt,| gekühlt und bearbeitet für die Rückführung im Kreis- 1

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lauf in den Verhüttungs- bzw. Aufschmelz-Arbeitsgang, um die darin enthaltenen Metalle zurückzugewinnen. Der dabei erhaltene raffinierte Stahl wird normalerweise Stahlwalzoder Stahlschmiede-Arbeitsgängen unterworfen.

In einem konventionellen Walzwerk werden wäßrige Emulsionen eines Öls für Schmier- und Kühlungszwecke verwendet. Auf der Oberfläche des heißen Stahls wird kontinuierlich ein Oxidzunder gebildet. Dieser Zunder wird durch die Beanspruchunis
gen beim Walzen wiederholt abgestreift. Der Zunder fällt zusammen mit dem emulgierten öl in . Satnmelgrubenunterhalb

ff des Walzwerkes ,aus denen die öl emulsion über Schachtsümpfe

und Filter im Kreislauf zurückgeführt wird. Der Zunder reichert sich an und wird periodisch entfernt. Dieser mit einein öl beschichtete Oxidzunder wird allgemein als "Walzzunder" bezeichnet. Bei dem ¹¹WaIzzunder" handelt es sich um ein Ausgangsmaterial, das reich an im Kreislauf zurückführbaren Eisengehalten ist, die normalerweise 65 bis 75 % Eisen be tragen, hauptsächlich in Form von Ferroferrioxid Fe-O,♦

Um diese Eisengehalte zurückzugewinnen, muß der Zunder in einem Hochofen oder in einem anderen Reduktionsofen erneut verhüttet (wieder aufgeschmolzen) werden. Walzzunder ist jedoch in der Regel zu feinteilig, um ohne vorherige Agglomeration wieder in den Hochofen eingeführt wurden zu können. Das konventionelle Verfahren zum Agglomerieren von Walzzunder auf eine Hochofen-Beschickungsgröße besteht darin, den Zunder einer Agglomerierung durch Sinterung zu unterwerfen. . .Dabei : wird ein Bett aus Walzzunder und anderen agglomerierbaren Eisenoxid-Feinteilen zusammen mit Flußmitteln, wie

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ί Kalkstein,und Brennstoff (Treibstoff), z.B. Koksgrus,auf

einen sich bewegenden Rost aufgebracht, der von unten her einer Absaugekraft-V ausgesetzt wird, und durch eine Zündflamme von oben her entzündet. Die Sinterverfahrensflamme ^; besteht aus einer starken, aber schmalen Flammenfront, die

durch den Kohlenstoff und die anderen brennbaren Stoffe in

der Mischung unterhalten wird, die von der entzündeten Ober·* seite allmählich zum Boden des Bettes nach unten fortschreitet, wenn der Rost langsam über aufeinander-folgende Wind-, kästen geführt wird, welche die Absaugekraft aufrechterhalten. Wenn die Hochtemperatur-Behandlungsflammenfront durch das Bett nach unten fortschreitet, wird die Feuchtigkeit aus \ ' der Mischung abgetrieben, die Carbonat-Flußmittel werden calciniert, der Kohlenstoff verbraucht und die Eisenoxide und. die calcinierten Flußmittel verschmelzen miteinander zu ei- : nem Kuchen, der anschließend aufgebrochen, gekühlt, zur Eliminierung (und Rückführung im Kreislauf) der Feinteile ge- ...- siebt und in Form einer signifikanten Charge in den Hochofen für die erneute Verhüttung (Umschmelzung) eingeführt wird.

Das Absaugesystem entzieht dem Bett während des Sintervorganges eine beträchtliche Menge an Feinteilen und Staub, so daß das Sinterrost-Abgas zu Beginn schmutzig ist. Dieses Abgas muß kontinuierlich gesäubert werden, um Staubemissionen zu vermeiden, um den Verschleiß an den Schaufeln der Abzugsgebläse minimal zu halten und um den Staub wieder einzufangen für die Rückführung desselben in den Sinterprozess· Um das rohe Abgas zu reinigen, werden Multizyklone, Venturi-Skrubber, elektrostatische Präzipitatoren und/oder

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Gewebefilter, die einzeln oder in Kombination verwendet werden, zwischen den Windkästen und den Abzugs-Gebläseschaufeln angeordnet.

Wenn ein mit öl beschichteter Walzzunder in diese Beschickung smischung einer Sinteranlage eingeführt wird, bringt das vorhandene öl jedoch beträchtliche Probleme mit sich. Das öl hat die Neigung, weit unterhalb seiner Entzündungstemperatur zu verdampfen. Es wird daher in Form eines Dampfes zusammen mit der Feuchtigkeit Überkopf aus der voranschreitenden Sinterprozess-Flammenfront in einem unverbrannten Zustand ausgetrieben. Der öldampf verschmutzt die elektrostatischen Präzipitatoren und Gewebefilter und kann sich zum Teil anreichern, so daß er eine Feuer- und Explosionsgefahr darstellt. Außerdem passiert ein beträchtlicher Anteil desselben häufig das Staubsammelsystem und entweicht dutch den Abgaskamin in Form eines kondensierten Dampfes, der üblicherweise als "Hauer Rauch" bezeichnet wird. Obgleich es möglich ist, einen Venturi-Skrubber zu entwickeln, der kräftig genug ist, um den ölnebel zu entfernen, sind solche Systeme kostspielig in Bezug auf die Installierung und den Betrieb. Derzeit wird es als wirkr

sanier . angesehen, den Walz zünder zu entölen, bevor er in eine Sinteranlage eingeführt wird.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Entfernung von öl von Walzzunder vorgeschlagen worden. Dazu gehören das Waschen mit einemDetergens, die Extraktion mit einem Lösungsmittel oder die Veraschung des Öls . in einem befeuerten oder sich selbst befeuernden System. Als ein Beispiel

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für das zuletztgenannte System sei erwähnt, daß ein mit j

öl beschichteter Zunder, der einen geneigten Drehrohrofen |

passiert hat, erhitzt wird, um das öl in Form von Dampf |

abzutreiben durch einen speziellen Kamin, der mit Nachbren- |

nera ausgestattet ist. Diese Verfahren haben jedoch den |

Nachteil, daß sie hohe Investitionskosten für die Instal- |

lationen erfordern, die bedient .und unterhalten werden | müssen. Außerdem führen diese Systeme häufig nicht zu einer vollständigen Entzündung des Öls, so daß eine beträchtliche Verschmutzung der Umwelt auftritt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbes- p

sertes Verfahren zur Entfernung von Öl von Walzzunder auf |

eine wirtschaftliche, wirksame und umweltfreundliche Art %

und zur Rückgewinnung der in dem entölten Zunder enthalte- |

nen Metalle anzugeben. Bei der konventionellen Stahlher- i

stellung wird die aus den Verunreinigungen in dem Stahl sj

(und den zugesetzten Flußmitteln) gebildete geschmolzene |

Schlacke von dem Stahl getrennt und in Schlackenpfannen i

aus den Stahlherstellungsöfen in einen geneigten und unter- |j

teilten Freiluft-"Schlackengrubenbereich" überführt, indem^ ;1

die Schlacke, die bei 1427 bis über 1649°C (2600 ->3000°F) |

noch flüssig ist, in Form einer dünnen Schicht auf den Gru- ?| benboden gegossen wird. Nachdem mit aufeinander-folgenden - t

Ausgießungen die Grube praktisch gefüllt worden ist, wird |s

die erstarrte Schlacke mit Wassersprays gekühlt, mit me- |

chanischen Ladern ausgegraben und in eine Behändlungsanla- |

ge überführt zur Rückgewinnung der im Kreislauf zurückführ- |

baren Metallgehalte einschließlich der magnetischen Eisen- |

oxide· Die Behandlungsanlage ist im allgemeinen mit Git- |

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tern, magnetischen Abscheidern, Behältern, Rutschen und Fördereinrichtungen ausgestattet, die so angeordnet sind, daß sie auf magnetischem Wege die an Eisen reichen Portionen der Beschickung einschließlich des Schrotts, der Metallspritzer und Metalltröpfchen zurückführen. Das zurückgeführteMaterialwird durch Siebe sortiert in (I) • Stücke, die groß genug sind, um in den Stahlherstellungsprozess als direkt eingeführter Schrott wieder eingeführt werden zu können,(II) Stücke mit einer mittleren Größe für die direkte Einführung in den Hochofen für die erneute Verhüttung (Wiederaufschmelzung) und (III) Feinteile, die als Sinteranlagen-Beschickung für die Agglomerierung und die erneute Verhüttung (Wiederaufschmelzung) nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren geeignet sind.

Die vorliegende Erfindung umfaßt das Kontaktieren des mit öl beschichteten Oxidzunders (d. h. des Walzzunders) mit der aus dem Stahlherstellungs-Arbeitsgang abgetrennten heißen Schlacke bei einer Temperatur oberhalb der Entzündungstemperatur des Öls, wodurch das öl entzündet und praktisch vollständig verbrannt wird, wodurch der entölte Oxidzunder mit der Schlacke vereinigt wird für die Bearbeitung und anschließende Sinterung und erneute Verhüttung.(Wiederaufschmelzung) zur Rückgewinnung der darin enthaltenen Metallanteile·

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Stahlherstellungsverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein mit öl beschichteter Walzzunder mit aus dem Stahlherstellungsprozess stammender heißer Schlacke in Kontakt gebracht wird, wodurch das öl entzündet und abgebrannt wird, und daß der

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Zunder mit der Schlacke vermischt wird für die nachfolgende Bearbeitung, Rückgewinnung der darin enthaltenen Metalle und die Rückführung derselben in den Stahlherstellungspro-

zess

Zum Auswalzen des Stahls wird üblicherweise als Schmiermittel ein emulgierbares öl in Form einer wäßrigen Emulsion verwendet. Zu den üblicherweise verwendeten Ölen gehören Palmöl, Mineralöle oder Mischungen davon. Wenn der Oxidzunder während des Auswalzens von dem heißen Stahl abgestreift wird, haftet das emulgierte öl an dem Zunder. Wenn das Wasser abläuft oder verdampft, bleibt der Zunder, beschichtet mit dem Öl, zurück, wobei er in der Regel etwa 2 bis etwa 10 Gew.-% öl enthält. Alle Öle, die im allgemeinen als Schmiermittel beim Auswalzen verwendet werden,können leicht und vollständig entzündet und abgebrannt werden, wenn sie mit der aus der Stahlherstellung stammenden heißen Schlacke in Kontakt gebracht werden.

Erfindungsgemäß wird der ölige Walzzuuder in aufeinander-folgenden Schichten in einer dctiven Schlackengrube angeordnet. Nachdem eine Schicht aus Zunder in die Grube eingebracht worden ist, wird frische geschmolzene Schlacke direkt auf die Zunderschicht gegossen. Es können zwei oder mehr Schlakkengüsse erforderlich sein, um die gesamte Oberfläche des Zunders zu behandeln, und eine neue Zunderschicht kann erst aufgebracht werden, nachdem die vorhergehende Schicht von der Schlacke vollständig überdeckt ist. Die Schlacke hat eine Temperatur weit oberhalb der Entzündungstemperatur der konventionellen Walzwerköle und ist ausreichend massiv und wärm« strahlend für die sofortige Entzündung und das sofortige Ab-

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brennen des gesamten Öls in dem Walzzunder in einem einzigen Entflammungsvorgang. Es liegt ein Überschuß an Verbrennungsluft vor aufgrund der Tatsache, daß die Schlakkengrube sich im Freien befindet und ferner aufgrund der Tatsache, daß die heiße Schlackenmasse Konvektionswindströme abgibt, wodurch eine schnelle und praktisch rauchlose Verbrennung des Walzöls gewährleistet ist.

Die erste Zunderschicht kann in eine leere Schlackengrube eingeführt werden, bevor der erste Schlackenausguß aufgebracht wird. Beim Einbringen des Zunders muß darauf geachtet werden, daß nur die Grubenfläche bedeckt wird, die mit heißer Schlacke überdeckt werden wird, und daß die Flächen vermieden werden, an denen das Abbrennen des Öls Personen verletzen oder die Anlage beschädigen könnte. Im allgemeinen wird kein Zunder unmittelbar unter den Schlacken-Gießpurikt gebracht. Alternativ kann der Zunder pneumatisch oder mechanisch während oder unmittelbar nach jedem Ausgießen der Schlacke auf die weißglühende Schlacke gegossen werden.

Der entölte Oxidzunder vermischt sich direkt mit der gekühlten Schlacke und wird anschließend in Form von Feinteilen zurückgewonnen (abgetrennt), die als Sinteranlagen-Beschikkung für die Agglomeration und erneute Verhüttung (Umschmelzung) in dem Schlackenbehandlungsvorgang geeignet sind.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

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Beispiel

Eine frisch geleerte, frisch unterteilte trockene Schlackengrube mit einer nominellen Größe von 36,6 m χ 13,7 m (120 ft. χ 45 ft.) wurde mit öligem Walzzunder bis zu einer nominellen Tiefe von 10,2 cm bis 15,2 cm (4 bis 6 inches) in einer beschränkten Fläche beschickt, die bei etwa 3,1 bis etwa 4,6 m (10 bis 15 feet) außerhalb des Schlackenausgießpunktes begann und sich nach außen fortsetzte, bis sie etwa 85 % der Grubenfläche bedeckte. Der Ölgehalt des Zunders be-

3 trug etwa 4 bis etwa 6 %, Anschließend wurden etwa 25,5 m (900 ft. ) frische, heiße, geschmolzene Stahlraffinierungsschlacke aus einer Schlackenpfanne, die auf einem speziellen Schlackenpfannen⁴-Trägerfahrzeug befestigt war, in die Grube gegossen. Beim Kontakt mit der Schlacke brannte das öl in dem Zunder in Form eines Feuerballs ab. Nach drei derartigen Güssen aus geschmolzener Schlacke war die erste Zunderschicht vollständig ausreagiert und von der erstarrten heißen Schlacke vollständig bedeckt.

Eine zweite Schicht aus öligem Walzzunder wurde bis zu einer nominellen Dicke von 10,2 bis 15,2 cm (4 bis 6 inches) auf das Schlackenbett aufgebracht durch Vorwärtsschieben des Zunders von der Basis einer Grube mit einer Schaufel aus einem luftbereiftem Lader. Die Reifen waren durch die neue Zunderschicht gegenüber der heißen Schlacke geschützt. Es waren zwei weitere Güsse aus geschmolzener Schlacke in ei-

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ner nominellen Menge von jeweils 25,5 m (900 ft. ) erforderlich, um eine vollständige Reaktion mit der zweiten Zunderschicht, eine vollständige Entölung und Bedeckung dieser

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\ zweiten Zunderschicht zu erzielen. Auf ähnliche Weise

wurden drei weitere Zunderschichten aufgebracht, mit der

Stahlraffinierungsschlacke begossen, damit umgesetzt und schließlich von der Stahlraffinierungsschlacke bedeckt. Die Grube wurde dann abkühlen gelassen, mit Ladern ausgegraben, mit Wasser getempert, um eine Staubbildung zu verhindern, und schließlich unter Verwendung eines magnetischen Trennungssystems behandelt. Das Gesamtgewicht des innerhalb eines Zeitraums von 10 Stunden behandelten und zurückgewonnen (abgetrennten) Zunders betrug etwa 362,9 t (400 tons) und der ölgehalt des umgesetzten und behandel- j '\ ten Zunders betrug etwa 0.1 Gew.-%. *

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Claims

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Anmelder: HARSCO CORPORATION, 350 Poplar Church Road,
Camp Hill, Commonwealth of Per.nsylvania/USA

tan

1. Stahlherstellungsverfahren, bei dem eine Erz-Ausgangs- ■; charge in einem Reduktionsofen zu Roheisen verhüttet (auf- ψ geschmolzen), das verhüttete (aufgeschmolzene) Produkt in V einem Stahlherstellungsarbeitsgang zu Stahl raffiniert (ge- ,;

feint), der dabei erhaltene Stahl in Gegenwart von Walz- |

werksöl zu einem gewalzten Stahl ausgewalzt und ein mit Öl y,

beschichteter Oxidzunder von dem gewalzten Stahl abgestreift |

wird, wobei die in dem Stahlherstellungsarbeitsgang gebil- %

dete heiße Schlacke von dem Stahl getrennt und für die Rück- %

gewinnung des darin enthaltenen Metalls verarbeitet und im | Kreislauf zurückgeführt wird, dadurch gekenn, zeich -f zeichnet, daß der abgestreifte, mit einem öl be- | schichtete Oxidzunder mit der abgetrennten heißen Schlacke ·! bei einer Temperatur oberhalb der Entzündungstemperatur des § Öls in Kontakt gebracht wird, wodurch das öl entzündet und Vj praktisch vollständig abgebrannt wird, wonach der entölte |! Oxidzunder zusammen mit der Schlacke verarbeitet und im § Kreislauf zurückgeführt wird zur Rückgewinnung des darin ent- |

haltenen Metalls. i

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die | Erzcharge in einem Hochofen verhüttet (aufgeschmolzen) wird, t

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangscharge enthält oder besteht aus Eisenerz einschließlich Sintermaterial und Pellets.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangscharge Schrotteisen oder Stahl enthält. .

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Walzwerksöl um eine wäßrige ölemulsion handelt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das öl enthält oder besteht aus Palmöl, Mineralöl oder einer Mischung davon.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxidzunder bis zu etwa 75 Gew.-% Eisen, hauptsächlich als Fe»O,, enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennte heiße Schlacke nach der Abtrennung von dem Stahl in geschmolzenem Zustand in eine Freiluft-Schlaclengcube überführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Chargen der abgetrennten geschmolzenen Schlacke direkt auf die Oberfläche des abgestreiften, mit Öl beschichteten Oxidzunders aufgegossen werden, der vorher in die Schlackengrube eingeführt worden ist, wodurch das öl

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praktisch rauchlos entzündet und abgebrannt wird infolge
der Anwesenheit eines großen Volumens Verbrennungsluft,
die erzeugt worden ist durch die Konvektionsluftströme,
die von der heißen Schlacke erzeugt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß
der abgestreifte, mit öl beschichtete Oxidzunder in der
Freiluft-Schlackengrube direkt auf die Oberfläche der abgetrannten heißen Schlacke gegossen wird, wodurch das öl
praktisch rauchlos entzündet und verbrannt wird infolge der Anwesenheit eines großen Volumens Verbrennungsluft, die durch i der heißen Schlacke gebildete . Konvektionsluftströme erzeugt wird·

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Schlacke, gemischt mit dem entölten Oxidzunder,abgekühlt, klassiert und einer magnetischen Trennung unterworfen wird, bevor sie im Kreislauf zurückgeführt wird. .r

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die großen Stücke des magnetisch abgetrennten Materials als Teil der Charge in den Stahlraffinierungsofen im Kreislauf
zurückgeführt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinteile des tragnetisch abgetrennten Materials und die Eisen enthaltende Schlacke als direkte-Beschickung in den
Hochofen im Kreislauf zurückgeführt werden.

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Anlage zur Eingabe vom 25.06ΤΪ979 r ———'-~^—

Anm.: HARSCO CORPORATION

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinteile des magnetisch abgetrennten Materials und die Eisen enthaltende Schlacke vor der Rückführung im Kreislauf als direkte Beschickung in den Hochofen agglomeriert werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinteile des magnetisch abgetrennten Materials durch
Sintern agglomeriert werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestreifte, mit öl beschichtete Oxidzunder bei einer Temperatur oberhalb etwa 1427°C (2600⁰F)
mit der heißen Schlacke in Kontakt gebracht wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestreifte Oxidzunder etwa 2 bis etwa 10 Gew.-% öl enthält.

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