DE3042941A1

DE3042941A1 - Verfahren zur abtrennung von nichteisenmetallen aus eisenhaltigen stoffen

Info

Publication number: DE3042941A1
Application number: DE19803042941
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 4018 Langenfeld Hilbrans; Chatty Dr.-Ing. 5060 Bergisch Gladbach Rao
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Hilbrans Hermann Dipl-Ing Dr-Ing 4018 Lange
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1980-11-14
Publication date: 1982-06-03
Also published as: AT377009B; ATA453881A; IT8149695A0; FR2494301B1; IT1172067B; GB2087856A; DE3042941C2; JPS57110628A; GB2087856B; FR2494301A1; US4447261A

Description

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Anlage zum Patentgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutζ
Aktiengesellschaft

vom 4. November 1980

Verfahren zum Abtrennen von Nichteisenmetallen aus eisenhaltigen Stoffen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen von Nichteisenmetallen aus eisenhaltigen Sekundärstoffen, insbesondere .Gichtstäuben, Konverterstäuben, usw. ,. welches im Rahmen eines Sinterprozesses durchgeführt wird.

Bei Hochofen- und Sinterprozessen, jedoch auch bei Verfahren der Stahlerzeugung fallen in beträchtlichen Mengen eisenhaltige Abfallstoffe als Flugstaub an. Die Wiederverwendung dieser Stoffe zur Rückgewinnung des Eisenanteiles, welche beispielsweise durch Einbinden in den Sintereinsatz für einen Hochofen durchgeführt werden kann, ist zwar erwünscht, stößt aber praktisch auf Schwierigkeiten, die insbesondere mit dem zusätzlichen Gehalt dieser Stoffe an Metallen wie Zink und Blei zusammenhängen. Zink gelangt in einen Hochofenprozeß sowohl über die eingesetzten Erze und die Zuschlagstoffe als auch über wiederverwertete zinkhaltige Gichtstäube. Zinkträger bei Verfahren der Stahlerzeugung sind

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zinkhaltige Gegenstände, die zusammen mit zu verarbeitendem Eisenschrott eingesetzt werden. Es kommen ferner zinkhaltige Anstriche und Korrosionsschutz-Komposite in betracht. Der Zinkanteil in den Einsatzstoffen eines Hochofens muß jedoch begrenzt werden, um der Entstehung schädlicher Zinkkreisläufe entgegenzuwirken, die durch andauernde zyklische Verdampfung in den unteren Zonen und Kondensation in den oberen Zonen des Hochofens ausgelöst werden, wobei es im Bereich der Wandungen zu Ansatzbildung und Beschädigung kommen kann. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist. bisher in vielen Fällen auf eine Verwertung dieser eisen- und zinkhaltigen Abfallstoffe verzichtet worden, wobei jedoch die Lagerung dieser Stoffe auf Sonderdeponien oft beträchtliche Kosten verursacht. Die Lagerung dieser Abfallstoffe ist jedoch nicht nur unwirtschaftlich, sondern stellt auch eine ökologische Belastung der Umwelt dar.

Aus "Stahl- und Eisen" (Bd. 98, 1978, Nr. 20, Seiten 6 bis 14) sind pyrometallurgische Verfahren zur Beseitigung von Zink aus dem Kreislauf Sinteranlage - Hocnofen bekannt, wobei unter anderem ein Entzinken während des Sinterprozesses vorgeschlagen wird. Hiernach kann aus einer Sintermischung, der 30 % Koksgrus zugesetzt sind, bei einem Sintern mit ver underter Luftmenge, also unter

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reduzierenden Bedingungen, 90 7o des in der Mischung
enthaltenen Zinks entfernt werden. Von Nachteil ist
hierbei jedoch ein Abfall der Sinter leistung. Die
Einstellung reduzierender Bedingungen durch Einbinden
eines entsprechenden Koksgrusüberschusses im gesamten
Bereich der Sintergutschüttung hat jedoch auch einen
erhöhten Anteil an Eisenoxid (FeO) und damit eine sinkende Festigkeit des produzierten Sintergutes zur Folge.
Darüberhinaus kommt es in der Folge zur Bildung von
Eisensilikaten, deren Reduktion im Hochofen einen erhöhten Kokseinsatz erfordert. Das in dieser Literaturstelle
vorgeschlagene Verfahren zur Entfernung eines Zinkanteiles aus eisenhaltigen Abfallstoffen kann daher insbesondere im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses,
bestehend aus Sinter- und Hochofenprozeß, nicht als
zufriedenstellend betrachtet werden.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu
konzipieren, welches unter Vermeidung der oben
aufgeführten Nachteile eine wirtschaftliche Abtrennung von Nichteisenmetallen, insbesondere von Zink und Blei aus den genannten eisenhaltigen Sekundärstoffen und deren
Verwertung als Sintergut im Rahmen eines Hochofenprozesses ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß in den Sinterprozeß eine Schüttung, bestehend
aus den die Nichteisenmetalle enthaltenden Sekundärstoffen

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sowie Sintergut eingebracht wird, daß die Sekundärstoffe und das Sintergut schichtenweise innerhalb der Schüttung gelagert sind, und daß die die Sekundärstoffe enthaltende Schicht im wesentlichen auf der Seite der Schüttung angeordnet ist, auf welcher die für den Sintervorgang erforderlichen Heißgase aus der Schüttung austreten. Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren gemäß der Literaturstelle "Stahl und Eisen" wird somit keine Schüttung gesintert, in der die Zinkbestandteile gleichmäßig verteilt ί-ind. Es liegt vielmehr nur eine Schicht in der Schüttung vor, die diese Zinkanteile enthält. Das während des Sintervorgangs reduzierte und in die Dampfphase übergehende Zink kann aufgrund der Anordnung dieser Schicht die Schüttung auf kürzestem Wege verlassen, ohne daß es zu unerwünschten Reaktionen mit dem übrigen Sintergut kommt. Die Schichtenanordnung von normalem Sintergut einerseits und nichteisenmetallhaltigem Sintergut andererseits eröffnet ferner die Möglichkeit, die Verfahrensbedingungen der Sinterung in diesen Schichten individuell einzustellen, womit die Bedingungen der optimalen Abtrennung der Nichteisenbestandteile in weiten Grenzen gewahrt werden können, ohne den Sinterprozeß im übrigen, insbesondere die Qualität des Sintergutes, beispielsweise hinsichtlich der erzielten Festigkeit zu beeinträchtigen.

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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Sinterprozeß bezüglich der einzelnen Schichten der Schüttung mit unterschiedlichen Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnissen durchgeführt, wobei zur Sinterung der die Stoffe enthaltenden Schicht in dieser eine reduzierende Gasatmosphäre eingestellt wird. Die Einstellung einer reduzierenden Gasatmosphäre im gesamten Bereich der Schüttung würde die Sinterqualität beeinträchtigen. Durch die Schichtenanordnung werden lediglich im Bereich der die Nichteisenmetalle enthaltenden Schicht reduzierende Bedingungen eingestellt, während die das übrige Sintergut führende Schicht mit normalen Brennstoff-Luft-Verhältnissen behandelt wird. Dabei kann die reduzierende Gasatmosphäre im Bereich dieser Schicht durch Einstellung eines Brennstoffüberschusses und/oder einer verringerten Verbrennungsluftmenge erzielt werden.

ι Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem folgenden, anhand eines Verfahrensstammbaums dargestellten Ausführungsbeispiel· des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Es zeigen:

Fig. 1: eine Sinteranlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

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Fig. 2: einen Querschnitt der Schüttung auf dem Sinterband der Sinteranlage.

Die Ziffern 1, 2, 3 und 4 in Fig. 1 bezeichnen Vorratsbunker, die entsprechend den Pfeilen I¹, 2', 3' und 4' beschickt werden. Dabei enthalten die Bunker 1 und 2 Erze, 3 Koks und 4 kalkhaltige Zusatzstoffe, z.B. Kalkstein.

Die in den Bunkern 1 bis 4 enthaltenen Stoffe werden dosiert einem Förderband 5 aufgegeben, auf welchem eine Sintermischung bereitgestellt wird. Die Sintermischung verläßt das Förderband 5 gemäß Pfeil 6 und gelangt anschließend in eine Granuliertrommel 7, welche eingangsseitig mit einer durch einen Pfeil 8 angedeuteten Einrichtung zum Einspritzen von Wasser ausgerüstet ist, womit die für einen Granulierprozeß erforderliche Feuchte '■' der Sintermischung eingestellt wird.

Die granulierte Sintermischung gelangt anschließend gemäß Pfeil 9 auf ein Sinterband 10, das mit Gasabsaughauben 11 bis 18 ausgerüstet ist, welche unterhalb des Sinterbandes angeordnet sind. Das nach Durchführung des Sinterprozesses in grobstückiger Form vorliegende Sintergut wird anschließend gemäß Pfeil 19 einer
Zerkleinerungseinrichtung 20 aufgegeben. Die Grobfraktion

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des Austrags dieser Zerkleinerungseinrichtung 20 steht nach Abtrennung auf einem Sieb 21 für einen Einsatz in einem Hochofen zur Durchführung eines Reduktionsprozesses zur Verfügung und wird gemäß Pfeil 22 abtransportiert.

Die Feingutfraktion des Siebes 21 gelangt über einen Bunker 23 und eine Dosiereinrichtung 24 als Rückgut gemäß den Pfeilen 25 wieder auf das Sinterband 10 und bildet im Rahmen der auf diesem befindlichen, zu sinternden Schüttung deren unterste Schicht 26 (Fig. 2).

Der Schichtenaufbau der auf dem Sinterband 10 befindlichen Schüttung ist im Querschnitt (senkrecht zur Förderrichtung 27 des Sinterbandes 10) aus Fig. 2 ersichtlich. Auf diese unterste Schicht 26 wird entsprechend Pfeil 28 eine weitere Schicht 29 aufgetragen, deren Dicke etwa 5 % bis 30 %, vorzugsweise 10 % bis 15 7o der gesamten Dicke der '■· Schüttung beträgt. Diese Schicht 29 besteht aus eisenhaltigen Sekundärstoffen, welche für einen Reduktionsprozeß im Hochofen störende Nichteisenmetalle wie beispielsweise Zink, Blei, usw. enthalten. Diese Sekundärstoffe werden aus einem Bunker 30 mittels einer Dosierbandwaage 31 abgezogen und entstammen beispielsweise einer Naßreinigungsstufe der Abgase einer Hochofen- oder Konverteranlage, wobei die hierbei anfallenden Schlämme mittels geeigneter, bekannter Verfahren, beispielsweise

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durch Filtrierentwässerung voragglomeriert werden und in dieser Form gemäß Pfeil 32 in den Bunker 30 gelangen. Im Rahmen der Voragglomeration können diesen Sekundärstoffen auch weitere Erze und entsprechend deren Basizität auch kalkhaltige Materialien beigegeben werden. Auf eine zeichnerische Darstellung der Arbeitsstufen des Agglomerationsprozesses ist aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet worden. Eine oberste Schicht 33 der Schüttung auf dem Sinterband 10 ist die Sintermxschung aus den Vorratsbunkern 1 bis 4.

Die Schicht 33 enthält Koks in einer für einen normalen Sinterprozeß erforderlichen Menge, welche im wesentlichen durch dessen Wärmebedarf bestimmt wird. In dieser Schicht sind während des Sinterprozesses weder reduzierende Bedingungen erwünscht, welche den FeO-Gehalt erhöhen, bzw. die Bildung von schwer zu reduzierenden Eisensilikaten begünstigen, noch .oxidierende Bedingungen, da hierdurch die Temperatur zu stark ansteigen würde.

Erfindungsgemäß weist hingegen die Schicht 29 einen bezogen auf den normalen Brennstoffbedarf des Sinterprozesses erhöhten Koksanteil auf, während der Schicht 26 aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Dicke kein weiterer Brennstoff zugemischt wird.

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Mit 34 ist eine Entzündungseinrichtung bezeichnet, welche eine Gashaube ist, der über eine Leitung 35 Heißgase einer zeichnerisch nicht dargestellten Heißgasquellezugeführt werden. Die Entzündungseinrichtung 34 dient der Einleitung des Verbrennungs- und damit des Sintervorganges.

Die Gasabzugshauben 11, 12, 13, 14, 15 und 16 sind gasseitig in einer Leitung 36 zusammengefaßt und an die Saugseite eines Gebläses 37 angeschlossen. Die Gasabzugshaubt-n 17. und 18 sind gasseitig in einer Leitung 38 zusammengefaßt und an ein Gasfilter 39 angeschlossen, das mit der Saugseite eines Gebläses 40 in Verbindung steht und von welchem eine Leitung 41 den abgetrennten Feststoff, d.h. hier die Nichteisenmetalle abführt.

Im Betrieb der Sinteranlage wird mittels der Eritzüngungseinrichtung 34 der Verbrennungsvorgang für die Sinterung, beginnend in der Schicht 33 eingeleitet. Dabei ist die Fördergeschwindigkeit des Sinterbandes 10 in Richtung des Pfeiles 27 derart eingestellt, daß die innerhalb der Schüttung von oben.nach unten fortschreitende Zündfront die Schicht 29 dann erreicht hat, wenn der betreffende Bereich des Sinterbandes bei den Gasabzugshauben 17 und 18 angekommen ist. Das heißt, die Gasströmungs- bzw. Verbrennungsbedingungen innerhalb der Schüttung können von diesem Zeitpunkt an durch die

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Druckverhältnisse in den Gasabzugshauben 17 und 18 beeinflußt werden. Im Bereich der Schicht 29 wird nunmehr erfindungsgemäß eine reduzierende Gasatmosphäre dadurch eingestellt, daß hier sowohl ein Brennstoffüberschuß vorliege und gleichzeitig die über das Gebläse 39 bezogen auf jeweils eine Gasabzugshaube 17 oder 18 geförderte Luftmenge im Verhältnis zu den Gasabzugshauben 11 bis 16 verringert wird. Auf diese Weise werden reduzierende Bedingungen nur in dem Teil der Schüttung eingestellt, in dem sie auch benötigt werden. Hierbei wird Zink reduziert, verdampft, mit den übrigen Abgasen abgezogen, durch Abkühlung kondensiert, in dem Gasfilter 39 aus diesem Abgasstrom schließlich als Feststoff abgetrennt und über die Leitung 41 abgeführt. Die über die Gebläse 37 und 40 geförderten Abgasströme können nach Durchlaufen einer zeichnerisch nicht mehr dargestellten Reinigungsstufe über einen Kamin ins Freie abgelassen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine wirtschaftliche Abtrennung von Nichteisenmetallen wie Zink aus beispielsweise den eisenhaltigen Flugstäuben von Hochofen- bzw. Konverteranlagen, so daß diese entzinkten Stäube zur Rückgewinnung und Verwertung ihres Eisengehaltes ohne Komplikationen wieder einem Hochofenprozeß zugeführt werden können.

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Ein praktisches Ausführungsbeispiel· möge den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutschen:

Ein Gemisch gebildet aus 1.000 kg Konverterstaub, vorliegend als Feststoffgehalt der Naßreinigungsstufe der Abgase eines Konverters, 1.000 kg Magnetitkonzentrat und 850 kg Koksgrus mit einer Korngröße kleiner als 100 jam werden durch Filtrierentwässerung'agglomeriert und als 5 cm dicke Agglomerated!icht dem Rostbelag einer Sinterpfanne aufgegeben. Darüber wird eine Schicht aus 25 cm Dicke, bestehend aus einer normalen Sintermischung aufgetragen. Diese Sintermischung enthält 6 °L Koks. Der Zünd- und der Sintervorgang werden in der üblichen Weise eingeleitet. Sobald die Zündfront die zinkhaltige Agglomeratschicht erreicht, stellt sich in dieser aufgrund des hohen Koksangebotes eine reduzierende Atmosphäre ein. Das Reduktionspotential ist ausreichend, um das enthaltene Zink zu reduzieren und zu verflüchtigen. Das Zink wird unterhalb des Sinterrostes in einem Tuchfilter als Zinkoxid gesammelt. Eine Bilanzrechnung ergibt, daß 90 "L des Zinkvorlaufs aus der zinkhaltigen Agglomeratschüttung entfernt worden sind.

Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zum Abtrennen von Nichteisenmetallen aus eisenhaltigen Sekundärstoffen, insbesondere Gichtstäuben, Konverterstäuben, usw., welches im Rahmen eines Sinterprozesses durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sinterprozeß eine Schüttung, bestehend aus den

(' die Nichteisenmetalle enthaltenden Sekundärstoffen sowie Sintergut eingebracht wird, daß die Sekundärstoffe und das Sintergut schichtenweise innerhalb der Schüttung gelagert sind und daß die die Sekundärstoffe enthaltende Schicht im wesentlichen auf der Seite der Schüttung angeordnet ist, auf welcher die für den Sinterprozeß erforderlichen Heißgase aus der Schüttung austreten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nichteisenmetalle im wesentlichen Zink, Blei und sonstige einen Hochofenprozeß beeinträchtigende, flüchtige Begleitelemente der Sekundärstoffe sind.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterprozeß bezüglich der einzelnen Schichten der Schüttung mit unterschiedlichen Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnissen durchgeführt wird, wobei zur Sinterung der die Sekundärstoffe führenden Schicht in dieser eine reduzierende Gasatmosphäre eingestellt wird.

4.. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß d-ie Sekundärstoffe vor dem Einbringen in den Sinterprozeß unter "Zusatz eines Brennstoffes sowie kalkhaltigem Material und gegebenenfalls Erzen voragglomeriert werden, wobei die Menge des Brennstoffes im Verhältnis zur Menge der übrigen Komponenten der Stoffe so eingestellt wird, daß sich bezogen auf den Wärmebedarf für die Sinterung ein Brennstoffüberschuß ergibt.

/' 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Zusatz von Brennstoff, kalkhaltigem Material und gegebenenfalls Erzen voragglomerierten Sekundätstoffe eine Korngröße zwischen 3 mm und 10 mm, vorzugsweise von 5 mm aufweisen.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Einstellung der Verbrennungsluftzufuhr bei der Sinterung der die Sekundärstoffe führenden Schicht in dieser eine reduzierende Gasatmosphäre eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der die Sekundärstoffe führenden Schicht ca. 5 °L bis 30 %, vorzugsweise 10 % bis 15 % der Dicke der Schüttung beträgt