DE3202596A1

DE3202596A1 - Vorrichtung zur herstellung einer schnell gekuehlten, erstarrten schlacke

Info

Publication number: DE3202596A1
Application number: DE19823202596
Authority: DE
Inventors: Haruo Itoh; Kazuo Kanai; Genji Fukuyama Hiroshima Nakatani; Kenji Ohkoshi; Yasuto Tagasaki; Yoshinobu Fukujama Hiroshima Yanagida
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1981-01-30
Filing date: 1982-01-27
Publication date: 1982-10-28
Also published as: FR2499099A1; JPS6134072B2; JPS57127789A; CA1173242A; US4420304A; FR2499099B1; DE3202596C2; GB2092122B; GB2092122A

Description

Henkel, Kern, Feiler ft Hänzel Patentanwälte

- S" " Registered Representatives

before the European Patent Office

Möhlstraße 37 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha, D-8000 München 80

Tokyo, Japan Tel.: 089/982085-87

Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

AP-121

27. Jan, 1982

Vorrichtung zur Herstellung einer schnell gekühlten, erstarrten Schlacke

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung oder Gewinnung einer schnell gekühlten, erstarrten Schlakke mit sehr hoher Produktionsleistung.

Bei geschmolzener Schlacke bzw. Schmelzschlacke handelt es sich z.B. um eine solche von einem Hochofen, einem Konverter oder einem Elektroofen. Es ist bekannt, daß eine schnell gekühlte, erstarrte Schlacke durch schnelle Kühlung einer Schmelzschlacke mit hohem Kühlungsgrad erhalten werden kann. Die auf diese Weise gewonnene erstarrte Schlacke mit hohem Verglasungsgrad eignet sich beispielsweise als Zementzuschlag (Streckmittel).

Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittansicht eine Vorrichtung zur Herstellung einer durch schnelle Kühlung erstarrten bzw. verglasten Schlacke; diese Vorrichtung ähnelt mit geringen Unterschieden der Vorrichtung nach der US-PS 4 884. Gem. Fig. 1 weist diese Vorrichtung ein geschlossenes

Gehäuse 1 auf, das an seiner Oberseite eine öffnung 1a für das Einfüllen einer Schmelzschlacke und an seinem unteren Ende eine Austragöffnung 1b für die zerkleinerte, durch schnelle Kühlung erstarrte Schlacke aufweist. Im Gehäuse 1 sind zwei Kühltrommeln 2 jeweils gleichen Durchmessers und gleicher Länge so angeordnet, daß ihre Achsen parallel zueinander in derselben waagerechten Ebene liegen. Die beiden Kühltrommeln 2 werden auf nicht gezeigte Weise, wie durch die Pfeile a und a¹ in Fig. 1 angedeutet mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit derart gegenläufig angetrieben, daß sich ihre Mantelflächen im Berührungsbereich aufwärts bewegen. In den Umfangswänden der beiden Kühltrommeln 2 sind in deren Axialrichtung verlaufende, nicht dargestellte Kühlbohrungen vorgesehen, die jeweils am einen Ende mit einem nicht dargestellten hohlen Abschnitt am einen Ende der zentralen Achse jeder Kühltrommel 2 und am anderen Ende mit einem entsprechenden hohlen Abschnitt (nicht dargestellt) am anderen Ende der Achse jeder Kühltrommel 2 kommunizieren. Der hohle Abschnitt am einen Ende der Achse der bzw. jeder Kühltrommel 2 steht über einen nicht dargestellten Drehanschluß in flüssigkeitsdichter Verbindung mit dem einen Ende einer Rohr-Leitung 3. Das eine Ende einer anderen, mit einer eingeschalteten Pumpe 6 versehenen Rohr-Leitung 6 ist an den Auslaß eines Wärmeaufnähmeteils (heat absorbing section) eines Wärmetauschers 4 angeschlossen, während das andere Ende dieser Leitung 6 über einen anderen, nicht dargestellten Drehanschluß flüssigkeitsdicht mit dem hohlen Abschnitt am anderen Ende der zentralen Achse der bzw. jeder Kühltrommel 2 verbunden ist. Gemäß Fig. ist ein Wärmetauscher 4 mit der einen Kühltrommel 2 verbunden; ähnlich ist jedoch ein anderer Wärmetauscher (nicht dargestellt) auf dieselbe Weise auch an die andere Kühltrommel 2 angeschlossen. Mittels der Pumpe 5 wird ein Kühlmittel für die bzw. jede Kühltrommel 2 über die Leitung 6 den verschiedenen durchgehenden Kühl-

-τ ι bohrungen in der ümfangswand der Kühltrommel 2 zugeführt. Dieses Kühlmittel wird auf noch zu beschreibende Weise durch die in der Schmelzschlacke, die auf die Mantelfläche der Kühltrommel 2 aufgebracht wird, enthaltene Wärme erhitzt und unter teilweise Dampferzeugung über die Achsen der Kühltrommeln 2 dem Wärmeaufnahmeteil des Wärme-' tauschers 4 zugeführt. Das Kühlmittel wird im Wärmetauscher 4 durch Wärmeaustausch mit dem seinem Radiatorbzw. Kühlerteil zugeführten Wasser gekühlt, um sodann wiederum mittels der Pumpe 5 über die Leitung 6 den Kühlbohrungen der betreffenden Kühltrommel 2 zugeführt zu werden. Das Kühlmittel wird somit durch die Kühltrommel 2 und den Wärmetauscher 4 umgewälzt. Der im Kühlerteil des Wärmetauschers 4 beim Wärmeaustausch mit dem durchströmenden Kühlmittel gewonnene Dampf wird einer Turbine 7 für den Antrieb derselben zugeführt, sodann zu einem Kondensator 8 geleitet und zu Wasser kondensiert und dann erneut in den Kühlerteil des Wärmetauschers 4 eingeleitet. Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt weiterhin einen durch die Turbine 7 angetriebenen Stromgenerator 9, einen Kühlturm 10 für das Kühlwasser des Kondensators 8 und eine Pumpe 11 zum Umwälzen dieses Kühlwassers durch den Kühlturm 10 und den Kondensator 8.

Gemäß Fig. 1 sind in den oberen Hälften an beiden Enden beider Kühltrommeln 2 zwei mit diesen Enden in Berührung stehende Wehre bzw. Stauplatten 12 angeordnet, von denen in Fig. 1 nur eine(s) dargestellt ist und deren obere Enden durch eine Abdeckung 12* miteinander verbunden sind, die im Mittelbereich mit einer öffnung 12'a versehen ist. Die beiden Stauplatten 12 und die einzige Abdeckung 12' sind auf passende, nicht gezeigte Welse am Gehäuse 1 gehaltert. Im Zusammenwirken mit den beiden Stauplatten 12 bilden die oberen Hälften der Mantelflächen beider Kühltrommeln 2 einen Schlacken-Sumpf 13. über den beiden Kühltrommeln 2 ist eine Schlacken-Rinne 14 für das Ein-

ζ υ ζ D y b

leiten von Schmelzschlacke 15 in den Schlacken-Sumpf 13 angeordnet. Die Schmelzschlacke 15 wird mittels der Rinne 14 über die Öffnung 1a im Gehäuse 1 und die Öffnung 12'a der Abdeckung 12' in den Sumpf 13 eingefüllt, in welchem sich eine Schlackenlache bildet. Aus dem Sumpf 13 wird die Schmelzschlacke 15 bei der Drehung der beiden Kühltrommeln 2 von deren Mantelflächen mitgenommen und dabei durch Wärmeaustausch mit dem die genannten Kühlbohrungen durchströmenden Kühlmittel während der Kühltrommeldrehung iⁿ eine schnell gekühlte, erstarrte Schlacke umgewandelt. Das die Kühlbohrungen durchströmende Kühlmittel wird dabei durch die auf die Mantelflächen beider Kühltrommeln 2 aufgebrachte Schmelzschlacke 15 erwärmt. Wenn die durch die schnelle Kühlung erstarrte Schlacke 15' bei der Drehung der beiden Kühltrommeln 2 deren untere Hälften erreicht, wird die Schlacke 15' unter Zerkleinerung bzw. unter Aufbrechung mittels eines auf passende, nicht gezeigte Weise am Gehäuse 1 gehalterten Abstreifers 16 von den Kühltrommel-Mantelflächen abgestreift und in den Un-

abgeworfen.,In. der Austragöffnung.1b im. Unterteil des Gehäuses tertexl des GeTiauses 1Y ist eine geeignete, nicht dargestellte Verschluß- oder Absperreinrichtung angeordnet. Die durch den Abstreifer 16 von der erstarrten Schlacke 15' befreiten Mantelflächen der beiden Kühltrommeln 2 gelangen bei deren Drehung wieder mit der im Sumpf 13 enthaltenen Schmelzschlacke 15 in Berührung, so daß die Herstellung der erstarrten Schlacke kontinuierlich erfolgt.

Mit der beschriebenen Vorrichtung ist es möglich, kontinuierlich eine schnell gekühlte, erstarrte Schlacke, die wasserfrei und ausgezeichnet zerkleinerbar bzw. quetschbar ist, zu gewinnen und zudem ohne weiteres die in der Schmelzschlacke enthaltene Wärme vom Kühlmittel durch Wärmeaustausch zurückzugewinnen, weil die auf die Kühltrommel-Mantelflächen aufgebrachte Schmelzschlacke einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel für die beiden Kühl-

trommeln 2 eingeht. Diese bisherige Vorrichtung ist jedoch mit den folgenden Problemen behaftet:

1. Mit Kühltrommeln, die einen großen Durchmesser besitzen und mit vergleichsweise hoher Drehzahl angetrieben werden, kann ohne weiteres eine schnell abgekühlte, verglaste Schlacke mit hoher Produktionsleistung gewonnen werden. Bei Verwendung von zwei mit einer Drehzahl von 3,0 U/min angetriebenen, einen

Durchmesser von 2000 mm besitzenden Kühltrommeln 2

und geschmolzener Hochofenschlacke als Schmelzschlakke wird letztere beispielsweise in einer Dicke von
3,8 - 4,0 mm auf die Kühltrommel-Mantelflächen aufgebracht. Bei der Drehung der beiden Kühltrommeln 2

wird die Schmelzschlacke auf ihren Mantelflächen

schnell abgekühlt, zum Erstarren gebracht und unter Zerkleinerung durch den Abstreifer 16 abgestreift
und damit schnell in eine erstarrte Schlacke mit
einem Verglasungsverhältnis von etwa 80% umgewandelt.

Wenn die Kühltrommeln jedoch mit einer Drehzahl von mehr als 3,0 U/min betrieben werden, wird die Dicke der Schlackenschicht auf den Kühltrommel-Mantelflachen etwas größer- Hierbei wird die Schmelzschlacke auf den Mantelflächen nur teilweise verglast und vor vollständiger Verglasung durch den Abstreifer 16 abgestreift und in den Unterteil des Gehäuses 1 abgeworfen. Die noch nicht vollständig erstarrte, in den Gehäuse-Unterteil abgeworfene Hochofenschlacke wird demzufolge in ihren verglasten Bereichen (vitreous

portions) durch ihre Eigenwärme erwärmt, so daß sie zu einer langsam abgekühlten Schlacke wird, die nur einen geringen Verglasungsanteil besitzt.

2. Wenn die Schichtdicke der auf den Mantelflächen der beiden Kühltrommeln 2 abgelagerten Schmelzschlacke groß ist, wird hierdurch der Wärmeaustauschwirkungs-

ζ υ ι ο a b

j grad zwischen der Schmelzschlacke auf den Mantelflächen der Kühltrommeln 2 und dem letztere durchströmenden Kühlmittel wegen der größeren Dicke der wärmeleitenden Schicht der abgelagerten Schlacke verschlechtert.

3. Die Stauplatten 12 sind vorrichtungsfest am Gehäuse gehaltert. Bei längerer, kontinuierlicher Zufuhr der Schmelzschlacke 15 zum Schlacken-Sumpf 13 kann sich

■j^q daher aus letzterem die Schmelzschlacke an den Innenflächen der Stauplatten 12 absetzen. Durch die erstarrte Schlackenschicht an den Innenflächen der Stauplatten 12 wird dabei die Ablagerung der Schmelzschlacke 15 aus dem Sumpf 13 auf den Kühltrommel-Mantelflächen verhindert und daher die gleichmäßige Drehung der Kühltrommeln 2 beeinträchtigt.

4. Die Stauplatten 12 werden durch die Schmelzschlacke 15 im Sumpf 13 erwärmt. Die Stauplatten 12 stehen jedoch einfach in Berührung mit den beiden Enden (Stirnseiten) der Kühltrommeln 2, um ein Herausfließen der Schmelzschlacke 15 aus dem Sumpf 13 zu verhindern. Die von der Schmelzschlacke 15 im Sumpf 13 auf die Stauplatten 12 übertragene Wärme kann daher nicht zurückgewonnen werden.

Der Erfindung liegt damit insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von schnell abgekühlter, verglaster Schlacke zu schaffen, welche die Gewinnung der erstarrten Schlacke mit sehr hoher Produktionsleistung gestattet, die Rückgewinnung der in der Schmelzschlacke enthaltenen Wärme mit sehr hoher Wirksamkeit oder Wirtschaftlichkeit erlaubt und die kontinuierliche Herstellung der erstarrten Schlacke über einen langen Zeitraum ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer schnell abgekühlten, erstarrten Schlacke, mit zwei jeweils gleichen Durchmesser und gleiche Länge besitzenden Kühltrommeln, deren Längsachsen parallel zueinander in derselben waagerechten Ebene liegen und deren Mantelflächen in Berührung miteinander stehen, einem Antrieb zum gegenläufigen Drehen der beiden Kühltrommeln mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit, derart, daß sich ihre Mantelflächen im Berührungsbereich aufwärts bewegen, zwei an beiden Enden der Kühltrommeln vorgesehenen Stauplatten, die im Zusammenwirken mit der oberen Hälfte der Mantelfläche jeder Kühltrommel einen Schlacken-Sumpf festlegen, einer über den Kühltrommeln angeordneten Schlacken-Zufuhreinrichtung zum Einfüllen von Schmelzschlacke in den Sumpf, einem mit der unteren Hälfte der Mantelfläche jeder Kühltrommel in Berührung stehenden Abstreifer und einem Kühlmittel für die beiden Kühltrommeln, wobei das Kühlmittel über die zentrale Achse jeder Kühltrommel in diese einführbar ist und mit der bei der Kühltrommeldrehung auf die Mantelflächen aus dem Sumpf aufgebrachten Schmelzschlacke einen Wärmeaustausch eingeht und sodann zur Wärmerückgewinnung über die zentralen Achsen beider Kühltrommeln abziehbar ist, wobei die auf die Kühltrommel-Mantelflächen aufgebrachte Schmelzschlacke durch den wärmeaustausch mit dem Kühlmittel in eine schnell abgekühlte, erstarrte Schlacke umgewandelt und dann durch den Abstreifer bei der Drehung der Kühltrommeln von diesen abgestreift wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schichtdicke der auf die Mantelflächen der beiden Kühltrommeln aufgebrachten bzw. von diesen mitgenommenen Schmelzschlacke mittels eines aus zwei Gasdüsen ausgeblasenen Gases verringerbar ist, daß die beiden Gasdüsen jeweils nahe der Mantelfläche der betreffenden Kühltrommel in einer Position zwischen dem höchsten Punkt dieser Mantelfläche und dem Schlacken-Sumpf angeordnet sind und jeweils einen waagerecht und parallel zur Kühltrommel-

JZUZDUb

Längsachse verlaufend angeordneten (Ausblas-)Schlitz mit einer Länge praktisch entsprechend der Kühltrommellänge aufweisen, und daß die beiden Gasdüsen jeweils ein Gas gleichmäßig auf die auf die Kühltrommel-Mantelflächen

c aufgebrachte Schmelzschlacke aufzublasen und dabei einen Teil dieser Schmelzschlacke in den Schlacken-Sumpf zurückzublasen vermögen, um dabei die Schichtdicke der Schmelzschlacke auf den Kühltrommel-Mantelflachen gleichmäßig zu verringern.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer bisherigen Vorrichtung zur Herstellung einer schnell (abgekühlten, erstarrten Schlacke,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer schnell gekühl

ten, erstarrten Schlacke gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Zurückblasen der auf die Kühltrommel-Man

telflächen aufgebrachten Schmelzschlacke mittels erfindungsgemäß vorgesehener Gasdüsen,

Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Querschnitt durch eine Gasdüse,

Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer mit zwei Stauplatten versehenen Kühltrommel gemäß der Erfindung,
35

Fig. 6 eine teilweise Abwicklung einer mit zwei Stauplatten versehenen Kühltrommel,

Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht einer Kühltronunel mit zwei Stauplatten,

Fig. 8 eine Längsschnittansicht der anderen der beiden Kühltrommeln gemäß der Erfindung,

Fig. 9 eine teilweise Abwicklung der anderen Kühltrommel,

■j^Q Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 9, und

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 9.

Mit dem Ziel der Lösung der eingangs geschilderten Pro tfLeme bei der bisherigen Vorrichtung wurden erfindungsgemäß ausgedehnte Untersuchungen angestellt, als deren Ergebnis folgendes gefunden wurde:

Es ist möglich, einen Teil der auf die Kühltrommel-Mantelflachen aufgebrachte^ d.h. von diesen mitgenommenen Schmelzschlacke mittels eines gegen letztere ausgeblasenen Gases zwangsweise in den Schlacken-Sumpf zurückzublasen.

Die Dicke der auf den Kühltrommel-Mantelflächen abgelagerten Schmelzschlackenschicht wird dabei mittels der Gasausblasung verringert. Infolgedessen benötigt die Schmelzschlacke auf den Kühltrommel-Mantelflächen eine kürzere Zeit für ihre Erstarrung. Durch dieses zwangsweise Zurückblasen eines Teils der Schmelzschlacke von den Kühltrommel-Mantelflächen in den Schlacken-Sumpf kann daher die für das vollständige Erstarren der Schmelzschlacke auf diesen Mantelflächen benötigte Zeit beträchtlich verkürzt werden. Da demzufolge die Drehzahl der beiden Kühltrommeln stark erhöht werden kann, wird die Produktionsleistung

ozuzoao

bei der Gewinnung der erstarrten Schlacke deutlich verbessert.

Nachdem Fig. 1 eingangs bereits erläutert worden ist, ist κ im folgenden die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer schnell abgekühlten, erstarrten Schlacke zunächst anhand von Fig. 2 erläutert.

Gemäß Fig. 2 sind zwei Kühltrommeln 2¹ jeweils gleichen

IQ Durchmessers und "gleicher Länge in einem geschlossenen Gehäuse 1 so angeordnet, daß ihre Achsen parallel zueinander in derselben waagerechten Ebene liegen und ihre Umfangs- bzw. Mantelflächen in gegenseitiger Berührung stehen. Die beiden Kühltrommeln 2' werden, wie durch die Pfeile a und a¹ in Fig. 2 angedeutet, durch einen nicht dargestellten Antrieb mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit derart gegenläufig angetrieben, daß ihre Mantelflächen sich im Berührungsbereich aufwärts bewegen. An den Enden der Mantelfläche der einen Kühltrommel 2¹ sind zwei umlaufende Wehre bzw. Stauplatten 17 mit einem hohlen Abschnitt 17' so angeordnet, daß sie mit den Enden bzw. Stirnflächen der anderen Kühltrommel 2' in Berührung stehen. Die beiden Stauplatten 17 sind dabei in der Weise an der Mantelfläche der einen Kühltrommel 2' angebracht bzw. angeformt, daß um deren Gesamtumfang herum ein unter einem rechten Winkel zu ihrer Achse stehender kreisförmiger Flansch festgelegt wird. In Fig. 2 ist nur eine der beiden Stauplatten 17 sichtbar.

Gemäß Fig. 2 bilden die beiden Stauplatten 17 zusammen mit der oberen Hälfte der Mantelfläche jeder Kühltrommel 2¹ einen Schlacken-Sumpf 13. Die Schmelzschlacke 15 wird über die Schlacken-Rinne 14 durch die öffnung 1a des Gehäuses 1 hindurch unter Bildung einer Schlackenlache in den Sumpf 13 eingefüllt.

Gemäß Fig. 2 sind zwei Gasdüsen 18 vorgesehen, die jeweils einen Schlitz für das Ausblasen eines Gases aufweisen und im wesentlichen dieselbe Länge besitzen wie die Kühltrom-·· me3n2'. Die beiden Gasdüsen 18 befinden sich jeweils nahe der Mantelfläche der zugeordneten Kühltrommel 2' in einer Stellung zwischen dem obersten Punkt der Mantelfläche jeder Kühltrommel 2* und dem Schlacken-Sumpf 13. Die Gasdüsen 18 sind auf nicht dargestellte Weise am Gehäuse 1 gehaltert und waagerecht parallel zur Achse der Kühltrom-

jQ mel 2¹ angeordnet. Durch den Schlitz der Gasdüsen 18 wird ein Gas gleichmäßig auf die Schmelzschlacke 15 ausgeblasen, die sich auf den Kühltrommel-Mantelflächen abgelagert hat bzw. von diesen mitgenommen worden ist. Gemäß Fig. 3 wird dabei ein Teil der Schmelzschlacke 15 auf der jeweiligen Kühltrommel-Mantelfläche in den Sumpf 13 zurückgeblasen. Auf diese Weise wird die Schichtdicke der Schmelzschlacke 15 auf der jeweiligen Mantelfläche gleichmäßig verkleinert. Gemäß Fig. 4 weist jede Gasdüse 18 einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz auf. Jede Gasdüse 18 ist dabei an der Unterseite des Umfangs eines zugeordneten Düsenrohrs 19 angebracht, das im wesentlichen dieselbe Länge besitzt wie die beiden Kühltrommeln 2'. Das Düsenrohr 19 besitzt einen anrieh bekannten Aufbau aus einem Innenrohr 19a und einem Außenrohr 19b. Das Innenrohr 19a weist an seiner Oberseite eine Anzahl von in Axialrichtung angeordneten Gasausblasbohrungen 19'a auf. Das Gas wird von einem geeigneten, nicht dargestellten Gasvorrat her dem Innenrohr 19a zugeführt, um dann über die Gasausblasbohrungen 19'a in das Außenrohr 19b auszuströmen. Vom Außenrohr 19b strömt das Gas in die an seiner Unterseite angebrachte Gasdüse 18. Aus der Gasdüse 18 wird dabei das Gas durch den Schlitz gleichmäßig auf die Schicht der Schmelzschlacke 15 auf der Mantelfläche der jeweiligen Kühltrommel 2' ausgeblasen. Gemäß Fig. 3 wird vorzugsweise ein Abstand a in der Größenordnung von 5 - 50 mm zwischen dem Schlitz, d.h. dem Ausblas-

ende der Gasdüse 18, und der Mantelfläche der Kühltrommel 2¹ vorgesehen. Der Grund hierfür ist folgender: Bei einem Abstand a von unter 5 mm ist die auf der Kühltrommel-Mantelfläche abgelagerte Schmelzschlacke 15 bestrebt, sich am Ausblasende der Gasdüse 18 abzulagern und anzusammeln bzw. anzustauen. Bei einem Abstand a von über 50 mm kann dagegen eine ausreichende Dickenverminderungswirkung auf die auf der Mantelfläche abgelagerte Schmelzschlacke nicht mehr erzielt werden, sofern nicht der Druck des in die Gasdüse 18 eingeleiteten Gases in unzweckmäßiger Weise auf einen sehr hohen Wert erhöht wird.

Gemäß Fig. 5 weist die eine Kühltrommel 2¹ eine zentrale Achse 20, einen Tragplatte 21 zur Befestigung der Achse 20 auf der Längsachse der Kühltrommel 2', zwei Lager für die Achse 20 und ein an letzterer befestigtes Zahnrad 23 auf. Das Zahnrad 23 ist mit einem passenden, nicht dargestellten Antrieb zum Drehen der Kuhltrommel 2' verbunden. Gemäß Fig. 5 weist diese eine bzw. erste Kühltrommel 2' außerdem eine zylindrische Innenwand 2'a und eine dazu konzentrische zylindrische Außenwand 2'b auf, die zwischen sich einen Zwischenraum 24 festlegen. Gemäß Fig. 6 ist der Hohlraum 17' jeder Stauplatte 17 durch mindestens zwei unter einem rechten Winkel zur ümfangsrichtung dieses Hohlraums 17' angeordnete Trennplatten 28 in min-• destens zwei voneinander unabhängige Kammern 29 unterteilt.

Der Zwischenraum 23^der einen bzw. ersten Kühltrommel 2' ³⁽³ ist gemäß Fig. 6 in mindestens zwei voneinander unabhängige Zellen 26 unterteilt, die parallel zur Axiallinie der Kühltrommeln 2' verlaufen. Jede Zelle 26 steht mit jeder bzw. der betreffenden Kammer 29 der beiden Stauplatten 17 in Verbindung. In jeder Zelle 26 ist jeweils mindestens eine parallel zur Axiallinie der Kühltrommel 2¹ verlaufende Umlenkplatte 27 angeordnet.

Gemäß Flg. 5 ist jeweils eines von mindestens zwei Mundstücken 30 an der Außenseite jeder der beiden Stauplatten 17 in Verbindung mit jeder der zumindest zwei Kammern 29' angeordnet. Mehrere Speiserohre 32 kommunizieren mit einem Innenraum 31 an der einen Seite der zentralen Achse 20, während ihre anderen Enden an jeweils eines der Mundstücke (Stutzen) 30 an einerder beiden Stauplatten 17 angeschlossen sind. Mehrere Auslaßrohre 34 stehen am einen Ende mit dem Innenraum 33 der zentralen Achse 20an der'an-

!0 deren Seite in Verbindung, während ihre anderen Enden mit den jeweiligen Mundstücken (Stutzen) 30 der anderen Stauplatte 17 verbunden sind. Das eine Ende der Achse 20 steht über einen nicht dargestellten Drehanschluß in flüssigkeitsdichter Verbindung mit einer Rohr-Leitung 6, während das andere Ende der Achse 20 über einen anderen Drehanschluß (nicht dargestellt) flüssigkeitsdicht an eine Rohr-Leitung 3 angeschlossen ist. Mittels einer Pumpe 5 ist somit ein Kühlmittel mäanderförmig durch die Leitung 6, den Innenraum 31 des einen Endes der zentralen Achse, das Speiserohr 32, das betreffende Mundstück (Stutzen) 30, die Kammer 29, die Stauplatte 17 auf der einen Seite der einen bzw. der ersten Kühltrommel 2' und längs der mindestens einen Umlenkplatte 27 in der Zelle 26 der Kühltrommel 2' leitbar. Nach dem Durchströmen der Zelle 26 strömt das Kühlmittel durch die Kammer 29 der Stauplatte 17 an der anderen Seite der Kühltrommel 2¹, das betreffende Mundstück 30, das Auslaßrohr 34, den Innenraum an der anderen Seite der Achse 20 und die Leitung 3 in den Wärmeaufnahmeteil des Wärmetauschers 4. Von letzterem wird das Kühlmittel zur Rohr-Leitung 6 zurückgeführt. Das Kühlmittel wird damit durch die Kühltrommel 2¹ und den Wärmetauscher 4 umgewälzt, wobei die Kühltrommel 2' und die beiden Stauplatten 17 durch das Kühlmittel

gekühlt werden.
35

Gemäß Fig. 8 sind an den beiden Enden bzw. Stirnseiten

, der anderen bzw. zweiten Kühltronunel 2' und ihrer zentralen Achse 20' zwei Tragplatten 21 mit flacher Außenseite zur Halterung der zentralen Achse 20' auf der Längsachse der zweiten Kühltronunel 2' befestigt. Die Außenfläche

,- jeder Tragplatte 21 an den Stirnseiten der anderen bzw. zweiten Kühltronunel 2¹ steht damit in Berührung mit der Innenfläche der betreffenden Stauplatte 17 auf beiden Seiten der einen bzw. ersten Kühltronunel 2'.

Gemäß Fig. 8 befinden sich in der Umfangswand der zweiten Kühltrommel 2' sechs ringförmig umlaufende Hohlräume 35. Gemäß Fig. 9 ist in jedem der sechs Hohlräume 35 ein Abschluß 36 vorgesehen. Das eine Ende der zentralen Achse 20' der zweiten Kühltronunel 2¹ ist unter flüssigkeitsdichter Verbindung mit einem nicht dargestellten Drehanschluß an eine Rohr-Leitung 6¹ angeschlossen, wobei jeweils ein Ende von zwei Speiserohren 32' mit dem Innenraum 37 an der einen Seite der Achse 20 in Verbindung steht. Das eine der anderen Enden der beiden Speiserohre 32' kommuniziert mit dem dritten ringförmigen Hohlraum 35 (III) in eine Position in der Nähe desAbscH-usses 36, d.h. mit dem einen Ende dieses dritten Hohlraumes 35 (III), während sein anderes Ende an den zweiten umlaufenden Hohlraum 35 (II) angeschlossen ist. (In den Fig. 10 und 11 ist die Lage des dritten Hohlraums 35 bei "III" angegeben. Die sechs Hohlräume 35 sind in Axialrichtung der zweiten Kühltrommel 2' mit den Ziffern I - VI bezeichnet.) Zwei Auslaßrohre 34' sind jeweils am einen Ende mit dem Innenraum 38 an der anderen Seite der zentralen Achse 20' verbunden. Das eine der beiden Auslaßrohre 34' kommuniziert am anderen Ende mit dem einen Ende des fünften umlaufenden Hohlraumes 35 (V), während das andere Auslaßrohr an seinem anderen Ende mit dem vierten Hohlraum 35 (IV) in Verbindung steht. Die andere Seite der zentralen Achse 20' ist unter Herstellung einer flüssigkeitsdichten Verbindung über einen anderen Drehan-

Schluß (nicht dargestellt) an eine Rohr-Leitung 3¹ angeschlossen. Gemäß Fig. 10 stehen die Enden eines Verbindungsrohres 39a mit dem anderen Ende des dritten Hohlraumes 35 (III) und dem einen Ende des ersten Hohlraumes 35 (I) in Verbindung. Gemäß Fig. 11 sind die Enden eines anderen Verbindungsrohres 39b an das andere Ende des ersten umlaufenden Hohlraumes 35 (I) bzw. das andere Ende des fünften Hohlraumes 35 (V) angeschlossen. Gemäß Fig. 9 stehen die Enden eines Verbindungsrohres 39c einmal mit dem anderen Ende des zweiten umlaufenden Hohlraumes 35 (II) und zum anderen mit dem einen Ende des sechsten Hohlraumes (VI) in Verbindung, während ein Verbindungsrohr 39d mit seinen Enden an das andere Ende des sechsten Hohlraumes 35 (VI) bzw. an das andere Ende des vierten Hohlraumes (IV) angeschlossen ist. Mittels der Pumpe 5¹ ist somit

37 das Kühlmittel über die Leitung 6', den Innenraum an der einen Seite der zentralen Achse 20' und eines der Speiserohre 32' in das eine Ende des dritten umlaufenden Hohlraumes 35 (III) einleitbar. Das Kühlmittel durchströmt sodann diesen dritten Hohlraum 35 (III), um an seinem anderen Ende über das Verbindungsrohr 39a zum einen Ende des ersten umlaufenden Hohlraums 35 (I) zu strömen. Hierauf strömt das Kühlmittel durch den ersten umlaufenden Hohlraum 35 (I), um an dessen anderem Ende über das Verbindungsrohr 39b zum anderen Ende des fünften Hohlraumes 35 (V) zu strömen. Anschließend gelangt das Kühlmittel vom einen Ende des fünften Hohlraumes 35 (V) über eines der beiden Auslaßrohre 34', den Innenraum 38 an der anderen Seite der zentralen Achse 20' und die Leitung 3' in den Wärmeaufnähmeteil des Wärmetauschers 4'. Von letzterem wird das Kühlmittel zur Rohr-Leitung 6' zurückgeführt. Auf die beschriebene Weise wird außerdem das Kühlmittel mittels der Pumpe 5' über die Leitung 6', den Innenraum 37 an der einen Seite der Achse 20', das andere Speiserohr 32', den zweiten umlaufenden Hohlraum 35 (II), das Verbindungsrohr 39c, den sechsten Hohlraum 35

O ZUZ03D

(VI), das Verbindungsrohr 39d, den vierten Hohlraum 35 (IV), das andere Auslaßrohr 34', den Innenraunr'an der anderen Seite der Achse 20' und die Rohr-Leitung 3" zum Wärmeauf nähme teil des Wärme tauscher-s 4' gefördert, um anschließend zur Rohr-Leitung 6' zurückgeführt zu werden. Das Kühlmittel zirkuliert somit durch die andere bzw. zweite Kühltrommel 2' und den Wärmetauscher 4', wobei diese Kühltrommel 2' durch das Kühlmittel gekühlt wird.

IQ Mit der vorstehenden beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung wird eine schnell abgekühlte, erstarrte Schlakke wie folgt hergestellt: Gemäß Fig. 2 wird die über die Schlacken-Rinne 14 in den Sumpf 13 eingeführte Schmelzschlacke 15 bei der Drehung der Kühltrommel 2' auf die in Fig. 3 dargestellte Weise von deren Mantelflächen mitgenommen, bis sie die Gasdüsen 18 erreicht, an denen sie durch das über die Schlitze ausgeblasene Gas gleichmäßig in den Sumpf 13 zurückgeblasen wird. Durch den aus den Schlitzen der Gasdüsen aus - tretenden Gasstrahl wird die Schichtdicke der Schmelzschlacke 15 auf den Kühltrommel-Mantelflächen infolgedessen gleichmäßig reduziert. Bei der Weiterdrehung der Kühltrommel 2 wird die auf deren Mantelfläche befindliche Schmelzschlacke 15 unter schneller Abkühlung durch das^Uäre Kühltrommeln 2 ' strömende Kühlmittel zum Erstarren gebracht und zu einer erstarrten Schlacke 15' umgewandelt. Bei der Weiterdrehung wird diese erstarrte Schlacke 15' durch den Abstreifer 16 von den Kühltrommel-Mantelflachen abgestreift, so daß sie in Form kleiner Stücke in den Unterteil des Gehäuses 1 herabfällt. Nach dem Abstreifen der erstarrten Schlacke 15' kommen die Mantelflächen der Kühltrommel 2' bei deren Drehung wieder mit der Schmelzschlacke 15 im Sumpf 13 in Berührung, so daß die schnell abgekühlte, erstarrte Schlacke 15' kontinuierlich gewonnen wird. Da die Schichtdicke der Schmelzschlacke 15 auf den Kühltrommel-Mantelflächen durch den aus den Schlitzen der Gasdüsen 18 aus-

tretenden Gasstrom reduziert wird, wird die Schmelzschlakke 15 auf diesen Mantelflächen sehr schnell abgekühlt und zum Erstarren gebracht. Da infolgedessen eine Erhöhung der Drehzahl der Kühltrommeh. 2· auf einen vergleichsweise großen Wert möglich ist, kann die erstarrte Schlacke mit hoher Produktionsleistung gewonnen werden. Aufgrund der sehr schnellen Abkühlung und Erstarrung der Schmelzschlakke 15 auf den Kühltrommel-Mantelflächen kann beispielsweise aus einer Hochofenschmelzschlacke eine schnell abgekühlte, erstarrte Schlacke mit sehr hohem Verglasungsverhältnis erhalten werden. Die beim schnellen Kühlen und Erstarrenlassen der auf die Mantelflächen der beiden Kühltrommeln 2* aufgebrachten Schmelzschlacke vom Kühlmittel aufgenommene Wärme wird in den Wärmetauschern 4 und 4' zurückgewonnen. Aufgrund der durch die Gasdüsen 18 bewirkte Verringerung der Schichtdicke der Schmelzschlacke auf den Kühltrommel-Mantelflächen läßt sich ein sehr hoher Wärmeaustauschwirkungsgrad zwischen der Schmelzschlacke 15 auf diesen Mantelflächen und dem die Kühltrommeln 2 ' durchströmenden Kühlmittel erzielen.

Beispiel

Es wurden zwei Kühltrommeln aus Kupfer mit dem anhand von Fig. 2 beschriebenen Aufbau sowie mit einem Außendurchmesser von 2000 mm und einer Länge von 1000 mm vorgesehen. An den beiden Enden der einen Kühltrommel 2¹ wurden zwei Wehre bzw. Stauplatten 17 aus Stahl (SS.^41 nach Japanischer Industrienorm) mit einem Durchmesser von 3200 mm und mit im Inneren vorgesehenen Hohlräumen angeordnet. Als Kühlmittel wurde ein handelsübliches, hochsiedendes Wärmeübertragungsmedium verwendet. Gasdüsen 18 wurden mit einem vorgegebenen Abstand h zwischen ihren Schlitzen bzw. Ausblasenden und den'Kühltrommel-Mantelflächen in der Größenordnung von 20 mm angeordnet.

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Bei dieser Vorrichtung wurden die beiden Kühltrommeln 2' mit einer Drehzahl von 10 ü/min gegenläufig zueinander in Drehung versetzt, wobei über die Schlacken-Rinne 14 ge- " schmolzene Hochofen-Schlacke in den Schlacken-Sumpf 13 eingefüllt wurde. Auf die auf die Mantelflächen der Kühltrommeln 2¹ aufgebrachte geschmolzene Hochofen-Schlacke wurde über die Schlitze der Oasdüsen 18 gleichmäßig Luft auf geblasen^· Hierbei wurde die Schichtdicke der Schmelzschlacke auf den Kühltrommel-Mantelflächen gleichmäßig

jQ von 4/0 mm auf 2,0 mm verringert, wobei die Schmelzschlakke durch das die Kühltrommeln 2' durchströmende Kühlmittel schnell abgekühlt und zum Erstarren gebracht wurde. Diese schnell erstarrte Schlacke wurde durch einen Abstreifer 16 von den Mantelflächen der Kühltrommeln 2¹ abgestreift. Das Kühlmittel wurde aus dem Inneren der Kühltrommeln 2¹ praktisch unter einem Druck von 2 atm. bzw. bar abgeführt und zu den Wärmetauschern 4 und 4¹ geleitet. Die auf diese Weise erhaltene,schnell abgekühlte, erstarrte Schlacke besaß ein Verglasungsverhältnis 98,7%.

Zu Vergleichszwecken wurden bei der beschriebenen Vorrichtung die beiden Kühltrommeln 2' mit einer Drehzahl von 3 ü/min gegenläufig zueinander angetrieben, wobei die geschmolzene Hochofenschlacke über die Rinne 14 in den Sumpf 13 eingefüllt wurde. Die geschmolzene Hochofenschlacke bzw. Schmelzschlacke wurde dabei ohne Beaufschlagung durch aus den Gasdüsen 18 ausgeblasene Luft von den Mantelflächen der Kühltrommeln 2' mitgenommen. Die Schmelzschlacke lagerte sich dabei in einer Schichtdicke von 3,0 mm auf den Kühltrommel-Mantelflächen ab. Diese Schmelzschlacke wurde auf diesen Mantelflächen durch das die Kühltrommeln 2¹ durchströmende Kühlmittel schnell abgekühlt und zum Erstarren gebracht und durch den Abstreifer 18 als erstarrte Schlacke von den Kühltrommeln 2' abgestreift. Die hierbei erhaltene, schnell abgekühlte, erstarrte Schlacke zeigte ein Verglasungsverhältnis von 80%. Weiterhin wurden

bei dieser Vorrichtung ohne Verwendung der Gasdüsen die Kühltrommeln 2¹ mit einer Drehzahl von mehr als 2 U/min in Drehung versetzt, wobei geschmolzene Hochofenschlacke" aus dem Schlacken-Sumpf 13 von den Mantelflächen der Kühltrommeln 2' mitgenommen wurde. In diesem Fall wurde eine nur teilweise erstarrte Schlacke, die noch nicht erstarrte Teile enthielt, von den Kühltrommeln 2¹ abgestreift und in den Unterteil des Gehäuses 1 abgeworfen. Die so abgestreifte Schlacke erstarrte erst später vollständig. Diese erstarrte Schlacke zeigte ein sehr niedriges Verglasungsverhältnis .

Mit der vorstehend im einzelnen beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die folgenden industriellen Nutzeffekte erzielt:

1. Es kann eine schnell abgekühlte, erstarrte Schlacke kontinuierlich mit sehr hoher Produktionsleistung gewonnen werden.

2. Die in der Schmelzschlacke enthaltene Wärme kann mit sehr hohem Wirkungsgrad zurückgewonnen werden.

3. Die Herstellung dieser schnell abgekühlten, erstarrten Schlacke ist über einen langen Zeitraum hinweg ohne Unterbrechung möglich.

4. Durch schnelles Abkühlen und Erstarrenlassen einer geschmolzenen Hochofenschlacke kann eine schnell abgekühlte, vollständig erstarrte Schlacke mit hohem Verglasungsverhältnis gewonnen werden.

Claims

h «mkel. Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte Registered Representatives before the European Patent Office Möhlstraße 37 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha, D-8000 München 80 Tokyo, Japan Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid AP-121 27. Jan, 1982 Vorrichtung zur Herstellung einer schnell gekühlten, erstarrten Schlacke Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung einer schnell gekühlten, erstarrten Schlacke, mit zwei jeweils gleichen Durchmesser und gleiche Länge besitzenden Kühltrommeln (2¹), deren Längsachsen parallel zueinander in derselben waagerechten Ebene liegen und deren Mantelflächen in Berührung miteinander stehen, einem Antrieb zum gegenläufigen Drehen der beiden Kühltrommeln mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit, derart, daß sich ihre Mantelflächen im Berührungsbereich aufwärts bewegen, zwei an beiden Enden der Kühltrommeln vorgesehenen Stauplatten (17), die im Zusammenwirken mit der oberen Hälfte der Mantelfläche jeder Kühltrommel (2¹) einen Schlacken-Sumpf (13) festlegen, einer über den Kühltrommeln angeordneten Schlacken-Zuführeinrichtung

(14) zum Einfüllen von Schmelzschlacke (15)

in den Sumpf (13), einem mit der unteren Hälfte der Mantelfläche jeder Kühltrommel (2¹) in Berührung stehenden Abstreifer (16) und einem Kühlmittel für die beiden Kühltrommeln (2¹), wobei das Kühlmittel über die zentrale Achse (20, 20') jeder Kühltrommel

in diese einführbar ist und mit der bei der Kühltrommeldrehung auf die Mantelflächen aus dem Sumpf (13) aufgebrachten Schmelzschlacke (15) einen Wärmeaustausch eingeht und sodann zur Wärmerückgewinnung über die zentralen Achsen (20, 20') beider Kühltrommeln (2¹) abziehbar ist, wobei die auf die Kühltrommel-Mantelflächen aufgebrachte Schmelzschlacke durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel in eine schnell abgekühlte, erstarrte Schlacke umgewandelt und dann durch den Abstreifer (16) bei der Drehung der Kühltrommeln von diesen abgestreift wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der auf die Mantelflächen der beiden Kühltrommeln (2¹) aufgebrachten bzw. von diesen mitgenommenen Schmelzschlacke

(15) mittels eines aus zwei Gasdüsen (18) ausgeblasenen Gases verringerbar ist, daß die beiden Gasdüsen (18) jeweils nahe der Mantelfläche der betreffenden Kühltrommel (2*) in einer Position zwischen dem höchsten Punkt dieser Mantelfläche und dem Schlacken-Sumpf (13) angeordnet sind und jeweils einen waagerecht und parallel zur Kühltrommel-Längsachse verlaufend angeordneten (Ausblas-)Schlitz mit einer Länge praktisch entsprechend der Kühltrommellänge aufweisen, und daß die beiden Gasdüsen (18) jeweils ein Gas gleichmäßig auf die auf die Kühltrommel-Mantelflächen aufgebrachte Schmelzschlacke aufzublasen und dabei einen Teil dieser Schmelzschlacke in den Schlacken-Sumpf (13) zurückzublasen vermögen, um dabei die Schichtdicke der Schmelzschlacke auf

³^ den Kühltrommel-Mantelflächen gleichmäßig zu verringern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stauplatten (17) jeweils eine ringförmige (umlaufende) Gestalt mit einem Hohlraum besitzen und an den beiden Enden der Mantelfläche der einen Kühltrommel (2¹) so angebracht sind, daß sie

um den Gesamtumfäng der Kühltrommel (2¹) unter einem rechten Winkel zu ihrer Längsachse zwei kreisförmige bzw. umlaufende Flansche bilden, daß die Hohlräume beider Stauplatten mit dem Inneren der zugeordneten JO Kühltrommel in Verbindung stehen und daß das Kühlmittel die Hohlräume der beiden Stauplatten (17) und das Innere der Kühltrommel (2¹) zur Kühlung durchströmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum jeder Stauplatte (17) durch minde stens zwei unter einem rechten Winkel zur ümfangsrichtung angeordnete Trennplatten (28) in mindestens zwei voneinander unabhängige Kammern (29) unterteilt ist, daß die die beiden Stauplatten (17) tragende Kühltrommel (2') konzentrische, zylindrische Innen- und Außenwände (2'a, 2'b) aufweist, die zwischen sich einen Zwischenraum (24) festlegen, der durch minde stens zwei parallel zur Kühltrommel-Längsachse verlaufende Membranen in mindestens zwei getrennte Zellen (26) unterteilt ist, von denen jede mit jeder betreffenden unabhängigen Kammer der beiden Stauplatten (17) kommuniziert, daß in jeder Zelle (26) der Kühltrommel (2¹) mindestens eine parallel zu ihrer Längsachse verlaufende ümlenkplatte (27) angeordnet ist und daß das Kühlmittel die unabhängigen Kammern der beiden Stauplatten (17) getrennt durchströmt und längs der ümlenkplatte (27) mäanderförmig durch getrennte Zellen (26) fließt und dabei die Stauplatten (17) und die Kühltrommel (2¹) kühlt.

Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Kühltrommel (2') in ihrer Umfangswand mehrere umfangsmäßig umlaufende, ringförmige Hohlräume (35) aufweist und daß das Kühlmittel unter Kühlung dieser Kühltrommel (2¹) die ringförmigen Hohlräume (35) sequentiell durchströmt.