DE3304885C2

DE3304885C2 - Einrichtung zum Absondern von Fest- und Schmelzteilchen aus den Abgasen Metallurgischer Öfen

Info

Publication number: DE3304885C2
Application number: DE3304885A
Authority: DE
Inventors: Timo Tapani Nakkila Talonen
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1982-02-12
Filing date: 1983-02-12
Publication date: 1986-02-27
Also published as: FR2521454B1; ES8500334A1; FI66199C; YU32683A; NL8300530A; YU43650B; US4568065A; FR2521454A1; JPS61187371U; CA1212243A; GB8303077D0; FI66199B; MX157965A; IT8319517A0; FI820483L; SU1311623A3; ES519756A0; AU553754B2; IT1163089B; DE3304885A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Absondern von Schmelzteilchen aus den Abgasen metallurgischer Öfen und zum Zurückführen dieser Teilchen in den Ofenraum (3). Ein Schmelztröpfchenwirbelraum ist innerhalb des Ofenraums (3) oder in dessen unmittelbarer Nachbarschaft vorgesehen. Dieser Wirbelraum umfaßt eine vertikale zylindrische Kammer (4), einen von dem Ofenraum (3) tangential in die Kammer (4) führenden Durchlaß (8), eine Auslaßöffnung (5) im oberen Teil der Kammer zum Abführen des Gases und eine Abflußöffnung (6) im unteren Teil der Kammer zum Zurückführen des festen und geschmolzenen Materials, das sich von dem Gas abgesondert hat, in den Ofenraum (3). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Zurückgewinnen von Blei aus den Abgasen eines metallurgischen Ofens durch Steuerung des Sauerstoffpartialdrucks in den Abgasen auf einen Bereich von etwa 10 ↑- ↑1 ↑1 bis 10 ↑- ↑5 Pa bei Temperaturen von 1250 bis 1450 ° K und durch unmittelbares Unterwerfen der Abgase einer Zentrifugaltrennung, um Bleinebeltröpfchen aus dem Gas abzusondern und das so abgesonderte geschmolzene Blei in den Ofen zurückzubringen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Absondern von Fest- und Schmelzeteilchen aus den Abgasen metallurgischer Öfen und zum Zurückführen dieser Teilchen in den Ofenraum gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere findet die Erfindung Anwendung zum Absondern von Bleitröpfchen aus den Abgasen metallurgischer öfen, wie eines Lichtbogenofens oder eines Elektroofens, und zum Zurückführen dieser Tröpfchen in den Ofenraum.

Es ist ein typisches Merkmal beim Betrieb vieler feuermetallurgischer Öfen, daß ein Teil des behandelten Materials in Form von Rauch mit den Ofengasen entweicht.

Der Rauch kann in zwei Hauptgruppen unterteilt werden, in sogenannten »mechanischen Rauch«, der in geschmolzener oder fester Form aufgrund seiner feinen Verteilung mit den Gasen mitgerissen wird, und in »Gasrauch«, der aufgrund seines hohen Dampfdrucks in Gasform aus dem Ofen entweicht. Der Rauch der ersten Gruppe setzt sich gewöhnlich aus Schlackenanteilen, Metallen, die gerade erschmolzen werden, oder aus deren Verbindungen zusammen. In der letzteren Gruppe sind oft die schädlichen Unreinheiten, wie Arsen, Wismut, Antimon, Blei und Zink anzutreffen. Der in Gasform entweichende »Rauch« kondensiert zuerst zu kleinen Schmelzetröpfchen und dann zu feinverteilten festen Rauchteilchen, wenn die Temperatur nach dem Ofen unter den Schmelzpunkt fällt.

Es ist übliche Praxis, daß der mit den Abgasen entweichende Rauch nochmals mit der Beschickung in den Ofen zurückgeführt wird. Neben den Kosten, die durch ein solches Zurückführen des Rauchs entstehen, ergeben sich durch den Rauch große Schwierigkeiten für den Betrieb und das Reinhalten des Abwärmekessels. Es ist auch in hohem Maße nachteilig, daß flüchtige Unreinheiten bei der Rauchzirkulation angereichert werden, was die Verunreinigungstoleranz des Systems ab

senkt

Aus der DE-OS 29 46 032 ist ein Verfahren bekannt nach dem die Blei und Zink mitführenden Abgase, die von der Bleibehandlung in einem Schachtofen kommen, in einer besonderen Kondensiervorrichtung nachbehandelt werden. In der Kondensiervorrichtung gelangen die Gase durch mehrere geschmolzenes Blei enthaltende Kondensiereinheiten. Die Richtung der Gase wird danach um etwa 90° geändert und zur selben Zeit treffen ίο die Gase entweder auf Vorsprünge an den Wänden der Vorrichtung oder auf besondere Ablenkbleche. Diese dienen dem Zweck, die Gase in turbulente Bewegung zu versetzen, so daß noch in den Gasen enthaltene Schmelzetröpfchen in die darunterliegende Bleischmelze fallen. Durch diese Prozedur wird die Kondensierung des Bleidampfs im Gas und teilweise auch diejenige des Zinks erreicht, wobei jedoch der größere Teil des Zinks in der Gasphase verbleibt und aus der Vorrichtung entweicht Bei Benutzung eines Wirbels zum Absondern des in dem Gas vorhandenen Rauchs ist es z. B. aus der DE-OS 23 22 338 bekannt diesen Wirbel außerhalb des Ofens vorzusehen. Das Zurückführen von Fest- und Schmelzeteilchen von außerhalb des Ofens, d. h. von dem Wirbel, zurück in den Ofen ist äußerst schwierig und erfordert nicht nur gasdichte Kanäle, sondern auch wirkungsvolle Heizeinrichtungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Absondern von Fest- und Schmelzeteilchen, z. B. von Blei- oder Schlacketröpfchen, aus den Abgasen metallurgischer öfen und zum Zurückführen dieser Teilchen in den Ofenraum zu schaffen, die äußerst einfach und preiswert ist und es ermöglicht, daß die Schmelzeteilchen, die sich aus den Abgasen abgesondert haben, nur mit Hilfe des Wärmegehalts der Abgase in flüssiger Form in den Ofenraum zurückgebracht werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einrichtung gelöst, wie sie durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Eine Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch beschrieben.

Die Betriebstemperatur der Einrichtung muß höher als die Erstarrungstemperatur der Schmelzetröpfchen in dem Gas sein. Da die Temperatur metallurgischer Schmelzöfen oft nur wenig über dem Schmelzpunkt der behandelten Materialien liegt, muß die Einrichtung so aufgebaut sein, daß der geringstmögliche Teil des Wärmeinhalts der aus den Abgasen ausgesonderten Schmelzetröpfchen in Formen von Wärmeverlusten entweicht, so daß die Schmelzetröpfchen in flüssigem Zustand verbleiben.

Wie von der Erfindung gelehrt, wird der Wirbelraum innerhalb des Ofenraums vorgesehen und im wesentlichen so angeordnet, daß der Wirbelraum und der mit ihm verbundene Auslaß zum Zurückführen der wiedergewonnenen Schmelze in den Ofen durch die Ofentemperatur auf einer genügend hohen Temperatur gehalten werden. Der Wirbelraum umfaßt eine im wesentlichen vertikale zylindrische Kammer, einen von dem Ofenraum tangential in die Kammer einmündenden Durchlaß zum Einleiten der Abgase in die Kammer,'eine Auslaßöffnung im oberen Teil der Kammer zum Abführen der Gase und eine Abflußöffnung im unteren Teil der Kammer zum Zurückführen der von dem Abgas abgetrennten Schmelze in den Ofenraum. Da der Wirbelraum nach der Erfindung innerhalb des Ofenraums oder unmittelbar benachbart zu diesem angeordnet ist, werden die Wärmeverluste von den Abgasen und von der in den Ofen zurückgeführten Schmelze zur Umgebung ge-

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ring gehalten. Der Wirbelraum ist zweckmäßig höher 3elegen als der Boden des Ofenraums, so daß die von den Abgasen abgesonderte Schmelze von selbst in den Ofen zurückfließt.

Um eine möglichst vollständige Kondensierung z. B. des in den Abgasen enthaltenen Bleis zu erzielen, kann vor dem tangential in den Wirbelraum einmündenden Durchlaß ein Kühlglied angeordnet werden, um die Abgase vor ihrem Eintritt in den Wirbelraum zu kühlen.

Der Wirbe\raum zum Absondern der Schmelzeteilchen kann im unteren Teil des Steigschachtes eines Lichtbogenofens oder innerhalb eines Elektroofens angeordnet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Längsschnitt eines Lichtbogenofens mit einer Einrichtung nach der Erfindung, geschnitten längs derLinieß-ÄinFig. 2,

F i g. 2 den Querschnitt des Ofens von F i g. 1 längs der Linie A -A in F i g. 1,

F i g. 3 den Längsschnitt eines Elektroofens mit darin angeordnetem Wirbelraum, geschnitten längs der Linie B-B in F ig. 4, und

Fig.4 den Querschnitt des Ofens von Fig.3 längs der Linie Λ-A in F i g. 3.

Vom Deckel eines Lichtbogenofens oder eines Suspensionsschmelzofens werden das Konzentrat und Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft in Suspensionsform durch den Konzentratbrenner 1 in den Reaktionsschacht oder die Suspensionsschmelzzone 2 eingebracht. Wenn die Richtung der Suspension in dem Lichtbogenofen um 90° gedreht wird, sondert sich der Hauptteil des geschmolzenen/festen Materials in der Suspension von den Gasen ab und lagert sich am Boden des Absetzbehälters 3 ab. Das in dem Absetzbehälter 3 von der Suspension abgesonderte, Schwefeldioxid enthaltende Gas enthält mechanischen Rauch und Schmelzetröpfchen (z. B. Bleiverbindungen).

Der Steigschacht bzw. die aufsteigende Fließzone ist von einem heißen Wirbelraum 4 gebildet, von dem die gereinigten Gase durch die Öffnung 5 entweichen. Das Abgas wird in Tangentialbewegung versetzt und hierdurch werden die in dem Gas enthaltenen Schmelzetröpfchen gegen die Wände des Wirbelraums geschleudert, von wo sie hinunter durch die Abflußöffnung 6 in den Absetzbehälter 3 rinnen. Die Abflußöffnung 6 ist so angeordnet, daß die hinabfließenden Schmelzetröpfchen mit keinen Gasen in Berührung kommen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Abflußöffnung 6 unterhalb der Oberfläche 7 der Schmelze mündet. Der tangential einmündende Durchlaß 8, durch den die Gase in den Wirbelraum gelangen, ist so bemessen, daß die Geschwindigkeit der Gase im Hinblick auf die Rückgewinnung der Schmelzetröpfchen optimal ist. Damit es möglich ist, mit Hilfe des Wirbelraums einen wesentlichen Teil z. B. der in der Gasphase vorhandenen Bleiverbindungen abzusondern, können die Gase mit Hilfe eines Kühlmediums, wie z. B. Wasser, durch ein Glied 9 vor dem Eintritt in den Wirbelraum gekühlt werden.

In F i g. 3 ist die Verwendung des Schmelzetröpfchenwirbelraums in Verbindung mit einem Elektroofen gezeigt. Der Elektroofen ist mit dem Bezugszeichen 10 und der Wirbelraum mit dem Bezugszeichen 11 versehen. Die aus dem Elektroofen 10 entweichenden Gase werden durch den tangentialen Durchlaß 12 in den Wirbelraum 11 eingeleitet. Die von dem Gasstrom abgesonderten SchmelzetröDfchen fließen nach unten durch die Abflußöffnung 13 in die Schmelze zurück. Die von Schmelzetröpfchen gereinigten Gase verlassen den Wirbelraum durch die Öffnung 14.

Indem ein metallurgischer Ofen gemäß der Lehre vorliegender Erfindung mit einem Schmelzetröpfchenwirbelraum versehen wird, ist es möglich, von dem Gas den größten Teil der »mechanischen« Flugasche abzuscheiden. In einem solchen Fall werden hauptsächlich die Unreinheiten in Gasform zusammen mit dem Gas aus dem Ofen entweichen.

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65 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Absondern von Fest- und Schmelzeteilchen aus den Abgasen metallurgischer öfen und zum Zurückführen dieser Teilchen in den Ofenraum unter Verwendung eines Wirbelraums, in den die Abgase im wesentlichen tangential eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelraum in Form einer im wesentlichen vertikalen, zylindrischen Kammer (4,11) innerhalb des Ofenraums (3,10) angeordnet ist, und daß die Wirbelkammer einen von dem Ofenraum tangential in die Kammer einmündenden Durchlaß (8, 12) zum Einleiten der Abgase in die Kammer, eine Auslaßöffnung (5,14) im oberen Teil der Kammer zum Ableiten der Gase und eine unterhalb der SchmeizenoberHäche (7) mündende Abflußöffnung (6, 13) im unteren Teil der Kammer zum Zurückführen der von dem Abgas abgetrennten Schmelze in den Ofenraum aufweist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Ofenraum unmittelbar vor dem tangentialen Durchlaß (8), der in den Wirbelraum einmündet, angeordnetes Glied (9) zum Kühlen der Abgase, bevor sie in den Wirbelraum gelangen.