DE3317893A1 - Anlage zur behandlung mineralischer schmelzfluessiger stoffe wie insbesondere metallurgischer schlacken - Google Patents
Anlage zur behandlung mineralischer schmelzfluessiger stoffe wie insbesondere metallurgischer schlackenInfo
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Description
5860 Iserlohn, den 16.05.1983
"Anlage zur Behandlung mineralischer schmelzflüssiger
Stoffe wie insbesondere metallurgischer Schlacken"
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Behandlung
und Aufbereitung mineralischer Werkstoffe im schmelzflüssigen Zustand wie z.B. metallurgischer Schlacken und
anderer Silikatwerkstoffe, um ein abgekühltes, aus Teilchen
bestehendes Produkt oder ein Granulat darzustellen, das verschiedenen Anwendungen zugeführt werden kann.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Verbesserungen bei Pelletisierungsanlagen zur Herstellung trockener Ausgangsprodukte,
die eine homogene Körnung besitzen,,
Bei der Behandlung von metallurgischen Schlacken und insbesondere bei der Behandlung von Hochofenschlacken erlaubt
der Pelletisierungsvorgang die Erzeugung expandierter Teilchen, deren Durchmesser im Bereich 0 bis 15 oder 0 bis 20
mm liegt, wobei das schmelzflüssige Material unter Verwendung
einer sich drehenden Trommel mechanisch dadurch auseinandergerissen wird, daß. die Flügel an der Trommel das
als Strahl vorliegende schmelzflüssige expandierte, teilweise
abgekühlte Material mit Hilfe von Wasserstrahlen zerreißen, wobei die sich bildenden Teilchen nach außen in
die Luft gespritzt werden, wo ihre Abkühlung stattfindet. Nachdem die Teilchen auf eine Aufnahmeschräge nach unten
gefallen sind, um das noch nicht verdunstete Restwasser abzutrennen, wird das pelletisierte Material durch bewegliche
Vorrichtungen aufgenommen, und der Klassierung zugeführt.
Bei dieser Technik sind in der Vergangenheit schon einige Verbesserungen vorgenommen worden, unter denen Vorrichtungen
zur Steuerung des schmelzflüssigen Materials (gemäß der F-PS 76 28 855 vom 24.9»76), die Zusammenstellung des
mit einer abgekühlten Gießlippe ausgestatteten Beckens mit einem ebenfalls abgekühlten Tisch, der das schmelzflüssige
Material der Drehtrommel zuführt^ so daß es zerkleinert wird (siehe F-PS 77 26 651 vom 2U9.77) sowie die
Anpassung der Anzahl und der Anordnung der Flügel an der Trommel, um die Körnung des Granulats zu steuern (siehe
F-PS 80 08 368 vom 15.1C1980) zu erwähnen sind.
Selbst unter Anwendung dieser nacheinander eingeführten Verbesserungen am Pelletisierungsvorgang weisen die pelletisierten
Produkte zwei Nachteile auf, die in der Natur und der Trommelkonstruktion liegen. Es verhält sich tatsächlich
so, daß für eine bestimmte Umfangsgeschwindigkeit der Trommel wegen des Luftwiderstandes die kleineren,
auseinander gebrochenen Teilchen kürzere Flugbahnen beschreiben als die größeren Körner mit einem höheren Kugelformindex,
so daß der sich auf der Aufnahmefläche aufbauende Haufen eine Heterogenität der Körnung aufweist, die
beim Aufsammeln durch bewegliche Vorrichtungen und bei der Lagerung des Rohmaterials nur schwer aufzuheben bzw. auszugleichen
ist, so daß es zu Störungen bei der Klassierung und zu einem weitgehend wirkungslosen Siebvorgang kommt.
Weiterhin umfaßt die bis heute zur Zerstäubung des schmelzflüssigen
Materials verwendete Trommel eine innere Wasserkühlung, so daß Wasser durch an den Enden oder Sockeln der
Flügel angeordnete Düsen unter Zentrifugalkraftwirkung nach außen gespritzt wirdo Zwar ermöglicht diese Arbeitsweise
einen sicheren Schutz der Vorrichtung. Sie verursacht aber einen einschneidenden Nachteil dahingehend, daß das Wasser
auf den ganzen sich drehenden Mantel gespritzt wird, während das Material nur über ein Viertel der Trommeloberfläche
ausgestoßen wird0
Aus diesem Grund steuern Dreiviertel der zur Kühlung der
Trommel eingesetzten Wassermenge bei dem Abschrecken des
pelletisieren Materials nichts bei. Dieses Wasser verdunstet nicht und hat die Neigung, die im Bereich der
Trommel liegenden Haufen des pelletisieren Materials unten zu befeuchten und in ihr durch die Kapillarwirkung
nach oben zu steigen, so daß der der Trommel am nächsten liegende Teil des Haufens eher mit Wasser gesättigt wird
und die Gesamtmenge des Materials nach dem Aufsammeln des Haufens einen erheblich gesteigerten Wassergehalt aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile auf jeden Fall generell zu überwinden
und Lösungen vorzuschlagen, die es erlauben, im wesentlichen trockene pelletisierte Produkte kontinuierlich zu
erzeugen, die eine hervorragende Homogenität der Körnung bzw. der Teilchengrößenverteilung besitzen, die zum Beispiel
bei Schlackengranulat in einem Bereich zwischen 0 und 20 mm liegen kann.
Die erfindungsgemäße, verbesserte Anlage zur Pelletisierung
von schmelzflüssigen Werkstoffen und insbesondere von
Schlacken wendet bekannte Prinzipien der Zerkleinerung des schmelzflüssigen Werkstoffes mittels einer sich drehenden
Trommel und der Abtrennung des Behandlungsbereiches innerhalb eines geschlossenen Gehäuses an, dem unten ein System
zum Aufsammeln der abgekühlten mineralischen Teilchen bzw. Pellets zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist dieser Anlage
im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel abgedichtet ist, daß sie innen durch in einem geschlossenen
Kreislauf umlaufendes Wasser gekühlt wird, daß die Trommel mit Flügeln ausgestattet ist, die löffeiförmig ausgebildet
sind, daß die Teilchenaufnahme aus mehreren treppenartigen vibrierenden Flächen besteht, deren letzte, die von der
sich drehenden Trommel am weitesten entfernt liegt und die 5 den Inhalt der vorgeschalteten Flächen aufnimmt und die
die Gesamtheit der trockenen Pellets auf ein verdecktes Förderband wirft, das sie zu Sieben oder zu Lagersilos befördert.
Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung hat der übergeordnete Gedanke und die Konstruktion der Drehtrommel, die
das hauptsächliche Element der Pelletisierungsanlage bildet, wesentliche Änderungen erfahren.
Zunächst hat man mit dem Zweck, das unerwünschte Herausfließen des Kühlwassers aus dem Innenraum der Trommel,
das durch die Düsen der Flügel entweicht, zu unterbinden, ein Kühlsystem entworfen, das ohne Spritzen des Wassers
nach außen funktioniert, wobei das Wasser in die Achse der Trommel aufgenommen wird und aus ihr in einen inneren Kreislauf
fließt.
Dank dieser Verbesserung findet keine Ansammlung des Wassers unterhalb der Drehtrommel statt, so daß der Bereich des
Haufens, der der Trommel am nächsten liegt und der im wesentlichen aus Teilchen mit einer unter 4 mm liegenden
Größe besteht, nicht mehr befeuchtet wird.
Um den effektiven Wasseranteil, der dann fehlen würde, wiedergutzumachen, kann man die Flußmenge an der Schräge,
die die Abkühlung der oberen Fläche des zwischen der Rinne für das schmelzflüssige Material und der Drehtrommel angeordenten
Tisches bewirkt, steigern oder eine zusätzliche Schräge unterhalb dieses Tisches hinzufügen, die Wasser
liefert, um die Außenwandung des Mantels und der Flügel der Drehtrommel zu bespritzen.
Gemäß der Erfindung ist eine zweite Verbesserung der Form der Drehtrommel verwirklicht worden.
35
Das Zerschneiden der Schlacke am Ende des Zufuhrtisches wird durch das Vorbeistreichen der Flügelenden mit einer
Frequenz bewirkt, die von der Winkelgeschwindigkeit und der Anzahl der an ihr angeordneten Flügel bestimmt wird. Das
Auswerfen in die Atmosphäre hinein der Teilchen, die auf das Zerkleinern der expandierenden Schlackenströme- oder
bänder zurückgehen,ist eine Funktion der Flügeltätigkeit, deren Form an einem Ende die Eigenschaften der Flugbahnen
der Teilchen beeinflußt.
Anhand von Versuchen ist nun festgestellt worden, daß Flügel mit Löffelprofil, mit "chistera"-Profil (d.h. dem Profil
eines Schlägers wie er für das Pelotaballspiel verwendet wird)oder mit dem Profil der Beschaufelung eines Peltonturbinenschaufelrades
zu einem verbesserten Auswurf des Materials führen, wobei der Streuwinkel der Teilchen erheblich
vermindert und ihre Flugbahn weiter gestreckt wird, so daß deswegen die Höhe der Ummantelung der Anlage vermindert
werden kann.
Die Trommeln dieser neuen Konstruktion lassen sich durch Schweißarbeiten, oder unter Verwendung von gegossenen oder
geformten Mantelteilen herstellen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird im Gehäuse eine Rütteltischreihe angeordnet, wobei die Anzahl der
Tische durch die weiteste Flugbahn der größten kugelförmigen Teilchen bestimmt wird.
Diese Tische sollen die aufgesammelten Teilchen auf der ganzen Länge der Flugbahn unter Verwendung von geeigneten
Seitenplatten aus verschleiß- sowie korrosionsfestem Werkstoff aufnehmen, wobei das aufgesammelte Material sich von
einem Tisch zum nächsten bis zum Ende der Reihe ausbreitet und dann auf einen Förderer fällt, dessen Förderband
Temperaturen widersteht, die 200 - 300°C erreichen können. Dieser Förderer ist gänzlich verdeckt, um sonst durch den
Wind bewirkte Materialverluste sowie eine Wiederbefeuchtung bei ungünstigen Witterungsverhältnissen zu vermeiden.
5
Die Tische sind so angeordnet, daß ihre Oberflächen sanft nach oben in der Bewegungsrichtung des Materials geneigt
sind, das sich in Sprüngen bzw. hüpfend fortbewegt. Durch diese Anordnung ist es dem Kühlwasser, das auf den verschiedenen
Schrägen verteilt ist und das zu gewissen Zeitpunkten innerhalb des Pelletisierungsvorganges im Überfluß
vorliegt und nicht durch den Kontakt mit der Schlacke verdunstet, möglich, nach hinten zu fließen und in eine Rinne
zu gelangen, aus der das Wasser gepumpt und dem Kreislauf wiederzugeführt werden kann.
Dasjenige Material, das auf den der Trommel am nächsten angeordneten Tisch fällt, besteht hauptsächlich aus feinen
Teilchen mit einem zerbrochenen Aussehen, deren Wassergehalt von Null abweicht. Auf diese Weise erhält man an einem Ende
des in der Reihe am letzten stehenden Tisches ein Material mit einer regelmäßigen Körnung und mit einem Wassergehalt
unter 1%. Der Förderer nimmt eine bezüglich der Teilchenverteilung homogene Mischung auf, um es zu Sieben oder zu
einem Lagersilo zu befördern.
Auf diese Weise vermeidet man gewisse Nachteile, wie z.B. das Aufsammeln von nicht ausreichend abgekühlten Materialmassen,
eine heterogene Körnung und einen sich ändernden Wassergehalt entlang des Haufens der auf der Aufnahme gebildet
wird.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann der letzte oder die zwei letzten Rütteltisch(e) mit Lochplatten versehen sein, wobei die
Größe der öffnungen eine direkte, kontinuierliche Klassierung
des entlang der Tischreihe aufgesammelten Materials gestattet.
In diesem Fall werden einige Förderer vorgesehen, deren
Anzahl der Anzahl der Teilchengrößenstufen senkrecht zu der Teilchenreihe entspricht» Diese Förderer sind vollkommen
zugedeckt, um ein Zerstreuen des Materials durch den Wind und ein Befeuchten von neuem bei schlechter Witterung
zu vermeiden. Durch die Förderer werden die klassierten Materialien den Bunkern oder Lagersilos zugeführt.
Das auf diese Weise aus Hochofenschlacke erzeugte Material besitzt gegenüber in bekannten Anlagen ohne die Verbesse-1.5
rungen hergestellten Materialien gewisse Vorteile, und zwar insbesondere:
• eine homogene Körnung
• einen homogenen Wassergehalt, der auf einen zwischen 0 und 1% liegenden Wert gebracht worden ist
· einen homogenen Verglasungsgrad.
Weil das Verfahren kontinuierlich unter Verwendung, von
Rütteltischen und von feuerfesten Förderern durchgeführt wird, findet kein Zerquetschen der Teilchen durch Vorrichtungen
wie z.B. Ladevorrichtungen statt, die für das erfindungsgemäße Verfahren nicht benötigt werden. Das in
den Bunkern lagernde Material enthält einen kleineren Anteil an zerbrochenen Teilchen, wobei bei Klassierung durch
Sieben die einen Grenzwert von 3 oder 4 mm übersteigenden Stufen einen größeren Anteil an Ganzteilchen enthalten,
deren Kugelformindex gesteigert ist und die verbesserte Eigenschaften für den späteren Verwendungszweck besitzen.
Gemäß einer noch weiteren Verbesserung der Anlage nach der Erfindung kann man das Zurückhalten der faserigen Teilchen
verbessern, die bei dem Zerreissn gewisser silikatischer schmelzflüssiger Materialien wie z.B. Hochofenschlacke entstehen,
wenn die chemische Zusammensetzung und der thermische Zustand das Fadenziehen beim Schleudern durch die
Flügel der Drehtrommel begünstigen„
Gemäß dieser Weiterentwicklung ist die Pelletisierungsanlage
durch das geschlossene Gehäuse umgeben, das an der Seite oben mit einem Filtrierungssystem ausgestattet ist,
um die Fasern zurückzuhalten, die durch die sich nach oben bewegende heiße Luftströmung befördert werden, die mit
Trockendampf beladen ist.
Das Filtrierungssystem besteht aus senkrechten Filterkörnern, deren Abstand zueinander etwa einem Meter entspricht,
so daß für einen Monteur Platz vorhanden ist. Der äußere Körper umfaßt ein engmaschiges Tuch (mit etwa 1 mmöffnungen)
während die inneren Filterkörper als etwas weitmaschigeres biegsames Tuch (mit etwa 10 mm-öffnungen) ausgebildet
ist, das sich unter der Schwerkraftwirkung ausbreitet. Dieser Filterkörper ist selbstreinigend, indem
die zurückgehaltenen faserigen Teilchen sich von dem inneren Filtertuch lösen, sobald die Faserstoffschicht, die
durch die sich nach oben bewegende Luftströmung zu schwer wird, d.h. die Schicht haftet nicht mehr am Tuch und fällt
nach unten auf die Tische, wo sie mit dem Granulat vermischt wird.
Zum Schluß des Pelletisierungsvorgangs, da die heiße Aufwärtsluftströmung
abgeschaltet wird, findet die vollkommene Filterreinigung automatisch oder mit der Hilfe einer Vorrichtung
statt, die auf den Filterkörper wirkt.
Der zum Schluß des Vorgangs getrennt aufgesammelte Faserstoff kann verschiedenen Anwendungen wie z.B. der als
Isolierwerkstoff zugeführt werden.
Diese Hauptmerkmale der Erfindung werden nun anhand der
beiliegenden schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Gesamtansicht sowie einen Schnitt der erfindungsgemäßen
Pelletierungsanlage, die in diesem Ausführungsbeispiel bei der Verarbeitung von metallurgischer Schlacke eingesetzt wird,
Figur 2 einen Schnitt auf einem kleineren Maßstab, gemäß
der Linie AA' der Figur 1, und
Figur 3 eine Form der Drehtrommel mit besonderer Gestaltung der Flügel.
Die Pelletisierungsanlage ist in einem Gehäuse 1 angeordnet, das aus einem wärmedämmenden und schalldämmenden Werkstoff
hergestellt worden ist, der gegenüber der heißen feuchten Atmosphäre widerstandsfähig ist. In der Wandung des Gehäuses
sind einige öffnungen 2 und 3 angeordnet, die den Eintritt von Luft in das Gehäuse ermöglichen, was die Atmosphäre
erneuert.
Die Entfernung der heißen feuchten Luft findet aus dem
oberen Bereich des Gehäuses heraus statt, wo dieses zwei
parallele Filterkörper 4 aufweist, um die Faserteilchen
zurückzuhalten.
Die eigentliche Pelletisierungsanlage umfaßt:
- ein Staubecken 5, das die fließende Schlacke verlangsamt, die aus dem Hochofen stammt, wobei das mitgeführte
Flüssigeisen sich absetzt;
- eine mit innerer Wasserumlaufkühlung ausgestattete Gießlippe 6, die das Abgießen der Schlacke aus dem Staubecken
in einem flachen Strahl mit vorbestimmter Breite
(etwa gemäß der obengenannten F-PS 76 28 855) ermöglicht»
- ein ebenfalls gekühltes Ablenkelement 7, das die Flugbahn des von der Gießlippe fallenden flachen Strahls
abändert.
- einen durch einen inneren Wasserumlauf abgekühlten Zufuhrtisch
3, der die durch das Ablenkblech abgelenkte Schlacke aufnimmt und sie in Richtung Drehtrommel weiterleitet.
- eine Drehtrommel 9 mit geschlossenem Wasserumlauf, die Störungen durch Verschleudern von Wasser vermeidet und
mit Flügeln 9' von löffelähnlicher Gestalt oder in Form von Peltonturbinenschaufeln (siehe Figur 3) ausgestattet
ist,die expandierte und teilweise abgekühlte Schlacke zerschneidet, die nach unten von dem Zufuhrtisch gelangt.
- mehrere geneigte Tische, deren Einspritzdüsen Wasserstrahlen mit einstellbaren Formen, Fließmengen und Geschwindigkeiten
erzeugen, die die Expansion der schmelzflüssigen Schlacke verursachen, sie über die Tischoberfläche
hinweg gleiten lassen, die Außenfläche der Drehtrommel abkühlen und die durch die Luft sich bewegenden
Schlackenteilchen abschrecken,
- mehrere Rütteltische 11 bis 14, die die Schlackenteilchen
aufnehmen, nachdem diese durch die geneigten Seiten-5 platten 18 aufgenommen worden sind, und die die Teilchen
befördern und durch Mischen homogenisieren.
- einen völlig verdeckten Förderer 15
- eine Rinne 17, die das Tropfwasser von den Tischen dekantiert, falls wegen Änderungen im Verhältnis: Wasser-Schlacke
es überflüssiges Wasser gibt. Dieses Wasser wird von einer Pumpe aufgesaugt und dem Kreislauf wieder zugeführt.
Gemäß einer nicht gezeigten Variante der Erfindung wird der Reihe ein oder zwei Tische mit Lochplatten nachge-
schaltet, die gemäß den gewünschten Abmessungen klassizierte Produkte Förderern zuführen, deren Anzahl der Anzahl
der Teilchengroßenstufen bzw. -körnungen entspricht und die das Produkt den getrennten Lagersilos zuführt.
5
Letztlich wie gemäß Figur 2 angedeutet, bestehen die Filterkörper 4 bevorzugt aus einem Außengitter 41 mit einer
Maschenweite in der Größenordnung von Millimetern und aus einem gitterähnlichen, biegsamen Vorhang 411 mit. einer
Maschenweite von etwa 10 mm, der nach seiner Anbringung durch Schwerkraft in Stellung gehalten wird.
Die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Produkte weisen eine gleichmäßige Körnung, einen
homogenen Verglasungsgrad sowie einen unter 1% liegenden > Feuchtigkeitsgrad auf. Die Materialien eignen sich insbesondere
zur Herstellung von Granulaten für Mörtel und Leichtbetonarten sowie zur Herstellung von Bindemitteln
auf Wasserbasis.
Claims (3)
1./ Anlage zur Behandlung mineralischer schmelzflüssiger Stoffe wie insbesondere metallurgischer Schlacken, um expandierte Teilchen
oder pelletisierte Produkte zu erhalten, wobei das schmelzflüssige Material nach Zerteilung durch Wasserstrahlen auf eine
Drehtrommel gerichtet und danach in einem geschlossenen Gehäuse in gebündelter Form zerrissen wird, wobei das Gehäuse unten mit
einem System zur Aufnahme der abgekühlten Teilchen bzw. Pellets ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die abgedichtete
Drehtrommel (9) innen einen geschlossenen Wasserkühlkreislauf besitzt und mit Flügeln (91) ausgestattet ist, die eine Löffelform
oder "chistera"-Form besitzen, daß das Aufnahmesystem aus
einer Reihe treppenartig angeordneter Rütteltische (11-14) besteht, wovon der am weitesten von der Drehtrommel entfernte,
den Inhalt der übrigen Tische erhaltende Tisch alle durch ihn aufgenommene Pellets auf einen Förderer (15) wirft, dessen Band
verdeckt ist und der die Pellets zu Bunkern oder zu Silos befördert.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
bzw. die letzte(n) Rütteltisch(e) Lochplatten aufweisen, die
das Material direkt klassieren, das über diese Tische hinweg befördert wird.
3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das geschlossene Gehäuse in seinen Seitenbereichen seines oberen Teils mit einem zwei aufrechte Filterkörper
(4) aufweisenden System für die heißen Gase sowie für die leichten Faserstoffe ausgestattet ist, wovon ein äußeres
Gitter eine Maschenweite von der Größenordnung von Millimetern aufweist, wobei ein innerer Sperrkörper vorhanden ist, der als
flexibler Vorhang mit einer Maschenweite von ca. 10 mm ausgebildet ist, der sich unter Schwerkraftwirkung ausbreitet, nachdem
er in Stellung gebracht worden ist.
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