DE3317893C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Behandlung mineralischer schmelzflüssiger Stoffe, wie insbesondere metallurgischer Schlacken, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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 FR-PS 23 65 633, 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 FR-PS 24 01 999) sowie die Anpassung der Anzahl und der Anordnung der Flügel an der Trommel, um die Körnung des Granulats zu steuern (siehe FR-PS 24 80 136) 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 wird. 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 wird.

Aus diesem Grund steuern Dreiviertel der zur Kühlung der Trommel eingesetzten Wassermenge bei dem Abschrecken des pelletisierten Materials nichts bei. Dieses Wasser verdunstet nicht und hat die Neigung, die im Bereich der Trommel liegenden Haufen des pelletisierten 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 eine Lösung vorzuschlagen, die es erlaubt, 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 liegt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der eingangs genannten Anlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

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 bei dieser Anlage vorgesehen, 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 löffelförmig 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 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.

Die Konstruktion der Drehtrommel, die das hauptsächliche Element der Pelletisierungsanlage bildet, hat daher 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 angeordneten 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.

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.

Im Gehäuse wird 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 bis 300°C erreichen können. Dieser Förderer ist gänzlich verdeckt, um sonst durch den Wind bewirkte Materialverluste sowie eine Wiederbefeuchtung bei ungünstigen Witterungsverhältnissen zu vermeiden.

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 sich auf der Aufnahme gebildet wird.

Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage 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 Verbesserungen 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 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 Zerreißen 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 Filterkörpern, 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 mm- Öffnungen) 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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht sowie einen Schnitt der erfindungsgemäßen Pelletierungsanlage, die in diesem Ausführungsbeispiel bei der Verarbeitung von metallurgischer Schlacke eingesetzt wird,

Fig. 2 einen Schnitt auf einem kleineren Maßstab, gemäß der Linie AA′ der Fig. 1, und

Fig. 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 FR-PS 23 65 633) ermöglicht.
• - ein ebenfalls gekühltes Ablenkelement 7, das die Flugbahn des von der Gießlippe fallenden flachen Strahls abändert.
• - einen durch einen inneren Wasserumlauf abgekühlten Zufuhrtisch 8, der die durch das Ablenkelement 7 abgelenkte Schlacke aufnimmt und sie in Richtung Drehtrommel 9 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 Fig. 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 Seitenplatten 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 nachgeschaltet, die gemäß den gewünschten Abmessungen klassizierte Produkte Förderern zuführen, deren Anzahl der Anzahl der Teilchengrößenstufen bzw. -körnungen entspricht und die das Produkt den getrennten Lagersilos zuführt.

Letztlich wie gemäß Fig. 2 angedeutet, bestehen die Filterkörper 4 bevorzugt aus einem Außengitter 4′ mit einer Maschenweite in der Größenordnung von Millimetern und aus einem gitterähnlichen, biegsamen Vorhang 4′′ mit einer Maschenweite von etwa 10 mm, der nach seiner Anbringung durch Schwerkraft in Stellung gehalten wird.

Die unter Anwendung der erfindungsgemäßen Anlage 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 (9′) ausgestattet ist, die eine Löffelform oder "chistera"-Form besitzen, daß das Aufnahmesystem aus einer Reihe treppenartig angeordneter Rütteltische (11 bis 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) (11 bis 14) Lochplatten aufweisen, die das Material direkt klassieren, das über diese Tische hinweg befördert wird.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Gehäuse (1) 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 (4′) eine Maschenweite von der Größenordnung von Millimetern aufweist, wobei ein innerer Sperrkörper vorhanden ist, der als flexibler Vorhang (4′′) mit einer Maschenweite von ca. 10 mm ausgebildet ist, der sich unter Schwerkraftwirkung ausbreitet, nachdem er in Stellung gebracht worden ist.