DE3511958A1 - Verfahren und einrichtung zum herstellen von schlackensand (granulat) aus hochofenschlacke - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum herstellen von schlackensand (granulat) aus hochofenschlacke

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DE3511958A1 DE19853511958 DE3511958A DE3511958A1 DE 3511958 A1 DE3511958 A1 DE 3511958A1 DE 19853511958 DE19853511958 DE 19853511958 DE 3511958 A DE3511958 A DE 3511958A DE 3511958 A1 DE3511958 A1 DE 3511958A1
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Description

PATENTANWALT Dl PL- PH YS. OR. K,. SCH WEl NZER
ZUGELASSENER VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT ESSENWEINSTRASSE 4-6 D-8500 NORNBERG 70 TELEFON 0911/2037 27 O TELEX 06/23 135
Nürnberg, 01.04.1985 17/63
AJO STAHLBAU GMBH & CO. KG, D - 5905 Freudenberg-Oberfischbach
"Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Schlackensand (Granulat) aus Hochofenschlacke"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schlackensand (Granulat) aus Hochofenschlacke durch Granulieren der Schlacke mittels Eindüsen von Wasser in einem Sprühkopf in den Schlackenstrahl, wobei das entstehende Granulat-Wasser-Gemisch in einer nachfolgenden Entwässerungsanlage entwässert, das Granulat einer Verteileranlage zugeführt und das Prozeßwasser nach Ersatz des durch Verdampfung und der im Granulat verbleibenden Rest feuchte entstandenen Verluste im Kreislauf dem Spritzkopf wieder zugeführt und die beim Granulieren entstehenden Dämpfe und Gase in einem Raum oberhalb einer Granulat-Wasser-Gemisch-Vorlage aufgefangen werden, sowie eine zum Durchführen des Verfahrens vorteilhafte Einrichtung.
Es ist bekannt, daß bei der Umwandlung von Eisenerz zu Roheisen in einem Hochofen neben dem flüssigen Roheisen in erheblichem Umfang Hochofenschlacke entsteht. Bei jedem Abstich entsteht eine Schlackenmenge, deren Gewicht etwa einem Drittel des Roheisengewichts entspricht, während der Volumensanteil an Schlacke größer ist, wegen der geringeren Dichte der Schlacke, als der Volumenanteil an Roheisen.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, aus der Hochofenschlacke durch Granulieren der flüssigen Schlacke unmittelbar am Hochofen ein hochwertiges Granulat zu erzeugen, mit einem hohen Prozentsatz glasiger Anteile, gleichmäßigen Kornaufbau und guter Mahlbarkeit. Das gebildete Granulat kann dann zur Weiterverarbeitung für Baustoffe zwischengespeichert und abtransportiert werden.
Ein wichtiger Schritt in der Verarbeitung des Granulats ist die Entwässerung. Dazu sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. (DE-PS 1 583 949, DE-PS 2 260 924) sowie moderne Entwässerungsmaschinen mit Schöpfrädern, in denen das Schlackensand-Wasser-Gemisch auf eine geringe Restfeuchte entwässert und das Prozeßwasser zur Wiederverwendung zurückgeführt wird (DE-OS 27 49 143, DE-OS 28 07 441 und DE-OS 29 11 903).
^ Bei diesen bekannten Verfahren erfolgte die Schlackengranulation dadurch, daß die flüssige Schlacke von etwa 15000C durch einen aus vielen ι
Einzelstrahlen bestehenden Treibstrahl aus' einem Sprühkopf mit einer Temperatur von 35-40°C besprüht ι
und dadurch zu einen feinen Granulat verarbeitet wird. Der bei diesem Verfahren auftretende Wasserdampf ist mit hohen Mengen an H2S und H2O beladen, insbesondere bei Verwendung von schwefelhaltigen Erzen. Die in dem bei der Abschreckung der Schlacke
entstehenden Wasserdampf enthaltenenen Schadstoffanteile H2S und SO2 werden bisher im Dampf über einen Kamin ausgestoßen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren der eingangs erläuterten Art dahingehend auszubilden, daß die Schadstoffanteile H2S und SO2 ausgeschieden bzw. im Wasser gelöst werden.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Wassertreibstrahl direkt in eine Wasservorlage eingeführt wird, daß dabei auftretender Dämpfe und Gase teilweise in der Wasservorlage kondensiert und der Restdampf und
die Restgase mit Wasser besprüht und dadurch kondensiert werden und daß die dann noch verbleibenden Restgase wieder an den Spritzkopf zurückgeführt werden.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der mit Wasserdampf-Gasen und Granulat versetzte Treibstrahl direkt in eine große Wasservorlage eingespritzt. Dabei sorgt der mit dem Treibstrahl in die Wasservorlage eingebrachte Impuls für eine intensive Vermischung und zugleich verbesserte Wärmeabgabe. In einem Kondensator über der Wasservorlage werden der noch verbleibende Restdampf und die noch nicht ausgewaschenen Schadstoffe H2S und SQ2 im Gegenstrom mit Sprühwasser abgekühlt und kondensiert, vom Wasser aufgenommen und an dem im Kühlwasser befindlichen Kalk in Verbindung mit einem Oxidationspotentiayabgegeben. Das im Kondensator eingedüste Wasser wird in Verbindung mit den aufgenommenen Schadstoffen aus den Dämpfen und Gasen über eine Pumpstation und dem Kühlturm dem Injektor zugeführt. Während des dort stattfindenden Granulierprozesses lagern sich die gebildeten Gipspartikel an entstehendem Granulat an und werden mit dem Granulat ausgetragen.
Das nach der Dampfkondensation verbleibende Restgas, bestehend aus Luft und Restspuren von H2S und SO2, wird vom Kopfende des Kondensators abgezogen und über die Rückführleitung dem Injektor wieder zugeführt, so daß sich schließlich ein stetiger Gaskreislauf bildet. Da für den Granulations-Injektor keine Frischluft gebraucht wird, geht der sonst unvermeidbare Abgasstrom auf Null zurück.
Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zum Herstellen von Schlackensand (Granulat) aus Hochofenschlacke durch Granulieren der Schlacke, mit einer Schlackenrinne zur Zufuhr der Hochofenschlacke an einen Injektor (Sprühkopf) mit dem in den Schlackenstrahl Wasser eingedüst wird, einem
Granulatsammelbehälter mit nachfolgenden Entwässerungs-Einrichtungen sowie einem über dem Granulatsammelbehälter angeordneten Kamin zum Auffangen der beim Granuliervorgang entstehenden Dämpfe und Gasen insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Erfindungsgemäß ist bei einer derartigen Einrichtung der Kamin als Kondensator ausgebildet, mit einem Plattenventil in einem Abzug, zum Besprühen der Dämpfe und der Gase aus der Vorlage sind Sprühdüsen vorgesehen und am Kopfende des Kondensators ist eine Rückführleitung für Restgas zum
Injektor angeordnet.
15
Besonders zweckmäßig ist es, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung in der Rückführ leitung eine Drosselklappe vorgesehen ist.
Ferner ist es zweckmäßig, zur Verhinderung einer Implosion, in der Rückführleitung ein Unterdruckventil anzubringen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist (sind) im Kondensator eine (mehrere) Wasserfangrinnen angeordnet.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Sprühdüsen in mehreren Reihen übereinander am Mantel des Kondensators angebracht sind.
Anhand der Zeichnungen werden Maßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und Merkmale der
erfindungsgemäßen Einrichtung sowie deren Vorteile -35
näher erläutert. Dabex zeigt:
Fig. 1 Fließschema einer Schlacken-Granulationsanlage, und
Fig. 2 Schema einer Einrichtung zur Granulierung
Aus dem Fließschema einer Schlacken-Granulations-Anlage gemäß Fig.l ist ersichtlich, daß die von einem Hochofen 1 kommende flüssige Schlacke über ^O eine Schlackenrinne 2 einem Injektor 4 mit einem Sprühkopf 3 und einem Düsenkopf 5 zugeleitet wird. Bei dem in Fig.l dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Granuliereinrichtungen vorgesehen, die in gleicher Weise aufgebaut sind und in denen die verschiedenen Reaktionen gleichartig verlaufen, so daß nachfolgend nur eine Granuliereinrichtung beschrieben wird.
Die Schlacke fällt am Ende der Rinne 2 durch eine
Öffnung in den Injektor 4. Der vom Düsenkopf 5 kommende Treibstrahl erfaßt die Schlacke und beschleunigt sie in Richtung einer Vorlage 6. Der Düsenkopf 5 des Injektors 4 besteht im wesentlichen aus einer Düsenplatte mit einer Vielzahl von Düsen
relativ kleinen Durchmessers.
Das nach oben offene Profil des Treibstrahles des Düssenkopfes 5 wird durch eine weitere Reihe von Wasserstrahlen des Sprühkopfes 3 abgedeckt. Dadurch wird ein Rückschlagen von Gas oder Dampf zur Rinne 2 vermieden. Das Treibwasser des Düsenkopfes 5 und der Wasserstrahl des Sprühkopfes 3 treibt die Schlacke und das in den Sprühkopf einströmende Gas in das Wasser der Vorlage 6
. . .
hmexn.
Durch den Einfluß des Treibstrahles wird die Schlacke zu feineren Körnchen granuliert. Nach der Vorlage 6 wird ein entstehendes Granulat-Wasser-Gemisch über eine Abflußleitung 18, die vorzugsweise ein Gefälle aufweist, einer Entwässerungseinrichtung 19 zugeleitet. Die Entwässerungseinrichtung 19 kann aus einem oder mehreren Silobehältern bestehen, in denen das Granulat sich absetzt. Die Entwässerung kann aber auch in (nicht dargestellten) Entwässerungsmaschinen (z.B. mittels Schöpfrädern) durchgeführt werden.
Oberhalb der Vorlage 6 ist ein Kondensator 9 angeordnet, in dessen Wand reihenförmig Sprühdüsen 10 angeordnet sind. Der Kondensator 9 ist mit einem Abzug 13 versehen, in dem eine Plattendampfsperre 12 vorgesehen ist.
Unterhalb der Sprühdüsen-Reihen 10 ist eine oder sind mehrere Wasserfangrinnen 11 angeordnet, von denen über eine Wasserrückf ührleitung 21 das Kondensatwasser einem (nicht dargestellten) Wasserrückkühler zugeleitet wird.
2^ Die Sprühdüsen 10 werden über eine Sprühwasserleitung 20 mit Prozeßwasser versorgt.
Die Zufuhr von Treibwasser in den Injektor 4 bzw. Düsenkopf 5 und Sprühkopf 3 erfolgt über die Treibwasserzuführleitung 8.
Der Kondensator 9 weist ein Kopfende 15 auf, an das eine Rückführleitung 14 angeschlossen ist, die das Restgas aus dem Kondensator 9 dem Injektor 4 ^ wieder zuführt. In der Rückführleitung 14 ist eine Drosselklappe 16 angeordnet sowie ein Unterdruckventil 17.
/11
Das Prozeßwasser wird im Kreislauf geführt, wobei Verdampfungsverluste und die Verluste durch die im Granulat verbleibende Restfeuchte ersetzt werden. Ebenso bildet sich ein stetiger geschlossener Gaskreislauf heraus.
Das neue Verfahren und die Wirkungsweise der neuen Granuliereinrichtung werden anhand der Fig. 2, die schematisch einen Querschnitt einer derartigen Granuliereinrichtung darstellt, näher erläutert.
Die Schlackengranulierung erfolgt dadurch, daß die flüssige Schlacke von etwa 1500°C im Injektor 4, aus der Schlackenrinne 2 kommend, einem aus vielen Einzelstrahlen gebildeten Treibstrahl ausgesetzt und zu feinem Granulat verarbeitet wird. Der danach vorliegende Treibstrahl setzt sich aus dem Schlackengranulat, aus Wasser, Wasserdampf und etwas Luft zusammen. In dem bei der Abschreckung der Schlacke entstehende Wasserdampf sind Anteile von H2S und SO2 enthalten.
Der mit Wasserdampf, Granulat und den Schwefelemissionen durchsetzte Treibstrahl wird direkt in die Wasservorlage 6 eingeblasen. Dadurch erfolgt eine intensive Vermischung und erhöhte Wärmeabgabe. Der noch verbleibende Restdampf und die noch nicht ausgewaschenen Anteile H2S und SO2 werden im Kondensator 9 im Gegenstrom mit Sprühwasser aus den *
^ Düsen 10 abgekühlt und kondensiert. Die gasförmigen Schwefelemissionen werden vom Wasser aufgenommen und über das Kühlwasser abgegeben, wobei sie sich mit dem darin befindlichen Kalzium verbinden.
Das nach der Dampfkondensation verbleibende Restgas aus Luft und Restspuren von H2S und SO2 wird am Kopfende 15 des Kondensators 9 abgezogen und über die Rückführleitung 14 dem Injektor 4 wieder zugeführt.
Die Schlackenrinne 2 ist mit einer Abdeckhaube 7 versehen. Unter dieser Abdeckhaube 7 entsteht ein statischer Unterdruck.
Der Impuls des Treibstrahles und der Wasserstrahlen aus dem Sprühkopf 3 ist so groß gewählt, daß das aus der Rückführleitung 14 in dem Injektor einströmende Gas einschließlich der Schlacke in das Wasser der Vorlage 6 hineingetrieben wird. Im Inneren des Kondensators 9 ist eine bis in die Wasservorlage 6 hineinreichende Wand vorgesehen, die einen Wasserverschluß bildet, wodurch ein Abströmen von Gas und Dampf verhindert wird, und der Unterdruck innerhalb des Kondensators 9 aufrecht erhalten bleibt.
In der Vorlage 6 vermischt sich die Schlacke mit dem Treibwasser, wobei ein entsprechender Wärmeausgleich stattfindet. Ist der Schlackenstrom klein, so bleibt die Wassertemperatur der Vorlage 6 unter der Sidetemperatur. Ist der Schlackenzufluß groß, so verdampft ein Teil des Wassers in der Vorlage 6. Dieser Dampf und das vom Injektor in die Vorlage 6 geförderte Gas steigt nach oben und strömt durch die Wasserfangrinnen 11 in den Kondensatorraum. Durch die Düsen 10 wird das zugeführte Sprühwasser zernebelt und mit dem aufsteigenden Gas-Dampf strom vermischt. Auch hier erfolgt somit ein Wärmeausgleich und ein Stoffaustausch zwischen dem Gas-Dampf strom und dem Sprühwasser. Der Dampf wird dabei kondensiert und mit dem nach unten fallenden Sprühwasser ausgewaschen und über die Wasserfangrinnen 11 und die Wasserrückführleitungen 21 zum Wasserrückkühler weitergeleitet. Ein eventuell weiter aufsteigender Gasrest wird zusammen mit einem restlichen Anteil von Dampf im Kondensatorkopf 15 gesammelt und über die Rückführleitung 14 wieder dem Injektor 4 zugeleitet.
Zur Verhinderung einer etwaigen Implosion bei Betriebsstörungen ist in der Rückführleitung 14 ein Unterdruckventil 17 angeordnet.
Während des Anfahrvorganges ist die Temperatur im Kondensator 9 gleich der Umgebungstemperatur. Nach dem Einschalten des Treibwassers und des Sprühwassers steigt die Temperatur der im Kondensator 9 befindlichen Luft auf die Temperatur des Wassers an. Die im Kondensator befindliche Luft expandiert dabei isobar. Das entsprechende Volumen fließt über die als Ventil wirkende Plattendampfsperre 12 in den Abzug 13 und von dort in die freie Atmosphäre. Diese abströmende Luft ist frei von jeglichen Schadstoffen.
Durch das Eintreiben des Schlacke-Treibwasser-Gemisches in das Wasser der Vorlage 6 unterhalb dessen Oberfläche und die Kondensation im Konden-
sator 9 durch das Sprühwasser der Düsen 10 werden die gasförmigen Schwefelemissionen H2S und SO2 praktisch vollkommen ausgeschieden bzw. ausgefällt. Die verbleibenden Restmengen werden durch die Rückführleitung 14 im geschlossenen Kreislauf dem
Prozeß wieder zugeführt, so daß keine Emissionen von Schadstoffen in die freie Atmosphäre austreten können. Die der Granulationseinrichtung nachfolgenden Teile der Granulationsanlage, wie beispielsweise Warmwasserbehälter, Kühltürme,
Kaltwasserbehälter, Verladeanlagen und dergl. werden nicht näher erläutert, da sie nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
In den Zeichnungen sind auch die erforderlichen 35
Pumpen, Ventile und dergl. nicht dargestellt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. Verfahrensschritte beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen, Weiterbildungen und Vereinfachungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen Maßnahmen und Merkmale.
1 I Q C Q Bezugs ze ichenlistg ..
^ Hochofen 41
2 Schlackenrinnen 42
2 Sprühkopf 43
. Injektor 44
c Düsenkopf 45
c Vorlage 46
η Abdeckhaube (Schlackenrinne) 47
ο Treibwasserzufuhr 48
q Kondensator 49
-Q Sprühdüsen 50
... Wasserfangrinnen 51
-J2 Plattendampf-Sperre 52
- 2 Abzug 53
^ Rückführleitung 54
- c Kondensatorkopf 55
^g Drosselklappe 56
.η Unterdruckventil 57
.ο Abflußleitung 58
ig Entwässerungseinrichtung 59
^0 (Sprüh)Wasserleitung . 60
21 61
22 62
23 63
24 64
25 65
26 66
27 67
28 68
29 69
30 70
31 71
32 72
33 73
34 74
35 75
36 76
37 77
38 78
39 79
40 80

Claims (10)

PATENTANWALT DIPL-PHYS. Dß. :K.. SCHWE INZER ZUGELASSENER VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT 351 1958 ESSENWEINSTRASSE 4-6 D-8500 NÜRNBERG 70 TELEFON 0911 / 2037 27 β TELEX Oi / 23135 Nürnberg, 01.04.1985 17/63 Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Schlackensand (Granulat) aus Hochofenschlacke durch Granulieren der Schlacke mittels Eindüsen von Wasser in einem Sprühkopf in den Schlackenstrahl, wobei das entstehende Granulat-Wasser-Gemisch in einer nachfolgenden Entwässerungsanlage entwässert, das Granulat einer Verteileranlage zugeführt und das Prozeßwasser nach Ersatz der durch Verdampfung und der im Granulat verbleibenden Restfeuchte entstandenen Verluste im Kreislauf dem Spritzkopf wieder zugeführt und die beim Granulieren entstehenden Dämpfe und Gase in einem Raum oberhalb einer Granulat-Wasser-Gemisch-Vorlage aufgefangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassertreibstrahl direkt in eine Wasservorlage eingeführt wird, daß dabei auftretender Dampf und Gase teilweise in der Wasservorlage kondensiert und der Restdampf und die Restgase mit Wasser besprüht und dadurch kondensiert werden und daß die dann noch verbleibenden Restgase wieder an den Spritzkopf zurückgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das sich unter der Wirkung des Sprühwassers bildende Kondensat von H2S und SO2 in einem Wasserfang oberhalb der Wasservorlage aufgefangen und dem Wasser-Kreislauf zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kondensierraum unterhalb der Bedüsungsebene Überdruck und oberhalb der Bedüsungsebene Unterdruck aufrecht erhalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Granuliervorgang entstehende Granulat-Wasser-Gemisch einer (oder mehreren) Entwässerungsmaschine(n) zugeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das entstehende Granulat-Wasser-Gemisch einem (oder mehreren) SiIobehälter(n) zugeleitet wird.
6. Einrichtung zum Herstellen von Schlackensand (Granulat) aus Hochofenschlacke durch Granulieren der Schlacke, mit einer Schlackenrinne zur Zufuhr der Hochofenschlacke an einen Injektor (Sprühkopf) mit dem in den Schlackenstrahl Wasser eingedüst wird, einem Granulatsarnmelbehälter mit nachfolgenden Entwässerungs-Einrichtungen sowie einem über dem Granulatsammelbehälter angeordneten Kamin zum Auffangen der beim Granuliervorgang entstehenden Dämpfe und Schwaden, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamin als Kondensator ausgebildet ist, mit einem Plattenventil in einem Abzug, daß Sprühdüsen zum Besprühen des Dampfes und der Schwaden aus der Vorlage vorgesehen sind, und daß am Kopfende des Kondensators eine Rückführleitung für Restgas zum Injektor angeordnet
ist.
35
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Rückführleitung eine Drosselklappe vorgesehen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführleitung ein Unterdruckventil angebracht ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Wasserfangrinnen im Kondensator.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüsen in mehreren Reihen übereinander am Mantel des Kondensators angebracht sind.
DE19853511958 1985-04-02 1985-04-02 Verfahren und einrichtung zum herstellen von schlackensand (granulat) aus hochofenschlacke Granted DE3511958A1 (de)

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