DE3816493A1 - Verfahren zur zerlegung eines ausgangsproduktes, vorzugsweise walzzunder, in seine bestandteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerlegung eines insbesondere Metalloxide, Öle, Wasser und nichtmetallische Anteile enthaltenden Ausgangsproduktes, vorzugsweise Walz­ zunder, in seine Bestandteile oder in Bestandteilgruppen.

Bei der Stahlherstellung entsteht als Nebenprodukt sogenann­ ter Walzzunder. Walzzunder gilt als Abfallstoff und wird größtenteils deponiert. Die jährlich in der Bundesrepublik anfallenden Mengen an Walzzunder liegen in der Größenord­ nung von 100 000 bis 200 000 t.

Walzzunder besteht aus einem Gemisch von feinen bis fein­ sten Metallteilchen, Wasser, verschiedenen Ölen, deren Sie­ depunktspreizungen von ca. 30 bis 350°C reichen, sowohl wasserlöslich sind als auch wasserunlöslichen Charakter ha­ ben und die die Eigenschaften von "Synthetics" aufweisen können sowie von Verunreinigungen aller Art, die zum Teil brennbarer Natur sind.

Die in dem Walzzunder enthaltenen Metallteilchen haben zum größten Teil eine flüchtige und blättrige Kornform und weisen trotz ihres hohen spezifischen Gewichtes einen großen Strömungswiderstand auf. Die Metallteilchen sind zum Teil magnetisch und enthalten die bei der Stahlherstellung üblichen Legierungselemente, u.a. auch Halogene.

Deponierter Walzzunder fällt unter die Kategorie Sonderab­ fall, für welchen bei der Endlagerung strengste und somit kostspielige Auflagen gelten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zerlegung eines Ausgangsproduktes gemäß dem eingangs genannten Oberbegriff in seine Bestandteile und/oder seine Bestandteilgruppen zu schaffen, derart, daß die Einzelbestandteile bzw. Bestandteilsgruppen wiederverwend­ bar und/oder einer problemlosen Deponierung zuführbar sind. Somit wird zum einen die Möglichkeit der Wiederaufbe­ reitung von Walzzunder zu wiederverwendbaren, marktfähigen Stahlgruppen unter weitgehender Vermeidung von umweltschäd­ lichen Reststoffen und/oder zum anderen eine Zerlegung des Ausgangsproduktes in problemlos deponierbare Bestandtei­ le bzw. Bestandteilgruppen angestrebt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Ausgangsprodukt einer thermischen Behandlung unterworfen wird. Dabei kann eine thermische Behandlung sowohl von neu anfallendem als auch von bereits deponiertem Walzzunder erfolgen, und zwar zweckmäßigerweise nach einer mechanischen Vorbehandlung des Ausgangsproduktes. Die mechanische Vorbehandlung umfaßt eine Homogenisierung sowie insbesondere bei zwischengelagertem Gut die Entfer­ nung von groben Verunreinigungen, wie zum Beispiel größerer Metallstücke, von Kanthölzern od. dgl.. Bei der thermischen Behandlung erfolgt eine Zerlegung des Ausgangsproduktes in metallische und nichtmetallische Feststoffe sowie in dampfförmige bzw. gasförmige Medien. Das Aufspalten der metallischen und nichtmetallischen Feststoffe in metallische und nichtmetallische Fraktionen erfolgt vorzugs­ weise mittels mechanischer und/oder elektromechanischer Trennverfahren. Die metallische Komponente ist zur Rück­ schleusung in einen Hüttenprozeß geeignet. Die nichtmetalli­ sche Komponente hat den Charakter eines normal deponierfähi­ gen Schüttgutes.

Die dampfförmigen bzw. gasförmigen Medien werden zweckmäßi­ gerweise durch Kondensation und nachfolgende Schwerkraft­ trennung der entstandenen Flüssigkeit in eine wäßrige Phase und in eine ölige Phase zerlegt. Eventuelle Trennungs­ ungenauigkeiten können durch Filtration od. dgl. korrigiert werden. Die Wasserphase kann zusätzlich über einen Aktivkoh­ lefilter von gelösten Kohlenwasserstoffen gereinigt werden. Bei Anwesenheit von nicht filtrierbaren organischen Verun­ reinigungen kann eine biologische Reinigungsstufe nachge­ schaltet werden. Die Wasserphase kann anschließend in die Umwelt entlassen werden.

Bei Bedarf kann eine Filtration der wäßrigen und/oder öli­ gen Phase hinsichtlich Schwebstoffen erfolgen. Das Filtrat kann in den Prozeß zurückgeschleust werden. Über­ schußmengen können einer separaten thermischen Reinigung zugeführt werden.

Das gereinigte Öl kann beispielsweise in den Verhüttungspro­ zeß zur Wiederverwendung zurückgeschleust werden. Nicht kon­ densierbare Gasreste können thermisch nachverbrannt und nach Bedarf entstickt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Stoffgruppenströ­ me bei Durchführung eines Verfahrens gemäß der Er­ findung;

Fig. 2 ein Blockschema für ein Ausführungsbeispiel des Ver­ fahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 1 ist aus sich selbst heraus verständlich und bedarf keiner näheren Erläuterung.

Gemäß Fig. 2 wird Walzzunder 1 nach einer mechanischen Vorreinigung und Homogenisierung dosiert einem indirekt beheizten Drehtrommelofen A zugeführt. Die Beheizung der Drehtrommel des Drehtrommelofens A erfolgt über Heizga­ se 3 aus ßrennkammern. Die hierbei mit sechseckiger Umran­ dung angegebene Zahl 800 entspricht größenordnungsmäßig der Temperatur der Heizgase 3. Die in Fig. 2 in den übrigen sechseckigen Umrandungen enthaltenen Zahlen geben jeweils ungefähre Temperaturangaben an. Die Erzeugung der Heißgase 3 erfolgt im wesentlichen mittels klassischer Brennstoffe, wie beispielsweise Heizöl, Elektrizität, Flüssiggas od. dgl. Der Drehtrommelofen A ist, wie durch die Bezugszahl 2 gekennzeichnet, auf der Produktseite inertisiert, um Verpuffungen zu vermeiden. Die Abmessungen der Drehtrommel des Drehtrommelofens A sind so gewählt, daß niedrige Fließgeschwindigkeiten der ausgasenden Bestandteile aus dem Walzzunder gewährleistet sind. Die abgekühlten Heizgase 4 passieren einen indirekten Wärmetauscher L, bevor sie, wie mit 5 gekennzeichnet, in die Umwelt entlassen werden. Im Drehtrommelofen A erfolgt eine Erhitzung des Walzzunders auf Temperaturen, die eine vollständige Ausgasung bzw. Ausdampfung aller flüssigen Komponenten gewährleisten. Da­ bei können mit Legierungselementen aus dem metallischen Anteil des Walzzunders und Kohlenwasserstoffen aus dem Ölanteil halogenierte Kohlenwasserstoffe entstehen. Die nicht vergasungsfähigen Feststoffbestandteile 6 werden aus dem Drehtrommelofen herausgeführt und einem Windsichter B zugeführt, dort mit Umgebungsluft 7 gekühlt und nach ihrem spezifischen Gewicht getrennt. Der spezifisch schwere­ re Metallanteil 8 verläßt den Windsichter B und wird zur Wiederverwendung gebunkert. Der nichtmetallische Anteil des Feststoffes verläßt als spezifisch leichtere Komponente 9 zusammen mit der aufgewärmten Sicherluft den Windsichter B. Er wird über einen Filter C aus der Sichterluft getrennt und als Deponiegut 10 gebunkert.

Die gereinigte Sichterluft 11 passiert einen Saugzug D, der in dem Filtersystem 7, B, 9, C, 11 Unterdruck erzeugt und wird dann an die Umwelt abgegeben. Das Sich­ ter/Filtersystem kann beispielsweise auch durch einen Elek­ trofilter mit Magnetscheider ersetzt werden.

Die in dem Drehtrommelofen A ausgegasten Bestandteile 12 aus dem Walzzunder, welche mit Schwebstoffen und Restzun­ der verunreinigt sind, werden durch thermischen Eigendruck zu einem Einspritzkondensator E gefördert. Hier werden sie gekühlt und bis auf eine Restgasmenge in die flüssige Phase überführt. Die Kühlung erfolgt zweckmäßigerweise durch Einspritzung von bereits gewonnenem Öl 13, welches vor der Einspritzung in einem Umlaufwasserkühler K mit Umlaufeinrichtung 28 vorgekühlt wurde und als Teilstrom 19 aus einem Ölablauf 18 eines Schwerkrafttrenners entnommen wird.

Die Flüssigkeit und das Restgas 14 aus dem Einspritzkonden­ sator E fließen in den Schwerkrafttrenner F, wo das Restgas 27 abgesaugt wird.

Das Restgas 27 passiert zur Vorwärmung den Wärmetauscher L und tritt als vorgewärmtes Gas 28 in eine Nachbrennkammer M ein, in welcher es unter Energiezufuhr 29 in umweltverträg­ liche Komponenten zerlegt wird. Das mit 30 bezeichnete nach­ verbrannte Heißgas wird in einem Wasserquensch N durch eine direkte Wassereinspritzung 31 auf die vorgesehene Eingangstemperatur 32 einer Denox-Anlage gekühlt. Die mit O bezeichnete Denoxanlage entstickt das Heißgas über keramische Katalysatoren und gibt das mit 33 bezeichnete gereinigte Gas an die Umwelt ab. Eventuell anwesende halogenierte Kohlenwasserstoffe werden in einer Nachbrenn­ kammer zerstört. Ein Saugzug P erzeugt den Unterdruck in dem Restgasaufbereitungsstrang F, 27, L, 28, M, 30, N, 32, O, 33.

In dem Schwerkrafttrenner F wird die flüssige Phase aus dem Einspritzkondensator E nach ihrer Wichte in eine Wasser­ komponente 15 und eine Ölkomponente 18 getrennt.

Die Wasserkomponente 15 wird in einer Entölungsanlage G auf Restöl filtriert. Das mit 17 bezeichnete Filtrat wird einem Sammler 26 zugeführt. Das mit 16 bezeichnete entölte Wasser wird durch einen Aktivkohlefilter Q von gelösten Koh­ lenwasserstoffen gereinigt.

Enthaltene Schwebstoffe setzen sich entweder in dem Ölfil­ ter G oder in dem Aktivkohlefilter Q ab. Nach Bedarf wird das vorgereinigte Wasser 35 noch einer biologischen Reini­ gung R - Neutralisation, Abbau organischer Kohlenwas­ serstoffe durch Mikroorganismen unter Sauerstoffzufuhr - un­ terworfen, bevor es bei 36 an die Umwelt entlassen wird. Der Sumpf 37 aus der biologischen Reinigung R kann chargen­ weise dem Sammler 26 zugeführt werden.

Von der Ölkomponente 18 wird das Einspritzöl abgereinigt. Der mit 20 bezeichnete Reststrom von Restzunder wird in einem Magnetabsorber H entzogen und, wie mit 22 bezeich­ net, dem Sammler 26 zugeleitet. Der vorgereinigte Ölstrom wird in einem Feinstfilter I für Öl/Schwebestoffe von Schwebeteilen aus nicht magnetischem Restzunder getrennt. Die abgetrennten Teile 24 werden dem Sammler 26 zugeführt. Das aufbereitete Öl 25 wird zur Wiederverwendung gebunkert.

In dem Schwerkrafttrenner F bildet sich ein Sumpf 21 aus, der chargenweise dem Sammler 26 zugeführt wird. Die in dem Sammler 26 zusammengefaßten Stahlströme 37, 17, 21, 22 und 24 können dem Aufgabegut Walzzunder 1 wieder in der Homogenisation beigemischt werden. Sollte je nach Konsi­ stenz des Walzzunders 1 ein Aufschaukeleffekt in den Stahlströmen 37, 17, 21, 22, 24 stattfinden, kann eine Uber­ schußmenge 34 aus dem Prozeß ausgeschleust und einer thermi­ schen Reinigung zugeführt werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Zerlegung eines insbesondere Metalloxide, Öle, Wasser und nichtmetallische Anteile enthaltenden Ausgangsprodukte, insbesondere Walzzunder, in seine Be­ standteile und/oder in Bestandteilgruppen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ausgangsprodukt einer thermi­ schen Behandlung unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der thermischen Behandlung eine Zerlegung des Aus­ gangsproduktes in metallische und nichtmetallische Fest­ stoffe sowie in dampfförmige bzw. gasförmige Medien erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ausgangsprodukt bei der thermischen Behand­ lung indirekt beheizt wird, also nicht mit wärmetragen­ den Medien in Berührung kommt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die metallischen und nichtmetallischen Fest­ stoffe mittels mechanischer und/oder elektromagneti­ scher Trennverfahren in metallische und nichtmetalli­ sche Fraktionen aufgespalten werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dampfförmigen bzw. gasförmigen Medien nach der thermischen Behandlung kondensieren und dabei in den Aggregatzustand einer Flüssigkeit über­ führt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit vorzugsweise durch das Verfahren der Schwerkrafttrennung in eine wäßrige und in eine ölige Phase zerlegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige und die ölige Phase jeweils von Reststoffen gereinigt werden und die Reststoffe der thermischen Behandlung zugeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die ölige Phase wenigstens teilweise zur Kon­ densierung der dampfförmigen bzw. gasförmigen Medien verwandt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kondensierung und/oder bei der Zerlegung der Flüssigkeit in eine wäßrige und in eine ölige Phase entstehende Gase thermisch nachver­ brannt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ölige Phase wenigstens teilweise für die thermische Nachverbrennung als Energielieferant verwandt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gase vor der thermischen Nachverbrennung indirekt mit wärmetragenden Medien aus der thermischen Behandlung vorgewärmt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung und die Zerlegung in metallische und nichtmetallische Feststoffe sowie in dampfförmige bzw. gasförmige Medien in inerter Atmosphäre erfolgt.