DE4115269A1 - Verbesserung bei der einschmelzung von sekundaermetall - Google Patents

Description

Mit dieser Erfindung wird ein Verfahren für die Einschmelzung von Sekundärmetall bezweckt, bei dem das Sekundärmetall in einen Ofen chargiert wird, wo es mit Hilfe eines an einer ersten Stelle im Ofen belegenen Primärbrenners o. ä. erhitzt wird, wobei aus einem an einer zweiten Stelle im Ofen belegenen Ausfluß Abgase hinausströmen. Die Erfindung betrifft auch einen entsprechenden Ofen für die Einschmelzung von Sekundärmetall. Der Ofen umfaßt eine Chargierungsöffnung, einen an einer ersten Stelle im Ofen belegenen Brenner und einen an einer zweiten Stelle im Ofen belegenen Abgasausfluß.

Die Abschmelzung von Metallabfall geschieht allgemein mit einem Rotierofen oder einem Flammenofen so, daß der Ofen mit Sekundärmetall chargiert wird, bis ein Haufen entsteht, nachdem die Schmelzung mit der Flamme eines Brenners (Gas, Öl, etc.) geschieht. Zu Beginn der Schmelzung, bevor das Sekundärmetall die Schmelztemperatur des Metalls erreicht hat, ist die Temperatur der Abgase ziemlich niedrig. Mit Sekundäremetall wird hier Metallabfall, wie Schrott, alte Elektrokomponente, etc. gemeint.

Wenn der Metallabfall hierbei organisches Material, wie Plast und Gummi, beinhaltet, was sehr üblich ist, geschieht eine Pyrolyse dieses Materials. Da die Gastemperatur auf der Rückseite des Metallabfallhaufens relativ niedrig ist, und da gleichzeitig auch Sauerstoffmangel entstehen kann, werden einige unverbrannte Komponente von den Gasen mitgeführt werden. Obwohl aus einer Leckage stammende Falschluft später dem Gas zugeführt wird, werden die unverbrannten Komponente aufgrund der niedrigen Gastemperatur nicht oxidiert werden. Dieses Aufkommen von Abgasen mit ungewünschten unverbrannten Komponenten geschieht über eine kürzere oder längere Zeit der Einschmelzung, je nach benutztem Rohmaterial und der Art der Chargierung des Ofens.

Im Normalfall ist das Ofensystem mit einem Gasbehandlungssystem zur Reinigung der Gase von Sublimat und Staub, sowie oft auch zur Reinigung der Gase von sauren Komponenten, wie SO₂, HCl, HF, etc. versehen. Dieses System beinhaltet üblicherweise die Einmischung von Kalk, Kalciumhydroxid oder Natriumverbindungen, die mit den sauren Komponenten reagieren und dann durch Filter, zusammen mit dem festen Staub aus dem Schmelzofen, separiert werden. Der Filter vermag das unverbrannte Material, welches in fester oder flüssiger Form vorkommt, abzutrennen, jedoch nicht gasförmige Kohlenwasserstoffe.

Das Problem, das der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, daß die Pyrolysierung von Metallabfällen, die organisches Material beinhalten, unverbrannte, leicht entweichende Komponente produziert, die die Umwelt verschmutzen. Als Beispiel kann die deutsche Norm genannt werden, die eine Menge unverbrannter Komponente in Abgasen von höchstens 50 mg C/Nm³ Gas zuläßt. Dieser niedrige Wert wird bei der Abschmelzung von Metallabfall, wie Aluminiumschrott, leicht überschritten.

Bekannt ist schon das Ausgleichen der Verbrennungstemperatur in Schmelzöfen über die gesamte Chargierung durch das Benutzen von zweckmäßig angebrachten Sekundärbrennern und separaten Pyrolysebrennern (DE 12 27 042, DE 15 08 254 und DE 32 28 432). Andererseits ist das Einsetzen von Zusatzbrennern in eine separate Brennkammer für die Abgabe aus der Metallabfallverbrennung bekannt (Koch, M., Taylor, J. C., Productivity and Technology in the Metallurgical Industries, the Minerals, Metalls and Materials Society 1989, 475). Die Absicht der vorliegenden Erfindung ist es, eine gleichmäßige Erhitzung von Metallabfall bei dessen Abschmelzung zu erreichen. Mit der Erfindung wird auch eine effektive Reinigung der bei der Erhitzung des Metallabfalls entstandenden Abgase erzielt. Das Ziel ist es auch, die Wärmewerte der genannten Abgase bei der Erhitzung des Metallabfalls zu nutzen. Letzlich wird ein praktischer Weg, diese drei Zielsetzungen zu kombinieren, erstrebt.

Die obengenannten Nachteile sind vermieden und die Zielsetzung ist erreicht worden, indem dem Verfahren und dem Ofen die Eigenschaften gemäß der Erfindung gegeben worden sind, die aus den Patentansprüchen 1 und 7 hervorgehen. Nach der Erfindung wird also ein Ofen zur Abschmelzung von Sekundärmetall mit einem Sekundärbrenner in der Nähe der Ofenmündung versehen. Die Flamme des Sekundärbrenners wird so auf den Inhalt des Ofens gerichtet, daß eine gleichzeitige und ordentliche Mischung der Abgase und der Flamme erreicht wird. Die Abgastemperatur dieser Phase der Einschmelzung wird ansteigen, aber gleichzeitig wird ein intensiverer Einschmelzverlauf erreicht, da auch die Rückseite des Schrotthaufens am Einschmelzverlauf beteiligt ist und die Einschmelzzeit hiermit verkürzt. Wenn größere Mengen organisches Material bei der Einschmelzung vorhanden sind, die hierbei pyrolysiert werden, kann der Wärmewert des Pyrolysegases in dieser Sekundärverbrennung verwertet werden.

Die vorliegende Erfindung eignet sich für alle Arten von Metallabfall, die bei Erhitzung kontaminierende Abgase abgeben. Als Beispiel können hier verschiedene Schrottarten, wie Kupfer-, Aluminium-, Blei- und eventuell Eisenschrott, genannt werden. Abhängig von der Qualität des Sekundärmetalls muß berücksichtigt werden, daß die Erfindung um so effektiver ist, je mehr flüssiger und brennbarer Abfall bei der Erhitzung entsteht.

Die Erfindung eignet sich besonders gut für die Behandlung von PCB-haltigem Sekundärmetall so, daß das Metall eingeschmolzen wird und die PCB-Verbindungen zerstört werden. Hierbei ist der Ofen vorzugsweise mit einem Nachbrenner versehen, der für eine genügend hohe Temperatur, 1100°C, und eine genügend lange Verweildauer für einen vollständigen Abbau des PCB-Materials sorgt.

Nach dem neuen Verfahren wird Metallabfall in einen Ofen chargiert und wird dort mit einem Primärbrenner oder dergleichen erhitzt, der an einer ersten Stelle im Ofen belegen ist. Der Abfall wird vorzugsweise an diese erste Stelle im Ofen chargiert, wobei die Chargieröffnung vorteilhaft für das Einführen des Primärbrenners genutzt werden kann.

Um die Erhitzung des Metallabfalls zu effektivieren, kann der Ofen bei Bedarf zum Rotieren gebracht werden.

Die bei der Erhitzung des Metallabfalls entstandenden Abgase werden durch einen an einer zweiten Stelle im Ofen belegenen Ausfluß aus dem Ofen hinausgeführt. Der Ausfluß ist also so belegen, daß er nicht mit dem Primärbrenner zusammentrifft.

Die Verbesserung ist so durchgeführt worden, daß an der genannten zweiten Stelle im Ofen, wo der Abgasausfluß belegen ist, ein Sekundärbrenner angebracht worden ist, der in dieser Lage sowohl den Metallabfall erhitzt, als auch die hinausströmenden Abgase verbrennt. Um die Verbrennung zu effektivieren wird der Sekundärbrenner vorzugsweise mit einem Überschuß von Luft und/oder Sauerstoff chargiert.

Dadurch arbeitet zumindest der Sekundärbrenner mit einem Luft- und/oder Sauerstoffüberschuß so, daß die unverbrannten Komponente aus der Pyrolyse verbrannt werden, und die Abgastemperatur gleichzeitig zu einem erforderlichen Niveau erhöht wird.

Die Erfindung betrifft auch einen Ofen für Einschmelzung von Metallabfall. Dieser umfaßt eine Chargierungsöffnung, einen an einer ersten Stelle im Ofen belegenen Primärbrenner und einen an einer zweiten Stelle im Ofen belegenen Abgasausfluß. Die Chargierungsöffnung ist vorzugsweise an der ersten Stelle im Ofen belegen, wobei der Primärbrenner am besten in diese Öffnung eingeführt wurde. Die Verbesserung des Ofens besteht in einem Sekundärbrenner, der an dem Abgasausfluß an der zweiten Stelle des Ofens belegen ist. Nach einer für Kurztrommelöfen geeigneten Ausführunsform ist der Sekundärbrenner in die Abgasöffnung des Ofens angebracht worden, wo er am besten Kontakt mit den Abgasen erlangt und gleichzeitig ausreicht, um das Sekundärmetall aus einer anderen Seite des Ofens zu erhitzen. Eine solche Konstruktion eignet sich speziell für kurze Rotieröfen, deren Enden die genannten ersten und zweiten Stellen ausmachen, und in denen der Metallabfall im ganzen durch die genannten Öffnungen erhitzt werden kann.

Die Erfindung wird näher durch die folgende Abbildung verdeutlicht, die einen kurzen Rotierofen darstellt, auf den die Erfindung angewandt wurde.

Der feuerbeständige Rotierofen 1 nach der Abbildung ist mit einem Primärbrenner 2 an einer ersten Stelle im Ofen, die die Chargierungsöffnung 3 ausmacht, versehen. Ein Abgasausfluß 4 ist an einer zweiten Stellen im Ofen 1 eingerichtet, wo auch ein Sekundärbrenner 5 durch den genannten Abgasausfluß 4 eingeführt wurde. Der Sekundärbrenner 5 erhitzt und verbrennt die hinausströmenden Abgase, wobei er gleichzeitig dazu beiträgt, das Sekundärmetall 6 im Ofen 1 zu erhitzen.

Der kurze Rotierofen 1 wird mit einer Drehvorrichtung 7 zum Rotieren gebracht. Der Primärbrenner 2 und der Sekundärbrenner 5 sind auf entsprechenden Wagen 8 und 9 angebracht worden, oder in einer anderen Weise, durch die sie in der Axialrichtung des Ofens 1 bewegt werden können und hierdurch in den Ofen eingeführt und auf einen gewünschten Abstand von dem Sekundärmetall 6 gebracht werden können.

Die durch die Abbildung dargestellte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird dadurch eingeleitet, daß das Sekundärmetall 6 in den Ofen 1 durch die Chargierungsöffnung 3 chargiert wird. Danach wird die Chargierungsöffnung 3 geschlossen, und der Primärbrenner 2 sowie der Sekundärbrenner 5 werden durch separate Öffnungen an der Chargierungsöffnung 3 und an dem Abgasausfluß 4 des Ofens eingeführt. Das Einschieben der Brenner 2 und 5 geschieht vorzugsweise durch das Vorschieben der entsprechenden Wagen 8 und 9, oder ähnlichen, auf denen die Brenner 2 und 5 montiert sind.

Nach der Chargierung und das Einführung der Brenner 2 und 5 werden diese angezündet. Da die Temperatur ansteigt, entweichen anfangs die flüchtigen Komponente aus der Charge. Diese können aus eventueller Feuchtigkeit oder möglichen Lösungsmitteln bestehen, aber auch aus kleinmolekularen Zusatzstoffen in Kunststoff und Gummi. In Schrott von elektrischem Material, wie Kondensatoren, können auch Supergifte, wie PCB, enthalten sein, deren Verbrennung aus Umweltgründen notwendig ist.

Wenn die flüchtigen Komponente entwichen sind, beginnt eine Pyrolyse des in den Sekundärmetallen vorhandenen makromolekularen Materials, wie Kunststoff und Gummi. Bei der Pyrolyse entstehen flüchtige organische Komponente, die im Normfall als ein Teil der hinausströmenden Abgase entweichen. Im Ofen 1 dieser Erfindung geschieht jedoch eine Reinigung der hinausströmenden Abgase so, daß die aus dem Sekundärmetall 6 entweichenden flüchtigen Pyrolysekomponente von dem Brenner 5 verbrannt werden, wenn sie aus dem Abgasausfluß 4 hinausströmen. Der Ofen kann während des Erhitzens mit Hilfe der Rotiervorrichtung 7 zum Rotieren gebracht werden. Der Sekundärbrenner 5 ermöglicht auch das Einschmelzen des Sekundärmetalls 6 in Form eines Haufens unmittelbar nach der Chargierung und bevor die Rotation den Sekundärmetallhaufen 6 auf den Boden des Ofens 1 ausgebreitet hat.

Der Sekundärbrenner 5 kann bei Bedarf mit einem lenkbaren Mundstück versehen werden, wie die Abbildung zeigt. Auf dieser Weise kann die Flamme des Brenners wie gewünscht gegen das Sekundärmetall gerichtet werden. Das Prinzip besteht darin, daß der Sekundärbrenner so gerichtet wird, daß eine ordentliche Mischung der Verbrennungsgase und der Flamme aus dem Brenner erreicht wird. Der Sekundärbrenner kann auch schief im Verhältnis zur Axel des Rotierofens eingeführt werden und auf dieser Weise optimal gegen das Sekundärmetall gerichtet werden. Ein solcher Sekundärbrenner 5 ist in der Abbildung durch durchbrochene Linien gekennzeichnet. Der Primärbrenner 2 und der Sekundärbrenner 5 arbeiten vorzugsweise mit Luft- und/oder Sauerstoffüberschuß so, daß die unverbrannten Komponente aus der Pyrolyse gleichzeitig verbrannt werden, während die Temperatur des Gases zum erforderlichen Niveau erhöht wird. Nach dem Verbrennen der Verunreinigungen wird das Sekundärmetall 6 eingeschmolzen, wobei der Sekundärbrenner 5 zu einem gleichmäßigen Abschmelzen des Metalls beiträgt. Am Ende der Einschmelzung wird das Metall abgeführt, und die Brenner 2 und 5 werden zurückgezogen für eine neue Chargierung des Ofens.

Claims (13)

1. Verfahren zur Einschmelzung von Sekundärmetall (6), in dem das Sekundärmetall in einen Ofen (1) chargiert wird und dort mit einem an einer ersten Stelle (3) im Ofen belegenen Primärbrenner (2), oder desgleichen, erhitzt wird, wobei aus einem an einer zweiten Stelle (4) im Ofen belegenen Ausfluß (4) Abgase hinausströmen, gekennzeichnet dadurch, daß an einer zweiten Stelle (4) im Ofen ein Sekundärbrenner (5) angebracht wurde, der die hinausströmenden Abgase verbrennt und gleichzeitig das Sekundärmetall (6) erhitzt.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Sekundärmetall zu der ersten Stelle des Ofens chargiert wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Ofen rotiert wird, um die Erhitzung des Sekundärmetalls auszugleichen.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß der Sekundärbrenner mit einem Überschuß an Luft und/oder Sauerstoff versehen wird.

5. Verfahren nach einem der oben aufgeführten Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß der Ofen (1) über den Ausfluß (4) mit mindestens einem Nachbrenner verbunden ist.

6. Verfahren nach Patentanspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Ofen und der Nachbrenner bei einer Temperatur 1100°C für Einschmelzung und Verbrennung von PCB-haltigem Sekundärmetall gehalten werden.

7. Ofen für Einschmelzung von Sekundärmetall einschließlich einer Chargierungsöffnung, eines an einer ersten Stelle im Ofen belegenen Primärbrenners und eines an einer zweiten Stelle im Ofen belegenen Abgasausflusses, gekennzeichnet durch einen Sekundärbrenner, der beim Abgasausfluß an der zweiten Stelle des Ofens belegen ist.

8. Ofen nach Patentanspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die erste und die zweite Stelle des Ofens mit einer Chargierungsöffnung beziehungsweise einer Abgasöffnung versehen sind, wobei in diesen Öffnungen die genannten Primärbrenner beziehungsweise Sekundärbrenner angebracht worden sind.

9. Ofen nach Patentanspruch 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Chargierungsöffnung an der ersten Stelle des Ofens belegen ist.

10. Ofen nach Patentanspruch 7, 8 oder 9, gekennzeichnet dadurch, daß er ein kurzer Rotierofen mit zylinderförmigem Mantel ist, dessen Ende die genannten ersten und zweiten Stellen bilden.

11. Ofen nach einem der Patentansprüche 7-9, gekennzeichnet dadurch, daß der Sekundärbrenner mit einer Vorrichtung zur Zufuhr von zusätzlicher Luft und/oder zusätzlichem Sauerstoff versehen ist.

12. Ofen nach einem der Patentansprüche 7-11, gekennzeichnet dadurch, daß der Abfluß mit einem Nachbrenner verbunden ist.

13. Der Gebrauch eines Ofens nach einem der Patentansprüche 7-12 zur Behandlung von PCB-haltigem Sekundärmetall so, daß das Metall eingeschmolzen wird und die PCB-Verbindungen zerstört werden.