DE4339226A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wertstoffgewinnung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur WertstoffgewinnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wertstoffgewinnung
sauerstoffgebundener Metalle durch Reduktion in metallurgischen
Gefäßen und eine Schmelzofenanlage mit einer das Gefäß in zwei Teile
trennende von der Ofendecke in das Gefäß hineinragenden Trennwand, mit
einer Einrichtung zur Zuführung von Wärmeenergie, Materialzufuhr- und
Schmelzabfuhrvorrichtungen sowie einem Anschluß an eine
Gasreinigungsanlage.
Bei metallurgischen Prozessen zur Gewinnung von sauerstoffgebundenen
Wertmetallen, wie beispielsweise Blei oder Kupfer, durch Reduktion,
wird das für den Reduktionsprozeß erforderliche Reduktionsmittel
regelmäßig durch Schüttung auf das schmelzflüssige Bad gegeben. Als
Folge des großen Unterschiedes im spezifischen Gewicht zwischen dem
Reduktionsmittel, in den meisten Fällen Koks, und der metallurgischen
Schmelze, die einer Schlackenschmelze gleichzusetzen ist, kann das
Reduktionsmittel in Form von Koks nur als Schicht auf der Schmelze
schwimmen. Dies bedingt einen nur wenig effektiven Kontakt der
Reduktanten mit dem großen zu reduzierenden Volumen des
metallurgischen, oxidischen Bades. Die Folgen dieses schlechten
Kontaktes sind sehr lange (bis zu Tagen) Verweil- und Reduktionszeiten
mit erheblichem Aufwand an Warmhalteenergie.
Weiterhin ist aus der DE OS 25 09 061 ein Verfahren bekannt, bei dem
metalloxidhaltiges Material in einem glühenden Koksbett reduziert wird,
das als horizontaler Ring geformt ist und auf elektrischem Wege erwärmt
wird. Bei diesem Verfahren, das im wesentlichen zur Gewinnung einer
kohlenstoffhaltigen Metallschmelze aus metalloxidhaltigem Material
dient, wird das erschmolzene Metall daran gehindert, eine
zusammenhängende Schmelzenschicht unter dem Koksbett zu bilden.
Als Nachteile dieses Verfahrens sind neben der schwierigen Steuerung
der Verhinderung des Bildens einer zusammenhängenden Schmelzenschicht
unter dem Koksbett der Einsatz eines Ringofens mit der Fülle seiner
beweglichen und verschleißanfälligen Einzelteile.
Aus der Schrift DE 36 14 048 A1 ist eine Anlage mit einem mit flüssigem
Metall gefüllten Reaktor bekannt, bei dem im mittleren Bereich des
Reaktors eine Trennwand angeordnet ist, die am Boden des Reaktors
wenigstens eine Durchlaßöffnung für das flüssige Metall aufweist. Diese
Anlage dient der Vergasung minderwertige Brennstoffe in einem
feuerflüssigen Metallschmelzbad, insbesondere einem Eisenschmelzbad, und
ist zur Reduktion einer oxidischen, metallurgischen Wertschmelze nicht
geeignet. Hierbei werden minderwertige Brennstoffe, u. a. Altöl,
Hausmüll, Sperrmüll, Abfallstoffe, Autoreifen u. ä., in die
Metallschmelze eingeführt. Der im minderwertigen Brennstoff enthaltene
Kohlenstoff sowie auch der Schwefel gehen im Eisenbad in Lösung. Die
nicht vergasbaren bzw. nicht löslichen Bestandteile der minderwertigen
Brennstoffe werden verschlackt und sofort über das Abzugsorgan aus der
Reaktorkammer abgezogen. Ein inniger Kontakt zwischen einem
Reduktionsmittel und der Schlackenschmelze liegt hier nicht vor.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und die dazu
erforderliche Schmelzofenanlage zur Wertstoffgewinnung
sauerstoffgebundener Metalle anzugeben, mit denen die Ausbringung erhöht
wird bei gleichzeitiger Verkürzung der Reduktionszeit.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Verfahrensanspruchs 1 und des Vorrichtungsanspruchs 5.
Erfindungsgemäß wird ein erster Ofenteil des metallurgischen Gefäßes mit
einer in die Schlacke eintauchenden Trennwand ausgerüstet, die einen
Teil des Herdraumes abtrennt. Die oxidische Schmelze drängt unter der
Trennwand durch in den getrennten Teil des Herdes und nimmt dort das
gleiche Höhenniveau an.
Der zweite Ofenteil ist als Schacht ausgebildet und mit Koks verfüllt,
und zwar so hoch, daß das Kokssäulengewicht so groß wird, daß die
Auftriebkraft des oxidischen Bades überwunden wird und der Koks über die
gesamte Höhe des auf der Metallschmelze aufschwimmenden Schlackebades
eintaucht. Damit entsteht ein inniger effektiver Kontakt zwischen
Reduktionsmittel und dem in der Schmelze befindlichen
Metallwertstoffoxiden. Hierdurch wird die Reduktion eingeleitet und das
ausreduzierte Metall wird sich unterhalb der Wertschlacke ansammeln.
Durch kontinuierliches Abfließenlassen des gewonnenen Metalls und
diskontinuierliches Abstechen von abgereicherter oder ausreduzierter
Schlacke im Erdbereich des Reduktionsmittelschachtes entsteht ein
kontinuierlicher Fluß von oxidischer Wertschlacke zum Reduktionsbereich
des Herdes unter dem Koks/Reduktionsschacht.
Zur Aufbringung des für den Reduktionsvorgang erforderlichen Energie
werden schräg in den Reduktionsmittelschacht hineinragende Elektroden
vorgesehen, die mit einer Elektroenergiequelle versehen sind. Bei
Beaufschlagung der Elektroden mit einer elektrischen Spannung fließt
durch den elektrischen Widerstand des Reduktionsmittels ein Strom von
Elektrode zu Elektrode, der die für den Reduktionsprozeß erforderliche
joule′sche Wärme erzeugt.
Das bei der Reduktion entstehende Gas durchstreift die Koksschichten
des Schachtes entgegen der Förderrichtung des Koks. Evtl. beim
Prozeßverlauf entstehendes Kohlendioxid wird durch das Reduktionsmittel
reduziert, so daß in Summe oberhalb der Koksschüttung ein hochwertiges
Brenngas gewonnen wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgesehen, das im ersten
Ofenteil entstehende Gas durch die Trennwand in den
Reduktionsmittelschacht zu leiten. Im Reduktionsmittelschacht wird
dieses Kohlendioxid durch das Reduktionsmittel zu Wertgas reduziert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Staublast des Abgases aus
dem ersten Ofenteil im Koksgerüst sich niederschlägt und in den Prozeß
zurückgeführt wird. Hierdurch wird das Gasreinigungssystem entlastet
und die Wertgasmenge vergrößert.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt.
Hierbei zeigen die Fig. 1 eine Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht.
Die Figuren zeigen einen ersten Ofenteil 11 und einen zweiten Ofenteil
12, die durch einen gemeinsamen Gefäßboden 15 miteinander verbunden
sind. Der Ofenteil 11 ist durch eine Ofendecke 13 abgeschlossen, durch
die Elektroden 51 bis 53 und Zuführung 33 zur Zufuhr von festem Möller
vorgesehen sind. In der Seitenwand 18 des Ofenteils 11 ist eine Zufuhr
32 für flüssigen Möller vorgesehen, der durch eine Pfanne 35 bedient
werden kann.
Zwischen dem Ofenteil 11 und dem schachtförmig ausgeführten Ofenteil 12
ist eine Trennwand 21 vorgesehen. Diese Trennwand 21 besitzt eine
Länge, die einen so weiten Abstand der Mündung 22 zum Gefäßboden
zuläßt, daß die Trennwand während des Betriebes nicht mit Flüssigmetall
in Kontakt kommt.
In der Trennwand 21 ist eine Öffnung 23 vorgesehen, durch die Gas von
im Ofenteil 11 in den Ofenteil 12 gelangen kann.
Der Teil der Trennwand 21, der während des Betriebes in die Schlacke
eintaucht, ist aus Kühlelementen 24 aufgebaut, durch die ein Kühlmittel
führbar ist.
In der Seitenwand 19 des Ofenteils 12 sind ein Abstich 17 für Schlacke
S und ein Abstich 16 für Flüssigmetall M vorgesehen. Der Abstich 16
ist auf gleicher Höhe wie der unter einem Neigungswinkel α abfallenden
Gefäßboden 15 angeordnet.
Das Kopfende des schachtförmigen Ofenteils 12 ist deckelartig
eingezogen und weist in seinem Zentrum eine Zufuhr 31 für das
Reduktionsmittel R auf. Die Zufuhr 31 wie auch die Zufuhr 33 besitzen
Schleusen 34, die ein Ausströmen des Gases aus dem Ofen verhindern.
Im Bereich des Kopfendes 14 des Ofenteils 12 ist ein Anschluß 41 an
eine Gasreinigung 42 vorgesehen. Der Gesamtschacht des Ofenteils 12
besitzt eine Schachthöhe H, die deutlich höher ist als die Säulenhöhe
h des Reduktionsmittels R.
Die Fig. 2 zeigt die Lage der in das Reduktionsmittel R bis oberhalb
des Schlackepegels hineinragenden Brenner 54, 55 (in Fig. 1 nicht
weiter dargestellt), die an eine Energieeinrichtung 56 für Gleichstrom
angeschlossen sind.
Die Elektroden 51 bis 53 sind an eine Energieeinrichtung 57 für
Wechselstrom angeschlossen.
Zum Betreiben der Ofenanlage sind auch Energieeinrichtungen für andere
Medien zur Wärmezufuhr möglich.
Bezugszeichenliste
10 Schmelzofenanlage
11 Ofenteil 1
12 Ofenteil 2
13 Ofendecke
14 Kopfende
15 Gefäßboden
16 Abstich für Metallschlacke
17 Abstich für Schlacke
18 Seitenwand 11
19 Seitenwand 12
20 Trennung
21 Trennwand
22 Mündung
23 Öffnung
24 Kühlelement
30 Materialzufuhr
31 Zufuhr Reduktionsmittel
32 Zufuhr Möller flüssig
33 Zufuhr Möller fest
34 Materialschleuse
35 Pfanne
40 Gasreinigungsanlage
41 Anschluß
42 Gasreinigung
50 Energiezufuhr
51, 52, 53 Elektrode
54, 55 Brenner
56 Energieeinrichtung Gleichstrom
57 Energieeinrichtung Wechselstrom
H Schachthöhe
L Länge Trennwand
M Flüssigmetall
S Schlacke
R Reduktionsmittel
h Säulenhöhe
α Neigungswinkel
11 Ofenteil 1
12 Ofenteil 2
13 Ofendecke
14 Kopfende
15 Gefäßboden
16 Abstich für Metallschlacke
17 Abstich für Schlacke
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19 Seitenwand 12
20 Trennung
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35 Pfanne
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51, 52, 53 Elektrode
54, 55 Brenner
56 Energieeinrichtung Gleichstrom
57 Energieeinrichtung Wechselstrom
H Schachthöhe
L Länge Trennwand
M Flüssigmetall
S Schlacke
R Reduktionsmittel
h Säulenhöhe
α Neigungswinkel
Claims (9)
1. Verfahren zur Wertstoffgewinnung sauerstoffgebundener Metalle durch
Reduktion in metallurgischen Gefäßen,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine feste oder flüssige Beschickung in einer ersten Reduktionszone soweit mit Wärmeenergie beaufschlagt wird, bis sich ein Schmelzbad bildet, bei dem flüssige Schlacke auf einem Metallschmelzbad schwimmt,
daß das Schmelzbad einer zweiten Reaktionszone zugeführt wird, bei der die Schlacke innig mit einem Reduktionsmittel in Kontakt kommt und
daß der Schmelze in der Reduktionszone zusätzlich eine ein Einfrieren verhindernde Wärmemenge zugeführt wird.
daß eine feste oder flüssige Beschickung in einer ersten Reduktionszone soweit mit Wärmeenergie beaufschlagt wird, bis sich ein Schmelzbad bildet, bei dem flüssige Schlacke auf einem Metallschmelzbad schwimmt,
daß das Schmelzbad einer zweiten Reaktionszone zugeführt wird, bei der die Schlacke innig mit einem Reduktionsmittel in Kontakt kommt und
daß der Schmelze in der Reduktionszone zusätzlich eine ein Einfrieren verhindernde Wärmemenge zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Reduktionsmittel säulenförmig aufgehäuft ist und die
Säulenhöhe so gewählt wird, daß sein Gewicht die Auftriebskraft
des oxidischen Schlackebades überwindet.
3. Verfahren nach 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallschmelze kontinuierlich und die Schlacke nach der
Reduktionsarbeit diskontinuierlich abgestochen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das in der ersten Reaktionszone vorhandene Rauchgas durch das
Reduktionsmittel geführt und anschließend zusammen mit den
Stickoxiden der zweiten Reaktionszone nach Abgabe seiner fühlbaren
Wärme gereinigt wird.
5. Schmelzofenanlage mit einer das Ofengefäß in zwei Teile trennende
von der Ofendecke in das Gefäß hineinragenden Trennwand, mit einer
Einrichtung zur Zuführung von Wärmeenergie, mit Materialzufuhr- und
Schmelzenabfuhrvorrichtungen sowie einem Anschluß an eine
Gasreinigungsanlage,
zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennwand (21) von der Ofendecke (13) des ersten Ofenteils (11) eine Länge (L) aufweist, bei der die Trennwandmündung (22) in die während des Schmelzbetriebes sich befindende Schlacke (S) bis nahe oberhalb des Flüssigmetallpegels (M) hineinragt,
daß die Trennwand (21) im Bereich der Ofendecke (13) eine Öffnung (23) vom ersten zum zweiten Ofenteil (11, 12) aufweist,
daß der zweite Ofenteils (12) schachtförmig ausgebildet ist mit einer Schachthöhe (H), die über die Säulenhöhe (h) des Reduktionsmittels hinausragt und dessen Kopfende (14) mit einem Anschluß (41) zur Verbindung mit der Gasreinigung (42) versehen ist, und
daß seitwärts in das zweite Ofengefäßteil (12) im Bereich oberhalb der Schmelze Brenner (54, 55) ragen, die an einer Energiezufuhreinrichtung (56) angeschlossen sind.
daß die Trennwand (21) von der Ofendecke (13) des ersten Ofenteils (11) eine Länge (L) aufweist, bei der die Trennwandmündung (22) in die während des Schmelzbetriebes sich befindende Schlacke (S) bis nahe oberhalb des Flüssigmetallpegels (M) hineinragt,
daß die Trennwand (21) im Bereich der Ofendecke (13) eine Öffnung (23) vom ersten zum zweiten Ofenteil (11, 12) aufweist,
daß der zweite Ofenteils (12) schachtförmig ausgebildet ist mit einer Schachthöhe (H), die über die Säulenhöhe (h) des Reduktionsmittels hinausragt und dessen Kopfende (14) mit einem Anschluß (41) zur Verbindung mit der Gasreinigung (42) versehen ist, und
daß seitwärts in das zweite Ofengefäßteil (12) im Bereich oberhalb der Schmelze Brenner (54, 55) ragen, die an einer Energiezufuhreinrichtung (56) angeschlossen sind.
6. Schmelzofenanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennwand (21) im Bereich der Decke (13) Öffnungen (13) in
einer Größe aufweist, durch die Gas strömen kann, ohne daß
Reduktionsmittel (R) in den ersten Ofenteil (11) gelangt.
7. Schmelzofenanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich der Trennwand (21) der während des
Schmelzbetriebes in die Schlacke (S) eintaucht, mit flüssigen
Medien zu kühlende Elemente (24) aufweist.
8. Schmelzofenanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Kopfende (14) oberhalb des Gasabzuges (41) des zweiten
Ofengefäßes (12) eine mit einer Schleuse (34) versehene Zufuhr (31)
für das Reduktionsmittel (R) vorgesehen ist.
9. Schmelzofenanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der gemeinsame Boden (15) des ersten und zweiten Ofengefäßteils
(11, 12) zum Abstich (16) hin unter einem Neigungswinkel α von 1°
bis 7° abfällt.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4339226A DE4339226A1 (de) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | Verfahren und Vorrichtung zur Wertstoffgewinnung |
| DE59407914T DE59407914D1 (de) | 1993-11-15 | 1994-11-01 | Verfahren und Vorrichtung zur Wertstoffgewinnung |
| EP94250266A EP0653496B1 (de) | 1993-11-15 | 1994-11-01 | Verfahren und Vorrichtung zur Wertstoffgewinnung |
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| BR9404454A BR9404454A (pt) | 1993-11-15 | 1994-11-14 | Processo e dispositivo para a recuperação de materiais de valor |
| CA002135830A CA2135830A1 (en) | 1993-11-15 | 1994-11-15 | Process and device for the extraction of valuable substances |
| US08/339,777 US5500870A (en) | 1993-11-15 | 1994-11-15 | Process and device for the extraction of valuable substances |
| ZA949068A ZA949068B (en) | 1993-11-15 | 1994-11-15 | Beneficiation process and apparatus |
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|---|---|---|---|
| DE4339226A DE4339226A1 (de) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | Verfahren und Vorrichtung zur Wertstoffgewinnung |
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