DE4416699A1 - Verfahren zur Verwertung von metallischem Restmaterial, insbesondere Spanmaterial, in Schmelzöfen - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Verwertung von kleinteiligem, metallischem Restmaterial und/oder Span­ material in Schmelzöfen, insbesondere von Eisenspänen in Schachtöfen, bei dem das kleinteilige, metallische Rest- und/oder Spanmaterial zu Briketts verpreßt und in den jewei­ ligen Schmelzofen eingebracht wird.

In Zeiten immer größeren Konkurrenz- und Rationalisierungs­ drucks müssen in allen Technologiefeldern alle sich bieten­ den Möglichkeiten zur Förderung der Ökonomie - heute jedoch auch unter Berücksichtigung umweltschonender Aspekte - er­ griffen werden. Im Bereich der Erzeugung metallischer Pro­ dukte besteht hierbei bislang häufig die Situation, daß beim zugehörigen Herstellungsprozeß eine beachtliche Menge an Abfallmaterial, insbesondere Späne oder sonstige kleinteilige Reste, entstehen, die in dieser Form nicht ohne weiteres weiter nutzbar sind. Bekannt ist es, diese Reste in ver­ preßtem, brikettiertem Zustand, wieder einem Schmelzofen zuzuführen und so die jeweiligen Rohstoffe erneut in die Produkterzeugung einzubringen. Ähnliches ist beispielsweise auch aus der Schrottverwertung bekannt, in der bekanntermaßen alte Geräte oder Fahrzeuge entsprechend zerlegt, zerkleinert oder auch verpreßt wieder entsprechenden Schmelzöfen zuge­ führt werden.

Andererseits ist gerade beim Betrieb entsprechender Schmelz­ öfen zweierlei bekannt: Zum einen wird beim Betrieb der gängi­ gen Schmelzanlagen (Kupolöfen, Induktionsöfen, Drehtrommel­ öfen) in aller Regel ein staubhaltiges Abgas produziert, das vor dessen Entlassung in die Umgebung einer Filterung zu unterziehen ist. Dabei ergibt sich eine beträchtliche Menge an staubförmigem Abfall, der geeignet zu entsorgen ist. Dieser Filterstaub stellt also ein Kosten- und Arbeitsaufwand erforderndes Abfallprodukt beim Betrieb von Schmelzanlagen dar.

Zum zweiten besteht ein Gesichtspunkt beim heutigen Betrieb von Schmelzöfen darin, daß, aufgrund des Vorhandenseins immer reinerer Ausgangsmaterialien für die jeweiligen Schmelzpro­ zesse, bei diesen ein immer geringer werdender Anteil an Schlacke zustandekommt. Dies geht häufig so weit, daß das aus metallurgischen Gründen notwendige Verhältnis von Schlacke zu Eisen im Schmelzofen unterschritten wird. Zur Wiederher­ stellung eines günstigen Eisen- zu Schlackeverhältnisses wird deshalb oftmals die Zugabe von zusätzlichen, spezifisch schlackebildenden Materialien - wie beispielsweise Kiesel­ steinen - zu den Schmelzprozessen praktiziert. Dies bedeutet jedoch den Einsatz eines weiteren Arbeitsstoffes sowie die Ausführung weiterer Arbeitsabläufe, was wiederum mit Kosten und Aufwand verbunden ist.

Ausgehend von der nunmehr in Teilen geschilderten, komplexen Gesamtlage im Bereich der Metallverarbeitung und -erzeugung hat sich die Anmelderin nun die Aufgabe gestellt, ein unter den geschilderten Umständen besonders vorteilhaftes Verfahren zur Rezirkulation von metallischem Restmaterial zu konzi­ pieren, das insbesondere möglichst viele positive Elemente hinsichtlich der oben ausgeführten Probleme (Handhabbarkeit von kleinteiligen Reststoffen, Abfallvermeidung, Vermeidung des Einsatzes von zusätzlichen Arbeitsstoffen) aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein wie eingangs beschriebenes Verfahren gelöst, bei dem jedoch das zu rezir­ kulierende kleinteilige Rest- und/oder Spanmaterial zusammen mit schlackebildendem und/oder brennstoffbildendem Staub, vor­ zugsweise SiO₂-haltigen, aus Filterungsanlagen stammendem Staub verpreßt wird, wobei eine Beimischung von bis zu 15 Gew-%, vorzugsweise 5 bis 10 Gew-%, Staub zum zu verpres­ senden Materialgemenge erfolgt.

Der erfindungsgemäße Vorschlag kombiniert also zunächst die an sich bekannte Rezirkulation von kleinteiligem, oft spanar­ tigem Rest- oder Abfallmaterial in Form von verpreßten, bri­ kettartigen Elementen mit der ebenfalls bekannten Erkenntnis, daß bestimmtes Staubmaterial als brennstoff- oder schlacke­ bildendes Material in einen Schmelzprozeß einführbar ist (siehe hierzu DE-OS 41 09 214). Bei diesem Vorschlag ist jedoch der allgemein einsichtige Vorbehalt zu überwinden, daß eine Staubzugabe zu dem kleinteiligen Restmaterial der Bildung fester und stabiler Briketts entgegenwirkt. Festig­ keit und Zusammenhalt solcher Briketts stellen jedoch gerade für die Praxis wichtige Grundanforderung dar, da diese Briketts bei rauhem Umgang nicht zerfallen sollen.

Die Anmelderin hat nun konträr der entgegenlaufenden Ein­ schätzung, derzufolge stabile, staubhaltige Briketts nicht herstellbar sind, entsprechende Briketts produziert und deren ausreichende Stabilität bei Einhaltung bestimmter Randbedin­ gungen festgestellt. Gemäß der Erfindung können also den betreffenden, kleinteiligen Materialien bis zu 15 Gew-% geeignet zusammengesetzter Stäube hinzugefügt werden, ohne daß die Kompaktierbarkeit des erhaltenen Gemisches zu negativ beeinflußt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird also kleinteiliges, metallisches Restmaterial zusammen mit geeignetem Staub - häufig sind sonst nicht weiter verwendbare Stäube geeignet (z. B. Filterstäube) - in eine in der Praxis gut handhabbare Form übergeführt, wobei die besagten Briketts in den sich anschließenden Schmelzprozessen mit weiteren Vorteilen einhergehen. Die insbesondere angesprochenen Filterstäube sind ansonsten üblicherweise einer spezifischen Entsorgung zuzuführen, was auf die erfindungsgemäße Weise vorteilhaft und unbedenklich vermieden wird. Als geeignete Stäube sind vor allem Schmelzofenfilterstäube und Gießerei­ filterstäube zu nennen, darüber hinaus sind jedoch z. B. auch Kohlestaub sowie andere verbrennbare oder schlackebildende Stäube - auch in Mischung mit Filterstäuben - möglich.

Eine günstige, erfindungsgemäße Möglichkeit wird dadurch erhal­ ten,daß als brennstoffbildendes Staubmaterial Koksgruß eingesetzt wird,wobei dieser mit einem Anteil von 2 bis 8 Gew.-% zum zu ver­ pressenden Material beigefügt wird. Koksgruß ist ein beim Kupol- und Hochofenbetrieb anfallender, grober Kohlestaub, der ansonsten nicht mehr verwendbar ist.

Eine besonders günstige Version der Erfindung besteht darin, daß als metallisches Abfallmaterial insbesondere Gußeisen­ späne verwendet werden. Diesen Gußeisenspänen kann ebenfalls etwa bis zu 15 Gew-% Staub, bevorzugt Kupolofenfilterstaub oder Gießereifilterstaub, hinzugefügt werden, wobei die so erhaltenen Briketts mit besonderem Vorteil in einem Kupolofen zur Gußeisenherstellung zur Anwendung kommen. In dieser Ver­ knüpfung von angewendeten Materialien und eingesetztem Schmelzprozeß ist der erfindungsgemäße Vorschlag besonders vorteilhaft.

Erfindungsgemäß werden ferner mit Vorteil Briketts mit äußeren Abmessungen in der Dimension zwischen 3 und 20 cm hergestellt. Dabei sind Verpreßdrücke von über 500, vor­ teilhaft von über 1000 bis zu 5000 kp/cm², anzuwenden.

Im folgenden soll der erfindungsgemäße Vorschlag an einem Beispiel näher erläutert werden:
Gemäß der Zielsetzung der Erfindung werden beispielsweise in der Nachbarschaft eines laufenden Kupolofens - z. B. in der benachbarten Gießerei sowie gegebenenfalls in weiteren be­ nachbarten Fabrikbereichen (Fertigung!) - die für die erfin­ dungsgemäß vorgesehene Brikettierung geeigneten Materialien gesammelt. Dies sind z. B. Späne von der spanenden Bearbeitung von Werkstücken und andere kleinteilige Reste z. B. aus der Stanzerei sowie andererseits das aus dem Gichtgas des Kupol­ ofens abgefilterte Staubmaterial. Dieser Staub enthält übli­ cherweise hohe Anteile an Quarzmaterial (= SiO₂-Material), welches sich insbesondere auch gerade zur Schlackebildung bei Schmelzprozessen eignet. Erfindungsgemäß wird dann aus diesen Span- und den Staubmaterialien in einer Mischeinrichtung ein Gemenge hergestellt, das bevorzugt ca. 7 bis 10 Gew-% Staub in gleichmäßiger Verteilung enthält. Diese Mischung wird im folgenden z. B. in quaderförmigen Formen verteilt, woran sich ein Verpreßvorgang mit einem die Formen beaufschlagenden Stem­ pel anschließt. Ebenso ist es jedoch auch möglich, eine Bri­ kettierpresse, wie sie z. B. der EP-A1 0 367 859 zu entnehmen ist, zur Herstellung von erfindungsgemäßen Briketts aus dem besagten Späne-Staub-Gemisch einzusetzen, wobei in diesem Falle für die entsprechende Zufuhr der Ausgangsmischung zur Brikettierpresse zu sorgen ist. In jedem Falle jedoch, wird das zu verpressende Materialgemisch mit einem Verpreßdruck von vorteilhaft über 1000 kp pro cm² beaufschlagt, womit dann haltbare und druckstabile Briketts erhalten werden.

Die so erhaltenen Briketts sind nun mit besonderem Vorteil insbesondere in einem Kupolofen zur Gußeisenherstellung verwendbar. Beispielsweise kann in eine Kupolofenanlage mittlerer Größe nunmehr ein Einsatz von 520 kg eingebracht werden, der sich aus etwa 50 bis 150 kg der erfindungsgemäßen Briketts, 300 bis 400 kg sonstigem Eisenmaterial sowie 20 kg Kalksteinen neben 50 kg Satzkoks zusammensetzt. Da der erfindungsgemäße Einsatz bereits 50 bis 150 kg Eisen-SiO₂ Briketts enthält, kann im übrigen auf die sonst häufig not­ wendige Zugabe von etwa 20 kg Kieselsteinen zum Zwecke der Schlackemengenerhöhung verzichtet werden. Mit der Zufuhr von ca. 10 bis 15 der eben beschriebenen Einsätze pro Stunde ergibt sich so ein vorteilhafte Kupolofenbetrieb, der aus Qualitäts- und Flexibilitätsgründen zusätzlich bevorzugt mit sauerstoffangereichertem Ofenwind durchgeführt wird.

Gemäß der Zielsetzung der Erfindung wird somit also metal­ lisches Restmaterial rezirkuliert, wobei dies unter Vermei­ dung zusätzlicher Arbeitsmittel sowie unter Reduzierung von ohnehin anfallendem Abfallstaub gelingt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Verwertung von kleinteiligem, metalli­ schem Restmaterial und/oder Spanmaterial in Schmelzöfen, insbesondere von Eisenmaterial in Schachtöfen, bei dem das kleinteilige Rest- und/oder Spanmaterial gesammelt, zu Briketts verpreßt und in den jeweiligen Schmelzofen eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu rezirkulierende kleinteilige Rest- und/oder Spanmaterial zusammen mit schlacke- und/oder brennstoff­ bildendem Staub, vorzugsweise SiO₂-haltigen, aus Filteranlagen stammendem Staub, verpreßt wird, wobei eine Beimischung von bis zu 15 Gew-%, vorzugsweise 5 bis 10 Gew-%, Staub zum zu verpressenden Material­ gemenge erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts mit äußeren Abmessungen in der Dimen­ sion zwischen 3 und 20 cm hergestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Verpreßdrucke von mehr als 500 kp/cm, vorzugsweise 1000 bis 5000 kp/cm, zur Anwendung kommen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das brennstoffbildende Staubmaterial Koksgruß ist, der mit einem Anteil von 2 bis 8 Gew-% zum zu verpressenden Material beigefügt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als metallisches Restmaterial über­ wiegend Gußeisenspäne verwendet werden, diesen Gußeisen­ spänen Kupolofenfilterstaub oder Gießereifilterstaub hinzugefügt wird und die so erhaltenen Briketts in einem Kupolofen zur Gußeisenherstellung eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, mit einem Kupolofen zur Gußeisenerzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenschacht des Kupolofens mit einem geeigneten Einsatz, bestehend aus Eisenmaterial, Kalksteinen, Koks und schlackebildenden Briketts gefüllt ist bzw. ständig nachgefüllt wird, und dem Ofenschacht im unteren Bereich sauerstoffange­ reicherte Luft als Wind zugeführt wird.