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Vorrichtung zur Veredelung geschmolzener Schlacke Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zur Veredelung von geschmolzener Schlacke, in welcher
:die Rohschlacke, insbesondere Hochofenschlacke, chemisch und mechanisch behandelt
wird.
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Die Veredelung von Schlacke ist bereits bekannt. Unter anderem .hat
man bereits vorgeschlagen, der Schlacke Tonerde zuzusetzen und die Schlacke zu entschwefeln.
Man ,hat auch schon versucht, :der Schlacke fein verteilte Festkörper, z. B. Sand,
zuzusetzen, um dadurch die chemische Zusammensetzung der Schlacke. zu ändern und
euch die Oberfläche der Schlackensteine rauher zu machen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Vorrichtung, die dazu
.dienen soll, veredelte Schlacke herzustellen, die einer Kieselsäurebehandlung unterzogen
ist und der fein verteilte Feststoffe, z. B. feinkörniger Sand, zugesetzt sind :und
aus der ferner Verunreinigungen, z. B. Schwefel, entfernt sind. Nach der Erfindung
wird dies dadurch erreicht, daß sich an :eine zum Ausscheiden schwerer Verunreinigungen
aus der flüssigen Rohschlacke dienende Vorrichtung ein an sich bekannter, mit schrägen
Arbeitsböden versehener Entschwefelungsofen anschließt, der durch eine Leitung mit
einem schräg angeordneten zylindrischen Mischofen verbunden ist. Die- mit Hilfe
dieser Vorrichtung hergestellte Schlacke hat verschiedene hochwertige Eigenschaften,
welche die Schlacke zur Herstellung von wertvollen Gebrauchsartikeln und Baustoffen
verschiedenster Art geeignet machen. So können z. B. Kunststeine oder Glasbausteine,
Glasblöcke und Glasziegel o. dgl., Material fürPflasterzwecke, Schotter, sandförmige
und feste Stoffe und -Gegenstände zur Verwendung im Schiffsbau, Isolierstoffe für
Elektrizität, Steingutgegenstände, Postbedarf, Gegenstände für häusliche Zwecke
und andere Erzeugnisse für allgemeine Verwendungszwecke hergestellt werden.
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Unter Schlacke ist in. :erster Linie Hochofenschlacke zu verstehen.
Es können jedoch auch andere Schlacken, wie z. B. Kupfer- und Bleischlacken, Verwendung
finden. Außerdem können geschmolzene Silicate verwendet werden, die eine ähnliche
Zusammensetzung aufweisen wie die gewöhnliche Schlacke und welche dieselben technischen
Eigenschaften wie die Schlacke besitzen.
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Zweckmäßig wird die Schlacke unmittelbar dem Hochofen oder einem anderen
Ofen entnommen, so daß .die in der Schlacke enthaltene Hitze erhalten bleibt und
somit Kosten vermieden sind, die durch erneute Behandlung und nochmaliges Schmelzen
:der Schlacke entstehen würden. Soll jedoch erstarrte Schlacke verwendet werden,
so wird diese beispielsweise in einem Kupolofen mit oder ohne Zusatz von Frischmaterial
wieder geschmolzen.
Dabei wird zweckmäßig vermieden, daß die zu
schmelzenden Stoffe und der feste Brergistoff. in Berührung kommen, um. Verunreinigungen
der .geschmolzenen Stoffe-zu verhindern: Befindet sich die Stelle, an der die Schlacke
behandelt wird, in einer erheblichen Entfernung von den Schmelzöfen, so wird die
geschmolzene Sehlacke beispielsweise in gedeckten Schlackenwagen den Schmelzöfen
zugeführt (die Schlackenwagen erhalten zweckmäßig einen verhältnismäßig großen Fassungsraum,
damit beim Transport möglichst wenig Hitze vierlorengeht). In. jedem Fall wird die
geschmolzene Schlacke in einem entsprechend bemessenen und geformten Gefäß aufgefangen,
das zum Klären -der Schlacke dient und das die Möglichkeit gibt, die Schlacke bei
den späteren Arbeitsvorgängen gleichmäßig zu verteilen und zusammenzusetzen.
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Sind die Schlacken gereinigt worden, so erfolgt ihre Weiterbehandlung
durch. Änderung ihrer chemischen Beschaffenheit.
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Bei einer Art der Veränderung ,der chemischen Beschaffenheit der Schlacke
werden mit oder ohne Verwendung einer Mischvorrichtung unmittelbar vor oder während
des Gieß- odf-r Formvorganges der Erzeugnisse der geschmolzenen Schlacke feste Bestandteile
zugesetzt, :die mehr oder weniger fein zerteilt und mehr oder weniger vorgewärmt
sind. Die chemische Verbindung wird durch späteres Ausglühen gefördert.
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Die Erzeugnisse können nach der Veränderung ihrer chemischen Beschaffenheit
unmittelbar verwendet werden. Sie können aber auch einer weiteren Veränderung und
Umformung unterzogen werden: Diese Veränderung besteht in der mechanischen Einmischung
von Sand (Si02) oder anderen Stoffen, die mehr oder weniger fein zerteilt (beispielsweisevon
der.Kiesform-bis zu .dem unter den gegebenen Verhältnissen notwendigen Feinheitsgrad)
und mehr oder weniger vorgewärmt sind. -Durch die Vorwärmung werden Feuchtigkeit-
und andere flüchtige Bestandfeile ausgetrieben und die Temperatur der Stoffe auf
das gewünschte Maß .gebracht. Jeder geschmolzenen Schlacke (oder Silicaten) gleichgültig,
ob sie von. einem Hochöfen oder einem anderen Ofen stammen, können Zusätze auf mechanischem
Wege beigeben werden. Wind Sand (Si0=) zugesetzt, so wird in Verbindung mit einer
.mechanischenDurchmischung .in gewissemGrade eine chemische Verbindung des Sandes
mit den geschmolzenen Sificaten-vor sich gehen. Dies, trifft auch zu für andere
Stoffe. Das Ausmaß der chemischen Verbindung wird durch die Höhe der Temperaturen,
.durch die Art-,des Ausglühens, .durch den Feinheitsgrad der Stoffe und die Zeit
beeinflußt, in welcher die geschmolzene Schlacke und die festen Stoffe miteinander
in Berührung sind.
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Dieses Ergebnis der miteinander verbundenen chemischen uni mechanischen
Beimischung könnte bei Verwendung des drehbaren Mischzylinders 13 in Fig. i erreicht
werden. In diesem Falle erhält die Schlacke durch Veränderung eine völlig bestimmte
und gleichmäßigeZusammensetzung. Insbesondere bei Verwendung von Sand kann erreicht
werden, daß ein erheblicher Prozentsatz des Sandes ungelöst bleibt und lediglich
auf mechanische Weise beigemischt wird, wenn die Zusatzstoffe in einer solchen Vorrichtung
chemisch mit der Schlacke verbunden werden. Die Zusätze werden .in trockenem Zustand
frei von größeren Mengen Schwefel in Form von Sulfiden oder Sulfaten verwendet.
Diese Stoffe würden während des Formvorganges Gase oder Dämpfe entwickeln, die Hohlräume
oder Blasen. in :dem Enderzeugnis bilden würden.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
in schematischer Form als Beispiele dargestellt worden.
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Fig. i ist ein senkrechter Schnitt durch eine Anlage, die zur Herstellung
der Erzeugnisse nachdem neuen Verfahren dient und bei der ein Entschwefelungsofen
für die Behandlung der - Schlacke Verwendung findet.
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Fig. 2 zeigt- in größerem- Maßstab einen Längsschnitt durch einen
Teildes Entschwefelungsofens. .
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Fig. 3 veranschaulicht die Draufsicht auf den in.Fig. 2 -dargestellten
Teil des Entschwefelungsofens.
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Fig: q. ist ein senkrechter Schnitt durch eine Mischvorrichtung für
die Schlacke und die Zusatzstoffe.
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Fig. 5 stellt einen waagerechten Schnitt nach,der Linie 5-5 in Fig.
q. dar.
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Fig. 6 ist ein teilweiser Schnitt ,durch eine abgeänderte Mischvorrichtung,
bei .der eine Förderschnecke verwendet wird.
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Fig. 7 zeigt einen teilweisen Schnitt durch eine abgeänderte Mischvorrichtung,
bei der mit Zähnen versehene Walzen Verwendung finden.
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Fig. 8 veranschaulicht einen teilweisen -Querschnitt durch
einen Teil eines Flammenofens, der bei der Durchführung des neuen Verfahrens Verwendung
findet.
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Durch die Rinne i hindurch fließt die geschmolzene Schlacke
-in einen Mischer 2 von der notwendigen Form und den erforderlichen Maßen.
Der Mischer 2 ist auf Mauerwerk oder einem Fundament 3 abgestützt. Der Boden 2a
des Mischers verjüngt sich nach unten, so däß sich- die festen Fremdbestandteile
in
diesem verjüngten Teil absetzen können. Von hier aus können diese
festen Fremdbestandteile aus einer oder mehreren Auslaßöffnungen 4 abgezogen werden.
Der Mischer enthält ein oder mehrere Stoßplatten 5, die beweglich sind und die Schlacke
auf dem Wege zu den in einer Dammplatte 6 vorgesehenen Auslaßöffnungen durchmischen.
Die Schlacke wird in einer Rinne 7 nach unten in einen Entschwefelungsofen 8 abgeleitet.
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Als EntschwefAngsofen- für ununterbrochenen Betrieb dient zweckmäßig
ein Flammenofen mit einem oder mehreren schräg angeordneten Arbeitsböden, die durch
Trennwände in verhältnismäßig enge Kanäle unterteilt sind, urn den Schlackenstrom
regelmäßig und dünn über den schrägen Arbeitsboden zu verteilen. Die schräge Lage
des Arbeitsbodens gewährleistet das Abfließen der Schlacke in dem notwendigen Maße.
In manchen Fällen ist die für die vollständige Oxydation der Sulfide notwendige
Ofenlänge sehr beträchtlich. Es könnte eine wirtschaftlichere Ausnutzung des Raumes
durch Verwendung eines senkrechten Ofens erfolgen; in dem die Schlacke von einem
zum anderen Ende hin und her über mehrere Stufen 9 fließt, wobei die Schlacke von
dem Ende der einen- Stufe auf die nächste Stufe herabfließt.
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Jede Stufe ist durch Känäle oder Felder io unterteilt. Die Schlackenwege
könnten nebeneinander angeordnet sein, wobei die Schlacke abwechselnd in einander
entgegengesetzten Richtungen fließt.
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Einzelne Teile können, falls es erforderlich ist, in ein nicht dargestelltes
Mauerwerk eingeschlossen werden, um die Hitze aufrechtzuerhalten. Der Ofen könnte
auch im Bedarfsfalle offen bleiben, damit man .ein Kühlmittel auf den Boden des
Feuerherdes einwirken lassen könnte. Dieser Feuerherd ist in entsprechender Weise
abgestützt. Die zwischen den Trennrippen ioa gebildeten Kanäle oder engen Felder
io (Fig.3) sind mit- Vorsprüngen, z. B. Zähnen iob und in manchen Fällen mit Ouerrippen
ioe sowie Rinnen oder Kanälen iod oder auch gleichzeitig mit mehreren dieser Teile,
versehen, um den Schlackenstrom zu verlangsamen und .den Oxydationsvorgang in die
Länge zu ziehen: Auf der Zeichnung sind die Zähne lob sehr schmal dargestellt, sie
könnten aber j e nach den Ver= hältnissen jede andere Form und Bemessung erhalten.
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Die oxydierende Flamme sowie .die Luft werden in einer nach oben gehenden
Richtung über die Schlacke dadurch hinweggeleitet, daß die oxydierenden Flammen
und Gase beispielsweise in die Auslaßöffnungen ioe (Fig. i), für die unterste Stufe
beispielsweise von einer Feuerkammer i i aus- eingeführt .werden. Diese Flamme und
die Luft streichen in enger Berührung mit der Schlacke unter einem Dach 1z, dasr=sehr-nahe
über der Stufe angeordnet ist, über- jede Stufe -hinweg.
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In Fig. i ist :die mit gestrichelten Linien dargestellte Verbindungsleitung
iof deswegen geknickt gezeichnet, um die Darstellung zu ' erleichtern: In Wirklichkeit
ist diese Leitung kurz und vorzugsweise gerade ausgebildet und verläuft zwischen
dem Teil ioe und der später noch zu beschreibenden Rinne 2o. In manchen Fällen können
oxydierende Flammen oder entsprechende Gase unmittelbar am unteren Ende einer jeden
Stufe eingeführt werden.
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Der .drehbare Zylinder.13 kann in manchen Fällen (wenn. notwendig
in abgeänderter Form) entweder allein zum Entschwefeln oder auch gleichzeitig zum
Verbinden der Schlacken mit- den Zusatzstoffen verwendet werden.
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Für feinere Arbeiten wird zweckmäßig eine Vorrichtung (Fig. i) verwendet,
,die aus einem drehbaren Zylinder 13 besteht, welcher beispielsweise aus einem mit
feuerfestem Material ausgekleideten eisernen Mantel 13' gebildet ist. In
manchen Fällen ist .der Zylinder schräg angeordnet; die Schräglage ist einstellbar.
Der Zylinder könnte auch annähernd waagerecht verlaufen und reit schraubenförmigen
Rippen aus feuerfestem Material versehen sein, durch die der Zylinderinhalt gemischt
und vorwärts bewegt wird. In der Längsrichtung dieses Zylinders sind in seinem Innern
Rippen 13c angeordnet, .durch die .der Zylinderinhalt während des Arbeitsvorganges
angehoben und wieder fallen gelassen wird.
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In manchen Fällen sind noch quer oder schräg verlaufende Rippen aus
feuerfestem Material vorgesehen, um den Flüssigkeitsstrom innerhalb des Zylinders
aufzuhalten. An Stelle der Rippen oder auch in Verbindung mit diesen Rippen könnte
die feuerfeste Verkleidung mit Zähnen oder Vorsprüngen für den gleichen Zweck versehen
sein. Für .die Beheizung des Zylinders dient beispielsweise ein Feuerraum 14, der
jenseits des Herdraumes 15- vorgesehen ist; .der Feuerraum könnte auch unmittelbar
mit dem Zylinder 13 in Verbindung stehen, .in welchem Fall der Herdraum unten oder
auf einer Seite angeordnet ist. Die gasförmigen Brennstoffe und die. Luft könnten
unmittelbar in den Zylinder eingeführt werden. In manchen Fällen wird der Inhalt
des Zylinders 13 unmittelbar an seinem unteren Ende abgezogen. Die in den Zylinder
eingeführten festen Zusatzstoffe bestehen beispielsweise aus Sand; die Korngröße
des Sandes ist je nach den besonderen Verhältnissen verschieden. Der
Zylinder
13 stellt unter günstigen Bedingungen eine wirksame Entschwefelungsvorrichtung,dar-Wer.den
,die festen Stoffe im Verhältnis zur geschmolzenen Schlacke in großen Mengen zugesetzt,
so müssen sie erheblich vorgewärmt sein, um eine zu rasche Abkühlung und Erstarrung.der,
Schlacke zu verhindern.
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Die Zusatzstoffe werden beispielsweise in einem drehbaren Zylinder
16 vorgewärmt, der ähnlich wieder Mischzylinder 13 ausgebildet ist, jedoch höher
als dieser liegt. Für die Beheizung,des Zylinders 13 wenden die Abgase aus dem Mischzylinder
da-durch verwendet, daß .sie durch einen Kanal 17 hindurch in den Zylinder 16 eingeführt
werden. Ist es erforderlich, so kann dem Zylinder 16 zusätzliche Wärme zugeführt
werden. Der Zylinder 16 enthält Längsrippen 16a, um während der Drehung .des Zylinders
die sich .im Arbeitsprozeß befindlichen Stoffe anzuheben und wieder herunterfallen
zu lassen, so daß die heißen Gase durch die Zusatzstoffe hindurchgeleitet werden.
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Vom Zylinder 16 aus gelangen die erwärmten Zusatzstoffe z. B. in einen
Trichter 18, von dem aus sie in einem bestimmten Mengenverhältnis durch eine Fördervorrichtung
i9 in den Zylinder 13 eingeführt werden. Gleichzeitig mit diesen Zusatzstoffen wird
ein' Schlackenstrom, beispielsweise durch eine Rinne 2o hindurch, in den
Zylinder 13 eingeleitet. Die Fördervorrichtung i9 und die Rinne 2o sind durch- einen
Teil der Leitung 17 hindurchgeführt.
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Soll ein feinerer Grad von Genauigkeit und Gleichförmigkeit erzielt
werden, so kann ein waagerechter Zylinder verwendet werden, der unterbrochen drehbar
ist und mit Mitteln (z. B. Öffnungen) für die Beschickung und die Entladung versehen
ist. Diese Öffnungen sind während .der Drehbewegungen geschlossen. Die Einführung
des zu bearbeitenden Gutes in den Zylinder könnte ununterbrochen oder in Abständen
erfolgen. Wird dagegen ein Ofen (wie der dargestellte) mit ununterbrochenem Betrieb
verwendet, so müssen zwei oder mehrere Zylinder zusammenwirken (beispielsweise nach
Art einer Tandemverbindung), um eine unterbrochene Zuführung zu ermöglichen.
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Der nunmehr zu :beschreibende Ofen wird verwendet, wenn z. B. fein
zerteilte Zusatzstoffe nicht zu Gebote stehen oder wenn eine vorherige Zerkleinerung
der Stoffe nicht angebracht erscheint oder wenn die Verwendung einer der vorher
beschriebenen Vorrichtungen vermieden werden soll und die Zusatzstoffe lediglich
unter der Einwirkung ihrer eigenen Schwere zugeführt werden sollen.
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Der Ofen 31 (Fig. 8) ähnelt einem Glaskammerofen und könnte anstatt
mit einer F Trennwand mit mehreren solchen Trennwänden 32 versehen werden, die den
Herdraum in Räume 33 teilen. Diese Räume werden mit dem steinförmigen Material 34
angefüllt. Auf der ersten Kammer entweicht die flüssige Schlacke bei 35 unterhalb
einer Trennwand und aus der zweiten Kammer oberhalb einer Trennwand bei 36 und abwechselnd
so weiter.
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Das eingeführte Material wird zweckmäßig vorgewärmt, zu welchem Zweck
die Abgase des Ofens verwendet werden können, was beispielsweise in einer Rohrleitung
.geschehen kann. Durch Regelung des Schlackenstromes sowie durch die Wahl einer
entsprechenden Anzahl von Kammern kann eine sehr gleichmäßige Zusammensetzung des
Enderzeugnisses erreicht werden.
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Nachstehend ist in FLg. q. und 5 eine für die .mechanische Vermischung
der Schlacke und der festen Zusatzstoffe (oder für die zu gleicher Zeit stattfindende
chemische Verbindung und mechanische Vermischung) dienende Vorrichtung dargestellt.
Ein senkrechter Zylinder 2i (Fig. q.) oder ein in entsprechender Weise anders geformtes
rohrartiges Gefäß mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser ist mit Traversen 22 versehen,
die hohl ausgebildet sind und von innen gekühlt werden. Diese Traversen sind, wie
aus der Zeichnung hervorgeht, in verschiedenen Winkeln zueinander angeordnet, um
eine Mischung - des vom Trichter 23 herangeführten festen Zusatzstoffes und der
aus der Rinne 24 zugeleiteten Schlacke zu ermöglichen. Außerdem soll eine zu schnelle
Hindurchführung der Arbeitsstoffe durch den Zylinder verhindert werden. Dieser Zylinder
könnte erhitzt werden und mit einer entsprechenden Geschwindigkeit umlaufen. Die
Zuführung der geschmolzenen Schlacke und der vorgewärmten festen Zusatzstoffe erfolgt
.gleichzeitig. Beim Herabfallen, werden die Stoffe gemischt und die Mischung fällt
i@n Formen 25, die unterhalb des Zylinders angeordnet sind. Die Mischung könnte
auch auf andere Weise in die endgültige Gestalt gebracht werden.
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In Fig. 7 ist eine schmale Mulde 29 dargestellt, -in der eine Reihe
von im Querschnitt sternförmigen oder mit Rippen versehenen Walzen 3o aus gebranntem
Ton oder einem anderen hitzebeständigen und widerstandsfähigen Baustoff angeordnet
sind. Beispielsweise bei dieser und der im folgenden noch zu beschreibenden Vorrichtung
sind die aus gebranntem Ton oder Steingut bestehenden Walzen voll oder hohl und
luftgekühlt ausgebildet. Bestehen die Walzen aus Metall, so wird man sie hohl ausbilden,
um ein Kühlmittel, beispielsweise Luft oder Dämpfe
durch die Walzen
hindurchleiten zu können. Bei einer anderen Ausführungsform könnte der Zylinder
-oder das Rohr beispielsweise wie bei Fig. 6 (26) befestigt werden. In der .litte
dieses Rohres ist eine umlaufende Spindel 27 angeordnet, die mit entsprechenden
Mischvorrichtungen, beispielsweise einem Schraubengewinde 28 mit entsprechender
Steigung (endloses oder ununterbrochenes Gewinde), versehen ist. Diese Spindel körnte
gegebenenfalls mit Vorsprüngen versehen sein, die eine weitere Durchmischung des
Arbeitsgutes gestatten. In diesem Fall könnte der Zylinder oder das Rohr annähernd
waagerecht angeordnet sein. Entsprechend 'könnte eine feststehende Spindel Anwendung
finden, um .die ein geschlossener Zylinder drehbar ist. In manchen Fällen kann die
feste Masse in das noch flüssige oder plastische Material eingepreßt werden.