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Verfahren zur elektrischen Reinigung der trockenen Abgase aus Ofenprozessen
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung eines Übelstandes, der bei der elektrischen
Gasreinigung dann auftritt, wenn es sich um sehr trockene Gase handelt, bei denen
der Staub, wie das meist der Fall ist, keine leitenden Eigenschaften besitzt. Wie
bekannt, setzt sich der geladene trockene Staub an die Niederschlagselektroden an
und führt hier zur sogenannten Staub- oder Rückionisation. Der trockene hochisolierende
Staub gibt nämlich seine Ladung nicht an die Niederschlagselektrode ab, sondern
die mit wachsender Schicht im Staub entstehende Feldstärke bewirkt nach einiger
Zeit ein Rücksprühen, die Wirkung des Filtervorganges läßt nach, es treten starke
Überschläge auf und der Betrieb wird empfindlich gestört, ja in vielen Fällen unmöglich
gemacht.
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Zum Ableiten der Ladungen aus der Staubschicht auf die Niederschlagselektroden
hat man verschiedene Methoden zur Anwendung gebracht: Man hat den Staub mittelbar
oder unmittelbar befeuchtet, so daß die Ladungen in Form von Kriechentladungen nach
der Niederschlägselektrode abfließen können, oder dem Staub Stoffe zugesetzt, die
seine Leitfähigkeit erhöhen, oder aber kostspielige und umständliche Vorrichtungen
zur Entfernung der Staubansätze vorgesehen. Während man nämlich bisher dem Gas vor
oder während der Reinigung Flüssigkeit zuführte, wird bei dem Verfahren nach der
Erfindung auf eine besondere Art dein Gas nicht Feuchtigkeit zugeführt, sondern
entzogen und auf die abzuscheidenden Schwebeteilchen abgeleitet.
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Es gibt aber nun hygroskopische Stoffe, die selbst gegenüber einem
sehr niedrigen Feuchtigkeitsgehalt des Gases diesem begierig die letzten Reste von
Wasser oder Säuren entziehen und so die Möglichkeit des Auftretens der schädlichen
Rückionisation stark vermindern. Auf dieser Beobachtung beruht die Erfindung. Sie
geht darauf hinaus, bei der Durchführung von einen nicht hygroskopischen und daher
nicht leitenden Staub entwickelnden, insbesondere metallurgischen Ofenprozessen
mit nachfolgender Elektrofilterung der Abgase bereits den Vorgang, der den Staub
im Ofen erzeugt, so einzurichten, daß neben den abzuscheidenden Produkten auch hygroskopischer
Staub entsteht. Dies geschieht der Erfindung gemäß dadurch, daß der Ofenbeschickung
ein hygroskopischer Stoff in einer geringen, den Ablauf des Ofenprozesses selbst
unbeeinflußt lassenden, aber den Staub schon bei seiner Entstehung in einem für
die Erzeugung der erforderlichen Leitfähigkeit
ausreichenden Masse
hygroskopisch machenden Menge zugesetzt wird.
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Welche Möglichkeiten hier bestehen, zeigen die nachstehend erläuterten
drei Beispiele. Beispiel i In einer Wälzanlage sollen im Sinterofen blei- und zinkhaltige
Erzrückstände in bekannter Weise behandelt werden. Die Ofentemperaturen betragen
etwa 8oo bis iooo°. Die verdampften Metalle gehen in der oxydierenden Atmosphäre
des Ofens in ihre Oxyde über, und der Oxydstaub wird in einem nachgeschalteten Elektrofilter
abgeschieden. Da die Abscheidungsprodukte nur dann verwertbar sind, wenn sie als
reines trockenes Pulver gewonnen werden können, muß die Kühlung der Gase indirekt
geschehen. Dabei fällt der Staub sehr trocken an, der im Elektrofilter die eingangs
erwähnten Schwierigkeiten verursachte. Von der Erwägung ausgehend, daß Kochsalz
bei den angegebenen Ofentemperaturen in seine Bestandteile dissoziiert und dabei
eine partielle Zinkchloridbildung auftreten muß (neben anderen mehr oder wenigerhygroskopischen
Chlorigen) , wurden im Ofen einige Kilogramm Kochsalz je Tonne Erz zugegeben. Während
in dem ursprünglichen Flugstaub von hygroskopischen Chloriden nur folgende Prozentsätze
vorhanden waren
| Cadmiumchlorid ........ 2, 15 %, |
| Zinkchlorid . .......... 1,56°/o, |
| Natriumchlorid . . . . . . . . . 2,850/" |
hatten sich durch die Zugabe von Kochsalz zur Ofenbeschickung die Chloridmengen
wie folgt erhöht:
| Cadmiumchlorid ........ 3,23°/o, |
| Zinkchlorid , ......... 5,320%0, |
| Natriumchlorid ........ 7,980o. |
Die Wasseraufnahme des ursprünglichen Flugstaubes verhielt sich bei einer Prüfung
gegenüber der Wasseraufnahme des Flugstaubes bei Verwendung von Kochsalz wie 2,26
: 28,4. In der Folge traten jetzt im Elektrofilter Staubionisationen nicht mehr
auf, und der Betrieb konnte ungestört durchgeführt werden.
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Beispiel e Bei dem vorhergehenden Beispiel wurde Kochsalz, also ein
Stoff zugesetzt, der erst im Laufe des Ofenprozesses zur Wirkung kam, wo die chemischen
Umsetzungen zu einer hygroskopischen Substanz, dem Zinkchlorid, führten. Es sei
nun wieder eine Wälzanlage zum Beispiel genommen, nur mit dem Unterschied, daß ein
von vornherein hygroskopischer Stoff, nämlich Magnesiumchlorid, zugegeben wird.
Auch in diesem Falle tritt bei den angegebenen Temperaturen zunächst eine Dissoziation
des Zusatzstoffes ein, bei der nachfolgenden Abkühlung bildet sich jedoch ,wieder
das Magnesiumchlorid. Dieser Stoff ist billig, sehr stark hygroskopisch und unter
Umständen dem Kochsalzzusatz vorzuziehen. Die Menge des Zusatzes ist ungefähr dieselbe
wie beim Kochsalz; auch hier werden die Störungserscheinungen vollständig unterdrückt.
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Beispiel3 Ein weiteres Beispiel soll zeigen, wie man durch eine kleine
Änderung der Ofenführung die eingangs erwähnten Übelstände vermeiden kann: Beim
Verblasen von Kupferstein in Kupferkonvertern mit nachgeschaltetem Elektrofilter
kann sich die Staubionisation in sehr starker Weise bemerkbar machen, denn auch
hier entstehen sehr trockene Gase und trockener, wenig hygroskopischer Staub. Der
Kupferstein enthält etwa 5 bis 60o Schwefel als Heizmaterial. Durch das Einblasen
von Luft entsteht S O_ und etwas S 03. Aus dem letzteren bildet sich bei etwa 2oo°
C aus der Feuchtigkeit der Sekundärluft und der eingeblasenen Luft etwas H2 S 04.
Dies führt zur Bildung von Zinksulfat, einem sehr hygroskopischen Stoff, der aber
meistens wegen des zu geringen Feuchtigkeitsgehaltes der eingeblasenen und der Sekundärluft
in zu geringer Menge anfällt, um der Staubionisation im nachgeschalteten Elektrofilter
wirksam zu begegnen. In metallurgischer Hinsicht hat man der mehr oder weniger geringen
Luftfeuchtigkeit bisher keine große Bedeutung beigelegt, für die Wirkungsweise des
nachgeschalteten Elektrofilters ist aber aus den angegebenen Gründen die Menge der
zugegebenen Feuchtigkeit von ausschlaggebender Bedeutung. Gemäß der Erfindung wird
nun der Ofenbetrieb in solcher Weise verändert, daß der Gebläseluft etwas Wasserdampf
zugesetzt wird. Dieser Wasserdampf ist entscheidend für die Menge des sich bildenden
Zinksulfats und somit für die Hygroskopizität der sich im Elektrofilter ansetzenden
Staubschicht.
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Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich
von der bekannten Übung, gemäß der z. B. ein Hochofen mit größeren Mengen von hygroskapischen
Zusatzstoffen beschickt wird. In diesen bekannten Fällen dient der Zusatzstoff rein
hüttenmännischen Zwecken, um den Ofengang selbst maßgebend zu beeinflussen, während
es bei dem Verfahren nach der Erfindung gerade darauf ankommt, daß der Ofenbeschickung
nur eine geringe Menge eines hygroskopischer< Stoffes zugesetzt und der Ofenprozeß
unbeeinflußt gelassen wird. Die Beigabe größerer Mengen an Zusatzstoff zur Ofenbeschickung
ist für den der Erfindung zugrunde liegenden
Zweck auch deshalb
unerwünscht, weil sonst zu befürchten ist, daß der im Elektrofilter niedergeschlagene
Staub zu feucht wird und die Elektroden verkrustet, was auf jeden Fall vermieden
werden muß.