DE933625C - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Schwefel oder Schwefel-verbindungen und anderen vergasbaren Stoffen aus Hochofenschlacke - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Schwefel oder Schwefelverbindungen und anderen vergasbaren Stoffen aus Hochofenschlacke Ein Verfahren zur Nutzung des in der Hochofenschlacke enthaltenen Schwefels durch Einblasen von Luft in die feuerflüssige Schlacke ist bereits bekannt. Bei diesem Verfahren ist es aber nicht gelungen, die für die Wirtschaftlichkeit einerseits notwendige Ausbeute an Schwefel, andererseits den notwendigen Schwefelgehalt der Abgase zu erreichen.
• Das Verfahren nach der Erfindung löst diese Aufgabe in der Weise, daß der Berührungsweg und damit auch die Berührungsdauer zwischen Luft und Schlacke so groß gemacht ist, daß die beabsichtigten chemischen Umsetzungen notwendigerweise in dem erforderlichen Umfang stattfinden müssen. Dieser lange Berührungsweg und die Berührungszeit wird dadurch erreicht, daß Luft und Schlacke im Gegen- oder Gleichstrom aneinander vorbeiziehen. Dabei wird der Schlacken-Strom als senkrechte Säule ausgebildet, deren Höhe beliebig gewählt werden kann. Die jeweils ausreichende Höhe kann unschwer durch Versuche ermittelt werden.
• Bei dem bekannten Verfahren wurde die Luft senkrecht durch einen waagerechten Schlackenstrom geblasen, und das beabsichtigte Ergebnis sollte durch entsprechend geringe Bemessung der eingeblasenen Luftmenge erreicht werden.
• Die eingeblasene Luft vergast den Schlackenschwefel nach der Formel 2CaS+302=2Ca0+2SOa+23oWE (i) Das erfindungsgemäße Verfahren läßt es zu - ohne die Schwefelausbeute unwirtschaftlich zu gestalten -, die eingeblasene Luftmenge so zu verringern, daß das Ca des CaS vermöge seiner bedeutend größeren Bindekraft zum Sauerstoff mehr oder weniger den gesamten eingeblasenen Sauerstoff an sich zieht, so daß der Schwefel nicht mehr oxydieren kann und als elementarer Schwefel dampfförmig aus dem Schlackenbad austritt nach der Umsetzung 2 CaS -I- 02 = 2 Ca0 -I- S2 -E- io8 WE (2) Dabei entsteht immer auch S02. Dieses wird bei entsprechend-hoch bemessener Schlackensäule wieder in elementaren Schwefel zurückgeführt nach 4CaS+2S02=4Ca0+3S2+74WE (3) Mit dem Verfahren können ohne weiteres auch andere - gasförmige oder feste - Sauerstoffträger verarbeitet werden, sei es, um den Stickstoffballast auszuschalten CaS -f- H20 = Ca0 -f- H2S - 5 WE (4) oder andere Endstoffe zu erlangen 2 CaS -f- C02 = 2 Ca0 -E- CS2 - 8 WE (5) oder die Schwefelerzeugung zu steigern bzw. die Schlackenwärme zu nutzen CaS + 3 CaS04 = 4 Ca0 + 4 S02 - 173 WE (6) 3 CaS + CaS04 = 4 Ca0 + 2 S2 - i WE (7) 2 CaS -I- CaCO3 = 3 Ca0 + CS2 - 35 WE (8) Die Hochofenschlacken enthalten zumeist auch etwas Alkalien, die sich mit Wasserdampf bzw. der Luftfeuchtigkeit umsetzen nach K20 + H20 = 2 KOH + 16 WE (9) Na20 -f- H20 = 2 NaOH-22 WE (1o) Die Siedepunkte der beiden Hydroxyde liegen zwischen 1300 und i4oo°.
• Alle diese Umsetzungsgleichungen sollen nur eine allgemeine Vorstellung geben. In Wirklichkeit sind die Umsetzungen zumeist umständlicher, verwickelter, vielseitiger und auch unvollständiger. Die Gleichungen geben das jeweils hier wesentliche Endergebnis.
• Bei den meisten Umsetzungen ist notwendige Voraussetzung, daß der zugeführte Sauerstoff weitgehend beschränkt werden kann, ohne daß die Ausbeute an Schwefel in das unwirtschaftliche Gebiet absinkt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das erreicht.
• Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens besteht aus einem aufrecht stehenden, oben und unten geschlossenen säulenförmigen Behälter, bei dem oberhalb des den Behälter größtenteils füllenden, säulenförmigen Schlackenbades eine Rinne für das Zufließen der Schlacke und unten ein Abfluß angeordnet ist, aus dem die Schlacke ummittelbar oder durch ein angeschlossenes Steigrohr abfließt, während die sauerstoffhaltigen Stoffe unten durch eine Rohrleitung und Einströmdüse, z. B. Ringschlitz, in die Schmelze eingeführt werden und die Abgase den Schacht am oberen Ende nach dem Durchströmen des Schlackenbades durch eine Rohrleitung verlassen.
• Fig. i zeigt beispielsweise die Vorrichtung andeutungsweise im senkrechten Schnitt. i ist ein säulenförmiger, oben und unten geschlossener Behälter, zweckmäßig aus Blech, der innen eine geeignete Auskleidung 2 besitzt. Die feuerflüssige Schlacke fließt oben durch eine Rinne 3 dem Behälter zu und unten durch den Abstich 4 ab. Die sauerstoffhaltigen Stoffe werden durch eine Rohrleitung 5 in einem Windkasten 6 zugeführt. Von da treten sie durch Einströmdüsen, die als umlaufender Ringschlitz 7 ausgebildet sind, unten in das Schlackenbad ein, durchströmen es und bewirken dabei die Vergasung des Schwefels in der Schlacke. Die dabei entstehenden Abgase treten oben aus dem Schlackenbad aus und streichen durch die Rohrleitung 8 zur Weiterverarbeitung ab. Diese Weiterverarbeitung kann auch unmittelbar an das Schlackenbad angeschlossen werden.
• Fig.2 stellt eine Weiterentwicklung der Vorrichtung nach Fig. i dar. Der Abstich 4 ist als Steigrohr 9 ausgebildet. Durch diese U-förmige Gestaltung der Vorrichtung wird die Möglichkeit geschaffen, das Gefälle der Vorrichtung vom Schlackeneinlauf 3 bis zum Schlackenauslauf io niedrig zu halten und doch der Schlackensäule die erforderliche Höhe zu geben. Für den nachträglichen Einbau der Vorrichtung in vorhandene Anlagen ist diese Möglichkeit sehr bedeutsam. Dabei stellt sich die Badhöhe nach der Höhenlage der Steigrohrmündung io ein, so daß die schwierige Regelung des Schlackenauslaufes zur Einstellung der Badhöhe wegfällt. Die Abflußmenge paßt sich von selbst der Zulaufmenge an.
• Legt man die Mündung io des Steigrohres 9 etwas höher als die Rinne 3, so wird die Rinne 3 zum Schlackenauslauf und das Rohr 9 zum Schlackeneinlauf. Die Schlacke fließt dann in umgekehrter Richtung durch die Vorrichtung im Gleichstrom zum Gasstrom, der unverändert bleibt. Diese kleine Weiterentwicklung, durch die das Steigrohr zum Schlackenzulauf wird, ermöglicht, den Blastopf weiter vom Abstich des Hochofens abzurücken und die Entfernung mit diesem Steigrohr ohne Nachteil zu überbrücken. Man kann diese Ausbildung auch bei wärmezehrenden Vorgängen im Blastopf anwenden, um die Gefahr des ginfrierens der Schlacke im Steigrohr zu vermeiden.
• Fig. 3 stellt eine andere Ausbildung der Einströmdüse dar. An Stelle des Ringschlitzes 7 in Fig. i ist ein Ringrohr oder mehrere mit kleinen Löchern vorgesehen. Der Windkasten kann bei dieser Düsenausbildung wegfallen.
• Die so gestaltete Vorrichtung, insbesondere in der U-förmigen Ausbildung nach Fig.2, schafft die Möglichkeit, den eingeführten Sauerstoffstrom geradezu beliebig lang innerhalb der feuerflüssigen Schmelze zu halten. Dadurch wird eine große Mannigfaltigkeit von Arbeitsmöglichkeiten gegeben, bei weitgehender Gewinnung des Schlackenschwefels. Die jeweilige Auswahl richtet sich nach den Betriebsgegebenheiten, den erstrebten Endstoffen, den Erfordernissen der Weiterverarbeitung, dem Wärmehaushalt. Das alles bestimmt auch, ob man dem Gegenstrom oder dem Gleichstrom den Vorzug gibt.

Claims (7)

1. PATENTANSPROCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von Schwefel oder Schwefelverbindungen und anderen vergasbaren Stoffen, beispielsweise Alkalien, aus Hochofenschlacke durch Einblasen von Luft in die feuerflüssige Schlacke, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft im Gegen- oder Gleichstrom zum Schlackenfluß durch die feuerflüssige Schlacke geführt wird und daß im besonderen die feuerflüssige Schlacke eine im wesentlichen senkrechte Säule bildet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Luft oder an Stelle der Luft andere mit Schlackenbestandteilen in Reaktion tretende Stoffe, insbesondere CO" H20, CaS04, CaCOa oder MgCO3, einzeln oder gemischt in die Schlacke eingeführt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeführten Sauerstoffträger keinen oder nur geringen Stickstoffballast mit sich führen.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzufuhr so weit beschränkt ist, daß die Stoffe elementar oder als sauerstofffreie Verbindungen oder als entsprechende Stoffgemische gewonnen werden.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 4, gekennzeichnet durch einen aufrecht stehenden, oben und unten geschlossenen säulenförmigen Behälter (i), bei dem oberhalb des den Behälter größtenteils füllenden säulenförmigen Schlackenbades eine Rinne (3) für das Zufließen und unten ein Abstich (4) zum Abfließen der Schlacke angeordnet sind, sowie weiter durch eine unten angebrachte Rohrleitung (5) für die Einführung der Luft und durch eine oder mehrere Einströmdüsen, z. B. einen Ringschlitz (7), und schließlich durch eine Rohrleitung (8) .am oberen Ende des Behälters, durch die die Abgase den Behälter nach dem Durchströmen des Schlackenbades verlassen können.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unten an dem aufrecht stehenden Behälter (i) ein Rohr (9) angeschlossen ist, durch das die Schlacke emporsteigen und auslaufen und die Badhöhe des Schlackenbades im Behälter eingestellt werden kann.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (io) des Rohres (9) etwas höher liegt als die Rinne (3) und daß das Rohr (9) für die Zuführung der Schlacke und die Rinne (3) für deren Abführung ausgebildet sind. B. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmdüse für die Luft viele kleine Ausströmlöcher aufweist, die gegebenenfalls in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind. Angezogene Druckschriften Stahl und Eisen, 41, 1921, S. 845 bis 852; Waeser, Handbuch der Schwefelsäurefabrik, 1930, Bd. I, S. 205 bis 2o8.