EP0286844B1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von bindemittellosen Heissbriketts - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Herstellung von bindemittellosen Heissbriketts Download PDF

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EP0286844B1 EP88103979A EP88103979A EP0286844B1 EP 0286844 B1 EP0286844 B1 EP 0286844B1 EP 88103979 A EP88103979 A EP 88103979A EP 88103979 A EP88103979 A EP 88103979A EP 0286844 B1 EP0286844 B1 EP 0286844B1
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    • C22B1/244Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic
    • C22B1/245Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic with carbonaceous material for the production of coked agglomerates

Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for the production of binderless hot briquettes intended for smelting from finely divided, non-flammable non-pyrophoric residues which are produced in the production and processing of iron and steel.
  • residues are finely divided dusts, sludges, granules and other substances that contain iron oxides or other metal oxides, such as blast furnace filter dust, oxygen converter filter dust, filter dust from the hall dedusting of steelworks, electric furnace filter dust, steelworks filter sludge, etc. reintroducing them into the production process in order to recover the valuable components contained in the residues; in many cases, however, this is associated with great difficulty or not possible at all because of the nature of the residues, in particular because of the fine particle size. In this case, there is often only the possibility to deposit the residues, which creates environmental protection problems.
  • US-A-4 123 209 discloses the hot briquetting of a mixture of iron oxide residues and coal, which is heated in a fluidized bed with the addition of additional fuel and air as the fluidizing gas to the melting point which begins with the briquetting temperature.
  • the mixture is preheated before entering the fluidized bed with the help of the finished, hot briquettes, for which additional heat exchange, mixing and separating devices are necessary.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages described and to propose a method and an associated system with which residues, which essentially do not contain any combustible components, can be processed into binderless hot briquettes.
  • a finely divided fuel is mixed with the finely divided residues.
  • This cold mixture is then supplied with sensible heat from the outside until the fuel ignites. Because of the relatively low temperature level, this heat supply can be carried out economically.
  • the difficult to set high hot briquetting temperatures of 600 to 900 ° C, however, are achieved by the heat generated when the mixed fuel burns; Since the heat of combustion can be transferred directly to the finely divided residue without major losses, this process step can be carried out economically.
  • the heating is carried out either in a fluidized bed / fluidized bed or in a rotary tube.
  • the fuels advantageously used such as lignite high-temperature coke, lignite coke, hard coal coke and lignite or hard coal pulp, should have a low ignition temperature (250 to 450 ° C.) to the amount of the outside keep sensible heat supplied as low as possible until the fuel ignites.
  • the proportion of fuel in the mixture of residue and fuel which is 2 to 10% by mass and preferably 4 to 6% by mass according to Claim 9, should be such that the fuel is heated before the hot briquetting of the heated residues is largely used up. An excess carbon content is only permissible if the type of fuel used does not adversely affect hot briquetting.
  • the amount of fuel added also depends on the calorific value of the fuel and is dependent on the properties of the respective residue, e.g. Water content and specific heat capacity, depending.
  • the mixture of finely divided residue and fuel is additionally supplied with heat which can be felt from the outside even after the onset of the combustion of the fuel in order to accelerate the briquetting temperature of 600 to 900 ° C.
  • the residues to be briquetted are stored in silos 2.
  • the finely divided residue is conveyed to a mixer 4 via a discharge device 3.
  • Finely divided fuel is added from a silo 1 via a metering device 5 and mixed in the mixer 4 with the finely divided residue.
  • the mixture of fuel and finely divided residue is supplied with heat which can be felt from the outside by a hot oxidizing gas stream 7, which also serves as a fluidizing gas stream.
  • the hot oxidizing gas stream 7 is turned off in a combustion chamber 8 Fuel gas 9 and air 10 are generated.
  • the finely divided residue After reaching the ignition temperature of the fuel, it reacts with the oxidizing gas stream; As a result of the heat of combustion generated, the finely divided residue is heated up during its migration over the fluidized bed and has hot briquetting temperature at the end of the fluidized bed.
  • the heated residue 12 is then fed directly to a briquetting press 13 and pressed into hot briquettes.
  • the hot briquettes On a downstream cooling belt 14, the hot briquettes are cooled to ambient temperature by ambient air 15 with the aid of a fan 16.
  • the exhaust air generated above the fluidized bed is fed to a dedusting device, not shown, via a blower 11.
  • a rotary tube 6a is arranged in place of the fluidized bed 6, into which the hot oxidizing gas stream 7 is introduced.
  • the filter dust of example 1 comes from the filter system of a stainless steel plant with an electric furnace and AOD converter, the coarse sludge of example 2 was separated in the filter system of an oxygen steel plant with wet dedusting, and the steel plant dust of example 3 comes from the room dust removal of an oxygen steel plant.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von zur Verhüttung bestimmten bindemittellosen Heißbriketts aus feinteiligen, im wesentlichen keine brennbaren Anteile enthaltenden, nicht-pyrophoren Reststoffen, die bei der Erzeugung und Verarbeitung von Eisen und Stahl anfallen.
  • Bei diesen Reststoffen handelt es sich um feinteilige Stäube, Schlämme, Granulate und sonstige Stoffe, die Eisenoxide oder sonstige Metalloxide enthalten, wie Hochofenfilterstaub, Sauerstoffkonverterfilterstaub, Filterstaub aus der Hallenentstaubung von Stahlwerken, Elektroofenfilterstaub, Stahlwerksfilterschlämme usw. In der Stahlindustrie wird versucht, die anfallenden Reststoffe wieder in das Erzeugungsverfahren einzuschleusen, um die in den Reststoffen enthaltenen wertvollen Bestandteile zurückzugewinnen; in vielen Fällen ist dies jedoch wegen der Beschaffenheit der Reststoffe, insbesondere wegen der Feinteiligkeit, mit großen Schwierigkeiten verbunden oder überhaupt nicht möglich. Es verbleibt dann vielfach nur die Möglichkeit, die Reststoffe zu deponieren, wodurch Umweltschutzprobleme entstehen.
  • Es ist bekannt, übliche Filterstäube unter Zusatz von Bindemitteln zu brikettieren, um auf diese Weise die Wiederverwendung zu ermöglichen, wobei als Bindemittel Stoffe, wie z.B. Bitumen und andere Teerprodukte, Melasse und Sulfitablauge, zum Einsatz kommen. Der Nachteil dieser Bindemittel besteht darin, daß sie durch ihre Abwesenheit die Konzentration der wertvollen Bestandteile im brikettierten Produkt erniedrigen und oft für den nachfolgenden Verarbeitungsprozeß unzulässige Verunreinigungen, wie z.B. Schwefel, einbringen oder Probleme für den Umweltschutz bieten. Da sie in großen Mengen benötigt werden, sind die Kosten, die sich aus dem Preis für das Bindemittel selbst, den Transport- und Lagerkosten sowie eine Reihe anderer Kosten zusammensetzen, beträchtlich, so daß die Wirtschaftlichkeit in Frage gestellt ist.
  • Aus den deutschen Patentschriften 32 23 203 und 35 29 084 sind Verfahren zum Herstellen bindemittelloser Heißbriketts aus Reststoffen bekannt. Nach diesen Verfahren können jedoch nur solche Reststoffe ohne Bindemittel heißbrikettiert werden, die entweder vollständig oder zumindest zum größten Teil aus pyrophorem Material (metallisches Eisen) bestehen; durch Oxidation eines Teils des metallischen Eisens wird die Temperatur des feinteiligen Reststoffes auf 450 bis 650 °C erhöht. In der DE-PS 35 29 084 ist ferner beschrieben worden, bis 15 % der pyrophoren feinteiligen Feststoffe durch Brennstoff zu ersetzen.
  • Für die eingangs beschriebenen Reststoffe, die im wesentlichen keine brennbaren Stoffe enthalten, war die Fachwelt bisher der Auffassung, wie beispielsweise die DE-AS 15 33 827 zeigt, die Heißbrikettiertemperatur durch von außen zugeführte Wärme einzustellen. Eine Heißbrikettiertemperatur im Bereich von 600 bis 900 °C bedingt jedoch, daß die zugehörige Anlage zur Aufheizung der Reststoffe für noch höhere Temperaturen ausgelegt werden muß, wodurch die Anlage teuer und aufwendig wird.
  • Aus US-A-4 123 209 ist schließlich das Heißbrikittieren einer Mischung aus Eisenoxid-Restoffen und Kohle bekannt, die in einem Fließbett unter Zufuhr zusätzlichen Brennstoffs und von Luft als Fluidisierungsgas auf die Brikettiertemperatur beginnenden Schmelzens erhitzt wird. Die Mischung wird vor dem Eintritt ins Fließbett mit Hilfe der fertigen, heißen Briketts vorerhitz, wofür zusätzliche Wärmetausch-, Misch- und Trenneinrichtungen notwendig sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine zugehörige Anlage vorzuschlagen, mit denen auch Reststoffe, die im wesentlichen keine brennbaren Anteile enthalten, zu bindemittellosen Heißbriketts verarbeitet werden können.
  • Gelöst wird der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 3.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Hauptanspruch wird den feinteiligen Reststoffen ein feinteiliger Brennstoff zugemischt. Diesem kalten Gemisch wird dann von außen fühlbare Wärme bis zum Zünden des Brennstoffes zugeführt. Wegen des relativ niedrigen Temperaturniveaus ist diese Wärmezuführung wirtschaftlich durchführbar. Die schwierig einzustellenden hohen Heißbrikettiertemperaturen von 600 bis 900 °C werden dagegen durch die entstehende Wärme beim Verbrennen des zugemischten Brennstoffes erreicht; da die Verbrennungswärme ohne große Verluste direkt auf den feinteiligen Reststoff übertragen werden kann, ist dieser Verfahrensschritt wirtschaftlich durchführbar.
  • Die Erhitzung wird entweder in einem Fließbett/Wirbelbett oder in einem Drehrohr durchgeführt.
  • Vorteilhafte Merkmale des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und 4 bis 12 erwähnt.
  • Die vorteilhafterweise verwendeten Brennstoffe, wie Braunkohlenhochtemperaturkoks, Braunkohlenkoks, Steilkohlenkoks und Braun- oder Steinkohlengrus sollten eine niedrige Zündtemperatur (250 bis 450 °C) haben, um die Menge der von außen zugeführten fühlbaren Wärme bis zum Zünden des Brennstoffes möglichst gering zu halten.
  • Der Anteil an Brennstoff in der Mischung aus Reststoff und Brennstoff, der nach Anspruch 9 2 bis 10 Masse-% und nach Anspruch 10 bevorzugt 4 bis 6 Masse-% beträgt, sollte so bemessen sein, daß vor der einsetzenden Heißbrikettierung der erhitzten Reststoffe der Brennstoff weitgehend verbraucht ist. Ein Überschußkohlenstoffgehalt ist nur dann zulässig, wenn die Art des verwendeten Brenstoffes die Heißbrikettierung nicht nachteilig beeinflußt.
  • Die zugesetzte Brennstoffmenge richtet sich ferner nach dem Heizwert des Brennstoffes und ist von den Eigenschaften des jeweiligen Reststoffes, wie z.B. Wassergehalt und spezifischer Wärmekapazität, abhängig.
  • Bei der Verarbeitung von Filterstäuben aus Sauerstoffaublaskonvertern sollte beachtet werden, daß der verfahrensmäßig bedingte Freikalkgehalt der Stäube 8% nicht überschreitet. Bei höheren Kalkgehalten ist mit einer Zerfallsneigung der Briketts durch Luftfeuchtigkeitsaufnahme und anschließender Hydratisierung zu rechnen. Nur durch deutliche Erhöhung der Brikettiertempertur oder Erhöhung des Walzenpreßdruckes könnten die Nachteile erhöhter Freikalkgehalte ausgeglichen werden. Hierdurch wird allerdings auch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nachteilig beeinflußt.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 12 wird dem Gemisch aus feinteiligem Reststoff und Brennstoff auch nach dem Einsetzen der Verbrennung des Brennstoffes zusätzlich von außen fühlbare Wärme zugeführt, um die Brikettiertemperatur von 600 bis 900 °C beschleunigt zu erreichen.
  • Vorteilhafte Anlagen zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 13 und 14.
  • Als Vorteil der Erfindung wird angesehen, daß die mit der Verarbeitung von Reststoffen, die im wesentlichen keine brennbaren Anteile enthalten, verbundenen Probleme gelöst werden und diese Reststoffe auf energiesparende Weise auf Heißbrikettiertemperatur gebracht werden können. Weiter ist vorteilhaft, daß relativ preiswerte Brennstoffe eingesetzt werden können und daß die Anlage zur Aufheizung der feinteiligen Reststoffe thermisch weniger belastet wird und dadurch kostengünstiger ausgelegt werden kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anlage wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
  • Figur 1
    die erfindungsgemäße bindemittellose Heißbrikettierung von Reststoffen unter Zuhilfenahme eines Fließbettes und
    Figur 2
    die erfindungsgemäße Heißbrikettierung von Reststoffen unter Zuhilfenahme eines Drehrohres.
  • Wie Figur 1 zeigt, sind die zu brikettierenden Reststoffe in Silos 2 gespeichert. Über eine Austragsvorrichtung 3 wird der feinteilige Reststoff zu einem Mischer 4 gefördert. Aus einem Silo 1 wird feinteiliger Brennstoff über eine Dosiervorrichtung 5 zugegeben und im Mischer 4 mit dem feinteiligen Reststoff vermischt.
  • In dem Fließbett 6 wird der Mischung aus Brennstoff und feinteiligem Reststoff durch einen heißen oxidierenden Gasstrom 7, der gleichzeitig als Fluidisierungsgasstrom dient, von außen fühlbare Wärme zugeführt. Der heiße oxidierende Gasstrom 7 wird in einer Brennkammer 8 aus Brenngas 9 und Luft 10 erzeugt.
  • Nach Erreichen der Zündtemperatur des Brennstoffes reagiert dieser mit dem oxidierenden Gasstrom; durch die entstehende Verbrennungswärme wird der feinteilige Reststoff bei seiner Wanderung über das Fließbett aufgeheizt und besitzt am Ende des Fließbettes Heißbrikettiertemperatur. Anschließend wird der aufgeheizte Reststoff 12 unmittelbar einer Brikettierpresse 13 zugeführt und zu Heißbriketts gepreßt. Auf einem nachgeschalteten Kühlband 14 werden die Heißbriketts durch Umgebungsluft 15 mit Hilfe eines Ventilators 16 auf Lagertemperatur abgekühlt. Die über dem Fließbett entstehende Abluft wird über ein Gebläse 11 einer nicht dargestellten Entstaubung zugeführt.
  • Gemäß Figur 2 ist anstelle des Fließbettes 6 ein Drehrohr 6a angeordnet, in welches der heiße oxidierende Gasstrom 7 eingeleitet wird.
  • Die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Werte dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung:
    Figure imgb0001
  • Der Filterstaub des Beispiels 1 stammt aus der Filteranlage eines Edelstahlwerkes mit Elektroofen und AOD-Konverter, der Grobschlamm des Beispieles 2 wurde in der Filteranlage eines Oxygenstahlwerkes mit Naßentstaubung abgeschieden und der Stahlwerksstaub des Beispieles 3 stammt aus der Raumentstaubung eines Oxygenstahlwerks.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung von zur Verhüttung bestimmten bindemittellosen Heißbriketts aus feinteiligen, im wesentlichen keine brennbaren Anteile enthaltenden, nicht-pyrophoren Reststoffen, die bei der Erzeugung und Verarbeitung von Eisen und Stahl anfallen, wobei
    a) den Reststoffen in einem gesonderten Mischer Brennstoff in feinteiliger Form zugemischt wird,
    b) das im Mischer gebildete Gemisch aus Reststoff und Brennstoff in ein Fließbett/Wirbelbett überführt und dem Gemisch von außen soviel fühlbare Wärme durch einen heißen oxidierenden Gasstrom, der gleichzeitig als Fluidisierungsgasstrom dient, zugeführt wird, bis der Brennstoff zündet und der Brennstoff nach Erreichen des Zündpunktes mit Hilfe des oxidierenden heißen Gasstromes verbrannt wird, wobei soviel Brennstoff zugesetzt wird, daß die Temperatur des Reststoffes den Bereich von 600 bis 900 °C erreicht, und
    c) die erhitzten Reststoffe unmittelbar nach Verlassen des Fließbettes/Wirbelbettes bei einer Temperatur im genannten Bereich heißbrikettiert werden und die erzeugten Heißbriketts anschließend auf einem Kühlband gekühlt werden, jedoch ohne Nutzung der fühlbaren Wärme der Heißbriketts in Wärmetauschern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des Gemisches aus Reststoff und Brennstoff im Fließbett/Wirbelbett 5 bis 30 Minuten beträgt.
  3. Verfahren zur Herstellung von zur Verhüttung bestimmten bindemittellosen Heißbriketts aus feinteiligen, im wesentlichen keine brennbaren Anteile enthaltenden, nicht pyrophoren Reststoffen, die bei der Erzeugung und Verarbeitung von Eisen und Stahl anfallen, wobei
    a) den Reststoffen in einem gesonderten Mischer Brennstoff in feinteiliger Form zugemischt wird,
    b) das Gemisch aus Reststoff und Brennstoff in ein Drehrohr überführt und dem Gemisch von außen soviel fühlbare Wärme durch einen in das Drehrohr eingeblasenen heißen oxidierenden Gasstrom zugeführt wird, bis der Brennstoff zündet und der Brennstoff nach Erreichen des Zündpunktes mit Hilfe des oxidierenden heißen Gasstromes verbrannt wird, wobei soviel Brennstoff zugesetzt wird, daß die Temperatur des Reststoffes den Bereich von 600 bis 900 °C erreicht, und
    c) die erhitzten Reststoffe unmittelbar nach Verlassen des Drehrohres bei einer Temperatur im genannten Bereich heißbrikettiert werden und die erzeugten Heißbriketts anschließend auf einem Kühlband gekühlt werden, jedoch ohne Nutzung der fühlbaren Wärme der Heißbriketts in Wärmetauschern.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des Gemisches aus Reststoff und Brennstoff im Drehrohr 5 bis 30 Minuten beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoffe, die mit den Reststoffen in einem gesonderten Mischer gemischt werden, Braunkohle und/oder Steinkohle in Form von Koks und Grus verwendet werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der eingesetzten Brennstoffe bis 5 mm beträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der eingesetzten Brennstoffe 0,5 bis 1,5 mm beträgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Brennstoff in der Mischung aus Reststoff und Brennstoff 2 bis 10 Masse-% beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Brennstoffes 4 bis 6 Masse-% beträgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der feinteiligen Reststoffe bis 5 mm beträgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der feinteiligen Reststoffe kleiner als 1 mm ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus feinteiligem Reststoff und Brennstoff im Fließbett/Wirbelbett oder im Drehrohr auch nach dem Einsetzen der Verbrennung des Brennstoffes zusätzlich von außen fühlbare Wärme zugeführt wird, um die Brikettiertemperatur von 600 bis 900 °C beschleunigt zu erreichen.
  13. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche im wesentlichen aus folgenden Teilen besteht:
    - einem gesonderten Mischer (4),
    - einem Fließ-/Wirbelbett (6),
    - einer gesonderten Brennkammer (8) zur Erzeugung eines heißen oxidierenden Gasstromes mit Zuleitung zum Fließ-/ Wirbelbett,
    - einer Brikettierpresse (13) und
    - einem Kühlband, jedoch ohne Wärmetauscher zur Nutzung der fühlbaren Wärme der Heißbriketts.
  14. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, welche im wesentlichen aus folgenden Teilen besteht:
    - einem gesonderten Mischer (4),
    - einem Drehrohr (6a),
    - einer gesonderten Brennkammer (8) zur Erzeugung eines heißen oxidierenden Gasstromes mit Zuleitung zum Drehrohr,
    - einer Brikettierpresse (13) und
    - einem Kühlband, jedoch ohne Wärmetauscher zur Nutzung der fühlbaren Wärme der Heißbriketts.
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