EP0754247B1 - Procede et systeme de traitement thermique de materiaux - Google Patents

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EP0754247B1 EP95913086A EP95913086A EP0754247B1 EP 0754247 B1 EP0754247 B1 EP 0754247B1 EP 95913086 A EP95913086 A EP 95913086A EP 95913086 A EP95913086 A EP 95913086A EP 0754247 B1 EP0754247 B1 EP 0754247B1
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treatment bed
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B21/00—Open or uncovered sintering apparatus; Other heat-treatment apparatus of like construction
    • F27B21/06—Endless-strand sintering machines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C22B1/20—Sintering; Agglomerating in sintering machines with movable grates

Definitions

  • the invention relates to a method for heat treating a pourable treatment goods, especially for sintering metallic materials according to the preamble of the claim 1.
  • the invention further relates to an arrangement according to the preamble of claim 12.
  • Fig. A in the as a treatment plant, a conventional sintering plant with the the first additional units is shown schematically.
  • Fig. A The arrangement shown in Fig. A consists essentially from a sintering plant 1 with one on the inlet side End arranged ignition furnace 3, a sintered bed transport device 5, which is an endless passed through the sintering plant Sinter belt 7, a sinter mixture feed device 9 and an exhaust gas extraction device 11, with the Help also the one that runs from top to bottom through the sintered bed Pressure drop is built up for the sintering process.
  • the sinter mixture consists of the one described with reference to FIG known sintering process from ores, aggregates, Fuels, especially coke breeze, quicklime and return goods the sintering process itself.
  • a mixing and rolling drum 13 ensures an intimate mixture of granular or pourable Mix components as well as a uniform grain size and shape of the sintered material.
  • the feed device 9 is made up of the mixing and Rolling drum 13 loads and pours the sinter mixture in a substantially uniform layer thickness on the grate of the Sinter belt 7. With the help of an upstream feed device 15 is a finished sintered layer in this known system abandoned as a rust coating on the sintered belt 7, the between the actual sinter bed, i.e.
  • the sintered mixture layer and the grate is arranged and in the manner of a temperature barrier the grate from excessive temperature loads and Protects stress.
  • the finished sintered layer remains of the subsequent sintering process in the sintering plant 1 untouched and disrupts the post-processing steps in a crusher 17, in a sinter cooler 19 and in a cold sieve station 21 until the usable finished sinter is obtained at the issuing point 23 not.
  • the associated conventional sintering process is as follows From: The sintering belt 7 is first a suitable layer of rust evenly abandoned via the feeder 15. The sinter mixture is placed on the grate in a predetermined Layer thickness over the full width of the bed as evenly as possible heaped up. From the sinter mix feed point the sintering belt 7 moves below the feeding device 9 left to the sinter plant. The sinter bed is from the igniter 3 on the first page facing this when entering the sinter plant 1 ignited. Through the trigger 11 below the bed is in the entire sintering plant 1 in the sintering bed built up a pressure drop through which combustion air introduced into the firing sinter mixture and exhaust gases on the second sintered bed side (bottom) can be removed.
  • a firing zone forms in the sintered bed, which progresses of the sinter bed in the sinter plant from right to on the left in the sintered bed moves from top to bottom, the sintered material is sintered through in this zone and for caking is coming.
  • the course and training of the burning or Sintering zone over the depth of the sintering bed is over the length of the sintered strip in the interior of the sintering plant 1 from FIG. B removable. In this example, the bed depth is 500 mm. How B can be seen from FIG.
  • the invention is therefore based on the object Generated heat treatment process of the generic type Pollutants as far as possible and with a comparatively low level To remove capital expenditure, preferably under Reduction of the exhaust gas volume to be cleaned.
  • the invention is based on Recognition that the conventional sintering process described by its nature numerous exhaust gas cleaning systems favorable properties and phases inherent in the previous could not be used appropriately. This is only possible according to the invention, namely procedurally with the features of the claim 1 and in line with the Features of claim 12.
  • the invention starts from those with extremely high investment costs polluted exhaust gas purification measures on the secondary side for very large gas volumes. It binds in all alternatives Exhaust gas purification solutions are essentially one in the primary Sintering process.
  • the invention proceeds from the consideration from that in the known type of heat treatment a strong adsorbing filter layer is connected downstream of the combustion zone, as long as the burning zone is not yet on the side of the flame opposite exhaust side has broken through. The cleaning effect this "natural" adsorption layer is at used the invention. Before the cleaning effect by burning of carbonaceous (adsorbable) fuel disappears and the burning zone penetrates to the other side, in the first solution according to the invention The pressure drop reverses and a counterburn occurs.
  • the in the end of the process exiting the treatment bed Exhaust gases collected and together with those required for heat treatment Gases in the initial and / or middle phase of the Process passed through the treatment bed.
  • the exhaust gases can distributed over a large area over the treatment bed and be guided through it.
  • the pollutants have to not be focused on the area of the igniter, but can work together with combustion air in lower Concentration can be supplied.
  • the contained in the exhaust gases Pollutants, such as dioxins and furans, are in turn under the influence of the high temperature during the passage of the gas mixture destroyed by the burning zone. Even with this alternative process the cleaning effect is behind the burning zone formed "natural" adsorption layer used. It is only low technical conversion measures to implement the process required, so that the costs incurred are comparatively are low.
  • the cleaning of the exhaust gases can therefore affect one limit accordingly short section of the treatment area, in which the pollutant concentration and exhaust gas temperature are maximum. In this way, cleaning systems are sufficient small capacity to a whole treatment plant with very operate lower pollutant emissions.
  • the shift in pollutant concentration profiles will by enriching the treatment bed with pollutant adsorbing Means reached that the pollutants to the last Retain the section of the treatment area (e.g. the sintering machine).
  • agents with improved adsorption properties can be used.
  • a bigger specific Surface of the individual adsorbent particles can for example, to the desired shift in the pollutant concentration profiles to lead.
  • the pollutant adsorbing agents are advantageous mixed with the material to be treated and then poured onto the grate, before they are introduced into the treatment area. So it succeeds almost without additional technical effort, that Pollutant-absorbing agents evenly in the treatment bed to distribute.
  • the Pollutant adsorbent in the lower area of the treatment bed in a higher concentration than in the upper range of the treatment bed.
  • Different concentration ratios between pollutant adsorbents and material to be treated can be produced during mixing.
  • concentration of the pollutant adsorbing Using the top down in the treatment bed gradually increase. Instead, you can use two or more layers provided with different concentration ratios become.
  • a preferred embodiment is characterized in that the collected exhaust gases are catalytically cleaned using their high temperature. Effective catalytic cleaning is only possible at temperatures above 300 ° C. The superposition of the pollutant concentration maxima with the temperature maximum achieves the high temperature required for catalytic cleaning in most heat treatment processes. No additional thermal energy has to be added; instead, the heat energy released in the heat treatment process is collected and sufficient as a heat supplier. It is also advantageous that the heat is not released into the environment as waste heat.
  • Various types of pollutants can be removed from the exhaust gas by catalytic cleaning; For example, organochlorine substances such as dioxins and furans can be reduced using suitable reduction catalysts. Nitrogen oxides can also be easily reduced at these temperatures. Catalytic oxidation is possible, for example, for pollutants such as SO 2 . SO 2 becomes SO 3 by oxidation.
  • the pollutant adsorbing agents and their concentrations be chosen in the treatment bed so that the concentration profiles of the pollutants generated in the treatment process and in particular their maxima among themselves in the end section overlap the treatment area.
  • concentration profiles of different pollutants can be overlapped with each other and ever the steeper the concentration peaks, the lower that becomes partial volume of the exhaust gas to be cleaned and the more effectively it works the inventive method.
  • the exhaust gas after the catalytic cleaning washed with adsorbent and water become.
  • the water introduced reduces the exhaust gas temperature to such an extent that for example, crystallize salts and chlorides.
  • the quality of the exhaust gas can be further improved Spray dryer or in addition to this an activated coke system be used.
  • the exhaust gas after cleaning Adsorbent and water subjected to particle separation are advantageousously, the exhaust gas after cleaning Adsorbent and water subjected to particle separation.
  • Part of the solids that result from particle separation can be recycled and used again as an adsorbent Cleaning can be used. Because the adsorbent-containing Solids their capacity to absorb pollutants at their first Not being able to fully utilize the passage through the exhaust gas, succeeds through the return, the adsorbent to load up to its capacity limit with pollutants and to keep the operating costs low.
  • carbonaceous, pourable material e.g. Coke breeze and / or activated coke used.
  • This material is inexpensive to acquire.
  • coke breeze ignites and releases the heat of combustion released as additional heat to the treatment bed. It no disturbing foreign substances remain in the treatment bed back.
  • the method according to the invention is preferred during sintering metallic materials used.
  • FIG. 1 differs from the conventional sintering arrangement in Fig. A on the one hand by a second ignition furnace 4, the arranged near the outlet end of the sintering plant 1 is and the sinter bed ignites from the bottom, and on the other hand by a device for generating a pressure gradient in the opposite direction, i.e. from the bottom of the bed to the top of the bed.
  • This pressure drop generating device has one Exhaust hood 6 and one arranged in a return line 8 Suction pump 10 on.
  • the exhaust gas discharged via the hood 6 can be via a suitable filter 12 are dedusted.
  • a mixer 14 the exhaust gas with that in the front or middle area of the sintering plant 1 required combustion air mixed and together with the combustion air through the hood 16 from top to bottom passed through the sinter bed.
  • the organochlorine substances destroyed reliably enough.
  • Pass behind the burning zone those returned or newly created during sintering Exhausts the sintered mixture in which the high carbon Fuel usually in the form of finely divided coke breeze is included. This fuel acts as an adsorbent, in which a substantial part of the pollutants, similar as with conventional secondary cleaning of exhaust gases in activated coke reactors, is adsorbed.
  • the adsorbent can in the lower layers of the sintered bed in higher concentration than in the upper layers.
  • the adsorbent and the sintered mixture can also be applied to the belt one after the other be applied.
  • Such an adsorbent layer can also in addition to enriching the material to be treated adsorbent material can be used.
  • the adsorbent itself can be an aggregate and / or one used in conventional sintering processes Be a mixture of substances, its pollutant-absorbing properties are improved in the sense of the invention. It is important that that Concentration profile of the pollutants in adaptation to the exhaust gas temperature profile is moved. This is illustrated in FIG. 2 explained in more detail below.
  • the sintering process begins below the ignition furnace 3.
  • the Sinter belt 7 moves in the conveying direction, that is in FIG. 2 to the right. Simultaneously with the funding movement of the Sinter bed moves through the sinter zone daily from top to bottom the sinter bed.
  • FIG. 2A shows a diagram of the exhaust gas temperatures, plotted against the sintering belt length.
  • the solid line represents the curve for a conventional sintering process and the dashed Line the curve for the method according to the invention This also applies to diagrams B-D.
  • the course of the exhaust gas temperature shows in the rear section of the sintering area a strong maximum, both in the known and in the method according to the invention. The temperature curve will practically not affected by the invention.
  • FIG. 2B shows the diagram of the concentrations of SO 2 in the exhaust gas, plotted against the sintering band length.
  • solid line the SO 2 concentration in the exhaust gas increases just behind the center of the sintering system.
  • the SO 2 peak is very wide.
  • the exhaust gas concentration of the SO 2 is constantly significantly lower in the front and middle sections and only increases significantly later with a relatively steep flank. The peak is shifted backwards and considerably narrower.
  • the exhaust gas concentrations of polychlorinated dibenzodioxins and dibenzofurans are plotted against the sintering band length in FIG. 2C.
  • concentration of organochlorine substances increases in the middle of the sintering process.
  • the peak is very broad.
  • the exhaust gas loading with organochlorine substances in the front and middle sections is significantly reduced by the additional adsorption effect of the sintered bed and the maximum is shifted backwards to form a sharper peak.
  • the exhaust gas concentrations of NO x are plotted against the sintering band length in FIG. 2D.
  • the NO x concentration is constant almost over the entire length of the sintering belt. Only at the end of the band does the NO x concentration drop approximately linearly. As a result, cleaning of the entire exhaust gas volume was previously required to remove the NO x pollutants.
  • the exhaust gas concentration of NO x in the process according to the invention is negligibly low in the front and middle sections and only rises to a peak in the rear section of the sintering belt.
  • the procedure is for many heat treatment processes with similar advantages applicable, in particular also for roasting processes, for example for the heat treatment of metal sulfides, especially lead, zinc and nickel in an oxidizing atmosphere.

Claims (21)

  1. Procédé pour le traitement thermique d'un produit de traitement apte à être versé dans un lit de traitement, notamment pour le frittage de matériaux métalliques en ajoutant des combustibles à forte teneur en carbone où
    le produit à traiter est versé selon une épaisseur de couche minimale prédéterminée sur une grille mobile ;
    la grille avec le lit de traitement est amenée à passer à travers une zone de traitement, et le lit de traitement, lors de l'entrée dans la zone de traitement, est allumé à partir d'un premier côté ;
    ensuite, sous une amenée d'oxygène et d'une chute de pression depuis le côté d'allumage à travers le lit de traitement, il est formé une zone de combustion dans le lit de traitement partant du côté d'allumage ; et
    la zone de combustion, lors du transport ultérieur du produit de traitement, sous l'effet de la chute de pression, est déplacée dans la direction d'un deuxième côté du lit de traitement opposé au premier côté pour traiter thermiquement le produit de traitement successivement, où des gaz d'échappement sortant du lit de traitement sont évacués,
    caractérisé
    en ce que pour l'élimination des matières nocives, on tire profit de l'effet de nettoyage de la couche d'adsorption naturelle formée derrière la zone de combustion,
    où un processus de contre-combustion est introduit par l'allumage du produit de traitement à partir du deuxième côté du lit de traitement, après que le lit de traitement ait été transporté plus loin selon un trajet prédéterminé dans l'installation de traitement et que la zone de combustion a atteint une profondeur de pénétration déterminée dans le lit de traitement, cependant avant que la zone de combustion ait percé jusqu'au deuxième côté du lit de traitement ; et
    où le lit de traitement est exposé au deuxième emplacement d'allumage à une chute de pression opposée de telle sorte qu'il se forme depuis le deuxième côté une deuxième zone de combustion qui est amenée à avancer à travers le lit de traitement suffisamment pour que dans celle-ci, les particules de combustible non encore saisies par la première zone de combustion soient brûlées et que l'ensemble du lit de traitement soit fritté.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz d'échappement sortant dans au moins une phase du processus de traitement du lit de traitement sont collectés et sont amenés de préférence ensemble avec les gaz requis pour l'allumage à l'allumage du lit de traitement pour détruire des matières nocives dans la zone d'allumage et/ou lors du passage à travers le lit de traitement sous l'effet de la chute de pression dans la zone de combustion et/ou adsorbés dans une couche d'adsorption formée dans le lit de traitement.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les gaz d'échappement sortant dans la phase finale du processus de traitement du lit de traitement sont collectés et sont guidés ensemble avec les gaz requis pour le traitement thermique dans la phase initiale et/ou moyenne du processus de traitement à travers le lit de traitement, pour détruire des matières nocives dans la zone de combustion et/ou les adsorber dans une couche d'adsorption formée dans le lit de traitement derrière la zone de combustion.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le produit à traiter est déposé et réparti sur une couche de matériau de frittage essentiellement inerte et est amené sur la grille de telle sorte à l'emplacement d'allumage que l'allumage du produit à traiter commence au côté éloigné de la couche de matériau de frittage (inerte).
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le lit de traitement avant et/ou dans la zone de traitement est enrichi en moyens adsorbant les matières nocives et que les matières nocives, sous l'effet des moyens adsorbant les matières nocives, sont retenues de telle sorte dans le lit de traitement que dans au moins une phase, de préférence la dernière, du processus de traitement, le profil de concentration d'au moins un type de matière nocive soit adapté au profil de la température des gaz d'échappement et que notamment les maxima associés de profil de la température des gaz d'échappement et du ou des type(s) de matières nocives soient amenés à se chevaucher, et que les gaz d'échappement sortant dans cette phase du lit de traitement sont collectés.
  6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens adsorbant les matières nocives sont mélangés avec le produit à traiter et sont versés ensuite sur la grille avant d'être introduits dans la zone de traitement.
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens adsorbant les matières nocives sont présents dans la zone inférieure du lit de traitement en une concentration plus élevée que dans la zone supérieure du lit de traitement.
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les gaz d'échappement collectés sont nettoyés d'une manière catalytique en tirant profit de leur température élevée.
  9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les gaz d'échappement sortant dans la dernière phase du lit de traitement sont soumis à une séparation des particules qui est disposée de préférence en amont du nettoyage catalytique.
  10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le gaz d'échappement, après le nettoyage catalytique, est nettoyé avec des moyens d'adsorption et de l'eau.
  11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on utilise comme matériau adsorbant les matières nocives un matériau contenant du carbone, apte à être versé, par exemple de la poussière de coke et/ou du coke actif.
  12. Agencement pour le traitement thermique d'un produit à traiter granuleux respectivement apte à être versé, notamment pour le frittage de matériaux métalliques en ajoutant des combustibles à forte teneur en carbone, avec une installation de traitement (1), un dispositif de transport (5) du lit de traitement qui présente une courroie (7) déplaçant le lit de traitement sur une grille à peu près horizontalement à travers l'installation de traitement, un dispositif (9) pour charger le produit à traiter (24) sur la grille avant l'emplacement d'entrée de celui-ci dans l'installation de traitement, un four d'allumage (3) disposé au voisinage de l'entrée de l'installation de traitement pour allumer le lit de traitement à un premier côté et un dispositif d'aspiration (11) des gaz d'échappement actifs sur le deuxième côté du lit de traitement opposé au premier côté,
    caractérisé en ce qu'il est disposé dans le tronçon d'extrémité côté sortie de l'installation de traitement (1) un deuxième four d'allumage (4) qui allume le lit de traitement à son deuxième côté ; et
    en ce qu'il agit au voisinage du deuxième four d'allumage une installation de génération de pression différentielle (6, 8, 10) qui produit une chute de pression du deuxième au premier côté du lit de traitement.
  13. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est disposé au moins dans le tronçon d'extrémité côté sortie de l'installation de traitement un dispositif de collecte séparé des gaz d'échappement et
    en ce qu'un conduit de retour relie le dispositif de collecte séparé des gaz d'échappement au four d'allumage (3) pour guider au moins les gaz d'échappement aspirés du tronçon d'extrémité côté sortie de l'installation de traitement dans le four d'allumage (3).
  14. Agencement selon la revendication 12, caractérisé en ce que dans le tronçon d'extrémité côté sortie de l'installation de traitement, il est disposé un dispositif de collecte séparé des gaz d'échappement,
    qu'un dispositif de mélange (14, 6) est prévu pour l'amenée de l'air de combustion pour le tronçon côté entrée et/ou médian de l'installation de traitement (1) ; et
    en ce que le dispositif de mélange est relié au dispositif de collecte séparé des gaz d'échappement pour ramener les gaz d'échappement retirés du tronçon d'extrémité côté sortie de l'installation de traitement selon une répartition à travers le lit de traitement.
  15. Agencement selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il est disposé dans le tronçon d'extrémité de la zone de traitement un dispositif de collecte des gaz d'échappement et est accouplé par un premier conduit d'aspiration à un réacteur de nettoyage catalytique.
  16. Agencement selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'il est disposé en aval du dispositif de collecte des gaz d'échappement un premier séparateur de particules, notamment un filtre électrique dans le flux des gaz d'échappement.
  17. Agencement selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce qu'il est disposé en aval du réacteur de nettoyage catalytique un réacteur à moyen d'adsorption.
  18. Agencement selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il est disposé en aval du réacteur à moyen d'adsorption un deuxième séparateur de particules, notamment un filtre en tissu.
  19. Agencement selon l'une des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que le flux des gaz d'échappement est ramené du dispositif de collecte des gaz d'échappement par le réacteur de nettoyage catalytique au four d'allumage (3) dans la section avant de la zone de traitement.
  20. Agencement selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce qu'il est disposé un dispositif de collecte séparé des gaz d'échappement, pour la collecte des gaz d'échappement dans les sections avant et médiane de la zone de traitement et est relié par un deuxième conduit d'aspiration à un troisième séparateur de particules, notamment un filtre électrique.
  21. Agencement selon l'une des revendications 12 à 20, caractérisé en ce que derrière le filtre électrique, le deuxième conduit d'aspiration est relié au premier conduit d'aspiration.
EP95913086A 1994-04-06 1995-03-11 Procede et systeme de traitement thermique de materiaux Expired - Lifetime EP0754247B1 (fr)

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