EP0913486B1 - Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Download PDF

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EP0913486B1 EP98890321A EP98890321A EP0913486B1 EP 0913486 B1 EP0913486 B1 EP 0913486B1 EP 98890321 A EP98890321 A EP 98890321A EP 98890321 A EP98890321 A EP 98890321A EP 0913486 B1 EP0913486 B1 EP 0913486B1
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Definitions

  • the invention relates to a method for granulating and Crushing of molten material, e.g. Blast furnace slag, at which the melt is introduced into water and the solidified granulate is discharged and onto a device to carry out this procedure.
  • molten material e.g. Blast furnace slag
  • a process for granulating and crushing molten liquid Material is described for example in AT-B-400 140.
  • melt was in a Mixing chamber introduced under pressure, being in the mixing chamber Pressurized water, steam or water / steam mixtures have been injected. Due to the rapid expansion, this became known Procedure a pressure built up, which via a diffuser to Expulsion of the solidified particles leads to the kinetic Particle energy was used for comminution.
  • Purpose was arranged after the diffuser baffle plates or the exit jet of the diffuser against the exit jet another diffuser directed.
  • the granulation of blast furnace slags generally produces significant amounts of hydrogen sulfide, which subsequently necessitates a correspondingly complex cleaning of the steam.
  • sulfur can have quite desirable effects.
  • the process according to the invention therefore aims not only to find sufficiency with relatively small-sized units and to achieve high fineness levels with the greatest possible energetic use of the sensible heat and the steam produced during granulation, but also to prevent degassing of hydrogen sulfide and H 2 S predominantly set in the granulate.
  • the method according to the invention exists to achieve this object essentially in that the water is in a pressure-resistant Reaction space is submitted that the reaction space under one Vapor pressure of more than 2.5 bar, in particular more than 5 bar, is set that the solidified granules are drained and in a jet mill is transferred and that the jet mill with Steam is operated. Because the water in a pressure-resistant Reaction space is submitted, a vapor pressure of more than 2.5 bar are maintained, which leads to that there is no hydrogen sulfide degassing. hydrogen sulfide can therefore in amounts of about 80 wt.% in the glassy solidifying granules are bound.
  • the jet mill according to the invention with the steam formed when the melt solidifies is operated.
  • This vapor which still contains residual hydrogen sulfide, is Grinding chamber further cleaned at the same time because of additional hydrogen sulfide can be bound in the grinding room, the majority of the steam can be circulated.
  • the method according to the invention is therefore advantageously carried out in such a way that that the steam formed in the reaction chamber in countercurrent is overheated to the liquid slag jet and into a fluidized bed counter jet mill is injected and relaxed.
  • the injection can separate from the introduction of the granules in this case the fluidized bed jet mill take place, which makes it a special there is little wear on the nozzles.
  • the regrind which is present as pre-chilled hot granules, via a pressure-relaxation dosing system was added to the grinding fluid bed become.
  • the fineness of grinding can be increased in that, as one corresponds to preferred implementation of the method according to the invention, the vapor withdrawn from the reaction space before the Jet mill via reheating with additional fuels to be led.
  • the method according to the invention can also be carried out in this way be that the granules formed in the reaction chamber over a Pressure lock is applied and drained and into the Fluid bed jet mill is injected with steam as the propellant, the slag granules in the manner of a solid-matter injector can be injected accelerated into the fluidized bed.
  • the grinding efficiency can be significantly higher than that immediate introduction into the fluidized bed can be increased.
  • the wear in the for Acceleration and the introduction of the granules provided Nozzles.
  • the inventive device for performing the inventive The procedure is such that in a swivel pan is arranged for the absorption of the melt that on the pressure-resistant Container a pressurized water line is connected that a granulate sludge is arranged at the bottom of the container, which is connected to a jet mill via a line and that to the flameproof closable container a line for the steam formed is connected, which with nozzles of Jet mill is connected.
  • a pressurized water line is connected that a granulate sludge is arranged at the bottom of the container, which is connected to a jet mill via a line and that to the flameproof closable container a line for the steam formed is connected, which with nozzles of Jet mill is connected.
  • the training is advantageously made so that between Slag pan and the water-containing part of the reaction space a shaft with a slag jet diameter exceeding Cross section is arranged.
  • the injection of such may still contain hydrogen sulfide Steam into the fluidized bed counter jet mill contained in the closed system leads to the fact that more quantities Hydrogen sulfide can be set in the grinding room.
  • the Pressure in the grinding chamber can be subatmospheric and Reach values of up to 0.1 bar, which makes it particularly efficient is achieved.
  • FIG. 1 shows a first embodiment in which the Granulate in the fluidized bed of the fluid bed counter jet mill is introduced, which is operated with steam and
  • Fig. 2nd is a schematic representation of a solid fuel injector for the Immediate introduction of the drained granulate with the Steam as motive steam in the fluid bed.
  • Fig. 1 is a pressure-resistant container, which can be closed pressure-tight by a cover 2.
  • the container 1 is a pan 3 for receiving liquid melt arranged to pivot about an axis 4.
  • the slag pan 3 can slag in free fall via a slag shaft 20 in the lower area of the pressure-resistant Container are poured in which pressurized water over a line 5 was introduced.
  • the slag is in a water bath 6 pelletized and can via a pelletizer 7 and Line 8 into a downstream fluidized bed counter jet mill 9 be transferred.
  • the can by introducing the The resulting saturated steam is dried in the water and, if necessary, partially overheated, this steam as dry steam via line 10 in the head region of the pressure-resistant container 1 can be deducted.
  • the dry steam can subsequently over a superheater 11, which is operated with additional fuel, be heated further and into the ring line 12 to the nozzles 13 the fluidized bed counter jet mill 9 are directed.
  • the steam relaxes in the mill, with an intense in the fluidized bed Grinding effect on that applied to the fluidized bed via line 8 Granules are exercised.
  • the fines can be over Sifter 14 and a line 15 are deployed.
  • At the bottom of the Fluidized bed jet mill can coolant via a line 17 be fed.
  • Hydrogen sulfide discharged with the fine material can be in easily separated from the steam and by combustion to be separated from the vapor stream to sulfur.
  • This propellant steam can go directly to the head of the pressure-resistant container 1 can be removed via line 10.
  • the motive steam can also via the heater 11 and / or a dry steam compressor, not shown, are guided, before it is placed in the solid fuel injector.
  • the granules is from the injector in the grinding chamber 16 of the fluidized bed jet mill 9 introduced, which makes a particularly high Efficiency is achieved.
  • the enthalpy of conversion the motive steam in the fluid bed is used for the grinding work, also for a faster pressure reduction in the grinding chamber Water can be injected into it.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material, wie z.B. Hochofenschlacken, bei welchem die Schmelze in Wasser eingetragen wird und das erstarrte Granulat ausgetragen wird sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material ist beispielsweise in der AT-B-400 140 beschrieben. Bei dieser bekannten Verfahrensweise wurde Schmelze in eine Mischkammer unter Druck eingebracht, wobei in die Mischkammer Druckwasser, Dampf oder Wasser/Dampfgemische eingedüst wurden. Bedingt durch die rasche Expansion wurde bei dieser bekannten Verfahrensweise ein Druck aufgebaut, der über einen Diffusor zum Ausstoß der erstarrten Partikel führt, wobei die kinetische Energie der Teilchen zur Zerkleinerung genutzt wurde. Zu diesem Zweck wurden im Anschluß an den Diffusor Prallplatten angeordnet oder aber der Austrittsstrahl des Diffusors gegen den Austrittsstrahl eines weiteren Diffusors gerichtet.
Für das Granulieren von schmelzflüssigem Material sind neben dem Wassergranulieren auch bereits Verfahren vorgeschlagen worden, bei welchen die Schlacken auf eine geringe Schlackenhöhe bzw. -dicke aufgebreitet wurden und mit Luft bzw. Preßluft gekühlt wurde. Allen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß Granulate mit Korngrößen von etwa 2 bis 6 mm erzielbar waren, daß jedoch geringere Korngrößen nur mit überproportional großen Anlagen und hohem energetischen Aufwand erzielt werden konnten. Insbesondere ist es für die Verwendung derartiger Granulate als Zementzuschlagstoff erforderlich, wesentlich geringere maximale Korngrößen zu erzielen, wobei in diesem Falle wiederum energetisch aufwendige zusätzliche Mahlvorgänge erforderlich waren.
Bei der eingangs beschriebenen Einrichtung mit welcher gleichzeitig mit dem Granulieren unter Ausnutzung der kinetischen Energie eine Zerkleinerung erzielt werden konnte, war der Zerkleinerungsaufwand zwar weit geringer, als mit einer nachfolgenden gesonderten Mühle.
Beim Granulieren von Hochofenschlacken entstehen in der Regel nennenswerte Mengen an Schwefelwasserstoff, welche in der Folge eine entsprechend aufwendige Reinigung des Dampfes erforderlich machen. Insbesondere für die Verwendung von zerkleinertem Granulat für die nachfolgende Zementherstellung bzw. als Zementzuschlagstoff kann aber Schwefel durchaus erwünschte Wirkungen haben. Das erfindungsgemäße Verfahren zielt daher darauf ab nicht nur mit relativ kleinbauenden Aggregaten das Auslangen zu finden und unter weitestgehender energetischer Nutzung der fühlbaren Wärme und des beim Granulieren entstehenden Dampfes hohe Mahlfeinheiten zu erzielen, sondern auch darauf, eine Entgasung von Schwefelwasserstoff zu unterbinden und H2S zu einem überwiegenden Teil im Granulat abzubinden.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß das Wasser in einem druckfesten Reaktionsraum vorgelegt wird, daß der Reaktionsraum unter einem Dampfdruck von mehr als 2,5 bar, insbesondere mehr als 5 bar, gesetzt wird, daß das erstarrte Granulat abgeschlämmt und in eine Strahlmühle übergeführt wird und daß die Strahlmühle mit Dampf betrieben wird. Dadurch, daß das Wasser in einem druckfesten Reaktionsraum vorgelegt wird, kann ein Dampfdruck von mehr als 2,5 bar aufrecht erhalten werden, welcher dazu führt, daß eine Schwefelwasserstoffentgasung unterbleibt. Schwefelwasserstoff kann daher in Mengen von etwa 80 Gew.% im glasartig erstarrenden Granulat gebunden werden. Dadurch, daß das erstarrte Granulat abgeschlämmt und in eine Strahlmühle übergeführt wird, kann die geforderte Mahlfeinheit in der Strahlmühle erzielt werden, wobei die Strahlmühle erfindungsgemäß mit dem bei Erstarren der Schmelze gebildeten Dampf betrieben wird. Dieser noch Rest-Schwefelwasserstoff enthaltende Dampf wird im Mahlraum gleichzeitig weiter gereinigt, da weiterer Schwefelwasserstoff im Mahlraum gebunden werden kann, wobei der Großteil des Dampfes im Kreislauf geführt werden kann.
Bedingt durch die Tatsache, daß im druckfesten Reaktionsraum Wasser vorgelegt wird, wird zunächst Sattdampf gebildet, wobei der Dampfdruck im geschlossenen System lediglich von der zugeführten Wärme bzw. von der zugeführten Flüssigschlackenmenge abhängig ist. Eine nachfolgende Überhitzung, wie sie beispielsweise durch ein Abziehen des entstehenden Sattdampfes im Gegenstrom zu dem in das Wasser eingebrachten schmelzflüssigen Material, führt aufgrund der Strömungsverluste nicht zu einer Druckerhöhung. Lediglich die Dampfenthalpie wird ideal-isobar erhöht. Für die nachfolgende Mahlarbeit in der Strahlmühle kann daher die Enthalpiedifferenz zwischen Düse und Mahlraum genutzt werden, wobei in Abhängigkeit von der gewünschten Mahlfeinheit die Enthalpiedifferenz durch Überhitzung, durch Dampfverdichtung oder aber auch durch Kühlung des Mahlraumes durch Eindüsen von Wasser erhöht werden.
Mit Vorteil wird daher das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß der im Reaktionsraum gebildete Dampf im Gegenstrom zum flüssigen Schlackenstrahl überhitzt wird und in eine Fließbett-Gegenstrahlmühle eingedüst und entspannt wird. Das Eindüsen kann in diesem Falle gesondert vom Einbringen des Granulates in die Fließbett-Gegenstrahlmühle erfolgen, wodurch sich ein besonders geringer Verschleiß der Düsen ergibt. Aufgrund des im Mahlraum vorherrschenden wesentlich geringeren Druckes muß das Mahlgut, welches als ggf. vorgekühltes Heißgranulat vorliegt, über ein Druck-Entspannungsdosiersystem dem Mahlfließbett aufgegeben werden.
Die Mahlfeinheit kann dadurch erhöht werden, daß, wie es einer bevorzugten Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht, der aus dem Reaktionsraum abgezogene Dampf vor der Strahlmühle über eine Nacherhitzung mit Zusatzbrennstoffen geführt wird.
Neben der gesonderten Aufgabe des Mahlgutes auf das Fließbett kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch so durchgeführt werden, daß das im Reaktionsraum gebildete Granulat über eine Druckschleuse ausgebracht und abgeschlämmt wird und in die Fließbett-Strahlmühle mit Dampf als Treibgas eingedüst wird, wobei das Schlackengranulat nach Art eines Feststoff-Injektors in das Fließbett beschleunigt eingedüst werden kann. Auf diese Weise kann der Mahlwirkungsgrad wesentlich gegenüber einem unmittelbaren Einbringen in die Wirbelschicht erhöht werden. Gleichzeitig steigt allerdings der Verschleiß in den für die Beschleunigung und das Einbringen des Granulates vorgesehenen Düsen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist so ausgebildet, daß in einem druckfest verschließbaren Behälter eine schwenkbare Pfanne für die Aufnahme der Schmelze angeordnet ist, daß an den druckfesten Behälter eine Druckwasserleitung angeschlossen ist, daß am Boden des Behälters ein Granulat-Abschlämmer angeordnet ist, welcher über eine Leitung mit einer Strahlmühle verbunden ist und daß an den druckfest verschließbaren Behälter eine Leitung für den gebildeten Dampf angeschlossen ist, welche mit Düsen der Strahlmühle verbunden ist. Mit einer derartigen Vorrichtung kann der gesamte beim Erstarren der Schmelze gebildete Dampf im Kreislauf geführt werden, wobei mit Vorteil zur Erhöhung der Enthalpiedifferenz die Ausbildung so getroffen ist, daß in die Dampfleitung ein Überhitzer und/oder Verdichter eingeschaltet ist.
Neben der bereits angedeuteten Möglichkeit der direkten Aufgabe des abgeschlämmten Granulates in das Fließbett der Fließbett-Gegenstrahlmühle kann die Ausbildung erfindungsgemäß mit Vorteil auch so getroffen werden, daß die Dampfleitung an als Feststoff-Injektoren ausgebildete Düsen für den Eintrag des abgeschlämmten Granulates in die Fließbett-Strahlmühle angeschlossen ist.
Um eine entsprechende Überhitzung des gebildeten Sattdampfes sicherzustellen, welcher aus dem Reaktionsraum abgezogen werden kann, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, daß zwischen Schlackenpfanne und dem Wasser enthaltenden Teil des Reaktionsraumes ein Schacht mit den Schlakkenstrahldurchmesser übersteigendem Querschnitt angeordnet ist. Durch die Verwendung von Dampf als Treibgas bzw. Betriebsgas der Mühle wird verhindert, daß das Feingut und der Dampf mit Luft verdünnt wird. In der Folge kann daher bei einem Ausbringen von Dampf nach einem Kondensieren des Wassers Schwefelwasserstoff in einfacher Weise zu Schwefel verbrannt werden, wodurch eine sichere Reinigung von verbleibenden Schwefelmengen gelingt.
Das Eindüsen derartigen ggf. noch schwefelwasserstoffhältigen Dampfes in die im geschlossenen System enthaltene Fließbett-Gegenstrahlmühle führt gleichzeitig dazu, daß weitere Mengen an Schwefelwasserstoff im Mahlraum abgebunden werden können. Der Druck im Mahlraum kann hiebei unteratmosphärischen Druck und Werte bis 0,1 bar erreichen, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine erste Ausbildung, bei welcher das Granulat in die Wirbelschicht der Fließbett-Gegenstrahlmühle eingebracht wird, welche mit Dampf betrieben wird und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Feststoff-Injektors für das unmittelbare Einbringen des abgeschlämmten Granulates mit dem Dampf als Treibdampf in das Fließbett.
In Fig. 1 ist mit 1 ein druckfester Behälter bezeichnet, welcher durch einen Deckel 2 druckfest verschließbar ist. Im Deckelbereich des Behälters 1 ist eine Pfanne 3 für die Aufnahme von flüssiger Schmelze um eine Achse 4 schwenkbar angeordnet. Durch Verschwenken der Schlackenpfanne 3 kann Schlacke im freien Fall über einen Schlackenschacht 20 in den unteren Bereich des druckfesten Behälters gegossen werden, in welchen Druckwasser über eine Leitung 5 eingebracht wurde. Die Schlacke wird im Wasserbad 6 granuliert und kann über einen Granulatabschlämmer 7 und die Leitung 8 in eine nachfolgende Fließbett-Gegenstrahlmühle 9 übergeführt werden.
Im Bereich des Schachtes 20 kann der durch Einbringen der Schmelze in das Wasser entstehende Sattdampf getrocknet und ggf. teilweise überhitzt werden, wobei dieser Dampf als Trockendampf über die Leitung 10 im Kopfbereich des druckfesten Behälters 1 abgezogen werden kann. Der Trockendampf kann in der Folge über einen Überhitzer 11, welcher mit Zusatzbrennstoff betrieben ist, weiter erhitzt werden und in die Ringleitung 12 zu den Düsen 13 der Fließbett-Gegenstrahlmühle 9 geleitet werden. Der Dampf entspannt in der Mühle, wobei in der Wirbelschicht ein intensiver Mahleffekt auf das über die Leitung 8 auf das Fließbett aufgebrachte Granulat ausgeübt wird. Das Feingut kann über einen Sichter 14 und eine Leitung 15 ausgebracht werden. Am Boden der Fließbett-Gegenstrahlmühle kann über eine Leitung 17 Kühlmittel zugeführt werden.
Ggf. mit dem Feingut ausgetragener Schwefelwasserstoff kann in einfacher Weise vom Dampf getrennt werden und durch Verbrennung zu Schwefel aus dem Dampfstrom abgetrennt werden.
Bei der Detaildarstellung nach Fig. 2 gelangt das über die Leitung 8 vom Granulatabschlämmer zugeführte Granulat in einen Feststoff-Injektor 18, welchem Treibdampf über die Leitung 19 zugeführt wird. Dieser Treibdampf kann unmittelbar dem Kopf des druckfesten Behälters 1 über die Leitung 10 entnommen werden. Der Treibdampf kann aber auch über den Erhitzer 11 und/oder einen nicht dargestellten Trockendampfverdichter geführt werden, bevor er in den Feststoff-Injektor eingebracht wird. Das Granulat wird aus dem Injektor in den Mahlraum 16 der Fließbett-Gegenstrahlmühle 9 eingebracht, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt wird. Auch hier wird die Umwandlungsenthalpie des Treibdampfes im Fließbett für die Mahlarbeit genutzt, wobei für eine raschere Druckverringerung im Mahlraum auch Wasser in diesen eingedüst werden kann.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material, wie z.B. Hochofenschlacken, bei welchem die Schmelze in Wasser eingetragen wird und das erstarrte Granulat ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in einem druckfesten Reaktionsraum vorgelegt wird, daß der Reaktionsraum unter einem Dampfdruck von mehr als 2,5 bar, insbesondere mehr als 5 bar, gesetzt wird, daß das erstarrte Granulat abgeschlämmt und in eine Strahlmühle (9) übergeführt wird und daß die Strahlmühle (9) mit Dampf betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Reaktionsraum gebildete Dampf im Gegenstrom zum flüssigen Schlackenstrahl überhitzt wird und in eine Fließbett-Gegenstrahlmühle (9) eingedüst und entspannt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Reaktionsraum abgezogene Dampf vor der Strahlmühle (9) über eine Nacherhitzung mit Zusatzbrennstoffen geführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im Reaktionsraum gebildete Granulat über eine Druckschleuse ausgebracht und abgeschlämmt wird und in eine Fließbett-Strahlmühle (9) mit Dampf als Treibgas eingedüst wird.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem druckfest verschließbaren Behälter (1) eine schwenkbare Pfanne (3) für die Aufnahme der Schmelze angeordnet ist, daß an den druckfesten Behälter (1) eine Druckwasserleitung (5) angeschlossen ist, daß am Boden des Behälters ein Granulat-Abschlämmer (7) angeordnet ist, welcher über eine Leitung (8) mit einer Strahlmühle (9) verbunden ist und daß an den druckfest verschließbaren Behälter (1) eine Leitung (10) für den gebildeten Dampf angeschlossen ist, welche mit Düsen (13) der Strahlmühle (9) verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Dampfleitung ein Überhitzer (11) und/oder Verdichter eingeschaltet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfleitung an als Feststoff-Injektoren (18) ausgebildete Düsen für den Eintrag des abgeschlämmten Granulates in eine Fließbett-Strahlmühle (9) angeschlossen ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schlackenpfanne (3) und dem Wasser enthaltenden Teil des Reaktionsraumes ein Schacht (20) mit den Schlackenstrahldurchmesser übersteigendem Querschnitt angeordnet ist.
EP98890321A 1997-11-03 1998-11-03 Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Expired - Lifetime EP0913486B1 (de)

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