EP0982407B1 - Process for melting inorganic substances - Google Patents
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- EP0982407B1 EP0982407B1 EP98810835A EP98810835A EP0982407B1 EP 0982407 B1 EP0982407 B1 EP 0982407B1 EP 98810835 A EP98810835 A EP 98810835A EP 98810835 A EP98810835 A EP 98810835A EP 0982407 B1 EP0982407 B1 EP 0982407B1
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- 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
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/08—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in rotary furnaces
- C21B13/085—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in rotary furnaces wherein iron or steel is obtained in a molten state
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/22—Arrangements of air or gas supply devices
- F27B3/225—Oxygen blowing
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- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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- F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
- F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
- F27B7/2083—Arrangements for the melting of metals or the treatment of molten metals
Definitions
- the invention relates to a method for melting inorganic substances, especially ashes, slags, glass and metals in a rotating lying Converter or a rotary tube.
- Fossil heaters such as described in US 3,934,864, generally use burners that are liquid, gaseous or dust-like fuels.
- fuel also becomes oxygen and oxygen-enriched air used.
- the latter is advantageous when substances with a high melting temperature, For example, metallurgical slags to be melted.
- the achievable Flame temperature is much higher than when using Air.
- the amount of exhaust gas is smaller, resulting in lower exhaust gas losses and leads to fuel savings.
- the disadvantage of the fossil burner heaters is that the generated Heat can be transferred only over the surface of the melt.
- the Heat transfer surface is limited by this. If the melting process in immobile Converters are also performing the heat conduction in the bathroom as well the internal bath convection small.
- WO-A-87/03913 and SU-A-1298256 disclose steelmaking processes, in which scrap is melted in an oxygen converter, wherein the on the Metal applied oxygen content or the distance of the oxygen lances from Bad be changed in the course of the procedure. This should be the melting time reduced or the yield of liquid metal can be increased.
- the invention seeks to avoid these disadvantages. Its the task to propose a process for melting inorganic substances, which allows the use of low-cost fuels and with that anyway the required high temperatures are achieved.
- the advantages of the invention are that for melting the inorganic Substances cost-effective fuels can be used.
- cost-effective fuels can be used.
- the oxygen supply of the bath at a speed which is at least as great as the speed of sound, generates an intensive stirring effect on the bath surface.
- a rotating converter or a rotary kiln is ensured that the material to be heated always moves and mixes. unmelted Material floats due to smaller density preferably at the surface and comes there intensively with the hot oxidizing fuels and combustion gases in contact.
- the oven is operated in such a way that when starting up a bath is presented from molten material, which either by the use conventional burners containing liquid, gaseous or dusty fuels be operated, produced or by feeding from another Melting furnace is introduced. Only then are lumpy fuel and that to be melted material supplied to the converter and applied with oxygen, wherein the oxygen reacts with the solid fuel and releases heat, which leads to the melting of the material used. That already when starting the furnace a liquid bath of molten material is present is achieved that, firstly, the lumpy fuel from the beginning of the Surface of the melt is and secondly no further precautions with respect to the ignition of the lumpy fuel subsequently used must be taken.
- Fig. 1 shows a simplified representation of a converter 1, in a support frame 2 is arranged on motor-driven support rollers 3.
- the converter 1 has the Form a lying cylindrical drum and is on its two end faces open, wherein the inner diameter narrows on the two end faces, that the degree of filling is about 20% of the internal volume.
- the converter 1 can be rotated about its axis 4.
- the converter 1 for the purpose of emptying pivotable.
- Inside the converter is the molten bath 5 of inorganic substances.
- the converter 1 is via a charging chute 6 with the to be melted mainly inorganic substances 7, in the present Embodiment Rostasche from the waste incineration, and the Fuel 8 fed.
- About a water-cooled oxygen lance 9 is oxygen or oxygen-enriched gas 10 at a certain angle the surface of the bath 5 is injected.
- the loading is done by one Oven side emptying takes place via the opening on the opposite Converter page.
- the converter 1 is advantageously operated so that when starting for the first time a bath 5 is produced from molten material. This is done first according to the known state of the art by using conventional burners, which, for example, with gaseous, z. As natural gas, or with liquid fuel, such as oil operated. Another possibility is the direct feed of the converter 1 with molten material from another melting furnace. Thereafter, via the charging chute 6 lumpy fuel, preferably carbon, carbonaceous fuel or dry or pre-dried waste, as well as the material to be melted from inorganic materials 7 is added.
- Oxygen or oxygen-enriched gas 10 is injected via the oxygen lance 9 at a speed which is at least as great as the speed of sound, so that the oxygen 10 partially penetrates the bath 5, reacts with the solid fuel 8 and liberates heat which is released Melting of the material used 7 leads.
- the stoichiometric ratio of carbon C to oxygen O 2 can be adjusted as desired. With ratios greater than 1 reducing conditions are set so that the heavy metals are reduced in the bath in their metallic form and evaporated.
- the speed at which the oxygen is applied to the bath 5 must be at least as great as the speed of sound V s .
- the use of a rotating converter ensures that the material to be heated always moves and mixes. Unmelted material floats on the surface due to its lower density, where it comes into intensive contact with the hot oxidizing coal or the carbonaceous fuel and the combustion gases.
- the feed of the converter 1 can be both continuously, as well as batchwise respectively.
- the inorganic substances to be melted become 7
- the fuel 8 and the oxygen 10 are supplied to the converter 1 continuously, so that the redox state in the gas phase through the choice of fuel and Oxygen amount can be set arbitrarily, and also the redox state can be influenced in the bathroom.
- the residence times of the substances to be melted on the bath 5 are of the Bath temperature and the grain size of the feed material dependent.
- For MVA slag is the residence time at a bath temperature of about 1500 ° C and continuous feed for about 15 seconds.
- the residence time of the liquid Phase is from the furnace geometry and necessary for the melting Bath surface dependent and is approximately in the hourly range.
- the bath temperature which is necessary to produce a low-viscosity melt, for example in case of flash ash from incineration (melting temperature approx. 1250 ° C) greater as 1400 ° C.
- Fig. 2 shows a further embodiment of the invention.
- the illustrated plant differs from that shown in Fig. 1 in that another water-cooled Oxygen lance 10 is used and that in the furnace next to the Slag - another metal phase is located.
- the oxygen lance 10 is aligned parallel to the axis 4 of the converter 1. It has in its longitudinal extension a plurality of aligned on the bath 5 nozzles through which the oxygen or the oxygen-enriched gas 10 at a speed v, which is equal to or greater than the speed of sound V s injected.
- the inorganic substances 7 to be melted are in this case Metals.
- a second phase 11 of slag may be present in the converter 1.
- the lighter one Slag phase 11 floats on the heavier metal phase 5.
- the combustion reaction runs on the slag phase 11 from. This will prevent that the molten or unmelted metal directly with the injected oxygen 10 comes into contact.
- the emptying of the metal is done by tilting the Converter while retaining the liquid slag phase 11. This is z. B. allows if the converter discharge side with only a small Opening is provided so that by quickly tilting the converter 1 only the heavy metal phase 5 runs out through the opening and the lighter slag phase 11 remains in the converter 1. The loading then takes place continuously, emptying discontinuously.
- the invention is not limited to the embodiments shown limited. So instead of the rotating converter lying a rotary kiln be used or, for example, the oxygen supply or the solids supply be structurally different.
- the method is z. B. also applicable for smelting of ashes from waste incineration by direct Combustion of dry, pre-dried, pyrolyzed or gasified waste or residues, which together with the Rostasche also boiler and / or Filter ash can be melted from the waste incineration.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen von anorganischen Stoffen, insbesondere Aschen, Schlacken, Glas und Metallen in einem drehenden liegenden Konverter oder einem Drehrohr.The invention relates to a method for melting inorganic substances, especially ashes, slags, glass and metals in a rotating lying Converter or a rotary tube.
In der Metallurgie sind verschiedenen Verfahren zum Schmelzen fester Stoffe bekannt. Die Energie, welche zum Schmelzen der Feststoffe benötigt wird, wird dabei entweder über eine fossile oder eine elektrische Beheizung bereitgestellt.In metallurgy, various processes for melting solids are known. The energy needed to melt the solids is added provided by either fossil or electric heating.
Fossile Beheizungen, wie beispielsweise in US 3 934 864 beschreiben, benutzen im allgemeinen Brenner, die mit flüssigen, gasförmigen oder staubförmigen Brennstoffen beschickt werden. Zur Oxidation des Brennstoffes werden neben Luft auch Sauerstoff und sauerstoffangereicherte Luft verwendet. Letzteres ist vorteilhaft, wenn Stoffe mit hoher Schmelztemperatur, beispielsweise metallurgische Schlacken, geschmolzen werden sollen. Die erreichbare Flammentemperatur liegt dabei wesentlich höher als beim Einsatz von Luft. Ausserdem ist die Abgasmenge kleiner, was zu niedrigeren Abgasverlusten und zu Brennstoffeinsparungen führt. Fossil heaters, such as described in US 3,934,864, generally use burners that are liquid, gaseous or dust-like fuels. For the oxidation of the In addition to air, fuel also becomes oxygen and oxygen-enriched air used. The latter is advantageous when substances with a high melting temperature, For example, metallurgical slags to be melted. The achievable Flame temperature is much higher than when using Air. In addition, the amount of exhaust gas is smaller, resulting in lower exhaust gas losses and leads to fuel savings.
Der Nachteil der fossilen Brennerbeheizungen besteht darin, dass die erzeugte Wärme nur über die Oberfläche des Schmelzgutes übertragen werden kann. Die Wärmeübertragungsfläche ist dadurch limitiert. Wird das Schmelzverfahren in unbewegten Konvertern durchgeführt, sind zudem die Wärmeleitung im Bad sowie die interne Badkonvektion klein.The disadvantage of the fossil burner heaters is that the generated Heat can be transferred only over the surface of the melt. The Heat transfer surface is limited by this. If the melting process in immobile Converters are also performing the heat conduction in the bathroom as well the internal bath convection small.
Diese Erkenntnisse haben zur Entwicklung von sogenannten Unterbadbrennem geführt. Bei diesen wird eine gekühlte Brennerlanze direkt in das Bad eingetaucht, und die Brennstoffe werden zusammen mit einem Oxidationsmittel in das Bad eingedüst. Nachteilig ist hierbei die aufwendige und nicht ungefährliche Kühlung dieser Brenner sowie die begrenzte erreichbare Eindringtiefe. Es kommen nur gasförmige und flüssige Brennstoffe in Frage.These findings have led to the development of so-called Unterbadbrennem guided. In these, a cooled burner lance is dipped directly into the bath, and the fuels are added to the bath along with an oxidizer injected. The disadvantage here is the complex and not safe cooling This burner and the limited achievable penetration depth. It only comes gaseous and liquid fuels in question.
Aus WO-A-87/03913 und SU-A-1298256 sind Stahlerzeugungsverfahren bekannt, bei denen Schrott in einem Sauerstoffkonverter geschmolzen wird, wobei der auf das Metall aufgebrachte Sauerstoffanteil bzw. der Abstand der Sauerstofflanzen vom Bad im Verlaufe des Verfahrens verändert werden. Dadurch soll die Schmelzzeit reduziert bzw. die Ausbeute an flüssigem Metall erhöht werden.WO-A-87/03913 and SU-A-1298256 disclose steelmaking processes, in which scrap is melted in an oxygen converter, wherein the on the Metal applied oxygen content or the distance of the oxygen lances from Bad be changed in the course of the procedure. This should be the melting time reduced or the yield of liquid metal can be increased.
Bei den elektrischen Schmelzverfahren (Widerstands-, Induktions-, Lichtbogenund Plasmaheizungen) sind dagegen vorteilhaft hohe Temperaturen erreichbar, und die Abgasverluste fallen weg. Nachteilig sind jedoch die hohen Energie- und Anlagekosten.In the electrical melting processes (resistance, induction, arc and Plasma heaters), on the other hand, advantageously high temperatures can be achieved, and the exhaust gas losses fall away. However, the disadvantages are the high energy and Equipment costs.
Die Erfindung versucht, diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schmelzen von anorganischen Stoffen vorzuschlagen, das den Einsatz von kostengünstigen Brennstoffen erlaubt und mit dem trotzdem die erforderlichen hohen Temperaturen erreicht werden.The invention seeks to avoid these disadvantages. Its the task to propose a process for melting inorganic substances, which allows the use of low-cost fuels and with that anyway the required high temperatures are achieved.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren gemäss
Anspruch 1 erreicht, wobei fester Brennstoff in stückiger Form zugegeben
wird, und der Sauerstoff oder das sauerstoffangereicherte Gas mit einer
Geschwindigkeit, welche mindestens so groß ist wie die Schallgeschwindigkeit, auf die Badoberfläche aufgedüst wird, mit dem festen Brennstoff
reagiert und dabei Wärme freigesetzt wird.This is according to the invention in a method according to
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass zum Aufschmelzen der anorganischen Stoffe kostengünstige Brennstoffe eingesetzt werden können. Ausserdem wird durch die Sauerstoffbeaufschlagung des Bades mit einer Geschwindigkeit, welche mindestens so groß ist wie die Schallgeschwindigkeit, eine intensive Rührwirkung an der Badoberfläche erzeugt. Durch den Einsatz eines sich drehenden Konverters oder eines Drehrohrofens wird sichergestellt, dass sich das aufzuheizende Gut stets bewegt und vermischt. Ungeschmolzenes Material schwimmt dabei infolge kleinerer Dichte vorzugsweise an der Oberfläche und kommt dort intensiv mit den heissen oxidierenden Brennstoffen und Verbrennungsgasen in Kontakt.The advantages of the invention are that for melting the inorganic Substances cost-effective fuels can be used. In addition is due to the oxygen supply of the bath at a speed which is at least as great as the speed of sound, generates an intensive stirring effect on the bath surface. Because of the engagement a rotating converter or a rotary kiln is ensured that the material to be heated always moves and mixes. unmelted Material floats due to smaller density preferably at the surface and comes there intensively with the hot oxidizing fuels and combustion gases in contact.
Dadurch, daß die Geschwindigkeit, mit der der Sauerstoff oder das sauerstoffangereicherte Gas auf die Badoberfläche aufgedüst wird, mindestens so gross ist wie die Schallgeschwindigkeit, ist eine intensive Rührwirkung und daraus resultierende gute Vermischung der reagierenden Stoffe sichergestellt.In that the speed with which the oxygen or the oxygen-enriched gas is sprayed onto the bath surface, at least as great as the speed of sound is an intense stirring action and the resulting good mixing of the reactants ensured.
Es ist von Vorteil, wenn als Brennstoff Kohle oder kohlenstoffhaltiger Brennstoff eingesetzt und die Kohle bzw. der kohlenstoffhaltige Brennstoff und der Sauerstoff kontinuierlich zugeführt werden, da damit der Redoxzustand in der Gasphase und auch der Redoxzustand im Bad über das Verhältnis von Kohle zu Sauerstoff beliebig eingestellt werden kann. Insbesondere können mit Stöchiometrie-Verhältnissen von Kohlenstoff zu Sauerstoff von grösser 1 reduzierende Bedingungen eingestellt werden, um Schwermetalle im Bad in ihre metallische Form zu reduzieren und abzudampfen.It is advantageous if as fuel coal or carbonaceous fuel used and the coal or the carbonaceous fuel and the oxygen be fed continuously, since thus the redox state in the gas phase and also the redox state in the bath on the ratio of coal to oxygen arbitrary can be adjusted. In particular, with stoichiometric ratios from carbon to oxygen of greater than 1 reducing conditions be adjusted to reduce heavy metals in the bathroom in their metallic form and evaporate.
Weiterhin ist es zweckmässig, wenn als Brennstoff trockene oder vorgetrocknete Abfälle eingesetzt werden. Dies ist eine besonders preiswerte Variante. Furthermore, it is expedient if dry as fuel or predried Wastes are used. This is a particularly inexpensive option.
Es ist von Vorteil, wenn der Ofen so betrieben wird, dass beim Anfahren ein Bad aus geschmolzenem Material vorgelegt wird, welches entweder durch den Einsatz üblicher Brenner, die mit flüssigen, gasförmigen oder staubförmigen Brennstoffen betrieben werden, erzeugt wird oder durch Beschickung aus einem weiteren Schmelzofen eingebracht wird. Erst danach werden stückiger Brennstoff und das zu schmelzende Material dem Konverter zugeführt und mit Sauerstoff beaufschlagt, wobei der Sauerstoff mit dem festen Brennstoff reagiert und Wärme freisetzt, die zum Schmelzen des eingesetzten Materials führt. Dadurch, dass bereits beim Anfahren des Ofens ein flüssiges Bad aus geschmolzenem Material vorliegt wird erreicht, dass sich erstens der stückige Brennstoff von Beginn weg an der Oberfläche der Schmelze befindet und zweitens keine weiteren Vorkehrungen bezüglich dem Zünden des anschliessend eingesetzten stückigen Brennstoffes getroffen werden müssen.It is advantageous if the oven is operated in such a way that when starting up a bath is presented from molten material, which either by the use conventional burners containing liquid, gaseous or dusty fuels be operated, produced or by feeding from another Melting furnace is introduced. Only then are lumpy fuel and that to be melted material supplied to the converter and applied with oxygen, wherein the oxygen reacts with the solid fuel and releases heat, which leads to the melting of the material used. That already when starting the furnace a liquid bath of molten material is present is achieved that, firstly, the lumpy fuel from the beginning of the Surface of the melt is and secondly no further precautions with respect to the ignition of the lumpy fuel subsequently used must be taken.
Sollen Metalle nach dem erfindungsgemässen Verfahren aufgeschmolzen werden, dann ist es vorteilhaft, wenn der Konverter mit zwei Phasen, einer Metallphase und einer sich darauf befindenden Schlackenphase beschickt wird, wobei der eingedüste Sauerstoff mit dem Brennstoff auf oder in der Schlackenphase zur Reaktion gebracht wird. Dadurch wird verhindert, dass der eingedüste Sauerstoff mit dem geschmolzenen bzw. noch ungeschmolzenen Metall direkt in Kontakt kommt. Der Sauerstoff reagiert nur mit dem Brennstoff auf der Schlackenphase. Dabei wird die Wärme freigesetzt, welche zum Aufschmelzen des noch festen Metalles notwendig istIf metals are to be melted by the process according to the invention, then it is advantageous if the converter with two phases, a metal phase and a slag phase located thereon is charged, wherein the Discharge oxygen with the fuel on or in the slag phase Reaction is brought. This will prevent the injected oxygen with the molten or unmelted metal directly in contact comes. The oxygen only reacts with the fuel on the slag phase. The heat is released, which melts the still solid Metal is necessary
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn Rostasche aus der Müllverbrennung durch direkte Verbrennung von trockenen, vorgetrockneten, pyrolisierten oder vergasten Abfällen oder Reststoffen eingeschmolzen wird, wobei gemeinsam mit der Rostasche auch Kessel- und/oder Filterasche aus der Müllverbrennung eingeschmolzen werden kann. Furthermore, it is advantageous if grate ash from the waste incineration by direct Combustion of dry, pre-dried, pyrolyzed or gasified Waste or residues is melted down, being together with the bottom ash also boiler and / or filter ash melted from the waste incineration can be.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines drehenden liegenden Konverters zum Aufschmelzen von Rostasche aus der Müllverbrennung;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung eines drehenden liegenden Konverters zum Aufschmelzen von Metall.
- Fig. 1
- a schematic representation of a rotating lying converter for melting rust ash from the waste incineration;
- Fig. 2
- a schematic representation of a rotating lying converter for melting metal.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.Only the elements essential to the understanding of the invention are shown.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Fig. 1 und 2 näher erläutert.The invention will be described below with reference to exemplary embodiments and the FIG. 1 and 2 explained in more detail.
Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Konverter 1, der in einem Tragrahmen
2 auf motorgetriebenen Tragrollen 3 angeordnet ist. Der Konverter 1 hat die
Form einer liegenden zylindrischen Trommel und ist auf seinen beiden Stirnseiten
offen, wobei sich der Innendurchmesser auf den beiden Stirnseiten so verengt,
dass der Füllungsgrad ca. 20 % des Innenvolumens beträgt. Mittels der Tragrollen
3 kann der Konverter 1 um seine Achse 4 gedreht werden. Wie durch die Pfeile im
oberen Teil der Fig. 1 angedeutet, ist der Konverter 1 zum Zwecke der Entleerung
schwenkbar. Im Inneren des Konverters befindet sich das geschmolzene Bad 5
der anorganischen Substanzen. Der Konverter 1 wird über eine Chargier-Rutsche
6 mit den zu schmelzenden vorwiegend anorganischen Substanzen 7, im vorliegenden
Ausführungsbeispiel Rostasche aus der Müllverbrennung, und dem
Brennstoff 8 beschickt. Über eine wassergekühlte Sauerstofflanze 9 wird Sauerstoff
bzw. sauerstoffangereichertes Gas 10 unter einem bestimmten Winkel auf
die Oberfläche des Bades 5 eingedüst. Die Beschickung erfolgt von der einen
Ofenseite her, die Entleerung erfolgt über die Öffnung auf der entgegengesetzten
Konverterseite.Fig. 1 shows a simplified representation of a
Der Konverter 1 wird vorteilhaft so betrieben, dass beim Anfahren erstmals ein
Bad 5 aus geschmolzenem Material erzeugt wird. Dies geschieht zunächst nach
dem bekannten Stand der Technik, indem übliche Brenner eingesetzt werden,
welche beispielsweise mit gasförmigem, z. B. Erdgas, oder mit flüssigem Brennstoff,
z.B. Öl, betrieben werden. Eine andere Möglichkeit ist die direkte Beschikkung
des Konverters 1 mit geschmolzenem Material aus einem anderen
Schmelzofen. Danach werden über die Chargier-Rutsche 6 stückiger Brennstoff,
vorzugsweise Kohle, kohlenstoffhaltiger Brennstoff oder trockene bzw. vorgetrocknete
Abfälle, sowie das zu schmelzende Material aus anorganischen Stoffen
7 zugegeben. Über die Sauerstofflanze 9 wird Sauerstoff bzw. sauerstoffangereichertes
Gas 10 mit einer Geschwindigkeit, welche mindestens so groß ist wie die Schallgeschwindigkeit, eingedüst, so dass der Sauerstoff
10 teilweise in das Bad 5 eindringt, mit dem festen Brennstoff 8 reagiert und
Wärme freisetzt, die zum Schmelzen des eingesetzten Material 7 führt. Das
stöchiometrische Verhältnis von Kohlenstoff C zu Sauerstoff O2 kann nach Belieben
eingestellt werden. Mit Verhältnissen grösser 1 werden reduzierende Bedingungen
eingestellt, so dass die Schwermetalle im Bad in ihre metallische Form
reduziert und abgedampft werden.The
Um eine intensive Rührwirkung und Durchmischung an der Badoberfläche zu erzielen,
muss die Geschwindigkeit, mit welcher die Sauerstoffbeaufschlagung
des Bades 5 erfolgt, mindestens so gross sein wie die Schallgeschwindigkeit Vs.
Durch den Einsatz eines drehenden Konverters wird sichergestellt, dass sich das
aufzuheizende Gut stets bewegt und vermischt. Ungeschmolzenes Material
schwimmt dabei infolge kleinerer Dichte an der Oberfläche und kommt dort intensiv
mit der heissen oxidierenden Kohle bzw. dem kohlenstoffhaltigen Brennstoff
und den Verbrennungsgasen in Kontakt.In order to achieve an intensive stirring effect and mixing on the bath surface, the speed at which the oxygen is applied to the
Die Beschickung des Konverters 1 kann sowohl kontinuierlich, als auch chargenweise
erfolgen. Vorzugsweise werden die zu schmelzenden anorganischen Stoffe
7, der Brennstoff 8 und der Sauerstoff 10 dem Konverter 1 kontinuierlich zugeführt,
so dass der Redoxzustand in der Gasphase durch die Wahl der Brennstoffund
Sauerstoffmenge beliebig eingestellt werden kann, und auch der Redoxzustand
im Bad beeinflusst werden kann. So kann z. B. mit einer unterstöchiometrischen
Sauerstoff-Dosierung eine reduktive Atmosphäre im Gasraum oberhalb des
Bades 5 und auch im Bad 5 eingestellt werden und damit bewirkt werden, dass
Schwermetalle in ihre metallische Form oder von Oxiden zu Chloriden reduziert
werden und abdampfen.The feed of the
Die Verweilzeiten der einzuschmelzenden Stoffe auf dem Bad 5 sind von der
Badtemperatur und der Korngrösse des Aufgabegutes abhängig. Für MVA-Schlacke
beträgt die Verweilzeit bei einer Badtemperatur von ca. 1500 °C und
kontinuierlicher Beschickung etwa 15 Sekunden. Die Verweilzeit der flüssigen
Phase ist von der Ofengeometrie und der für das Aufschmelzen notwendigen
Badoberfläche abhängig und liegt etwa im Stundenbereich. Die Badtemperatur,
die zur Erzeugung einer dünnflüssigen Schmelze notwendig ist, ist beispielsweise
bei Rostasche aus der Müllverbrennung (Schmelztemperatur ca. 1250 °C) grösser
als 1400 °C.The residence times of the substances to be melted on the
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die dargestellte Anlage
unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, dass eine andere wassergekühlte
Sauerstofflanze 10 verwendet wird und dass sich im Ofen neben der
Schlacken- noch eine Metallphase befindet. Fig. 2 shows a further embodiment of the invention. The illustrated plant
differs from that shown in Fig. 1 in that another water-cooled
Die Sauerstofflanze 10 ist parallel zur Achse 4 des Konverters 1 ausgerichtet. Sie
weist in ihrer Längsausdehnung mehrere auf das Bad 5 ausgerichtete Düsen auf,
durch die der Sauerstoff bzw. das sauerstoffangereicherte Gas 10 mit einer Geschwindigkeit
v, welche gleich oder grösser als die Schallgeschwindigkeit Vs ist,
eingedüst wird.The
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel soll keine Schlacke aufgeschmolzen werden,
sondern die zu schmelzenden anorganischen Stoffe 7 sind in diesem Falle
Metalle. Sollen Metalle aufgeschmolzen werden, muss neben der Metallphase 5
eine zweite Phase 11 aus Schlacke im Konverter 1 vorhanden sein. Die leichtere
Schlackenphase 11 schwimmt auf der schwereren Metallphase 5. Die Verbrennungsreaktion
läuft auf der Schlackenphase 11 ab. Dadurch wird verhindert, dass
das geschmolzene bzw. ungeschmolzene Metall direkt mit dem eingedüsten Sauerstoff
10 in Kontakt kommt. Die Entleerung des Metalls erfolgt durch Kippen des
Konverters bei gleichzeitigem Zurückhalten der flüssigen Schlackenphase 11.
Dies wird z. B. ermöglicht, wenn die Konverterentleerungsseite mit einer nur kleinen
Öffnung versehen ist, so dass durch schnelles Kippen des Konverters 1 nur
die schwere Metallphase 5 durch die Öffnung ausläuft und die leichtere Schlakkenphase
11 im Konverter 1 verbleibt. Die Beschickung erfolgt dann kontinuierlich,
die Entleerung diskontinuierlich.In this second embodiment, no slag should be melted,
but the
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann anstelle des drehenden liegenden Konverters ein Drehrohrofen benutzt werden oder beispielsweise die Sauerstoffzufuhr oder die Feststoffzufuhr konstruktiv anders gestaltet werden. Das Verfahren ist z. B. auch anwendbar zum Einschmelzen von Rostasche aus der Müllverbrennung durch direkte Verbrennung von trockenen, vorgetrockneten, pyrolisierten oder vergasten Abfällen oder Reststoffen, wobei gemeinsam mit der Rostasche auch Kessel- und/oder Filterasche aus der Müllverbrennung eingeschmolzen werden können. Of course, the invention is not limited to the embodiments shown limited. So instead of the rotating converter lying a rotary kiln be used or, for example, the oxygen supply or the solids supply be structurally different. The method is z. B. also applicable for smelting of ashes from waste incineration by direct Combustion of dry, pre-dried, pyrolyzed or gasified waste or residues, which together with the Rostasche also boiler and / or Filter ash can be melted from the waste incineration.
- 11
- Konverter, DrehrohrConverter, rotary tube
- 22
- Tragrahmen für Pos. 1Support frame for pos. 1
- 33
- Tragrollenidlers
- 44
- Achseaxis
- 55
- Badbath
- 66
- Chargier-RutscheChargier slide
- 77
- anorganische Substanzeninorganic substances
- 88th
- stückiger Brennstofflumpy fuel
- 99
- Sauerstofflanzeoxygen lance
- 1010
- Sauerstoff, sauerstoffangereichertes GasOxygen, oxygen-enriched gas
- 1111
- zweite flüssige Phase, z. B. Schlackesecond liquid phase, z. B. slag
- Vs V s
- Schallgeschwindigkeitspeed of sound
Claims (8)
- Process for melting inorganic materials (7) in a rotary horizontal converter or a rotary kiln (1) by adding fuel (8), oxygen or oxygen-enriched gases (10) and the inorganic materials (7) to a liquid bath (5), solid fuel (8) being added in piece form and the oxygen or the oxygen-enriched gas (10) being blown at a velocity (v), which is at least as high as the velocity of sound (vs), onto the surface of the bath (5), said gas reacting with the solid fuel (8) and releasing heat in the course of this.
- Process according to Claim 1, characterized in that the fuel (8) used is coal or carboniferous fuel.
- Process according to Claim 1, characterized in that the fuel (8) used is dry or predried wastes.
- Process according to Claim 2 or 3, characterized in that the stoichiometric ratio of carbon (C) to oxygen (O2) is greater than 1.
- Process according to Claim 1, characterized in that grate ash from refuse incineration is fused by direct combustion of dry, predried, pyrolysed or gasified wastes or residues.
- Process according to Claim 5, characterized in that, together with the grate ash, boiler ash and/or filter ash from refuse incineration is also fused.
- Process according to one of Claims 1 to 6, characterized in that, for the startup, a bath (5) of molten material is used, which molten material is either generated by using conventional burners or by charging from a further melting furnace.
- Process according to Claim 1 for melting metals, characterized in that the converter (1) is charged with two phases, a metal phase (5) and a slag phase (11) thereabove, the injected oxygen (10) being brought to reaction with the fuel (8) on or in the slag phase (11).
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