EP1234890A1 - Device for atomising melts - Google Patents

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EP1234890A1
EP1234890A1 EP02450033A EP02450033A EP1234890A1 EP 1234890 A1 EP1234890 A1 EP 1234890A1 EP 02450033 A EP02450033 A EP 02450033A EP 02450033 A EP02450033 A EP 02450033A EP 1234890 A1 EP1234890 A1 EP 1234890A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hot cyclone
cyclone
nozzles
hot
propellant gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02450033A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alfred Dipl.Ing. Edinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH
Original Assignee
Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH filed Critical Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH
Publication of EP1234890A1 publication Critical patent/EP1234890A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06—Treatment of liquid slag
    • C21B3/08—Cooling slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
    • C21B2400/022—Methods of cooling or quenching molten slag
    • C21B2400/026—Methods of cooling or quenching molten slag using air, inert gases or removable conductive bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/05—Apparatus features
    • C21B2400/062—Jet nozzles or pressurised fluids for cooling, fragmenting or atomising slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/05—Apparatus features
    • C21B2400/066—Receptacle features where the slag is treated
    • C21B2400/072—Tanks to collect the slag, e.g. water tank

Definitions

  • the invention relates to a device for atomization of melts, especially liquid slags with a Tundish for absorbing the melt and one in or on the outlet opening arranged atomizer head, on which a Cold room for the atomized melt is connected.
  • AT 407 247 has already proposed a melt ejecting from a melt tundish with fluid under pressure, where in particular pressurized gas, steam or pressurized water in Pressed in the direction of the slag outlet from the tundish has been.
  • the slag tundish outlet requires such Training special measures to prevent the Outlet opening freezes and it was therefore proposed to height-adjustable weir pipe in the area of the slag outlet into the tundish to reduce the amount flowing out to be able to regulate, the propellant gas jet coaxial to Axis of the outlet opening was introduced and the tundish outlet opens directly into the refrigerator.
  • the atomizer head as a nozzle, in which coaxial the jet of a propellant gas lance opens, as a rule superheated steam can be used to overgrow the To prevent opening, depending on the composition of the Melt and especially with a higher iron oxide content Melt also places high demands on the refractory material become.
  • further training courses for example AT 406 954 B. remove, where the liquid slag in a below Expansion chamber under suction is sucked in and with a propellant jet is transported into the cooling zone.
  • AT 405 511 describes a process for granulating and comminuting described by molten material, in which liquid slag in free fall with pressurized water jets is applied, whereupon the solidified and granulated Slag together with the steam formed via a pneumatic Delivery line and a distributor is guided. That on this way distributed material can be immediately in a Jet mill to be further crushed.
  • the basic processes when granulating and crushing molten liquid Material by applying steam is also in EP 683 824 B1 already described, a mixing chamber being provided here is in which water, water vapor and / or air-water mixtures be injected, whereupon the evaporated water together with the solidified material via a diffuser is expelled.
  • the atomizer head is one of these Trained as a mixing chamber with subsequent diffuser, in this case, too, molten slag a corresponding storage vessel or a tundish can be.
  • AT 407 152 B uses solid material in a melting cyclone melted, being on the flameproof closable Melting cyclone is directly connected to a cold room, which is subsequently under less pressure than the melting cyclone must be kept to prevent the material from leaking out to enable the melting cyclone into the cold room.
  • the required heat of fusion in Melting cyclone must be applied during combustion generates a large amount of gas from fuels in the melting cyclone, which subsequently requires a correspondingly complex cleaning.
  • a regulation of such a method is only in the extent possible to the extent that the corresponding Heat of fusion is provided, so in particular a reduction in the amount of gas produced and an adjustment to the desired cooling conditions within the scope of such Melting cyclones cannot be achieved.
  • the invention now aims to set up a device to create the type mentioned, in which the enthalpy molten slag can be used immediately and without the risk of the slag outlet opening freezing a tundish with propellant gases at a much lower temperature also aggressive slags, which refractories in would attack to a high degree, be reliably granulated can, at the same time the desired solidification parameters can be varied within wide limits.
  • this object is the inventive device of essentially mentioned in that the atomizer head is designed as a hot cyclone, which in the Cold room opens and that to the hot cyclone burner and / or LPG nozzles are connected.
  • a hot cyclone is used as an atomizer head, is in the area of Slag escaping from the tundish an early cooling and thus an overgrowth of the tundish outlet, as it does when blowing of relatively cool propellant gas can be observed avoided, being particularly easy in the cyclone atomizer head
  • the appropriate way and with small structural dimensions kinetic energy applied to accelerate the particles which can subsequently also be used in short buildings Facilities allows rapid cooling and granulation.
  • the hot cyclone as an atomizer head allows for everything for example, by arranging simple burners each set the desired melt temperature, which after the Leaving the cyclone, rapid formation of tiny particles and thus ensure rapid cooling.
  • the Slag smelting can be done with training, for example of a steam cushion on the walls of the hot cyclone from the Lining are kept away and for example by means of Wet steam jet are granulated into slag solid particles, wherein the heat exchange in the hot cyclone is particularly cheap runs.
  • the one directly connected to the hot cyclone Cold room can be used as part and in particular as lower part Part of the cyclone to be integrated into the cyclone and over the corresponding connections for the injection of coolants a simple control of the overall cooling speed ensure small-scale facilities.
  • the training according to the invention is advantageously made such that the axes of the propellant gas nozzles are tangential in the axial view open to the axis of the hot cyclone, whereby the The slag jet conveys the corresponding kinetic energy to enable rapid circulation in the hot cyclone.
  • the propellant gas nozzles can advantageously be used as Slot nozzles be formed and in the axial direction of the Extend the jacket of the hot cyclone, being particularly cheap Flow conditions can be achieved in that the clear width of the slot nozzles towards the discharge opening of the hot cyclone tapers.
  • a suitable propellant is preferred
  • Driving steam in the pressure range between 1.5 and 6 bar Temperatures between 200 ° and 800 ° C, so that an expensive Overheating of the steam can be eliminated.
  • the discharge opening of the hot cyclone in the refrigerator in Cross section corresponds to the clear cross section of the hot cyclone. If another in the lower part of the cyclone Acceleration of the peripheral speed should be achieved the lower section can also have a conical outlet area have, the mouth in the subsequent cold room then a smaller cross section than the largest has a clear cross section of the hot cyclone.
  • cooling circuits can be provided and nozzles for the injecting of water, steam and / or hydrocarbons can be connected to the cooling space, which are acted upon independently of one another and in a correspondingly controllable manner with the respective medium.
  • hydrocarbons When hydrocarbons are used, a valuable fuel gas is formed due to the heat of decomposition or the strong endothermic cleavage in carbon monoxide and hydrogen.
  • carbon monoxide In the event of water or steam being injected, carbon monoxide can subsequently be converted with water to CO 2 and H2.
  • the fuel gases formed can be used immediately after steam condensation, the addition of hydrocarbons in particular allowing particularly simple temperature control.
  • the final granulate temperature is also advantageous to be able to adapt to the respective needs.
  • a final granule temperature can with advantage over a period of 2 to 15 minutes are held at 300 ° to 500 ° C, such Maintaining the final granulate temperature immediately to one Slag activation leads.
  • Maintaining the final granulate temperature immediately to one Slag activation leads.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a Atomizer head according to the invention, partly in section
  • Fig. 2 shows a view in the direction of arrow II of FIG. 1
  • FIG. 3 a modified design of the atomizer head
  • Fig. 4th a further training of a hot cyclone atomizer head in Cross-section.
  • slag tundish 1 shows a slag tundish 1, the outlet opening 20 of which can be closed by means of a slag flow control element, such as a height-adjustable stopper 2.
  • the melt outlet opens into a hot cyclone 3, the axis 4 of the mouth 20 being arranged eccentrically to the axis 5 of the hot air cyclone 3.
  • superheated steam or wet steam is blown in via a nozzle box 6, a corresponding vapor layer forming on the inner lining of the jacket of the hot cyclone 3 and the refractory lining of the hot cyclone 3 being protected in this way.
  • the slag jet 7 solidifies into the smallest particles 8, which are set into rotation via the driving nozzles in the hot cyclone.
  • the cooling space 9 adjoining the hot cyclone has conical walls, so that the rotation is accelerated in this area. Cooling medium can be injected into this cooling space 9 via nozzles 10. If hydrocarbons are injected via the nozzles 10, not only superheated steam and fine dust is produced via the central discharge line 11, but also fuel gas, which is produced by the conversion of hydrocarbons to CO and H 2 and, if appropriate, a subsequent reaction of CO with H 2 O to CO 2 and H 2 was formed, deducted.
  • nozzle box is again designated 6, wherein here the slag jet 7 through the essentially tangential directed nozzles for wet steam, which are designated by 12 are, on the circumference of the hot cyclone 3 in the circumferential direction Paths 13 is deflected and solidified at the same time.
  • Fig. 1 is the discharge opening from the cooling room of the hot cyclone formed as a rotary valve 14, the hot granules can be caught in a tub.
  • longitudinal slot nozzles can also be provided be, with a plurality of such nozzles over the circumference can be arranged distributed.
  • the melt tundish again labeled 1
  • the tangential and towards the Downward axis nozzles are again designated 12, being coaxial with axis 5 of the hot cyclone Burner 14 can be seen through which the temperature of the Particles in the hot cyclone, for example at 900 to 1500 ° C can be kept at what temperature the particles in exit the cooling compartment 9 below. Due to the high peripheral speed leave the melt droplets the hot cyclone in one through the lines 15 as generatrix limited cone, while slowing down at the same time.
  • the cooling space open out nozzles 16 and 17, via which separately adjustable driving steam, cooling water or hydrocarbons can be.
  • Such a plurality of cooling circuits the cooling rate and the cooling characteristic regulate within wide limits.
  • Propellant steam with a pressure between 1.5 and 6 bar at temperatures between 200 ° and 800 ° C. be, in the present case 100 to 600 kg of steam per ton of slag are sufficient to achieve the desired turbulence and thus to ensure the particle fineness in the hot cyclone 3.
  • the slag melt run off via a steam cushion on the wall of the hot cyclone 3, what wet steam jets can be used for Granulate the slags into solid slag particles.
  • the hot cyclone 3 there is an extremely good heat exchange, with the additional steam formed only little pressure loss has the consequence. Overall, the hot cyclone can be extremely small be formed.
  • the weir pipe in Slag tundish 1 are omitted, the regulation of the Slag inflow limited to the actuation of the plug 3. Since in the area of the mouth of the tundish there are no noteworthy If there is cooling, there is no risk of freezing the melt in the area of the mouth of the slag tundish.
  • the end temperature of the granules can also be achieved via the nozzles 16 and 17 regulate to the desired extent.
  • a modified Training of the hot cyclone 3 in which a modified Training of the hot cyclone 3 can be seen on average a plurality of tangentially opening propellant gas nozzles 12 as Slit nozzles formed, which with an annular space 18 Driving medium, in particular driving steam, are fed.
  • the Annulus 18 is formed by an outer wall 19, which is concentric is arranged to the jacket of the hot cyclone 3, limited.
  • a classifying wheel 21 may be arranged in the cooling chamber 9, so that only fine grain is extracted with the gases.
  • FIG. 5 is the outlet area 22 of the hot cyclone itself conical, so here is another one Accelerate the rotation before entering the cooling chamber takes place, whereby the droplet size can be reduced.

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Abstract

Device for sputtering and granulating liquid slag comprises a tundish (1) for receiving a melt and a sputtering head formed as a hot cyclone (3) and which opens into the cooling chamber (9). Burners and/or propellant gas nozzles (10) are connected to the cyclone. Preferred Features: The nozzles are formed as slit nozzles and extend in the axial direction of the casing of the cyclone. The cyclone is bombarded with propellant gas at 200-800 degrees C and a pressure of 1.5-6 bar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Zerstäuben von Schmelzen, insbesondere von flüssigen Schlacken mit einem Tundish für die Aufnahme der Schmelzen und einem in oder an der Auslauföffnung angeordneten Zerstäuberkopf, an welchem ein Kühlraum für die zerstäubte Schmelze angeschlossen ist.The invention relates to a device for atomization of melts, especially liquid slags with a Tundish for absorbing the melt and one in or on the outlet opening arranged atomizer head, on which a Cold room for the atomized melt is connected.

Zum Granulieren und Zerkleinern von flüssigen Schlacken wurde bereits vorgeschlagen, diese mit Dampf oder Treibgas in Granulierräume auszustossen, wobei in der Folge eine weitere Zerkleinerung auch in Strahlmühlen unter Verwendung von Treibgasstrahlen möglich war. Ausgehend von üblichen Schlackentemperaturen geschmolzener Schlacken zwischen 1400° und 1600° C besteht aufgrund der relativ hohen Temperaturdifferenz zwischen einem Treibgasstrahl und der flüssigen Schlacke die Gefahr der Ausbildung mehr oder minder großer Agglomerate sowie die Gefahr einer Fadenbildung, welche in der Folge den Zerkleinerungsaufwand erhöhen und die Abkühlgeschwindigkeit empfindlich verringert.For granulating and crushing liquid slags already suggested this with steam or propellant in granulation rooms eject, with the result of further crushing also in jet mills using propellant jets was possible. Starting from usual slag temperatures molten slag between 1400 ° and 1600 ° C. due to the relatively high temperature difference between a propellant gas jet and the liquid slag the danger of Training of more or less large agglomerates as well as the Danger of thread formation, which consequently reduces the amount of comminution increase and the cooling rate sensitive reduced.

In der AT 407 247 wurde bereits vorgeschlagen, eine Schmelze aus einem Schmelzentundish mit Fluid unter Druck auszustossen, wobei hier insbesondere Druckgas, Dampf oder Druckwasser in Richtung des Schlackenaustritts aus dem Tundish eingepreßt wurde. Der Schlackentundishauslauf erfordert bei derartigen Ausbildungen besondere Maßnahmen um zu verhindern, daß die Auslauföffnung zufriert und es wurde daher vorgeschlagen, ein höhenverstellbares Wehrrohr im Bereich des Schlackenauslaufes in den Tundish abzusenken, um die jeweils ausströmende Menge regulieren zu können, wobei der Treibgasstrahl koaxial zur Achse der Auslauföffnung eingebracht wurde und der Tundishauslauf unmittelbar in den Kühlraum mündet. Bei einer derartigen Ausbildung des Zerstäuberkopfes als Düse, in welche koaxial der Strahl einer Treibgaslanze mündet, muß in der Regel ein hoch überhitzter Dampf eingesetzt werden, um ein Zuwachsen der Öffnung zu verhindern, wobei je nach Zusammensetzung der Schmelze und insbesondere bei höherem Eisenoxidgehalt der Schmelze auch hohe Anforderungen an das Feuerfestmaterial gestellt werden. Analoges gilt für die Ausbildung des höhenverstellbaren Wehrrohres, welches bei aggressiven Schmelzen einem hohen Verschleiß unterworfen ist und daher eine aufwendige Regelung für die korrekte Einstellung der Höhenlage des Wehrrohres erfordert. Neben einer derartigen Ausbildung des Zerstäuberkopfes als Austrittsdüse aus einem Schlackentundish sind weitere Ausbildungen beispielsweise der AT 406 954 B zu entnehmen, wobei hier die flüssige Schlacke in eine unter Unterdruck stehende Expansionskammer eingesaugt wird und mit einem Treibstrahl in die Kühlzone transportiert wird.AT 407 247 has already proposed a melt ejecting from a melt tundish with fluid under pressure, where in particular pressurized gas, steam or pressurized water in Pressed in the direction of the slag outlet from the tundish has been. The slag tundish outlet requires such Training special measures to prevent the Outlet opening freezes and it was therefore proposed to height-adjustable weir pipe in the area of the slag outlet into the tundish to reduce the amount flowing out to be able to regulate, the propellant gas jet coaxial to Axis of the outlet opening was introduced and the tundish outlet opens directly into the refrigerator. With such a Formation of the atomizer head as a nozzle, in which coaxial the jet of a propellant gas lance opens, as a rule superheated steam can be used to overgrow the To prevent opening, depending on the composition of the Melt and especially with a higher iron oxide content Melt also places high demands on the refractory material become. The same applies to the training of the height adjustable Weir pipe, which with aggressive melts one is subject to high wear and therefore a complex Regulation for the correct setting of the height of the weir pipe requires. In addition to such a design of the atomizer head as an outlet nozzle from a slag tundish are further training courses, for example AT 406 954 B. remove, where the liquid slag in a below Expansion chamber under suction is sucked in and with a propellant jet is transported into the cooling zone.

In der AT 405 511 ist ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material beschrieben, bei welchem flüssige Schlacke im freien Fall mit Druckwasserstrahlen beaufschlagt wird, worauf die erstarrte und granulierte Schlacke gemeinsam mit dem gebildeten Dampf über eine pneumatische Förderleitung und einen Verteiler geführt wird. Das auf diese Weise verteilte Material kann unmittelbar in einer Strahlmühle weiter zerkleinert werden. Die prinzipiellen Abläufe beim Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material durch Beaufschlagen mit Dampf sind auch in der EP 683 824 B1 bereits beschrieben, wobei hier eine Mischkammer vorgesehen ist, in welche Wasser, Wasserdampf und/oder Luft-Wassergemische eingedüst werden, worauf das verdampfte Wasser gemeinsam mit dem erstarrten Material über einen Diffusor ausgestossen wird. Der Zerstäuberkopf ist bei einer derartigen Ausbildung als Mischkammer mit anschließendem Diffusor ausgebildet, wobei auch in diesem Fall schmelzflüssige Schlacke aus einem entsprechenden Vorratsgefäß oder einem Tundish zugeführt werden kann.AT 405 511 describes a process for granulating and comminuting described by molten material, in which liquid slag in free fall with pressurized water jets is applied, whereupon the solidified and granulated Slag together with the steam formed via a pneumatic Delivery line and a distributor is guided. That on this way distributed material can be immediately in a Jet mill to be further crushed. The basic processes when granulating and crushing molten liquid Material by applying steam is also in EP 683 824 B1 already described, a mixing chamber being provided here is in which water, water vapor and / or air-water mixtures be injected, whereupon the evaporated water together with the solidified material via a diffuser is expelled. The atomizer head is one of these Trained as a mixing chamber with subsequent diffuser, in this case, too, molten slag a corresponding storage vessel or a tundish can be.

In der AT 407 152 B wird festes Material in einem Schmelzzyklon erschmolzen, wobei an den druckfest verschließbaren Schmelzzyklon unmittelbar ein Kühlraum angeschlossen ist, welcher in der Folge unter geringerem Druck als der Schmelzzyklon gehalten werden muß, um den Austritt des Materials aus dem Schmelzzyklon in den Kühlraum zu ermöglichen. Da bei einem derartigen Verfahren die erforderliche Schmelzwärme im Schmelzzyklon aufgebracht werden muß, wird bei der Verbrennung von Brennstoffen im Schmelzzyklon eine hohe Gasmenge erzeugt, welche in der Folge eine entsprechend aufwendige Reinigung erfordert. Eine Regelung eines derartigen Verfahrens ist nur in dem Umfang möglich, in dem voraussetzungsgemäß die entsprechende Schmelzwärme bereitgestellt wird, sodaß insbesondere eine Reduktion der produzierten Gasmenge und eine Einstellung an die gewünschten Kühlbedingungen im Rahmen eines derartigen Schmelzzyklones nicht erzielt werden kann.AT 407 152 B uses solid material in a melting cyclone melted, being on the flameproof closable Melting cyclone is directly connected to a cold room, which is subsequently under less pressure than the melting cyclone must be kept to prevent the material from leaking out to enable the melting cyclone into the cold room. There with one such processes the required heat of fusion in Melting cyclone must be applied during combustion generates a large amount of gas from fuels in the melting cyclone, which subsequently requires a correspondingly complex cleaning. A regulation of such a method is only in the extent possible to the extent that the corresponding Heat of fusion is provided, so in particular a reduction in the amount of gas produced and an adjustment to the desired cooling conditions within the scope of such Melting cyclones cannot be achieved.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Enthalpie geschmolzener Schlacken unmittelbar genützt werden kann und ohne Gefahr eines Zufrierens der Schlackenaustrittsöffnung eines Tundish mit Treibgasen wesentlich geringerer Temperatur auch aggressive Schlacken, welche Feuerfestmaterialien in hohem Maße angreifen würden, zuverlässig granuliert werden können, wobei gleichzeitig die gewünschten Erstarrungsparameter in weiten Grenzen variiert werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Einrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen darin, daß der Zerstäuberkopf als Heißzyklon ausgebildet ist, welcher in den Kühlraum mündet und daß an den Heißzyklon Brenner und/oder Treibgasdüsen angeschlossen sind. Dadurch, daß ein Heißzyklon als Zerstäuberkopf eingesetzt wird, wird im Bereich des Schlackenaustrittes aus dem Tundish eine vorzeitige Abkühlung und damit ein Zuwachsen des Tundishauslaufes, wie er bei Einblasen von relativ kühlem Treibgas beobachtet werden kann, vermieden, wobei im Zyklonzerstäuberkopf in besonders einfacher Weise und mit geringen baulichen Maßen die entsprechende kinetische Energie zur Beschleunigung der Teilchen aufgebracht werden kann, welche in der Folge auch in kurzbauenden Einrichtungen ein rasches Abkühlen und Granulieren ermöglicht. Der Heißzyklon als Zerstäuberkopf erlaubt es zu allem Überfluß beispielsweise durch Anordnung einfacher Brenner die jeweils gewünschte Schmelzentemperatur einzustellen, welche nach dem Austritt aus dem Zyklon eine rasche Ausbildung kleinster Partikel und damit eine rasche Abkühlung gewährleisten. Die Schlackenschmelze kann hiebei beispielsweise unter Ausbildung eines Dampfpolsters an den Wänden des Heißzyklones von der Auskleidung ferngehalten werden und beispielsweise mittels Naßdampfstrahl zu Schlackenfestpartikel granuliert werden, wobei der Wärmestoffaustausch im Heißzyklon besonders günstig verläuft. Der an den Heißzyklon unmittelbar angeschlossene Kühlraum kann hiebei als Teil und insbesondere als unterer Teilbereich des Zyklons in den Zyklon integriert sein und über die entsprechenden Anschlüsse für das Eindüsen von Kühlmitteln eine einfache Regelung der Kühlgeschwindigkeit bei insgesamt kleinbauenden Einrichtungen gewährleisten.The invention now aims to set up a device to create the type mentioned, in which the enthalpy molten slag can be used immediately and without the risk of the slag outlet opening freezing a tundish with propellant gases at a much lower temperature also aggressive slags, which refractories in would attack to a high degree, be reliably granulated can, at the same time the desired solidification parameters can be varied within wide limits. To the solution this object is the inventive device of essentially mentioned in that the atomizer head is designed as a hot cyclone, which in the Cold room opens and that to the hot cyclone burner and / or LPG nozzles are connected. Because a hot cyclone is used as an atomizer head, is in the area of Slag escaping from the tundish an early cooling and thus an overgrowth of the tundish outlet, as it does when blowing of relatively cool propellant gas can be observed avoided, being particularly easy in the cyclone atomizer head The appropriate way and with small structural dimensions kinetic energy applied to accelerate the particles which can subsequently also be used in short buildings Facilities allows rapid cooling and granulation. The hot cyclone as an atomizer head allows for everything for example, by arranging simple burners each set the desired melt temperature, which after the Leaving the cyclone, rapid formation of tiny particles and thus ensure rapid cooling. The Slag smelting can be done with training, for example of a steam cushion on the walls of the hot cyclone from the Lining are kept away and for example by means of Wet steam jet are granulated into slag solid particles, wherein the heat exchange in the hot cyclone is particularly cheap runs. The one directly connected to the hot cyclone Cold room can be used as part and in particular as lower part Part of the cyclone to be integrated into the cyclone and over the corresponding connections for the injection of coolants a simple control of the overall cooling speed ensure small-scale facilities.

Mit Vorteil ist die erfindungsgemäße Ausbildung so getroffen, daß die Achsen der Treibgasdüsen in der Axialsicht tangential zur Achse des Heißzyklones münden, wodurch dem Schlackenstrahl die entsprechende kinetische Energie vermittelt wird, um eine rasche Zirkulation im Heißzyklon zu ermöglichen. Mit Vorteil können hiebei die Treibgasdüsen als Schlitzdüsen ausgebildet sein und sich in axialer Richtung des Mantels des Heißzyklones erstrecken, wobei besonders günstige Strömungsbedingungen dadurch erzielt werden können, daß sich die lichte Weite der Schlitzdüsen in Richtung zur Austragsöffnung des Heißzyklones verjüngt. Als Treibmedium können prinzipiell verschiedene Medien eingesetzt werden, wobei die jeweils gewünschte Temperatur über zusätzliche Brenner aufrechterhalten werden kann. Als Treibmittel eignet sich bevorzugt Treibdampf im Druckbereich zwischen 1,5 und 6 bar mit Temperaturen zwischen 200° und 800° C, sodaß eine aufwendige Überhitzung des Dampfes entfallen kann.The training according to the invention is advantageously made such that the axes of the propellant gas nozzles are tangential in the axial view open to the axis of the hot cyclone, whereby the The slag jet conveys the corresponding kinetic energy to enable rapid circulation in the hot cyclone. The propellant gas nozzles can advantageously be used as Slot nozzles be formed and in the axial direction of the Extend the jacket of the hot cyclone, being particularly cheap Flow conditions can be achieved in that the clear width of the slot nozzles towards the discharge opening of the hot cyclone tapers. As a propellant in principle, different media are used, the maintain the desired temperature with additional burners can be. A suitable propellant is preferred Driving steam in the pressure range between 1.5 and 6 bar Temperatures between 200 ° and 800 ° C, so that an expensive Overheating of the steam can be eliminated.

Um mit derartigen Treibgasstrahlen eine rasche zirkulierende Strömung im Heißzyklon sicherzustellen, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, daß die Auslauföffnung des Schmelzentundish außerhalb der Achse des Heißzyklones in diesen mündet. Eine gerichtete Strömung in Richtung zum Kühlraum läßt sich in einfacher Weise dadurch erzielen, daß die Achsen der Treibgasdüsen mit der Projektion der Achse des Heißzyklones einen spitzen Winkel einschließen und abwärts gerichtet verlaufen.To be able to circulate rapidly with such propellant jets Training with is to ensure flow in the hot cyclone Take advantage so that the outlet opening of the melt tundish off the axis of the hot cyclone opens into this. A directional flow towards the cold room can be seen in easily achieved by the axes of the propellant gas nozzles with the projection of the axis of the hot cyclone Include an acute angle and run downwards.

Prinzipiell kann bei Integration des Kühlraumes in den unteren Teilbereich des Zyklones die Ausbildung so getroffen werden, daß die Austragsöffnung des Heißzyklones in den Kühlraum im Querschnitt dem lichten Querschnitt des Heißzyklones entspricht. Wenn im unteren Teilbereich des Zyklones eine weitere Beschleunigung der Umfangsgeschwindigkeit erzielt werden soll, kann der untere Abschnitt aber auch einen konischen Auslaufbereich aufweisen, wobei die Mündung in den nachfolgenden Kühlraum dann einen geringeren lichten Querschnitt als der größte lichte Querschnitt des Heißzyklones aufweist.In principle, when integrating the cold room into the lower one Portion of the cyclone's training to be taken that the discharge opening of the hot cyclone in the refrigerator in Cross section corresponds to the clear cross section of the hot cyclone. If another in the lower part of the cyclone Acceleration of the peripheral speed should be achieved the lower section can also have a conical outlet area have, the mouth in the subsequent cold room then a smaller cross section than the largest has a clear cross section of the hot cyclone.

Mit einer derartigen Einrichtung gelangen bereits vorzerkleinerte Partikel mit relativ hoher Temperatur in den Kühlraum, wobei die Regelung der Kühlgeschwindigkeit in der Folge aufgrund des raschen Wärmestoffüberganges mit einfachen unterschiedlichen Maßnahmen gelingt. Insbesondere können mehrere Kühlkreisläufe vorgesehen sein und es können an den Kühlraum Düsen für den Einstoß von Wasser, Dampf und/oder Kohlenwasserstoffen angeschlossen sein, welche unabhängig voneinander und entsprechend regelbar mit dem jeweiligen Medium beaufschlagt werden. Bei Verwendung von Kohlenwasserstoffen wird aufgrund der Zersetzungswärme bzw. die stark endotherme Spaltung in Kohlenmonoxid und Wasserstoff ein wertvolles Brenngas gebildet, wobei im Falle des Einstoßes von Wasser oder Wasserdampf in der Folge Kohlenmonoxid mit Wasser noch zu CO2 und H2 umgesetzt werden kann. Die gebildeten Brenngase können nach einer Dampfkondensation unmittelbar weiter verwendet werden, wobei insbesondere die Zugabe von Kohlenwasserstoffen eine besonders einfache Temperaturregelung ermöglicht.With such a device, pre-comminuted particles with a relatively high temperature enter the cooling space, the regulation of the cooling speed subsequently being possible with simple, different measures due to the rapid heat transfer. In particular, several cooling circuits can be provided and nozzles for the injecting of water, steam and / or hydrocarbons can be connected to the cooling space, which are acted upon independently of one another and in a correspondingly controllable manner with the respective medium. When hydrocarbons are used, a valuable fuel gas is formed due to the heat of decomposition or the strong endothermic cleavage in carbon monoxide and hydrogen. In the event of water or steam being injected, carbon monoxide can subsequently be converted with water to CO 2 and H2. The fuel gases formed can be used immediately after steam condensation, the addition of hydrocarbons in particular allowing particularly simple temperature control.

Prinzipiell ist es vorteilhaft auch die Granulatendtemperatur den jeweiligen Bedürfnissen anpassen zu können. Eine Granulatendtemperatur kann mit Vorteil über einen Zeitraum von 2 bis 15 Minuten auf 300° bis 500° C gehalten werden, wobei ein derartiges Halten der Granulatendtemperatur unmittelbar zu einer Schlackenaktivierung führt. Beim Einsatz des Endproduktes in Mischzementen führt dies zur verbesserten Frühfestigkeit.In principle, the final granulate temperature is also advantageous to be able to adapt to the respective needs. A final granule temperature can with advantage over a period of 2 to 15 minutes are held at 300 ° to 500 ° C, such Maintaining the final granulate temperature immediately to one Slag activation leads. When using the end product in Mixed cements lead to improved early strength.

Um wie erwähnt beim Einstoß von Kohlenwasserstoffen die gebildeten Brenngase entsprechend nutzen zu können, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß an den Heißzyklon oder den Kühlraum eine Gasleitung zum Austragen von heißen Gasen, wie z.B. Synthesegas und/oder Brenngasen, angeschlossen ist. Das gebildete Abgas kann entweder energetisch verwertet werden oder aber auch zur Vorreduktion oder Feinerzvorwärmung bzw. zur Heißdampfgewinnung herangezogen werden.In order, as mentioned, when hydrocarbons are injected Being able to use fuel gases accordingly is an advantage the training taken so that the hot cyclone or Cold room a gas line for discharging hot gases, such as e.g. Synthesis gas and / or fuel gases, is connected. The Exhaust gas formed can either be used for energy or also for pre-reduction or fine ore preheating or be used for the production of superheated steam.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Zerstäuberkopfes teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1, Fig. 3 eine abgewandelte Ausbildung des Zerstäuberkopfes und Fig. 4 eine weitere Ausbildung eines Heißzyklon-Zerstäuberkopfes im Querschnitt.The invention is described below with reference to the drawing schematically illustrated embodiments. 1 shows a schematic view of a Atomizer head according to the invention, partly in section, Fig. 2 shows a view in the direction of arrow II of FIG. 1, FIG. 3 a modified design of the atomizer head and Fig. 4th a further training of a hot cyclone atomizer head in Cross-section.

In Fig. 1 ist ein Schlackentundish 1 ersichtlich, dessen Auslauföffnung 20 mittels eines Schlackenfluss-Regelorganes, wie z.B. eines höhenverstellbaren Stopfens 2, verschließbar ist. Der Schmelzeauslauf mündet in einen Heißzyklon 3, wobei die Achse 4 der Mündung 20 exzentrisch zur Achse 5 des Heißluftzyklones 3 angeordnet ist. Über einen Düsenkasten 6 wird Treibmedium beispielsweise überhitzter Dampf oder Naßdampf eingeblasen, wobei sich eine entsprechende Dampfschicht an der Innenauskleidung des Mantels des Heißzyklones 3 ausbildet und auf diese Weise die Feuerfestauskleidung des Heißzyklones 3 geschützt wird. Der Schlackenstrahl 7 erstarrt zu kleinsten Partikeln 8, welche über die Treibdüsen im Heißzyklon in Rotation versetzt werden. Der an den Heißzyklon anschließende Kühlraum 9 weist konische Wände auf, sodaß in diesem Bereich noch eine Beschleunigung der Rotation erfolgt. In diesen Kühlraum 9 kann über Düsen 10 Kühlmedium eingestossen werden. Wenn über die Düsen 10 Kohlenwasserstoffe eingestossen werden, wird über die zentrale Ableitung 11 nicht nur überhitzter Dampf und Feinstaub, sondern auch Brenngas, welches durch die Umsetzung von Kohlenwasserstoffen zu CO und H2 sowie gegebenenfalls eine nachfolgende Umsetzung von CO mit H2O zu CO2 und H2 gebildet wurde, abgezogen.1 shows a slag tundish 1, the outlet opening 20 of which can be closed by means of a slag flow control element, such as a height-adjustable stopper 2. The melt outlet opens into a hot cyclone 3, the axis 4 of the mouth 20 being arranged eccentrically to the axis 5 of the hot air cyclone 3. For example, superheated steam or wet steam is blown in via a nozzle box 6, a corresponding vapor layer forming on the inner lining of the jacket of the hot cyclone 3 and the refractory lining of the hot cyclone 3 being protected in this way. The slag jet 7 solidifies into the smallest particles 8, which are set into rotation via the driving nozzles in the hot cyclone. The cooling space 9 adjoining the hot cyclone has conical walls, so that the rotation is accelerated in this area. Cooling medium can be injected into this cooling space 9 via nozzles 10. If hydrocarbons are injected via the nozzles 10, not only superheated steam and fine dust is produced via the central discharge line 11, but also fuel gas, which is produced by the conversion of hydrocarbons to CO and H 2 and, if appropriate, a subsequent reaction of CO with H 2 O to CO 2 and H 2 was formed, deducted.

In Fig. 2 ist der Düsenkasten wiederum mit 6 bezeichnet, wobei hier der Schlackenstrahl 7 durch die im wesentlichen tangential gerichteten Düsen für Naßdampf, welche mit 12 bezeichnet sind, am Umfang des Heißzyklones 3 in in Umfangsrichtung verlaufende Bahnen 13 abgelenkt wird und gleichzeitig erstarrt. In Fig. 1 ist die Austragsöffnung aus dem Kühlraum des Heißzyklones als Zellradschleuse 14 ausgebildet, wobei das Heißgranulat in einer Wanne aufgefangen werden kann.In Fig. 2, the nozzle box is again designated 6, wherein here the slag jet 7 through the essentially tangential directed nozzles for wet steam, which are designated by 12 are, on the circumference of the hot cyclone 3 in the circumferential direction Paths 13 is deflected and solidified at the same time. In Fig. 1 is the discharge opening from the cooling room of the hot cyclone formed as a rotary valve 14, the hot granules can be caught in a tub.

Anstelle der Einzeldüsen 12 in Fig. 2, welche in axialer Richtung der Achse 5 des Heißzyklones in mehreren Ebenen angeordnet sein können, können auch Längsschlitzdüsen vorgesehen sein, wobei eine Mehrzahl derartiger Düsen über den Umfang verteilt angeordnet werden kann.Instead of the individual nozzles 12 in Fig. 2, which in the axial direction the axis 5 of the hot cyclone arranged in several planes longitudinal slot nozzles can also be provided be, with a plurality of such nozzles over the circumference can be arranged distributed.

Bei der Darstellung nach Fig. 3 ist der Schmelzetundish wiederum mit 1 bezeichnet, wobei die Details des Heißzyklones 3 näher ersichtlich sind. Die tangential und in Richtung der Achse abwärts gerichteten Düsen sind wiederum mit 12 bezeichnet, wobei hier koaxial zur Achse 5 des Heißzyklones Brenner 14 ersichtlich sind, über welche die Temperatur der Teilchen im Heißzyklon beispielsweise auf 900° bis 1500° C gehalten werden kann, bei welcher Temperatur die Teilchen in den darunterliegenden Kühlraum 9 austreten. Bedingt durch die hohe Umfangsgeschwindigkeit verlassen die Schmelze-Tröpfchen den Heißzyklon in einem durch die Linien 15 als Erzeugende begrenzten Kegel, wobei sie gleichzeitig langsamer werden. In den Kühlraum münden Düsen 16 und 17, über welche gesondert regelbar Treibdampf, Kühlwasser oder Kohlenwasserstoffe eingespeist werden können. Über eine derartige Mehrzahl von Kühlkreisläufen läßt sich die Kühlgeschwindigkeit und die Abkühlcharakteristik in weiten Grenzen regeln.3 is the melt tundish again labeled 1, the details of the hot cyclone 3 can be seen in more detail. The tangential and towards the Downward axis nozzles are again designated 12, being coaxial with axis 5 of the hot cyclone Burner 14 can be seen through which the temperature of the Particles in the hot cyclone, for example at 900 to 1500 ° C can be kept at what temperature the particles in exit the cooling compartment 9 below. Due to the high peripheral speed leave the melt droplets the hot cyclone in one through the lines 15 as generatrix limited cone, while slowing down at the same time. In the cooling space open out nozzles 16 and 17, via which separately adjustable driving steam, cooling water or hydrocarbons can be. Such a plurality of cooling circuits the cooling rate and the cooling characteristic regulate within wide limits.

Über die Düsen 12 kann Treibdampf mit einem Druck zwischen 1,5 und 6 bar bei Temperaturen zwischen 200° und 800° C eingebracht werden, wobei im vorliegenden Fall 100 bis 600 kg Dampf pro Tonne Schlacke ausreichen, um die gewünschte Verwirbelung und damit die Partikelfeinheit im Heißzyklon 3 zu gewährleisten. Auch bei dieser Ausbildung kann die Schlackenschmelze über eine Dampfpolster an der Wand des Heißzyklones 3 abrinnen, wofür Naßdampfstrahlen eingesetzt werden können, welche die Schlacken zu Schlackenfestpartikeln granulieren. Im Heißzyklon 3 erfolgt hierbei ein extrem guter Wärmestoffaustausch, wobei der zusätzlich gebildete Dampf nur geringen Druckverlust zur Folge hat. Insgesamt kann der Heißzyklon extrem kleinbauend ausgebildet werden.Propellant steam with a pressure between 1.5 and 6 bar at temperatures between 200 ° and 800 ° C. be, in the present case 100 to 600 kg of steam per ton of slag are sufficient to achieve the desired turbulence and thus to ensure the particle fineness in the hot cyclone 3. Even with this training, the slag melt run off via a steam cushion on the wall of the hot cyclone 3, what wet steam jets can be used for Granulate the slags into solid slag particles. In the hot cyclone 3 there is an extremely good heat exchange, with the additional steam formed only little pressure loss has the consequence. Overall, the hot cyclone can be extremely small be formed.

Gegenüber den bekannten Ausbildung kann somit das Wehrrohr im Schlackentundish 1 entfallen, wobei sich die Regulierung des Schlackenzuflusses auf die Betätigung des Stopfens 3 beschränkt. Da im Bereich der Mündung des Tundish keine nennenswerte Abkühlung erfolgt, besteht auch keine Gefahr des Einfrierens der Schmelze im Bereich der Mündung des Schlackentundish. Durch entsprechende Regelung der Kühlmittelzufuhr über die Düsen 16 und 17 läßt sich auch die Granulatendtemperatur in dem gewünschten Ausmaß regeln.Compared to the known training, the weir pipe in Slag tundish 1 are omitted, the regulation of the Slag inflow limited to the actuation of the plug 3. Since in the area of the mouth of the tundish there are no noteworthy If there is cooling, there is no risk of freezing the melt in the area of the mouth of the slag tundish. By regulating the coolant supply accordingly The end temperature of the granules can also be achieved via the nozzles 16 and 17 regulate to the desired extent.

Bei der Ausbildung nach Fig. 4, bei welcher eine abgewandelte Ausbildung des Heißzyklones 3 im Schnitt ersichtlich ist, sind eine Mehrzahl von tangential mündenden Treibgasdüsen 12 als Schlitzdüsen ausgebildet, welche aus einem Ringraum 18 mit Treibmedium, insbesondere Treibdampf, gespeist werden. Der Ringraum 18 wird von einer Außenwand 19, welche konzentrisch zum Mantel des Heißzyklones 3 angeordnet ist, begrenzt. 4, in which a modified Training of the hot cyclone 3 can be seen on average a plurality of tangentially opening propellant gas nozzles 12 as Slit nozzles formed, which with an annular space 18 Driving medium, in particular driving steam, are fed. The Annulus 18 is formed by an outer wall 19, which is concentric is arranged to the jacket of the hot cyclone 3, limited.

Zur Abtrennung von Feinstkorn, kann, wie in Fig. 1 ersichtlich, im Kühlraum 9 ein Sichterrad 21 angeordnet sein, sodaß nur Feinstkorn mit den Gasen abgezogen wird.For the separation of fine grain, as can be seen in FIG. 1, a classifying wheel 21 may be arranged in the cooling chamber 9, so that only fine grain is extracted with the gases.

In Fig. 5 schließlich ist der Auslaufbereich 22 des Heißzyklones selbst konisch ausgebildet, sodaß hier noch eine weitere Beschleunigung der Rotation vor dem Eintritt in die Kühlkammer erfolgt, wodurch die Tröpfchengröße verringert werden kann.Finally, in FIG. 5 is the outlet area 22 of the hot cyclone itself conical, so here is another one Accelerate the rotation before entering the cooling chamber takes place, whereby the droplet size can be reduced.

Claims (10)

Einrichtung zum Zerstäuben von Schmelzen, insbesondere von flüssigen Schlacken mit einem Tundish (1) für die Aufnahme der Schmelzen und einem in oder an der Auslauföffnung (20) angeordneten Zerstäuberkopf, an welchem ein Kühlraum (9) für die zerstäubte Schmelze angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuberkopf als Heißzyklon (3) ausgebildet ist, welcher in den Kühlraum (9) mündet und daß an den Heißzyklon (3) Brenner und/oder Treibgasdüsen (12) angeschlossen sind.Means is connected for atomizing melts, in particular liquid slags with a tundish (1) for receiving the melt and, arranged in or at the outlet opening (20) atomizing head, to which a cooling chamber (9) for the atomized melt, characterized that the atomizer head is designed as a hot cyclone (3) which opens into the cooling chamber (9) and that burners and / or propellant gas nozzles (12) are connected to the hot cyclone (3). Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Treibgasdüsen (12) in der Axialsicht tangential zur Achse (5) des Heißzyklones münden.Device according to claim 1, characterized in that the axes of the propellant gas nozzles (12) open tangentially to the axis (5) of the hot cyclone in the axial view. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibgasdüsen (12) als Schlitzdüsen ausgebildet sind und sich in axialer Richtung des Mantels des Heißzyklones (3) erstrecken.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the propellant gas nozzles (12) are designed as slot nozzles and extend in the axial direction of the jacket of the hot cyclone (3). Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die lichte Weite der Schlitzdüsen (12) in Richtung zur Austragsöffnung des Heißzyklones (3) verjüngt.Device according to claim 3, characterized in that the clear width of the slot nozzles (12) tapers in the direction of the discharge opening of the hot cyclone (3). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauföffnung (20) des Schmelzentundish (1) außerhalb der Achse (5) des Heißzyklones (3) in diesen mündet.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outlet opening (20) of the melt tundish (1) opens into the hot cyclone (3) outside the axis (5) thereof. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Treibgasdüsen (12) mit der Projektion der Achse (5) des Heißzyklones (3) einen spitzen Winkel einschließen und abwärts gerichtet verlaufen.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the axes of the propellant gas nozzles (12) form an acute angle with the projection of the axis (5) of the hot cyclone (3) and run downwards. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsöffnung des Heißzyklones (3) in den Kühlraum (9) im Querschnitt dem lichten Querschnitt des Heißzyklones (3) entspricht oder über einen konischen Auslaufbereich (22) einen geringeren lichten Querschnitt aufweist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the discharge opening of the hot cyclone (3) into the cooling space (9) corresponds in cross section to the clear cross section of the hot cyclone (3) or has a smaller clear cross section over a conical outlet area (22) , Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißzyklon (3) mit Treibgas im Temperaturbereich zwischen 200° und 800° C und einem Druck zwischen 1,5 und 6 bar, insbesondere Treibdampf, beaufschlagt ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the hot cyclone (3) is acted upon by propellant gas in the temperature range between 200 ° and 800 ° C and a pressure between 1.5 and 6 bar, in particular propellant steam. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kühlraum (9) Düsen für den Einstoß von Wasser, Dampf und/oder Kohlenwasserstoffen angeschlossen sind.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that nozzles for injecting water, steam and / or hydrocarbons are connected to the cooling chamber (9). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Heißzyklon (3) oder den Kühlraum (9) eine Gasleitung zum Austragen von heißen Gasen, wie z.B. Synthesegas und/oder Brenngasen, angeschlossen ist.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a gas line for discharging hot gases, such as synthesis gas and / or fuel gases, is connected to the hot cyclone (3) or the cooling space (9).
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