EP3268500A1 - Verfanren und vorrichtung zum granulieren von schmelzflüssigem material - Google Patents

Verfanren und vorrichtung zum granulieren von schmelzflüssigem material

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Publication number
EP3268500A1
EP3268500A1 EP16711505.4A EP16711505A EP3268500A1 EP 3268500 A1 EP3268500 A1 EP 3268500A1 EP 16711505 A EP16711505 A EP 16711505A EP 3268500 A1 EP3268500 A1 EP 3268500A1
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EP
European Patent Office
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water
acid
molten material
rotor
chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16711505.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Edlinger
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.)
Radmat AG
Original Assignee
Radmat AG
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 Radmat AG filed Critical Radmat AG
Publication of EP3268500A1 publication Critical patent/EP3268500A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/06—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a liquid medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/12—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic in rotating drums
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141—Slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B5/00—Treatment of  metallurgical  slag ; Artificial stone from molten  metallurgical  slag 
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B5/00—Treatment of  metallurgical  slag ; Artificial stone from molten  metallurgical  slag 
    • C04B5/06—Ingredients, other than water, added to the molten slag or to the granulating medium or before remelting; Treatment with gases or gas generating compounds, e.g. to obtain porous slag
    • 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
    • C21B2300/00—Process aspects
    • C21B2300/02—Particular sequence of the process steps
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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    • C21B2400/022—Methods of cooling or quenching molten slag
    • C21B2400/024—Methods of cooling or quenching molten slag with the direct use of steam or liquid coolants, e.g. water
    • 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
    • C21B2400/064—Thermally-conductive removable bodies, e.g. balls
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the invention relates to a method for granulating molten material, in particular slags, in which the molten material in a
  • Granulation chamber is placed in the water as
  • Coolant is kept, the molten material preferably with evaporation of the water
  • the invention relates to a device for
  • Mineral melts for example blast furnace slags
  • a metastable phase solidifies.
  • Milling process can be such a product as latent
  • hydraulically active component cements are admixed.
  • the heat of fusion of the melt flow is at a
  • Recrystallization point (depending on the basicity between about 600 and 850 ° C) are cooled to obtain a cemented amorphous product. Under this
  • Recrystallization temperature can be found with a much lower cooling gradient Aus GmbH. To increase the slag-glass content of the granules and the slag grindability over a
  • WO 01/051674 Al a boiling water granulation has been proposed in which the molten melt is introduced into a cooling water initially introduced with boiling temperature. This is the latent enthalpy of evaporation of the
  • Cooling water for rapid cooling available whereby the slag-glass content is maximized.
  • the granules surprisingly have a very low apparent density and floats on the boiling water, thereby significantly improving slag grindability over grindability when using cold water granulation.
  • the granulate itself is discharged from the boiling water at a temperature exceeding the boiling point of the water, the adhesive water being discharged during the
  • Granules already evaporates, so that directly produces a dry granules. Since water is discharged together with the granules only in vapor form, there is no wastewater problem. Steam will be in the episode
  • Waste incineration which should be slagged.
  • impurities make it impossible to use them as active binders (for example in cements), on the other hand they are environmentally problematical and can in some cases only be deposited in hazardous waste landfills.
  • impurities are e.g. Compounds of F, Cl, alkalis, S,
  • Heavy metals e.g., Cr, V, Ni, Mo, Cu, Sn, Zn, Cd, Hg
  • rare earths e.g., Cr, V, Ni, Mo, Cu, Sn, Zn, Cd, Hg
  • rare earths but also Fe and free lime and unreacted CaO and MgO, respectively.
  • the invention therefore aims to be molten
  • Granulating material in particular slags, in an energy-efficient manner, wherein said impurities are to be separated in a simple manner or converted into usable substances.
  • the granules obtained should have a particularly high reactivity
  • the invention essentially provides in a method of the type mentioned that an acid is added to the water.
  • an acid may preferably be a mineral acid, in particular
  • Sulfuric acid hydrochloric acid, nitric acid or phosphoric acid, or an organic acid, especially formic acid, acetic acid, fatty acid (e.g., stearic acid) or
  • Ligninsulfonic acid or mixtures thereof are used. Particularly preferred is the use of sulfuric acid. Furthermore, a mixture of at least one mineral acid with at least one organic acid is preferred. The granulation is thus carried out using a
  • Granulating water is a sulfating Granulation achieved in which a sulfation takes place at the micro level of the solidifying particles. This is an increase of imperfections in the microstructure of the granulated
  • the melt is cooled more than 10 3 K / sec below the recrystallization temperature (depending on the basicity between about 600 and 850 ° C.), whereby the granules are amorphous or nanocrystalline (with a basicity of CaO / Si0 2 of greater than 1.8) is obtained, which leads to optimal cement-technological properties.
  • cement-technologically hydraulically active amorphous slags leads (C-S-H phase formation).
  • Acid anhydride form (HF, HCl, H 2 S) are converted, which are withdrawn with the vapor vapors and then to
  • hydrofluoric acid has a high market value and can therefore be utilized in an economically advantageous manner.
  • Another effect of sulfuric acid is that in the melt existing free lime with the sulfuric acid in largely insoluble gypsum (preferably as hemihydrate) reacts, which is required in the cement as a solidification regulator. Thus, granules are obtained which are in the
  • the present process is particularly suitable for the granulation of blast furnace slag. Under one
  • Blast furnace slag is understood to mean a calcium silicate-aluminate melt with the following main constituents:
  • ⁇ 2 ⁇ 3 > 6% by weight, in particular 10-13% by weight
  • wt.% MgO 0.1-0.5 wt.% Fe, 0.2-0.4 wt.% Mn, 0.3-0.5 wt. Na 2 0, 0.7-0.8 wt .-% K 2 0, 1.2-1.9 wt .-% S and / or ⁇ 1 wt .-% Ti0 2 be contained.
  • the present method is also suitable for the
  • the method according to the invention is suitable and advantageous for melts which have a CaO / SiO 2 ratio of 0.6-1.6, in particular 0.85-1.4.
  • the present method is not only suitable for the
  • Granulation of blast furnace slag but especially for the granulation of steelworks slags.
  • Granulated water contained acid, in particular
  • Alite tricalcium silicate, short C 3 S
  • belite dicalcium silicate, short C 2 S
  • Granulate contains increased proportions of alite and belite and is therefore particularly suitable as a hydraulic binder or as a component of composite cements.
  • Heavy metals in particular chromium, in particular chromium (VI) oxide, are undesirable in the cement.
  • the heavy metals contained are good acid-soluble and therefore readily dissolve in the acid bath, especially in the granulated water mixed with sulfuric acid. Iron also goes into solution and iron sulfate is formed. In the presence of Na arises
  • Sodium sulfate Ferrous sulfate and sodium sulfate can be advantageously used for further use. Iron sulfate is used for example in wastewater treatment for phosphate precipitation.
  • Granulation chamber reacts with the sulfuric acid to magnesium sulfate, which can be separated in the sequence. Similarly, melted steel mill dust
  • the heavy metals contained dissolve in the acid bath as described above.
  • Blast furnace slag and steelworks slag is suitable.
  • the mixture preferably comprises 50-70% by weight, in particular approx.
  • the steel mill slag used is preferably steel mill slag from LD steelmaking. Steelworks slag usually has one
  • Iron oxide content of 15-25 wt .-% and a
  • FeS0 4 is usually the same
  • chromium-containing cement added to avoid the formation of 6-valent Cr via the redox reaction.
  • a latent hydraulic binder can be produced, which can be used in an advantageous manner as a mixed cement component for the production of a high-early, chromium-stabilized cement.
  • the process according to the invention is also suitable for the processing and granulation of secondary slags, e.g. Ladle slags, slags and
  • Fine slag Such slags are generally not recyclable and must therefore be dumped.
  • the slags have a high fluoride content because fluorspar has been added to liquefy the slag melt.
  • fluorine is liberated as hydrofluoric acid, which goes into the gas phase and can be easily separated after condensation.
  • Ladle slags and secondary slags it is preferred if the basicity (CaO / SiO 2) of the slag is adjusted to a value of 0.85-1.4.
  • the setting can
  • acidic components e.g. Quartz sand, used foundry sands, blast furnace slag, flue dust from waste incineration plants, fly ash from hard coal power plants.
  • the inventive method is further suitable for the processing of spent carbonaceous
  • Cathode material in particular spent cathode tubs from aluminum production. Used cathode sinks, also called Spent Potliners, fall in the
  • Spent Potliners are mixed with lime in a pre-process and melted down. The melt is then freed from carbon (eg gasified in a shaft furnace or dissolved in an iron bath) and slag is formed which essentially contains calcium fluoroaluminate.
  • carbon eg gasified in a shaft furnace or dissolved in an iron bath
  • slag is formed which essentially contains calcium fluoroaluminate.
  • an acid bath in particular sulfuric acid
  • calcium fluoroaluminate is in amorphous or partially crystalline Calcium sulfoaluminate converted, wherein further hydrofluoric acid is formed.
  • Calcium sulfoaluminate is highly reactive hydraulically and is used, for example, as an early strength accelerator in composite cements.
  • the inventive method is also suitable for
  • Granulation of desulfurization slags that arise as follows.
  • Pig iron which comes from the blast furnace, has a high sulfur content and is therefore subject to desulfurization.
  • the pig iron is placed on pans for this purpose and mixed with calcium carbide and calcium oxide.
  • the calcium reacts with the iron sulfide (FeS) and the sulfur is converted into the slag as calcium sulfide (CaS).
  • FeS iron sulfide
  • CaS calcium sulfide
  • the slag is then removed.
  • the problem here is that calcium sulfide is partially soluble in water and thus represents a threat to groundwater. For this reason, the desulfurization slag usually has to be disposed of in sealed special depots.
  • the desulfurization slag is hazardous because the remaining calcium carbide portion reacts with water to produce the highly flammable gas acetylene.
  • CaS is converted into Ca (OH) 2 / CaO and H 2 S.
  • H 2 S for example, can be converted to elemental sulfur in the Claus process or it can
  • the pH of the water is lowered by adding the acid.
  • the pH of the granulating water is thus regulated by adding an acid or an acid mixture.
  • the corresponding acid consumption is to replace this by tracking of new acid in the Granulierwasser.
  • the pH specification is based on the respective circumstances. For example, the
  • Granulating water to a pH of about 8-11 This basic value results from the partial hydration of the melt in a water bath, whereby Ca (OH) 2 is formed.
  • the addition of an acid is preferably carried out in the case of granulation of blast furnace slag in such an amount that the pH of the granulating water is lowered to a value of about 6-8.
  • Ca (OH) 2 is bound by the sulfuric acid and thereby neutralized, with a thin Gipsaut on the
  • Such areas may be in the immediate vicinity of the acid task, preferably separate from the water application, or along a flow path in which the acid in the granulation chamber is supplied to the area of the actual granulation. It is preferably possible to carry out a plurality of pH measurements along the flow path in order to determine the dynamics of the reaction conversion (kinetics of sulfation). From this, a criterion for controlling the shear forces determining rotor speed can then be formed.
  • the amount of acid addition depends, inter alia, on the chemical composition of the granules to be granulated
  • the amount of acid addition depends on the throughput of the melt, ie on the amount of melt introduced into the granulation chamber per unit of time.
  • a preferred procedure provides, in the case of the addition of sulfuric acid, that H 2 S0 4 is added in an amount of 2-15% by weight, in particular 2-10% by weight, per unit time, based on the weight of the molten material added in the unit time.
  • the acid is preferred to the water continuously
  • the molten material is preferably introduced at a temperature of 1250-1700 ° C in the granulation chamber and cooled suddenly.
  • the strongly endothermic heterogeneous water gas reaction can be used in addition to water evaporation.
  • the method is preferably carried out in this context such that
  • carbon and / or carbon-containing compounds, such as hydrocarbons introduced into the granulating chamber to cause a water gas reaction.
  • the sensible slag heat (about 450 kWh / t) is partially converted into chemical energy in a very advantageous manner.
  • the supporting water gas reaction is also very advantageous if certain slag contents are to be reduced "in situ".
  • the water gas reaction causes, for example, a reduction of chromium (VI) oxide
  • Chromium (III) oxide Chromium (III) oxide. Furthermore, a Zn metallization, a Nickelelsalzredulement and a phosphate reduction
  • the granulation water held in the granulation chamber can be designed as a water bath into which the molten material is poured.
  • the water bath is kept at a temperature such that the introduced through the molten material
  • the molten material is introduced into a water bath initially charged with boiling temperature.
  • the introduction of the melt preferably takes place through the interior of a dip tube immersed in the water bath and open at the bottom.
  • Granulating water is held only in a lower region of the granulating chamber in a sump.
  • the molten material is preferred in this case 00027
  • melt registered thermal energy the water of the sump is evaporated and there is superheated steam.
  • the solidified melt particles are removed in this embodiment together with the superheated steam via a discharge opening and the
  • Melt granules are placed in a separator such as e.g. in a cyclone separator, separated from the H20 dam f.
  • a separator such as e.g. in a cyclone separator, separated from the H20 dam f.
  • the separated superheated but pressureless steam is exergetically valuable and can be reused accordingly.
  • deposited dust-like hot granules are preferably cooled to below 100 ° C, e.g. by air.
  • the withdrawn steam stream with the granules should preferably have a temperature of 200-600 ° C.
  • Temperature control is preferably carried out by
  • Amount of water For this purpose, a desired value of the temperature of the withdrawn water vapor is given and the temperature of the water vapor is measured, the measurement being e.g. at the outlet of the separator (e.g., cyclone separator). If the setpoint is exceeded, the amount of water introduced into the granulation chamber is increased. Will the setpoint
  • Granulation of the melt is preferably carried out so that the molten material in the granulation chamber of a mechanical disintegration by means of a
  • Desintegrators is subjected.
  • the expanding Water vapor additionally supports the grinding work.
  • the molten material is thereby
  • Mechanical disintegration is advantageously carried out by means of a rotor, which is preferably arranged directly below the feed point of the molten material, so that the material impinges on the rotor in the molten state.
  • the rotor can in this case be arranged so that its axis of rotation is substantially aligned with the introduced melt jet. Furthermore, it is preferred if the point of impact of the melt on the rotor of liquid granulating water is kept substantially free, in particular by the said
  • the disintegrator is intended to inter alia
  • the disintegrator as a rotor, the melt is thrown radially outward by the rotation and in this way further divided.
  • the disintegrator, in particular rotor preferably has guide elements, such as e.g. Shovels on which cavitation is induced. The cavitation is on the one hand by the shear forces
  • a further increase in the fineness of the granules obtained can preferably be achieved in that the
  • Desintegrator in particular the rotor in the direction of
  • Rotary axis reciprocates axially, preferably is vibrated.
  • Movement of> 100 Hz, preferably> 500 Hz, preferably> 1 kHz, in particular> 20 kHz (ultrasound) are selected.
  • a preferred method provides that the water is passed through axial openings of the rotor or through at least one radially extending channel of the rotor, whereby a cooling of the rotor can be achieved. In addition, this is an additional cooling effect on the
  • Granulating chamber as additional granulating water for
  • the slag granules can be cooled in the granulation to a temperature of about 150-300 ° C, wherein the gaseous Granulierwasser is passed together with the formed, mostly porous granules in the optionally boiling water bath upwards.
  • the vaporous granulation water can be withdrawn together with the reaction gases, such as HF, CO, H 2 and SO 2 , via a gas outlet. Furthermore, part of the possibly boiling granulation water (granulated liquor) can be used together with the above-floating granules
  • the Overheated melt particles are freed of drainage water by dripping and evaporation processes, which leads to a further increase in hydraulic power, since these can not hydrate.
  • the withdrawn granular liquor can be recycled to the granulation combiner as return water.
  • the granular liquor contains dissolved solid components, such as heavy metals, FeS0 4 , Na 2 SC> 4 and the like., Which concentrate due to the circulation of the water. If necessary, the mentioned are dissolved
  • a suitable separation unit such. a filter, sieve, cyclone, a centrifuge or the like separated and discharged from the circulation.
  • the evaporated granulating water is circulated after condensation and is brought to the boiling point after the return.
  • a particularly preferred process variant provides that the granulation chamber is designed as a grinding media mill and the molten material with metallic
  • the acid is added to the granulating water at a point at which the molten material has already been subjected to partial cooling, so that the acid under its
  • Decomposition temperature remains.
  • the addition of the acid at a cooler point compared to the melting task causes a reduction in the decomposition of the acid (in the case of H2SO4 this is a breakdown into S0 3 and H 2 O avoided).
  • the acid task can be done on a radially opposite the central melting task farther out.
  • Disintegrator for example, via running inside the rotor lines that open at a radial distance from the axis of rotation at the surface of the rotor.
  • the addition of acid can also take place in countercurrent to the particles thrown radially outwards by the rotor, specifically
  • Method provided comprising a granulation chamber with a water basin for receiving a water bath
  • a preferred embodiment provides that a sensor is provided for determining the pH of the water stored in the water tank, which cooperates with a volume control of the acid supply in order to maintain the pH of the water at a predetermined value.
  • the feeding device for the molten material advantageously comprises a dip tube projecting into the granulating chamber.
  • a preferred training provides that in the
  • Disintegrator in particular a rotor is arranged.
  • the disintegrator, in particular the rotor is in this case preferably arranged adjacent to the water bath or to the sump.
  • the rotor may have a channel which preferably opens into the feed region of the molten material for the introduction of reactive gases and / or
  • a particularly preferred embodiment provides that instead of a separate, in the granulation chamber
  • the granulation chamber is designed as a grinding media mill filled with metallic grinding bodies.
  • the molten material is thus introduced into a grinding media mill and quenched in contact with metallic grinding media of the grinding media mill and the solidified
  • the grinding mill mill has a housing formed by a drum which can be driven in rotation and is in particular a ball mill, lintel mill,
  • Drum mill tube mill or screen drum mill formed.
  • Cooling is achieved by the metal grinding media provide a very large surface available, so that upon contact of the melt, a rapid increase in the specific surface of the
  • Cooling is in the high heat storage number, i. the heat capacity related to the volume, the grinding media due to their material, namely metal.
  • the solidifying melt particles are comminuted by the grinding action of the grinding bodies, which likewise causes an enlargement of the surface available for heat transfer.
  • the simultaneous deterrence and crushing by the grinding media further causes that already one
  • the slag melt is abruptly on the cold
  • cement clinker content of mixed cements are drastically reduced and also the very advantageous clinker-free, sulphatic cement stimulation ("sulphate cement”)
  • the cooling power required to quench the introduced molten material is determined by the
  • Evaporated water produced according to the invention an acid was added.
  • the cooling takes place here by the heat of vaporization at the surface of the grinding media, so that the grinding media are cooled accordingly.
  • the grinding media are used here as "intermediate carrier", which required
  • the metallic grinding bodies are on the one hand by the
  • Evaporation heat is preferably provided that the According to the invention, pH-regulated water or the steam is introduced via a multiplicity of openings into the grinding chamber of the grinding body mill, which are formed in an inner jacket delimiting the grinding chamber.
  • the mill is in this case preferably double-walled, wherein between the inner shell and an outer shell a
  • annular cavity is formed, which is charged with water. This forms a water bath whose level is chosen so that a lower portion of the grinding media bed is arranged in a water bath. Due to the effect of heat, the water contained in the annular cavity is brought to evaporate and enters via the openings formed in the inner shell into the grinding chamber, where the required heat of vaporization removes heat from the grinding bodies and cools them. Due to the openings results in a on the MahlSystembett (especially in the axial direction of the grinding chamber)
  • the openings can be designed to converge towards the grinding chamber in cross-section or nozzles, in particular over the axial length of the grinding chamber extending slot nozzles, form, resulting in a
  • a further preferred embodiment provides that metal balls, in particular steel balls, as grinding bodies,
  • the balls can be used, the diameter of which is preferably at least 15mm, in particular at least 20mm. In this way, the balls provide a sufficient mass
  • all metal balls can be the same size.
  • an optimization of the grinding action can preferably be achieved by the metal balls having a predetermined size distribution.
  • a size bandwidth is preferred in which the
  • Ball diameter between 15 and 30 mm.
  • the training is preferably developed such that the
  • Metal balls are set to form a moving ball bed in motion.
  • Ball bed can be done here in various ways.
  • the balls may be affected by the action of the flow of a gaseous medium, e.g. Air or
  • the movement of the metal balls can be produced by the balls being set in motion by moving drivers, for example by a stirrer, blades, guide plates or the like.
  • the grinding chamber can be formed by a rotationally driven drum, on the wall of which the balls rise and then fall down due to gravity. The invention in this context prefers that the
  • Mahleniamühle is designed as a ball mill, tumble mills, drum mill, tube mill, stirred ball mill or sieve drum mill. As with all media mills, media and media are moved in the ball mill. This results in collisions between the grinding bodies with each other and between grinding media and walls. The regrind becomes
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a granulating device for carrying out the invention
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a granulating device
  • FIG. 3 shows a cross section of a granulating device designed as a ball mill
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of the device according to FIG. 3
  • FIG. 5 shows an enlarged detail of the device according to FIGS. 3 and 4.
  • a granulating device 1 is shown having a trained as a dip tube 2 feeding device for molten material 3.
  • Granulating device 1 is a granulating chamber 4
  • the dip tube 2 dips to just above a trained as a rotor 8 disintegrator in the water, so the introduced through the dip tube 2 melt jet 3 strikes the rotor 8 directly or only passes through a small layer of water, which evaporates abruptly.
  • the rotor 8 is rotatably mounted about a rotation axis 9 and driven for rotation in accordance with the arrow 10.
  • the slag jet 3 is preferably, as shown in Fig. 1, centrally placed, ie in the region of the axis of rotation 9 of the rotor 8. In the center 11 of the rotor 8 wiest this on a rounded or convex portion on which the melt jet 3 impinges and of there due to the rotation is thrown outwards.
  • the rotor 8 is arranged substantially at the bottom of the granulating chamber 4. In a radially inner, central portion of the rotor 8, however, a sump or a mixing chamber 12 is formed below the rotor 8, which forms a recessed portion of the granulation chamber 4 and is filled with water.
  • the rotor 8 has axial openings 13, through which the water is sucked out of the mixing chamber 12.
  • the rotor 8 has radially outward of the axial
  • the granulation water is in fact submitted at such a temperature that it is in the region of the introduction of the melt jet 3 or in the region of the rotor 8 due to the introduced with the melt thermal
  • a feed channel 15 is provided, which runs in the interior of the shaft 16 of the rotor 8 and in the central region 11 for
  • Training radial channels 17 is deflected radially. About the supply channel 15 and the radial channels 17 can
  • reactive gases such as 0 2 , air, CI 2 , S0 2 , CH 4 and / or coal dust or hydrocarbons can be introduced together with air / 0 2 or water.
  • the solidified melt particles 18 leave the rotor 8 in the radially outer region of the same and rise due to their low density in the, preferably boiling, water bath upwards.
  • a distributor 25 may be provided, which comprises, for example, blade body. At the bath surface 5, the solidified melt particles 18 are discharged together with the granulating water via the discharge opening 7 designed as an overflow.
  • reaction gas outlet schematically represented by 21, which is water vapor and, for example, HF, CO, H 2 and SO 2 .
  • the water bath is now an acid, in particular
  • Sulfuric acid added.
  • the acid is added via the water supply 6.
  • the acid is added to the mixing chamber 12 added water at 19 added.
  • the water supply is fed by return water, which is obtained from the discharge opening 7.
  • the granulated liquor withdrawn via the discharge opening is subjected to at least one separation step for this purpose, in which the granules obtained are separated off.
  • the return water obtained in this way is over the
  • Water is added to the recycled water at 23 additional water.
  • a subset of the water can be discharged at 24.
  • Granulation chamber 4 in addition to the granulation (with the aid of the evaporating water from the chamber 12) a
  • the frozen Melt particles are drawn off in this embodiment together with the water vapor and the forming water gas through the discharge opening 7 and in the cyclone 27, the melt granules 18 of the reaction gases (CO / H2) and H 2 0 vapor is separated. Via the channel 15, pressurized water can be introduced.
  • the acid addition can be carried out in the embodiment of FIG. 2 directly into the granulation chamber, i.
  • the acid is supplied via channels extending in the rotor 8, which open at a distance from the axis of rotation at the surface of the rotor, i. at a point where the temperature is below the decomposition temperature of the acid.
  • the supply of acid is indicated by 19.
  • the introduction of the acid can also take place via nozzles 19 ', with which the acid in countercurrent to the
  • Granules in the radially inwardly extending direction is injected into the granulation chamber.
  • Fig. 3 and 4 is designed as a ball mill
  • Granulation device shown.
  • a ball mill 28 is shown in cross section, whose
  • cylindrical drum 29 is rotatably mounted about the rotation axis 30. In operation, the drum 29 is driven to rotate in the direction of the arrow 31.
  • the drum 29 has an outer jacket 32 and a grinding chamber 33 delimiting inner jacket 34. Between the outer shell 32 and the inner shell 33 is an annular cavity 35th
  • slit-shaped openings 36 is connected to the grinding chamber 33. Coaxially to the axis of rotation 30 opens a slag entry 37 into the grinding chamber 33, wherein the slag entry has a centrally arranged in the interior of the grinding chamber 33 slag tundish 38, the slot-shaped entry opening 39 extends in the axial direction of the drum 29 and is disposed eccentrically within the grinding chamber 6 ,
  • the drum 29 has at the slag entry 37 opposite side to a rotation axis 30 coaxial discharge opening 40, to which a
  • Discharge line 41 is connected (Fig. 4).
  • Sprühöff ments are directed downwards.
  • a metal ball bed 43 is provided, the metal, in particular steel balls, the grinding body of the ball mill 28 form.
  • the metal balls are in the operation of the ball mill 28 by the rotating in the direction of arrow 31 drum 29 as shown in Fig. 3 taken upwards (arrow 44) and fall after
  • water is passed into a water supply annular chamber 20 arranged in the drum 29, which is separated from the grinding chamber 33 by a diaphragm 48.
  • the diaphragm 48 is only in the region of the water inlet annular chamber 47 formed liquid-permeable, so that the water inlet annular chamber 47 a in the grinding chamber 33rd
  • Each chamber 51 is in this case connected via a slot-shaped opening 36 with the grinding chamber 33, wherein the slot-shaped openings 36 to the grinding chamber 33 have converging walls 52, so that there is a nozzle effect.
  • blast furnace slag 53 is now introduced into the grinding chamber 33 at a temperature of 1300-1600 ° C. via the slag tundish 38, wherein the
  • Blast furnace slag 53 passes onto the ball bed 43, which has a temperature of at most 400-600 ° C.
  • the slag is attached to the surface of the metal balls of the
  • Ball bed 16 abruptly cooled. At the same time takes place due to the movement of the balls a division of the
  • the solidifying particles are further comminuted by the milling effect of the ball bed 43 until they reach a minimum upper grain boundary of e.g. 60 ⁇ have to from the ball mill 28th
  • the particles are in the
  • Ball mill 28 cooled so far that they have a temperature of 600 - 800 ° C or lower when discharging.
  • the ball mill 28 can in this case be designed so that they Has at least two in the axial direction adjoining grinding spaces, which by a
  • Sieve device communicate with each other, and the grinding media are sized so that in each grinding chamber a higher grinding fineness is achieved to the previous grinding chamber.
  • a mill cascade is conceivable. The longer the residence time of the particles in the mill, the deeper the ground particles are cooled, so that the exergetic utilization can be further improved.
  • Ball surfaces is carried out by the action of the water bath 49, a continuous cooling of the metal balls.
  • the water is caused to evaporate by the heat imparted by the slag, requiring heat of vaporization which is withdrawn from the metal balls for the purpose of cooling them. Due to the sudden increase in volume, the evaporating water escapes via the apertures 36 formed as slit nozzles from the chambers 51, the nozzle effect due to the
  • the superheated steam / dust mixture is discharged via the discharge opening 40 and the discharge line 41.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Granulieren von schmelzflüssigem Material, insbesondere Schlacken, bei welchem das schmelzflüssige Material in eine Granulierkammer eingebracht wird, in der Wasser als Kühlflüssigkeit vorgehalten wird, wobei das schmelzflüssige Material bevorzugt unter Verdampfen des Wassers abgeschreckt und granuliert wird, wird dem Wasser eine Säure zugesetzt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Granulieren von
schmelzflüssigem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Granulieren von schmelzflüssigem Material, insbesondere Schlacken, bei welchem das schmelzflüssige Material in eine
Granulierkammer eingebracht wird, in der Wasser als
Kühlflüssigkeit vorgehalten wird, wobei das schmelzflüssige Material bevorzugt unter Verdampfen des Wassers
abgeschreckt und granuliert wird.
Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens. Mineralische Schmelzen, beispielsweise Hochofenschlacken, werden üblicherweise mit Hilfe von Wasser granuliert, um ein amorphes Produkt zu erhalten, welches in der Glasphase, d.h. einer metastabilen Phase erstarrt. Nach einem
Mahlvorgang kann ein derartiges Produkt als latent
hydraulisch aktive Komponente Zementen zugemischt werden. Die Schmelzwärme des Schmelzflusses wird bei einer
derartigen Verfahrensweise in eine Niedertemperaturwärme von Wasser übergeführt und ist nicht weiter nutzbar. Mineralische Schmelzen, beispielsweise Hochofenschlacken, müssen extrem rasch (etwa 103K/sec) unter deren
Rekristallisationspunkt (je nach Basizität zwischen etwa 600 und 850 °C) gekühlt werden, um ein zementgängiges amorphes Produkt zu erhalten. Unter dieser
Rekristallisationstemperatur kann mit einem wesentlich geringeren Kühlgradienten das Auslangen gefunden werden. Um den Schlacken-Glas-Gehalt des Granulats zu erhöhen und die Schlackenmahlbarkeit gegenüber einer
Kaltwassergranulation zu verbessern, ist in der
WO 01/051674 AI eine Siedewassergranulation vorgeschlagen worden, bei der die schmelzflüssige Schmelze in ein mit Siedetemperatur vorgelegtes Kühlwasser eingebracht wird. Dadurch steht die latente Verdampfungsenthalpie des
Kühlwassers zur raschen Abkühlung zur Verfügung, wodurch der Schlacken-Glas-Gehalt maximiert wird. Das Granulat hat überraschender Weise eine sehr geringe scheinbare Dichte und schwimmt auf dem siedenden Wasser auf, wodurch die Schlackenmahlbarkeit wesentlich gegenüber der Mahlbarkeit bei Verwendung von Kaltwassergranulation verbessert wird. Das Granulat selbst wird mit einer die Siedetemperatur des Wassers übersteigenden Temperatur aus dem siedenden Wasser ausgetragen, wobei das Haftwasser während des
Granulataustrages bereits abdampft, sodass unmittelbar ein trockenes Granulat entsteht. Da Wasser gemeinsam mit dem Granulat lediglich in Dampfform ausgetragen wird, besteht auch kein Abwasserproblem. Dampf wird in der Folge
kondensiert und gemeinsam mit Zusatzwasser zur Deckung der WasserdampfVerluste dem Granulator rückgeführt. Die bei der Schlacke-Wasser-Reaktion entstehenden Nebenprodukte, wie z.B. H2S verbleiben bei der Kondensation des Wassers in der Gasphase und liegen hier in konzentrierter Form vor, sodass eine sinnvolle und wirtschaftliche Aufarbeitung gelingt.
Neben Hochofenschlacken weisen diverse Schlacken wie z.B. Stahlwerksschlacken, nichteisenmetallurgische Schlacken, künstliche Schlacken wie z.B. Schlacken aus der Primär-Al- Elektrolyse (Spent Potliner mit Kalkträger verschlackt) Störstoffe auf. Dies gilt insbesondere auch für
hochproblematische Stäube aus der Metallurgie, der Zementherstellung ( Zementofen-Bypassstäube) und der
Abfallverbrennung, welche verschlackt werden sollen.
Diese Störstoffe verunmöglichen einerseits die Verwendung als aktives Bindemittel (z.B. in Zementen), andererseits sind diese umweltproblematisch und können teilweise nur in Sondermülldeponien abgelagert werden. Derartige Störstoffe sind z.B. Verbindungen von F, Cl, Alkalien, S,
Schwermetalle (z.B. Cr, V, Ni, Mo, Cu, Sn, Zn, Cd, Hg), seltene Erden, aber auch Fe und Freikalk bzw. unreagiertes CaO sowie MgO.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, schmelzflüssiges
Material, insbesondere Schlacken in energieeffizienter Weise zu granulieren, wobei die genannten Störstoffe in einfacher Art und Weise abgetrennt oder in verwertbare Stoffe umgewandelt werden sollen. Gleichzeitig soll das erhaltene Granulat eine besonders hohe Reaktivität
erhalten, um beispielsweise in der Zementindustrie
Verwendung finden zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannte Art im Wesentlichen vor, dass dem Wasser eine Säure zugesetzt wird. Als Säure . kann bevorzugt eine mineralische Säure, insbesondere
Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, oder eine organische Säure, insbesondere Ameisensäure, Essigsäure, Fettsäure (z.B. Stearinsäure) oder
Ligninsulfonsäure, oder Mischungen davon eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Schwefelsäure. Weiters ist eine Mischung wenigstens einer mineralischen Säure mit wenigstens einer organischen Säure bevorzugt. Die Granulation erfolgt somit unter Verwendung eines
Säurebades, wobei sich bei den unterschiedlichsten
schmelzflüssigen Einsatzstoffen zahlreiche vorteilhafte Wirkungen ergeben.
Die flüssige Schmelze erstarrt beim Zusammentreffen mit dem Säurebad von außen her, wobei ein Teil des Säurebades verdampft. In weiterer Folge kommt es im Reaktor durch die turbulente Strömung und die Blasenbildung des siedenden Säurebades zu weiterem Eintrag mechanischer Kräfte und folglich zu einer weiteren Zerkleinerung der
Schmelzepartikel, was auch den Wärmeübergang begünstigt.
Durch das Vorhandensein von Schwefelsäure im
Granulierwasser wird eine sulfatisierende Granulation erreicht, bei welcher eine Sulfatisierung auf Mikroebene der erstarrenden Partikel erfolgt. Damit geht eine Erhöhung von Fehlstellen in der Mikrostruktur des granulierten
Materials, d.h. der Einbau von Fremdkörpern auf molekularer Ebene einher, wobei die Sulfatisierung zu einer drastischen Steigerung der hydraulischen Aktivität im Rahmen des
Einsatzes des Granulats als hydraulisches Bindemittel bzw. als Mischkomponente in Zementen führt. Dadurch kann die Frühfestigkeit des Bindemittels signifikant erhöht werden.
Es wurde gefunden, dass die Sulfatisierungsreaktion bzw. die Anätzung von kalksilikatischen Schmelzen vor allem zu den Reaktionsprodukten kolloidale Kieselsäure, diversen Modifikationen von Ca(S04)2, wie z.B. Gips, Anhydrit und Halbhydrat, führt, welche für die Frühfestigkeit des
Zementes verantwortlich sind. Abhängig vom Inhalt weiterer Schmelzehauptkomponenten wie z.B. MgO, AI2O3, Fe2C>3 entstehen offenbar deren Sulfate bzw. weitere Nebenprodukte wie Ettringit, Zeolithe etc. Alle diese Stoffgruppen besitzen zementtechnologisch interessante Eigenschaften. Ähnliche Reaktionen wurden auch bei Verwendung anderer Säuren als Schwefelsäure beobachtet, insbesondere bei Säuren, die stärker sind als die Kieselsäure. Es entstehen dann keine Sulfate, sondern die entsprechenden Erdalkalisalze, welche im Gegensatz zu den Sulfaten wasserlöslich sein können.
Durch die Wasserverdampfung, welche äußerst energiedicht ist, wird die Schmelze mit über 103 K/sec überaus schnell unter die Rekristallisationstemperatur (je nach Basizität zwischen etwa 600 und 850°C) gekühlt, wodurch das Granulat amorph bzw. nanokristallin (bei einer Basizität CaO/Si02 von größer 1,8) anfällt, was zu optimalen zementtechnologischen Eigenschaften führt.
Dadurch, dass die Schmelze erfindungsgemäß durch
verdampfendes Wasser abgeschreckt wird, kommt das Granulat in geringerem Ausmaß in Kontakt mit flüssigem Wasser, welches zur unerwünschten Vorhydratation von
zementtechnologisch hydraulisch aktiven amorphen Schlacken führt (C-S-H-Phasenbildung) .
Weiters führt die Zugabe von Schwefelsäure zum
Granulierwasser dazu, dass die in der Schlacke enthaltenen Halogene, insbesondere F und Cl, und die enthaltenen
Schwefelverbindungen (Sulfite, Sulfide) in die
Säureanhydridform (HF, HCl, H2S) umgewandelt werden, welche mit den Dampfbrüden abgezogen und anschließend zur
entsprechenden Säure kondensiert werden können. Besonders Flusssäure hat einen hohen Marktwert und kann daher in wirtschaftlich vorteilhafter Weise verwertet werden. Ein weiterer Effekt der Schwefelsäure ist der, dass in der Schmelze vorhandener Freikalk mit der Schwefelsäure in weitgehend unlöslichen Gips (bevorzugt als Hemihydrat) reagiert, der im Zement als Erstarrungsregler benötigt wird. Es wird somit ein Granulat erhalten, das im
Wesentlichen frei von Freikalk ist. Im Falle der Verwendung des Granulats als hydraulisches Bindemittel ist die
Anwesenheit von Freikalk aus zementtechnologischer Sicht unerwünscht, weil der Freikalk in Anwesenheit von Wasser expandiert und damit den erwünschten Verbund sprengen würde .
Das vorliegende Verfahren eignet sich in besonderem Maße für die Granulation von Hochofenschlacke. Unter einer
Hochofenschlacke wird hierbei eine Calcium-Silikat-Aluminat Schmelze mit folgenden Hauptbestandteilen verstanden:
CaO: > 30 Gew.-&, insbesondere 35-45 Gew.-%, Si02: > 30 Gew.-%, insbesondere 33-38 Gew.-%
ΆΙ2Ο3: > 6 Gew.-&, insbesondere 10-13 Gew.-%
Weiters können optional auch 6-12 Gew.-% MgO, 0,1-0,5 Gew.- % Fe, 0,2-0,4 Gew.-% Mn , 0,3-0,5 Gew.-% Na20, 0,7-0,8 Gew.-% K20, 1,2-1,9 Gew.-% S und/oder ~ 1 Gew.-% Ti02 enthalten sein. Das vorliegende Verfahren eignet sich ebenso für die
Granulation von anderen Schlacken, wie z.B. legierte
Schlacken, die folgen Hauptbestandteile umfassen:
CaO: > 30 Gew.-&, insbesondere 35-45 Gew.-%, Si02: > 30 Gew.-%, insbesondere 33-38 Gew.-%, - A1203: > 6 Gew.-&, insbesondere 10-13 Gew.-%. Allgemein ist das erfindungsgemäße Verfahren für Schmelzen geeignet und vorteilhaft, die ein CaO/Si02 Verhältnis von 0,6-1,6, insbesondere 0,85-1,4 aufweisen. Das vorliegende Verfahren eignet sich nicht nur für die
Granulation von Hochofenschlacke, sondern insbesondere auch für die Granulation von Stahlwerksschlacken.
Stahlwerksschlacken enthalten in der Matrix eingebettete Alit- und Belit-Anteile, die durch die Wirkung der im
Granulierwasser enthaltenen Säure, insbesondere
Schwefelsäure, aufgeschlossen bzw. freigelegt werden. Alit (Tricalciumsilicat , kurz C3S) und Belit (Dicalciumsilicat , kurz C2S) sind wichtige Bestandteile von
Portlandzementklinker . Das erfindungsgemäß erhaltene
Granulat enthält erhöhte Anteile von Alit und Belit und eignet sich daher besonders als hydraulisches Bindemittel bzw. als Bestandteil von Kompositzementen.
Stahlwerksschlacken enthalten weiters hohe Anteile an
Eisen- und Schwermetallverbindungen. Schwermetalle, insbesondere Chrom, insbesondere Chrom (VI) -oxid, sind im Zement unerwünscht. Die enthaltenen Schwermetalle sind gut säurelöslich und lösen sich daher ohne Weiteres in dem Säurebad, insbesondere in dem mit Schwefelsäure versetzten Granulierwasser. Eisen geht ebenfalls in Lösung und es entsteht Eisensulfat. Bei Anwesenheit von Na entsteht
Natriumsulfat. Eisensulfat und Natriumsulfat können in vorteilhafterweise einer weiteren Nutzung zugeführt werden. Eisensulfat wird beispielsweise in der Abwasseraufarbeitung zur Phosphatfällung eingesetzt.
Stahlwerksschlacken werden oftmals mit Dolomit als
Basenbildner versetzt. Aus diesem Grund können Stahlwerksschlacken freies MgO enthalten, das in der
Granulierkammer mit der Schwefelsäure zu Magnesiumsulfat reagiert, welches in der Folge abgetrennt werden kann. Analog können auch eingeschmolzene Stahlwerksstäube
granuliert werden, wobei die enthaltenen Schwermetalle sich wie oben beschrieben im Säurebad lösen.
Weiters wurde gefunden, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren für die Granulierung einer Mischung von
Hochofenschlacke und Stahlwerksschlacke eignet. Bevorzugt umfasst die Mischung 50-70 Gew.-%, insbesondere ca.
60 Gew.-%, Hochofenschlacke und 30-50 Gew.-%, insbesondere 40 Gew.%, Stahlwerksschlacke. Als Stahlwerksschlacke kommt bevorzugt Stahlwerksschlacke aus der LD-Stahlerzeugung zum Einsatz. Stahlwerkschlacke hat üblicherweise einen
Eisenoxidgehalt von 15-25 Gew.-% sowie einen
Chromoxidgehalt von 1200 ppm. Durch das Granulieren des Schlackengemisches in Schwefelsäure entsteht FeS04
(zweiwertiges Fe), FeS04 wird üblicherweise dem
chromhaltigen Zement zugesetzt, um die Bildung von 6- wertigem Cr über die Redoxreaktion zu vermeiden. Somit lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein latenthydraulisches Bindemittel herstellen, das in vorteilhafter Weise als Mischzementkomponente zur Herstellung eines frühhochfesten, chromstabilisierten Zements eingesetzt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich weiters für die Aufarbeitung und das Granulieren von Sekundärschlacken, wie z.B. Pfannenschlacken, Abdeckschlacken- und
Feinungsschlacken . Solche Schlacken sind in der Regel nicht verwertbar und müssen daher deponiert werden. Die Schlacken weisen einen hohen Fluorid-Anteil auf, weil Flussspat zugesetzt wurde, um die Schlackenschmelze zu verflüssigen. Im Schwefelsäurebad wird Fluor als Flusssäure freigesetzt, welches in die Gasphase geht und nach einer Kondensation in einfacher Weise abgeschieden werden kann.
Beim Einsatz von hochbasischen Schlackenschmelzen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie z.B. von LD- Stahlwerksschlacken, Lichtbogenofenschlacken,
Pfannenschlacken und Sekundärschlacken, ist es bevorzugt, wenn die Basizität (CaO/Si02) der Schlacke auf einen Wert von 0,85-1,4 eingestellt wird. Die Einstellung kann
vorzugsweise durch Zugeben von sauren Komponenten, wie z.B. Quarzsand, gebrauchten Gießereisanden, Hochofenschlacke, Flugstaub aus Müllverbrennungsanlagen, Flugaschen aus Steinkohlekraftwerken, erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich weiters für die Aufarbeitung von verbrauchtem kohlenstoffhaltigen
Kathodenmaterial, insbesondere verbrauchten Kathodenwannen aus der Aluminiumproduktion. Verbrauchte Kathodenwannen, auch Spent Potliners genannt, fallen in der
Aluminiumproduktion nach dem Hall-Heroult-Prozess in großen Mengen an und stellen aufgrund ihrer hohen Gehalte an
Giftstoffen seit jeher ein Problem bei der Entsorgung dar. Spent Potliners werden in einem Vorprozess mit Kalk versetzt und eingeschmolzen. Die Schmelze wird anschließend von Kohlenstoff befreit (z.B. in einem Schachtofen vergast oder in einem Eisenbad aufgelöst) und es entsteht Schlacke, die im Wesentlichen Calciumfluoraluminat enthält. Bei der erfindungsgemäßen Granulierung einer solchen Schlacke unter Verwendung eines Säurebades, insbesondere Schwefelsäure, wird Calciumfluoraluminat in amorphes oder teilkristallines Calciumsulfoaluminat umgewandelt, wobei weiters Flusssäure entsteht. Calciumsulfoaluminat ist hydraulisch hochreaktiv und wird beispielswiese als Frühfestigkeitsbeschleuniger in Kompositzementen eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur
Granulation von Entschwefelungsschlacken, die wie folgt entstehen. Roheisen, das aus dem Hochofen kommt, hat einen hohen Schwefelgehalt und wird daher eine Entschwefelung unterzogen. Das Roheisen wird zu diesem Zweck auf Pfannen aufgegeben und mit Calciumcarbid und Calciumoxid versetzt. Das Calcium reagiert mit dem Eisensulfid (FeS) und der Schwefel wird als Calciumsulfid (CaS) in die Schlacke überführt. Die Schlacke wird dann entfernt. Problematisch hierbei ist, dass Calciumsulfid teilweise wasserlöslich ist und damit eine Gefahr für das Grundwasser darstellt. Aus diesem Grund muss die Entschwefelungsschlacke üblicherweise in abgedichteten Sonderdeponien entsorgt werden. Weiters ist die Entschwefelungsschlacke gefährlich, weil der verbleibende Calciumcarbid-Anteil mit Wasser zu dem leicht entzündlichen Gas Acetylen reagiert.
Beim Granulieren der Entschwefelungsschlacke unter
Verwendung eines insbesondere mit Schwefelsäure
angesäuerten Granulierwassers und unter oxidierenden
Bedingungen wird der Kohlenstoffanteil aus dem
Calciumcarbid-Anteil der Schlacke in Wassergas und
Ca(OH)2/CaO umgewandelt. CaS wird in Ca(OH)2/CaO und H2S umgesetzt. H2S kann beispielsweise im Claus-Prozess zu elementarem Schwefel umgesetzt werden oder es kann auf
Grund des hohen H2S-Partialdrucks zu Schwefelsäure oxidiert und hydrolysiert werden. Wie bereits erwähnt können an Stelle von Schwefelsäure auch verschiedene organische Säuren eingesetzt werden, wobei der Carboxylgruppe der jeweiligen organischen Säure offenbar eine positive komplexierende Wirkung auf die Erdalkaliionen (Ca, Mg) zukommt, welche die Anzahl der Fehlstellen im Schlackenglas erhöhen. Außerdem wird dadurch auch die hydrolisierende Wirkung des Granulierwassers weiter herabgesetzt und damit die Schlackenreaktivität im Zement erhöht .
Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der pH- Wert des Wassers durch Zugabe der Säure gesenkt wird. Der pH-Wert des Granulierwassers wird somit durch Zugabe einer Säure oder eines Säuregemisches reguliert. Mit Rücksicht auf die während der Granulation ablaufenden, oben
beschriebenen chemischen Reaktionen ist der entsprechende Säureverbrauch hierbei durch Nachführung von neuer Säure in das Granulierwasser zu ersetzen. Dabei kann bevorzugt so vorgegangen werden, dass der pH-Wert des Wassers gemessen und die Zufuhr der Säure geregelt wird, um einen
vorgegebenen pH-Wert des Wassers zu halten. Es wird somit ein pH-Wert Regelkreis geschaffen, um einen vorgegeben pH- Wert zu gewährleisten. Die pH-Wert Vorgabe orientiert sich an den jeweiligen Umständen. Beispielsweise kann die
Stöchiometrie der Salzbildungsreaktionen über die pH-Wert gesteuerte Säurezugabe eingestellt werden.
Bei einer herkömmlichen Wassergranulation weist das
Granulierwasser einen pH-Wert von ca. 8-11 auf. Dieser basische Wert entsteht durch die teilweise Hydratisierung der Schmelze im Wasserbad, wobei Ca (OH) 2 entsteht. Die Zugabe einer Säure erfolgt im Falle der Granulation von Hochofenschlacke bevorzugt in einer solchen Menge, dass der pH-Wert des Granulierwassers auf einen Wert von ungefähr 6- 8 gesenkt wird. Im Falle der Zugabe von Schwefelsäure wird Ca (OH) 2 durch die Schwefelsäure abgebunden und dadurch neutralisiert, wobei eine dünne Gipshaut auf der
Schlackenpartikeloberflache entsteht.
Die durch die Säurezugabe bewirkte pH-Wert Absenkung des Wassers tritt hierbei insbesondere in Bereichen des
Wasserbads auf, in denen die Säure noch nicht mit der
Schmelze bzw. dem Granulat reagiert hat. Solche Bereiche können sich in unmittelbarer Nähe der - bevorzugt von der Wasseraufgabe getrennten - Säureaufgabe befinden oder entlang einer Strömungsstrecke, in der die Säure in der Granulierkammer dem Bereich der eigentlichen Granulierung zugeführt wird. Bevorzugt können entlang der genannten Strömungsstrecke mehrere pH-Wertmessungen durchgeführt werden, um die Dynamik der Reaktionsumsetzung (Kinetik der Sulfatisierung) zu ermitteln. Daraus kann dann auch ein Kriterium zur Regelung der die Scherkräfte bestimmenden Rotordrehzahl gebildet werden. Diese Scherkräfte
beeinflussen die Geschwindigkeit der
Sulfatisierungsreaktion signifikant .
Allgemein hängt die Menge der Säurezugabe unter anderem von der chemischen Zusammensetzung der zu granulierenden
Schmelze, insbesondere vom CaO-Gehalt der Schmelze, und von der gewünschten Menge an kolloidaler Kieselsäure im
Granulat ab. Weiters hängt die Menge der Säurezugabe vom Durchsatz der Schmelze, d.h. von der je Zeiteinheit in die Granulierkammer eingebrachten Schmelzemenge ab. Eine bevorzugte Verfahrensweise sieht im Falle der Zugabe von Schwefelsäure vor, dass H2S04 in einer Menge von 2-15 Gew.- %, insbesondere 2-10 Gew.-%, je Zeiteinheit zugegeben wird, bezogen auf das Gewicht des in der Zeiteinheit zugegebenen schmelzflüssigen Materials.
Die Säure wird dem Wasser bevorzugt kontinuierlich
zugegeben.
Bei der Granulation von Stahlwerksschlacke ist im Vergleich zur Granulation von Hochofenschlacke eine größere Menge von Säure, insbesondere Schwefelsäure erforderlich, um den pH- Wert des Granulierwassers abzusenken. Stahlwerksschlacke enthält freies CaO und FeO, welches mit Schwefelsäure reagiert, sodass lediglich eine Teilmenge der zugeführten Schwefelsäure tatsächlich für die pH-Wert Absenkung nutzbar ist. Bevorzugt wird der pH-Wert durch die Säurezugabe auf einen Wert von ungefähr 5-6 abgesenkt und mittels des oben beschriebenen pH-Wert Regelkreises auf diesem Wert
gehalten .
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt eine Temperaturabsenkung der mineralischen Schmelze unter deren Rekristallisationstemperatur und Salzzersetzungstemperatur durch die Verdampfung von Wasser, wobei hier der
Wasserverdampfungsenthalpie ausschlaggebende Bedeutung zukommt. Das schmelzflüssige Material wird bevorzugt mit einer Temperatur von 1.250 - 1.700°C in die Granulierkammer aufgegeben und schlagartig abgekühlt.
Zur Verbesserung der Kühlleistung kann zusätzlich zur Wasserverdampfung auch die stark endotherme heterogene Wassergasreaktion genutzt werden. Das Verfahren wird in diesem Zusammenhang bevorzugt so durchgeführt, dass
Kohlenstoff und/oder kohlenstoffhaltige Verbindungen, wie z.B. Kohlenwasserstoffe, in die Granulierkammer eingebracht werden, um eine Wassergasreaktion zu bewirken. Neben dem Vorteil der verbesserten Kühlung bewirkt die
Wassergasreaktion die Entstehung von wirtschaftlich
verwertbaren gasförmigen Produkten wie insbesondere CO und H2. Hier wird also die fühlbare Schlackenwärme (etwa 450 kWh/t) in sehr vorteilhafter Weise teilweise in chemische Energie umgewandelt.
Die unterstützende Wassergasreaktion ist auch dann sehr vorteilhaft, wenn gewisse Schlackenanteile "in situ" reduziert werden sollen. Die Wassergasreaktion bewirkt beispielsweise eine Reduktion von Chrom (VI) -oxid zu
Chrom(III) -oxid. Weiters können eine Zn-Metallisierung, eine Nickelsalzreduktion und eine Phosphatreduktion
erfolgen.
Das in der Granulierkammer vorgehaltene Granulierwasser kann als Wasserbad ausgebildet sein, in welches das schmelzflüssige Material hineingegossen wird. Das Wasserbad wird hierbei mit einer solchen Temperatur vorgehalten, dass die durch das schmelzflüssige Material eingebrachte
thermische Energie zu einer Verdampfung des
Granulierwassers unter gleichzeitgier Abschreckung der Schmelze führt. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass das schmelzflüssige Material in ein mit Siedetemperatur vorgelegtes Wasserbad eingebracht wird. Die Einbringung der Schmelze erfolgt bevorzugt durch das Innere eines in das Wasserbad eintauchenden, unten offenen Tauchrohrs.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das flüssige
Granulierwasser lediglich in einem unteren Bereich der Granulierkammer in einem Sumpf vorgehalten wird. Das schmelzflüssige Material wird in diesem Fall bevorzugt 00027
15 oberhalb des bevorzugt unterhalb der Siedetemperatur
vorgelegten Wassersumpfes eingebracht, d.h. nicht
unmittelbar ins Wasser gegossen. Durch die mit der
eingebrachten Schmelze eingetragene thermische Energie wird das Wasser des Wassersumpfes verdampft und es entsteht überhitzter Wasserdampf. Die erstarrten Schmelzepartikel werden bei dieser Ausführung gemeinsam mit dem überhitzten Wasserdampf über eine Austragsöffnung abgezogen und das
Schmelzegranulat wird in einem Separator, wie z.B. in einem Zyklonabscheider, vom H20-Dam f getrennt. Der abgetrennte überhitzte, aber drucklose Dampf ist exergetisch wertvoll und kann entsprechend weiterverwertet werden. Das
abgeschiedene staubförmige Heiß-Granulat wird vorzugsweise auf unter 100°C abgekühlt, z.B. mittels Luft.
Der abgezogene Wasserdampf-Strom mit den Granulat soll bevorzugt eine Temperatur von 200-600°C haben. Die
Temperaturregelung erfolgt hierbei bevorzugt durch
Einstellung der in die Granulierkammer eingebrachten
Wassermenge. Dazu wird ein Sollwert der Temperatur des abgezogenen Wasserdampfs vorgegeben und die Temperatur de Wasserdampfs gemessen, wobei die Messung z.B. am Austritt des Separators (z.B. Zyklonabscheider) erfolgten kann. Wird der Sollwert überschritten, wird die in die Granulierkammer eingebrachte Wassermenge erhöht. Wird der Sollwert
unterschritten, wird die in die Granulierkammer
eingebrachte Wassermenge verringert.
Um möglichst feine Partikel zu erreichen, kann die
Granulation der Schmelze bevorzugt so durchgeführt werden, dass das schmelzflüssige Material in der Granulierkammer einer mechanischen Desintegration mittels eines
Desintegrators unterworfen wird. Der expandierende Wasserdampf unterstützt hierbei die Mahlarbeit zusätzlich. Bevorzugt wird das schmelzflüssige Material dabei
unmittelbar auf den Desintegrator aufgebracht. Die
mechanische Desintegration wird mit Vorteil mittels eines Rotors vorgenommen, der bevorzugt unmittelbar unter der Aufgabestelle des schmelzflüssigen Materials angeordnet ist, sodass das Material im schmelzflüssigen Zustand auf den Rotor auftrifft. Der Rotor kann hierbei so angeordnet sein, dass seine Rotationsachse mit dem eingebrachten Schmelzestrahl im Wesentlichen fluchtet. Weiters ist es bevorzugt, wenn die Stelle des Auftreffens der Schmelze auf den Rotor von flüssigem Granulierwasser im Wesentlichen freigehalten wird, insbesondere durch das genannte
Tauchrohr.
Der Desintegrator ist vorgesehen, um unter anderem
Scherkräfte auf die eingebrachte Schmelze auszuüben. Bei einer Ausbildung des Desintegrators als Rotor wird die Schmelze durch die Rotation radial nach außen geschleudert und auf diese Weise weiter zerteilt. Der Desintegrator, insbesondere Rotor weist bevorzugt Leitelemente, wie z.B. Schaufeln auf, an denen eine Kavitation induziert wird. Die Kavitation wird einerseits durch die Scherkräfte
begünstigt, welchen die Schlacke auf Grund der
Zentrifugalkräfte ausgesetzt wird, andererseits durch die schlagartige Verdampfung des Granulierwassers. Es entstehen im Mikrobereich Dampf-Explosionen gefolgt von Implosionen, wodurch eine überaus intensiver Zerkleinerung der sich bildenden Granulatpartikel erzielt wird. Die hohe
Mahlfeinheit der auf diese Art und Weise erhaltenen
Schlackenpartikel erhöht das hydraulische
Aktivitätspotential, sodass eine zementtechnologische Nutzung begünstigt wird. Eine weitere Erhöhung der Feinheit des erhaltenen Granulats kann bevorzugt dadurch erreicht werden, dass der
Desintegrator, insbesondere der Rotor in Richtung der
Drehachse axial hin- und herbewegt, vorzugsweise vibriert wird. Vorzugsweise kann eine Frequenz der Hin- und
Herbewegung von > 100 Hz, bevorzugt > 500 Hz, bevorzugt > 1 kHz, insbesondere > 20 kHz (Ultraschall) gewählt werden. Um die hohe thermische Belastung des Rotors insbesondere im Bereich der Aufgabe des schmelzflüssigen Materials zu verringern, sieht eine bevorzugte Verfahrensführung vor, dass das Wasser durch axiale Durchbrechungen des Rotors oder durch wenigstens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Kanal des Rotors geleitet wird, wodurch eine Kühlung des Rotors erreicht werden kann. Außerdem wird dadurch eine zusätzliche Kühlwirkung auf das
schmelzflüssige Material ausgeübt, weil das durch den Rotor geleitete Wasser nach seinem Austritt in die
Granulierkammer als zusätzliches Granulierwasser zur
Verfügung steht, dessen Verdampfungsenthalpie eine
zusätzliche Kühlwirkung mit sich bringt.
Das Schlackengranulat kann in der Granulierkammer auf eine Temperatur von ca. 150-300°C abgekühlt werden, wobei das dampfförmige Granulierwasser gemeinsam mit dem gebildeten, meist porösen Granulat im ggf. siedenden Wasserbad nach oben geleitet wird. Das dampfförmige Granulierwasser kann gemeinsam mit den Reaktionsgasen, wie z.B. HF, CO, H2 und SO2, über einen Gasabzug abgezogen werden. Weiters kann ein Teil des ggf. siedenden Granulationswassers (Granulatlauge) gemeinsam mit dem oben aufschwimmenden Granulat
kontinuierlich über einen Überlauf abgezogen werden. Die überhitzten Schmelzepartikel werden durch Abtropf- und Verdampfungsvorgänge vom Haftwasser befreit, was zu einer weiteren Hydraulizitätssteigerung führt, da diese nicht hydratisieren können. Die abgezogene Granulatlauge kann der Granulierkämmer als Rücklaufwasser wieder zugeführt werden. Die Granulatlauge enthält gelöste feste Bestandteile, wie z.B. Schwermetalle, FeS04, Na2SC>4 und dgl., die sich auf Grund der Kreislaufführung des Wassers aufkonzentrieren . Erforderlichenfalls werden die genannten gelösten
Bestandteile mittels eines geeigneten Trennaggregats, wie z.B. einem Filter, Sieb, Zyklon, einer Zentrifuge oder dgl. abgetrennt und aus dem Kreislauf ausgeschleust.
Ebenso kann gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante vorgesehen sein, dass das verdampfte Granulierwasser nach einer Kondensation im Kreislauf geführt wird und nach der Rückführung auf Siedetemperatur gebracht wird.
Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass die Granulierkammer als Mahlkörpermühle ausgebildet ist und das schmelzflüssige Material mit metallischen
Mahlkörpern der Mahlkörpermühle abgeschreckt und die erstarrten Materialpartikel durch die Wirkung der
Mahlkörper gemahlen werden.
Bei einer bevorzugten Verfahrensweise erfolgt die Zugabe der Säure zum Granulierwasser an einer Stelle, an welcher das schmelzflüssige Material bereits einer Teilabkühlung unterzogen wurde, sodass die Säure unter ihrer
Zersetzungstemperatur bleibt. Die Zugabe der Säure an einer gegenüber der Schmelzeaufgabe kühleren Stelle bewirkt eine Reduzierung der Zerlegung der Säure (im Falle von H2SO4 wird dadurch eine Zerlegung in S03 und H2O vermieden) . Bei einer Ausbildung, bei welcher die Schmelze auf einen rotierenden Desintegrator aufgebracht wird, kann die Säureaufgabe an einer radial gegenüber der zentralen Schmelzeaufgabe weiter außen liegenden Stelle erfolgen. Das Einbringen der
Schmelze kann bei einer Ausführung mit oberhalb eines Sumpfes von Granulierwasser angeordnetem rotierenden
Desintegrator (Rotor) beispielsweise über im Inneren des Rotors verlaufende Leitungen erfolgen, die in radialem Abstand von der Rotationsachse an der Oberfläche des Rotors münden. Alternativ oder zusätzlich kann die Säurezugabe auch im Gegenstrom zu den vom Rotor radial nach außen weggeschleuderten Partikeln erfolgen, und zwar
beispielsweise durch Eindüsen der Säure in die
Granulierkammer .
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgesehen umfassend eine Granulierkammer mit einem Wasserbecken zur Aufnahme eines Wasserbades
oder -sumpfes, eine Aufgabeeinrichtung für das
schmelzflüssige Material, einen in das Wasserbecken mündenden Wasserzulauf, eine Zufuhr für die Säure und eine Austragsöffnung für das granulierte Material. Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass ein Sensor zur Bestimmung des pH-Werts des im Wasserbecken vorgehaltenen Wassers vorgesehen ist, der mit einer Mengenregelung der Säurezufuhr zusammenwirkt, um den pH-Wert des Wassers auf einem vorgegebenen Wert zu halten.
Die Aufgabeeinrichtung für das schmelzflüssige Material umfasst mit Vorteil ein in die Granulierkammer ragendes Tauchrohr . Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass in der
Granulierkammer im Bereich der Materialaufgäbe ein
Desintegrator, insbesondere ein Rotor angeordnet ist. Der Desintegrator, insbesondere der Rotor ist hierbei bevorzugt im Wasserbad oder an den Wassersumpf angrenzend angeordnet.
Weiters kann vorgesehen sein, dass der Rotor axiale
Durchbrechungen oder wenigstens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Kanal zum Durchleiten von Wasser aufweist. Insbesondere kann der Rotor einen bevorzugt in den Aufgabebereich des schmelzflüssigen Materials mündenden Kanal für die Einleitung reaktiver Gase und/oder
Wasserdampf aufweisen.
Eine besonders bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass an Stelle eines gesonderten, in der Granulierkammer
angeordneten Desintegrators, metallische Mahlkörper für die unterstützende Desintegration der erstarrenden Partikel verantwortlich sind. Die Ausführung ist hierbei so
getroffen, dass die Granulierkammer als mit metallischen Mahlkörpern gefüllte Mahlkörpermühle ausgebildet ist. Das schmelzflüssige Material wird somit in eine Mahlkörpermühle eingebracht und im Kontakt mit metallischen Mahlkörpern der Mahlkörpermühle abgeschreckt und die erstarrten
Materialpartikel werden durch die Wirkung der Mahlkörper gemahlen. Vorzugsweise weist die Mahlkörpermühle ein von einer rotierend antreibbaren Trommel gebildetes Gehäuse auf und ist insbesondere als Kugelmühle, Sturzmühle,
Trommelmühle, Rohrmühle oder Siebtrommelmühle ausgebildet.
Auf Grund der Abschreckung des schmelzflüssigen Materials an metallischen Mahlkörpern gelingt eine überaus rasche Abkühlung der Schmelze unter die
Rekristallisationstemperatur, sodass ein hydraulisch aktives, amorphes Produkt mit besonders hoher
zementtechnologischer Aktivität entsteht. Die rasche
Abkühlung wird dadurch erreicht, dass die metallischen Mahlkörper eine überaus große Oberfläche zur Verfügung stellen, sodass beim Kontakt der Schmelze eine rasche Vergrößerung der spezifischen Oberfläche des
Schmelzevolumens stattfindet, um die Wärme möglichst rasch abführen zu können. Ein weiterer Grund für die rasche
Abkühlung liegt in der hohen Wärmespeicherzahl, d.h. der auf das Volumen bezogenen Wärmekapazität, der Mahlkörper auf Grund deren Materials, nämlich Metall. Gleichzeitig werden die erstarrenden Schmelzepartikel durch die mahlende Wirkung der Mahlkörper zerkleinert, wodurch ebenfalls eine Vergrößerung der für die Wärmeübertragung zur Verfügung stehenden Oberfläche stattfindet. Die gleichzeitige Abschreckung und Zerkleinerung durch die Mahlkörper führt weiters dazu, dass bereits ein
wesentlicher Teil der Zerkleinerungsarbeit im
schmelzflüssigen Zustand stattfindet, sodass sich die spezifische Mahlarbeit im Vergleich zur Zerkleinerung im festen Zustand auf etwa die Hälfte reduziert.
Die Schlackenschmelze wird schlagartig an den kalten
Mahlkörpern abgekühlt (gequencht) und kommt daher nicht in Kontakt mit flüssigem Wasser, welches zur bekannten
Vorhydratation von zementtechnologisch hydraulisch aktiven amorphen Schlacken führt (C-S-H- Phasenbildung) . Darüber hinaus aktiviert der im Mahlraum ggf. vorhandene stark überhitzte, drucklose Wasserdampf das zementtechnologische Potential. Die oben beschriebene Mahlwirkung der Mahlkörper, insbesondere die durch diese hervorgerufenen Scherkräfte, vermindern die molekularen Nahordnungszustände signifikant, was zur weiteren Erhöhung des metastabilen Systemzustandes der Schlacke führt. Insbesondere kann eine starke und sehr vorteilhafte Erhöhung der Schlackenzement- Frühfestigkeit festgestellt werden. Somit kann der
Zementklinkeranteil von Mischzementen drastisch gesenkt werden und auch die sehr vorteilhafte klinkerfreie, sulfatische Zementanregung („Sulfathüttenzement")
durchgeführt werden.
Die zur Abschreckung des eingebrachten schmelzflüssigen Materials erforderliche Kühlleistung wird durch die
Verdampfung von Wasser erzeugt, dem erfindungsgemäß eine Säure zugegeben wurde. Die Kühlung erfolgt hierbei durch die Verdampfungswärme an der Oberfläche der Mahlkörper, sodass die Mahlkörper entsprechend gekühlt werden. Die für die Abschreckung des schmelzflüssigen Materials
erforderliche Kühlleistung wird somit indirekt, nämlich unter Vermittlung der Mahlkörper, durch Verdampfungswärme zur Verfügung gestellt. Die Mahlkörper werden hierbei als „Zwischenträger" genutzt, welche die erforderliche
Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit, die erforderliche Oberfläche und das erforderliche Volumen zur Erhöhung der Wärmeübertragung zur Verfügung stellen. Dabei werden die metallischen Mahlkörper einerseits durch die
Verdampf ngswärme des Wassers gekühlt und nehmen die entsprechende Wärmemenge andererseits im Kontakt mit dem schmelzflüssigen Material zur Kühlung derselben wieder auf.
Zur Kühlung der Mahlkörper unter Nutzung der
Verdampfungswärme ist bevorzugt vorgesehen, dass das erfindungsgemäß pH-Wert regulierte Wasser bzw. der Dampf über eine Vielzahl von Durchbrechungen in den Mahlraum der Mahlkörpermühle eingebracht wird, die in einem den Mahlraum begrenzenden Innenmantel ausgebildet sind. Die Mühle ist hierbei vorzugsweise doppelwandig ausgebildet, wobei zwischen dem Innenmantel und einem Außenmantel ein
ringförmiger Hohlraum ausgebildet wird, der mit Wasser beschickbar ist. Es bildet sich hierbei ein Wasserbad, dessen Niveau so gewählt ist, dass ein unterer Teilbereich des Mahlkörperbettes im Wasserbad angeordnet ist. Auf Grund der Wärmeeinwirkung wird das in dem ringförmigen Hohlraum befindliche Wasser zur Verdampfung gebracht und tritt dabei über die im Innenmantel ausgebildeten Durchbrechungen in den Mahlraum ein, wo die benötigte Verdampfungswärme den Mahlkörpern Wärme entzieht und diese kühlt. Auf Grund der Durchbrechungen ergibt sich ein über das Mahlkörperbett (insbesondere in axialer Richtung des Mahlraums)
gleichmäßiger Wasser- bzw. Dampfeintrag . In bevorzugter Weise können die Durchbrechungen im Querschnitt gesehen zum Mahlraum hin konvergierend ausgebildet sein bzw. Düsen, insbesondere sich über die axiale Länge des Mahlraums erstreckende Schlitzdüsen, ausbilden, was zur einer
Druckverteilung und daher zu einer Vergleichmäßigung des Wasser- bzw. Dampfeintritts in den Mahlraum führt.
Ein bevorzugter Nebeneffekt der Wasser- bzw.
Dampfeinbringung über den mit Durchbrechungen versehenen Innenmantel liegt darin, dass die Mahlkörper dadurch zur Vibration gebracht werden können, wodurch der Mahleffekt verbessert und das Auftreten des Leidenfrost-Effekts verringert wird. Eine weitere bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass als Mahlkörper Metallkugeln, insbesondere Stahlkugeln,
eingesetzt werden, deren Durchmesser bevorzugt mindestens 15mm, insbesondere mindestens 20mm, beträgt. Auf diese Weise stellen die Kugeln eine ausreichende Masse zur
Verfügung, um die geforderte Mahlleistung sicherzustellen. Weiters wird dadurch eine einfache größenmäßige
Unterscheidung zwischen den Mahlkörpern und dem gemahlenen Einsatzmaterial ermöglicht, was z.B. nachfolgende
Trennungsschritte erleichtert.
Grundsätzlich können alle Metallkugeln die gleiche Größe aufweisen. Eine Optimierung der Mahlwirkung kann bevorzugt jedoch dadurch erreicht werden, dass die Metallkugeln eine vorbestimmte Größenverteilung aufweisen. Dabei ist eine Größenbandbreite bevorzugt, bei welcher der
Kugeldurchmesser zwischen 15 und 30 mm liegt.
Um eine effiziente Mahlwirkung zu gewährleisten, ist die Ausbildung bevorzugt derart weitergebildet, dass die
Metallkugeln zur Ausbildung eines bewegten Kugelbetts in Bewegung versetzt werden. Die Ausbildung des bewegten
Kugelbetts kann hierbei in verschiedenster Weise erfolgen. Die Kugeln können beispielsweise durch die Wirkung der Strömung eines gasförmigen Mediums, wie z.B. Luft oder
Dampf bewegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung der Metallkugeln dadurch erzeugt werden, dass die Kugeln von bewegten Mitnehmern in Bewegung versetzt werden, beispielsweise von einem Rührwerk, Schaufeln, Leitplatten oder dgl. mitgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Mahlraum von einer rotierend angetriebenen Trommel gebildet sein, an deren Wand die Kugeln aufsteigen und auf Grund der Schwerkraft danach herabfallen. Die Erfindung sieht in diesem Zusammenhang bevorzugt vor, dass die
Mahlkörpermühle als Kugelmühle, Sturzmühlen, Trommelmühle, Rohrmühle, Rührwerkskugelmühle oder Siebtrommelmühle ausgebildet ist. Wie bei allen Mahlkörpermühlen werden in der Kugelmühle Mahlkörper und Mahlgut bewegt. Dadurch kommt es zu Stößen zwischen den Mahlkörpern untereinander und zwischen Mahlkörpern und Wänden. Das Mahlgut wird
zerkleinert, wenn es sich zwischen den Körpern befindet. Die Zerkleinerung der Partikel geschieht somit durch
Prall-, Scher- und Stoßbeanspruchung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine erste Ausbildung einer Granuliervorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 ein zweite Ausführung einer Granuliervorrichtung, Fig. 3 einen Querschnitt einer als Kugelmühle ausgebildeten Granuliervorrichtung, Fig. 4 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß Fig. 3 und Fig. 5 eine vergrößerte Detaildarstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4.
In Fig. 1 ist eine Granuliervorrichtung 1 dargestellt, die eine als Tauchrohr 2 ausgebildete Aufgabeeinrichtung für schmelzflüssiges Material 3 aufweist. Im Inneren der
Granuliervorrichtung 1 ist eine Granulierkammer 4
ausgebildet, in der ein Wasserbad mit einer
Wasseroberfläche 5 aufgenommen ist. In das Wasserbad mündet ein Wasserzulauf 6. Der Austrag des granulierten Materials erfolgt über eine Austragsöffnung 7.
Das Tauchrohr 2 taucht bis knapp über einen als Rotor 8 ausgebildeten Desintegrator in das Wasserbad ein, sodass der durch das Tauchrohr 2 eingebrachte Schmelzestrahl 3 unmittelbar auf den Rotor 8 trifft oder lediglich eine geringe Wasserschicht durchsetzt, die jedoch schlagartig verdampft. Der Rotor 8 ist um eine Rotationsachse 9 drehbar gelagert und zur Rotation gemäß dem Pfeil 10 angetrieben. Der Schlackenstrahl 3 wird bevorzugt, wie in Fig. 1 dargestellt, zentral eingebracht, d.h. im Bereich der Rotationsachse 9 des Rotors 8. Im Zentrum 11 des Rotors 8 wiest dieser einen abgerundeten bzw. konvexen Bereich auf, auf welchen der Schmelzestrahl 3 auftrifft und von dort auf Grund der Rotation nach außen geschleudert wird. Der Rotor 8 ist im Wesentlichen am Boden der Granulierkammer 4 angeordnet. Im einem radial inneren, zentralen Teilbereich des Rotors 8 ist unterhalb des Rotors 8 jedoch ein Sumpf bzw. eine Mischkammer 12 ausgebildet, die einen vertieften Bereich der Granulierkammer 4 ausbildet und mit Wasser gefüllt ist. Der Rotor 8 weist axiale Durchbrechungen 13 auf, durch welche das Wasser aus der Mischkammer 12 gesaugt wird .
Der Rotor 8 weist radial außerhalb der axialen
Durchbrechungen 13 Leitflächen 14 auf, die als Kavitator wirken. Das Granulierwasser ist nämlich mit einer solchen Temperatur vorgelegt, dass es im Bereich der Einbringung des Schmelzestrahls 3 bzw. im Bereich des Rotors 8 auf Grund der mit der Schmelze eingebrachten thermischen
Energie schlagartig verdampft. Der expandierende Dampf verursacht gemeinsam mit den durch den Rotor 8 verursachten mechanischen Kräften, insbesondere Scherkräften, eine Mahlwirkung auf die erstarrenden Schmelzepartikel, sodass ein überaus feinkörniges Granulat entsteht. An den
Leitflächen 14 führt der expandierende Dampf im
Zusammenspiel mit den genannten Kräften im Mikrobereich zu Dampf-Explosionen gefolgt von Implosionen, d.h. zu
Kavitation, wodurch eine überaus intensiver Zerkleinerung der sich bildenden Granulatpartikel erzielt wird. Zur Kühlung des zentralen Bereichs 11 des Rotors 8 ist ein Zuführkanal 15 vorgesehen, der im Inneren der Welle 16 des Rotors 8 verläuft und im zentralen Bereich 11 zur
Ausbildung radialer Kanäle 17 radial umgelenkt wird. Über den Zufuhrkanal 15 und die radialen Kanäle 17 kann
beispielsweise Wasser oder Dampf zur Kühlung des zentralen Bereichs 11 des Rotors 8 zugeführt werden. Weiters können über den Zufuhrkanal 15 und die radialen Kanäle 17 reaktive Gase, wie z.B. 02, Luft, CI2, S02, CH4 und/oder Kohlestaub bzw. Kohlenwasserstoffe gemeinsam mit Luft/02 oder Wasser eingebracht werden.
Die erstarrten Schmelzepartikel 18 verlassen den Rotor 8 im radial äußeren Bereich desselben und steigen auf Grund ihrer geringen Dichte im, bevorzugt siedenden, Wasserbad nach oben. Dabei kann ein Leitapparat 25 vorgesehen sein, welcher beispielsweise Schaufelkörper umfasst. An der Badoberfläche 5 werden die erstarrten Schmelzepartikel 18 gemeinsam mit dem Granulierwasser über die als Überlauf ausgebildete Austragsöffnung 7 ausgetragen.
Die gasförmigen Bestandteile werden über einen schematisch mit 21 dargestellten Reaktionsgasabzug abgezogen, wobei es sich um Wasserdampf sowie beispielsweise HF, CO, H2 und S02 handelt .
Dem Wasserbad wird nun eine Säure, insbesondere
Schwefelsäure zugegeben. Die Zugabe der Säure erfolgt über die Wasserzufuhr 6. Die Säure wird dem in die Mischkammer 12 zuzuführenden Wasser bei 19 zugesetzt. Die
Mengenregelung der Säurezumischung erfolgt hierbei in
Abhängigkeit von Messwerten eines pH-Sensors 20 in einer Weise, dass ein vorbestimmter pH-Wert des Wasserbads erzielt oder gehalten wird, oder in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung der Schmelze und vom
Schmelzedurchsatz .
Die Wasserzufuhr wird durch Rücklauf asser gespeist, welches aus der Austragsöffnung 7 gewonnen wird. Die über die Austragsöffnung abgezogene Granulatlauge wird zu diesem Zweck wenigstens einem Abtrennungsschritt unterworfen, in dem das erhaltene Granulat abgetrennt wird. Das auf diese Art und Weise erhaltene Rücklaufwasser wird über die
Leitung 22 rückgeführt. Zum Ausgleich von verdampftem
Wasser wird dem rückgeführten Wasser bei 23 Zusatzwasser beigemischt .
Zur Abtrennung von im Rücklaufwasser enthaltenen,
insbesondere dort gelösten Bestandteilen, wie z.B. FeS04, Na2SC und verschiedene Schwermetalle, kann eine Teilmenge des Wassers bei 24 ausgeschleust werden.
Bei der abgewandelten Ausbildung gemäß Fig. 2 ist das
Granulierwasser lediglich als Sumpf vorgelegt, und zwar in der Kammer 12 unterhalb des Rotors 8. Das Wasser wird über die Leitung 6 mit einer Temperatur unterhalb der
Siedetemperatur in die Granulierkammer eingebracht. In den Sumpf kann über die Leitung 26 Kohlenstoff und/oder
Kohlenwasserstoffe eingebracht werden, um in der
Granulierkammer 4 zusätzlich zur Granulation (mit Hilfe des verdampfenden Wassers aus der Kammer 12) eine
Wassergasreaktion zu bewirken. Die erstarrten Schmelzepartikel werden bei dieser Ausführung gemeinsam mit dem Wasserdampf und dem sich bildenden Wassergas über die Austragsöffnung 7 abgezogen und im Zyklonabscheider 27 wird das Schmelzegranulat 18 von den Reaktionsgasen (CO/H2) und vom H20-Dampf getrennt. Über den Kanal 15 kann Druckwasser eingebracht werden.
Die Säurezugabe kann bei der Ausführung gemäß Fig. 2 unmittelbar in die Granulierkammer erfolgen, d.h. ohne vorherige Zumischung in das Wasser 6. Vorzugsweise wird die Säure über im Rotor 8 verlaufende Kanäle zugeführt, die in Abstand von der Rotationsachse an der Oberfläche des Rotors münden, d.h. an einer Stelle, an der eine Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur der Säure herrscht. Die Zuführung der Säure ist mit 19 angedeutet. Alternativ oder zusätzlich kann das Einbringen der Säure auch über Düsen 19' erfolgen, mit welchen die Säure im Gegenstrom zum
Granulat in radial nach innen verlaufender Richtung in die Granulierkammer eingedüst wird.
In Fig. 3 und 4 ist eine als Kugelmühle ausgebildete
Granulationsvorrichtung dargestellt. In Fig. 3 ist eine Kugelmühle 28 im Querschnitt dargestellt, deren
zylindrische Trommel 29 um die Rotationsachse 30 drehbar gelagert ist. Im Betrieb wird die Trommel 29 zu Rotation in Richtung des Pfeils 31 angetrieben. Die Trommel 29 weist einen Außenmantel 32 und einen den Mahlraum 33 begrenzenden Innenmantel 34 auf. Zwischen dem Außenmantel 32 und dem Innenmantel 33 wird ein ringförmiger Hohlraum 35
ausgebildet, der über eine Vielzahl von regelmäßig über den Umfang des Mahlraums 33 verteilten, vorzugsweise
schlitzförmigen Durchbrechungen 36 mit dem Mahlraum 33 verbunden ist. Koaxial zur Rotationsachse 30 mündet ein Schlackeneintrag 37 in den Mahlraum 33, wobei der Schlackeneintrag einen im Inneren des Mahlraums 33 zentrisch angeordneten Schlacken- Tundish 38 aufweist, dessen schlitzförmige Eintragsöffnung 39 sich in axialer Richtung der Trommel 29 erstreckt und innerhalb des Mahlraums 6 außermittig angeordnet ist.
Die Trommel 29 weist an der dem Schlackeneintrag 37 gegenüberliegenden Seite eine zur Rotationsachse 30 koaxiale Austragsöffnung 40 auf, an welche eine
Austragsleitung 41 angeschlossen ist (Fig. 4).
An Stelle des mit Durchbrechungen versehenen Innenmantels 34 oder zusätzlich zu diesem ist im Inneren des Mahlraums 33 ein sich in axialer Richtung der Trommel 29
erstreckender Sprühbalken 42 angeordnet, dessen
Sprühöff ungen nach unten gerichtet sind. Im Inneren des Mahlraums 33 ist ein Metallkugelbett 43 vorgesehen, dessen Metall-, insbesondere Stahlkugeln, die Mahlkörper der Kugelmühle 28 bilden. Die Metallkugeln werden im Betrieb der Kugelmühle 28 durch die in Richtung des Pfeils 31 rotierende Trommel 29 wie in Fig. 3 gezeigt nach oben hin mitgenommen (Pfeil 44) und fallen nach
Erreichen einer kritischen Höhe auf Grund der Schwerkraft wieder nach unten (Pfeil 45) .
Im Betrieb der Kugelmühle 28 wird, wie mit 46 angedeutet, Wasser in eine in der Trommel 29 angeordnete Wasserzulauf- Ringkammer 20 geleitet, die durch ein Diaphragma 48 vom Mahlraum 33 getrennt ist. Das Diaphragma 48 ist nur im Bereich der Wasserzulauf-Ringkammer 47 flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet, sodass die Wasserzulauf-Ringkammer 47 ein in der Mahlraum 33
ausgebildetes Wasserbad 49 speist, das sich stets im
Bodenbereich der Trommel 29 befindet. Insbesondere füllt das Wasser des Wasserbads 49 den ringförmigen Hohlraum 35 zwischen dem Außenmantel 32 und dem Innenmantel 34 der Trommel 29. Wie in der Detailansicht gemäß Fig. 5
ersichtlich, weist der ringförmige Hohlraum 35 eine
Vielzahl von in axialer Richtung der Trommel 29 verlaufende Trennwände 50 auf, sodass im ringförmigen Hohlraum 35 eine Vielzahl von in Umfangsrichtung aneinander anschließenden Kammern 51 ausgebildet werden. Jede Kammer 51 ist hierbei über eine schlitzförmige Durchbrechung 36 mit dem Mahlraum 33 verbunden, wobei die schlitzförmigen Durchbrechungen 36 zum Mahlraum 33 hin konvergierende Wände 52 aufweisen, sodass sich ein Düseneffekt ergibt.
Bei rotierender Trommel 39 wird nun über den Schlacken- Tundish 38 Hochofenschlacke 53 mit einer Temperatur von 1300 - 1600°C in den Mahlraum 33 eingebracht, wobei die
Hochofenschlacke 53 auf das Kugelbett 43 gelangt, welches eine Temperatur von höchstens 400 - 600 °C aufweist. Die Schlacke wird an der Oberfläche der Metallkugeln des
Kugelbetts 16 schlagartig abgekühlt. Gleichzeitig erfolgt auf Grund der Bewegung der Kugeln eine Zerteilung der
Schlacke in erstarrende Partikel. Die erstarrenden Partikel werden durch den Mahleffekt des Kugelbetts 43 außerdem weiter zerkleinert, bis sie eine minimale Oberkorngrenze von z.B. 60μιτι aufweisen, um aus der Kugelmühle 28
ausgetragen werden zu können. Die Partikel werden in der
Kugelmühle 28 so weit gekühlt, dass sie beim Austragen eine Temperatur von 600 - 800°C oder tiefer aufweisen. Die Kugelmühle 28 kann hierbei so ausgestaltet sein, dass sie wenigstens zwei in axialer Richtung aneinander anschließende Mahlräume aufweist, die durch eine
Siebvorrichtung miteinander in Verbindung stehen, und deren Mahlkörper so bemessen sind, dass in jedem Mahlraum eine zum vorangehenden Mahlraum höhere Mahlfeinheit erzielt wird. Alternativ ist auch ein Mühlekaskade denkbar. Je länger die Verweildauer der Partikels in der Mühle ist, desto tiefer werden die gemahlenen Partikel gekühlt, sodass die exergetische Ausnutzung weiter verbessert werden kann.
Gleichzeitig mit der Abkühlung der Schlacke an den
Kugeloberflächen erfolgt durch die Wirkung des Wasserbads 49 eine kontinuierliche Abkühlung der Metallkugeln. Das Wasser wird durch die mit der Schlacke eingebachte Wärme zur Verdampfung gebracht, wobei Verdampfungswärme benötigt wird, die den Metallkugeln zum Zwecke von deren Kühlung entzogen wird. Das verdampfende Wasser entweicht hierbei auf Grund der schlagartigen Volumsvergrößerung über die als Schlitzdüsen ausgebildeten Durchbrechungen 36 aus den Kammern 51, wobei der Düseneffekt auf Grund des
Druckgradienten zu einer axialen Vergleichmäßigung der ausströmenden Dampfmenge führt. Der aus den Kammern 51 ausströmende Dampf führt zu einer zusätzlichen mechanischen Einwirkung auf die Kugeln des Kugelbetts 43, sodass diese zu Vibrationen angeregt werden, was den Mahleffekt
verbessert .
Im Inneren der Mahlkammer bildet sich ein Gemisch aus Heißdampf und dem Staub der gemahlenen Schlackenpartikel. Das Heißdampf/Staub-Gemisch wird über die Austragsöffnung 40 und die Austragsleitung 41 abgeführt.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Granulieren von schmelzflüssigem
Material, insbesondere Schlacken, bei welchem das
schmelzflüssige Material in eine Granulierkammer
eingebracht wird, in der Wasser als Kühlflüssigkeit vorgehalten wird, wobei das schmelzflüssige Material bevorzugt unter Verdampfen des Wassers abgeschreckt und granuliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser eine Säure zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Säure eine mineralische Säure, insbesondere
Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, oder eine organische Säure, insbesondere Ameisensäure, Essigsäure, Fettsäuren (z.B. Stearinsäure) oder
Ligninsulfonsäure, oder Mischungen hiervon eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der pH-Wert des Wassers gemessen und die Zufuhr der Säure geregelt wird, um einen vorgegebenen pH-Wert des Wassers zu halten. -
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das schmelzflüssige Material in ein mit Siedetemperatur vorgelegtes Wasserbad oder oberhalb eines mit Siedetemperatur vorgelegten Wassersumpfes eingebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzflüssige Material in der Granulierkammer einer mechanischen Desintegration mittels eines Desintegrators unterworfen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Desintegration mittels eines Rotors vorgenommen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, dass der Desintegrator zumindest teilweise in einem Wasserbad oder an einen Wassersumpf angrenzend angeordnet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das Wasser durch axiale
Durchbrechungen des Rotors oder durch wenigstens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Kanal des Rotors geleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das verdampfte Wasser nach einer Kondensation im Kreislauf geführt wird und nach der
Rückführung auf Siedetemperatur gebracht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulierkammer als
Mahlkörpermühle ausgebildet ist und das schmelzflüssige Material mit metallischen Mahlkörpern der Mahlkörpermühle abgeschreckt und die erstarrten Materialpartikel durch die Wirkung der Mahlkörper gemahlen werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlenstoff und/oder
kohlenstoffhaltige Verbindungen, wie z.B.
Kohlenwasserstoffe, in die Granulierkammer eingebracht werden, um eine Wassergasreaktion zu bewirken.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfassend eine Granulierkammer mit einem Wasserbecken zur Aufnahme eines Wasserbades
oder -sumpfes, eine Aufgabeeinrichtung für das
schmelzflüssige Material, einen in das Wasserbecken
mündenden Wasserzulauf, eine Zufuhr für die Säure und eine Austragsöffnung für das granulierte Material.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Bestimmung des pH-Werts des im
Wasserbecken vorgehaltenen Wassers vorgesehen ist, der mit einer Mengenregelung der Säurezufuhr zusammenwirkt, um den pH-Wert des Wassers auf einem vorgegebenen Wert zu halten.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die Aufgabeeinrichtung für das schmelzflüssige Material ein in die Granulierkammer ragendes Tauchrohr umfasst.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Granulierkammer im Bereich der Materialaufgäbe ein Desintegrator, insbesondere ein Rotor angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Desintegrator, insbesondere der Rotor im Wasserbad oder an den Wassersumpf angrenzend angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, dass der Rotor axiale Durchbrechungen oder wenigstens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Kanal zum Durchleiten von Wasser aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor einen bevorzugt in den Aufgabebereich des schmelzflüssigen Materials mündenden Kanal für die Einleitung reaktiver Gase und/oder
Wasserdampf aufweist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulierkammer als mit metallischen Mahlkörpern gefüllte Mahlkörpermühle
ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlkörpermühle ein von einer rotierend
antreibbaren Trommel gebildetes Gehäuse aufweist, und insbesondere als Kugelmühle, Sturzmühlen, Trommelmühle, Rohrmühle oder Siebtrommelmühle ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mahlkörper von Metallkugeln, insbesondere Stahlkugeln, gebildet sind, deren Durchmesser bevorzugt mindestens 15mm, insbesondere mindestens 20mm, beträgt .
22. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mahlkörpermühle einen den Mahlraum begrenzenden, mit Durchbrechungen versehenen Innenmantel und einen Außenmantel aufweist, wobei der Innen- und der Außenmantel einen ringförmigen Raum begrenzen, der das Wasserbecken ausbildet und mit dem Wasserzulauf verbunden ist .
EP16711505.4A 2015-03-13 2016-03-14 Verfanren und vorrichtung zum granulieren von schmelzflüssigem material Withdrawn EP3268500A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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