LU80703A1 - Verfahren zur aufbereitung von insbesondere bei der hochofengichtgasreinigung entstehenden schlaemmen - Google Patents
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Description
V I
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Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von bei der Gasreinigung von Hochofen- und Stahlwerken, insbesondere bei der Hochofengichtgasreinigung, entstehenden Schlämmen, die im Anschluß an den Reinigungsprozeß einer Eindickung unterzogen werden.
*
Ein derartiges Verfahren ist nach der DE-OS 25 19 810 bekannt.
Für den Einsatz in Sinteranlagen werden Schlämme dieser Art im Hinblick auf ihre Gehalte an Zink, Blei und Alkalien als nur begrenzt verwertbar angesehen, so daß die Schlämme zunächst auf einen Nässegehalt von 10 bis 16 Gew. -% H^O entwässert, dann unter Erhöhung ihres Nässegehaltes auf 17 bis 30 Gew. -% H2= pelletiert und die Grünpellets schließlich unter Zugabe fester Reduktionsmittel in einem Drehrohrofen eingesetzt werden, Dieses Verfahren ist angesichts der erforderlichen, weitreichenden Entwässerung und der Pelletsierung aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art dahingenhend weiterzubilden, daß der Aufwand für die Aufbereitung wesentlich herabgesetzt werden kann, wobei als Ergebnis der Aufbereitung hüttentechnisch gut verwertbare Stoffe zur Verfügung stehen sollen.
Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Schlamm einer Dekantation unterzogen, sodann im noch fließfähigen Zustand mit einem Zusatz an körnigen, reduktionsfähigem Kohlenstoff versehen wird, und daß dieses Gemisch in einem etwa noch 35 bis 55 Gew. -% H20 enthaltenden Zustand einem Drehrohrofen zugeführt und darin im Gasgegenstrom getrocknet sowie im überwiegenden Teil des Ofens bei einer 900 bis 1.300°C betragenen Temperatur unter Agglomeration, Verflüchtigung von Zink und Blei und zumindest teilweiser Reduktion seiner Eisenoxide be-/ /' handelt und nach Austragung und Abkühlung den Einsatzstoffen für die // Eisenerzeugung zugesetzt wird.
^ · - 3 - Für die Aufbereitung von Hochofengichtgasschlämmen ist es besonders zweckmäßig, daß der Schlamm in noch fließfähigem »
Zustand durch Kalkzusatz auf eine Basizität (CaO + MgO)
Si02 seiner Feststoffe von 1,2 bis etwa 1,5 eingestellt und in einem etwa noch 45 bis 55 Gew. -% H20 enthaltenden Zustand dem Drehrohrofen zugeführt und nach Austragung und Abkühlung aus dem Drehrohrofen dem Hochofenmöller zugesetzt wird.
Somit gelingt es vor allem, die in Rede stehenden Schlämme mit einem noch sehr hohen Gehalt an H20, der bei Hochofengichtgasschlämmen im Mittel sogar noch 50 Gew. -% betragen kann, ohne Zwischenbehandlung und mithin nur in einem einzigen Arbeitsgang dem Drehrohrofen zuzuführen und darin auf ein Material zu verarbeiten, welches in einem Zustand aus dem Drehrohrofen austritt, in dem es den Einsatzstoffen für die Eisenerzeugung zugesetzt werden kann. Bei weitgehend zu metallischem Eisen reduzierten Eisenoxyden können diese Stoffe für die Eisenerzeugung eingeschmolzen werden, während sie sich in gut agglomeriertem Zustand unmittelbar dem Hochofenmöller zusetzen lassen. Selbst bei schwächerer Agglomeration und Reduktion sind sie jedoch noch mit großem Vorteil in den Stoffkreislauf der Eisenerzeugung einzusetzen, zum Beispiel als Zusatzstoffe für die Sinterung oder in gewissen Grenzen auch für die Kokserzeugung.
Für alle vorgesehenen Einsatzarten ist es mit Rücksicht auf möglichst reine Ausgangsstoffe wesentlich, daß das Material in einem /// / fÄ - 4 - 1 i - 4 -
Zustand aus dem Drehrohrofen austritt, während es zu einer sehr Λ weitgehenden Verflüchtigung von Blei und Zink gekommen ist.
so daß diese Begleitelemente beim Einsatz in den Hochofen nicht mehr störend wirken. Das ausgetragene Material ist körnig bis grobstückig und von hinreichender mechanischer Festigkeit.
Das Material besitzt eine gute Porosität, und seine Körnigkeit beträgt z.B. 10%<0,5mm, 10%<1mm, 25%<3raï>, 1b%<5mmr 30'.x10mni und 10% > 10mm. Wenngleich die Sinterung des Materials mithin befriedigend ist, liegt gleichwohl bereits ein Teil des im Schlamm enthalten gewesenen Eisens in metallischen Zustand vor. Alkalien sind im Agglomérat weitgehend verflüchtigt, sofern sie nicht zuvor durch eine Auswaschung in wasserlöslichem Zustand entfernt wurden. Selbstverständlich enthält das agglomerierte Material praktisch keinerlei flüchtige Bestandteile mehr.
Die Einstellung der Basizität auf den vorgeschlagenen Wert gewährleistet, daß beim Durchgang durch den Drehrohrofen i 1 schmelzflüssige Phasen, die zu Ansatzbildungen führen würden, zuverlässig vermieden werden. Wenngleich die Einstellung dieser Basizität durch Kalkzusatz normalerweise unumgänglich ist, weil übliche, bei der Hochofengichtgasreinigung anfallende Schlämme für diese Basizität einen zwischen 0,7 bis 1 liegenden Wert aufweisen, so können in den Fällen, in denen ein Sondermöller mit zum Beispiel sehr hohem Kohlerisäuregehalt verar-; beitet wird, auch ausnahmsweise höhere Basizitäten vorliegen, : was eine entsprechende Herabsetzung des Kalkzusatzes ermöglicht.
i i i ' Die Zusammensetzung der aufzubereitenden Schlämme ist am Aus gang aus der Hochofengichtgasreinigung noch durch etwa BO Gew.-% bei 20 6ew.-% Feststoffe gekennzeichnet.
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Der Wassergehalt läßt sich durch Dekantation zur Hälfte entfernen, &o daß der Sclilan.m dann schließlich noch 40 Teile H20 und 20 Teile Feststoffe aufweist. In diesem Zustand ist er noch hicht thixotrop» sondern noch gut fließfähig. Besonders Vorteilhaft ist es, ihn dann mit einem Anteil von etwa 500 g Fest-£toffe/Liter mit einer Aufschlämmung von Kalkhydrat zum Zwecke der Einstellung seiner Basizität zu versetzen. Diese Aufschlämmung vteht oft als wertloses Abfallprodukt ohne größeren Aufwand zur Verfügung, so z.B. in Form von bei der Acetylen-krzeugung als Abfallstoffe übrig bleibenden Schlämmen.
Neben Ca ( 0ΗΛ > enthalten diese Schlämme soviel Wasser, daß sich die Fließfähi'ikeit des aufzubereitenden Schlamms durch diesen Zusatz von ca-. ^ Gew.-X, bezogen auf die Feststoffe, noch nicht ändert.
Als reduktion'-fähiger Kohlenstoff wird zweckmäßig Feinkoksgrus iugesetzt, woî'ei ein Anteil von 10 bis 15 Gew.-;;, bezogen auf die trockene Nischungssubstanz, kennzeichnend ist. Maßgeblich für den Antei" des Zusatzes an reduktionsfähigem Kohlenstoff ist, daß das ‘:l den ürehrohrofen eingesetzte Material dort »eine gute Dut\r?9asun9 erfährt. Der reduktionsfähige Kohlenstoff kann dabei au: die Eisenoxide in direkter Reduktion zur Ein-Hirkung gelant· Ein besonders gut agglomeriertes Material Wird erhalten, wenn man die Behandlung im überwiegenden Teil -.-«es Drehrohrc ens auf eine Temperatur von 10Ü0°C bis 1200°C begrenzt.
’.m übrigen is. für die Führung des Drehrohrofens durchaus eine c-xidierende A »ospliäre zweckmäßig, durch welche die sich in -en Feststoff.“ erstellende, teilweise Reduktion nicht ausgeschlossen wir. Wesentlich für die oxidierende Atmosphäre ist Uber, daß dure» diese eine Verflüchtigung von Blei und Zink // / i - 6 - - 6 - , J I · in der Weise gelingt,daß sich die Bleiverbindungen in oxidischem Zustand verflüchtigen, während Zink auch verdampfen und dann in der Gasphase oxidiert werden kann. Somit erfahren die Oxide der beiden genannten Metalle eine Ableitung im Rauchzustand mit dem Gegengasstrom.
IDas Abgas verläßt den Drehrohrofen schließlich mit einer Temperatur von ca. nur 200°C bis 300°C. Dank des großen Uasseranteils im Eir.satzmaterial erreicht das Abgas in der Zone, in welcher das Wasser verdampfen muss, diese niedrige Temperatur, wobei es sich von einer Temperatur von etwa 100Ü°C auf den genannten Bereich abkühlt. Infolge der damit verbundenen Verringerung des Gasvolumens ! nimmt auch die Strömungsgeschwindigkeit im Austrittsbereich des
Ofens entsprechend ab, so daß gröbere Partikel des pneumatisch mitgerisserien Flugstaubes noch im Ofen selbst wieder absinken, während die den Drehrohrofen verlassenden Abgase hierdurch eine entsprechende Anreicherung ihrer Gehalte an Bleioxid und Zinkoxid erfahren. Die Anreicherung an diesen Oxiden ist so beträchtlich, daß sich eine anschließende Abgasbehandlung lohnt, wobei die genannten Oxide in einer nachgeschalteten Nassreinigung mittels franktionierter Schwerescheidung von den pneumatisch mitgerissenen Flugstäuben getrennt wird, indem die Abgase durch Wasserein-sprühung eine weitere Abkühlung erfahren. Während die dadurch niedergeschlagenen, pneumatisch mitgerissenen Flugstäube dem in den Drehrohrofen einzusetzenden Material erneut zugeführt werden können, lassen sich die verbleibenden Abgase schließlich mit einer Temperatur von 60 bis 70 °C anschließend nass nieder-schlagen und nach Eindickung weiterverarbeiten. Diese Verarbeitung ist deshalb wirtschaftlich, weil die Trockensubstanz der letztgenannten Schlämme noch etwa 50 bis 60 % Zink und 10 bis 16 % Blei enthält.
- 7 - y; /7 i I · ( · - 7 - Μ
In einer besonders wirkungsvollen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der bei der Hochofengichtgasreinigung entstandene Schlamm nach seiner Dekantation durch Filtration entwässert, und zwar zweckmäßig in einem Trommelfilter. Man kann während dieses Prozesses noch Waschwasser aufgeben, so daß die Alkaliverbindungen weitergehend ausgewaschen werden» Bei einer derartigen Entwässerung stellt sich infolge der physikalischen Eigenschaften des Schlamms der vorgesehene Nässebereich für den Einsatz im Drehrohrofen besonders zuverlässig ein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der körnige, reduktionsfähige Kohlenstoff erst dann zugesetzt, nachdem die erwähnte Entwässerung erfolgt ist. Dies hat den Vorteil, daß man den entwässerten, thixotropen Schlamm, der als Filterkuchen zur Verfügung steht, bis zu diesem Zeitpunkt verhältnismäßig frei von abrasiv wirkend-n Bestandteilen halten kann, denn die ihn bildenden Partikel liegen bekanntlich im μ-Bereich. Der Schlamm läßt sich also bis zu diesem Zustand leicht mischen und leicht fördern. Der Zusatz des Kohlenstoffs am Ausgang des Filters führt nun dazu, daß sich die Kohlenstoffpartikel mit thixotroper Substanz umhüllen und auf diese Weise ihre sonst schädliche, abrasive Wirkung nicht entfalten können. Man kann daher den in dieser Form gemischten Schlamm beispielsweise mittels einer Kolbenpumpe oder mittels einer Membranpumpe fördern, wobei er sich wegen der in ihn eingeleiteten kinetischen Energie entsprechend dem Verhalten thixotroper Stoffe verflüssigt, in diesem verflü ssigten Zustand läßt er sich in Leitungssystemen mit hinreichender Geschwindigkeit weiterfördern, ohne zunächst pastös zu werden. Wenn' das Leitungssystem unmittelbar im Drehrohrofen // 'ff /
LJ
- 8 - - 8 - endigt, ist eine energiesparende Einführung des einzusetzenden Materials ohne größere Verschleißerscheinungen möglich.
Während der Drehrohrofen mit im Bereich 1:3 bis 1:5 zweckmäßig regulierbarer Drehzahl derart betrieben wird, daß man zu einer mittleren Verweilzeit des eingesetzten Materials zwischen 0,5 bis 2 Stunden gelangt, wird die Schichthöhe des eingesetzten Materials auf einem geeigneten Wert, der den Betriebsbedingungen gerecht wird, gehalten.
Insgesamt verläuft die vorgeschlagene Prozeßfolge aus den dargelegten Gründen äußerst energiesparend; dariiberhinaus ermöglicht sie die Rückgewinnung wertvoller Rohrstoffe, ohne daß diese zu einer Verunreinigung der Umgebung beitragen können.
Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf das zeichnerische Verfahrensschema Bezug genommen. Die aufzubereitenden Schlämme 1 gelangen in Sammeltanks 2, in denen sie dekantiert, gemischt und gerührt werden. Kalkhydrat 3 wird dabei zugesetzt, desgleichen bis zu einem gewissen Anteil weiterer Abfall schlämm 4. Außerdem werden die Sammeltanks 2 mit einem im noch darzustellenden Kreislauf geführten Rückschlamm 5 beschickt.
Das Dekantat 6 wird abgezogen, um es der in diesem Zusammenhang nicht näher veranschaulichten Abwasseraufbereitung zuzuführen.
Aus Sammeltanks 2 gelangt das Schlammgemisch 7 in das Vakuumfilter 8, dem noch Waschwasser 9 aufgesprüht wird, um mit dem Filtrat 10 wasserlösliche Schlammbestandteile abzuleiten.
i /y // - 9 - Λ/ t '/ ' - 9 - • Das Filtrat gelangt gleichfalls zu der hier nicht näher dar- gestellten Abwasseraufbereitung.
Vom Vakuumfilter 8 wird der thixotrope Schlamm 11 einer Dickschi ammpumpe 12 zusammen mit Koksgrus 13 zugeführt. In der Dickschlammpumpe kommt es zur Verflüssigung des thixotropen Schlamms sowie zu der bereits beschriebenen Umhüllung der Partikel des Koksgruses mit Schlamm. Dieser Dickschlamm 14 wird unmittelbar dem Drehrohrofen 15 zugeführt, in den noch Verbrennungsluft 16 für einen geringen Anteil Heizgas oder öl 17 oder auch für einen Teil der mit dem Einsatz einee-brachten Kohle eingeleitet werden.
Am Ausgang des Drehrohrofens 15 steht das Agglomérat 18 in heißem Zustand zur Verfügung. Es wird im Auffangbunker 19 aufgefangen und als Köllerbestandteil 20 dem Hochofen zugeführt oder auch anders verarbeitet.
Das den Drehrohrofen 15 verlassende Abgas 21 wird in einer ersten Abgasw'äsche 22 unter Zusatz von Wasser 23 in der dar-gestellten Weise behandelt, so daß die den pneumatische beziehungsweise mechanisch mitgerissenen Flugstaub enthaltenden Schlämme 24 abgezogen und als Rückschlamm 5 den Samrneltanks 2 zugeführt werden können. In einer zweiten Abgaswäsche 25 erfolgt unter Zusatz weiteren Wassers 26 die Hauptreinigung, so daß die abgeleiteten SChlämme 27 einer wirtschaftlichen Verarbeitung auf Zink und Blei zugéührt werden können, während die Abgase 28 in weitgehend entgiftetem und staubfreiem Zustand aus dem Oesamtprozefi ausscheiden .
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Das vorstehend dargestellte Verfahrensschema geht allgemein von einem aufzubereitenden Schlamm aus. Insbesondere handelt es sich dabei um den Schlamm, der in frischem Zustand bei der Hochofengichtgasreinigung entstehend und in diesem frischen Zustand der Dekantation unterzogen wird.
* A3 /fr (/ [/ - 11 -
Claims (20)
1. Verfahren zur Aufbereitung von bei der Gasreinigung von Hochofen-und Stahlwerken, insbesondere bei der Hochofengichtgasreinigung entstehenden Schlämmen, die im Anschluß an den Reinigungsprozeß einer Eindickung unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm einer Dekantation unterzogen, sodann im noch fließfähigen Zustand mit einem Zusatz an körnigen, reduktionsfähigem Kohlenstoff versehen wird, und daß dieses Gemisch in einem etwa ' noch 35 bis 55 Gew. -% Η£θ enthaltenden Zustand einem Drehrohr ofen zugeführt und darin im Gasgegenstrom getrocknet sowie im überwiegenden Teil des Ofens bei einer 900 bis 1.300°C betragenen Temperatur unter Agglomeration, Verflüchtigung von Zink und Blei und zumindest teilweiser Reduktion seiner Eisenoxide behandelt und nach Austragung und Abkühlung den Einsatzstoffen für die Eisenerzeugung zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in noch fließfähigem Zustand durch Kalkzusatz auf eine Basizität (CaO + MgO) / seiner Feststoffe von 1,2 bis 1,5 eingestellt, in einem etwa noch 45 bis 55 Gew. -% enthaltenden Zustand dem Drehrorhrofen zugeführt und nach Austragung und Abkühlung aus dem Drehrohrofen dem Hochofenmöller zugesetzt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung im Drehrohrofen in oxidierender Atmosphäre derart durchgeführt wird, daß eine teilweise Reduktion der Eisenoxide des eingesetzten Materials durch den im eingesetzten Material befindlichen Kohlenstoff erfolgt und der Gehalt des eingesetzten Materials an Blei und Zink durch Verflüchtigung sowie Ableitung dieser Metalle im oxidischen Zustand mit dem Gegengasstrom herabgesetzt wird. // - 12 - / // /ff A4 1- 12 -
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch geknnezeichnet, daß eine Entwässerung des dekantierten Schlamms durch Filtra-* tion vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Entwässerung durch Filtration Waschwasser auf den Filterkuchen mit der Maßgabe der Auswaschung seiner wasserlöslichen AlkaliVerbindungen aufgegeben wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der krönige, reduktionsfähige Kohlenstoff erst zugesetzt wird, nachdem die Entwässerung auf 45 bis 55 Gew.-% H20 erfolgt I ist. i !
7. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm nach der Dekantation noch mit einem Anteil von ca. 500g Feststoffe/Liter mit einer Aufschlämmung von Kalkhydrat zum Zwecke der Einstellung seiner Basizität vermischt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlamm als reduktionsfähiger Kohlenstoff Koksgrus in einer Körnung bis 10 mm zugesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der $ " “ I zugesetzte Koksgrusanteil 10 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die trockene Mischungssubstanz, beträgt.
» ’ 10. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, ! daß die Behandlung im überwiegenden Teil des Drehrohrofens ! bei einer Temperatur von 1000°C bis 11G00°C erfolgt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet. 1 daß dem Schlamm vor seiner Entwässerung zusätzlich benetzungs- l * fähige Trockenstäube zugesetzt werden. M j // · -13" // - 13 -
12. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, . daß die Entwässerung in einem Trommelfilter mit einer Maßgabe # der Aufgabe für den Drehrohrofen regelbaren Drehzehal durch geführt wird. *
13. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen mit einer an seinem Innenumfang bestehenden mittleren Geschwindigkeit von etwa 10m/min sowie mit einer stufenlosen regulierbaren Drehzahl im Bereich 1:3 bis 1:5 derart betrieben wird, daß die mittlere Verweilzeit des eingesetzten Materials in ihm zwischen 0,5 und 2 Std. beträgt.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen mit einer Abgastemperatur von etwa 200°C bis 300°C betrieben wird.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Abgas des Drehrohrofens austretenden, rauch-förmigen Verflüchtigungsprodukte, die die Oxide des Zinks und des Bleis enthalten, in einer nachgeschalteten Nassreinigung mittels fraktionierter Schwerescheidung von den pneumatisch mitgerissenen Flugstäuben unter durch Wassereinsprühung erfolgter Abkühlung und Benetzung getrennt werden, und daß die mit dem Wasser abgeschiedenen Flugstäube dem in den Drehrohrofen einzusetzenden Material zugeführt werden, während die verbleibenden Stäube aus dem Abgas mit einer Temperatur von 60°C bis 70°C anschließend naß niedergeschlagen werden.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung des Drehrohrofens mit dem einzusetzenden Material mittels einer Membran- oder Kolbenpumpe und einem sich daran anschließenden Leitungssystem vorgenomrnen wird.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen wenigstens in der Phase seines Anheizens mit zusätzlichen Brennern betrieben wird. / - 14 - ' ·
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß * der Drehrohrofen mit zusätzlicher Lufteinblasung betrieben wird.
19. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in frisch angefallenem Zustand der Dekantation unterzogen wird.
20. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufschlämmung von Kalkhydrat Abfall schlämme der Acetylen- I Erzeugung verwendet werden. I ' ! v jf
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