NL8201841A

NL8201841A - Werkwijze en inrichting voor de behandeling van hoogovengas.

Info

Publication number: NL8201841A
Application number: NL8201841A
Authority: NL
Original assignee: Hoogovens Groep Bv
Priority date: 1982-05-04
Filing date: 1982-05-04
Publication date: 1983-12-01
Also published as: JPS5941408A; US4854946A; EP0094114A1; EP0094114B1; JPS6318653B2; CA1209345A; DE3373828D1

Description

' - 1 * HO* 471 ? t i t « *

WERKWIJZE M IHRICHTÏHG VOOR DE BEHANDELING VAR HOOGOVERGAS

Door aanvraagster worden als uitvinders genoemd:

Cornells Petrus Heilwegen te Castricum Willem Kat te Heiloo 5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor de behandeling van hoogovengas omvattende een droge afscheiding van de grofste stofdelen en vervolgens een natte gaswassing, waarbij aan het in de natte gaswassing gevangen hoogovengas stof een korrel-soheiding met behulp van een getrapte behandeling wordt uitgevoerd, 10 teneinde een aan lood- en zink-arme grove fractie af te scheiden, welke na filtratie geschikt is als uitgangsmateriaal voor de voeding van een hoogoven. Een dergelijke werkwijze, waarbij ook gebruik wordt gemaakt van hydrocyclonen, is eerder beschreven in de Franse octrooi-schriften 2299089 en 2362669 en in de openbaargemaakte Europese oc-15 trooiaanvrage 0003464» Hydrocyclonen als instrument voor het scheiden van stoffen naar korrelgrootte zijn op zichzelf eerder beschreven in bijv. het Amerikaanse octrooischrift 2760635* Op details van de constructie van een hydrocycloon en van de toepassing ervan op het scheiden van hoogovensgasstof in fracties welke rijker, resp. armer 20 zijn aan lood en zink behoeft daarom in de onderhavige aanvrage niet nader ingegaan te worden.

Van belang is het bij werkwijzen van het bekendgestelde type dat met geringe investeringen een goede scheiding wordt verkregen.

Met name is gebleken dat de bekendgestelde systemen in dit opzicht 25 tot problemen kunnen leiden in die gevallen waarin het hoogovenstof arm is aan de kleine korrelfracties, en waarbij het totale gehalte aan zink en lood in het hoogovenstof in de uitgangssituatie reeds gering is. Bijv. wordt hierbij gedacht aan een situatie waarbij het uitgangsmateriaal het nat-gevangen hoogovengas stof is, zoals dit 30 resulteert na een natte gaswassing, van een algemeen gebruikelijk type,

8201841 A

‘ ‘ ' ' ‘ ' 2 HO 471 aansluitend aan passage van het hoogovengas door een stofzakfilter.

* „ Een dergelijk gecombineerd reinigingssysteem is bij moderne hoogoven- v. bedrijven gangbaar. Het uit het stofzakfilter afkomstige grove materi- . aal is direkt in de hoogovens terugzetbaar.

5 Aan de hand van een groot aantal monsters is bijv. een voor enkele van . aanvraagsters hoogovens gemiddeld zink- en loodgehalte in dit nat-gevangen stof aangetoond van resp. 0.67$ Zn en 0,22$ Pb. Opgemerkt wordt echter dat deze gehaltes variëren in de tijd, afhankelijk van de samenstel- ling van de belading van, en de procesgang in de hoogovens. De onder-10 staande tabel is een overzicht opgenomen van een typische korrelanalyse: fractie gewichtsprooenten procent zink procent lood K 5/um 14 3,61 1,25 5 - 10 3 0,64 0,1^ 10 - 20 12 0,28 0,10 15 20 - 30 7 0,20 0,04 30 - 60 28 0,18 0,05 > 60 36 0,14 0,04

Dit materiaal wordt, gesuspendeerd in grote hoeveelheden water (bijv.

0- 4 gram stof/liter), naar de bovenbedoelde korrelscheiding gevoerd.

20 In een dergelijke situatie zal de topfractie van de hydrocyclo- nen hetzij te grof zijn, of, indien gescheiden wordt op een kleinere korrelgrootte, zal deze topfractie te gering zijn. Dit leidt dan tot zeer grote massastromen afkomstig uit de eerste topfractie met een zeer laag vast stofgehalte. Een dergelijke stroom laat zich in een 25 volgende scheidingstrap moeilijk scheiden.

De uitvinding bestaat nu daarin dat tussen ten minste de eerste twee scheidingstrappen de in de voorgaande scheidingstrap afgescheiden stroom met de-fijne korrelfractie eerst wordt ingedikt alvorens aan een hydrocyclonageinstallatie van de volgende scheidingstrap te 30 worden toegevoerd. Op deze wijze is het niet enkel mogelijk om met een aanmerkelijk kleinere hydrocycloon (hydrocyclonen). voor de tweede, en de eventueel volgende trappen te volstaan, maar is het ook mogelijk gebleken om tot een meer selectieve scheiding in grover en fijner materiaal in deze volgende trap te komen. Opge-35 merkt wordt dat het indikken kan geschieden in uit de techniek bekende indikkerinstallaties, zoals bezinkbassins. Daar op dit gebied een /3 8201841 % ' · ' 3 HO 471 * » zeer groot aantal constructies in de handel verkrijgbaar zijn, lijkt het niet nodig om de aard en de constructie van een geschikte indik-ker hier nader te "beschrijven. Goede resultaten worden verkregen indien volgens de uitvinding de eerste korrelscheiding wordt uitge-5 voerd in fracties grover resp. fijner dan een korrelgrootte tussen 120 en 150/om waarna de fijnere fractie wordt ingedikt in een bezink-hassin tot een vaste~stofgehalte tussen 10 en 50$. Bij voorkeur zelfs moet ingedikt worden tot een vaste-stofgehalte tussen 10 en 30$, in welk geval de volgende scheiding in de hydrocyclooninstallatie dient 10 plaats te vinden "bij een voordruk van 0,5 a 3 kg/cm .

Met de aldus verder ingedikte topfractie van de eerste scheidings-trap is het nu mogelijk gebleken om voldoende selectief in^de volgende scheidingstrap te scheiden op een korrelgrootte tussen 5 en 25yhm. Hiermee is voldoende zekerheid verkregen dat de bodemfracties uit de 15 opeenvolgende scheidingstrappen een voldoend laag gehalte aan lood en zink bezitten om deze fracties geschikt te maken als uitgangsmateriaal voor de voeding voor een hoogoven. Daartoe kannen deze bodem-fTacties weer verzameld worden en op een filter worden gedroogd. Als ~ filter kan zowel een persfilter als een vacuumfilter worden gebruikt.

20 Deze filters zijn voor allerlei toepassingen van algemene bekendheid, en behoeven daarom hier niet toegelicht te worden. Het aldus gedroogde produkt is daarbij geschikt om te worden toegevoerd aan een sinter-proces van een in de hoogoventechniek algemeen gebruikelijk type.

Overigens komen ook andere methoden in aanmerking om het gefilterde 25 produkt te agglomereren, zoals het binden ervan met plakmiddelen waarna het stof tot ertskogels kan worden gevormd. Deze en andere i methoden om ertsstof geschikt te maken voor voeding voor een hoogoven zijn algemeen bekend, i

De uitvinding zal vervolgens worden toe gelicht aan de hand van 30 enkele figuren en voorbeelden. Daarbij worden ook verdere details, kenmerken en voorkeursuitvoeringen van de werkwijze volgens de uitvinding en een inrichting volgens de uitvinding voor de toepassing van deze werkwijze beschreven.

In fig. 1 is een scheidingsinstallatie volgens de uitvinding 35 schematisch aangegeven.

Fig. 2 toont een schema van de verdere verwerking van de Zn en Pb bevattende component.

/4 8201841 , * c * * / 4 HO 471 •

Met verwi j zings cijfer 1 is indikker aangegeven waaraan het van de natte-gaswassing afkomstige stof-water mengsel via leiding 2 wordt v toegevoerd. Deze indikker wordt zogenaamd overbelast bedreven, waardoor via bodemafvoer 3 grove deeltjes met een deeltjesgrootte groter 5 dan, 150^tm worden afgescheiden. In plaats van een overbelaste indikker 1 kan voor deze eerste scheidingstrap ook een hydrocycloon van het uit de genoemde octrooischriften bekende type worden gebruikt.

Vervolgens gaat het resterende water 4- stof-mengsel via een CO^ uitdrijver 5» en via leiding 6 naar een bezinkbassin‘7. Dit bezink-10 bassin 7 is zodanig gedimensioneerd, dat alle vaste stofdeeltjes uit het mengsel hierin bezinken· De overloop bestaat .uit schoon water dat via leiding 7 teruggevoerd wordt naar natte-gaswassers van de hoogovens.

Het uitgezakfce slib verlaat het bezinkbassin 7 via leidinig 8 met een vaste-st of concentratie van 10- 50 gew.$. Via een slibtussenvat 29 15 met een roerder 30 wordt dit slib door leiding 9 en via pomp 10 toegevoerd aan een hydrocyclonage-installatie. Bij voorkeur wordt hierbij een vaste-stofconcentratie van 10-30 gew.$ aangehouden.

De hydrocyclonage-installatie bestaat in het afgeheelde geval uit twee trappen 11 en 12. Elke trap kan bestaan uit een aantal parallel .

20 geschakelde cyclonen. Dit, omdat één hydrocycloon slechts een beperkte capaciteit heeft. Om een . optimale scheiding te verkrijgen, dienen • cyclonen te worden gebruikt met een zogenaamde d50-waarde van 8 - 12/um en een d95-waarde van 25 - 50/üm. Deze beide waarden zijn van belang omdat hierdoor een zo scherp mogelijke scheiding tot stand wordt ge-25 bracht. De vereiste voordruk wordt tussen 1 en 2 bar ingesteld.

De twee trappen 11 en 12 zijn in serie geschakeld,, en wel zodanig dat de topfracties worden samengevoegd, terwijl de onderloopfractie uit de cyclonen van trap 11, al of niet met water verdund als voeding dient voor de cyclonen van trap 12. Via leiding 1.5 wordt water toege-30 voegd om de gewenste voedingsconcentratie voor de cyclonen van trap 12 in te stellen. Vanuit een buffertank 13a worden m.h.v. pomp 13b de cyclonen van trap 12 gevoed. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van hy-drocyclonen van een type met een d^-waarde van 8-12yum en een d^-waarden van 25-50yum· 35 De onderloop 16 kan met de stroom uit leiding 3 via een persfilter of een vacuumfilter naar een sinterinstallatie worden geleid om na /5 8201841 5 * Ηθ" 471 i t » --.

agglomeratie als voeding voor hoogovens te dienen.

In- elke -hydrocycloon wordt de aangevoerde slibstroom gescheiden in een overloopstroom welke bestaat uit een sterk verdunde suspensie van de in de aanvoer aanwezige fijnste deeltjes. De onderloop bevat, min of 5 meer ingedikt, de in de aanvoer aanwezige grovere deeltjes. Zoals uit de reeds vorenvermelde korrelanalyse blijkt, zal op deze wijze tevens een scheiding tot stand worden gebracht, in een zink- en loodrijkere (de overloop) en een zink- en loodarmere (de onderloop) fractie. De overloop uit de cyclonen van trappen 11 en 12 kan, afhankelijk van de 10 plaatselijke omstandigheden en voorschriften, worden gedumpt; worden ingezet als vulstof in asfalt, beton, stenen, enz.;of in een volgende stap verder worden verwerkt.

Gestreefd wordt naar een zo laag mogelijk gehalte zink en lood in de afvoerleiding 16 van de onderloop van de cyclonen van trap 12 en 15 een zo klein mogelijke hoeveelheid stof in de overloopleidingen 14 en 15·

Het hoogovengasstof dat vrijkomt in de gaswassing bij een modem hoog-overibedrijf, zal vaak een samenstelling hebben welke vergelijkbaar is met die welke hierboven reeds is aangegeven. Voor de scheiding van dit materiaal zijn de bovenvermelde procescondities ze^er geschikt gebleken.

20 De volgende voorbeelden geven dit weer:

Voorbeeld I

Een hoogovengasstof afkomstig uit een voorscheiding en indikking na de natte gaswassingen van de volgende samenstelling werd verwerkt:

Zn: 0,3$ 25 Pb: 0,4$

Fe: 29 $

Korrelanalyse: < 5/hm 11 ge w.$ 5-10 ' 3 • 10-20 14 30 30 - 30 7 30 - 60 .27 > 60 38

Voor dit voorbeeld werd slechts gebruik van de hydrocyclonen van trap 11 gemaakt.

35 Procescondities van de hydrocyclonen: vaste stofconcentratie voeding: 27 gew.$ voordruk : 2 bar /« 8201841 Γ 6 HO 47 *

De volgende analyses van de vaste stof in onder- en overloop werden * bepaald: $ Zn · $ P b Wlë . overloop 1,18 1,87 27 5 onderloop 0,10 0,12 33

Tevens werd een scheidingsrendement gemeten, waarbij dit scheidings- rendement als volgt is gedefinieerd: , , , /jh\ hoeveelheid materiaal in de over1oon_ <ηη ^ eoheidingsrendemeixt («?) = hoeTeellMild; materiaal in~β~064ΪήΓΧ 100 *

Totaal stof Zn Pb Fe 10 scheidingsrendement 07 14$ 66$ 72$_ 12$·

Voorbeeld II r /

Een hoogovengasstof van de volgende samenstelling werd ditmaal verwerkt :

Zn: 0,46$ 15 * Pb: 0,09$

Fe: 38 $ C : 30 $

Korrelanalyse: ^ 5/tan -14 gew.$ * 5-10 ^ 3 • 20 . 10 - 20' 12 20 - 30 3 30 - 60 · 29 > 60 39 - Ook bij deze proef werd slechts gebruik gemaakt van de hydrocyclonen 25 van trap 11.

Procescondities van de hydrocyclonen: vaste stofconcentratie voeding: 28 gew.$ voordruk : .2 bar

De vaste stof uit onder- en overloop afkomstig kon als volgt geana-^ 30 lyseerd worden: $ Zn $ Pb " $ Fe overloop * 1,16 0,29 25 onderloop 0,28 0,03 44

Voor het scheidingsrendement werden volgende waarden gevonden: 35 Totaal stof Zn Fb Fe scheidingsrendement 20 $ *52$ 63$ , 13$ /7 8201841

t I

* ! 7 HO 471

Voorbeeld III

Een verdere verbetering in het- sbheidingsrendement blijkt nog te kunnen worden bereikt door de onderloop van trap 11 nogmaals aan een hydrocyclonagebehandeling in trap 12 te onderwerpen. Deze onderloop 5 van trap 11 wordt daartoe, door toevoeging van de vereiste hoeveelheid water, verdund tot 10-25 gew.# vaste stof en vervolgens onder een * druk van 1- 2 bar aan hydrocyclonen van trap 12 toegevoerd welke van hetzelfde type zijn als die van trap 11.

Samenstelling hoogovengasstof na gaswassing, voorscheiding en indikking: 10 Zn: 0,91#

Pb: 0,15#

Korrelanalyse: ^ 5 /urn 23 gew.# 5 - 10 4 · 10— 20 17 15 20-30 8 ƒ 30-60 28 > 60 20

Procescondities van de hydrocyclonen: ' trap^VU vaste stof concent rat ie voeding: 10 gew.# » 20 voordruk : 2 bar trap_J2: vaste stofconcentratie voeding: 11 geW.# voordruk : 2 bar

Analyses vaste stof onder- en overloop na trap 11: f> Zn ‘ # Pb '25 overloop .1,96 0,37 onderloop 0,45 0,05 scheidingsrendement (^) na trap 11:

Totaal stof Zn Pb scheidingsrendement" 28 # 63 # 74 # 30 Analyses vaste stof in onderloop na trap 12 en samengevoegde overloop trappen 11 en 12: # Zn [ % Pb overloop '1,87 0,35 onderloop 0,32 0,02 /8 8201841 ·.-»* g HO 471 t t

Scheidingsrendement {v^) na. trap 12:

Totaal stof Zn Pb scheidingsrendement ^ 37 $[,· 79 ^ 92 $f^

Vergelijking' van de resultaten na trap 11 en na trap 12 maakt 5 duidelijk dat het gehalte zink in de onderloop met ca. 30$ is afgenomen.

De hoeveelheid afgescheiden zink en lood is toegenomen met respectievelijk ca. 40$ en 25$

Ma de hydrocyclonage-scheiding zijn twee produkten te onderscheidenj de onderloop, welke via filtrage- en agglomeratiebewerkingen weer in het 10 hoogovenproces kan worden ingezet, en de overloop, waarvoor reeds eerder een aantal afvoerroutes zijn aangegeven. Een van deze routes is het ver- l der verwerken. Deze route is schematisch aansluitend op de hydrocyclona-ge in fig. 1 en verder in fig. 2 weergegeven.

De overloopfractie wordt, na indikking in een indikker 19 via lei-15 ding 20 aan een tank 21 toegevoerd, waarin de overloop wordt uitgeloogd met behulp van zoutzuur. Dit zoutzuur wordt vanuit tank 2. toegevoerd.

Madat zink- en lood verb indingen in voldoende mate in oplossing zijn gegaan, wordt het reststof onderuit de tank 21 via leiding 23 af gevoerd. Het pro-duki hetwelk uit leidingen 16 en 23 afkomstig is, wordt verzameld in · 20 leiding 24 en. vervolgens na filtratie toegevoerd aan een sinterband voor de vervaardiging van sintermateriaal, hetwelk op zijn beurt aan een hoog-' oven kan worden toegevoerd. De uit vat 21 afkomstige oplossing wordt vervolgens via leiding 25 naar een reactor 26 gevoerd, waarin zink en lood /· kunnen worden afgescheiden en af gevoerd via leiding 27, hetzij via de weg 25 van solvent extractie, hetzij door middel van ionenwisseling, danwel door een zorgvuldig verhogen van de zuurgraad door doseren van kalkmelk of natronloog, danwel door doorleiden van H^S of toevoegen van (ïïH^S.

• De aldus in hoofdzaak van zink en lood ontdane oplossing kan vervolgens via leiding 28 in het riool worden gespuid, daar deze vrijwel geen voor 30 het oppervlaktewater schadelijke materialen meer bevat.

Deze chemische en fysisch chemische bewerkingen voor afscheiding van zink en lood uit de van indikker 19 afkomstige fractie zijn voor de vakman van voldoende bekendheid en behoeven geen nadere toelichting.

820 1 8 4 1 /9

Claims

4. w • / 9 HO 471 ft • i CONCLUSIES 1* Werkwijze voor de'behandeling van hoogovengas omvattende een droge afscheiding van de grofste stofdelen en vervolgens een natt e-gaswas-sing waarbij aan het in de natte gaswassing gevangen hoogovengasstof 5 een korrelscheiding met behulp van een getrapte behandeling wordt uitgevoerd, teneinde een aan lood- en zinkarme grove fractie af te scheiden, welke na filtratie geschikt is als uitgangsmateriaal voor de voeding van een hoogoven, met het kenmerk, dat tussen tenminste de eerste twee scheidingstrappen de in de voorafgaande scheidings-10 trap afgescheiden stroom met de fijne korrelfractie eerst wordt ingedikt alvorens aan een hydrocyclonage van installatie de volgende scheidingstrap wordt toegevoerd. j
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste korrel-soheiding wordt uit gevoerd in fracties grover en fijner dan een korrel- 15 grootte tussen 120 en 150/lim, en dat de fijnere fractie wordt ingedikt in een bezinkbassin tot eèn vaste-stof gehalte tussen 10 en 50$·
3. Werkwijze volgens conclusie 2,"met het kenmerk, dat ingedikt wordt tot een vaste-stof gehalte tussen 10 en 30$ waarna de volgende scheiding '2 plaatsvindt bij een voordruk van 0,5 a 3kg/cm . 20 4· Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de tweede korrelscheiding gescheiden wordt op een korrelgroot-te tussen 5 en 25/Um, waarna alle niet verder aan een korrelscheiding onderworpen grovere fracties via een filterinrichting worden gedroogd en het gedroogde produkt wordt toegevoerd aan een sinter-25 proces.
5· Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste scheidingstrap in een overbelast indikker wordt uitgevoerd.
6. Werkwijze volgens een der conclusies 1 t/m 4» met het kenmerk, dat 30 de eerste scheidingstrap in een hydrocyclonageinstallatie wordt uitgevoerd.
7. Werkwijze volgens een der- voorgaande conclusies, met het kenmerk,dat de 'van de eerste en/of de tweede scheidingstrap afkomstige stroom (stromen) met de respectieve fijnere korrelfracties via een bèzink-35 bassin wordt (worden) geleid, waaruit in hoofdzaak schoon water wordt teruggevoerd naar de natte gaswassing. v 8201841 /10 r * / 10 HO 471 •
8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, v_ dat de hydrocyclonageinstallatie voor de tweede scheidingstrap in serie geschakelde hydrocyclonen omvat, waarbij de topfracties worden samengevoegd, en de onderloopfractie uit de voorafgaande hydrocycloon, 5 al of niet verder verdund, als voeding dient voor de volgende.
9· Inrichting ten behoeve van de werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk,' dat deze in serie aangesloten een eerste korrelscheidings-inrichting, een bezinkbassin voor de fijnere fractie, een hydrocyclonageinstallatie en een twee bezinkbassin, weer voor de fijnste 10 fractie omvat. / ·*· y 8201841