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Verfahren zul Sintern von feinkörnigen mineralischen Stoffen Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sintern von feinkörnigen mineralischen Stoffen,
wie Aschen, Schlacken, Erzen und dergleichen, auf ortsfesten oder beweglichen Rosten.
Insbesondere soll die Erfindung Anwendung finden beim Sintern von Plugaschenj worauf
sich die folgenden Ausführungen in erster Linie beziehen.
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Aus den Kohlenstaubfeuerungen von Dampfkesselanlagen der Kraftwerke
wird in den nachgeschalteten Filtern Flugaschestaub, der im Rauchgas suspendiert
ist, abgeschieden. Dieser Flugaschestaub hat je nach Kohlenart und Aufmahlungsgrad
der Kohle ein Schüttgewicht von etwa 0,68 bis 0,90 t/m3. Diese feinen und meist
leichten Stäube sind kaum ohne Gefahr und Belästigung für Menschen, Gier und Pflanzen
zu lagern oder verursachen beträchtliche Kosten, wenn sie in natürlichen oder künstlichen
Hohlräumen, beispielsweise als Versatzmaterial für abgebaute Stollen, gelagert.
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Man ist daher seit einiger Zeit bestrebt, diese Flugasche durch Sintern,
d. h. durch Stückigmachen, in ein verkaufsfähiges Produkt umzuwandeln. Auf Grund
des hohen Gehaltes an Kieselsäure
und Tonerde in der Flugasche bietet
sich der daraus erzeugte Sinter als Bauzusatzstoff an, z. B. bei der Betonherstellung
oder bei der Herstellung von Leichtbausteinen. Je nach Zusammensetzung der Flugasche,
ob reich an Kieselsäure er Tonerde mit geringem oder hohem Gehalt an Flußmitteln,
wie z. B. die Alknlioxide, liegen die Erweichungspunkte, Schmelzpunkte und Fließpunkte
bei unterschiedlich hoher Temperatur. Bei der Sinterung der Flugasche hat vor allem
der Erweichungspunkt eine besondere Bedeutung, da ja nur die Oberflächenschicht
des zu sinternden Gutes erweicht werden soll, um su einem größeren Staubverband
verkittet zu werden.
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Im allgemeinen liegen die Erweichungspunkte solcher Flugaschen zwischen
1200 und 1350°C, die Schmelzpunkte zwischen 1300 und 1450°C, sowie die Fließpunkte
zwischen 1350 und 150000.
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Die Gehalte dieser Flugaschen an Kieselsäure, Tonerde, Eisenoxid und
an Oxiden der Erdalkali- sowie Alkalimetalle ändern sich von Flugasche zu Flugasche,
gleichfalls - aber in wesentlich geringerer Konzentration - der Schwefel- sowie
der Phosphorgehalt, In der nachstehenden Tabelle ist die mittlere Zusammensetzung
von Flugaschen mit ihrem Streubereich angegeben. Diese Angaben beziehen jich auf
die wasserfreie Substanz.
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Flugasche-Analyse Cges. Fe2O3 Al2O3 TiO2 CaO SiO2 MgO Na2O K2O P2O5
Sges.
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5 9 24 2 4 48 2 2 3 0,5 0,4 Gew.-% #100 #60 #20 #70 #90 #20 #75 #75
#50 #100 #100 Streuung
Die Flugaschen haben vorwiegend eine Staubfeinheit
von < 40 µ, und zwar beträgt der Anteil der Flugaschen an diesen feinen Teilchen
etwa 60 - 80 %.
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Der Kohlenstoffgehalt der Flugasche ist insofern von Bedeutung, als
es davon a@hängt, ob die Flugasche selbstgängig ist oder nicht. Bei selbstgängiger
Flugasche liegt der Kohlenstoffgehalt oberhalb eines Gehaltes von ca. 3 Gew.-Prozenten.
Auch Kohlenstoffgehalte bis zu 10 Gew.-Prozenten werden in Flugaschen ermittelt.
Denjenigen Flugaschen, die nicht selbstgängig sind, muß Kohlenstaub beigemischt
werden, u@ sie sinterfähig zu nachen.
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Bevorzugt werden bituminöse und treibende Kohlen eingesetzt.
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Der Kohlenstoffgehalt der Flugasche liegt dann nach Zumischung des
Kohlenstaubes bei 3 bis 4,5 Gew.-Prozenten.
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Der Erfindung liegt nun die Aufg@be zugrunde, geeignete Maßnahmen
aufsuzeigen, mit denen die Eigenschaften des Sinterproduktes sowie die Sinterleistung
in gewünschter Weise beeinflußt werden können. Insbesondere soll ein Sintorprodukt
mit einem Schüttgewicht von <0,7 t/m3, vorzugsweise von 0,5 - 0,7 t/m3, erzeugt
werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß dem Sintergut
ein oder mehrere der folgenden Stoffe zugesetzt werden:
a) ein Stoff,
der die Sintergeschwindigkeit erhöht oder in einem gewünschten Bereich stabilisiert,
b) ein Stoff, der wegen seines voluminösen oder treibenden Charakters das Schüttgewicht
des Sinterproduktes verringert und c) ein Stoff, der die Zusammensetzung der Kornanteile
des Sinterproduktes in der gewünschten Richtung beeinflußt.
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Von den zahlreichen in Frage ko-enden Zusätzen haben sich einige zur
Erzielung der gewünschten Wirkung als besonders geeignet erwiesen. So sieht die
erfindung vor, daß zur Erhöhung der Sintergeschwindigkeit Oxide der Erdalkalimetalle
oder der Alkalimetalle oder auch andere Verbindungen dieser metalle, wenn sie bei
der Sinterung als Oxide vorliegen, zugesetzt werden. Zur Verringerung des Schüttgewichtes
des Sinterproduktes empfehlen sich besonders Zusätze von hydratwasserabspaltenden
oder glimmerartigen Mineralien, wie die Vermiculite. Um die Zusammensetzung der
Kornanteile des Sinterproduktes zu beeinflussen, haben sich Zusätze von wasserlöslichen
Silikaten oder Aluminaten der Alkalimetalle oder von in anderen Flüssigkeiten löslichen
Silikaten der Erdalkalimetalle als günstig erwiesen. Die Summe dieser Zusätze soll
jedoch nicht mehr als 20 Gew.-% bezogen auf die Trockensubstanz betragen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung aoll die Peuchtigkeit der
Sintermischung, die gekrümelt oder in Form vor Rohpellets oder sonstigen Rohformlingen
vorliegen kann, weniger als 18 Gew.-% betragen. Unter Umständen können Iuch Antinetnittel
verwendet werden.
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Es kann ferner günstig sein, den zu sinternden Stoffen Flüssigkeiten
zuzusetzen, die selbst eine geringere Dichte als Wasser haben oder durch Beimischen
von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen eine geringere Dichte erhalten.
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Es ist schließlich noch möglich, die Schtlttung der Rohformlinge vor
der Zündung vorzutrocknen bzw. vorzuwärmen.
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Das Verfahren der Erfindung kann Anwendung finden sowohl bein Sintern
unter normalem als auch unter Über- oder Unterdruck.
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Der Weg der Flugasche bis sum verkaufsfähigen Sinterprodukt ist im
allgemeinen folgender: Die Flugasche wird zunächst - je nach ihrem Kohlenstoffgehalt
-mit Kohlenstaub vermischt oder nicht. Anschließend wird die Sintermischung auf
einem Teller oder in einer Trommel unter Wasserzugabe pelletiert. Dabei bilden sich
kugelförmige Teilchen, deren Durchmesser im allgemeinen zwischen 3 und 15 - liegt.
Das beim Pelletieren anfallende Fein <3 mm wird abgesiebt und der nächsten Flugaschencharge
beim Vermischen wieder zugefügt.
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Die Pelletmischung wird aufs Sinterband gebracht, wobei die oberste
Schicht der Pelletschüttung durch die aus der Zündhaube austretenden Rauchgase mit
einer Temperatur - je nach Betriebsbedingungen - zwischen 750 und 950°C gezündet
wird. Bei dem weiteren Weg des Sintergutes auf den Sinterband wandert die Brennzone
infolge Luftdurchsaugung durch die Sinterschicht, bis die Brennzone Je nach Arbeitsweise
dicht oberhalb des Sinterrostes oder des Rostbelages angekommen ist. Anschließend
wird der Sinterkuchen gekühlt und vom Band abgeworfen. In einem Brecher wird der
Sinter schonend zerkleinert und in einer Siebanlage auf die verschiedenen Kornklassen
abgeslebt. Antallendes Peingut (<3 wird gegebenenfalls in die Mischanlage zurückgeführt.
Bei den von Hause aus sinterfähigen oder nicht sinterfähigen Flugaschen wird im
allgemeinen ein Schüttgewicht von 0,80 bis 0,75 t/m3, in vereinzelten, sehr günstigen
Fällen sogar ein solches von 0,70 t/m3 erreicht. Diese Werte werden erreicht, wenn
det anfallende Sinterkuchen vorwiegend lose verbacken ist.
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Beieniel 1 Es soll eine Flugasche mit einem Kohlenstoffgehalt von
1,8 Gew.-% gesintert werden. Die Plugasche ist von Hause aus nicht sinterfähig.
Um sie sinterfähig zu machen, wurde der Flugasche Kohlenstaub aus bituminöser Kohle
beigemischt, so daß das Gemisch einen Kohlenstoffgehalt von 4,26 « besaß. Das Schüttgewicht
der Flugasche betrug 0,75 t/m3.
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Folgendes Sinterergebnis wurde erhalten: Sinterleistung tato/m2 46,7
mittl. Schüttgewicht der Kornklasse 3-10mm t/m3 0,79 des Sinterproduktes Kornfeinheit
mm < 3 3 - 10 > 10 Kornanteil Gew.-% 29 68 3 Dieses Sinterergebnis soll nun
im Hinblick auf die Sinterleistung, das Schüttgewicht und/oder die Zusammensetzung
der Kornanteile durch Zusätze gemäß der Erfindung verbessert werden.
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Die Sintergeschwindigkeit wird vor allem durch alkalische Substanzen
wie CaO, MgO, CaO@MgO (gebrannter Dolomit), Na2SiO3 und ähnliche erhöht.
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Beispiel 2 Die Flugasche wird nach Zumischen von Kohlenstaub (wie
bei Beispiel 1) und von CaO gesintert. Der CaO-Gehalt in der Sintermischung beträgt
1 Gew.-Prozent.
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Folgendes Sinterergebnis wurde erhalten: Sinterleistung tato/m2 49,9
mittl. Schüttgewicht der Kornklasse 3-10mm t/m3 0,75 des Sinterproduktes Kornfeinheit
t <3 3 3 - 10 >10 Kornanteil Gew.-% 28 68 4
Die Erhöhung der
Sintergeschwindigkeit beträgt also bereits bei 1 Gew.-% CaO-Zusatz rd. 7 %.
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Das Schüttgewicht wird durch voluminöse Stoffe mit geringerem Schüttgewicht
als dem der Flugasche oder durch blähende Stoffe verringert. Unter blähenden Stoffen
werden solche verstanden, die entweder nur treiben wie z. B. glimmerartige Substanzen
oder aber auch mitreagieren wie z. B. treibende, bituminöse Kohle.
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Beispiel 3 Flugasche mit einem Gehalt an Roh-Vermiculit von 1 Gew.-%
wurde gesintert.
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Folgendes Sinterergebnis wurde erhalten: mittl. Schüttgewicht der
Kornklasse 3-10mm t/m3 0,69 des Sinterproduktes Sinterleistung tato/m2 35 mittl.
Schüttgewicht der Kornklasse < 3mm t/m3 0,66 des Sinterproduktes@ Kornfeinheit
- 3 3 - 10 10 Kornanteil Gew.-% 21 62 17 Durch Zugabe von Roh-Vermiculit wurde bereits
das Schüttgewicht merklich gesenkt. Bei einem Gehalt an R@@@Vermiculit von 5 Gew.-%
wurde sogar ein Schüttgewicht des Sinterproduktes in der Kornklasse 3 - 10 mm von
ca. 0,56 t/m3 erreicht. Anstelle von Roh-
Vermiculit mit einem
Wassergehalt von ca. 11 Gew.-% können auch vorgetrockneter Vermiculit oder Mischungen
von vorgetrocknetem und Roh-Vermiculit eingesetzt werden. Man kann aber auch den
voluminösen gebrannten Vermiculit einsetzen, der nur ein Schüttgewicht von ca. 0,3
bis 0,5 t/m3 besitzt. Es können auch Mischungen von rohem und gebranntem Vermiculit
eingesetzt werden.
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Von großer Bedeutung ist schließlich, einen n möglichst hohen Anteil
an verkaufsfähigem Sinterprodukt zu erhalten, also möglichst wenig Feingut (<
3 mm) zu erzeugen. Hierzu geeignete Zusätze sind von allem die wasserlöslichen Alkali-Silikate
und -Aluminate.
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Beispiel 4 Die Flugasche mit einem Gehalt von 3 Gew.-Prozent Na2SiO3
in der Flugaschemischung wurde gesintert. Nach Kühlen, Brechen und Sieben des Sintergutes
wurden folgende Kornanteile ermittelt: Kornklasse mm 3 - 10 Kornanteil Gew.-% 82
Sinterleistung tato/m2 51,6 Bei einem Gehalt von 7,1 Gew.-% Na2SiO3 in der flugaschezischung
wurde sogar noch ein höherer Kornanteil erhalten.
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Kornklasse am 3 - 10 Kornanteil Gew.-% 92 Die Sinterleistung beträgt
hierbei 54,8 tato/m2 Sinterband.