DE1919750A1

DE1919750A1 - Sintering flue dust on grids

Info

Publication number: DE1919750A1
Application number: DE19691919750
Authority: DE
Inventors: Werner Pielemann; Ruhl Dipl-Ing Willi; Basse Dipl-Chem Dr Wolfgang
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1969-04-18
Filing date: 1969-04-18
Publication date: 1970-11-12
Also published as: DE1919750B2; DE1919750C3

Abstract

One or more of the following are added to the ash, a substance which increases or stabilises the rate of sintering, a substance which reduces the bulk density of the sintered product due to its volume or swelling properties, and a substance which influences the composition of the sintered product particles.

Description

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. Process for sintering fine-grained mineral substances The invention relates to a method for sintering fine-grain mineral substances, such as ashes, slag, ores and the like, on fixed or movable grates. In particular, the invention is intended to be used in the sintering of Plugaschenj what the following statements refer primarily.

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.From the pulverized coal combustion of the steam boiler systems of the power plants fly ash dust is suspended in the downstream filters in the flue gas is deposited. This fly ash dust has, depending on the type of coal and the degree of grinding the coal has a bulk density of about 0.68 to 0.90 t / m3. These fine and mostly Light dusts are hardly without danger and nuisance for people, greed and plants to store or incur considerable costs if in natural or man-made Cavities, for example as backfill material for excavated tunnels, stored.

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.Efforts have therefore been made for some time to produce this fly ash by sintering, d. H. by making it lumpy, transforming it into a salable product. Because of the high content of silica and clay in the fly ash the sinter produced therefrom as a construction additive, e.g. B. in concrete production or in the manufacture of lightweight building blocks. Depending on the composition of the fly ash, whether rich in silica or alumina with a low or high content of fluxes, such as B. the Alknlioxide, are the softening points, melting points and pour points at different temperatures. During the sintering of the fly ash, it has above all the softening point is of particular importance, since only the surface layer of the material to be sintered is to be softened to form a larger dust bandage to be cemented.

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.In general, the softening points of such fly ash are between 1200 and 1350 ° C, the melting points between 1300 and 1450 ° C, as well as the pour points between 1350 and 150,000.

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.The contents of these fly ashes of silica, clay, iron oxide and on oxides of alkaline earth and alkali metals change from fly ash to fly ash, likewise - but in a much lower concentration - the sulfur as well the phosphorus content, in the table below is the mean composition of fly ash with their scatter range. These details relate to the anhydrous substance.

Flugasche-Analyse Cges. Fe2O3 Al2O3 TiO2 CaO SiO2 MgO Na2O K2O P2O5 Sges.Fly ash analysis Cges. Fe2O3 Al2O3 TiO2 CaO SiO2 MgO Na2O K2O P2O5 Sges.

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 %. 5 9 24 2 4 48 2 2 3 0.5 0.4% by weight # 100 # 60 # 20 # 70 # 90 # 20 # 75 # 75 # 50 # 100 # 100 scatter The fly ashes are predominantly fineness of dust of <40 µ, namely the proportion of fly ash in these fine particles about 60 - 80%.

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.The carbon content of the fly ash is important in that it depends on whether the fly ash is self-sustaining or not. With self-running The carbon content of fly ash is above a content of approx. 3 percent by weight. Carbon contents of up to 10 percent by weight are also determined in fly ash. Coal dust has to be added to those fly ash that are not self-sustaining become, u @ to follow them sinterable.

Bevorzugt werden bituminöse und treibende Kohlen eingesetzt.Bituminous and floating coals are preferred.

Der Kohlenstoffgehalt der Flugasche liegt dann nach Zumischung des Kohlenstaubes bei 3 bis 4,5 Gew.-Prozenten.The carbon content of the fly ash is then after the addition of the Coal dust at 3 to 4.5 percent by weight.

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.The invention is based on the task of suitable measures indicate with which the properties of the sintered product and the sintering performance can be influenced in a desired manner. In particular, a sintered product with a bulk density of <0.7 t / m3, preferably 0.5 - 0.7 t / m3 will.

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.To solve this problem, the invention proposes that the sintered material one or more of the following substances are added: a) a substance, which increases the sintering speed or stabilizes it in a desired range, b) a substance that, because of its voluminous or floating character, has the bulk weight of the sintered product and c) a substance that changes the composition of the grain fractions of the sintered product influenced in the desired direction.

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.Of the numerous additives in question, some have turned out to be Achieving the desired effect proved to be particularly suitable. This is how she sees Invention that to increase the sintering rate oxides of the alkaline earth metals or the alkali metals or other compounds of these metals, if they are at present as oxides during the sintering process. To reduce the bulk weight of the sintered product, we recommend adding water-releasing substances or micaceous minerals such as vermiculite. To the composition of the To influence grain proportions of the sintered product, additions of water-soluble Silicates or aluminates of alkali metals or of those soluble in other liquids Silicates of the alkaline earth metals proved to be favorable. The sum of these additions should but not more than 20% by weight based on the dry substance.

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.According to a further feature of the invention, the humidity of the Sinter mix that is crumbled or in the form of raw pellets or other raw materials may be less than 18% by weight. Under certain circumstances I can also use anti-caking agents be used.

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.It can also be advantageous to add liquids to the substances to be sintered add, which themselves have a lower density than water or by adding them Obtain a lower density of solid, liquid or gaseous substances.

Es ist schließlich noch möglich, die Schtlttung der Rohformlinge vor der Zündung vorzutrocknen bzw. vorzuwärmen.Finally, it is still possible to shake the raw bricks to pre-dry or preheat the ignition.

Das Verfahren der Erfindung kann Anwendung finden sowohl bein Sintern unter normalem als auch unter Über- oder Unterdruck.The method of the invention can be used both in sintering under normal as well as under positive or negative pressure.

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.The path from fly ash to a salable sintered product is in the general the following: The fly ash is first - depending on its carbon content - mixed with coal dust or not. Then the sinter mix is applied Pelletized on a plate or in a drum with the addition of water. In the process, they form spherical particles, the diameter of which is generally between 3 and 15-. The fines <3 mm resulting from pelleting are sieved off and the next fly ash batch added again when mixing.

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.The pellet mixture is placed on the sintering belt, with the top one Layer of the pellet bed through the smoke gases emerging from the ignition hood at a temperature - depending on the operating conditions - between 750 and 950 ° C will. As the sintered material continues on its way onto the sintering belt, the burning zone moves as a result of air being sucked through the sintered layer until the combustion zone. Depending on the method of operation has arrived just above the sintered grate or the grate covering. Afterward the sinter cake is cooled and thrown off the belt. In a crusher it becomes Sinter gently crushed and in a sieve to the different grain classes dead. Any peening material (<3 is possibly returned to the mixing plant. In the case of fly ash that can or cannot be sintered from the factory, the generally a bulk density of 0.80 to 0.75 t / m3, in isolated, very favorable Cases even reached a level of 0.70 t / m3. These values are achieved when the resulting sinter cake is mostly loosely baked.

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. Beieniel 1 A fly ash with a carbon content of 1.8 wt .-% are sintered. The plug ash cannot be sintered by design. In order to make them sinterable, the fly ash became coal dust from bituminous coal added so that the mixture had a carbon content of 4.26 ". The bulk weight the fly ash was 0.75 t / m3.

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.The following sintering result was obtained: sintering output tpd / m2 46.7 average Bulk weight of the grain class 3-10mm t / m3 0.79 of the sintered product grain fineness mm <3 3 - 10> 10 Grain content% by weight 29 68 3 This sintering result should now with regard to the sintering performance, the bulk density and / or the composition the grain proportions can be improved by additives according to the invention.

Die Sintergeschwindigkeit wird vor allem durch alkalische Substanzen wie CaO, MgO, CaO@MgO (gebrannter Dolomit), Na2SiO3 und ähnliche erhöht.The sintering speed is mainly due to alkaline substances like CaO, MgO, CaO @ MgO (burnt dolomite), Na2SiO3 and the like increased.

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. Example 2 The fly ash is mixed with coal dust (such as in example 1) and sintered by CaO. The CaO content in the sinter mix is 1 percent by weight.

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 %.The following sintering result was obtained: sintering output tpd / m2 49.9 average Bulk weight of the grain class 3-10mm t / m3 0.75 of the sintered product grain fineness t <3 3 3 - 10> 10 Grain fraction% by weight 28 68 4 Increasing the The sintering speed is therefore already around 7% with an addition of 1% by weight of CaO.

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.The bulk weight is made up of voluminous materials with a lower bulk weight than that of fly ash or due to blowing substances. Under bloating fabrics are understood to mean that either just drift, such as B. micaceous substances or also react, such as B. floating bituminous coal.

Beispiel 3 Flugasche mit einem Gehalt an Roh-Vermiculit von 1 Gew.-% wurde gesintert. Example 3 Fly ash with a raw vermiculite content of 1% by weight was sintered.

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.The following sintering result was obtained: mean. Bulk weight of Grain class 3-10mm t / m3 0.69 of the sintered product Sintering output tato / m2 35 avg. Bulk weight of the grain class <3mm t / m3 0.66 of the sintered product @ grain fineness - 3 3 - 10 10 Grain content% by weight 21 62 17 By adding raw vermiculite, the bulk density is noticeably reduced. With a R @@@ vermiculite content of 5% by weight even a bulk density of the sintered product in the grain class 3 - 10 mm of approx. 0.56 t / m3 achieved. Instead of raw Vermiculite with a Pre-dried vermiculite or mixtures can also contain a water content of approx. 11% by weight of pre-dried and raw vermiculite can be used. But you can also do that Use voluminous burnt vermiculite, which only has a bulk density of approx. 0.3 up to 0.5 t / m3. Mixtures of raw and burnt vermiculite can also be used can be used.

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.Finally, it is of great importance to have as high a proportion as possible of salable sintered product, i.e. as little fine material as possible (< 3 mm). Suitable additives for this are, of all, the water-soluble alkali silicates and aluminates.

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. Example 4 The fly ash with a content of 3 percent by weight Na2SiO3 the fly ash mixture was sintered. After cooling, breaking and sieving the sintered material The following grain proportions were determined: Grain class mm 3 - 10 Grain content% by weight 82 Sintering output tato / m2 51.6 with a content of 7.1% by weight Na2SiO3 in the fly ash hiss an even higher proportion of grain was obtained.

Kornklasse am 3 - 10 Kornanteil Gew.-% 92 Die Sinterleistung beträgt hierbei 54,8 tato/m2 Sinterband.Grain class at 3 - 10 grain fraction wt .-% 92 The sintering performance is here 54.8 tpd / m2 sintered strip.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Process for sintering fine-grained mineral materials, such as Ashes, in particular fly ash, slag, ores and the like, on stationary or movable grates, characterized in that the sintered material has one or more the following substances are added: a) a substance that controls the sintering speed increased or stabilized in a desired range, b) a stand that wqen his voluminous or driving character reduces the bulk weight of the sintered product and c) a substance which determines the composition of the grain fractions of the sintered product in in the desired direction.

2. The method according to claim 1, characterized in that to increase the sintering rate oxides of the alkaline earth metals or of the alkali metals or also other compounds of these metals, if they are present as oxides during sintering, can be added.

3. The method according to claim 1, characterized in that to reduce of the bulk density of the sintered product, which release water of hydration or are mica-like Minerals, such as vermiculite, are added.

4. The method according to claim 1, characterized in that for influencing the grain fractions the water-soluble silicates or aluminates of the alkali metals or the silicates of the alkaline earth metals, which are soluble in other liquids, are added.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the The total of the additives does not amount to more than 20% by weight based on the dry substance.

6. The method according to claim 1, characterized in that the moisture the sinter mix, which is bent or in pori of raw pellet. or other raw materials may be present, is less than 18 wt .-%.

7. The method according to claim 1, characterized in that the to be sintered Liquids are added to substances, which themselves have a lower density than water or by adding solid, liquid or gaseous substances get lower density.

8. The method according to claim 1, characterized in that the bed the raw moldings are pre-dried or preheated before ignition.