DE2814743A1 - Verfahren zur behandlung metallurgischer schlacken und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

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München, den 29. März 1978 /J Anwaltsaktenz.: 19^ - Pat. l4

Paul Wurth S. A. 32, rue d¹Alsace, Luxembourg

Verfahren zur Behandlung metallurgischer Schlacken und Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung metallurgischer Schlacken, bei welchem ein Strom pyroplastischer Schlacke, der durch Anfangskühlung aus einem Strom des Schlackenschmelzflusses durch Wasserzugabe gebildet wird, mechanisch zerlegt wird, wobei die Kühlung in einer ersten Phase im kontinuierlichen Schlackenschmelzflußstrom in einer geneigten Rinne erfolgt, in die vom Rinnenboden her eine variable Menge Wasser unter Druck eingepreßt wird, und in einer zweiten Phase während des weitgehend freien Falls des Schlackenstroms auf die Zerlegevorrichtung vorgenommen wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das luxemburgische Patent 73 623 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung dieser Art für die Herstellung expandierter Schlacke. Nach diesem Patent besteht die mechanische Zerlege-

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vorrichtung aus einer mit Schaufeln ausgerüsteten Drehtrommel, die Schlackenpartxkel über eine bestimmte Entfernung schleudert, so daß sie in einen Auffangtrog fallen. Im letzten Teil ihrer Flugbahn fliegen die von der Trommel abgeschleuderten Partikel durch Wasserdampf, der die Koagulation und das Verfestigen der Partikel unterstützt.

Es ist auch eine Einrichtung vorgeschlagen worden, bei der der Auffangbehälter für die Schlackenpartikel, die von der Trommel abgeschleudert wurden, durch ein Endlosförderband ersetzt ist, das aus einem Drahtgewebe besteht. Ein derartiges Endlosförderband macht es möglich , daß die hart gewordenen Schlackenpartikel bereits während der Schlackenherstellung entwässert und abgesaugt werden.

Ein Hauptzweck der Anlage dieser Art ist die Herstellung expandierter oder granulierter Schlacke oder sogar von Mineralwolle von gleichmäßiger und reproduzierbarer Qualität. Nun hängen diese Kriterien nicht nur von dem mit der Schlacke durchgeführten Verfahren und der dazu verwendeten Anlage ab, sondern auch von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der im Hochofen erzeugten Schlacke, von den Bedingungen, unter denen sie entstanden ist und vom Wesen und den Eigenschaften des verwendeten Erzes. Dies ist der Grund, weswegen mit den bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung verfestigter Schlacke keine gleichmäßige Qualität erzielt werden kann, da sie keinerlei Hilfsmittel enthalten, um die verschiedenen Parameter zu steuern, die Einfluß auf die Verfestigung und/oder die Zerlegung der Schlacke haben, um die Einflüsse der oben genannten

Bed-ingungen auszugleichen, welche wesentlichen Anteil an den physikalischen und chemischen Eigenschaften der vom Hochofen hervorgebrachten Schlacke haben.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Behandlung me-

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tallurgischer Schlacke zu schaffen, womit es möglich wird, Partikel der verfestigten Schlacke von gleichmäßiger Qualität zu gewinnen, die auch unabhängig von den Eigenschaften der vom Hochofen hervorgebrachten Schlacke reproduzierbar sind.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung metallurgischer Schlacke geschaffen, bei welchem ein Strom pyroplastischer Schlacke, der durch einen Anfangskühlvorgang gebildet wird, was mit Hilfe von Wasser aus einem Schlackenschmelzfluß erfolgt, gebildet wird, wobei der Kühlvorgang in einer ersten Phase stattfindet, in der ein kontinuierlicher Schlackenschmelzflußstrom durch eine geneigte Rinne fließt, in die mit Druck vom Rinnenboden her eine variable Menge Wasser eingepreßt wird, während die zweite Kühlphase während des weitgehend freien Falls des Schlackenstroms auf eine Zerlegevorrichtung stattfindet, wobei die anfängliche Schlackenkühlphase beschleunigt oder verlangsamt wird entsprechend den Eigenschaften der Schlacke und wobei die Intensität und/oder Dauer der mechanischen Zerlegung variiert wird, angepaßt an die physikalischen und Körnungseigenschaften, die die fertige Schlacke haben soll.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens, welche Mittel zur mechanischen Zerlegung des Stroms aus pyroplastischer Schlacke aufweist, die im Anschluß an einen Schmelzprozess aus einem Hochofen kommt, wie auch eine geneigte Rinne, welche Vorkehrungen aufweist, daß Wasser vom Rinnenboden her eingepreßt werden kann, wobei der Neigungswinkel der Rinne einstellbar ist und die Zerlegungsvorrichtung einstellbare und/oder austauschbare aktive Elemente aufweist.

In einem ersten Ausführungsbeispiel besteht die Zerlegungsvorrichtung aus einer Trommel, die auf ihrem Umfang im Anstellwinkel gegenüber der Trommeloberfläche einstellbare Blätter oder Schaufeln trägt.

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Nach einer weiteren Version ist die Zerlegungseinrichtung mit einem abnehmbaren und austauschbaren Drehelement ausgestattet, dessen den Schlackenstrom aufnehmende Oberfläche eine Anzahl radialer Rippen trägt. Das Element kann eine flache Scheibe oder ein kegelförmiges Element entweder mit einer konkaven oder einer konvexen Oberfläche sein, auf die der Schlackenstrom auftrifft.

Nach einer weiteren Ausführungsform enthält die Einrichtung mehrere Zerlegevorrichtungen, die in Kaskade hintereinandergeschaltet sind.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung in Aufbau und Wirkungsweise an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schemadiagramm einer Einrichtung nach der Erfindung, deren Strömungsrinne einen unterschiedlich einstellbaren Neigungswinkel hat;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch

eine Zerlegetrommel mit einstellbaren Schaufeln;

Fig. 3 ein Schemadiagramm einer Einrichtung mit

zwei Zerlegetrommeln in kaskadenmäßiger Anordnung;

Fig. 4 eine Zerlegeeinrichtung für expandierte

Schlacke (Blähschlacke) mit Schleuderscheibe und Auffangfördergurt;

Fig. 5 Zerlegeelemente, die anstelle der in Figur k ⁿ gezeigten Schleuderscheibe eingesetzt werden können.

In der Darstellung der Figur 1 strömt ein Schlackenstrom 10, der aus einem Hochofen kommt, in einer geneigten Rinne 12, in deren

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Boden Wasser in der mit den Pfeilen lk angedeuteten Richtung eingepreßt wird, wie es das luxemburgische Patent 73 623 zeigt. Am Ende dieser Strömungsrinne 12 fällt die Schlacke frei, geführt durch eine Ablenkplatte l6, auf eine Zerlegetrommel l8, die die Schlacke in einer Flugbahn 20 abschleudert. Die Trommel wird vorzugsweise fortwährend mit Wasser naßgehalten, das axial in die Trommel eingebracht und durch die Trommelumfangsflache abgegeben wird. Die Flugbahn 20 kann mit Vorteil durch eine Wassernebelwand hindurch verlaufen, wodurch die Verfestigung der einzelnen expandierten Schlackenteilchen unterstützt wird.

Bei der Herstellung der expandierten Schlacke läuft die Expansion in der in dem oben genannten luxemburgischen Patent beschriebenen Weise ab, wobei das durch den Boden der Strömungsrinne 12 eingedrückte Wasser verdampft, wenn es mit der sehr heißen Schlacke in Berührung kommt, und die unteren Schichten der Schlacke durchdringt, so daß diese quellen. Vorzugsweise sollte das Wasser auch auf die Platte l6 tröpfeln können, damit auch während des freien Falls der Schlacke auf die Zerlegetrommel l8 die Expansion fortgesetzt wird.

Bei den soweit bekannten Verfahren wird zur Steuerung des Expansionsvorgangs die Menge des eingeführten Wassers in den Schlackenstrom in geeigneter Weise bemessen, was in Kombination mit einer Einstellung der Drehzahl der Trommel erfolgt. Eine Verminderung der zugeführten Wassermenge führt zu einer Steigerung der granulierten Schlackenpartikel auf Kosten des Anteils an Partikeln expandierter Schlacke, wenn gleichzeitig die Drehzahl der Zerlegetrommel l8 gesteigert und die Wassermenge verringert wird. Das erhaltene Endprodukt kann weitestgehend aus expandierter Schlacke oder aus weitgehend granulierter Schlacke bestehen, je nachdem ob eine relativ große Menge Wasser bei relativ niedriger Trommeldrehzahl oder eine kleine Menge Wasser bei hoher Drehzahl der Trommel zugesetzt wurde. Es ist auch möglich, faserartige Substanzen wie Mineralwolle zu erzeugen, wenn die Dreh-

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zahl der Trommel hinreichend hoch ist.

Mit der Erfindung wird angegeben, wie die Expansions- oder Granulationsphase in Abhängigkeit von den chemischen, physikalischen und thermischen Eigenschaften der dem Hochofen entströmenden Schlacke beschleunigt oder abgekürzt werden können. Es ist beispielsweise an sich bekannt, den Neigungswinkel der Strömungsrinne 12 zu verändern, so daß sie aus einer nahezu horizontalen Stellung, die in der Figur 1 ausgezogen dargestellt ist, in eine sehr stark geneigte Stellung verschwenkt werden kann, die in Figur 1 strichpunktiert angedeutet ist. Eine Zunahme der Neigung der Strömungsrinne 12 führt zu einer Beschleunigung der Strömung der Schlacke 10, was dazu führt, daß die Zeit, in der die Schlacke expandieren kann, verkürzt wird.

Ist die Schlacke von solcher Art, daß sie nur schwer expandiert, wird die Rinne 12 nahezu in die waagerechte Stellung angehoben, damit der Schlackenstrom langsam ist und damit die Zeit, in der das Wasser vom Rillenboden her eingedrückt werden kann, verlängert wird.

Expandiert dagegen die Schlacke 12 sehr leicht, dann kann die Rinne in die strichpunktiert angedeutete Stellung abgesenkt werden. Es sei noch bemerkt, daß bei stärkerer Neigung der Rinne die Strömung des Schlackenstroms 10 an Turbulenz zunimmt, was die Durchmischung der Schlacke und damit die Durchdringung mit Wasser begünstigt. Andererseits wird dadurch die Expansionsphase verkürzt, was nicht nur mit der Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit zusammenhängt, sondern auch auf die Verringerung der freien Fallhöhe am Ende der Rinne 12 zurückzuführen ist.

Ein bereits bekanntes Mittel zur Veränderung der Korngröße der auf diese Weise gekühlten Schlacke ist die Einstellung der Drehzahl der Zerlegetrommel l8, wobei bekannt ist, daß die feinste Körnigkeit bei der höchsten Drehzahl anfällt.

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Figur 2 zeigt eine Zerlegetrommel l8, die nach den Grundsätzen der Erfindung gestaltet ist. Diese Trommel ist mit einem Satz von Schaufeln oder Blättern 22 ausgestattet, die über den gesamten Umfang verteilt sind. Jede dieser Schaufeln 22 ist gelenkig mit der Oberfläche eines Zylinders 2k verbunden, der im Inneren der Trommel l8 koaxial angeordnet ist. Diese Schaufeln oder Blätter treten durch längliche Schlitze 26 in der Oberfläche der Trommel l8 hindurch. Der Zylinder 2k ist in an sich bekannter Weise mit der Welle 28 der Trommel l8 derart verbunden, daß seine relative Winkelstellung gegenüber der Trommel verstellbar ist. Diese Einstellung der Winkellage des Zylinders 2k in Bezug auf die Trommel l8 führt zu einer Veränderung der Winkelneigung der Schaufeln oder Blätter 22, wie dies strichpunktiert in der Figur dargestellt ist. Außerdem ermöglicht diese Winkeleinstellung des Zylinders 2k ein Hinausschieben oder Hereinziehen der Blätter in die Trommeloberfläche in gewünschtem Maß. Bei einer hinreichend starken Verdrehung des Zylinders 2k werden die Blätter 22 vollständig in das Innere der Trommel l8 hineingezogen.

Um zu verhindern, daß Schlacke in die Trommel l8 über die länglichen Schlitze 26 eindringt, ist es vorteilhaft, flexible Abdeckungen 28a, 28b vorzusehen, die die Schlitze 26 zwar verschließen, dennoch aber zulassen, daß die Blätter sich gleitend verschieben und dabei ihre Richtung ändern. Das Innere der Trommel l8 kann auch mit einer Wasserzuführung ausgestattet sein, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, damit die Oberfläche der Trommel l8 im Betrieb durch die Schlitze 26 hindurch ständig feucht gehalten wird.

Die Anordnung gemäß Figur 2 gibt die Möglichkeit, die Blätter 22 ein mehr oder weniger großes Stück aus der Oberfläche der Trommel l8 hervorstehen zu lassen je nach der Schlackenabgabe. Durch die Veränderung der Winkelneigung der Blätter entweder in Richtung der Trommeldrehung oder entgegengesetzt ist

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es möglich, die Flugbahn zu variieren, die die Schlacke 20 nach dem Abschleudern von der Trommel einnimmt, so daß die abgeschleuderten Schlackenteilchen dann eine längere oder kürzere Zeit in der Luft oder in dem Wasserdampf zubringen. Diese Einstellung gibt die Möglichkeit, Unterschiede in der Temperatur oder in der Zusammensetzung der expandierten Schlacke auszugleichen, so daß Partikel der expandierten oder granulierten Schlacke erhalten werden, die stets gleichmäßige Qualität haben.

Ein weiterer Vorteil der Einstellbarkeit der Blätter nach ihrem Neigungswinkel ist der, daß ein Winkel gewählt werden kann, bei dem das beim Zerlegen entstehende Geräusch so klein wie möglich ist.

Bei der in der Figur 3 dargestellten Anlage ist eine weitere Trommel 30 stromauf von der Hauptzerlegetrommel ^k angeordnet. Sinn und Zweck dieser Trommel 30 ist es, einen Schlackenstrom 32, der in der Strömungsrinne der Expansion oder der Anfangskühlung unterworfen ist, wie es in der Figur 1 bereits geschieht, noch besser durchzurühren und seine Zerlegung bereits an dieser Stelle einzuleiten. Diese zusätzliche Trommel 30 weist am Umfang Schaufeln oder Blätter auf und wird entweder fortwährend mit Wasser beregnet oder ist mit inneren Rohren ausgestattet, die das Wasser aus dem Innern auf die Trommeloberfläche leiten, so daß hier-durch Expansion oder Granulation der Schlacke 32 fortgesetzt wird. Die Blätter oder Schaufeln dieser Trommel 30 sind vorzugsweise einstellbar, wie es bei der Trommel der Figur 2 beschrieben ist. Es ist dadurch möglich, die Trommel 30 entweder in der durch Pfeil in der Figur 3 angedeuteten Richtung zu drehen oder in der entgegengesetzten Richtung, in—dem dann die Schaufeln in der entgegengesetzten Richtung angestellt werden. Es versteht sich, daß die Drehzahl der Trommel 30 niedriger als die der Trommel J^li ist, so daß die Schlacke nicht seitlich von der Trommel 3^ herabgeschleudert wird.

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Figur k zeigt eine Einrichtung, bei der die Zerlegevorrichtung aus einer Drehscheibe 36 besteht, die mit radial verlaufenden Rippen besetzt ist. Wie beim Beispiel der Figur 1 wird auch hier die Schlacke plötzlich in einer geneigten Strömungsrinne 38 gekühlt, bevor sie in einen Trichter kl hineinfällt. Eine Wasserleitung kj ist am oberen Ende des Trichters kl angeordnet. Sie sorgt dafür, daß in den Schlackenstrom kk Wasser eingebracht wird, wie auch dafür, daß die Trichterwände mit Wasser besprenkelt werden, was zu einer ständigen Kühlung der Schlacke führt, die bereits in der Strömungsrinne 38 begonnen wurde.

Aus dem Trichter kl fällt die Schlacke kk auf die Drehscheibe 36, deren Achse unmittelbar unterhalb der Austrittsstelle der Schlacke kk aus dem Trichter liegt. Die Drehscheibe 36 (auch Schleuderscheibe oder Schleuderteller genannt) hat dieselbe Aufgabe wie die Zerlegetrommel in den vorher beschriebenen Beispielen. Von ihr wird die Schlacke abgeschleudert, wobei die Wurfweite von der Drehzahl der Scheibe abhängt. Im Falle der im luxemburgischen Patent 73 623 beschriebenen Einrichtung kann ein Wasserverdampfungssystem vorgesehen sein, dessen abgegebener Dampf auf die von der Schleuderscheibe 36 abgegebenen Schlackenteilchen einwirkt. Um die Wurfbahn der abgeschleuderten Partikel zu begrenzen, ist es möglich, eine Schildwand kO vorzusehen, wie sie in der Figur k dargestellt ist. Die abgeschleuderten Schlakkenteilchen treffen auf die Innenwand des Schildringes. Es ist von Vorteil, wenn ein solcher Schildring kO in Verbindung steht mit einem Gurtförderer k2, der unterhalb des Schildringes kO die expandierten und granulierten Schlackenteile aufnimmt und sie, wenn sie sich anhäufen, abzieht. Das Drahtgewebe des Fördergurtes k2 läßt es auch zu, daß die Schlacke entwässert wird.

Am oberen Ende des Schildringes kO können Wasserdüsen angeordnet sein, von denen Wasser auf die von der Drehscheibe 36 abgeschleuderte Schlacke gesprüht wird, wodurch die Kühlung und Koagulation der Partikel der expandierten oder granulierten Schlacke unterstützt wird

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Es sei vermerkt, daß die in der Figur 4 dargestellte Anlage nicht maßstabsgerecht ist, denn der Radius des Schildringes ist gegenüber dem der Drehscheibe 36 größer, als dies in der Zeichnung erscheint.

Als Hilfsmittel zur Anpassung an die Bedingungen, unter denen die expandierte Schlacke zerlegt wird, werden austauschbare Zerlegescheiben vorgesehen. So kann die Scheibe 36 beispielsweise gegen einen Zerlegekegel 46 oder einen Hohlkegel 48 ausgetauscht werden, die in den Figuren 5 und 6 dargestellt sind. Diese Kegelkörper haben auf den die Schlacke aufnehmenden Flächen Rippensätze. Die Wahl zwischen den beiden Kegeln 46 und hängt von der Drehzahl ab und davon, wie weit die Schlacke abgeschleudert werden soll. Ist diese Entfernung vergleichsweise kurz, benützt man den Kegel 46, dessen Scheitel näher zum Trichter 4l hin liegt. Soll weit abgeschleudert werden und werden dazu hohe Drehzahlen verwendet, dann wird der Hohlkegel 48 eingesetzt, dessen Hohlraum in Richtung auf den Trichter 4l weist.

Es bedarf keiner weiteren Erwähnung, daß ein vollständiger Satz von Zerlegekegeln benutzt werden kann mit einem stufenweise sich ändernden Öffnungswinkel, wobei die Auswahl von den erforderlichen Zerlegebedingungen abhängig gemacht wird.

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Claims (10)

28U743 Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung metallurgischer Schlacken, bei dem ein Strom pyroplastischer Schlacke, der durch Anfangskühlung aus einem Strom des Schlackenschmelzflusses durch Wasserzugabe gebildet wird, mechanisch zerlegt wird, wobei die Kühlung in einer ersten Phase im kontinuierlichen Schlacken-Schmelzfluß-Strom in einer geneigten Rinne erfolgt und vom Rillenboden her eine variable Menge Wasser unter Druck eingepreßt wird, während in einer zweiten Phase die Kühlung im weitgehend freien Fall des Schlackenstromes durch eine Zerlegevorrichtung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangskühlung entsprechend den Eigenschaften der Schlacke beschleunigt oder verzögert wird und daß die Stärke und/oder Dauer der mechanischen Zerlegung nach den physikalischen und Kornungseigenschaften der gewünschten Schlacke variiert wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Mitteln zur mechanischen Zerlegung des Stroms aus pyroplastischer Schlacke, die nach dem Schmelzvorgang einem Hochofen entströmt, sowie einer geneigten Strömungsrinne, in die vom Rillenboden her Wasser eingepreßt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Strömungsrinne (12, 38) einstellbar ist und daß die Zerlegevorrichtung (l8; 3°» 3^» 36) einstellbare und/oder austauschbare aktive Elemente (22; kd, k&) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegevorrichtung aus einer Drehtrommel (l8) mit einem Satz über den Umfang verteilter Schaufeln (22) besteht, die durch Längsschlitze (26) in der Mantelfläche der Trommel hindurch-

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treten und an einem Zylinder (24) angelenkt sind, der koaxial innerhalb der Trommel (i8) liegt und dessen relative Winkelstellung gegenüber der Trommel einstellbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch flexible Abdeckungen (28a, 28b) entlang der Kanten der Schlitze (26) zum Verhindern des Schlackeneintritts in das Trommelinnere.

5· Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Trommel (30) mit Schaufeln auf der Mantelfläche stromauf von der Zerlegetrommel (34) und stromab von der geneigten Rinne (32).

6. Einrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelneigung der Schaufeln der zusätzlichen Trommel (30) einstellbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Zerlegevorrichtung aus einem auswechselbaren Drehelement (36; 46; 48) besteht, dessen dem Schlackenstrom zugewandte Fläche mit radialen Rippen (38a) besetzt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7i gekennzeichnet durch einen Trichter (4l) stromab von der Strömungsrinne (38), der den Schlackenstrom in Richtung auf das Drehelement (36) lenkt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß entlang dem Oberrand des Trichters (4l) eine Wasserleitung (43) mit Düsen angeordnet ist, aus denen Wasser auf die Innenfläche des Trichters (4l) sprüht.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Drehelement eine Scheibe (36) ist, deren Drehachse im wesentlichen mit der Fallrichtung der expandierten Schlacke (44) zusammenfällt.

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