DE2918240A1

DE2918240A1 - converting molten slag into gravel or aggregate in largeplant- where air is used for complete recovery of waste heat in slag

Info

Publication number: DE2918240A1
Application number: DE19792918240
Authority: DE
Inventors: Paul Abraham; Hans Dipl Ing Kluge; Kyaw Dipl Ing Dr Than
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1979-05-05
Filing date: 1979-05-05
Publication date: 1980-11-13

Abstract

The process is used to pulverise fusible slag generated in foundries, coal-fired power stations etc, the slag being drawn off from a vessel and cooled. The slag is partly cooled on a rotating roll so as to form a strip with a plastic skin on the outside and still liquid on the inside. This is then passed through an uncooled tunnel, rolled, and reduced to the desired grain size, typically by crushing. After this it can be slowly cooled in a closed vessel, typically by a current of air.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerkleinerung schmelzflüssiger,The invention relates to a method for comminuting molten,

in der Hüttenindustrie, in Steinkohlenkraftwerken mit Schmelzkammerkesseln o. dgl. anfallender Schlacken, bei dem die schmelzflüssige Schlacke aus einem Vorrat abgezogen und gekühlt wird.in the iron and steel industry, in hard coal-fired power stations with melting chamber boilers o. The like. Accruing slag, in which the molten slag from a supply is withdrawn and cooled.

In der Hüttenindustrie fallen belspielsweise im Jahre ca. 13 Millionen Tonnen Schlacke an. Die anfallende schmelzflüssige Schlacke wird zum überwiegenden Teil (ca. 50 %) als StClckschlacke gewonnen,-wcbei die Schlacke in Gießbetten oder aus der Pfanne abgekippt und an der Luft abgekühlt wird. Etwa 20 % werden im Wasserbad granuliert, wobei Hüttensand entsteht. Die im Zuge der Stromerzeugung aus Schmelzkammerkesseln in Mengen von ca. 5 Millionen Jahrestonnen anfallende Steinkohlenschlacke wird schmelzflüssig in ein Wasserbad gekippt und derart granuliert. Es entsteht ein glasiges, sehr sprödes und scharfkantiges Aluminiumsilikat, das nur für untergeordnete Zwecke als Füller in der Bauindustrie verwendet werden kann.In the iron and steel industry, for example, there are around 13 million losses every year Tons of slag. The resulting molten slag becomes predominant Part (approx. 50%) obtained as solid slag, -wcbei the slag in casting beds or tipped out of the pan and allowed to air cool. About 20% are in the water bath granulated, resulting in blast furnace slag. In the course of generating electricity from melting chamber boilers Coal slag, which is produced in quantities of approx. 5 million tons per year, becomes molten tipped into a water bath and granulated in this way. The result is a glassy, very brittle one and sharp-edged aluminum silicate, which is only used for minor purposes as a filler can be used in the construction industry.

In allen Fällen der Schlackenaufbereitung, insbesondere beim Einkippen der schmelzflüssigen Schlacke in Wasser, geht der Wärmeinhalt der schmeizflüssigen Schlacke verloren und es entsteht ein nur beschränkt brauchbares Endprodukt.In all cases of slag processing, especially when dumping the molten slag in water, the heat content of the molten one goes Slag is lost and the end product is of limited use.

Aufgabe der Erfindung ist es, aus der schmelzflüssigen Schlacke den Wärmeinhalt möglichst vollständig zurückzugewinnen und ein Endprodukt zu erzeugen, das ohne weitere mechanische Behandlung wirtschaftlich nutzbar, z. B. als Kiestuschlagstoff verwendbar ist.The object of the invention is from the molten slag to the To recover the heat content as completely as possible and to create an end product, that can be used economically without further mechanical treatment, e.g. B. as gravel aggregate is usable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die schmelzflüssige Schlacke unter teilweiser Abkühlung zu einem außen plastischen, im Inneren aber noch flüssigen Strang geformt und dieser Strang durch einenlgekühlten Tunnel geführt, gewalzt und auch die gewünschte Körnung und Form zerkleinert wird.This object is achieved according to the invention in that the molten Slag with partial cooling to an outside plastic, but inside still liquid strand formed and this strand passed through an oil-cooled tunnel, rolled and also crushed to the desired grain size and shape.

Durch die Formgebung des noch plastischen Schlackenstranges durch Walzen l<ißt sich dc'i.ll Produkt iede gewiinschte Form mitteilen, beispielsweise auch eine Kieskörnung 16/32 mm Durchmesser gemäß DIN 1045. Das Endprodukt kann ohne weitere mechanische Behandlung vollwertig als Kieszuschlagstoff verwendet werden.Through the shaping of the still plastic slag strand Rolling can be given to the product of any desired shape, for example also a gravel grain size 16/32 mm diameter according to DIN 1045. The end product can without further mechanical treatment can be used fully as a gravel aggregate.

Durch das langsame Abkühlen der Schlacke nach der Formgebung erzielt man eine Gefügeverbesserung, so daß ein zähes und hartes naturähnliches Ergußgestein entsteht.Achieved by slowly cooling the slag after shaping one improves the structure, so that a tough and hard natural cast stone arises.

Der Wärmeinhalt der schmelzflüssigen Schlacke läßt sich weitgehendst entweder im Verfahrensablauf selbst oder durch Obertragen auf andere Verfahrens abläufe wiedergewinnen.The heat content of the molten slag can largely be either in the course of the procedure itself or by transferring it to other procedures recover processes.

Vorzugsweise erfolgt das Zerkleinern des Schlackenstranges durch ein Zerstückeln desselben.The slag strand is preferably comminuted by a Dismember it.

Die Abkühlung des durch das Zerkleinern des Stranges entstandenen Kornes wird vorteilhaft langsam in einem geschlossenen Aufnahmebehälter durchgeführt,durch den zweckmäßig ein Luftstrom geleitet wird, der entgegen dem Eintritt des Schlackenkornes geführt ist.The cooling of the resulting from the chopping of the strand Grain is advantageously carried out slowly in a closed receptacle which is expediently passed an air stream that is opposite to the entry of the slag grain is led.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den weiteren Verfahrensansprüchen.Further developments of the method according to the invention result from the further process claims.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält eine unter dem Schlackenvorrat umlaufende Trommel oder einen Teller, in dein sich eine Rinne befindet, in die die flüssige Schlacke läuft. Diese Einrichtung wird durch ein Gas, vorzugsweise Luft gekühlt, jedoch nur so weit, daß die Rinnentemperatur gerade noch im plastischen Temperaturbereich des Schlackenmaterials liegt. Nach den Gesetzen des nicht stationären Wärmeflusses kühlt sich die flüssige Schlacke nach einer gewissen Zeit ab, wobei die äußere Hülle annähernd die Rinnentemperatur annimmt, wegen der schlechten Wärmeleitfähiqkeit der Schlacke der innere Kern aber noch flüssig bleibt. Die Einstellung der Verweilzeit der Schlacke wird so gewählt, daß die äußere abgekühlte Hülle zwar schon stabil ist, aber noch plastisch. Damit kann beim Abheben aus der Rinne der innere flüssige Kern nicht auslaufen, der Strang selbst ist jedoch noch verformbar.A device for carrying out the method according to the invention contains a drum or plate rotating under the slag supply, in There is a gutter into which the liquid slag runs. This facility is cooled by a gas, preferably air, but only so far that the channel temperature is just in the plastic temperature range of the slag material. To The liquid slag cools according to the laws of non-stationary heat flow after a certain time, the outer shell approximating the channel temperature assumes, however, because of the poor thermal conductivity of the slag, the inner core still remains liquid. The setting of the dwell time of the slag is chosen so that the outer, cooled shell is already stable, but still plastic. In order to the inner liquid core, the strand, cannot leak when it is lifted out of the channel however, itself is still deformable.

Nunmehr wird der Schlackenstrang durch einen ungekühlten Tunnel geführt, so daß eine Temperaturhomogenisierung in dem Schlackenstrang erfolgt, bei der sich der innere,noch flüssige Bereich weiter abkühlt, ohne daß wesentliche Wärme abgeführt wird.Now the slag strand is led through an uncooled tunnel, so that a temperature homogenization takes place in the slag strand, at which the inner, still liquid area cools down further without generating any significant heat is discharged.

Nach der Tunnelstrecke wird der Schlackenstrang durch Formwalzen auf das gewünschte Profil gebracht und mit einem Endwalzenpaar auf die gewünschte Endform; wie Kugeln, Zylinder, flache Eiform o. dgl. zerstückelt. Die Walzen lassen sich ohne Schwierigkeiten so wählen, daß beispielsweise eine Kieskörnung gemäß DIN 1045 im Kornbereich 16/32 mm Durchmesser entsteht. Eine spätere mechanische Zerkleinerung und Klassierung ist somit nicht mehr erforderlich.After the tunnel section, the slag strand is rolled up by forming rollers brought the desired profile and with a pair of end rollers to the desired end shape; like balls, cylinders, flat egg shapes or the like. The rollers can be Choose without difficulty so that, for example, a gravel grain according to DIN 1045 in the grain range 16/32 mm diameter arises. A later mechanical crushing and classification is no longer necessary.

Die plastische, aber nicht mehr backende Körnung wird dann in einen großen der der Temperung dienenden Aufnahmebehälter eingefüllt, in dem der glühende Schlakkenkies mehrere Stunden langsam durch aufströmende Luft abgekühlt wird.The plastic, but no longer baking grain is then turned into a large of the tempering containers filled in, in which the glowing Sluggish gravel is slowly cooled for several hours by flowing air.

Insbesondere im plastischen Temperaturbereich muß die Abkühlung sehr langsam verlaufen, damit sich ein kristallines Korngefüge ausbilden kann, das dem Endprodukt die Härte.und Zähigkeit von natürlichem Ergußgestein verleiht;-Der Aufnahmebehälter ist demgemäß zweckmäßig nach oben konisch erweitert, so daß dort die Verweilzeit länger ist als in der unteren kühleren Z X . Zur Kühlung verwendet man ein Gas, vorzugsweise Luft. Infolge der/großen Oberfläche der Kornschüttung ist trotz des-geringen Kühlluftgeschwindigkeiten und dem dadurch resultierenden geringen Wärmeübergang die Temperaturdifferenz zwischen der Körnung und dem Kühlmedium gering. Beispielsweise wird bei einer Anfangstemperatur des Kieskornes von 1300"C die Luftaustrittstemperatur von 12500C erreicht. Deshalb kann die heiße Luft z.B. direkt als Heißwind für den Hochofen benutzt werden. In particular in the plastic temperature range, the cooling must be very high run slowly so that a crystalline grain structure can form, which corresponds to the End product gives the hardness and toughness of natural cast rock; -The receptacle is appropriately widened conically upwards, so that there the dwell time is longer than in the lower cooler Z X. A gas is used for cooling preferably air. As a result of the / large surface of the grain bed is despite the low Cooling air speeds and the resulting low heat transfer the temperature difference between the grain and the cooling medium is small. For example becomes the air outlet temperature at an initial temperature of the gravel grain of 1300 "C of 12500C reached. Therefore, the hot air can be used, for example, directly as a hot wind for the Blast furnace can be used.

Um mit Oberdruck arbeiten zu können, wird - der Aufnahmebehälter zweckmäßig -druckfest gebaut.In order to be able to work with overpressure, the receptacle is useful -pressure-resistant built.

Am unteren Ende des Aufnahmebehälters wird der abgekühlte Schlackenkies mit einer Temperatur von ca. 50"C abgezogen, zweckmäßig über eine Zellradschleuse. Er wird dann mittels eines Förderbandes auf die Vorratshalde aufgegeben.The cooled slag gravel is at the lower end of the receptacle withdrawn at a temperature of approx. 50 "C., expediently via a rotary valve. It is then placed on the stockpile by means of a conveyor belt.

In der Zeichnung sind in Fig. la, b, c Temperaturprofile für die Schlacke und in Fig. 2 eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. In the drawing are in Fig. La, b, c temperature profiles for the slag and in Fig. 2 a device for carrying out the invention Procedure reproduced.

Beim Eingießen der Schlacke in die Rinne ergibt sich ein Temperaturprofil im Schlackenstrang mit dem Durchmesser D entsprechend Fig. la, wobei ta die Anfangstemperatur der flüssigen Schlacke und tu die Umgebungstemperatur der Rinne sind. Man erkennt, daß die äußere Hülle annähernd die Rinnentemperatur angenommen hat, während der innere Kern hoch flüssig ist. Das Temperaturprofil des Schlackenstranges ist in Fig. lb dargestellt.When the slag is poured into the channel, a temperature profile results in the slag strand with the diameter D according to FIG. la, where ta is the initial temperature of the liquid slag and tu are the ambient temperature of the gutter. One recognises, that the outer shell has assumed approximately the channel temperature during the inner core is highly fluid. The temperature profile of the slag strand is in Fig. Lb shown.

Nach einer gewissen Zeit stelle sich im Zuge der Temperaturhomogenisierung das in Fig. lc wiedergegebene Temperaturprofil im zylindrischen Schlackenstrang ein. Die Temperatur tm soll dabei in einem für den anschließenden Formgebngsprozeß günstigen Plastizitätsbereich liegen.After a certain time, the temperature homogenization occurs the temperature profile shown in Fig. Lc in the cylindrical slag strand a. The temperature tm should be used for the subsequent shaping process favorable plasticity range.

Tn Fig. 2 ist mit 1 ein Behälter wiedergegeben, in dem sich die flüssige ç lacke des Hochofens oder der Schmelzkammer eines Steinkohlenkraftwerkes sammelti! Hier können der Schmelze noch Substanzen beigemischt werden, um die bauphysikalischen Eigenschaften des Endproduktes zu verbessern. Die schmelzflüssige Schlacke fließt aus dem Behälter 1 kontinuierlich auf den sich drehenden Gießteller 2 in eine Rinne von beispielsweise 40 mm Durchmesser. Bei einer Rinnentemperatur von 1200"C und einem angestrebten Temperaturprofil nach Fig. lb ist für Hochofenschlacke nach den Gesetzen des nicht stationären Wärmeflusses theoretisch eine Verweilzeit von etwa 30 Sekunden erforderlich.Tn Fig. 2 is shown with 1, a container in which the liquid ç collects paint from the blast furnace or the melting chamber of a hard coal-fired power station! Substances can be added to the melt to improve the physical properties of the building Improve properties of the end product. The molten slag flows from the container 1 continuously onto the rotating pouring plate 2 into a channel for example 40 mm in diameter. At a gutter temperature of 1200 "C and a desired temperature profile according to Fig. Lb is for blast furnace slag according to the Laws of the non-stationary heat flow theoretically a residence time of about 30 seconds required.

Der in Fig. 2 dargestellte Teller ist um 90" aus der Zeichnungsebene herausgeklappt, um ihn sichtbar zu machen. Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel wird die Gießrinne über 3/4 einer Umdrehung für den Kühl prozeß ausgenutzt. Wahlt man einen mittleren Ringdurchmesser von 8 m, so wissen zur kontinuierlichen Verarbeitung von 50 Tonnen/h Schlacke sieben Stränge mit 40 mm Durchmesser gleichzeitig auf den Teller 2 aufgegossen werden. Die Schlacke mit einer Temperatur von beispielsweise 1400°C soll auf dem Gießteller 2 auf die mittlere Plastizitätstemperatur von 1300"C abgekühlt werden. Dafür muß Wärme von 200 x 50.000 = 10 x 106kJ/h abgeführt werden. Dies erfolgt mit ca. 70pro Nm3/h Kühlluft,die bei 3 zugeführt wird und bei 4 abgezogen werden kann. Die Luft hat sich dabei auf 1000"C aufgeheizt.The plate shown in Fig. 2 is 90 "from the plane of the drawing folded out to make it visible. In the illustrated embodiment the casting channel is used over 3/4 of a turn for the cooling process. Chooses if you have an average ring diameter of 8 m, you will know for continuous processing from 50 tons / h of slag seven strands with a diameter of 40 mm at the same time be poured onto plate 2. The slag with a temperature of, for example 1400 ° C should be on the pouring plate 2 to the mean plasticity temperature of 1300 "C be cooled down. For this, heat of 200 x 50,000 = 10 x 106 kJ / h must be dissipated. This takes place with approx. 70 per Nm3 / h of cooling air, which is supplied at 3 and withdrawn at 4 can be. The air has heated up to 1000 "C.

Die Luft wird entgegen der Drehrichtung des Gießtellers 2 durch Führungskanäle unterhalb und oberhalb des Gießtellers 2 geleitet, wobei zur Verbesserung des Wärmeübergangs Kühl rippen angebracht sein können.The air is directed against the direction of rotation of the pouring plate 2 through guide channels passed below and above the pouring plate 2, whereby to improve the heat transfer Cooling ribs can be attached.

Nach 3/4 Umdrehung werden die plastischen Stränge 5 aus den Rinnen abgehoben und kontinuierlich in den Tunnel 6 zur Temperaturhomogenisierung geleitet, wo sie wiederum 30 Sekunden verweilen, bis das Temperaturprofil nach Fig. lc erreicht ist.After 3/4 turn, the plastic strands 5 come out of the grooves lifted off and fed continuously into tunnel 6 for temperature homogenization, where they linger again for 30 seconds until the temperature profile according to FIG. 1c is reached is.

Die Plastizität soll dabei so sein, daß sich die Stränge in den nachgeschalteten Pröfilwalzen 7 gut verarbeiten lassen. Diese Walzen 7 können für eine Kieskötnum16/32 mm Durchmesser nach DIN 1045 mit 32, 29, 26, 23, 20, 18 und 16 mm Durchmesser abgestuft sein.The plasticity should be such that the strands in the downstream Let the profiling rollers 7 work well. These rollers 7 can be used for a Kieskötnum16 / 32 mm diameter according to DIN 1045, graduated with 32, 29, 26, 23, 20, 18 and 16 mm diameter be.

Dementsprechend sind auch die Kornformgebungswalzen 8, die die Stränge zerstückeln, eingerichtet, so daß die entsprechende Körnung nach DIN 1045 entsteht. Diese Körner können auch mühelos wie Kieselsteine flachgedrückt werden. Man kann ihnen die optimale bauphysikalische Kornform geben.Accordingly, the grain shaping rollers 8, which are the strands Chop up, set up so that the corresponding grain size according to DIN 1045 is created. These grains can also be flattened like pebbles with ease. One can give them the optimal structural physics grain shape.

Die im Mittel ca. 1300°C heißen Körner fallen in den Aufnahmebehälter 10. Es handelt sich hier um einen stehenden konischen Zylinder, der sich von 4 m Durchmesser unten auf 8 m Durchmesser oben erweitert. Oben soll, wie aus der Zeichnung ersichtlich, zweckmäßig ein 2 m hoher zylindrischer Ring angebracht werden. Die gesamte Füllhöhe ist beim 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel 16, m, so daß sich etwa 400 m Fassungsvolumen ergeben.The grains, which have an average temperature of approx. 1300 ° C, fall into the receptacle 10. It is a standing conical cylinder, which is 4 m Diameter at the bottom extended to 8 m at the top. Above should like from the drawing can be seen, it is advisable to attach a 2 m high cylindrical ring. the total filling level is 16, m in the illustrated embodiment 3, so that about 400 m volume.

Bei 50 t/h ist bei einem Schüttgewicht der Körnung von 2 t/m3 mit 25 m3/h Kornvolumen zu rechnen. Damit ergibt sich eine Verweilzeit von 16 Stunden entsprechend einem mittleren Abkühlunqsgradienten von 80oK/h, wobei im heißesten Teil des Aufnahlllcbehälters 10 mit 40"K/h zu rechnen ist. Bei diesem zeitlich geringen Temperaturgradienten ist eine Rekristallisation des Gefüges zu erwarten. Die Schlackenkiesschüttung 11 fällt durch ihr eigenes Gewicht stetig nach unten.At 50 t / h with a bulk weight of the grain size of 2 t / m3 25 m3 / h grain volume to be expected. This results in a dwell time from 16 hours corresponding to an average cooling gradient of 80oK / h, with im The hottest part of the Aufnahlllcbehälters 10 with 40 "K / h is to be expected. With this A recrystallization of the structure is possible with low temperature gradients over time expect. The slag gravel bulk 11 falls steadily by its own weight below.

Unten werden 39000 Nm3/h Kühl luft bei 13 eingespeist. Die Einspeisung erfolgt über einen Verteiler 12. Diese Luft erwärmt sich dabei rechnerisch auf 12800C und wird bei 9 aus dem Aufnahmebehälter 10 abgezogen. Die erhitzte Luft kann als Heißwind im Hochofen Verwendung finden, insbesondere dann, wenn mit Oberdruck gearbeitet werden kann.At the bottom, 39,000 Nm3 / h of cooling air are fed in at 13. The feed takes place via a distributor 12. This air is calculated to be heated to 12800C and is withdrawn from the receptacle 10 at 9. The heated air can be used as Find hot blast in the blast furnace use, especially when working with top pressure can be.

Der kalte Schlackenkies wird über die Zellradschleuse 14 abgezogen und läuft auf einem üblichen Fördergerät, beispielsweise einem Förderband 15,auf die Vorratshalde 16.The cold slag pebbles are drawn off via the rotary valve 14 and runs on a conventional conveyor device, for example a conveyor belt 15 the stockpile 16.

Das gewonnene Produkt ist völlig wasserunlöslich und staubfrei, so daß es bis zum Abruf umweltfreundlich unter freiem Himmel gelagert werden kann.The product obtained is completely water-insoluble and dust-free, so that it can be stored outdoors in an environmentally friendly manner until it is called up.

Claims

Process and device for comminuting molten slag.

P a t en t a n s p r ü c h e Process for the comminution of molten liquids, in the iron and steel industry, in coal-fired power stations with melting chamber boilers or the like; Accruing slag, in which the molten slag is withdrawn from a supply and is cooled, by noticing that the molten Slag with partial cooling to an outside plastic, but inside still liquid strand formed and this strand passed through an uncooled tunnel, is rolled and crushed to the desired grain size and shape.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the comminution takes place by breaking up the strand.

3. The method according to claim 1 and / or 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the grain produced by crushing the strand in one slowly cool down in a closed vessel.

4. The method according to one or more of the preceding claims, as a result, that the slow cooling of the grain through a gas flow through the closed vessel for the slag grain to enter, preferably air flow is cooled.

5. The method according to claim 4, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the cooling gas stream is passed under pressure through the closed vessel.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the cooling gas stream to a temperature of 5Q0 below the The inlet temperature of the slag grain is preheated.

7. Device for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, given by a ureter Exit of the slag store (1) arranged rotary plate (2) with molded channel, an uncooled homogenization chamber (6) connected downstream of the turntable (2), filtering and disintegrating rollers (7, 8) and a drainable receptacle (10) for receiving the through the Fragmentation of the resulting granular material.

8. Device according to claim 7, characterized in that it is e n n z ei c h ne t the receptacle (10) widens conically upwards.

9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the receptacle (10) has Kühiluftunlwälzan connections (13, 9).

10. Device according to claim 7, 8 or 9, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the container (10) has an intermittently reveal closure fl) and underneath a rising conveyor belt (15) is arranged.