WO2017121694A1 - Method of utilizing a steelworks slag, slag foam and use of a slag foam - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for utilization of a steelworks slag. Furthermore, the invention relates to a slag foam and a use of a slag foam.
- Steel mill slag for example LD slag from the Linz-Donawitz process, is a by-product which inevitably results from steelmaking. Due to its nature, especially with regard to its physical properties, steel mill slag is well suited as a mineral substitute building material and is used in particular in road and earthworks. For example, LD slag is used as an admixture to aggregates for
- Fertilizers or as a water building block are well known. Such uses are useful and resource-friendly, since a use of industrially produced rocks, such as LD slags, as a building material reduces the need for landfill of considerable masses of steelworks slags and beyond the commercial use of
- the invention is therefore based on the object to develop further ways of harnessing steel mill slag and to provide a corresponding method for harnessing steel mill slag.
- the object is achieved by a method for utilization of a steelworks slag having the features of claim 1. Furthermore, the object is achieved with a slag foam according to claim 15. Another aspect of the invention comprises the features of claim 16. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
- the invention relates to a method for utilization of a steelworks slag. The following steps are carried out: Liquid steelworks slag is filled into a reaction vessel. A
- Injection device is moved into the steelworks slag contained in the reaction vessel, so that an outlet opening of the introduction device in the
- Steelworks slag results in providing the CO 2 for a chemical reaction with CaO contained in the steel mill slag to the calcium carbonate CaCO 3 as a reaction product that forms in a slag mixture forming in the reaction vessel at least partially in a porous, foamy consistency as slagstock.
- the slag mixture After completion of the slag treatment, the slag mixture is allowed to cool to a solid state.
- the liquid steelworks slag is introduced into the reaction vessel to the
- Outlet opening into the molten steel slag initiated C02 also referred to as carbon dioxide, completely or at least substantially completely for reactions with in the
- Steel slag is made available to existing reactants and does not undergo reactions with constituents of steel.
- Steel mill slag is the non-metallic melt produced during the production of steel and consists predominantly of different oxides of the minerals used, which are also referred to as slag formers.
- Steel mill slag consists of SiO 2, Fe 2 O 3 and CaO. Furthermore, there are several
- the CaO content in the steel mill slag is approximately 45% by mass in the example of the LD slag.
- the proportion of CaO, which is present in the unbound state, especially in unhydrogenated state, is also referred to as free lime or sometimes as quicklime. This free lime is often abbreviated, as in the following, with CaO free.
- CaO-free is typically present in a mass fraction in the range 8-10% by mass. Depending on the mode of operation of the steel mill, however, up to 15% by mass of CaO-free may also be contained in the LD slag.
- the proportion CaO-free should also be included.
- C02 With the introduction of C02 into the steelworks slag C02 is available as a reaction partner. In particular, due to the high oxygen affinity of the calcium, a reaction takes place until a saturation threshold is reached
- porous, foam-like consistency CaC03 and optionally present in porous and foamy consistency present proportions of the slag mixture thus form a total of a present in porous and foam-like consistency portion of the slag mixture; this proportion is also referred to as slag foam in the context of this invention.
- Slag foam may include exclusively or almost exclusively the reaction product CaCO 3.
- the slag foam can also comprise steelworks slag enriched with the reaction product CaCO 3, carbonates enriched or chemically combined with further constituents from the steelworks slag, or else a mixture thereof.
- the slag mixture can of course also other
- Reaction products in particular from components of steel mill slag and C02 include.
- CaCO 3 forms as slag foam can be understood in one embodiment such that at least 30% by mass of the slag foam consists of CaCO 3.
- the fact that CaCO 3 forms as slag foam can be understood in one embodiment such that at least 50% by mass of the slag foam consists of CaCO 3.
- less than 30% of the slag foam may also consist of CaCO 3.
- cooling of the slag mixture to ambient temperature is effected to allow the slag foam to be provided in a solid state and hence its optionally desired reuse.
- the slag foam produced in the solid state can be further provided.
- slag foam can be used not only for traditional transport infrastructure but also for use as an innovative building material, in particular as a building material with a heat-insulating function, ie as a filler or insulating material, the latter also referred to as an insulating material, or as an aggregate for concrete ,
- This aspect of the further utilization of the original LD steel mill slag is particularly advantageous with regard to a cost-effectiveness of the method.
- Another advantageous aspect is that over the above Reaction C02 in a solid, namely in particular the solid state in the solidified CaC03, is bound in the slag mixture.
- Slag foam can be done in a lasting and safer way.
- This type of C02 definition can thus be used, for example, to support the efforts of the steel industry
- a product resulting from the slag treatment in particular the volume-stable or substantially volume-stable, CaC03-containing slag foam, can be used, for example, in the construction sector.
- the binding of the C02 is an additional advantage, with appropriate marketing, especially against the background of
- the introduction device has a refractory lance
- the C02 is introduced in the immersion lance method in the liquid steel mill slag.
- the use of the refractory lance has the advantage that such are readily available due to the customary use of refractory lances in steelmaking. For the same reason, there is a great deal of experience in the use of a refractory lance, which can be used.
- the outlet opening of the introduction device is positioned in a lower third of the reaction container and / or that the introduction device has a plurality of outlet openings, which are arranged offset from each other locally over a cross section of the reaction container.
- Positioning the outlet opening in the lower third of the reaction vessel has the advantageous effect that the CO2 introduced into the steelworks slag in the form of a gas caused by its upward movement is supplied to a large part of the CaO contained in the steelworks slag as a potential reactant.
- a plurality of outlet openings is provided on the introduction device has the advantage that a more homogeneous distribution of the CO 2 takes place for the provision as a reaction partner, in particular for the CaO contained in the steelworks slag.
- Reaction vessel made locally offset arrangement of
- a ring tube may be provided, which is arranged at one end of the introducer and the distributed along its circumference provides outlet openings.
- the outlet opening is moved during the slag treatment.
- the movement takes place along closed loops, which have both a vertical and a horizontal component of movement.
- a stirrer is arranged in the reaction vessel.
- a flux is supplied to the steelworks slag before the slag treatment and / or during the slag treatment.
- the flux reduces the viscosity of the steelworks slag and promotes diffusion of CO 2 through the steelworks slag, making it easier to obtain more reaction sites for the CO 2.
- a flux for example, fluorspar can be provided.
- Slag treatment is carried out an active cooling of the slag mixture to dissipate heat of reaction. Since the formation of CaCO 3 from the reaction of CaO with CO 2 takes place in an exothermic reaction, the removal of heat of reaction is advantageous in order to accomplish a controlled procedure of the process.
- reaction vessel a failure of the reaction vessel can be avoided. Furthermore, an optimum reaction temperature can also be set. It does not have to be
- the active cooling takes place during the entire process of introduction of CO 2, but it can also be done only temporarily during the introduction of CO 2, the active cooling.
- heat of reaction is preferably removed by means of a heat exchanger arranged on the reaction vessel wall.
- the reaction container wall can be double-walled and have a cavity in which a heat exchanger arrangement is arranged.
- the heat exchanger can be used advantageously for heat recovery.
- the method is regulated with a CO 2 flow rate as a manipulated variable.
- the CO 2 flow can be regulated by the entirety of the outlet openings of the introduction device.
- the C02 flow can be used in a particularly advantageous manner as a manipulated variable, since the provision of C02 for in the
- a temperature of the slag mixture may be a
- the control takes place with a setpoint for the temperature, wherein the setpoint for the temperature is in the range between 500 and 900 degrees Celsius.
- the set point for the temperature is in the range between 600 degrees Celsius and 800 degrees Celsius.
- Temperature in the range between 650 degrees Celsius and 750 degrees Celsius represents a particularly advantageous compromise between the highest possible C02 determination, which takes place at about 650 degrees Celsius, and sufficiently low viscosity of the
- Slag mixture is a controlled variable.
- the viscosity As a controlled variable, a process control within parameters can be achieved directly, which were already explained in connection with the use of temperature as a control variable.
- the value of the viscosity actually used as a controlled variable is empirically in knowledge of the given framework conditions, in particular the composition of the used
- a multi-dimensional control in particular using at least two controlled variables and / or at least two manipulated variables can be provided.
- a monitoring of a prevailing in the reaction vessel pressure takes place, and that takes place when reaching a limit pressure, an automatic shutdown of the introduction of C02 in the steel mill slag inside.
- monitoring of an absolute pressure above the surface of the slag mixture can be provided.
- Monitoring the pressure leads to the advantage that failure of the protective housing is avoided.
- a further advantage is that an uncontrolled escape of CO 2 from the reaction vessel due to the shutdown of the introduction of CO 2 is effectively avoided.
- the increase in absolute pressure indicates increasing CO 2 saturation of the slag mixture with the benefit of further control and the ability to control and / or regulate the introduction of CO 2 into the steelworks slag.
- reaction vessel is a first of two
- Reaction vessels is that already during the slag treatment the second
- Reaction vessel is filled with steel mill slag, and that a second introduction device is moved into the steelworks slag contained in the second reaction vessel to a slag treatment in the second during or immediately after the slag treatment of the steelworks slag located in the first reaction vessel
- Reaction vessel slag to begin.
- an LD slag can be used as the steelworks slag. Due to the predominant application of the LD process for steelmaking LD slag is produced in large quantities, which on the one hand, the need for re-use of LD slag is given, which on the other can also be expected to have particularly positive effects on the economics of the described method. Because of the comparatively high proportion of CaO-free on the LD slag of up to about 15% by mass, the method explained is particularly suitable with regard to the desired formation of CaCO 3 and the associated permanent bonding of CO 2.
- a further aspect of the invention relates to solid state slag foam, which is prepared by the method described, and which is claimed separately as such.
- a further aspect of the invention relates to a use of the solid state slag foam, which is produced according to the described method as a filling material,
- Concrete aggregate and / or insulating material Concrete aggregate and / or insulating material.
- a use can be provided as a diverse building material.
- FIG. 1 An exemplary arrangement of a device by means of which an implementation of the method according to the invention can be carried out and will be explained below.
- FIG. 1 shows a reaction vessel 2 in which a steel mill slag 1 has already been filled.
- a refractory lance 5 is located, which is part of an introduction device 3.
- the refractory lance 5 is connected via a gas line 6 to a C02 container 10.
- each of the outlet openings 4, 4 ', 4 " is positioned in a lower third of the reaction vessel 2.
- a filling level of the filling container 2 which corresponds to the maximum filling level, this ensures that, when CO 2 is introduced from the outlet openings 4, 4 ', 4 ", a high proportion of the steelworks slag contained in the reaction container 2 acts as a reaction partner for the CO 2
- the outlet openings 4 'and 4 " are concentrically positioned about the longitudinal axis of the refractory lance 5, so that in the positioning of the refractory lance 5 shown a distribution of the outlet openings 4, 4', 4" in spatial offset from each other over the Cross section of the reaction vessel 2 is present
- Reaction vessel is housed in a protective housing 9, to escape from
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Abstract
Description
Verfahren zur Nutzbarmachung einer Stahlwerksschlacke, Schlackenschaum sowie Verwendung eines Schlackenschaums Method for utilization of a steelworks slag, slag foam and use of a slag foam
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzbarmachung einer Stahlwerksschlacke. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Schlackenschaum sowie eine Verwendung eines Schlackenschaums. Stahlwerksschlacke, beispielsweise LD-Schlacke aus dem Linz- Donawitz-Verfahren, ist ein bei der Stahlerzeugung unvermeidbar entstehendes Nebenprodukt. Aufgrund ihrer Beschaffenheit, insbesondere auch hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften, ist Stahlwerksschlacke gut als mineralischer Ersatzbaustoff geeignet und wird insbesondere im Straßen- und Erdbau verwendet. Beispielsweise wird LD-Schlacke als Beimischung zu Gesteinskörnungen für The invention relates to a method for utilization of a steelworks slag. Furthermore, the invention relates to a slag foam and a use of a slag foam. Steel mill slag, for example LD slag from the Linz-Donawitz process, is a by-product which inevitably results from steelmaking. Due to its nature, especially with regard to its physical properties, steel mill slag is well suited as a mineral substitute building material and is used in particular in road and earthworks. For example, LD slag is used as an admixture to aggregates for
Deckschichten oder Tragschichten im Straßenbau sowie im ungebundenen Wegebau genutzt. Auch andere Verwendungen, zum Beispiel eine Nutzung von Stahlwerksschlacken als Surface layers or base courses used in road construction as well as in unbound road construction. Other uses, such as the use of steelworks slags as
Düngemittel oder als Wasserbaustein, sind allgemein bekannt. Derartige Verwendungen sind sinnvoll und ressourcenschonend, da eine Nutzung von industriell hergestellten Gesteinen, wie LD-Schlacken, als Baustoff den Bedarf einer Deponierung der beträchtlichen Massen der Stahlwerksschlacken senkt und darüber hinaus die kommerzielle Nutzung der Fertilizers or as a water building block, are well known. Such uses are useful and resource-friendly, since a use of industrially produced rocks, such as LD slags, as a building material reduces the need for landfill of considerable masses of steelworks slags and beyond the commercial use of
Stahlwerksschlacken auch zur Wirtschaftlichkeit der Stahlherstellung beiträgt. Trotz der Vielzahl der derzeit bekannten und üblicherweise vorgenommenen Verwendungen wird jedoch immer noch ein nicht vernachlässigbarer Anteil der produktionsbedingt entstehenden Steelworks slags also contribute to the economy of steel production. Despite the large number of currently known and commonly used uses, however, there is still a not insignificant proportion of production-related costs
Stahlwerksschlacke nicht einer Weiterverwendung zugeführt. Davon betroffen sind insbesondere LD-Schlacken, die unter anderem aufgrund von mangelnder Volumenstabilität nicht für die Verwendung im Baubereich geeignet sind. Dies führt in der Folge zu einem immer noch erheblichen Bedarf an Kapazität für eine Deponierung. Steel mill slag not used for further use. This affects in particular LD slags, which are not suitable for use in the construction sector due, among other things, to their lack of volume stability. This leads to a still significant need for capacity for landfill.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, weitere Wege einer Nutzbarmachung von Stahlwerksschlacke zu erschließen und ein entsprechendes Verfahren zur Nutzbarmachung von Stahlwerksschlacke bereitzustellen. The invention is therefore based on the object to develop further ways of harnessing steel mill slag and to provide a corresponding method for harnessing steel mill slag.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Nutzbarmachung einer Stahlwerksschlacke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Schlackenschaum gemäß Anspruch 15 gelöst. Ein weiterer Aspekt der Erfindung weist die Merkmale des Anspruchs 16 auf. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzbarmachung einer Stahlwerksschlacke. Es werden folgende Schritte durchgeführt: Flüssige Stahlwerksschlacke wird in einen Reaktionsbehälter gefüllt. Eine The object is achieved by a method for utilization of a steelworks slag having the features of claim 1. Furthermore, the object is achieved with a slag foam according to claim 15. Another aspect of the invention comprises the features of claim 16. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims. The invention relates to a method for utilization of a steelworks slag. The following steps are carried out: Liquid steelworks slag is filled into a reaction vessel. A
Einleitevorrichtung wird in die in dem Reaktionsbehälter befindliche Stahlwerksschlacke hinein bewegt, sodass eine Auslassöffnung der Einleitevorrichtung in der Injection device is moved into the steelworks slag contained in the reaction vessel, so that an outlet opening of the introduction device in the
Stahlwerksschlacke befindlich ist. Eine Schlackenbehandlung erfolgt, indem mittels der Einleitevorrichtung aus der Auslassöffnung heraus C02 in die flüssige Steel mill slag is located. Slag treatment is carried out by means of the introduction device from the outlet opening out C02 in the liquid
Stahlwerksschlacke hinein eingeleitet wird. Das Hineinleiten des C02 in die Steelwork slag is introduced into it. The introduction of the C02 into the
Stahlwerksschlacke hinein führt zu einer Bereitstellung des C02 für eine chemische Reaktion mit in der Stahlwerksschlacke enthaltenem CaO zu dem Calciumcarbonat CaC03 als ein Reaktionsprodukt, das sich in einem sich in dem Reaktionsbehälter bildendem Schlackengemisch zumindest teilweise in poröser, schaumartiger Konsistenz als Schlackenschaum bildet. Steelworks slag results in providing the CO 2 for a chemical reaction with CaO contained in the steel mill slag to the calcium carbonate CaCO 3 as a reaction product that forms in a slag mixture forming in the reaction vessel at least partially in a porous, foamy consistency as slagstock.
Nach Beendigung der Schlackenbehandlung wird das Schlackengemisch zur Umwandlung in einen Festzustand abkühlen gelassen. After completion of the slag treatment, the slag mixture is allowed to cool to a solid state.
Die flüssige Stahlwerksschlacke wird in den Reaktionsbehälter eingeleitet, um die The liquid steelworks slag is introduced into the reaction vessel to the
Stahlwerksschlacke weitgehend getrennt von flüssigen Stahlbestandteilen vorliegen zu haben. Hierdurch wird die gewünschte Schlackenbehandlung erst ermöglicht, da das aus der Steel slag to have largely separated from liquid steel components. As a result, the desired slag treatment is only possible because that from the
Auslassöffnung in die flüssige Stahlwerksschlacke eingeleitete C02, auch als Kohlenstoffdioxid bezeichnet, vollständig oder zumindest weitgehend vollständig für Reaktionen mit in der Outlet opening into the molten steel slag initiated C02, also referred to as carbon dioxide, completely or at least substantially completely for reactions with in the
Stahlwerksschlacke vorhandenen Reaktionspartnern zur Verfügung gestellt wird und nicht etwa Reaktionen mit Bestandteilen von Stahl eingeht. Steel slag is made available to existing reactants and does not undergo reactions with constituents of steel.
Stahlwerksschlacke ist die bei der Produktion von Stahl entstehende nichtmetallische Schmelze und setzt sich überwiegend aus unterschiedlichen Oxiden der eingesetzten Mineralstoffe zusammen, die auch als Schlackenbildner bezeichnet werden. Große Anteile der Steel mill slag is the non-metallic melt produced during the production of steel and consists predominantly of different oxides of the minerals used, which are also referred to as slag formers. Large shares of
Stahlwerksschlacke bestehen aus Si02, Fe203 und CaO. Weiterhin liegen verschiedene Steel mill slag consists of SiO 2, Fe 2 O 3 and CaO. Furthermore, there are several
Übergangsmetalloxide vor. Der CaO-Anteil in der Stahlwerksschlacke beträgt beim Beispiel der LD-Schlacke ungefähr 45 Massen-%. Der Anteil des CaO, der in ungebundenem Zustand, insbesondere auch in unhydriertem Zustand, vorliegt, wird auch als Freikalk oder manchmal auch als Branntkalk bezeichnet. Dieser Freikalk wird häufig, wie auch im Folgenden, mit CaOfrei abgekürzt. In typischer Stahlwerksschlacke, wie sie in deutschen Stahlwerken derzeit aus der Durchführung des LD-Verfahrens hervorgeht, liegt CaOfrei typischerweise zu einem Massenanteil in dem Bereich 8-10 Massen-%. Je nach Fahrweise des Stahlwerks können aber auch bis zu 15 Massen-% CaOfrei in der LD-Schlacke enthalten sein. Wird im Folgenden die Formel CaO verwendet, soll der Anteil CaOfrei ebenfalls umfasst sein. Mit dem Hineinleiten des C02 in die Stahlwerksschlacke steht C02 als Reaktionspartner zur Verfügung. Insbesondere in der hohen Sauerstoffaffinität des Calcium begründet erfolgt bis zu einem Erreichen einer Sättigungsschwelle eine Reaktion Transition metal oxides. The CaO content in the steel mill slag is approximately 45% by mass in the example of the LD slag. The proportion of CaO, which is present in the unbound state, especially in unhydrogenated state, is also referred to as free lime or sometimes as quicklime. This free lime is often abbreviated, as in the following, with CaO free. In typical steelworks slag, as currently results from the implementation of the LD process in German steelworks, CaO-free is typically present in a mass fraction in the range 8-10% by mass. Depending on the mode of operation of the steel mill, however, up to 15% by mass of CaO-free may also be contained in the LD slag. If the formula CaO is used in the following, the proportion CaO-free should also be included. With the introduction of C02 into the steelworks slag C02 is available as a reaction partner. In particular, due to the high oxygen affinity of the calcium, a reaction takes place until a saturation threshold is reached
CaO + C02 CaC03. Aus Kalk, CaO, bildet sich nach Zugabe von C02 das Calciumcarbonat CaC03. Aufgrund des in ungebundenem Zustand vorliegenden CaOfrei findet eine Reaktion des CaOfrei mit C02 zu dem Reaktionsprodukt CaC03 gemäß der obigen Reaktionsgleichung bevorzugt statt. Die dem Verfahren zugrunde liegende in den Reaktionsbehälter gefüllte Stahlwerksschlacke bildet somit gemeinsam mit dem C02 und gegebenenfalls weiteren Reaktionsprodukten aus in der CaO + CO 2 CaCO 3. From lime, CaO, after the addition of CO 2, the calcium carbonate CaCO 3 is formed. Because of the CaO free present in the unbound state, a reaction of the CaO free with CO 2 to the reaction product CaCO 3 according to the above reaction equation preferably takes place. The steel mill slag which is the basis of the process and which is filled into the reaction vessel thus forms together with the CO 2 and optionally further reaction products in the
Stahlwerksschlacke vorhandenen Bestandteilen, insbesondere auch mit C02, ein Steel mill slag existing components, especially with C02, a
carbonatangereichertes, insbesondere auch caiciumcarbonatangereichertes, Schlackengemisch. An der Entgasungszone, also der Grenzfläche zwischen Auslassöffnung und Schlackengemisch, entwickelt sich als Folge der Reaktion des gasförmigen C02 mit Umwandlung in das CaC03 ein Bestandteil des Schlackengemischs mit poröser, schaumartiger Konsistenz. CaC03 liegt also in dem Schlackengemisch zumindest teilweiser in poröser, schaumartiger Konsistenz vor, liegt also zumindest teilweise als Schlackenschaum vor. Dieses in poröser, schaumartiger Konsistenz vorliegende CaC03 sowie gegebenenfalls vorhandene weitere in poröser und schaumartiger Konsistenz vorliegenden Anteile des Schlackengemischs bilden somit eine Gesamtheit eines in poröser und schaumartiger Konsistenz vorliegenden Anteils des Schlackengemischs; dieser Anteil wird im Rahmen dieser Erfindung auch als Schlackenschaum bezeichnet. Der carbonate-enriched, in particular caicium carbonate enriched, slag mixture. As a result of the reaction of the gaseous CO 2 with conversion into the CaCO 3, a constituent of the slag mixture with a porous, foam-like consistency develops at the degassing zone, ie the interface between the outlet opening and the slag mixture. CaCO 3 is therefore present in the slag mixture at least partially in a porous, foam-like consistency, so it is at least partially present as slag foam. This present in porous, foam-like consistency CaC03 and optionally present in porous and foamy consistency present proportions of the slag mixture thus form a total of a present in porous and foam-like consistency portion of the slag mixture; this proportion is also referred to as slag foam in the context of this invention. Of the
Schlackenschaum kann hierbei ausschließlich oder nahezu ausschließlich das Reaktionsprodukt CaC03 umfassen. Der Schlackenschaum kann aber auch mit dem Reaktionsprodukt CaC03 angereicherte Stahlwerksschlacke, mit weiteren Bestandteilen aus der Stahlwerksschlacke angereichertes oder chemisch verbundene Karbonate, oder auch ein Gemisch hieraus, umfassen. Nicht zuletzt kann das Schlackengemisch selbstverständlich auch weitere Slag foam may include exclusively or almost exclusively the reaction product CaCO 3. However, the slag foam can also comprise steelworks slag enriched with the reaction product CaCO 3, carbonates enriched or chemically combined with further constituents from the steelworks slag, or else a mixture thereof. Last but not least, the slag mixture can of course also other
Reaktionsprodukte, insbesondere aus Bestandteilen der Stahlwerksschlacke und C02 umfassen. Reaction products, in particular from components of steel mill slag and C02 include.
Dass CaCo3 sich in seiner porösen, schaumartigen Konsistenz als Schlackenschaum bildet, umfasst also, dass sich ein Schlackenschaum bildet, der neben CaCo3 auch weitere Bestandteile aufweist. Der Begriff des Schlackenschaums ist lediglich eine Bezeichnung, welche die poröse, schaumartige Konsistenz beschreibt. The fact that CaCo3 forms in its porous, foam-like consistency as slag foam, so that forms a slag foam, which in addition to CaCo3 also has other ingredients. The term slag foam is merely a term describing the porous, foamy consistency.
Dass sich CaC03 als Schlackenschaum bildet, kann in einer Ausgestaltung derart verstanden werden, dass mindestens 30 Massen-% des Schlackenschaums aus CaC03 besteht. Dass sich CaC03 als Schlackenschaum bildet, kann in einer Ausgestaltung derart verstanden werden, dass mindestens 50 Massen-% des Schlackenschaums aus CaC03 besteht. The fact that CaCO 3 forms as slag foam can be understood in one embodiment such that at least 30% by mass of the slag foam consists of CaCO 3. The fact that CaCO 3 forms as slag foam can be understood in one embodiment such that at least 50% by mass of the slag foam consists of CaCO 3.
Je nachdem, welche zusätzlichen Bestandteile der Stahlwerksschlacke oder Reaktionsprodukte der Stahlwerksschlacke, insbesondere mit dem eingeleiteten C02, ebenfalls in poröser, schaumartiger Konsistenz vorliegt, kann aber auch weniger als 30 % des Schlackenschaums aus CaC03 bestehen. Depending on which additional constituents of the steelworks slag or reaction products of the steelworks slag, in particular with the introduced CO 2, are likewise present in a porous, foam-like consistency, less than 30% of the slag foam may also consist of CaCO 3.
Nach Beendigung des Einleitens von C02 in das Schlackengemisch wird ein Abkühlen des Schlackengemischs auf Umgebungstemperatur herbeigeführt, um die Bereitstellung des Schlackenschaums in einem festen Zustand und somit dessen gegebenenfalls gewünschte Weiternutzung zu ermöglichen. Upon completion of the introduction of CO 2 into the slag mixture, cooling of the slag mixture to ambient temperature is effected to allow the slag foam to be provided in a solid state and hence its optionally desired reuse.
Als Folge der hohen Sauerstoffaffinität des Calciums und des in ungebundener Weise Vorliegens des CaOfrei mit seiner gegenüber allen oder - je nach Zusammensetzung der As a result of the high oxygen affinity of the calcium and the unbounded presence of the CaO free with its opposite to all or - depending on the composition of
Stahlwerksschlacke - gegenüber einem Großteil der übrigen Bestandteile der Steel mill slag - compared to a large part of the remaining components of the
Stahlwerksschlacke vorrangigen Neigung zur Reaktion mit C02 erreicht das erläuterte Verfahren eine signifikante Verringerung des Anteils von CaOfrei in der so behandelten Stahlwerksschlacke gegenüber ihrer ursprünglichen Zusammensetzung. Da CaOfrei als Gefahrstoff klassifiziert und oberhalb gewisser Schwellwerte eine Weiterverwendung von CaOfrei aufweisenden Materialien aus Gründen des Umweltschutzes und/oder des Gesundheitsschutzes erschwert oder untersagt sein kann, stellt diese Verringerung des Anteils von CaOfrei einen weiteren Vorteil der dargelegten Entwicklung dar. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Verringerung des Anteils von CaOfrei als Folge der Reaktion mit C02 ergibt, ist die Vermeidung von Volumenschwund, der bei CaOfrei infolge von Hydratation auftritt und dessentwegen CaOfrei enthaltende Substanzen (z. B. LD-Schlacke) für viele Anwendungen, beispielsweise im Baubereich, ungeeignet sind. Der resultierende Schlackenschaum weist hingegen eine sehr gute Volumenstabilität auf, die für die Nutzung, beispielsweise im höherwertigen Baubereich, sehr vorteilhaft ist. Steel mill slag with a tendency to react with CO 2, the described method achieves a significant reduction of the proportion of CaO-free in the treated steelworks slag compared to its original composition. Since CaO-free classified as a hazardous material and above certain thresholds further use of CaOfrei containing materials for reasons of environmental protection and / or health protection may be difficult or prohibited, this reduction in the proportion of CaOfrei represents a further advantage of the development described The reduction in the proportion of CaO free as a result of the reaction with CO 2 is the avoidance of volume shrinkage that occurs with CaO free as a result of hydration and therefore CaO free containing substances (eg LD slag) for many applications, for example in the construction sector , are unsuitable. The resulting slag foam, however, has a very good volume stability, which is very advantageous for use, for example, in the higher-quality construction sector.
Weiterhin kann der hergestellte Schlackenschaum im Festzustand vorliegend weiteren Furthermore, the slag foam produced in the solid state can be further
Einsatzzwecken zugeführt werden. Als volumenstabiler Feststoff mit poröser Struktur bietet sich für den Schlackenschaum neben der traditionellen Nutzung im Verkehrswegebau insbesondere auch eine Nutzung als innovativer Baustoff an, insbesondere als Baustoff mit wärmeisolierender Funktion, also als Füllmaterial oder Isolierstoff, letzteres auch als Dämmstoff bezeichnet, oder als Zuschlagsstoff für Beton. Dieser Aspekt der weiteren Nutzbarmachung der ursprünglichen LD- Stahlwerksschlacke ist insbesondere mit Hinblick auf eine Wirtschaftlichkeit des Verfahrens vorteilhaft. Ein weiterer Vorteilhafter Aspekt besteht darin, dass über die oben angeführte Reaktion C02 in einem Festkörper, nämlich insbesondere dem im erstarrten Zustand als Festkörper vorliegenden CaC03, in dem Schlackengemisch gebunden wird. In einer Be used for purposes. As a volume-stable solid with a porous structure, slag foam can be used not only for traditional transport infrastructure but also for use as an innovative building material, in particular as a building material with a heat-insulating function, ie as a filler or insulating material, the latter also referred to as an insulating material, or as an aggregate for concrete , This aspect of the further utilization of the original LD steel mill slag is particularly advantageous with regard to a cost-effectiveness of the method. Another advantageous aspect is that over the above Reaction C02 in a solid, namely in particular the solid state in the solidified CaC03, is bound in the slag mixture. In a
theoretischen Berechnung ergibt sich, dass 44,01 g C02/(mol CaC03) gebunden werden können; 1000 kg CaC03 erlauben somit ein Binden von etwa 440 kg C02. In anderen theoretical calculation shows that 44.01 g CO 2 / (mol CaCO 3) can be bound; 1000 kg of CaCO 3 thus allow a binding of about 440 kg CO 2. In other
Prozessen, beispielsweise bei der Stahlherstellung, frei gewordenes C02 kann somit mittels des beschriebenen Verfahrens zur Schlackenbehandlung gebunden werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass C02 der Atmosphäre entzogen wird. Unabhängig von der weiteren Nutzung ergibt sich der Vorteil für den C02-Gehalt der Atmosphäre, dass industrielle C02-Freisetzungen kompensiert werden, weil die Bindung des C02 in dem als Festkörper vorliegenden Processes, for example in the steel production, freed C02 can thus be bound by means of the described method for slag treatment. This has the advantage that CO 2 is removed from the atmosphere. Regardless of its further use, the advantage for the C02 content of the atmosphere is that industrial CO 2 releases are compensated for because the bond of CO 2 is present in the solid state
Schlackenschaum in dauerhafter und sichererer Weise erfolgen kann. Diese Art der C02- Festlegung kann somit beispielsweise die Anstrengungen der Stahlindustrie zur Slag foam can be done in a lasting and safer way. This type of C02 definition can thus be used, for example, to support the efforts of the steel industry
Decarbonisierung unterstützen und damit ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz sein. Ein im Rahmen der Schlackenbehandlung sich ergebendes Produkt, insbesondere der volumenstabiler oder weitgehend volumenstabile, CaC03 aufweisende, Schlackenschaum, kann beispielsweise im Baubereich eingesetzt werden. Bei weiterer Nutzung des Schlackenschaums, beispielsweise in der oben erläuterten Verwendung als Baustoff, ist die Bindung des C02 ein zusätzlicher Vorteil, der bei entsprechender Vermarktung, gerade auch vor dem Hintergrund der in Support decarbonization and thus be an important contribution to climate protection. A product resulting from the slag treatment, in particular the volume-stable or substantially volume-stable, CaC03-containing slag foam, can be used, for example, in the construction sector. With further use of the slag foam, for example in the above-mentioned use as a building material, the binding of the C02 is an additional advantage, with appropriate marketing, especially against the background of
Deutschland eingeführten Steuerung von C02-Emissionen über entsprechend zu erwerbende C02-Zertifikate, in vorteilhafter Weise zusätzlich zu einer Wirtschaftlichkeit der Stahlherstellung beitragen. In Germany, the control of C02 emissions by means of correspondingly obtained C02 allowances will advantageously contribute in addition to the economy of steel production.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Einleitevorrichtung eine Feuerfestlanze aufweist, mit der das C02 im Tauchlanzenverfahren in die flüssige Stahlwerksschlacke eingeleitet wird. Mit der Verwendung der Feuerfestlanze geht der Vorteil einher, dass solche aufgrund der bei der Stahlherstellung üblichen Verwendung von Feuerfestlanzen leicht verfügbar sind. Aus demselben Grund liegt ein großer Erfahrungsschatz über die Verwendung einer Feuerfestlanze vor, auf den zurückgegriffen werden kann. According to an advantageous embodiment of the method can be provided that the introduction device has a refractory lance, with the C02 is introduced in the immersion lance method in the liquid steel mill slag. The use of the refractory lance has the advantage that such are readily available due to the customary use of refractory lances in steelmaking. For the same reason, there is a great deal of experience in the use of a refractory lance, which can be used.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Auslassöffnung der Einleitevorrichtung in einem unteren Drittel des Reaktionsbehälters positioniert wird und/oder dass die Einleitevorrichtung eine Mehrzahl von Auslassöffnungen aufweist, die über einen Querschnitt des Reaktionsbehälters örtlich zueinander versetzt angeordnet werden. Das According to a development of the method, it is provided that the outlet opening of the introduction device is positioned in a lower third of the reaction container and / or that the introduction device has a plurality of outlet openings, which are arranged offset from each other locally over a cross section of the reaction container. The
Positionieren der Auslassöffnung in dem unteren Drittel des Reaktionsbehälters hat den vorteilhaften Effekt zu Folge, dass das gasförmig in die Stahlwerksschlacke eingeleitete C02 bei seiner dichtebedingt herbeigeführten Bewegung nach oben hin einem großen Teil des in der Stahlwerksschlacke enthaltenen CaO als potentiellen Reaktionspartner zugeführt wird. Die dahingehende Ausgestaltung, dass eine Mehrzahl von Auslassöffnungen an der Einleitevorrichtung bereitgestellt ist, hat den Vorteil zur Folge, dass eine homogenere Verteilung des C02 zur Bereitstellung als Reaktionspartner insbesondere für das in der Stahlwerksschlacke enthaltene CaO erfolgt. Als zweckmäßig ist beispielsweise die über den Querschnitt des Positioning the outlet opening in the lower third of the reaction vessel has the advantageous effect that the CO2 introduced into the steelworks slag in the form of a gas caused by its upward movement is supplied to a large part of the CaO contained in the steelworks slag as a potential reactant. The Such an embodiment that a plurality of outlet openings is provided on the introduction device has the advantage that a more homogeneous distribution of the CO 2 takes place for the provision as a reaction partner, in particular for the CaO contained in the steelworks slag. As appropriate, for example, over the cross section of
Reaktionsbehälters vorgenommene örtlich zueinander versetzte Anordnung der Reaction vessel made locally offset arrangement of
Auslassöffnungen zu sehen. So kann beispielsweise eine Ringröhre vorgesehen sein, die an einem Ende der Einleitevorrichtung angeordnet ist und die entlang ihres Umfangs verteilt Auslassöffnungen vorsieht. To see outlet openings. Thus, for example, a ring tube may be provided, which is arranged at one end of the introducer and the distributed along its circumference provides outlet openings.
Um eine weitere Homogenisierung der örtlichen Verteilung einer Reaktion von C02 mit To further homogenize the local distribution of a reaction of C02 with
Bestandteilen der Stahlwerksschlacke zu erreichen, insbesondere mit in der Stahlwerksschlacke vorhandenem CaO, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Auslassöffnung während der Schlackenbehandlung bewegt wird. Bevorzugt erfolgt die Bewegung entlang geschlossener Schleifen, die sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Bewegungskomponente aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass in dem Reaktionsbehälter ein Rührer angeordnet ist. To achieve constituents of the steelworks slag, in particular with CaO present in the steelworks slag, can be provided in an advantageous development of the invention that the outlet opening is moved during the slag treatment. Preferably, the movement takes place along closed loops, which have both a vertical and a horizontal component of movement. Additionally or alternatively, it can be provided that a stirrer is arranged in the reaction vessel.
Als eine alternative oder zusätzliche Maßnahme zur Förderung der möglichst umfassenden Zuführung von C02 zu geeigneten in der Stahlwerksschlacke vorhandenen Reaktionspartnern kann gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen sein, dass der Stahlwerksschlacke vor der Schlackenbehandlung und/oder während der Schlackenbehandlung ein Flussmittel zugeführt wird. Das Flussmittel führt zur Senkung der Viskosität der Stahlwerksschlacke und zu einer Förderung einer Diffusion von C02 durch die Stahlwerksschlacke, wodurch weitere Reaktionsorte für das C02 leichter erreichbar sind. Als Flussmittel kann beispielsweise Flussspat vorgesehen sein. As an alternative or additional measure for promoting the maximum possible supply of CO 2 to suitable reactants present in the steel mill slag, according to a further development of the method it can be provided that a flux is supplied to the steelworks slag before the slag treatment and / or during the slag treatment. The flux reduces the viscosity of the steelworks slag and promotes diffusion of CO 2 through the steelworks slag, making it easier to obtain more reaction sites for the CO 2. As a flux, for example, fluorspar can be provided.
In einer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass während der In one embodiment of the invention it can be provided that during the
Schlackenbehandlung eine aktive Kühlung des Schlackengemischs erfolgt, um Reaktionswärme abzuführen. Da die Bildung von CaC03 aus der Reaktion von CaO mit C02 in exothermer Reaktion erfolgt, ist die Abfuhr von Reaktionswärme vorteilhaft, um einen kontrollierten Ablauf des Verfahrens zu bewerkstelligen. Slag treatment is carried out an active cooling of the slag mixture to dissipate heat of reaction. Since the formation of CaCO 3 from the reaction of CaO with CO 2 takes place in an exothermic reaction, the removal of heat of reaction is advantageous in order to accomplish a controlled procedure of the process.
Somit kann zum einen ein Versagen des Reaktionsbehälters vermieden werden. Weiterhin kann auch eine optimale Reaktionstemperatur eingestellt werden. Es muss jedoch nicht Thus, on the one hand, a failure of the reaction vessel can be avoided. Furthermore, an optimum reaction temperature can also be set. It does not have to be
notwendigerweise vorgesehen sein, dass die aktive Kühlung während des gesamten Vorgangs des Einleitens von C02 erfolgt, sondern es kann auch nur zeitweise während des Einleitens von C02 die aktive Kühlung erfolgen. Zur eingangs bereits erwähnten aktiven Kühlung des Schlackengemischs wird Reaktionswärme bevorzugt mittels eines an der Reaktionsbehälterwandung angeordneten Wärmeübertragers abgeführt. Beispielsweise kann die Reaktionsbehälterwandung doppelwandig ausgeführt sein und einen Hohlraum aufweisen, in dem eine Wärmetauscheranordnung angeordnet ist. Der Wärmetauscher kann hierbei vorteilhaft für eine Wärmerückgewinnung genutzt werden. necessarily be provided that the active cooling takes place during the entire process of introduction of CO 2, but it can also be done only temporarily during the introduction of CO 2, the active cooling. For the already mentioned active cooling of the slag mixture, heat of reaction is preferably removed by means of a heat exchanger arranged on the reaction vessel wall. For example, the reaction container wall can be double-walled and have a cavity in which a heat exchanger arrangement is arranged. The heat exchanger can be used advantageously for heat recovery.
Zur aktiven Kontrolle des Verfahrensablaufs kann gemäß einer beispielhaften Weiterbildung vorgesehen sein, dass das Verfahren geregelt ist mit einem C02-Durchfluss als eine Stellgröße. Insbesondere kann der C02-Durchfluss durch die Gesamtheit der Auslassöffnungen der Einleitevorrichtung geregelt werden. Der C02-Durchfluss kann in besonders vorteilhafter Weise als Stellgröße genutzt werden, da die Zurverfügungstellung von C02 für in dem For active control of the method sequence, it can be provided according to an exemplary development that the method is regulated with a CO 2 flow rate as a manipulated variable. In particular, the CO 2 flow can be regulated by the entirety of the outlet openings of the introduction device. The C02 flow can be used in a particularly advantageous manner as a manipulated variable, since the provision of C02 for in the
Schlackengemisch erfolgende Reaktionen weitgehend unmittelbar auf Änderungen des C02- Durchflusses reagieren. Hingegen sind weitere mögliche Stellgrößen, beispielsweise die Slag mixture reactions react largely directly to changes in the CO 2 flow. On the other hand, other possible manipulated variables, such as
Veränderung einer Wärmeabführrate oder die Veränderung des Schlackengemischs, mit höherer Trägheit in der Veränderung der entsprechenden Regelgrößen versehen, was jedoch bei geeigneter Auslegung nicht gegen deren alternative oder zusätzliche Nutzung spricht. Changing a heat removal rate or the change of the slag mixture, provided with higher inertia in the change of the corresponding control variables, but this does not speak against their alternative or additional use with a suitable design.
In einer Ausbildung des Verfahrens kann eine Temperatur des Schlackengemischs eine In one embodiment of the method, a temperature of the slag mixture may be a
Regelgröße sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Regelung mit einem Sollwert für die Temperatur erfolgt, wobei der Sollwert für die Temperatur in dem Bereich zwischen 500 und 900 Grad Celsius liegt. Bevorzugt liegt der Sollwert für die Temperatur in dem Bereich zwischen 600 Grad Celsius und 800 Grad Celsius. Besonders bevorzugt liegt der Sollwert für die Be controlled variable. In particular, it can be provided that the control takes place with a setpoint for the temperature, wherein the setpoint for the temperature is in the range between 500 and 900 degrees Celsius. Preferably, the set point for the temperature is in the range between 600 degrees Celsius and 800 degrees Celsius. Particularly preferably, the desired value for the
Temperatur in dem Bereich zwischen 650 Grad Celsius und 750 Grad Celsius. Der Sollwert für die Temperatur in dem Bereich zwischen 650 Grad Celsius und 750 Grad Celsius stellt einen besonders vorteilhaften Kompromiss zwischen möglichst hoher C02-Festlegung dar, die bei etwa 650 Grad Celsius stattfindet, sowie ausreichend niedriger Viskosität der Temperature in the range between 650 degrees Celsius and 750 degrees Celsius. The setpoint for the temperature in the range between 650 degrees Celsius and 750 degrees Celsius represents a particularly advantageous compromise between the highest possible C02 determination, which takes place at about 650 degrees Celsius, and sufficiently low viscosity of the
Stahlwerksschlacke, die bei etwa 750 Grad Celsius vorliegt. Mit sinkender Temperatur erhöht sich die Viskosität der Stahlwerksschlacke mit dem Nebeneffekt, dass eine effiziente Zuführung von C02 zur Reaktion mit Bestandteilen der Schlacke, insbesondere CaO, zunehmend erschwert wird. Bei weiter sinkender Temperatur besteht die Gefahr eines Erreichens eines Schwellwerts, an dem sich das Schlackengemisch oder zumindest Bestandteile und insbesondere bereits gebildetes CaC03 in ihren festen Aggregatzustand umwandeln, wodurch eine weitere Reaktion und Durchführung des Verfahrens ohne eine Erhöhung der Temperatur des Schlackengemischs verunmöglicht würde. Dieser Schwellwert liegt bei etwa 500 Grad Celsius. Bei Temperaturen über 850 Grad Celsius werden die entstandenen oder ohnehin in dem Schlackengemisch befindlichen Carbonate, insbesondere Calciumcarbonate, zunehmend aufgelöst und es wird C02 abgeben. Bei zu hoher Temperatur, insbesondere über 900 Grad Celsius, sinkt die chemische Stabilität von CaC03, bevor bei weiter steigender Temperatur ein Schwellenwert erreicht wird, an dem keine Neubildung von CaC03 mehr erfolgt oder gar eine Auflösung von CaC03 erfolgt. Eine rasche Abkühlung auf eine Temperatur unter 600 Grad Celsius nach der C02-Behandlung unterstützt die nachhaltige Festlegung in der Schlackenmatrix. Die Nutzung von in den oben angeführten Temperaturbereichen befindlichen Sollwerten führt zu einer Vermeidung dieser erläuterten Effekte und resultiert folglich in einer besonders vorteilhaften Durchführeng des beschriebenen Verfahrens. Steel mill slag, which is at about 750 degrees Celsius. With decreasing temperature, the viscosity of the steel mill slag increases with the side effect that an efficient supply of CO 2 for the reaction with constituents of the slag, in particular CaO, increasingly difficult. As the temperature continues to fall, there is the danger of reaching a threshold value at which the slag mixture or at least constituents and in particular already formed CaCO 3 convert into their solid state, which would make it impossible to further react and carry out the process without increasing the temperature of the slag mixture. This threshold is around 500 degrees Celsius. At temperatures above 850 degrees Celsius, the carbonates formed, or in any case present in the slag mixture, in particular calcium carbonates, are increasingly dissolved and it becomes CO 2 submit. At too high a temperature, in particular above 900 degrees Celsius, the chemical stability of CaC03 decreases, before a further increase in temperature reaches a threshold at which no new formation of CaCO3 takes place or even a dissolution of CaCO3 occurs. A rapid cooling to a temperature below 600 degrees Celsius after C02 treatment supports sustainable fixation in the slag matrix. The use of set points located in the abovementioned temperature ranges leads to avoidance of these explained effects and consequently results in a particularly advantageous implementation of the described method.
In einer Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Viskosität des In a development of the method it can be provided that a viscosity of the
Schlackengemischs eine Regelgröße ist. Mit der Nutzung der Viskosität als Regelgröße kann unmittelbar eine Prozessführung innerhalb von Parametern erreicht werden, welche die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Nutzung der Temperatur als Regelgröße erläutert wurden. Der als Regelgröße konkret genutzte Wert der Viskosität ist empirisch in Kenntnis der gegebenen Rahmenbedingungen, insbesondere der Zusammensetzung der verwendeten Slag mixture is a controlled variable. With the use of the viscosity as a controlled variable, a process control within parameters can be achieved directly, which were already explained in connection with the use of temperature as a control variable. The value of the viscosity actually used as a controlled variable is empirically in knowledge of the given framework conditions, in particular the composition of the used
Stahlwerksschlacke, vor Durchführung des Verfahrens zu ermitteln. Steelworks slag, to be determined before carrying out the process.
Weiterhin kann eine mehrdimensionale Regelung, insbesondere unter Verwendung von mindestens zwei Regelgrößen und/oder mindestens zwei Stellgrößen vorgesehen sein. Furthermore, a multi-dimensional control, in particular using at least two controlled variables and / or at least two manipulated variables can be provided.
Es kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen sein, dass eine Überwachung eines in dem Reaktionsbehälter vorherrschenden Drucks erfolgt, und dass bei Erreichen eines Grenzdrucks eine automatische Abschaltung des Einleitens von C02 in die Stahlwerksschlacke hinein erfolgt. Insbesondere kann eine Überwachung eines Absolutdrucks oberhalb der Oberfläche des Schlackengemischs vorgesehen sein. Eine Überwachung des Drucks führt zu dem Vorteil, dass ein Versagen des Schutzgehäuses vermieden wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein unkontrolliertes Entweichen von C02 aus dem Reaktionsbehälter heraus infolge der Abschaltung des Einleitens von C02 wirkungsvoll vermieden wird. Weiterhin zeigt das Ansteigen des Absolutdrucks eine zunehmende C02-Sättigung des Schlackengemisches an mit dem Vorteil einer weiteren Kontrolle und Möglichkeit der Steuerung und/oder Regelung des Einleitens von C02 in die Stahlwerksschlacke hinein. Um ein unkontrolliertes Entweichen von C02 außerhalb der Stahlwerksschlacke beziehungsweise außerhalb des Schlackengemischs beim Ein- und Ausfahren der Lanze zu vermeiden, kann weiterhin vorgesehen sein, dass nach dem Bewegen der Einleitevorrichtung in die Stahlwerksschlacke hinein ein Spülen der It can be provided according to an advantageous development of the method, that a monitoring of a prevailing in the reaction vessel pressure takes place, and that takes place when reaching a limit pressure, an automatic shutdown of the introduction of C02 in the steel mill slag inside. In particular, monitoring of an absolute pressure above the surface of the slag mixture can be provided. Monitoring the pressure leads to the advantage that failure of the protective housing is avoided. A further advantage is that an uncontrolled escape of CO 2 from the reaction vessel due to the shutdown of the introduction of CO 2 is effectively avoided. Furthermore, the increase in absolute pressure indicates increasing CO 2 saturation of the slag mixture with the benefit of further control and the ability to control and / or regulate the introduction of CO 2 into the steelworks slag. In order to avoid an uncontrolled escape of CO 2 outside of the steelworks slag or outside of the slag mixture during extension and retraction of the lance, it may further be provided that after moving the introducer into the steelworks slag into a rinsing of
Einleitevorrichtung mit einem, bevorzugt inerten, Spülgas, beispielsweise Stickstoff, erfolgt. Für eine Optimierung des Durchsatzes der Umwandlung von Stahlwerksschlacke in Reaktionsprodukte, insbesondere in CaC03, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Einleitevorrichtung with a, preferably inert, purge gas, such as nitrogen, takes place. For an optimization of the throughput of the transformation of steel mill slag into reaction products, in particular in CaC03, can according to another advantageous
Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der Reaktionsbehälter ein erster von zwei Be provided design that the reaction vessel is a first of two
Reaktionsbehältern ist, dass bereits während der Schlackenbehandlung der zweite Reaction vessels is that already during the slag treatment the second
Reaktionsbehälter mit Stahlwerksschlacke gefüllt wird, und dass eine zweite Einleitevorrichtung in die im zweiten Reaktionsbehälter befindliche Stahlwerksschlacke hineinbewegt wird, um noch während oder unmittelbar nach der Schlackenbehandlung der in dem ersten Reaktionsbehälter befindlichen Stahlwerksschlacke mit einer Schlackenbehandlung der in dem zweiten Reaction vessel is filled with steel mill slag, and that a second introduction device is moved into the steelworks slag contained in the second reaction vessel to a slag treatment in the second during or immediately after the slag treatment of the steelworks slag located in the first reaction vessel
Reaktionsbehälter befindlichen Schlacke zu beginnen. Insbesondere kann als Stahlwerksschlacke eine LD-Schlacke verwendet werden. Aufgrund der vorwiegenden Anwendung des LD-Verfahrens zur Stahlherstellung entsteht LD-Schlacke in großen Mengen, wodurch zum einen der Bedarf einer Weiterverwendung von LD-Schlacke gegeben ist, was zum anderen auch besonders positive Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit des erläuterten Verfahrens erwarten lässt. Wegen des vergleichsweise hohen Anteils von CaOfrei an der LD-Schlacke von bis zu etwa 15 Massen-% ist das erläuterte Verfahren mit Hinblick auf die gewünschte Bildung von CaC03 und der hiermit verbundenen dauerhaften Bindung von C02 besonders geeignet. Reaction vessel slag to begin. In particular, an LD slag can be used as the steelworks slag. Due to the predominant application of the LD process for steelmaking LD slag is produced in large quantities, which on the one hand, the need for re-use of LD slag is given, which on the other can also be expected to have particularly positive effects on the economics of the described method. Because of the comparatively high proportion of CaO-free on the LD slag of up to about 15% by mass, the method explained is particularly suitable with regard to the desired formation of CaCO 3 and the associated permanent bonding of CO 2.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung betrifft im Festzustand vorliegenden Schlackenschaum, der nach dem erläuterten Verfahren hergestellt ist, und der als solcher gesondert beansprucht wird. Ein weiterer Gedanke der Erfindung betrifft eine Verwendung des im Festzustand vorliegenden Schlackenschaums, der nach dem erläuterten Verfahren hergestellt ist als Füllmaterial, A further aspect of the invention relates to solid state slag foam, which is prepared by the method described, and which is claimed separately as such. A further aspect of the invention relates to a use of the solid state slag foam, which is produced according to the described method as a filling material,
Betonzuschlag und/oder Isolierstoff. Allgemein kann eine Verwendung als vielfältiger Baustoff vorgesehen sein. Concrete aggregate and / or insulating material. Generally, a use can be provided as a diverse building material.
Im Folgenden wird eine konkrete Ausgestaltung der Erfindung mit Bezugnahme auf die Figur im Detail näher erläutert. Die Figur und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweilige Ausgestaltung zu lesen, dienen jedoch der Illustration einer beispielhaften Ausgestaltung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für mögliche weitere Entwicklungen und Verbesserungen der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, welche nicht dargestellt sind. In the following, a concrete embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the figure. The figure and accompanying description of the resulting features are not intended to be limiting to the particular embodiment, but serve to illustrate an example embodiment. Furthermore, the respective features may be used among each other as well as with features of the above description for possible further developments and improvements of the invention, especially in additional embodiments, which are not shown.
Es zeigt Fig. 1 : Eine beispielhafte Anordnung einer Vorrichtung, mittels der eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgenommen werden kann und nachfolgend erläutert wird. It shows Fig. 1: An exemplary arrangement of a device by means of which an implementation of the method according to the invention can be carried out and will be explained below.
Fig. 1 ist ein Reaktionsbehälter 2 zu entnehmen, in dem bereits eine Stahlwerksschlacke 1 gefüllt ist. In der Stahlwerksschlacke 2 ist eine Feuerfestlanze 5 befindlich, die Bestandteil einer Einleitevorrichtung 3 ist. Die Feuerfestlanze 5 ist über eine Gasleitung 6 an einen C02-Behälter 10 angeschlossen. Die Feuerfestlanze 5 weist neben einer Auslassöffnung 4 noch die FIG. 1 shows a reaction vessel 2 in which a steel mill slag 1 has already been filled. In the steelworks slag 2 is a refractory lance 5 is located, which is part of an introduction device 3. The refractory lance 5 is connected via a gas line 6 to a C02 container 10. The refractory lance 5, in addition to an outlet 4 still the
Auslassöffnungen 4' und 4" auf. In der gezeigten Ausbildung ist jede der Auslassöffnungen 4, 4', 4" in einem unteren Drittel des Reaktionsbehälters 2 positioniert. Bei einem Füllstand des Füllbehälters 2, der der maximalen Füllhöhe entspricht, ist hierdurch dafür gesorgt, dass bei einem Einleiten von C02 aus den Auslassöffnungen 4, 4', 4" heraus ein hoher Anteil der in dem Reaktionsbehälter 2 befindlichen Stahlwerksschlacke als Reaktionspartner für das C02 zur Verfügung steht. In der gezeigten Ausgestaltung sind die Auslassöffnungen 4' und 4" konzentrisch um die Längsachse der Feuerfestlanze 5 positioniert, sodass in der gezeigten Positionierung der Feuerfestlanze 5 eine Verteilung der Auslassöffnungen 4, 4', 4" in örtlicher Versetzung zueinander über den Querschnitt des Reaktionsbehälter 2 vorliegt. Der In the embodiment shown, each of the outlet openings 4, 4 ', 4 "is positioned in a lower third of the reaction vessel 2. At a filling level of the filling container 2, which corresponds to the maximum filling level, this ensures that, when CO 2 is introduced from the outlet openings 4, 4 ', 4 ", a high proportion of the steelworks slag contained in the reaction container 2 acts as a reaction partner for the CO 2 In the embodiment shown, the outlet openings 4 'and 4 "are concentrically positioned about the longitudinal axis of the refractory lance 5, so that in the positioning of the refractory lance 5 shown a distribution of the outlet openings 4, 4', 4" in spatial offset from each other over the Cross section of the reaction vessel 2 is present
Reaktionsbehälter ist in einem Schutzgehäuse 9 eingehaust, um ein Entweichen von Reaction vessel is housed in a protective housing 9, to escape from
Reaktionsprodukten und/oder von C02 in die Umwelt zu vermeiden. In dieser Konstellation wird neben einem gewünschten Schutz der Umwelt inklusive im Umfeld befindlicher Lebewesen auch eine Überwachung eines Drucks in dem Schutzgehäuse 9 ermöglicht. So ist vorgesehen, dass mittels eines Druckmessers bei Überschreiten eines für die Integrität des Schutzgehäuses 9 kritischen Schwellenwertes eine Abschaltung des Einleitens von C02 in die Stahlwerksschlacke hinein erfolgt. Zur Auswechslung von aufgrund ihrer starken Beanspruchung degradierten Feuerfestlanzen stehen Wechsellanzen 7 zur Verfügung, gegen welche die zuvor verwendete Feuerfestlanze 5 mittels einer Wechselvorrichtung 8 bei Bedarf auswechselbar ist. Reaction products and / or C02 in the environment to avoid. In this constellation, in addition to a desired protection of the environment, including surrounding living beings, it is also possible to monitor a pressure in the protective housing 9. Thus, it is provided that a switch-off of the introduction of CO 2 into the steelworks slag takes place by means of a pressure gauge when a threshold value critical for the integrity of the protective housing 9 is exceeded. For the replacement of degraded due to their heavy load refractory lances Wechsellanzen 7 are available, against which the previously used refractory lance 5 by means of a changing device 8 is replaceable if necessary.
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