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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Granulieren von Schlacken mit einer Schla- ckenbasizität CaO/Si02 von kleiner 1 und einem A12O3-Gehalt grösser 6 Gew.% mit einem Schla- ckentundish und einer in den Schlackenaustritt mündenden Treibstrahllanze, wobei an den Schla- ckenaustritt ein Kühlraum angeschlossen ist, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.
In der AT 407 247 B wurde bereits vorgeschlagen, eine Schmelze aus einem Schmelzentun- dish mit Fluid unter Druck auszustossen, wobei hier insbesondere Druckgas, Dampf oder Druck- wasser in Richtung des Schlackenaustritts aus dem Tundish eingepresst wurde. Der Schlackentun- dishauslauf erfordert bei derartigen Ausbildungen besondere Massnahmen um zu verhindern, dass die Auslauföffnung zufriert, und es wurde daher vorgeschlagen, ein höhenverstellbares Wehrrohr im Bereich des Schlackenauslaufes in den Tundish abzusenken, um die jeweils ausströmende Menge regulieren zu können, wobei der Treibgasstrahl koaxial zur Achse der Auslauföffnung ein- gebracht wurde und der Tundishauslauf unmittelbar in den Kühlraum mündet.
Bei einer derartigen Ausbildung des Zerstäuberkopfes als Düse, in welche koaxial der Strahl einer Treibgaslanze mündet, muss in der Regel ein hoch überhitzter Dampf eingesetzt werden, um ein Zuwachsen der Öffnung zu verhindern, wobei je nach Zusammensetzung der Schmelze und insbesondere bei höherem Eisenoxidgehalt der Schmelze auch hohe Anforderungen an das Feuerfestmaterial gestellt werden. Analoges gilt für die Ausbildung des höhenverstellbaren Wehrrohres, welches bei aggressiven Schmelzen einem hohen Verschleiss unterworfen ist und daher eine aufwendige Regelung für die korrekte Einstellung der Höhenlage des Wehrrohres erfordert.
Neben einer derar- tigen Ausbildung des Zerstäuberkopfes als Austrittsdüse aus einem Schlackentundish sind weitere Ausbildungen beispielsweise der AT 406 954 B zu entnehmen, wobei hier die flüssige Schlacke in eine unter Unterdruck stehende Expansionskammer eingesaugt wird und mit einem Treibstrahl in die Kühlzone transportiert wird.
In der AT 405 511 B ist ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material beschrieben, bei welchem flüssige Schlacke im freien Fall mit Druckwasserstrahlen beauf- schlagt wird, worauf die erstarrte und granulierte Schlacke gemeinsam mit dem gebildeten Dampf über eine pneumatische Förderleitung und einen Verteiler geführt wird. Das auf diese Weise ver- teilte Material kann unmittelbar in einer Strahlmühle weiter zerkleinert werden. Die prinzipiellen Ablaufe beim Granulieren und Zerkleinern von schmelzflüssigem Material durch Beaufschlagen mit Dampf sind auch in der EP 683 824 B1 bereits beschrieben, wobei hier eine Mischkammer vorge- sehen ist, in welche Wasser, Wasserdampf und/oder Luft-Wassergemische eingedüst werden, worauf das verdampfte Wasser gemeinsam mit dem erstarrten Material über einen Diffusor ausge- stossen wird.
Der Zerstäuberkopf ist bei einer derartigen Ausbildung als Mischkammer mit an- schliessendem Diffusor ausgebildet, wobei auch in diesem Fall schmelzflüssige Schlacke aus einem entsprechenden Vorratsgefäss oder einem Tundish zugeführt werden kann.
Während somit in denjenigen Fällen, in welchen die Schmelze mit Fluid unter Druck ausgesto- #en wurde, für den Ausstoss der Schlacken hohe Mengen an Treibgasen, insbesondere Dampf ein- gesetzt wurden, wobei Dampf in aller Regel stark überhitzt und Treibgase entsprechend hoch vorgewärmt eingesetzt werden müssen, war bei der Ausbildung, bei welcher Druckwasserstrahlen gegen einen im freien Fall herabströmenden Schlackenstrahl gerichtet sind, eine entsprechende Ausbildung eines Düsenstockes mit einer Mehrzahl derartiger Düsen für Druckwasserstrahlen erforderlich, welche den Schlackenstrahl umgibt.
In einer nicht veröffentlichten Patentanmeldung wurde daher eine besonders einfache und kurzbauende Konstruktion der Zerstäuberdüse vorgestellt, bei welcher ein doppelwandiges Rohr vorgesehen wurde, dessen Innenwand schlitzförmige Düsen aufweist, deren Austrittsöffnungen im wesentlichen tangential zur Düsen wurde unter Verwendung eines Druckmediums und insbeson- dere unter Verwendung von Dampf ein entsprechender Rotationsimpuls ausgeübt, wodurch die Zerklemerungsleistung verbessert werden kann und gleichzeitig eine rascher Abkühlung erzielt werden kann.
Bei den erfindungsgemäss vorausgesetzten Schlacken mit einer Schlackenbasizität von CaO/Si02 von kleiner 1 hat es sich nun gezeigt, dass die gewünschte glasartige Erstarrung auch bei geringeren Kühlgeschwindigkeiten gewährleistet ist. Dies gilt insbesondere für Schlacken mit der eingangs genannten Schlackenbasizität und einem A12O3-Gehalt grösser 6 Gew.%. Bei derarti- gen Schlacken kann auf aufwendige Dampfanlagen und Dampfkreisläufe verzichtet werden und
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auch mit Luft eine glasartige Erstarrung sichergestellt werden, wobei mit Luft naturgemäss wesent- lich niedrigere Kühlgeschwindigkeiten erzielt werden.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, ein
Verfahren der eingangs genannten Art für die definierten Schlacken zu schaffen, bei welcher auf aufwendige Reinigungsvorrichtungen für Dampf und eine aufwendige Dampfaufbereitung verzich- tet werden kann und gleichzeitig sichergestellt werden kann, dass bei Verwendung eines entspre- chenden kühlen Treibmediums ein Zuwachsen der Austrittsöffnung des Schlackentundishes zuver- lässig verhindert wird Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass die Treibstrahllanze mit Förderluft im Druckbereich zwischen 0,5 und 3 bar beaufschlagt wird und dass über den Mantel des Kühlraumes Ergänzungsluft in den Kühlraum eingeblasen wird.
Durch die erfindungsgemässe Aufteilung der für die Erstarrung erforderlichen
Luftmenge in einen Förderluftanteil mit relativ niedrigem Druck und einen Ergänzungsluftanteil kann sichergestellt werden, dass ein Ausbringen und Zerstäuben der Schlacken mit geringen För- derluftmengen in der Treibstrahllanze erzielt wird, sodass ein Zuwachsen des Schlackenaustrittes des Schlackentundishes mit Sicherheit vermieden werden kann. Dadurch dass nun über den Mantel des Kühlraumes jeweils erforderliche Ergänzungsluft in den Kühlraum eingeblasen wird, kann die gesamte Anlage mit relativ geringem Druck gefahren werden, wobei die Druckangaben jeweils den
Druck über dem athmosphärischen Druck bezeichnen.
Mit einem Überdruck von 0,5 bis 3 bar im
Förderluftstrahl gelingt es, wie es einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemässen Verfah- rens entspricht, so vorzugehen, dass die Forderluftmenge/t Schlacke kleiner als 35 % der Ergan- zungsluftmenge eingestellt wird. Die erforderliche Ergänzungsluftmenge kann hiebei noch mit be- deutend geringerem Überdruck und insbesondere bevorzugt mit einem Druck zwischen 0,2 und 0,5 bar eingebracht werden. Die relativ geringen Förderluftmengen stellen hiebei sicher, dass eine unerwünschte Unterkühlung im Bereich des Schlackenaustrittes vermieden wird, wobei durch die Beschränkung auf Förderluft und Ergänzungsluft auch Schlacken sicher granuliert und glasartig zum Erstarren gebracht werden können, welche bei Verwendung von Druckwasser oder Dampf nicht ohne weiteres ausgebracht werden könnten.
Dies gilt insbesondere für eisenhaltige Schla- cken, bei welchen mit Dampf unerwünschte chemische Reaktion zu Knallgasexplosionen führen können. Um sicher zu stellen, dass ein unerwünschtes vorzeitiges Erstarren der Schlacke im Tun- dish verhindert wird, genügt es, ein entsprechend temperaturbeständiges Wehrrohr gegenüber der Treibstrahllanze ausreichend zu isolieren, sodass die gewünschte Schlackentemperatur bis unmit- telbar in den Bereich der Beaufschlagung mit dem Treibstrahl aufrecht erhalten wird. Gleichzeitig wird eine entsprechend hoch erwärmte Abluft erzielt, mit welcher vorgeschaltete Aggregate wirt- schaftlich betrieben werden können.
Dies gilt insbesondere, wenn, wie es einer bevorzugten Ver- fahrensweise entspricht, die beim Kühlen und Erstarren der Schlacke gebildete Heissluft einem dem Tundisch vorgeschalteten Schmelzaggregat und/oder einem Kalzinierungsaggregat zugeführt wird.
Bei Verwendung eines derartigen Kalzinierungsaggregates wird zu allem Überfluss der Vorteil erreicht, dass die beim Schmelzen einsetzende Neutralisation der Schmelze aufgrund der hohen sauren Anteile der Schlacken mit einer Schlackenbasizitat CaO/Si02 von kleiner 1 einen Grossteil der erforderlichen Schmelzwärme beitragt, wobei dieser Anteil der erforderlichen Schmelzwärme durch die Neutralisation 15 bis 30 % der erforderlichen Schmelzwärme ausmachen kann.
Als Schlacken mit der geforderten Basizität können bevorzugt neben Rechazo-Schlacken sau- re Hochofenschlacken, Müllschlacken, nicht eisenmetallurgische Schlacken, wie sie in der Nickel- und Kupfergewinnung anfallen, und Schlacken aus Shredder-Leichtfraktionen eingesetzt werden, welche aufgrund hoher Metallanteile nicht ohne weiteres mit Wasser oder Dampf granuliert werden können
Ziel der Granulation unter gleichzeitiger Ausbildung einer unterkühlten Schmelze und damit un- ter glasartiger Erstarrung ist naturgemäss auch ein entsprechend feinkörniges Granulat zu erzielen.
Die erfindungsgemäss bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist daher mit Vorteil so ausgebildet, dass die Druckluftlanze in einem temperaturbeständigen Rohr isolierend angeordnet ist und dass an den im wesentlichen zylindrischen Kühlraum eine Prallmühle ange- schlossen ist Durch die isolierende Anordnung der Druckluftlanze kann, wie eingangs erwähnt, ein Zuwachsen des Schlackenaustrittes sicher vermieden werden und durch die Massnahme, an den im wesentlichen zylindrischen Kühlraum unmittelbar eine Prallmühle anzuschliessen, kann eine weitere effiziente Zerkleinerung gleichzeitig mit einem sicheren Abtransport des Granulates ge- währleistet werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist hierbei mit Vorteil so ausgebildet, dass
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die Prallmühle einen koaxial zur Achse des zylindrischen Kühlraumes rotierenden Rotor aufweist, wobei besonders bevorzugt die Prallmühle als Schlagstiftmühle ausgebildet ist.
Der Austrag des glasartigen Granulates kann über die Prallmühle in einfacher Weise so erfol- gen, dass radial ausserhalb des Rotors der Prallmühle ein Ringsammelkanal angeordnet ist, wobei zur Erzielung eines kontinuierlichen Granulatstromes mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, dass der Rmgsammelkanal einen sich in Umfangsrichtung zur Austrittsöffnung des Granulates vergrössernden lichten Querschnitt aufweist.
Mit Rucksicht auf den relativ geringen Druck, unter welchem die erfindungsgemässe Vornch- tung betrieben wird, kann es insbesondere bei einer Abkühlung und der damit verbundenen Kon- traktion notwendig werden, für den Austrag den Druck im Fördergasstrom neuerlich zu erhöhen.
Durch die Verwendung einer Prallmühle und insbesondere einer Schlagstiftmühle lässt sich in besonders einfacher Weise hiefür die Ausbildung so treffen, dass der Rotor an seinem Umfang
Schaufeln bzw. Ventilatorflügel trägt. Mit der auf diese Weise erzielten Druckerhöhung lässt sich das mit 300 bis 600 C anfallende Material als heisses Feingut sicher zu einem nachgeschalteten
Sicht- und/oder Zyklonabscheider oder Filter fordern, wobei die verbleibende Heissluft bevorzugt für den Betrieb eines Kalzinierungsaggregates und/oder eines vorgeschalteten Schmelzaggregates unter Verwendung der fühlbaren Wärme eingesetzt werden kann. Im Zuge eines Gesamtkonzeptes einer derartigen Anlage kann somit das über die Prallmühle bzw.
Schlagstiftmühle und die Rotor- flügel ausgetragene Material über einen Filter geführt werden, wobei die verbleibende Heissluft bevorzugt in einem Schmelzzyklon, Vorwärmzyklon oder in Form eines als Zyklon ausgebildeten
Kalzinierungsaggregates eingesetzt werden kann, wenn der Druck des Heissgases durch die Rotor- flügel auf ein geeignetes Druckniveau angehoben wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispieles näher erläutert In dieser zeigen Figur 1 eine schematische Ausbildung einer ersten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens teilweise im Schnitt, Figur 2 eine vergrösserte Darstellung eines für die Ausbildung nach Figur 1 verwendbaren Druck- luftkastens und Figur 3 eine abgewandelte Ausbildung einer geeigneten Prallmühle, verbunden mit einer schematischen Darstellung eines Anlagenkonzeptes für das Granulieren von Schlacken.
In Figur 1 ist mit 1 ein Schlackentundish bezeichnet, in welchem sich eine saure Schlacke 2 mit einer typischen Zusammensetzung von CIS < 0,7 und AI203 > 6 Gew.% befindet. In die schmelz- flüssige Schlacke taucht ein Wehrrohr 3 ein, mit welchem der freie Durchtnttsquerschnitt der flüssi- gen Schlacke zum Schlackenauslauf 4 entsprechend eingestellt werden kann.
Als Material für dieses Wehrrohr 3 wird bevorzugt gesintertes Siliziumkarbid eingesetzt, welches sich durch hervor- ragende Wärmeleitfähigkeit auszeichnet und daher gegenüber einer Druckluftlanze 5 unter Zwi- schenschaltung einer entsprechenden Isolation 6 thermisch isoliert wird. Über die Druckluftlanze 5 wird Druckluft typisch in Mengen von 0,5 Nm3/t mit einem maximalen Druck von etwa 3 bar mit Umgebungstemperatur eingeblasen, wodurch die schmelzflüssige Schlacke in einem an den Schlackenaustritt 4 anschliessenden Kühlraum 7 zerstäubt wird. Die zur Kühlung und zum Aus- gleich von Druckverlusten erforderliche Ergänzungsluft wird über einen Druckluftkasten 8 einge- bracht, dessen Druckluftanschluss schematisch mit 9 bezeichnet ist. Über diesen Anschluss werden typisch etwa 2 Nm3/t Luft im Druckbereich zwischen 0,2 und 0,5 bar eingebracht.
Das teilweise fadenformig erstarrende, glasartige Material gelangt in freiem Fall auf eine Prallmühle 10, deren Rotor mit 11bezeichnet ist. Die Prallmühle ist hiebei als Schlagstiftmühle ausgebildet und fordert das zerkleinerte Material in einen Ringkanal 12, aus welchem das zerkleinerte Material bei Tempe- raturen zwischen 300 und 600 C abgezogen werden kann.
Bei der Darstellung nach Figur 2 ist der Druckluftkasten 8 vergrössert dargestellt, wobei die Er- ganzungsluft hier über Schlitzdüsen 13 in den Kuhlraum 7 gelangt.
Wie aus der Darstellung in Figur 3 ersichtlich, kann nun eine derartige Einrichtung in einem An- lagenkonzept eingesetzt werden, bei welcher die Heissluft in geeigneter Weise im Kreislauf geführt werden kann, um den Aufwand für die Aufbereitung und Reinigung zu minimieren Die abgewan- delte Ausbildung der Prallmühle 10, welche wiederum als Schlagstiftmühle ausgebildet ist, sieht hiebei vor, dass der Rotor 11 an seinem Aussenumfang Leitschaufeln bzw. Ventilatorflügel 14 trägt, sodass im Ringkanal 12 eine entsprechende Druckerhöhung vorgenommen wird. Das aus dem Rmgsammelkanal 12 abgezogene Material gelangt über eine schematisch mit 15 bezeichnete Leitung in einen Filter 16, wobei die heisse Luft in der Folge einem Schmelz- oder Kalzinierzyklon
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17 über die Leitung 18 zugeführt wird. Die Abluft aus dem Schmelz- bzw.
Kalzinierzyklon 17 kann über die Leitung 19 in einen Vorzyklon 20 geführt werden, in welchem das Material erwärmt wird und über die Schleuse 21 ausgetragen sowie über die Leitung 22 dem Schmelz- bzw. Kalzinier- zyklon 17 zugeführt werden kann. Die Abluft aus dem Vorwärmzyklon 20 wird über einen Elektrofil- ter 23 geführt, wobei das im Elektrofilter 23 abgeschiedene Material über die Leitung 24 dem Schmelzzyklon 17 aufgegeben werden kann. Das aus dem Filter 23 abgezogene, weitestgehend reine Verbrennungsabgas wird über eine Leitung 25 abgezogen und weist typisch eine Temperatur von etwa 300 C auf.
Wenn der Zyklon 17 als Schmelzzyklon betrieben wird oder die Heissluft eine zu geringe Tem- peratur für ein Kalzinieren im Zyklon 17 aufweist, können über eine Leitung 26 Brennstoffe zu- geführt werden, wobei die Aufgabe des Rohmaterials, z. B. Mergel mit niedrigem Ca-Anteil, bei 27 erfolgen kann. Zur Vorwärmung des Materials kann auch ein zweistufiger Zyklon, in Serie ge- schaltet, eingesetzt werden
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zum Granulieren von Schlacken mit einer Schlackenbasizität CaO/Si02 von klei- ner 1 und einem A12O3-Gehalt grösser 6 Gew.% mit einem Schlackentundish und einer in den Schlackenaustritt mündenden Treibstrahllanze, wobei an den Schlackenaustritt ein
Kühlraum angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibstrahllanze mit För- derluft im Druckbereich zwischen 0,5 und 3 bar beaufschlagt wird und dass über den Man- tel des Kühlraumes Ergänzungsluft in den Kühlraum eingeblasen wird.