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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Mikrofasern und/oder Mikro- partikeln aus flüssigen Schmelzen, bei welchen die Schmelze über einen Tundishauslauf in einen Kühlraum ausgetragen wird und zur Beschleunigung des Austrages heisses Treibgas, insbesondere Treibdampf, konzentnsch zum Tundishauslauf ausgestossen wird sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Zum Zerstäuben und Granulieren von flüssigen Schmelzen wurde bereits eine Reihe von Ein- richtungen vorgeschlagen, welche darauf abzielen eine entsprechend geringe Tröpfchengrösse zu realisieren, um eine rasche Abkühlung und damit ein Verglasen der Schlacken zu bewirken und gleichzeitig erstarrtes Material in einer Feinheit zu erzielen, welche ein nachfolgendes Mahlen entbehrlich macht Fur das Zerkleinern und Verglasen von Schlacken wurden bereits Einrichtungen vorgeschlagen,
bei welchen Schlacke bzw Schmelze in einem Tundish vorgelegt wurde und mit einem Treibgas aus der Tundishauslassöffnung ausgestossen wurde Zu diesem Zwecke wurde die flüssige Schmelze als rohrförmiger Mantel aus dem Tundish unter Einfluss der Schwerkraft aus- gebracht, wobei die entsprechende Treibgaslanze in das Innere dieses rohrförmigen Mantels mundet und in der Folge beim Kontakt mit der Innenwand der rohrförmig abströmenden Schmelze eine Beschleunigung und eine Expansion bewirkte, welche zu einem Aufreissen des Schmelzenfil- mes und einer raschen Zerkleinerung führt.
Um den Ausfluss an flüssiger Schmelze entsprechend einzustellen, war bei derartigen Vorrichtungen in aller Regel ein Wehrrohr vorgesehen, wobei der Abstand der Unterkante dieses Wehrrohres vom Boden des Tundish entsprechend einstellbar war, um einen jeweils definierten Ringspalt zu begrenzen, welcher die in der Zeiteinheit abströmende Schmelze und damit die Wandstarke des rohrförmigen Mantels der ausstromenden Schmelze bestimmte Die Treibgaslanze selbst war im Inneren dieses Wehrrohres angeordnet und konnte selbst mit unterschiedlich heissen Treibgasströmen und insbesondere mit Treibdampf beaufschlagt werden, wobei für die Düsengeometrie auch bereits Lavaldusen vorgeschlagen wurden, an deren Düsenaustritt das Treibgas mit Überschallgeschwindigkeit ausgebracht wird.
Der Treibgasstrom bildete nach dem Ausstromen aus einer konvergenten Düse dann, wenn es sich um einen unter- expandierten Strahl handelt, in der Folge Druckstösse im Bereich der Mach'schen Knoten der Strömung aus, wobei zwischen derartigen Mach'schen Knoten Expansionsvolumina liegen und durch Schwingungsinterferenzen im Zweiphasenstrahl Scherbeanspruchungen in die Schlacken- tropfchen eingeleitet werden
Gemeinsam war bei derartigen Einrichtungen der Umstand,
dass je nach Schlackenviskosität und Schlackentemperatur durch Wahl eines entsprechenden Abstandes zwischen der Unterkante des Wehrrohres und dem Boden des Tundishauslaufes die Wandstärke des ausströmenden Man- tels der flüssigen Schmelze bzw flüssigen Schlacken jeweils an die Erfordernisse fur eine hohe Zerkleinerung angepasst werden musste Eine entsprechend grössere Wandstärke führte zu einer entsprechend geringeren Zerkleinerungswirkung, wobei gleichzeitig durch die zunehmende Masse die Schmelze entsprechend geringer beschleunigt werden konnte.
Um sicherzustellen, dass auch bei geringem Abstand der Unterkante des Wehrrohres und damit bei geringer axialer Erstreckung des Ringspaltes über die Zeit konstante Bedingungen erzielt werden können, musste die Schmelze entsprechend uberhitzt werden und gleichzeitig dem Verschleiss der Unterkante des Wehrrohres entsprechend Rechnung getragen werden.
Insgesamt führte diese relativ aufwendige Regelung dazu, dass die Wandstarke der ausströmenden Schmelze nicht beliebig gering gewahlt werden konnte, sodass mehr oder minder grosse Mikropartikel erzielt werden konnten
Die Erfindung zielt nun darauf ab, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend wei- terzubilden, dass auf eine aufwendige Regelung der Höhenlage des Wehrrohres ebenso wie auf das Wehrrohr selbst verzichtet werden kann und unmittelbar wesentlich geringere Wandstarken ausgetragen werden konnen, welche in der Folge durch entsprechende Temperaturbehandlung aufgrund der Oberflächenspannung der Schmelze zu entsprechenden Mikropartikeln agglomeriert werden konnen, wobei gleichzeitig die Treibgasmenge reduziert werden kann.
Zur Losung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemasse Verfahren im wesentlichen dann, dass das Treibgas uber eine Lavalduse mit Überschallgeschwindigkeit oberhalb des Bodens des Tundish unter Ausbildung eines Einlaufringspaltes für die Schmelze ausgestossen wird, und dass die Schmelze als Schaumschmelze bzw-schlacke eingesetzt wird und insbesondere im Tundish geschaumt wird. Dadurch, dass erfindungsgemäss Schaumschmelze bzw. Schaumschlacke einge- setzt wird, wobei die Herstellung der Schaumschmelze beispielsweise durch Schaumen im
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Tundish gelingt, wird ein Material ausgetragen, welches sich durch wesentlich geringere spezifi- sche Masse auszeichnet und welches daher mit geringeren Treibgasmengen effizient beschleunigt werden kann.
Dadurch, dass nun der Einlaufringspalt unmittelbar zwischen dem Umfang einer Lavaldüse der Treibgaslanze und dem Boden des Tundish ausgebildet wird, gelingt es mit dem an der Lavaldüse laminar mit Überschallgeschwindigkeit austretenden Treibgas eine Art spanabhe- bendes Abtragen von Schaumschmelze bzw. Schaumschlacke einzustellen, wodurch uberaus geringe Wandstarken des ausgetragenen Matenales realisiert werden konnen und unmittelbar Mikrofasern ausgebildet werden können, deren mittlere Faserlänge sich im Mikrometerbereich bewegt.
Das Material kann hiebei als zusammenhängender Mantel mit uberaus geringer Wand- stärke oder auch in Form von aufeinanderfolgenden Schaumzellen ausgestossen werden, wobei dann, wenn eine nachfolgende Spharoidisierung bzw. die Ausbildung von kugelförmigen Mikropar- tikeln erwünscht wird, mit Vorteil so vorgegangen werden kann, dass die über den Tundishauslauf ausgetragene Schmelze vor dem Austritt in den Kühlraum nacherhitzt bzw. überhitzt wird Bedingt durch die relativ geringe spezifische Masse aufgrund der Verwendung von Schaumschmelze bzw Schaumschlacke kann eine entsprechend rasche Überhitzung nach dem Austreten aus dem Tun- dishauslauf in einfacher Weise erzielt werden, wobei durch entsprechende Wahl der Parameter für die Ausbildung des Schaumes das Fliessverhalten der Schmelze bzw.
der Schlacke in weiten Grenzen variiert werden kann und gleichzeitig in besonders einfacher Weise eine entsprechende Überhitzung der Schaumschlacke erzielt werden kann.
Mit Vorteil wird zu diesem Zweck das Verfahren so durchgeführt, dass die Schaumschlacken durch in den Schlackenraum des Tundish mundende Bodendüsen oder Tauchlanzen, insbesonde- re Tauchbrenner, hergestellt werden.
Bedingt durch die geringe spezifische Masse einer derartigen Schaumschmelze kann auch mit geringeren laminar ausströmenden Treibgasmengen ein hohes Mass an Beschleunigung erzielt werden, wobei fur die Einstellung einer entsprechenden Schichtstarke des zu zerkleinernden Materiales nach dem Austrag aus dem Tundish mit Vorteil so vorgegangen wird, dass das Treibgas als laminar stromendes Gas mit einem Strömungsquerschnitt ausgestossen wird, welcher im we- sentlichen dem lichten Querschnitt des Tundishauslaufes entspricht.
Ein derartiges laminarströ- mendes Gas, welches aus einem Strömungsquerschnitt ausgestossen wird, welcher im wesentli- chen dem lichten Querschnitt des Tundishauslaufes entspricht, führt hiebei bei gleichzeitiger Defi- nition des jeweils wirksamen Einlaufringspaltes durch entsprechende Veränderung der Höhenlage der Lanze zu einer Art spanabhebender Bearbeitung aufgrund der Scherbeanspruchung im Ring- spalt Bei entsprechender Variation der Parameter fur die Schaumbildung bzw. der Temperatur der Schaumschlacke gelingt es besonders kleine Mikrofasern bzw. nach einer Nacherwarmung bzw.
Überhitzung entsprechend feine Mikropartikel herzustellen, deren Zerkleinerung beim Aufprall aufgrund der Schaumstruktur wesentlich erleichtert wird Die feinen kugelformigen Mikropartikel ergeben eine leichtere Verarbeitbarkeit in einer Zement-/Mörtel-Paste und erlauben eine Verringe- rung des Wasser-zu-Zement-Verhältnisses
Um beim Einsatz von flüssigen Schlacken unmittelbar Materialien herzustellen, welche sich durch gute latenthydraulische Eigenschaften auszeichnen und damit als Zementersatz bzw als Zementzuschlagstoff eingesetzt werden konnen und gleichzeitig aufgrund kleiner Partikelgrossen mit einem niedrigen Wasser-zu-Zementverhältnis in der Folge verarbeitet werden können, wird das erfindungsgemässe Verfahren mit Vorteil so durchgeführt,
dass als Schmelze flüssige Schlacken oder flüssige Schlackengemische aus Hochofenschlacke und Stahlschlacke mit einer Basizitat zwischen 0,9 und 1,6 eingesetzt werden
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen Tundish und eine uber dem Tundishauslauf mündende Treibgaslanze mit einer Lavaldüse auf, an welchen ein Kühlraum angeschlossen ist Die erfindungsgemässe Einrichtung ist hiebei im wesentlichen da- durch gekennzeichnet, dass im Tundish Bodendusen und/oder Lanzen zur Ausbildung einer Schaumschmelze bzw.-schlacke angeordnet sind,
dass die Treibgaslanze unter Ausbildung eines sich in Höhenrichtung erstreckenden Ringspaltes oberhalb des Tundishauslaufes im Inneren des Tundish angeordnet ist und dass die lichte Weite der Mündung der Lavalduse der Treibgaslanze im wesentlichen gleich der lichten Weite des Tundishauslaufes bemessen ist Mit den im Tundish angeordneten Bodendusen und/oder den Lanzen kann auf diese Weise eine Schaumschmelze bzw.
Schaumschlacke ausgebildet werden, wobei gleichzeitig eine entsprechende Uberhitzung der
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Schmelze bzw der Schlacke erzielt werden kann Dadurch, dass die Treibgaslanze unter Ausbil- dung eines sich in Höhennchtung erstreckenden Ringspaltes oberhalb des Tundishauslaufes im Inneren des Tundish angeordnet ist, wird unmittelbar zwischen der Stirnwand der Treibgaslanze und dem Rand des Tundishauslaufes der entsprechende Spalt gebildet, über welchen Material durch das die Lavaldüse laminar strömend verlassende Treibgasmedium abgetragen werden kann.
Dadurch, dass die lichte Weite der Mündung der Lavalduse der Treibgaslanze im wesentlichen gleich der lichten Weite des Tundishauslaufes bemessen ist, lassen sich überaus dunne Schichten der Schaumschmelze bzw. der Schaumschlacke abtragen, welche in Form von aufeinanderfolgen- den Poren-Zellen oder als zusammenhängender überaus dünner Mantel den Treibgasstrahl umge- bend ausgetragen und vom Treibgasstrahl beschleunigt werden.
Um eine entsprechende Nacherhitzung bzw. Uberhitzung des mit dem laminar strömenden Medium abgetragenen Material zur Ausbildung von Mikropartikeln zu gewährleisten, ist die Ausbil- dung mit Vorteil so getroffen, dass an den Tundishauslauf ein Ringbrenner bzw. eine im wesentli- chen zylindrische Brennkammer angeschlossen ist, wobei mit Vorteil hier die Innenwände der Brennkammer offenporig bzw. perforiert ausgebildet sind. In besonders vorteilhafter Weise können Porenbrenner verwendet werden. Aufgrund der überaus geringen Wandstärke und der geringen spezifischen Masse kann auf überaus kurzer Strecke, über welche eine weitestgehend laminare Strömung aufrechterhalten werden kann, ein entsprechendes Mass an Überhitzung bzw Nacherhit- zung erzielt werden, sodass kleinbauende Brennkammern zum Einsatz gelangen können.
Um dem Umstand Rechnung zu tragen, dass eine exakt laminare Strömung nur über relativ kurze Distanzen aufrechterhalten werden kann, kann bereits innerhalb der Brennkammer eine entsprechende Aufweitung des Strahles zugelassen werden. wofur die Ausbildung mit Vorteil so getroffen ist, dass die Innenwand der Brennkammer von einer sich in Strömungsrichtung erweiternden konischen offenpong porösen oder perforierten Wand gebildet ist. Auf diese Weise kann auch der Brenngas- zufuhr Rechnung getragen werden.
Die als Treibgas bevorzugt eingesetzte Menge an Treibdampf kann unmittelbar in einem ge- sonderten Kühlkreislauf im Kühlraum hergestellt werden. Da nunmehr bei einer Nacherhitzung bzw bei der Anordnung von Ringbrennern zusatzlich thermische Energie eingebracht wird, ist es vorteilhaft diese zusatzliche thermische Energie entsprechend zu nutzen, wobei mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, dass im Kühlraum wenigstens zwei gesonderte Kühlkreisläufe angeord- net sind, wobei ein erster Kühlkreislauf bei Drucken zwischen 2 und 10 bar zur Herstellung von Treibdampf für die Treibgaslanze und wenigstens ein weiterer Kühlkreislauf auf höheren Druck ausgelegt ist Der erste mit relativ niedrigen Drucken betriebene Kühlkreislauf kann hiebei zur Herstellung der jeweils benötigten Treibdampfmenge herangezogen werden,
wobei weitere Kühl- kreisläufe auf entsprechend geeignete Druckniveaus ausgelegt sein konnen, welche eine ther- mische Ausnutzung beispielsweise in Dampfturbinen begünstigen
Mit Vorteil ist die erfindungsgemässe Ausbildung so getroffen, dass der Tundishauslauf trichter- förmig ausgebildet ist und dass die Stirnseite der Treibgaslanze von einer kegelstumpfformigen Ringfläche gebildet ist, wodurch sich ein exakt definierbarer sich in axialer Richtung erstreckender Einlaufringspalt für die Schaumschmelze bzw die Schaumschlacke ergibt.
Um die Innenwand der Brennkammer entsprechend gegen Verschleiss und übermässige thermi- sche Beanspruchung zu schützen, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, dass die Brennkam- mer als Uberdruckbrennkammer oder Porenbrenner ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispieles naher erläutert. In der Zeichnung ist mit 1 schematisch ein Tundish dargestellt, in welchem eine Schaumschlacke 2 eingebracht ist. Über eine schematisch mit 3 angedeutete Leitung und Bodendüsen 4 kann die für die Ausbildung der Schaumschlacke bzw. der Schaum- schmelze erforderliche Gasmenge eingetragen werden, wobei alternativ Brennerlanzen in die Schmelze gerichtet werden können.
Der Tundish 1 verfugt über einen Bodenauslauf 5, dessen lichte Weite im wesentlichen der lichten Weite der grössten Offnung einer Lavaldüse 6 der Treibgaslanze 7 entspricht Die Treibgas- lanze 7 kann mit Treibdampf beispielsweise im Druckbereich zwischen 2 und 10 bar betneben werden, wobei das die Lavalduse 6 laminar strömend verlassende Treibmedium im Bereich des Ringspaltes 8 eine entsprechende Scherwirkung auf die Schaumschmelze 2 ausübt und hier nngförmige Späne oder einen zusammenhängenden überaus dünnen Mantel abträgt und über den
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Tundishauslauf 5 in den darunterliegenden Kühlraum 9 austragt.
Die Schaumschmelze bzw Schaumschlacke 2 kann entsprechend überhitzt vorgelegt werden, wobei im Bereich des Ringspal- tes 8 durch entsprechende Scherkräfte zylinderförmige Abschnitte nach Art einer spanabhebenden Bearbeitung abgetragen werden Im Anschluss an den Tundishauslauf 5 ist nun eine Brennkammer 10 vorgesehen, deren Innenwände sich konisch erweitern und offenporig ausgebildet sind bzw Perforationen 11 aufweisen Die Brennkammer selbst kann mit Überdruck betrieben werden, sodass der dünne ausgetragene Mantel bzw die aufeinanderfolgend ausgetragenen Ringsegmente entsprechend überhitzt werden, sodass es zu einer Spharoidisierung der Mikrofasern kommt. Ein Gaspolster zwischen Wand und Strömung reduziert die Reibung und ein Hängenbleiben der Schmelzepartikel an der Wand wesentlich. Diese Agglomeration zu Sphäroiden bzw.
Kugeln ergibt sich aus der Oberflächenspannung der Schaumschmelze bzw Schaumschlacke. Dabei löst sich noch zusatzlich Gas in den Schmelzeparikeln, was zur weiteren Zerkleinerung in der Kühlphase führt.
Im Kühlraum 9 können entsprechend mit 12 und 13 angedeutete Kühlkreislaufe angeordnet sein, welche mit unterschiedlichem Druckniveau betrieben sind. Ein erster Kuhlkreislauf 12 kann hiebei beispielsweise mit den für den Treibdampf geforderten 2 bis 10 bar betrieben werden, wohingegen der zweite Kühlkreislauf 13 mit Drucken von beispielsweise etwa 20 bar Exportdampf fur eine thermische Verwertung des Kühlmediums liefert
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zum Herstellen von Mikrofasern und/oder Mikropartikeln aus flüssigen Schmel- zen, bei welchen die Schmelze uber einen Tundishauslauf in einen Kühlraum ausgetragen wird und zur Beschleunigung des Austrages heisses Treibgas, insbesondere Treibdampf, konzentrisch zum Tundishauslauf ausgestossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das
Treibgas über eine Lavaldüse mit Überschallgeschwindigkeit oberhalb des Bodens des
Tundish unter Ausbildung eines Einlaufringspaltes für die Schmelze ausgestossen wird, und dass die Schmelze als Schaumschmelze bzw.-schlacke eingesetzt wird und insbeson- dere im Tundish geschaumt wird.
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The invention relates to a method for producing microfibers and / or microparticles from liquid melts, in which the melt is discharged into a cooling space via a tundish outlet and hot propellant gas, in particular propellant steam, is expelled to accelerate the discharge, as well as to a facility to carry out this procedure
A number of devices have already been proposed for atomizing and granulating liquid melts, which aim to achieve a correspondingly small droplet size in order to bring about rapid cooling and thus vitrification of the slags and, at the same time, to achieve solidified material in a fineness which a subsequent grinding can be dispensed with. Devices have already been proposed for crushing and vitrifying slag,
for which slag or melt was placed in a tundish and ejected with a propellant gas from the tundish outlet opening. For this purpose, the liquid melt was discharged as a tubular jacket from the tundish under the influence of gravity, with the corresponding propellant gas lance entering the interior of this tubular jacket mouths and subsequently caused an acceleration and an expansion upon contact with the inner wall of the tubular melt flowing out, which leads to a tearing of the melt film and a rapid comminution.
In order to adjust the outflow of liquid melt accordingly, a weir pipe was usually provided in such devices, the distance of the lower edge of this weir pipe from the bottom of the tundish being adjustable accordingly, in order to limit a respectively defined annular gap which the melt flowing off in the time unit and thus the wall thickness of the tubular jacket of the outflowing melt determined.The propellant gas lance itself was arranged inside this weir pipe and could even be charged with different hot propellant gas streams and in particular propellant steam, whereby Laval nozzles were also proposed for the nozzle geometry, the propellant gas at the nozzle outlet Supersonic speed is applied.
After flowing out of a convergent nozzle, if the jet is under-expanded, the propellant gas flow then forms pressure surges in the region of the Mach's nodes of the flow, expansion volumes lying between such Mach's nodes and due to vibration interference shear loads are introduced into the droplets of droplets in a two-phase jet
What was common in such facilities was the fact
that depending on the slag viscosity and slag temperature, by choosing an appropriate distance between the lower edge of the weir pipe and the bottom of the tundish outlet, the wall thickness of the outflowing jacket of the liquid melt or liquid slag had to be adapted to the requirements for high size reduction. A correspondingly larger wall thickness resulted to a correspondingly smaller comminution effect, the melt being able to be accelerated correspondingly less by the increasing mass.
In order to ensure that constant conditions can be achieved over time even with a small distance between the lower edge of the weir pipe and thus with a small axial extent of the annular gap, the melt had to be overheated accordingly and, at the same time, the wear of the lower edge of the weir pipe had to be taken into account accordingly.
Overall, this relatively complex regulation meant that the wall thickness of the outflowing melt could not be chosen as small as desired, so that more or less large microparticles could be obtained
The invention now aims to further develop the method of the type mentioned at the outset such that complex control of the height of the weir pipe as well as the weir pipe itself can be dispensed with and much smaller wall thicknesses can be discharged, which can subsequently be caused by Appropriate temperature treatment can be agglomerated to corresponding microparticles due to the surface tension of the melt, while the amount of propellant gas can be reduced at the same time.
To achieve this object, the method according to the invention essentially consists in that the propellant gas is expelled via a Laval nozzle at supersonic speed above the bottom of the tundish with the formation of an inlet ring gap for the melt, and that the melt is used as a foam melt or slag and in particular in the tundish is foamed. Characterized in that foam melt or foam slag is used according to the invention, the production of the foam melt, for example, by foaming in
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If Tundish succeeds, a material is discharged which is characterized by a significantly lower specific mass and which can therefore be accelerated efficiently with smaller amounts of propellant gas.
Because the inlet ring gap is now formed directly between the circumference of a Laval nozzle of the propellant gas lance and the bottom of the tundish, the propellant gas emerging from the Laval nozzle in a laminar manner at supersonic speed can be used to set up a type of machining removal of foam melt or foam slag, as a result of which extremely little Wall thicknesses of the discharged material can be realized and microfibers can be formed directly, the average fiber length of which is in the micrometer range.
The material can be ejected as a coherent jacket with an extremely small wall thickness or in the form of successive foam cells, and if subsequent spheroidization or the formation of spherical microparticles is desired, it can be advantageously carried out in such a way that the melt discharged via the tundish outlet is reheated or overheated before it exits into the cooling space. Due to the relatively low specific mass due to the use of foam melt or foam slag, a correspondingly rapid overheating can be achieved in a simple manner after exiting the table outlet, the flow behavior of the melt or
the slag can be varied within wide limits and at the same time a corresponding overheating of the foam slag can be achieved in a particularly simple manner.
For this purpose, the method is advantageously carried out in such a way that the foam slags are produced by floor nozzles or immersion lances, in particular immersion burners, which flow into the slag space of the tundish.
Due to the low specific mass of such a foam melt, a high degree of acceleration can also be achieved with lower laminar amounts of propellant gas, the procedure advantageously being such that the propellant gas is used for setting a corresponding layer thickness of the material to be comminuted after discharge from the tundish is expelled as a laminar flowing gas with a flow cross-section which essentially corresponds to the clear cross-section of the tundish outlet.
Such a laminar-flowing gas, which is expelled from a flow cross-section, which essentially corresponds to the clear cross-section of the tundish outlet, leads to a kind of machining due to the corresponding definition of the effective inlet ring gap by changing the height of the lance the shear stress in the annular gap If the parameters for foam formation or the temperature of the foam slag vary accordingly, particularly small microfibers or after reheating or
To produce overheating correspondingly fine microparticles, the crushing of which is made much easier on impact due to the foam structure. The fine spherical microparticles result in easier processing in a cement / mortar paste and allow a reduction in the water-to-cement ratio
In order to directly produce materials with the use of liquid slags, which are characterized by good latent hydraulic properties and can therefore be used as a cement substitute or as a cement aggregate and at the same time can be subsequently processed due to small particle sizes with a low water-to-cement ratio, this is the subject of the invention Method advantageously carried out so
that liquid slags or liquid slag mixtures of blast furnace slag and steel slag with a basicity between 0.9 and 1.6 are used as the melt
The device according to the invention for carrying out the method has a tundish and a propellant gas lance opening above the tundish outlet with a Laval nozzle to which a cooling space is connected. The device according to the invention is essentially characterized in that floor tunnels and / or lances for training are provided in the tundish a foam melt or slag are arranged,
that the propellant gas lance is arranged in the interior of the tundish with the formation of an annular gap extending in the vertical direction above the tundish outlet and that the clear width of the mouth of the Laval nozzle of the propellant gas lance is dimensioned essentially equal to the clear width of the tundish outlet with the floor nozzles arranged in the tundish and / or the lances can be melted or
Foam slag are formed, with a corresponding overheating of the
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Melt or slag can be achieved by the fact that the propellant gas lance is formed above the tundish outlet in the interior of the tundish, with the formation of an annular gap extending at a height, the corresponding gap is formed directly between the end wall of the propellant gas lance and the edge of the tundish outlet which material can be removed through the propellant medium leaving the Laval nozzle in a laminar flow.
Because the clear width of the mouth of the Laval nozzle of the propellant gas lance is essentially equal to the clear width of the tundish outlet, extremely thin layers of the foam melt or foam slag can be removed, which in the form of successive pore cells or as a coherent extremely thin layer of the propellant gas jet is discharged and accelerated by the propellant gas jet.
In order to ensure appropriate reheating or overheating of the material removed with the laminar flowing medium to form microparticles, the formation is advantageously made such that a ring burner or an essentially cylindrical combustion chamber is connected to the tundish outlet. the inner walls of the combustion chamber are advantageously designed to be open-pore or perforated. Pore burners can be used in a particularly advantageous manner. Due to the extremely low wall thickness and the low specific mass, a corresponding degree of overheating or post-heating can be achieved over a very short distance, over which a largely laminar flow can be maintained, so that small-sized combustion chambers can be used.
In order to take into account the fact that an exactly laminar flow can only be maintained over relatively short distances, a corresponding expansion of the jet can already be permitted within the combustion chamber. for which the design is advantageously made such that the inner wall of the combustion chamber is formed by a conical open-pong porous or perforated wall that widens in the flow direction. In this way, the fuel gas supply can also be taken into account.
The amount of propellant steam which is preferably used as the propellant gas can be produced directly in a separate cooling circuit in the cold room. Since additional thermal energy is now introduced in the case of reheating or the arrangement of ring burners, it is advantageous to use this additional thermal energy accordingly, the design advantageously being such that at least two separate cooling circuits are arranged in the cooling space, whereby a first cooling circuit at pressures between 2 and 10 bar for the production of motive steam for the propellant gas lance and at least one further cooling circuit is designed for higher pressure. The first cooling circuit operated at relatively low pressures can be used to produce the required amount of motive steam,
whereby further cooling circuits can be designed for correspondingly suitable pressure levels, which favor thermal utilization, for example in steam turbines
The configuration according to the invention is advantageously made such that the tundish outlet is funnel-shaped and that the front side of the propellant gas lance is formed by a frustoconical ring surface, which results in an exactly definable inlet ring gap for the foam melt or the foam slag that extends in the axial direction.
In order to adequately protect the inner wall of the combustion chamber against wear and excessive thermal stress, the design is advantageously made such that the combustion chamber is designed as an overpressure combustion chamber or pore burner.
The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown schematically in the drawing. In the drawing, 1 schematically shows a tundish in which a foam slag 2 is introduced. The amount of gas required for the formation of the foam slag or the foam melt can be entered via a line and floor nozzles 4, which is indicated schematically by 3, and alternatively burner lances can be directed into the melt.
The tundish 1 has a floor outlet 5, the clear width of which essentially corresponds to the clear width of the largest opening of a Laval nozzle 6 of the propellant gas lance 7. The propellant gas lance 7 can be sprayed with propellant steam, for example in the pressure range between 2 and 10 bar, the Lavalduse 6 laminar flowing blowing medium in the area of the annular gap 8 exerts a corresponding shearing effect on the foam melt 2 and here removes nngiform chips or a coherent, extremely thin jacket and over the
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Tundish outlet 5 discharged into the underlying cooling room 9.
The molten foam or foamed slag 2 can be introduced in a correspondingly overheated manner, cylindrical sections being removed in the region of the annular gap 8 by appropriate shear forces in the manner of a machining operation. Following the tundish outlet 5, a combustion chamber 10 is now provided, the inner walls of which expand conically and are formed with open pores or have perforations 11. The combustion chamber itself can be operated with overpressure, so that the thin jacket or the successively removed ring segments are correspondingly overheated, so that the microfibers are spheroidized. A gas cushion between the wall and the flow significantly reduces friction and the melt particles stick to the wall. This agglomeration to spheroids or
Balls result from the surface tension of the foam melt or foam slag. Gas also dissolves in the melt particles, which leads to further comminution in the cooling phase.
In the cooling chamber 9, cooling circuits indicated by 12 and 13 can be arranged, which are operated at different pressure levels. A first cooling circuit 12 can be operated, for example, with the 2 to 10 bar required for the motive steam, whereas the second cooling circuit 13 supplies, for example, about 20 bar export steam for thermal utilization of the cooling medium
PATENT CLAIMS:
1.
Method for producing microfibers and / or microparticles from liquid melts, in which the melt is discharged into a cooling space via a tundish outlet and hot propellant gas, in particular motive steam, is expelled concentrically to the tundish outlet to accelerate the discharge, characterized in that the
Propellant gas through a Laval nozzle at supersonic speed above the bottom of the
Tundish is expelled with formation of an inlet ring gap for the melt, and that the melt is used as a foam melt or slag and is foamed in particular in the tundish.