DE1228286B

DE1228286B - Verfahren zur Herstellung zerfallsbestaendiger Schlacken aus fluessigen Oxydationsschlacken der basischen Stahlerzeugung

Info

Publication number: DE1228286B
Application number: DER35614A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Hess
Original assignee: Rheinische Stahlwerke
Current assignee: Rheinische Stahlwerke
Priority date: 1963-07-06
Filing date: 1963-07-06
Publication date: 1966-11-10
Also published as: BE650142A; NL6407649A; GB1074209A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C21c

Deutsche Kl.: 18 b - 5/06

Nummer: 1228 286

Aktenzeichen: R 35614 VI a/18 b

Anmeldetag: 6. Juli 1963

Auslegetag: 10. November 1966

Sieht man von den hochphosphathaltigen Schlakken ab, die vermählen als Thomasmehl im Handel sind, so stellt man fest, daß die metallurgischen Oxydationsschlacken der verschiedenen basischen Stahlerzeugungsverfahren, wie die des SM-, Elektrolichtbogenofen-, LD- und Kaldo-Verfahrens, bisher entweder als Rücklaufgut dem Hochofen zugeführt oder als Abfallprodukt auf die Halde gefahren wurden. Die in den letzten Jahren an den modernen Hochöfen durchgeführte Rationalisierung der Verhüttung von Eisenerzen führte zu einer so starken Senkung des Anteils dieser Schlacken am Hochofenmöller, daß ihre anderweitige Verwendung zu einem wirtschaftlichen Erfordernis der genannten Stahlerzeugungsverfahren geworden ist.

So hat man in England für das Siemens-Martin-Verfahren eine unter dem Namen »Colvilles-Verfahren« bekanntgewordene Arbeitsweise entwickelt, deren Ziel es ist, die anfallenden Schlacken in einer Zusammensetzung zu erhalten, die ihre spätere Verwendung als Straßenbaustoff ermöglicht, beispielsweise als Packlage und Schotter. Hierbei wird von der Beobachtung ausgegangen, daß die bei diesen Schlacken übliche Komponente an freiem Kalk die stückige Struktur der Schlacke zerstört, insbesondere durch Hydratation infolge von Feuchtigkeitsaufnahme. Das wesentliche Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, daß durch entsprechende Schlackenführung im Ofen der Gehalt an freiem Kalk in der festen Schlacke gering gehalten wird. Während einer beachtlichen Zeit vor dem Abstich wird auf Kalkzugabe in den Ofen verzichtet.

Diese Arbeitsweise hat aber den Nachteil, daß wegen der Vorschrift, den Gehalt an freiem Kalk schon in der flüssigen Ofenschlacke im Bereich von unter 1% zu halten, für die meisten der zu erzeugenden Stahlqualitäten die Freizügigkeit der Schlakkenführung zu sehr eingeengt und die geforderte Reinheit des Stahles an Phosphor und Schwefel nicht zu erzielen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus flüssigen Oxydationsschlacken der basischen Stahlerzeugung feste Schlacken herzustellen, die gegen Zerfall beständig und daher als Baustoffe der verschiedensten Art zu verwenden sind, ohne daß die Schlackenführung im Stahlerzeugungsaggregat beeinflußt wird oder gar nachteiligen Beschränkungen unterliegt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem Verfahren nach der Erfindung in der Weise vorgegangen, daß der flüssigen Schlacke im Verlauf des Auskippens aus dem Stahlerzeugungsaggregat feste mineralische Verfahren zur Herstellung zerfallsbeständiger
Schlacken aus flüssigen Oxydationsschlacken der basischen Stahlerzeugung

Anmelder:

Rheinische Stahlwerke,
Essen, Am Rheinstahlhaus 1

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Walter Heß, Essen

Zusätze zugegeben werden, die überwiegend Tonerde und/oder Kieselsäure enthalten. Mit besonderem Vorteil kann der bei der Stahlerzeugung anfallende Schamottebruch, der im wesentlichen aus Kieselsäure und Tonerde besteht und bisher ebenfalls als Abfallprodukt auf die Halden gefahren wurde, der flüssigen Schlacke beim Abstich zugegeben und nutzbringend verwertet werden.

In dem Diagramm nach F i g. 1 ist zur Veranschaulichung der Erfindung das bekannte (»Hütte«, Taschenbuch für Eisenhüttenleute, 5. Auflage, Berlin 1961, S. 178) Dreistoffe-System Kalk—Kieselsäure-Tonerde (CaO-SiO₂-Al₂O₃) dargestellt, die Bereiche der Zusammensetzung für die metallurgischen Oxydationsschlacken der erwähnten Stahlherstellungsverfahren sowie für die Hochofenschlacken und für die Portlandzemente sind durch Umrandung hervorgehoben. Die Pfeile deuten an, daß mit dem Verfahren nach der Erfindung die flüssigen Abstichschlacken der Stahlerzeugungsverfahren in den Zusammensetzungsbereich der Hochofenschlacken oder der Portlandzemente zu verbringen sind.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß die festen und vergleichsweise kalten Zugabestoffe in beachtlicher und ausreichender Menge in den flüssigen Abstichschlacken der basichen Stahlerzeugung gleichmäßig aufzulösen sind und chemisch reagieren können, obwohl die flüssigen

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Schlacken beim Abstich regelmäßig in ihrer Temperatur nur um etwa 250 bis 400⁰C oberhalb ihres Schmelzpunktes liegen. So kann z. B. eine übliche LD-Schlacke mit der Zusammensetzung

21,2% SiO₂

zementen entspricht. So kann z. B. eine SM-Schlacke der Zusammensetzung

46,3%.	CaO	SiO₂	SiO₂
15,5 %	MnO	Al₂O₃	CaO
12,3%	FeO	auf eine Zusammensetzung von	MnO
2,0%	Al₂O₃	27,4%	FeO
2,7 %	MgO	38,6 %	Al₂O₃
die dem Punkt 1 (Fig. :	I) entspricht, durch einen	12,9 %	MgO
Zusatz von 200 kg Schamottebruch je 1000 kg	10,4 %
Schlacke mit einer Zusammensetzung von	8,33 %
58,0%	2,25 %
40,0%

15,0 %

45,0%

15,0 %

19,6%

2,0 %

3,4 %

SiO₂

CaO

MnO

FeO

Al₂O₃

MgO

eingestellt werden (F i g. 1, Punkt 2). Diese Schlacke liegt im Bereich der Hochofenschlacken und kann allen Verwendungen zugeführt werden, die bisher für die Hochofenschlacken erprobt sind, z. B. als Straßenbaumaterial (Packlage, Schotter, Splitt u. dgl.), als Schlackenwolle, als Hüttenbims oder als Vormaterial für den Hüttenzement.

Wird die Schlacke in Töpfe abgestochen, in denen sie, von einer dünnen Randschicht abgesehen, viele Stunden flüssig bleibt, kann der Schamottebruch in stückiger Form, so wie er üblicherweise anfällt, zugegeben werden. Dabei empfiehlt es sich gemäß F i g. 2 die Schlackentöpfe 6 so auszubilden, daß durch Halterungen 7 (Ringe oder punktförmige Ansätze an der Innenfläche) die Schlackenschale 8 beim Auskippen am Herausfallen gehindert ist und als dauernde Isolationsschicht zur Verfügung steht. Der Vorteil dieser Maßnahme ist die Wärmeisolierung der Mischung von Schlacke und Zuschlagen mittels eines Materials gleicher Zusammensetzung. Hierdurch ist die Gewähr gegeben, daß nach dem Auskippen und Erstarren des flüssigen Inhalts der Schlackentöpfe ein homogenes Material vorliegt, das in der vorgeschlagenen Weise verwendet werden kann.

Will man die Schlacke sofort in ein Schlackenbett auskippen, so ist es erforderlich, die zuzugebenden Stoffe zu vermählen und in körniger Form gleichmäßig verteilt dem Schlackenfluß kontinuierlich zuzusetzen.

. Bei stark basischen Schlacken reicht die Wärmekapazität vielfach nur bei einer stärkeren Überhitzung aus, um die erforderliche Menge an Schamottebruch aufzulösen. Daher empfiehlt sich in diesem Fall eine andere Lösung zur Herstellung einer zerfallsbeständigen Schlacke. Durch Zugabe von hochtonerdehaltigen Stoffen, wie z. B. von Reintonerde, wie sie beim Bayer-Verfahren anfällt, oder sehr reiner Bauxite zu der flüssigen Abstichschlacke kann eine Zusammensetzung eingestellt werden, die in dem Dreistoffe-System nach Fig. 1 den Portlanddie dem Punkt 4 in F i g. 1 entspricht, durch Zugabe von 47 kg reiner Tonerde je 1000 kg flüssige Abstichschlacke in den Komponenten des Dreistoffe-Systems auf eine dem Punkts entsprechende Zusammensetzung eingestellt werden. Diese letztere Schlacke ist, auf Zementfeinheit vermählen, als hydraulisches Bindemittel zu verwenden.

Hochtonerdehaltige Stoffe sind als Zusätze nur für solche Schlacken der Stahlerzeugung vorgesehen, deren Kalk-Kieselsäure-Verhältnis über 2,3 liegt und die mithin ihrer Zusammensetzung nach im Diagramm nach F i g. 1 unterhalb der den Eckpunkt Al₂O₃ mit dem Punkt 3 verbindenden gestrichelt gezeichneten Geraden liegen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile werden, wie bereits eingangs angedeutet wurde, vornehmlich darin erblickt, daß die bei den basischen Stahlerzeugungsverfahren anfallenden Oxydationsschlacken nunmehr in großem Umfang einer nutzbringenden Verwertung zugeführt werden können und die Stahlerzeugung selbst von der Schlackenbehandlung unbeeinflußt bleibt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung zerfallsbeständiger Schlacken aus flüssigen Oxydationsschlacken der basischen Stahlerzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigen Schlacke im Verlauf des Auskippens aus dem Stahlerzeugungsaggregat feste mineralische Zusätze zugegeben werden, die überwiegend Tonerde und/oder Kieselsäure enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigen Schlacke beim Auskippen Schamottebruch zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabemenge an Schamottebruch 20 Gewichtsprozent der Schlackenmenge beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schlacken mit einem Kalk-Kieselsäure-Verhältnis über 2,3 Reintonerde oder andere hochtonerdehaltige Stoffe zugegeben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabemenge an reiner Tonerde etwa 5 Gewichtsprozent der Schlackenmenge beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerdegehalt der zugegebenen Stoffe mindestens das Achtfache ihres Kieselsäuregehaltes beträgt.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze, wie Schamottebruch, Tonerde und Bauxit, dem Schlackenfluß in körnigem Zustand kontinuierlich zugegeben werden.

8. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackentöpfe (6) mit Halterungen (7) zum Festhalten der an ihrer Wandung anliegenden Schlackenschale (8) ausgerüstet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: B. Osann, »Lehrbuch der Eisenhüttenkunde«, 1. Band, 1959, S. 558, 559, 604 und 605;

Buch von Leitner und Plöckinger, »Die Edelstahlerzeugung«, Wien 1950, Springer-Verlag, S. 16 bis 18.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen