DE1260498B - Anwendung einer nassen Gichtgasreinigung zur Abscheidung geloester Zinkverbindungen aus dem Gichtgaswaschwasser - Google Patents

Description

• Anwendung einer nassen Gichtgasreinigung zur Abscheidung gelöster Zinkverbindungen aus dem Gichtgaswaschwasser Bei der Reduktion von Erzen im Hochofen verdampft das in den Erzen enthaltene Zink und zieht mit dem Gas über die Gicht ab. Zur Entstaubung wird das Gichtgas mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser enthält den Hauptteil der aus dem Gas entfernten Verunreinigung in suspendierter Form. Die suspendierten Verunreinigungen des Waschwassers können durch Sedimentation, gegebenenfalls nach Anwendung von Flockungsmitteln, abgeschieden werden. Ein Teil der im Gichtgas enthaltenen Verunreinigungen, insbesondere das feinverteilte Zink, geht beim Waschprozeß in dem Kohlensäure enthaltenden Wasser unter Bildung meist instabiler Verbindungen in Lösung. Der in Lösung gegangene Anteil des Zinks bleibt auch bei einer mechanischen Klärung des Gichtgaswaschwassers durch Sedimentation im Wasser gelöst. Infolge des Gehaltes an gelösten, instabilen Verbindungen, insbesondere Bikarbonaten, ist das Waschwasser nach der Klärung zur Rücknahme in den Betrieb nicht geeignet. Bereits im Kühlturm und auch im nachfolgenden Waschwasserreinigungssystem entstehen durch Nachreaktionen Ablagerungen und Inkrustationen, welche erhebliche Schwierigkeiten bereiten. Untersuchungen an abgelagerten Nachreaktionsprodukten, die in versuchsweise eingerichteten Kreisläufen von Gichtgaswaschwässern gewonnen wurden, haben gezeigt, daß diese Ablagerungen zum großen Teil aus Zinkverbindungen bestehen.
• In Wasser gelöste Zinkverbindungen können bekanntlich durch Zusatz von Fällmitteln, z. B. von Kalk, ausgeflockt und durch Sedimentation abgeschieden werden. Da Gichtgaswaschwässer stark gepufferte Lösungen darstellen und da die Ausfällung des Zinks einen hohen pH-Wert erfordert, werden aber durch die Zugabe von Kalk außer dem Zink zwangläufig auch die reichlich im Wasser vorhandene freie Kohlensäure und die Karbonathärtebildner gefällt und die im Wasser enthaltenen Alkalikarbonate zu unlöslichen Karbonaten umgesetzt. Das aus dieser Behandlung resultierende Wasser ist wegen seiner hohen Alkalität zur Rücknahme in den Betrieb nicht geeignet.
• Der laufende Verbrauch von Kalk zur Ausfällung des Zinks ist teuer, und die anfallenden Fällungsprodukte lösen ein Schlammproblem aus. Für die Praxis ist deshalb die Fällung mittels Kalk zur Gewinnung der im Gichtgaswaschwasser gelösten Zinkverbindungen und zur Stabilisierung des Waschwassers schlecht geeignet.
• Es ist ein Apparat bekannt, (schweizerische Patentschrift 25 169), der zur Entnahme von Stoffen und Wärme aus Gasen und Mitteilung derselben an einen anderen Stoff dient. Bei einer Ausführungsform des Apparates wird Gichtgas in einen rotierenden Zylin- der eingeführt und mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht. Die erhitzte Flüssigkeit passiert ein Absetzgefäß und tritt dann in einen zweiten rotierenden Zylinder ein, in dem sie ihre Wärme an eingeführte Frischluft abgibt. Die erhitzte Frischluft wird in die Windleitung des Hochofens eingeführt, die abgekühlte Flüssigkeit wird nach Passieren eines Absetzgefäßes erneut mit dem heißen Gichtgas in Kontakt gebracht.
• Es ist auch ein Verfahren zur Gewinnung eines zinkreichen, eisenarmen Gichtstaubes bei der Verhüttung stark zinkhaltiger Eisenerze bekannt (deutsche Patentschrift 658 356), das darin besteht, daß das bei der Verhüttung unter Zusatz von Alkali- oder Erdalkalichloriden entstehende Gichtgas zunächst durch Trockenabscheidevorrichtungen bestimmter Anzahl und Größe geführt und anschließend einer nachgeschalteten Naßreinigung unterworfen wird. Das im Waschwasser in Lösung gegangene Zink wird bei diesem Verfahren nicht gewonnen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das im Gichtgaswaschwasser gelöste Zink auf wirtschaftliche Weise so abzuscheiden, daß kein unerwünschtes Nebenprodukt entsteht und daß das Waschwasser von neuem in den Betrieb zurückgenommen werden kann und die abgeschiedenen Zinkverbindungen ohne Schwierigkeiten auf Zink oder Zinkoxyd aufgearbeitet werden können. Zur Lösung der Aufgabe konnte der Fachmann dem Stand der Technik keine Hinweise entnehmen.
• Die Erfindung besteht in der Anwendung einer nassen Gichtgasreinigung, bei der das Gichtgaswaschwasser vorgeklärt, belüftet und erneut geklärt wird, zur Abscheidung gelöster Zinkverbindungen aus dem vorgeklärten Abwasser. Nach der Erfindung wird das mit den Verunreinigungen des Gichtgases beladene Gichtgaswaschwasser zunächst mechanisch vorgeklärt, wobei die Vorklärung durch die bekannten Sedimentationsbeschleuniger noch gefördert werden kann. Die Vorklärung wird zweckmäßigerweise kurzzeitig, in etwa 30 Minuten, durchgeführt. Das vorgeklärte Wasser wird dann belüftet, wobei die Kohlensäure ausgetrieben und die gelösten Zinkverbindungen kolloidal oder als Mikrofiocken ausfallen. Nach der Belüftung wird das Gichtgaswaschwasser. erneut gegeklärt Die Abtrennung der durch die Belüftung ausgeschiedenen Zinkverbindungen kann durch Flockungsmittel, wie z. B. aktivierte Kieselsäure, gefördert werden.
• Die Behandlung des Gichtgaswaschwassers kann in den üblichen Anlagen für Belüftung und Klärung von Flüssigkeiten ausgeführt werden. Eine offene Belüftungsvorrichtung, z. B. ein Belüftungsbecken, und die Anwendung des Suspensionskreislaufverfahrens für die Klärung des belüfteten Gichtgaswaschwassers sind zweckmäßig.
• Nach der Abtrennung der bei der Belüftung ausgeschiedenen Zinkverbindungen kann das Waschwasser wieder in den Betrieb zurückkehren. Die bei der Kiärung abgetrennten Zinkverbindungen können eingedickt, entwässert und, da sie nicht mit großen Mengen anderer Chemikalien verunreinigt sind, auf Zink oder Zinkoxyd aufgearbeitet werden. Die Betriebskosten zur Reinigung des Gichtgaswaschwassers sind gering. Es entsteht, im Gegensatz zu der Behandlung mit Kalk, auch kein unerwünschtes Nebenprodukt.
• Beispiel In einem Hüttenwerk fallen von den Hochöfen stündlich 400 000 Nms Gichtgas an. Zum Waschen dieser Gase werden stündlich 2000 mm Wasser benötigt. Erfindungsgemäß wird die gesamte aus der Gichtgasreinigung anfallende Schmutzwassermenge zur Vorklärung in ein Längsklärbecken geleitet und hier einer Sedimentation unterzogen. Die Aufenthaltszeit im Vorklärbecken beträgt etwa 30 Minuten. Der Feststoffgehalt des Gichtgaswaschwassers im Einlauf des Beckens beträgt 500 bis 1000 mg/l und der Feststoffgehalt im Ablauf des Beckens 300 bis 80 mg/l.
• Das aus dem Becken abfiießende Gichtgaswaschwasser enthält gelöstes Zink in Mengen von 40 bis 70 mg/l und hat einen pH-Wert von etwa 7. Das vorgeklärte Gichtgaswaschwasser fließt mit freiem Gefälle in ein Belüftungsbecken, in dem das Wasser einer 5 bis 10 Minuten dauernden Belüftung unterzogen wird. Die zur Belüftung des Wassers erforderliche Luftmenge beträgt zwischen 0,5 bis 1 m3/m3 Gichtgaswaschwasser bei einer Eintauchtiefe von etwa 2 m. Das aus dem Belüftungsbecken ablaufende Gichtgaswaschwasser enthält Zinkverbindungen teils in kolloidaler, teils in mikrogeflockter Form, die aus den gelösten Zinkverbindungen durch die Belüftung gebildet wurden. Zur Abtrennung der Zinkverbindungen und der restlichen suspendierten Verunreinigungen wird das Wasser nach dem Suspensionskreis- laufverfahren in einem Rundb eh älter geklärt, der durch Einbauten in mehrere Behandlungszonen unterteilt ist. Zur schnelleren Sedimentation wird dem Wasser in dieser Anlage aktivierte Kieselsäure in Mengen von 1 bis 2 mg/l zugesetzt. Das geklärte Wasser ist nahezu zinkfrei und enthält nur noch suspendierte Verunreinigungen in Mengen von weniger als 5 mg/l.
• Der bei der Klärung nach dem Suspensionskreislaufverfahren anfallende Schlamm wird in einem Schlamruraum mit einer Räumvorrichtung gesammelt, danach eingedickt, entwässert und auf Zinkoxyd aufgearbeitet.
• Bei der erfindungsgemäßen Anwendung der nassen Gichtgasreinigung mit Vorklärung, Belüftung und erneuten Klärung des Gichtgaswaschwassers zur Abscheidung von gelösten Zinkverbindungen aus dem vorgeldärten Gichtgaswaschwasser betragen die Betriebskosten (Chemikalien- und Stromkosten) pro Kubikmeter Gichtgaswaschwasser DM 0,0025, wobei das Wasser derart aufbereitet wird, daß es vollständig im Kreislauf geführt werden kann. Nach der bekannten Fällungsmethode betragen die Betriebskosten für die Aufbereitung desselben Gichtgaswaschwassers DM 0,024/m3. Außerdem muß für die Beseftigung des Schlammes, der bei dieser Behandlung zusätzlich anfällt, nochmals mit Kosten von DM 0,011m3 Gichtgaswaschwasser gerechnet werden.
• Das aus dieser Behandlung resultierende Wasser kann ohne nachträgliche pH-Regulierung auf Grund seiner hohen Alkalität weder in den Vorfluter abgelassen noch im Kreislauf geführt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Anwendung einer nassen Gichtgasreinigung, bei der das Gichtgaswasser vorgeklärt, belüftet und erneut geklärt wird, zur Abscheidung gelöster Zinkverbindungen aus dem vorgeklärten Waschwasser.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorklärung kurzzeitig, in etwa 30 Minuten, durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorklärung durch Sedimentationsbeschleuniger gefördert wird.
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der durch die Belüftung ausgeschiedenen Zinkverbindungen durch Flockungsmittel gefördert wird.
5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anwendung des Suspensionskreislaufverfahrens für die Klärung der belüfteten Gichtgaswaschwasser.
6. 6. Vorrichtung für die Belüftung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine offene Belüftungsvorrichtung.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 658 356; schweizerische Patentschrift Nr. 25 169.