DE19532505C1 - Verfahren zur Entsorgung und Verwertung von festen, flüssigen oder gasförmigen Rückständen aus Halogen-haltigen Kohlenwasserstoffen in Schachtöfen der Eisenindustrie - Google Patents
Verfahren zur Entsorgung und Verwertung von festen, flüssigen oder gasförmigen Rückständen aus Halogen-haltigen Kohlenwasserstoffen in Schachtöfen der EisenindustrieInfo
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/02—Making special pig-iron, e.g. by applying additives, e.g. oxides of other metals
- C21B5/023—Injection of the additives into the melting part
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Description
Die Entsorgung von Halogen-Kohlenwasserstoff-haltigen
Abfallstoffen, insbesondere von nicht wiederverwendbaren
Kunststoffen auf PVC-Basis, bereitet große Schwierigkeiten,
weil bei der hauptsächlich in Betracht kommenden
thermischen Zersetzung dieser Verbindungen leicht un
erwünschte neue Verbindungen, z. B. Dioxine, entstehen
können. Diese Reaktionsprodukte bereiten neben hohen Kosten
teilweise erhebliche Schwierigkeiten bei ihrer Separierung
und umweltschonenden Beseitigung. Es ist also eine Lösung
erwünscht, die eine Vernichtung dieser Halogen-haltigen,
organischen Abfallstoffe ausschließlich zum Zwecke der
schadlosen Beseitigung vermeidet. Geboten wäre eine Nutzung
sowohl der organischen Bestandteile als auch der
Halogen-Inhalte.
Die EP 0 622 465 behandelt die Entsorgung und die Ver
wertung des organischen Teils von Kunststoffen in Hoch
öfen der Eisenhüttenindustrie durch Einblasen mit dem
Windstrom im Bereich des Gestells zwecks Umsetzung der
Kohlenwasserstoff-Anteile zu Reduktionsgas für die Erz
reduktion und damit zur Einsparung von Koks oder Ersatz von
eingespritztem Öl bzw. Kohlenstaub. Über die Nutzung
des Halogengehaltes von entsprechend zusammengesetzten
Abfallstoffen enthält diese Druckschrift keinen Hinweis.
In der Metallurgie der Eisenlegierungen besteht das unge
löste Problem der separaten Absenkung des Mangangehaltes
aus Roh- oder Gußeisenlegierungen ohne nennenswerte
Verluste an den Kohlenstoff- und Silizium-Gehalten.
In Eisenerzen, die sich für die Verhüttung eignen, ist
Mangan ein regelmäßig vorkommender Nebenbestandteil.
Es liegt wie das Eisen in oxidischer Form vor und wird
bei den üblichen Reduktionsverfahren, z. B. beim Hochofen
prozeß, größtenteils mitreduziert. Die Gehalte im Roheisen
liegen meist im Bereich von 0,5-1,5% Mn.
In vielen Fällen der Weiterverarbeitung des Roheisen,
z. B. zu Stahl, ist dieser Gehalt unbedeutend oder auch
vorteilhaft, nicht jedoch bei den sogenannten duktilen
Gußeisenwerkstoffen, die verfahrensbedingt extrem niedrige
Schwefelgehalte aufweisen. Infolgedessen kann das im Eisen
enthaltene Mangan nicht zu Mangansulfid MnS abgebunden
werden; es kann seine karbidstabilisierende Wirkung
entfalten und im Gußeisen zu unerwünschter Härte durch
Karbidausscheidung führen. Duktile Gußeisenlegierungen mit
Kugel- oder Vermiculargraphit müssen zur Erzielung
ungestörter Graphitkristallisation deshalb Mangangehalte
unter 0,25% aufweisen. Auf der Erde gibt es aber nur
wenige Eisenerzlagerstätten mit genügend niedrigem
Mn-Pegel. In Europa, Nordamerika, Afrika, Australien,
Japan und vielen anderen Ländern kann aus Kostengründen
ein Mn-armes Roheisen für duktilen Guß im Hochofen nicht
mehr hergestellt werden. Es wird als Nebenprodukt bei
der Titandioxid-Schlacken-Erzeugung für die Pigment
industrie, z. B. in Sorel, Kanada, mit aufwendiger Technik
noch erzeugt, ist aber in der Menge begrenzt und teuer.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren für eine wirtschaftliche und ökologische Ver
arbeitung oder Erschmelzung von manganhaltigen Eisen
erzen oder Gußeisenlegierungen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentan
spruch 1 gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die
besonders hohe Affinität der Halogene Fluor und Chlor zu
Mangan in Schachtöfen der Eisenindustrie zum Absenken der
Mangangehalte der erschmolzenen Eisenlegierung zu nutzen.
Die Halogene Brom und Jod sind hier nicht von technischer
Bedeutung und werden im weiteren nicht mehr erwähnt.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, mit dem
Gebläsewind des Schachtofens, z. B. eines in Gießereien
gebräuchlichen Kupolofens, Chlor- und/oder Fluor-haltige
Abfallstoffe auf der Basis organischer Chemikalien oder
gängiger Kunststoffe einzubringen. Dabei wird der
Mangangehalt des Eisens in der Hochtemperaturzone des
Ofens, zwischen 1500 und 1800°C, zu Manganchlorid MnCl₂
oder Manganfluorid MnF₂ umgesetzt, mit dem Abgas aus
dem Ofen ausgetragen und im Filter abgeschieden. Dies
hat den Vorteil, daß diese Materialien, die sonst nur
schwer zu entsorgen sind, als Brennstoff und gleichzeitig
als Reagenz genutzt werden können. Wegen der extremen
Stabilität des MnCl₂ bzw. des MnF₂ wird die
gefürchtete Neubildung von schädlichen Chlor- oder
Fluor-haltigen Organika, z. B. Dioxin, im Abgas vermieden.
Diese Stoffe werden vielmehr in der Hochtemperaturzone
des Schachtofens bei unbeabsichtigtem Einbringen, z. B.
in Form von PCB in anhaftenden Restölmengen, in dem
wünschenswerten Maß zersetzt.
Als für die Entsorgung in Schachtöfen geeignete Abfälle
kommen folgende Stoffe in Betracht: Harte oder
weichplastische Kunststoffe mit Chloranteilen, z. B.
PVC-haltige Materialien, gesammelter Kunststoffmüll
unbekannten Chlor- oder Fluorgehaltes, bevorzugt in
kompaktierter und nachzerkleinerter Form, chlorverunreinigte
Öle, Fette, Lösungen und Stäube mit organischen
Bestandteilen sowie Fluorkohlenwasserstoffe, auch als
gasförmige Substanzen.
Diese Materialien können entsprechend ihrer speziellen
Eigenschaften in die Düsen des Schachtofens eingeblasen
oder über spezielle Öffnungen im Schacht eingepreßt werden.
Das Einblasen von Flüssigkeiten oder fluidisierbaren
Feststoff-Pulvern gehört zum Stand der Technik und wird,
z. B. mit Brennstoffen an Hochöfen und anderen Schachtöfen,
seit langer Zeit praktiziert. Auch das Einpressen oder
"Einschießen" von Spänen oder feinkörnigen Legierungs
elementen, z. B. Ferrosolizium, in Kupolöfen ist bekannt.
Es ist z. B. möglich, feinkörniges Polyvinylchlorid (PVC)
aus der Aufarbeitung von Cu-Kabelschrott in einer durch
stöchiometrische Rechnung bestimmten Menge dem einzu
blasenden Brennstoff-Gemisch aus kohlenstoffhaltigen
Stäuben beizumischen. Dabei sollte die eingeblasene
Chlormenge nur so hoch gewählt werden, daß theoretisch
höchstens 75% des in gleicher Zeit vorlaufenden Mangans
umgesetzt werden kann. So errechnet sich bei einem
Kupolofen mit einer Schmelzleistung von 10 t/h und einem
gewünschten Manganabbrand von 0,3% auf 0,2% Mn im Eisen
- oder 10 kg pro Stunde - ein stöchiometrischer
Chlorbedarf von 12,91 kg Cl/h oder etwa 25 kg PVC/h.
Bei einer einzublasenden Brennstoffmenge von 100 kg/h müßte
eine Mischung im Gewicht von 125 kg mit einem PVC-Anteil
von 20% eingestellt werden.
Die Chlor- bzw. Fluorgehalte der in der Schmelzzone
eingebrachten Stoffe müssen näherungsweise analysiert
und mit einem auf den Mangangehalt bezogenen Unterschuß
an Chlor bzw. Fluor chargiert werden. Für die meisten
duktilen Gußeisenlegierungen genügt überdies die
Absenkung des Mangangehaltes auf die Hälfte der
üblicherweise vorlaufenden Mengen, also ca. 0,5 auf ca.
0,25% Mn. Dadurch wird die Entstehung bzw. der Erhalt
anderer Chlor- oder Fluorverbindungen praktisch vermieden,
auch wenn das theoretisch zu erwartende Gleichgewicht
Chlor-Mangan bzw. Fluor-Mangan nicht erreicht werden
sollte.
Claims (4)
1. Verfahren zur Entsorgung und Verwertung von festen,
flüssigen oder gasförmigen Rückständen mit
Halogen-haltigen Kohlenwasserstoffen-Anteilen durch
Einblasen oder Einpressen dieser Rückstände durch die
Winddüsen in die heiße Zone unterhalb des Schmelzbe
reiches von Schachtöfen der Eisenindustrie, thermische
Zersetzung der Rückstände und Verbrennung der Kohlen
wasserstoff-Anteile, dadurch gekennzeichnet, daß diese
Rückstände bei der Verhüttung von manganhaltigen
Eisenerzen oder Eisenlegierungen eingesetzt werden,
wobei die eingegebenen Chlor- oder Fluor-Mengen zur
Vermeidung unerwünschter chlorierter und/oder
fluorierter organischer Verbindungen im Ofenabgas
unterhalb der für die Mangan-Abbindung erforderlichen
stöchiometrischen Mengen liegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die für die duktilen Gußeisenwerkstoffe mit Kugel- oder
Vermiculargraphit erforderliche Absenkung des Mangan
gehaltes auf Werte zwischen 0,1 und 0,25% Mn im
flüssigen Eisen eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Abfallstoffe verwendet werden, die neben Chlor und/oder
Fluor noch zusätzliche Energieträger enthalten, die
nennenswerte Mengen von Schmelzkoks ersetzen können.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Chlor und/oder Fluor enthaltende organische Verbindungen,
bevorzugt Altöle und organische Verbindungen aus dem
Bereich der Elektroindustrie eingesetzt werden.
Priority Applications (1)
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DE19532505C1 true DE19532505C1 (de) | 1996-12-05 |
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1995
- 1995-09-02 DE DE1995132505 patent/DE19532505C1/de not_active Expired - Fee Related
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