DE2355951A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufarbeitung von nichteisenmetall-abfaellen wie kraetzen, schrotte, schlacken und aschen, insbesondere von aluminium-kraetze - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aufarbeitung von nichteisenmetall-abfaellen wie kraetzen, schrotte, schlacken und aschen, insbesondere von aluminium-kraetze

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DE2355951A1 DE2355951A DE2355951A DE2355951A1 DE 2355951 A1 DE2355951 A1 DE 2355951A1 DE 2355951 A DE2355951 A DE 2355951A DE 2355951 A DE2355951 A DE 2355951A DE 2355951 A1 DE2355951 A1 DE 2355951A1
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte
Diplom-Physiker
Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke
/ίο οίτο/-,- im' Diplom-Ingenieur
Anwaltsakte: 42 26./b,a/rr. Hans Dieter Gesthuysen
Patentanmeldung
Gotts ciiol-" "etallwerke
Koimianrli tges e Ils chaf t
5826 Finnepetal-Hasperbach
iiagener Str. 274-286
4300 Essen 1, den 15.8.1973
Theaterplatz 3
Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung von Nichteisenyie'tall-Abfallen wie Kratzen, Schrotte, Schlacken und Aschen, insbesondere von Aluminium-Kratze.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufarbeitung von Wichteisenmetall-Abfällen wie Kratzen, Schrotte, Schlacken"und Aschen, insbesondere von Aluminium-Kratze, im Zuge des Einschmelzens von Aluminium und Aluminium-Grobe im indirekten Schmelzverfahren, wobei einem Sateilitenofen aus einem Schmelzofen Aluminium-Schmelze und getrennt davon Aluminium-Gröbe zugeführt werden.
Der Aufarbeitung von Nichteisenmetall-Abfällen, insbesondere von Aluminium-Kratze, kommt eine ständig wachsende Bedeutung zu, vor allem dort, v/o für die Aluminiumgewinnung keine Rohstoffbasis existiert. Für die Aufarbeitung von Aluminium-Kratzen sind in ihrer Zielsetzung und Methodik unterschiedliche Verfahren entwickelt worden. Die Aufarbeitung feinstückiger
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplatz
Aluminium-Kratzen, mit denen sich die Erfindung beschäftigt, erfolgt bisher fast ausschliesslich durch eina Salzbadbehandlung in Drehtrommelofen. Salzbadbehandlung ist jedoch insofern nachteilig, als es sich um eine unweltfeindliche Aufarbeitung handelt, denn bei Salzbadbehandlung fallen grosse !".engen von Salzschlacke an, die unter besonderen Sicherheitsvorkehrungen deponiert werden nüssen. Darüber hinaus ist die Schir-elzausbeute bzw. Aluminiumrück gewinnung bei Salzbadbehandlung. unbefriedigend,- Diese Nachteile -/ill die Erfindung vermeiden.
Auf einen ganz anderen Geliiete der Technik, nänlich bei/a indirekten Schmelzen von Nichteisenmetallen und insbesondere Aluminium, ist es bekannt, mit zwei öfen zu arbeiten, nämlich einerseits nit einem Schmelzöfen, z.B. Herdofen, und andererseits mit einen Satellitenofen, in aero Aluminiun-Gröbe unter Zugabe von Aluminium-Schmelze aus den Schmelzofen geschmolzen und die so gewonnene AlurriniuK·.-Schmelze wieder in den Schmelzofen zurückgeführt wird. Der dadurch entstehende Schmelzenzugewinn wird abgeführt.
Schliesslich ist es ganz allgemein bekannt, Aluminium-Krätze zum Zwecke der Metallrückgewinnung in Staub und Grobe zu zerkleinern. Zur Entfernung der nichtmetallischen Verunreinigungen aus der Aluminium-Gröbe hat man in diesen
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen !,Theaterplatz 3
Fällen bisher nach dem Raffinationsverfahren gearbeitet, was prozess- und vorrichtungsmässig ausserordentlich aufwendig ist.
Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Nichteisenmetall-Abfällen, insbesondere von Aluniniura-v'rätze, zu schaffen, welches in besonders einfacher Weise eine hohe Schmelzausbeute gewährleistet bzw. sich durch optimalen Rückgewinnungsgrad auszeichnet und darüber hinaus besonders -wirtschaftlich und umweltfreundlich ist. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem Aufarbeitungsverfahren der gattungsgemässen Art dadurch, dass die Aluminium-Grobe zunächst vorgewärmt, dann mit der Aluminium-Schmelze vor und/ oder bei Eintritt in den Satellitenofen durch Verwirbelung innig vermischt und diofeich auf der entstehenden Aluminium-Schmelze bildende Aluminium-Krätze verdichtet sowie anschliessend in an sich bekannter Weise abgeführt , zu Staub und A.luminium-Gröbe zerkleinert und diese Aluminium-Grobe erneut vorgewärmt sowie unter Verwirbelung mit neuer Aluminium-Schmelze aus dem Schmelzofen dem Satellitenofen zugegeben wird usf.. - Diese Massnahmen der Erfindung haben zur Folge, dass die Oxidhaut auf der Aluminium-Gröbe durch
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die Verwirbelung und innige Vermischung mit der Aluminium-Schmelze auf reisst und schliesslich abplatzt. Dieses überraschende Aufreissen und Abplatzen der Oxiclhaut auf der Aluminium-Gröbe ist vermutlich auf die Erzeugung der hohen Reibwirkung zwischen der Aluminium-Gröbe undder Aluminium-Schraelze im Zuge der Verwirbelung zurückzuführen. Aus dieser Reibwirkung resultieren temperaturbedingte und mechanische Aufreiss-bzw. Abplatzeffekte. Jedenfalls wird durch das Aufreissen und Abplatzen der Oxidhaut um die Aluminium-Gröbe auch ein verbesserter Schmelzeffekt erreicht,, d.h. die Aluminium-Gröbe schmilzt wesentlich leiter als bisher, so dass das indirekte SchmeIzverfahren mehr als bisher zur Verwertung von Aluminium-Gröbe geeignet ist. Die nun entstehende verhältnismässig aluminiumarme Kratze wird jedoch weiter ausgebeutet, d.h. eben erneut in Staub und Aluminium-Gröbe zermahlen und diese Aluminium-Gröbe wiederum dem indirekten Schmelzprozess nach vorheriger Vorwärmung zugeführt. Dadurch wird im Ergebnis eine extrem hohe Schraelzausbeute bzw. ein optimaler Rückgewinnungsgrad erreicht. - Die vorbeschriebenen Effekte werden dadurch noch verbessert, dass die vorgewärmte Aluminium-Gröbe von der aus dem Schmelzofen kommenden Aluminium-Schmelze nach dem Strahlpumpenprinzip angesaugt und mitgerissen wird und beide in Mischung mit hoher Strömungsgeschwindigkeit tangential in eine dem Satellitenofen angeordnete trichterförmige Wirbelkammer einströmen. Ferner kann die
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Mischung aus Aluminium-Schmelze und Aluminium-Grob· in dem Satellitenofen und/oder auf dem Wege dorthin noch lusitxlich mittels Ultraschall oder Induktion aufgeheizt werden. Das ist jedoch nur dann erforderlich, wenn man bereits in der ersten Prozessstufe eine extreme Schmelzausbeute erreichen will. In diesem Zusammenhang lehrt die Erfindung weiter, dass die Verdichtung der sich in dem Satellitenofen bildenden Kratze mittels Vibration erfolgt. Dadurch wird besondere Aluminiumarmut in der. noch heissen Krätze erreicht.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung,, die zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens besonders geeignet ist, v/eil" sie sich durch einfache und funktionsgerechte Bauweise auszeichnet. Diese Vorrichtung mit einem Schmelzofen und Satellitenöfen mit Hin- und Rücklauf für Aluminium-Schmelze sowie mit dem Schmelzofen zugeordneter Förderpumpe für die in den Satellitenofen zu fördernde Aluminium-Schmelze und mit einer dem Satellitenofen zugeordneten Zugabevorrichtung für Aluminium-Gröbe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabevorrichtung als Einlauftrich ter für die gleichzeitige Zugabe sowohl von Aluminium Schmelze als auch Aluminium-Gröbe eingerichtet let. Nach Lehre der Erfindung bildet der Einlauftrichter eine trichterförmige Wirbelkammer, in welcher eben die innige Vermischung von Aluminium-Schmelze und Aluminium-Gröbe durch entsprechen-
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de Verwirbelung erfolgt.. Das gilt besonders dann, wenn nach bevorzugter Au·führung·form der Erfindung an den Einlauftrichter eine tangential einmündende Förderleitung für Aluminium-Schmelze mit einer Zuführungsleitung für Aluminium-Gröbe angeschlossen ist. Um die Reibwirkung zwischen Aluminium-Schmelze und Aluminium-Gröbe und die damit erreichten Äufreiss- und Abplatzeffekte noch zu vergrössern, kann zwischen Einlauftrichter und Satellitenofen ein Fallrohr für die Mischung aus Aluminium- Schmelz« und Aluminium-Gröbe angeordnet sein. In diesem Zusammenhang ist ferner von Bedeutung, dass dem Einlauftrichter bzw. Fallrohr und/oder dem Satellitenofen eine Ultraschall- oder Induktions-Heizvorrichtung zugeordnet ist. Stets soll ein schnelleres und weitergehendes Aufreissen bzw. Abplatzen der Oxidhaut um die Aluminium-Gröbe erreicht werden, damit weitgehende Schmelzung der Grobe erfolgt. Eine besondere Ausbeutung der sich bildenden Aluminium-Krätze wird dadurch erreicht, dass der Satellitenofen im oberen Randbereich einen konischen Verdichtungsring mit darauf arbeitendem Vibrator aufweist. Denn der vibrierende Verdichtungsring sorgt dafür, dass das flüssige Aluminium beschleunigt absinkt, während leichte Feststoffe unter Bildung aluminiumarmer Krätze aufsteigen. Durch die Konizität des Verdichtungsringes wird ein Arbeiten gegen den Wattdruck der Schmelze vorgenommen, wodurch sich
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unter Verdichtung das flüssige Aluminium und die leichten Feststoffe entmischen und letztere in bzw. durch den Verdichtungsring gleichsam hochgedrückt werden.- Um ein Über laufen der Aluminium-Krätze von dem Satellitenofen in den Schmelzofen zu vermeiden, ist vorzugsweise in den Rücklauf zwischen Satellitenofen und Schmelzofen ein Siphon eingebaut,-Das Vorwärmen der Aluminium-Grobe kann besonders einfach und wirtschaftlich dadurch erreicht werden, dass zwischen Schmelzofen und Einlauftrichter bzw. Zuführungsleitung eine Yorwärmtrommel für Aluminium-Grobe angeordnet und mittels eines Heizkanals an den Schmelzofen angeschlossen sowie dadurch von Heizgasen aus dem Schmelzofen" beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Rückgewinnung von Aluminium aus Aluminium-Krätze oder bei anderen Nichteisenmetall-Abfällen erreicht.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass ein Verfahren und eine Vorrichtung zur /Aufarbeitung von Michteisenmetall-Abfällen wie Kratzen, Schrotte, Schlacken und Aschen angegeben bzw. verwirklicht wird, wonach sich insbesondere aus Aluminium-Krätze ein extrem hoher Anteil Aluminium zurückgewinnen lässt, und zwar im indirekten Schmelzverfahren unter Verzicht auf die sonst erforderliche Salzbadbehanälung und der dadurch bedingten Salzschlacke, welche besonderer Deponie bedarf. Vielmehr ist im Gegensatz dazu das erfindungsgemasse Verfahren besonders umweltfreundlich und zeichnet sich durch hohe Schmelzausbeute
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bzw. einen optimalen Rückgewinnungsgrad. aus. Dabei kann die Aluminium-Krätze in einem kontinuierlichen Umlaufverfahren bis zur praktisch vollständigen Aluminium-Ausbeutung behandelt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Aufarbeitung von Nichteisenmetall-Abfällen, insbesondere von Aluminium-Krätze, in schematischer Seitenansicht,
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1 hinsichtlich des Satellitenofens und der Zugabevorrichtung.
In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Aufarbeitung von Nichteisenmetall-Abfällen wie Kratzen, Schrotte, Schlacken und Aschen, insbesondere von Aluminium-Kratze, dargestellt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Schmelzofen 1 und Satellitenofen 2 mit Hin- und Rücklauf 3,4 für Aluminium-
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Schmelze sowie eine dem Schmelzofen 1 zugeordnete Förderpumpe 5 für die in den.Satellitenofen 2 zu fördernde Aluminium-Schmelze und eine dem Satellitenofen 2 zugeordnete Zugabevorrichtung 6 für Aluminium-Gröbe aufweist. Diese Vorrichtung arbeitet im Zuge des Einschmelzens von Aluminium und Aluminium-Gröbe im indirekten Schmelzverfahren, wobei dem Satellitenofen 2 aus dem Schmelzofen 1 Aluminium-Schmelze und getrennt davon die Aluminium-Grobe zugeführt werden. Die Zugabevorrichtung ist als Einlauftrichter 6 für die gleichzeitige Zugabe sowohl von eben Aluminium-Schmelze als auch Aluminium-Gröbe eingerichtet. Dem Einlauftrichter 6 können eine Förderleitung 7 für die Aluminium-Schmelze und eine Zuführungsleitung 8 für die Aluminium-Gröbe in üblicher Weise, nämlich mit Mündung 9 in de* Trichteröffnung 1o zugeordnet sein. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass an den Einlauftrichter 6 eine tangential einmündende Förderleitung 7 für Aluminium-Schmelze mit einer Zuführungsleitung 8 für Aluminium-Gröbe angeschlossen ist, wobei also die Zuführungsleitung 8 in die Förderleitung 7 mündet. Zwischen Einlauftrichter 6 und Satellitenofen 2 ist ferner ein Fallrohr 11 für die Mischung aus Aluminium-Schmelze und Aluminium-Gröbe angeordnet. Dem Einlauftrichter 6 bzw. Fallrohr 11 und/oder dem Satellitenofen 2 können darüber hinaus eine Ultraschall- oder Induktions-Heizvorrichtung zugeordnet sein, was jedoch nicht gezeigt ist.-Der Satellitenofen 2 weist im oberen Randbereich einen konischen Verdichtungsring 12 mit darauf arbeitendem Vibrator 13 auf. In den Rücklauf 4 zwischen Satellitenofen 2 und Schmelzofen 1 ist ein Siphon 14 eingebaut, um ein überf Hessen von Aluminium-Kratze in den Schmelzofen 1 zu vermeiden. Zwischen
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Schmelzofen 1 und Einlauftrichter 6 bzw. Zuführungsleitung ist eine Vorwäriatroxnrael 15 für Aluminium-Gröbe angeordnet und mittels eines Heizkanals 16 an den Schmelzofen 1 angeschlossen sowie dadurch von. Heizgasen aus dem Schmelzofen 1 be aufs chlagt.
Die Aluminiun-Gröbe wird zunächst in der ''on^ärrtro^nel 15 vorgewärmt und/oder bei Eintritt in den Hatellitenofen 2, im Bereich von Einlauftrichter 6 und Fallrohr 11 durch Verwirbelung innig vermischt. Die sich auf der entstehenden 51undnium-Schmelze bildende Aluminiun-Krätze wird mittels des konischen Verdien tungs.ringes 12 und des Vibrators 13 verdichtet sowie anschliessend in an sich bekannter '/'eise abgeführt, zu Staub und .Aluminium.-Grobe zerkleinert und diese so gewonnene Aluminium-Gröbe wird dann erneut in der Vorwärmtrommel 15 vorgewärmt und dem indirekten Fchraelzprozess zugeführt. Die vorgewärmte Aluminium-Gröbe wird von der aus dem Schmelzofen 1 kommenden Aluminiun-Schirelze nach dera Strahlpurapenprinzip aus der Zuführungsleitung 8 angesaugt und mitgerissen. Aluminium-Schmelze und Aluminium-Gröbe durchströmen dann in Ilischung die Förderleitung 7 und treten mit hoher Strömungsgeschwindigkeit tangential in den Einlauftrichter ein, der praktisch eine Wirbelkammer bildet. Diese ".Lischung aus Aluminium-Schmelze und Aluminium-Gröbe kann in deiu Satellitenofen 2 und/oder auf dem Wege dorthin zusätzlich mittels der Ultraschall- oder Induktions-Heizvorrichtung aufgeheizt v/erden.- Die so in dem Satellitenofen 2 neu gewonnene Aluminium-Schmelze wird dem Schmelzofen 1 zugeführt und c.ort abgezogen.
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Claims (11)

Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplatz 3 - 11 - P atentansprüche:
1. Verfahren zur Aufarbeitung von Nichteisenmetall-Abfällen wie Krätzen, Schrotte, Schlacken und Aschen, insbesondere von Aluminium-Krätze, im-Zuge des Einschmelzens von Aluminium und Aluminium-Gröbe im indirekten Schmelzverfahren, wobei einem Satellitenofen aus einemSchmelzofen Aluminium-Schmelze und getrennt davon Aluminium-Gröbe zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Gröbe zunächst vorgewärmt, dann mit der Aluminium-Schmelze vor und/oder bei Eintritt in den Satellitenofen (2) durch Verwirbelung innig vermischt und die sfoh auf der entstehenden Aluminium-Schmelze bildende Aluminium-Krätze verdichtet sowie anschliessend in an sich bekannter Weise abgeführt, zu Staub und Aluminium-Gröbe zerkleinert und diese Aluminium-Grobe erneut vorgewärmt sowie unter Verwirbelung mit neuer Aluminium-Schmelze aus dem Schmelzofen (1) dem Satellitenofen (2) zugegeben wird usf...
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgewärmte Aluminium-Grobe von der aus dem Schmelzofen (1) kommenden Aluminium-Schmelze nach dem Strahlpumpenprinzip angesaugt und mitgerissen wird und beide in Mischung mit hoher Strömungsgeschwindigkeit tangential in eine dem Satellitenofen (2) vorgeordnete trichterförmige Wirbelkammer (6) einströmen.
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3. Verfahren nach Anspruch. 1 oder 2, rla.du.rch gekennzeichnet, dass die "'ischung aus Alurainiura-Schraelze und Alurninixara-Gröbe in dera Satellitenofen (2) und/oder auf dem TTege dorthin zusätzlich mittels Ultraschall oder Induktion aufgeheizt wird.
4. Verfahren nach einera der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die in deir. Satellitenofen (2) bildende Krätze raittsls Vibration verdichtet wird.
5. Vorrichtuno; zur Durchführung des Verfahrens nach einender Ansprüche 1 bis 4, rviit einem Schmelzofen und Satellitenofen mit :Tin- und Rücklauf für Aluminiura-Schmelze sowie' mit dem Schmelzofen zugeordneter Förderpumpe für die in den Satellitenofen zu fördernde Aluminium-Schmelze und mit einer den Satellitenofen zugeordneten Zrugabevorri chtung für Aluminiuin-Gröbe, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabevorrichtung als Einlauftrichter (6) für die gleichzeitige Zugabe sowohl von Aluminium-Schmelze als auch Aluminium-Gröbe eingerichtet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Einlauftrichter (6) eine tangential einmündende Förderleitung (7) für Aluminium-Schmelze rnit einer Zuführungsleitung (8) für Aluminium-Gröbe angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Einlauftrichter (6) und Satellitenofen (2) ein Fallrohr (11) für die Mischung aus Aluminium-Schmelze und Aluminium-Gröbe angeordnet ist.
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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einlauf trichter (6) bzw. Fallrohr (11) und/oder dem Satellitenofen (2) eine Ultraschall- oder Induktions-Heizvorrichtung zugeordnet ist. ,
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Satellitenofen (2) im oberen B.andbereich einen konischen Verdichtungsring (12) mit darauf arbeitendem Vibrator (1-3) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rücklauf (4) zwischen Satellitenofen (2) und Schmelzofen (1) ein Siphon (14) eingebaut ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schmelzofen (1) und Einlauftrichter (G) bzw. Zuführungsleitung (8) eine Vorwärmtrommel (15) für Aluminium-Gröbe angeordnet und mittels eines Heizkanals (16) an den Schmelzofen (1) angeschlossen sowie dadurch von Heizgasen aus dem Schmelzofen (1) beaufschlagt ist.
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