DE2427367B1

DE2427367B1 - Verfahren und vorrichtung zur nutzbarmachung staubfoermiger rueckstaende

Info

Publication number: DE2427367B1
Application number: DE19742427367
Authority: DE
Original assignee: Süddeutsche Kalkstickstoff-Werke AG, 8223 Trostberg
Priority date: 1974-06-06
Filing date: 1974-06-06
Publication date: 1976-04-15
Also published as: DE2427367A1; DE2427367C2

Description

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Weise durch das zu behandelnde Gut geführt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Nutzbarmachung von staubförmigen pyrophoren Rückständen von elektrothermischen Reduktionsprozessen unter Verwendung eines Reduktionsmittels auf Kohlenstoffbasis, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Staub über mehrere hintereinandergeschaltete Stufen geführt und dabei mit oxydierendem Gas durchblasen wird, wobei man die Gasmenge so regelt, daß während 10 bis 20 Minuten eine Temperatur zwischen 600 und 1100⁰C herrscht

Vorzugsweise erfolgt die Verfahrensführung derart, daß nur in den mittleren Stufen eine Temperatur im angegebenen Bereich herrscht Auf diese Weise wird sichergestellt daß sich an den Verbrennungsvorgang gleich der erforderliche Kühlvorgang anschließt

Unter den erfindungsgemäßen Bedingungen erfolgt die Oxydation der Cyanide zu Stickstoff und CCh, der Kohlenstoffgehalt wird beseitigt oder entscheidend verringert und das abgekühlte Material besteht hauptsächlich aus Metalloxyden, im Falle der Verwendung des bei der Calciumcarbidherstellung anfallenden Staubes aus den Oxyden von Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium sowie weiterer Metalle.

Als oxydierendes Gas wird Luft bevorzugt Es können aber auch andere oxydierende Gase verwendet werden, sofern sie dazu geeignet sind, die Entzündung des Staubes zu bewirken und in Gang zu halten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Reduzierung des Cyanidgehaltes auf eine unschädliche Konzentration von etwa 1 ppm und gleichzeitig eine Überführung des Staubes in eine Form, die seine Weiterverwendung auf verschiedenen technischen Gebieten ermöglicht

Vorzugsweise erfolgt die Erhitzung im Temperaturbereich zwischen 800 und 1000⁰C. Im letzteren Temperaturbereich wurden besonders günstige Ergebnisse mit einer Verweilzeit von 8 bis 15 min erzielt.

Das Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, daß die staubförmigen Feststoffe mit dem oxydierenden Gas zur Entzündung gebracht und dann mechanisch weitertransportiert werden und während dieses Transportes ständig mit dem oxydierenden Gas aufgewirbelt werden. Zu diesem Zweck hat sich eine Schichthöhe von etwa 40 bis 60 mm als besonders günstig erwiesen. Der Staub wird hierbei von unten mit dem oxydierenden Gas so durchblasen, daß er in einen fließfähigen Zustand gerät.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem gasdurchlässigen Zwischenboden aus feuerfestem Material, mit einer an einem Ende des Gehäuses angeordneten Zuführung für unbehandelten Staub und einen am anderen Ende angeordneten Auslaß für behandelten Staub, mehrere unter dem Zwischenboden angeordnete Kammern, die mit Gaszuleitungen und Regelorganen derart ausgerüstet sind, daß der Gasdruck und die zugeführte Gasmenge für jede Kammer einzeln regelbar sind, eine Gasableitung und eine Anzahl vertikal und horizontal beweglich angebrachte schaufelartige Organe, die zum Weiterschieben des Staubs in Richtung des Auslasses geeignet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen waagrechten Behälter 10 mit einem Zwischenboden 12. der gasdurchlässig ausgebildet ist. Unter dem Zwischenboden 12 befinden sich mehrere Kammern 14. Von der Gaszufuhrleitung

16 läßt sich in diese Kammern 14 über die Regelorgane

17 in jede einzelne der Kammern 14 Gas in gewünschter Menge und mit gewünschtem Druck einführen. Das Gas strömt durch den Boden 12 und die über demselben befindliche Schicht i3 aus einem feuerfesten körnigen Material in die darüber liegende Staubschicht 15 und bringt diese zur Entzündung und gleichzeitig in einen teilweise fluiden Zustand. Die Staubschicht 15 wird bei 18 zudosiert bei 22 wird der behandelte Staub ausgetragen. Der Weitertransport des Staubes durch den Behälter 10 erfolgt mittels des Vorschubmechanismus 20, welcher so angebracht ist daß er eine kreisförmige Bewegung innerhalb des Behälters 10 ausführen kann. Der Vorschubmechanismus 20 trägt eine Reihe von schaufelartigen Organen 19 und bewegt bei Betätigung den gesamten Staub unter gleichzeitiger Umschichtung desselben eine bestimmte Strecke in Richtung des Austrags 22 vor. Zwischen dem Zwischenboden 12 und dem Austrag 22 ist ein nicht belüfteter Bodenteil 24 vorgesehen. Dieser dient dazu, den fluiden Zustand des Staubes über dem porösen Zwischenboden 12 zu beenden und so den daraufliegenden nicht-fließfähigen Staub 26 am unkontrollierten Abfließen in den Austrag 22 zu hindern.

Der gasdurchlässige Zwischenboden 12 besteht vorzugsweise aus einem gelochten Blech. Stärke und Lochung des Bleches ist abhängig von dem zu behandelnden Gut und dem Vorhandensein oder Fehlen einer schützenden Abdeckung aus feuerfestem körnigen Material. Gute Ergebnisse wurden mit 2,5 bis 6 mm dickem Blech erzielt, welches Löcher von vorzugsweise 0,5 bis 2,5 mm Durchmesser bei gegenseitigem Abstand von vorzugsweise 5 bis 45 mm aufweist. Als feuerfeste Abdeckung hat sich eine Schüttung aus Quarzsand oder Keramikkugeln bewährt. Besonders günstige Ergebnisse wurden mit einer Schichtdicke von 30 bis 70 mm erzielt. Für Keramikkugeln erwiesen sich Körnungen zwischen 2 und 8 mm als besonders gut geeignet, um eine gleichmäßige Gasverteilung zu erreichen. Die Abdeckung aus Quarzsand oder Keramikkugeln oder einem sonstigen feuerfesten körnigen Material schützt den Blechboden einerseits vor einer zu großen Wärmebelastung, vor dem Anbacken des Staubes und vor mechanischem Verschleiß durch den Vorschubmechanismus 20 und verbessert andererseits die Gleichmäßigkeit der Durchströmung des von unten her zugeführten oxydierenden Gases und verbessert damit auch die Gleichmäßigkeit des fluiden Zustandes in der Staubschicht 32.

Bei Einhaltung der oben angegebenen Verweilzeiten und Temperaturer läßt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicherstellen, daß einerseits ein vollständiges Ausbrennen des Staubes und Entfernung der Giftstoffe erfolgt, durch die guten Wärmeabfuhrbedingungen aber gleichzeitig eine Überhitzung und damit das Verbacken und Sintern des Staubes vermieden wird.

Das am Ende der Vorrichtung ausgetragene behandelte Produkt ist körnig und besteht beispielsweise bei Verarbeitung von Carbidofenstaub zu mehr als 70% aus basisch wirksamen Bestandteilen. Die Zusammensetzung des Produktes variiert aber natürlich je nach der Herkunft des Staubes.

Für die Erfindung geeignete staubförmige Abfallprodukte sind ganz allgemein solche, die bei elektrothermischen Reduktionsprozessen unter Verwendung eines Reduktionsmittels auf Kohlenstoffbasis anfallen. Bei-

spiele hierfür sind Calciumcarbid und Calciumsilicid. Insbesondere geeignet für das Verfahren der Erfindung sind die bei der Trockengasreinigung im Rahmen derartiger Prozesse angefallenen Staubmengen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nicht nur eine problemlose Beseitigung der staubförmigen Abfallstoffe, sondern macht diese auch für andere technische Verwendungen geeignet. Infolge des hohen Gehaltes an Magnesium und Spurenelementen eignen sie sich als Düngemittel, da in der Landwirtschaft, verursacht durch die hohen Ernteentzüge, gerade an diesen Stoffen zunehmend ein Mangel auftritt. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht in der Baustoffhersteilung, beispielsweise zur Gewinnung von Zement und anderen hydraulischen Bindemittelmassen und für die Magnesiumgewinnung.

Die Erfindung ermöglicht somit eine Lösung der mit der Beseitigung der bisher unverwertbaren staubförmigen Abfallstoffe verbundenen Probleme und schafft gleichzeitig eine nutzbringende Verwendbarkeit für diese.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter.

Beispiel 1 (Vergleich)

Der gelochte Zwischenboden eines rechteckigen Stadlkastens ist mit Keramikkugeln, Quarzsand und etwa 30 cm hoch mit Filterstaub aus der Gasreinigung eines geschlossenen Carbidofens gefüllt Durch den Boden wird der Staub mit Luft bedüst, wobei er sich von selbst entzündet

Die Abluft, vermengt mit Frischluft, wird im Kreis wieder unter den Wirbelboden geführt. Nach einer Verweilzeit von etwa 1 Std. bei 350 bis 500⁰C kann das Gut ausgetragen werden. Es ist schwarz und enthält noch 200 bis 300 ppm CN. Außerdem neigt der Staub zum teilweisen Agglomerieren, was die Verwirbelung stark beeinträchtigt. Das behandelte Produkt kann wegen seines noch zu hohen Cyanidgehaltes weder auf Halde gelegt, noch einer Wiederverwendung zugeführt ίο werden.

Beispiel 2

In die in der Zeichnung dargestellte und oben beschriebene Vorrichtung wird 5 cm hoch der gleiche FiI-terstaub wie in Bespiel 1 eingefüllt und durch den Boden (Blechdicke 3 mm; Lochdurchmesser 1,5 mm; mittlerer Lochabstand etwa 33 mm) und die darauf befindliche Quarzschüttung (Körnung 3 bis 5 mm, Höhe etwa 50 mm) mit Frischluft beaufschlagt

Bei Eintritt des pyrophoren Staubes in den Behälter zündet er sich bei Luftzutritt von selbst. Die Luftzufuhr zur zweiten und zur dritten Belüftungskammer wird so geregelt, daß sich darüber im Staub eine Temperatur zwischen 650 und 1000°C einstellte. Der Staub erhitzte sich dabei auf Gelb- bis Hellrotglut Ab der vierten Belüftungskammer wurde bei gleichbleibender Luftzufuhr wegen Auslaufens des Verbrennungsvorganges ein Absinken der Temperatur und Verschwinden der Glut beobachtet. Man erhielt am Austrag eine hellbraune streufähige pulverförmige Substanz. Der Cyanidgehalt betrug etwa 1 ppm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Nutzbarmachung von staubförmigen pyrophoren Rückständen von elektrotherrnischen Reduktionsprozessen unter Verwendung eines Reduktionsmittels auf Kohlenstoffbasis, dadurch gekennzeichnet, daß der Staub über mehrere hintereinandergeschaltete Stufen geführt und dabei mit oxydierendem Gas durchblasen wird, wobei man die Gasmenge so regelt, daß während 10 bis 20 Minuten eine Temperatur zwischen 600 und 1100⁰C herrscht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Temperatur von 800 bis 1000°C erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit bei der angegebenen Temperatur auf 8 bis 15 Minuten eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Staub bei einer Schichtdicke von 40 bis 60 mm erhitzt

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Staub mit Frischluft durchblasen wird, deren Menge und/oder Druck in jeder Stufe getrennt regelbar ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10) mit einem gasdurchlässigen Zwischenboden (12) aus feuerfestem Material, mit einer an einem Ende angeordneten Zuführung (18) für unbehandelten Staub und einein am anderen Ende angeordneten Austrag (22) für behandelten Staub, mehreren unter dem Zwischenboden (12) angeordneten Kammern (14), die mit Gaszuleitungen (16) und Regelorganen (17) derart ausgerüstet sind, daß der Gasdruck und die zugeführte Gasmenge für jede Kammer einzeln regelbar sind, eine Gasableitung (28) und eine Anzahl vertikal und horizontal beweglich angebrachte Schaufelorgane (19), die zum Vorschieben des Staubes in Richtung des Ausirags (22) eingerichtet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige Zwischenboden

(12) aus einem gelochten Blech und einer darauf befindlichen Abdeckung (13) aus körnigem feuerfesten Material besteht und Anzahl und Größe der Löcher im Boden auf die Korngröße und Höhe der Schicht

(13) so abgestimmt werden, daß eine möglichst gleichmäßige Verteilung des durchströmenden Gases sichergestellt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (12) aus einem Blech von 3 bis 4 mm Dicke mit Löchern von 1 bis 1,8 mm Durchmesser im Abstand von 20 bis 40 mm zueinander besteht jnd die Schicht (13) eine Körnung von 3 bis 5 mm und eine Höhe von 40 bis 55 mm aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch einen Träger (20), an dem die Organe (19) befestigt sind und der im Behälter (10) beweglich derart angebracht ist, daß ein intermittierender Vorschub des Staubs in Richtung Austrag (22) und eine gleichzeitige Umschichtung ermöglicht wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzbarmachung von staubförmigen pyrophoren Rückständen, die bei elektrothermischen Reduktionsprozessen unter Verwendung eines Reduktionsmittels auf Kohlenstoffbasis anfallen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei elektrothermischen Reduktionsprozessen unter Verwendung eines Reduktionsmittels auf Kohlenstoffbasis fallen relativ große Mengen eines staubförmigen Materials an, dessen Beseitigung oder Verwertung erhebliche Probleme stellt Auf Grund des unter den Reduktionsbedingungen gebildeten Cyanidgehaltes tritt bei einer nassen Aufarbeitung das Problem eines cyanidhaltigen Abwassers auf, dessen Entgiftung erhebliehe Aufwendungen erfordert. Der große Anteil an hydrolysierbaren Metalloxyden in derartigem Staubmaterial wird zudem hierbei in eine kaum noch verwertbare Form überführt
Ein trockenes Verarbeitungsverfahren wirft ebenfalls das Problem der Cyanidbeseitigung auf und wird zudem erschwert durch die große Neigung zur Verklumpung und durch den nicht unerheblichen Kohlenstoffgehalt, der aus dem Reduktionsmittel stammt. Die Ablagerung dieser Produkte auf Halden ist aus Gründen der Umweltverschmutzung nicht möglich wegen des Giftstoffgehaltes. Beispielsweise enthält der aus der elektrothermischen Carbidherstellung nach Reinigung des CO-Gases hinterbleibende Ofenabgasstaub neben größeren Anteilen Magnesium-, Calcium- und Kaliumoxyd bis zu etwa 0,5% Cyanide und größere Mengen Kohlenstoff. Mitverursacht durch den relativ hohen Kohlenstoffgehalt sind diese Produkte auch selbstentzündlich und brennbar (pyrophor), was ihre Handhabung zusätzlich erschwert.

Bekannt sind Staub-Ausbrennanlagen 7. B. aus der deutschen Patentschrift 9 42 769, in welcher ein Verfahren zum Agglomerieren feinteiliger fester Stoffe durch Erhitzen in einer gegen die Horizontale geneigten Aufheizzone zweier hintereinandergeschalteter Drehöfen unter gleichzeitigem Durchmischen beschrieben ist. Insbesondere dient das Verfahren zum Agglomerieren feiner Erzstaubmassen sowie zum Entfernen von Pb, Zn, S oder anderen unerwünschten Bestandteilen.

Weiter ist in DT-PS 8 36 860 die Behandlung von Feinerzen, Gichtstaub usw. auf Dandsinteranlagen beschrieben. Das zu sinternde Gut wird zusammen mit zugesetztem Brennstoff, meist feinkörnigem Koks, auf einer Anlage nach Art eines Wanderrostes langsam zwischen einem die Wärme zurückstrahlenden Gewölbe und einer unterhalb der Roste angeordneten Saugzuganlage hindurchgezogen. Einmal gezündet, setzt sich die Verbrennung des in der Mischung enthaltenen Kokses unter dem Einfluß der durchgesaugten Luft selbsttätig fort.

Gemäß DT-PS 1152120 wird der Wärmebehandlungsprozeß fester Stoffe auf Wanderrosten so geregelt, daß der Ausbrennvorgang am Auswurfende des Bandes gerade beendet ist.

Keines dieser Verfahren eignet sich zur Entgiftung und Nutzbarmachung der staubförmigen Rückstände von elektrothermischen Reduktionsprozessen unter Verwendung eines Reduktionsmittels auf Kohlenstoffbasis, da entweder eine Klumpenbildung oder eine ungenügende Entgiftung eintritt. Nunmehr wurde gefunden, daß die Nutzbarmachung der genannten Abfallstoffe durch Ausbrennen möglich ist, wenn ganz bestimmte Temperatur- und Zeitbedingungen eingehalten werden und außerdem oxydierendes Gas in bestimmter

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