DE2451775C2

DE2451775C2 - Verfahren zur Rückgewinnung von Metall

Info

Publication number: DE2451775C2
Application number: DE2451775A
Authority: DE
Inventors: Richard Dexter Cleveland Heights Ohio Burlingame
Original assignee: LURIA BROTHERS Co Inc CLEVELAND OHIO US
Current assignee: LURIA BROTHERS Co Inc CLEVELAND OHIO US
Priority date: 1973-11-02
Filing date: 1974-10-31
Publication date: 1982-08-05
Also published as: US3883997A; ZA746615B; DE2451775A1; SE411225B; CA1037720A; JPS5534853B2; AU7482674A; GB1448327A; FR2249959B1; ES431757A1; SU622415A3; FR2249959A1; JPS5079402A; SE7412906L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Metall aus Stücken dieses Metalls, wobei Schlacke diesen Stücken in fester Verbindung anhaftet und zu einem wesentlichen Anteil in Spalten und Hohlräumen der Stücke enthalten ist, die von der Oberfläche aus zugänglich sind, und wobei die Stücke gegeneinander geschlagen werden.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der US-PS 27 26 815 bekannt, bei welchem an der Oberfläche von Metallstükken haftende Schlacke durch Gegeneinanderschlagen der Stücke mittels Erzeugung einer Taumelbewegung entfernt wird. Es ist jedoch mit dem bekannten Verfahren nicht möglich, Schlackeneinschlüsse aus Hohlräumen in den Metallstücken herauszuholen.

Andererseits ist aus den US-PS 25 63 084 und 97 451 eine Maschine zum Putzen von Gußteilen bekannt, bei der Sandrückstände aus einer Gußform, die auf den Oberflächen der Gußteile mehr oder weniger locker haften, entfernt werden. Dabei ist zu beachten, daß bereits beim Gießvorgang alle erdenklichen Vorkehrungen getroffen werden, um dieses Anhaften von Sandrückständen, beispielsweise durch Verwendung von Trennmitteln, auf ein Minimum zu reduzieren. Außerdem entsteht durch das Auftreffen des geschmolzenen Metalls auf eine feste, verhältnismäßig kalte Wandung der Gußform ohnehin keine engere Verbindung zwischen dem Metall und dem Material der Gußform. Der zum Entfernen der Sandriickstände von der Oberfläche des Gußteils verwendete Sand- bzw. Schrotstrahlvorgang stellt im wesentlichen einen Schleif Vorgang dai.

Im Gegensatz zu der verhältnismäßig lockeren Verbindung der Gußformrückstände an der Oberfläche der Gußteile besteht an der Grenzschicht zwischen Eiseneinschlüssen in Hochofenschlacke und dieser Schlacke selbst eine innige keramikartige Verbindung zwischen den beiden Bestandteilen Eisen und Schlacke. Darüber hinaus bildet das eingeschlossene Eisen meist

ίο keine zusammenhängende Oberfläche, auf der die umgebende Schlacke haftet, sondern die Eiseneinschlüsse weisen äußerst unregelmäßige Formen mit Rissen und Hohlräumen auf, die ihrerseits Schlackeneinschlüsse enthalten. Würde man daher diese bekannten Maschinen zum Trennen der Schlacke von Eiseneinschlüssen anwenden, wäre eine Rückgewinnung des in Rissen und Hohlräumen vorhandenen Eisens nicht möglich. Außerdem würde die Schlackenschicht und die Oberfläche des bereits freigelegten Eisenteils in gleicher Weise abgetragen, was zu einem Eisenverlust führen würde. Außerdem wäre dieses bekannte Verfahren wegen der Härte der keramikartigen Grenzschicht zwischen Eisen unö Schlacke äußerst langwierig und aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine bevorzugte Einwirkung auf die Schlacke und die spröde Grenzschicht zwischen Metall und Schlacke ausgeübt w^;rd und auch Schlackeneinschlüsse aus Rissen und Hohlräumen des Metallstücks weitgehend ausgeräumt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stücke in an sich bekannter Weise gleichzeitig einer Oberflächen-Abtragbehandlung durch einen Strahl aus körnchenartigem Material von hoher Geschwindigkeit ausgesetzt werden, daß das körnchenartige Material eine höhere Härte aufweist als die Schlacke, daß das körnchenartige Material mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 75—100 m/s gegen die mit Schlacke durchsetzten Stücke geschleudert wird und daß dieser Schleudervorgang so lange aufrechterhalten wird, bis die Schlacke und die keramikartige Grenzschicht zwischen Metall und Schlacke zertrümmert und entfernt ist.

Erfindungsgemäß wird also die Härte und die Strahlgeschwindigkeit des verwendeten Schrotmaterials so angesetzt, daß die verhältnismäßig spröden Schlacken und Keramikteile zertrümmert werden, wobei das elastischere Metall in viel geringerem Maße abgetragen wird, so daß sich die Wirkung auch ins Innere der Hohlräume und Spalten erstrecken kann. Die bei den bekannten Verfahren vorwiegende Schleifwirkung tritt gegenüber der beim erfindungsgemäßen Verfahren vorwiegend eintretenden Zersplitterungswirkung in den Hintergrund.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert ein Produkt, das aus einer unregelmäßig geformten Metallmasse besteht, die eine relativ geringe Menge von Verunreinigungen im wesentlichen gleichmäßig in ihr verteilt enthält und an oder in Berührung mit ihrer Oberfläche eine große Anzahl von Unregelmäßigkeiten, Rissen und Spalten aufweist, wobei diese Verunreinigungen weniger als etwa 10Gew.-% des gesamten Gewichtes des Produktes bei ragen.

Auch wenn dieses Verfahren für die Entfernung von Hochofenschlacke von Hochofenschlackeneisenstücken beschrieben wird, kann es ebenso angewendet werden, um Schlackenverunreinigungen von anderen gereinig-

ten Metallen, wie ζ. Β. Aluminium, Zink, Kupfer und ähnlichem zu entfernen.

In der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schlacke- und Metallklumpen in Stücke zerbrochen, die Größen bis zu einer maximalen Abmessung von etwa 0,6 bis 1 πι besitzen, um zu ermöglichen, mit diesen Stücken herkömmliche Sandstrahlmaschinen zu beschicken und, wenn der größte Teil der Schlacke entfernt ist, mit ihnen z. B. basische Windfrischöfen, Elektroofen oder Eisengießereikupolöfen für die weitere Verarbeitung des Eisens z" beschicken. Ε:τ typisches Stück besitzt keine bestimmte geometrische Gestalt und Abmessungen bis etwa 0,6 m · 0,6 m · 0,15 m. Aufgrund der zufälligen Weise, in der die Schlacke in Stücke gebrochen wird, liefert jedoch jede Schlackengrubenfüilung Hochofenschlakkeneisenstücke mit einer breiten Variation der Gestalt und der Größe bis herab zu kleinen Stücken von etwa 0,6 cm.

Die Hochofenschlackeneisenstücke oder die Stücke aus einem anderen Metall und Schlackv werden zunächst in geeignete Größen gebracht, indem Zertrümmerungskugeln oder ähnliche bekannte Techniken angewendet werden. Die Stücke, die sinnvolle Mengen von Hochofeneisen oder anderem wiederzugewinnendem Metall enthalten, werden dann von den anderen Stücken getrennt, die vor allem Schlacke enthalten. Im Falle von Eisen kann diese Trennung einfach durch die Verwendung eines Elektromagneten erreicht werden. Die Stücke geeigneter Größe werden dann durch Wagen, Förderbänder, Schienenkarren oder ähnliches zu der Schlackenverarbeitungseinheit transportiert.

Die Schlackenverarbeitungseinheit ist eine Umwälztrommel- und Sandstrahlmaschine, wie sie allgemein bekannt und handelsüblich ist. In dieser Maschine wird die Charge der Schlackenmetallstücke, wie z. B. das Hochofenschlackeneisen, an einer geeigneten Stelle, wie z. B. in einem Behälter, untergebracht, in dem sie dann durch einen Förderer bewegt werden, der die Masse der einzelnen Stücke dreht und durcheinanderwirbelt, um eine gleichmäßige Verteilung der Stücke zu erhalten. Während diese gleichmäßige Verteilung stattfindet, werden die Stücke zumindest auf einer Seite der umwälzenden Masse dem Aufprall eines kontinuierlichen Stromes von harten Kügelchen oder ähnlich geformten Teilchen relativ hoher Geschwindigkeit ausgesetzt, die üblicherweise als Schrot oder Körner bezeichnet werden. Schrot besteht aus relativ einheitlich geformten, üblicherweise kugelförmigen Teilchen aus Metall, in einem typischen Fall aus einer relati" harten Stahlzusammensetzung mit hohem Kohlenstoffgehalt. Körner sind dem Schrot ähnlich, aber sie haben statt einer kugelförmigen Gestalt ebene Begrenzungsflächen und scharfe Kanten. Die Härte des Schrotes oder der Körner muß größer sein als die Härte der Schlacke, so daß der Schrot oder die Körner die Schlacke erodieren, wenn die Schlackenmetallstücke von dem Schrot oder den Körnern mit hoher Geschwindigkeit getroffen werden.

Der Schrot oder dii Körner weiden gegen die Schlackemetallstücke geschleudert, wobei eine impulserteilende Einrichtung mit relativ hoher Geschwindigkeit verwendet wird, um große Mengen des Schrotes oder der Körner aufzunehmen und diese mit relativ hoher Geschwindigkeit gegen die Schlackemetallstücke zu schleudern. Dieser Aufprall erfolgt relativ kontinuier lieh, während die Schlackemetallstücke, wie z. B. die Hochofenschlackeeisenstücke, kontinuierlich über die Masse dieser Stücke verteilt werden, wodurch erreicht wird, daß alle Oberflächen von allen Schlackemetallstücken relativ gleichmäßig dem Aufprall des Schrotes oder der Körner ausgesetzt sind. Als Ergebnis dieses Verfahrens wird in einer relativ kurzen Zeitdauer in de^r Größenordnung von etwa 10 Minuten bis etwa 1 bis 2 Stunden eine überraschend gute Entfernung der Schlacke von den Stücken erreicht, nicht nur an der Oberfläche jedes Stückes, sondern auch in den meisten.

wenn nicht in allen der sich im wesentlichen nach innen erstreckenden Spalte und Risse der Stücke. Wenn das Verfahren mit Hochofenschlackeeisenstücken begonnen wird, die einen Schlackengehalt von etwa 20 bis 40 Gew.-°/o und einen entsprechenden Hochofeneisengehalt von etwa 60 bis 80 Gew.-°/o besitzen, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren genügend Schlacke entfernt werden, so daß die Stücke am Ende einen Schlackengehalt von nur etwa 2 Gew.-% aufweisen.

Der genaue Schlackengehalt des Endproduktes kann beeinflußt werden, durch Änderungen der Verfahrensbedingungen, insbesondere der Größe des Schrotes oder der Körner, der Menge des verwendeten Schrotes oder der Körner, der dem Schrot oder den Körnern erteilten Geschwindigkeit, der Dauer des Schrotstrahl-Vorganges und des Ausmaßes, in welchem der Schrotstrahlbehälter mit Schlackemetallstiicken gefülh ist. In geringerem Ausmaß hängt ein Teil der oberflächlichen Entfernung der Schlacke von der Stärke des Umwälzens der einzenen Stücke ab, das durch den Förderer für diese Stücke bewirkt wird. Dieses Urnwälzen oder Durcheinanderwirbeln entfernt jedoch nur die Oberflächenschlacke und kann jedoch an .,ich nicht die Schlacke entfernen, die sich in Spalten und Rissen befindet und ebenso gut entfernt werden muß, um ein wirtschaftlich verwertbares Produkt zu erhalten, das einen relativ niedrigen Schlackengehalt besitzt.

Es ist wesentlich, daß aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens die Schlacke, die sich in tiefen Spalten oder Rissen befindet, welche sich bis an die Oberfläche der einzelnen Stücke erstrecken, für den Schrot oder die Körner zugänglich ist und im wesentlichen vollständig durch den Aufprall des Schrotes oder der Körner auf diese Stücke entfernt werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt der Schrot oder die Körner, die auf die Schlacke aufprallen, eine große Menge von relativ feinen Schlacketeilchen als Rückstand des Verfahrens. Diese Teilchen können als Bestandteil von Portlandzement oder ähnlichem verwendet werden, und ermöglichen somit einen wirtschaftlichen Nutzen dieser sonst unbrauchbaren Schlacke.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Umwälz- und Strahlmaschine, wie sie bei der Durchführung des erfindungsgernäßen Verfahrens verwendet werden kann,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein beispielhaftes Stück Hochofenschlackeeisen vor der Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig.?,

F i g. 4 eine Draufsicht auf ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzieltes Produkt, das im wesentlichen dem Rohmaterial der Fig. 2 entspricht, wobei der größte Teil der Schlacke entfernt ist, und

P i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4.

In Fig. 2 ist mil 10 insgesamt ein als Beispiel gezeigtes Hochofenschlackeeisenstück bezeichnet. Dieses dargestellte Stück besteht aus einer im wesentlichen kontinuierlichen Phase von Hochofeneisen, die insgesamt mit 12 bezeichnet ist und aus einer äußeren Schlackenbedeckung, die insgesamt mit 14 bezeichnet ist.

Wie aus F i g. 3 zu sehen ist, enthält der Eisenkörper eine große Anzahl von Spalten und Rissen verschiedener Tiefe, Größe und Gestalt. Viele dieser Risse, die insgesamt mit 16 bezeichnet sind, sind im wesentlichen mit verschiedenen Mengen harter, zäher fest anhaftender Schlacke gefüllt.

Wie aus F i g. 3 zu sehen ist, sind die Teile des Eisens, die insgesamt mit !2 bezeichnet sind, in Fig.2 als ziemlich kleine und oberflächlich freiliegende Eisenabschnitte auf der Oberfläche des Stückes 10 zu sehen. In den Fig.4 und 5 ist das Hochofeneisenendprodukt insgesamt mit 18 bezeichnet.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Fig. 2 bis 5 nur dazu dienen, allgemein schematisch ein Beispiel darzustellen, wie ein Stück Hochofenschlackeeisen vor und nach der Behandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aussehen kann, und nicht dazu, genau ein bestimmtes Materialstück darzustellen.

Die Stücke 10 werden von einem Hochofen erhalten, wenn die schmelzflüssige Schlacke, die etwa 2 bis 5% des geschmolzenen Eisens enthält, durch die Schlackenform oder das Schlackenabstichloch eines herkömmlichen Hochofens »abgestochen« wird. Das Eisen- und Schlackengemisch fließt in schmelzflüssigem Zustand in geeignete Schlackengruben, wo es erhärten kann. Dieses Grubenmaterial wird herausgebrochen und zu einer Schlackenverarbeitungsanlage befördert, wo die relativ großen Klumpen aus Eisen und Schlacke in wesentlich kleinere Hochofenschlackeneisenstücke zerbrochen werden.

Als typisches Beispiel kann eine Zertrümmerungskugel mit einem Gewicht von wenigstens 15 t auf die Stücke aus Eisen und Schlacke von einer Höhe von wenigstens 18 m fallengelassen werden. Dieses Verfahren zersplittert die Schlacke in eine große Anzahl kleiner Stücke, von denen die Eisen enthaltenden Hochofenschlackeeisenstücke durch die Verwendung eines geeigneten Elektromagneten abgetrennt werden können, der so eingestellt werden kann, daß er nur Stücke mit einer vorbestimmten Eisenmenge aussortiert. Obwohl die Schlackengrube eine überwiegende Menge von Schlacke und eine relativ geringe Menge von Eisen enthält, bestehen daher die Hochofenschlakkeneisenstücke. die von der Schlackenverarbeitungsanlage abgeführt werden, nur aus den Stücken, die einen beträchtlichen Eisengehalt besitzen.

Größere Stücke werden noch einmal mit der Zertrümmerungskugel bearbeitet, um ihre Größe auf eine geeignete handhabbare Größe zu verringern. Die maximale Größe dieser Stücke ist durch die Größe der Stücke bestimmt, die sich für die Beschickung und die wirkungsvolle Behandlung in einer Schrotstrahlmaschine eignen und dem anschließenden Schmelzofen angepaßt sind.

Diese Hochofenschlackeneisenstücke werden dann durch Förderer, Wagen oder Schienenkarren zu der abschließenden Verarbeitungsanlage transportiert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Form der Umwälz- und Schrotstrahlmaschine, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar ist und die im Handel erhältlich ist. Solche Maschinen, die in verschiedenen Größen und Kapazitäten erhältlich sind, besitzen im wesentlichen eine geschlossene Kammer, die mit einer gegebenen Materialmenge beschickt wird, und in der die Masse der Stücke umgewälzt und durcheinandergewirbelt wird, während sie von einem umlaufenden kontinuierlichen Strom von Schrot- oder Körnerteilchen hoher Geschwindigkeit getroffen wird, der nach unten auf die Masse der rotierenden Stücke abgegeben wird.

Die in Fig. 1 gezeigte, insgesamt mit 20 bezeichnete Umwälz- und Schrotstrahlmaschine besitzt ein Gehäuse 22, in dem ein Behälter 24 gebildet ist, der mit den zu bearbeitenden Stücken beschickt wird. Der Behälter 24 besitzt eine Tür 29, die für das Eingeben und Austragen der Stücke 10 geöffnet werden kann, und die während des tatsächlichen Umwälz- und Schroistrahlvorganges geschlossen ist. In dem Behälter 24 befindet sich ein Förderer 26, der ein L-förmiger Förderer ist, der aus einzelnen Metallplatten 28 besteht, von denen jede

zahlreiche kreisförmige öffnungen 30 besitzt. Jede der Öffnungen 30 hat einen Durchmesser von etwa 1,6 cm. Der Förderer 26 ist für eine Bewegung im Gegenuhrzeigersinn während des Schrotstrahlschrittes auf einer Anzahl von Antriebsrädern 36 montiert, die durch einen geeigneten nicht dargestellten Antriebsmotor angetriebeng werden. Die Richtung des Förderers wird umgekehrt, um das fertig behandelte Produkt aus der Schrotstrahlmaschine auszutragen.

Der Förderer 26 besitzt einen vertikalen Abschnitt und einen horizontalen Abschnitt, die eine L-Form bilden. Wenn die zu behandelnden Stücke 10 in den Behälter 24 eingebracht werden, befinden sie sich auf der Oberseite der horizontalen Oberfläche des Förderers 26. Der Antriebsmotor des Förderers 26 kann umkehrbar sein, so daß er umgekehrt werden kann, um das Austragen der fertig behandelten Stücke zu erleichtern, wenn die Tür 29 geöffnet ist. Eine typische Antriebsgeschwindigkeit für den Förderer 26 beträgt 4,5 m pro Minute.

In dem oberen Teil des Gehäuses 22 befinden sich ein oder zwei drehbar angebrachte Impuls erteilende Glieder 32, die Schleuderräder oder Antriebsräder genannt werden, deren Zweck es ist, kontinuierlich große Mengen von Schrot oder Körnern mit hoher

Geschwindigkeit gegen die obere Oberfläche der Masse von Stücken 10 abzugeben, die sich in dem Behälter 24 befinden. Der Einfachheit halber ist nur ein Schleuder rad dargestellt, aber, wenn zwei Räder verwendet werden, wie es bevorzugt wird, besitzen beide Räder die

so gleiche Größe und die zwei Räder sind parallel angeordnet Die zwei Schleuderräder 32 werden in einer bevorzugten Ausführungsform mit etwa 3600 UpM gedreht und jedes besitzt einen Durchmesser von 38 cm. Die zwei Räder 32 können jeweils durch einen nicht gezeigten Motor von etwa 60 bis 75 PS angetrieben werden und erteilen jeweils dem Schrot eine tangential Geschwindigkeit von etwa 5700 m pro Minute. Die Schleuderräder haben vorzugsweise eine Förderleistung im Bereich von etwa 1000 bis 2000 kg Schrot pro Minute, wenn ein Behälter 24 mit einer Kapazität für die Bearbeitung von etwa 1,4 m³ Schlackeeisenstücke 10 verwendet wird. Die Konstruktion der Schleuderräder und ihre Einzelheiten sind bekannt

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht der insgesamt

mit 34 bezeichnete Schrot vorzugsweise aus kleinen harten runden Kugeln, die später im einzelnen beschrieben werden.

Für die optimale Betriebswirksamkeit wird der

Behälter 24 nur bis zu einer Höhe von etwa ⁴Λο der gesamten Höhe des Behälters mit Stücken 10 gefüllt, so daß etwa 40% des Behältervolumens ausgefüllt ist. Dieses optimale Füllungsvolumen ist bei der Angabe der Maschinenkapazität verwendet worden. Eine 1,4 m³-Maschine enthält also Material, das einen Raum von 1,4 m³ beansprucht, wenn sie zu 40% gefüllt ist. Diese Auslegung der Kapazität ist so ausgewählt, daß sie den optimalen Wirkungsgrad bei dem Schrotstrahlbetrieb ergibt, wobei auch andere Volumen, jedoch mit geringerem Wirkungsgrad, verwendet werden können.

Der Schrot 34 trifft auf die oberen Oberflächen der Masse der Hochofenschlackeeisenstücke 10 und infolge der beträchtlichen Härte und der kinetischen Energie des Schrotes trägt es die Schlacke 14 in kleinen Teilchen ab, die im allgemeinen in der Größenordnung von weniger ais einigen hundertstel Zentimetern in der Größe sind. Es werden auch einige größere Schlacketeilchen von den Stücken 10 abgebrochen infolge des Aufpralls der verschiedenen Stücke 10 gegeneinander, wenn diese in dem Behälter 24 infolge der Bewegung des Förderers 26 umgewälzt oder durcheinandergewirbelt werden.

Die Bewegung des Förderers 26 bewirkt eine kontinuierliche Umwälzbewegung und Verteilung der Stücke 10 in dem Behälter 24, so daß die verschiedenen Stücke und die verschiedenen Oberflächen jedes Stückes kontinuierlich dem direkten Aufprall des Schrotes 34 mit hoher Geschwindigkeit ausgesetzt sind, wodurch ein gleichmäßiger Abrieb der Schlacke von dem Eisen oder dem anderen zu gewinnenden Material bewirkt wird. Nachdem jedes Schrotteilchen ein oder mehrere Stücke 10 getroffen hat, wandert es nach unten durch die Masse dieser Stücke zu dem Förderer 26, wo die Bewegung der Stücke 10 auf dem Förderer 26 eine Fließbewegung der einzelnen Schrotteilchen bewirkt. Die Schrotteilchen verlassen den Behälter 24, indem sie nach unten durch die öffnungen 30 in den Platten 28 des Förderers 26 durchtreten. Die öffnungen 30 besitzen einen Durchmesser von etwa 1,6 cm und lassen daher auch geeignet kleine Schlacketeilchen durchtreten und gelegentlich auch kleine Eisenstückchen, die ebenfalls in den Behälter 24 abgetragen werden können. Diese kleinen Schrot-, Schlacke- und Eisenteilchen, die alle notwendigerweise einen maximalen Durchmesser von weniger als 1,6 cm haben, treten durch die öffnungen 30 in den Platten 28 und fallen in einen Behälter 40 am Boden der Einheit 20, wo sie durch einen Förderer 38 wegtransportiert werden.

Der Förderer 38 kann ein Schraubenförderer oder ein Schüttelförderer sein, der die Mischung aus Schrot Schlacke und Eisen über ein nicht gezeigtes Sieb mit einer Maschenweite vor. 63ir.ni transportiert Die Teilchen, die größer als 63 mm sind, bleiben auf dem Sieb und bestehen in der Hauptsache aus Schlacketeilchen und etwas Eisen. Diese Teilchen werden dann durch einen geeigneten nicht dargestellten Förderer an einem magnetischen Separator vorbeibefördert der die hochmagnetischen Materialien wiedergewinnt die sowohl aus Eisen als auch aus Schlacke bestehen, aber genügend Eisen enthalten, damit sich die Wiedergewinnung für die anschließende Verarbeitung und Wiederverwendung lohnt Die Teilchen, die im Durchmesser kleiner als 63 nun sind, umfassen den gesamten Schrot die meisten Schlacketeilchen, die durch den Schrotstrahlvorgang erzeugt werden, und einige Eisenteilchen. Sie fallen frei vertikal durch das Sieb und werden durch einen umlaufenden Becheraufzug 42 und einen Schraubenförderer 46 zu einem nicht gezeigten Luftseparator befördert, wo der herabfallende Teilchenstrom mit einem Luftstrom hoher Geschwindigkeit in Berührung kommt. Dieser Luftseparator befindet sich in einer 5 oberen Kammer 48. Da die Schlacke eine wesentlich geringere Dichte besitzt als der Schrot (oder die Körner), wird sie durch den Luftstrom weiter weggeblasen und wird in ein nicht gezeigtes Führungssystem geblasen, das die Schlacke in ein Einsackgehäuse transportiert. Der schwerere Schrot und die kleineren Schlackeeisenstückchen werden nicht so weit geblasen wie die größeren Schlacketeilchen und fallen in nicht gezeigte Schrottrichter in der Kammer 48. Diese Schrottrichter haben einstellbare Austragsöffnungen und haben die Aufgabe, die Schleuderräder mit Schrot gefüllt zu halten.

Die Schlacketeilchen, die durch das Sieb durchtreten und eine geringere Größe als 6,5 mm besitzen, und ebenso die sehr feine Schlacke, die in dem Einsackgehäuse gesammelt wird, können als Bestandteil gewisser Zementarten verwendet werden, die normalerweise Hochofenschlacke enthalten.

Eine beträchtliche Anzahl der durch die Zerkleinerung erhaltenen Stücke, typischerweise eine Charge, die etwa 2500 bis 2700 kg wiegt, wenn ein bevorzugter 1,4 m³-Behälter 24 verwendet wird, wird dann in die Umwälz- und Schrotstrahlanlage 20 gebracht, um ein relativ kontinuierliches Umwälzen und Bewegen der einzelnen Stücke zu bewirken.

Die einzelnen Stücke werden dann dem Aufprall eines Stromes von kleinem kugelförmigem Stahlschrot oder harten Körnern 34 mit hoher Geschwindigkeit unterworfen. Dieser Schrotstrom besitzt eine Durchsatzmenge im Bereich von etwa 1000 bis 2000 kg pro Minute und eine Härte, die wesentlich größer als die Härte der Schlacke ist. Die Größe liegt in einem Bereich bis etwa 2,5 mm und vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,6 mm bis etwa 1,5 mm. Die Dauer des Aufpralls der Schrotteilchen liegt im Bereich von etwa 10 bis etwa 60 Minuten. Es hat sich gezeigt, daß kleinere Teilchen, vorzugsweise von etwa 1,0 mm nominaler Größe, eine wirkungsvollere Reinigung ergeben, da sie besser geeignet sind, tief in irgendwelche Risse und Spalte in den Hochofenschlackeeisenstücken einzudringen. Es ist darauf hinzuweisen, daß bei handelsüblichem Schrot die einzelnen Teilchen im allgemeinen einen Größenbereich um die angegebene Größe überdecken. Wenn daher die Schrotgröße mit 1,0 mm angegeben ist, besitzen einige der gelieferten Teilchen einen etwas kleineren Durchmesser a!s 1,0 mm und einige einen etwas größeren Durchmesser.

Es soll auch bemerkt werden, daß etwa 800 000 Schrotkuge'n pro kg vorhanden sind, wenn ein Stahlschrot mit 1,0 mm Durchmesser verwendet wird, und daß dabei vorzugsweise eine Durchflußmenge von etwa 1400 kg pro Minute erzeugt wird, wenn zwei Schleuderräder 32 mit einem Durchmesser von 38 cm verwendet werden, die jeweils durch einen 75 PS-Motor angetrieben werden. Der Schrot besteht aus einem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt der mit Chrom legiert ist etwa 1% Kohlenstoff enthält und eine Härte von etwa 48 der Rockwell-C-Skala besitzt.

Die Geschwindigkeit die dem Schrot oder den Körnern erteilt wird, und die Durchsatzmenge kann in weiten Grenzen variiert werden, und die genaue verwendete Geschwindigkeit und Durchsatzmenge hängt von der Größe des zur Verfugung stehenden Antriebsmotors für die Schleuderräder und der

Zeitdauer ab, in der die Entfernung der Schlacke von dem Eisen erwünscht ist. Vorzugsweise liegt die Geschwindigkeit, die dem Schrot oder den Körnern erteilt wird, bei einem Volumen der Charge von 1,4 m^J im Bereich von etwa 3000 bis etwa 10 500 m pro Minute beim Verlassen des Schleuderrades. Am meisten wird bevorzugt, eine Geschwindigkeit von etwa 5700 m pro Minute an dem Schleuderrad zu erzeugen, wenn eine 1,4 m³-Maschine verwendet wird. Die optimale Durchsatzmenge für eine Charge von l,4m^] liegt bei etwa 1400 kg pro Minute.

Beispiel 1

Etwa 10 000 kg Hochofenschlackeeisen mit Größen bis etwa 0,6 oder 1 m in den maximalen Abmessungen und Dicken bis etwa 15 cm wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. Die für die Behandlung verwendete Maschine hat eine Kapazität von 1,4 m³ und zwei 60 PS Schleuderräder und verwendet Strahlschrot mit einem nominalen Durchmesser von 1,4 mm. Diese Maschine erteilt dem Stahlschrot am Punkt seines Austritts aus dem Schleuderrad eine lineare Geschwindigkeit von etwa 5700 m pro Minute bei einer Durchsatzmenge von etwa 1100 kg pro Minute. Der Förderer 26 war auf eine Betriebsgeschwindigkeit von etwa 4,5 m pro Minute in linearer Richtung eingestellt.

In einem Beispiel war der Behälter mit etwa 2000 kg der Schlackeeisenstücke beschickt und in jedem der zwei anderen Beispiele betrug die Beschickung etwa 3400 kg Schlackeeisenstücke. Die 2000 kg-Charge wurde 15 Minuten behandelt, eine der 3400 kg-Chargen wurde 25 Minuten und die andere 40 Minuten behandelt.

Die 2000 kg-Charge wurde in verschiedenen Stufen während der 15minütigen Strahlperiode besichtigt. Nach 5 Minuten der Behandlung war die Reinigung gut im Gange, aber das Produkt war noch nicht zufriedenstellend. Nach 10 Minuten wurde festgestellt, daß das Produkt zumindest zu 90% metallisch war, und nach 15 Minuten war das Material zumindest zu 96 bis 97% metallisch.

Die zwei 3400 kg-Chargen bedeuteten eine starke Überlastung für die 1,4 m³-Maschine, die tatsächlich nicht mit mehr als 2500 bis 2700 kg Schlackeneisen für eine wirkungsvolle Behandlung beschickt werden sollte. Es war jedoch von praktischem Interesse, zu beobachten, wie gut die Maschine unter diesen Bedingungen arbeiten würde.

Bei dem ersten 3400kg-Test ergab eine 15minüiige Behandlung gute Resultate, aber der Prozentsatz des metallischen Anteil«: war noch nicht so hoch, wie er im Falle der 3000 kg-Charge nach derselben Strahlzeit war. Dies war zu erwarten, da im Falle einer 2400kg-Beschickung die Stücke nicht in demselben Ausmaße dem Schrot ausgesetzt waren, wie in dem Falle einer 2000 kg-Beschickung. Nach der gesamten Behandlungsdauer von 25 Minuten war die Schlackenbeschickung bis zu demselben Prozentsatz an metallischem Anteil gereinigt, wie er bei der Behandlung der 2000 kg-Charge nach 15minütiger Behandlung zu beobachten war.

Bei dem zweiten 3400kg-Test wurde das Material nach 30minüliger Behandlung besichtigt, und es wurde festgestellt, daß es zu mindestens 96% metallisch war. Nach 40minütiger Behandlung war das Produkt zu mindestens 98% metallisch.

Beispiel Il

Eine andere 1,4 m³-Maschine wurde für eine zweite Versuchsreihe verwendet. Es wurde entschieden, daß es besser sei, die Maschine nicht mit mehr als den empfohlenen 1,4 m³ Schlackeneisen zu beschicken, die etwa 2600 bis 2700 kg wogen, obwohl die Anlage ziemlich gut arbeitete, wenn sie überlastet war.

Der einzige andere hervorzuhebende Unterschied in

ίο den Versuchsbedingungen zwischen Beispiel I und II bestand darin, daß in Beispiel II der Schrotdurchmesser 1,0 mm betrug, im Vergleich zu 1,4 mm in Beispiel I.

Vier Tests wurden in diesem Beispiel durchgeführt, um Material unterschiedlicher Reinheit (Schlackenfrei-

heit durch Änderung der Länge der Behandlungszeit herzustellen. Eine Beschickung wurde 20 Minuten, eine 30 Minuten und zwei 40 Minuten behandelt.

Die Ergebnisse der 30minütigen und der 40minütigen Behandlungszyklen waren ausgezeichnet. Zumindest 98% metallischer Anteil konnte in allen drei Tests erhalten werden. Im wesentlichen 95% metallischer Anteil wurde in der 20minütigen Behandlung erreicht.

Insgesamt waren die Ergebnisse der zweiten Testserie denen der ersten überlegen. Diese Folgerung wird in der Hauptsache dem kleineren Schrotdurchmesser zugeschrieben, der offensichtlich zu einem tieferen Eindringen in die Spalte der Stücke führte als es der gröbere Schrot der ersten Serie tat.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das erfindungsgemäße

Μ Verfahren in gleicher Weise anwendbar ist für Stahlmetalle, die magnetisch aus der Schlacke gezogen werden, die durch basische Windfrischöfen, durch SM-Öfen und durch Lichtbogenofen erzeugt wird, und für Eisenmetalle, die aus den verschiedenen Schlacken von Gießereischmelzen wiedergewonnen werden.

Das erhaltene Produkt ist ein Körper aus relativ hochreinem Metall, das Hochofeneisen, Stahl, Aluminium, Zink, Kupfer oder ähnliches sein kann. Das Produkt hat eine unregelmäßige Oberfläche mit einer beträchtlichen Anzahl von Spalten und Rissen, die frei von Schlacke sind, wobei der gesamte Schlackengehalt jedes Stückes nicht mehr als etwa 10Gew.-% und vorzugsweise nicht mehr als etwa 2 Gew.-% beträgt.
Das erzielte Eisenprodukt kann bei allen Formen der

*5 Stahlerzeugung verwendet werden. Das bedeutet, daß das gereinigte Hochofeneisen bei der Stahlerzeugung durch irgendein Verfahren verwendet werden kann und ebenso bei der Herstellung von Gußeisen als Ersatz für den Gußeisenschrott und das Roheisen, das normalerweise bei der Herstellung von Gußeisen verwendet wird. Die endgültige Zusammensetzung des Produktes besitzt einen Gesamtgehalt an Schwefel von nicht mehr als etwa 0,05 Gew.-%. Dies ist zu vergleichen mit dem herkömmlichen Hochofeneisen, das bis etwa ö,05% Schwefel maximal enthält, und der Hochofenschlacke, die bis etwa 2Gew.-% Schwefel enthält Der Grund, warum der Schwefelgehalt des gereinigten Hochofeneisens, das durch das erfmdungsgemäße Verfahren erzeugt wird, etwa 0,05% oder weniger beträgt, unabhängig von dem relativ hohen Schwefelgehalt der Schlacke, liegt darin, daß die Schlackemenge so gering ist, daß sie als Beitrag für den Schwefelgehalt nahezu unbedeutend ist

Das beschriebene Verfahren gemäß der Erfindung

kann in vieler Hinsicht abgewandelt werden. Insbesondere kann die spezielle Härte, Größe oder Gestalt des verwendeten Schrotes oder der Körner, die diesen erteilte Geschwindigkeit und Durchsatzmenge, die

lineare Geschwindigkeit des Förderers und die genaue Größe und Menge der Metallschlackestücke und ebenso die Behandlungsdauer variiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso zur Behandlung von Aluminium, Messing, Kupfer und anderen Metallen verwendet werden, um Schlacke aus deren Spalten und Rissen zu entfernen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Metall aus Stücken dieses Metalls, wobei Schlacke diesen Stücken in fester Verbindung anhaftet und zu einem wesentlichen Anteil in Spalten und Hohlräumen der Stücke enthalten ist, die von der Oberfläche aus zugänglich sind, und wobei die Stücke gegeneinander geschlagen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stücke in an sich bekannter Weise gleichzeitig einer Oberflächen-Abtragbehandlung durch einen Strahl aus körnchenartigem Material von hoher Geschwindigkeit ausgesetzt werden, daß das körnchenartige Mater'.al eine höhere Härte aufweist als die Schlacke, daß das körnchenartige Material mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 75—100 m/s gegen die mit Schlacke durchsetzten Stücke geschleudert wird und daß dieser Schleudervorgang so lange aufrechterhalten wird, bis die Schlacke und die keramikartige Grenzschicht zwischen Metall und Schlacke zertrümmert und entfernt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des körnchenartigen Materials in der Größenordnung von 96,52 m/s liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleudervorgang so lange aufrechterhalten wird, bis mindestens 90% der Schlacke abgetragen sind, wobei die hierfür erforderliche Zeit ca. 10—60 Minuten beträgt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die pro Minute abgeschleuderte Masse des körnchenartigen Materials 907 kg bis 1814 kg beirägt.