DE2554087B2 - Verfahren zur Herstellung geschäumter Schlacke - Google Patents
Verfahren zur Herstellung geschäumter SchlackeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Schlacke, wobei eine mechanische
Zerkleinerung eines pyroplastischen Schlackenstroms mit Hilfe einer geneigten Rinne mit einer Vielzahl düsenartiger
öffnungen, durch die das Schäumungsmittel,. vorzugsweise Wasser, zugeführt wird, in einer
Drehtrommel stattfindet.
Ein solches Verfahren ist bereits aus der österreichischen Patentschrift 206807 bekannt. Hierbei
wird jedoch der pyroplastische Schlackenstrom über die Rinne in axialer Richtung durch die Trommel hindurchgeführt,
wobei der vollständige Schäumungsvorgang sich innerhalb der Rinne vollzieht. Nach diesem
Verfahren hergestellte Schlacken sind ungenügend verschäumt und von ungleichmäßiger Qualität
und Korngröße.
Es ist auch bereits eine Reihe anderer Verfahren zur Herstellung von Schlacken mit einer porösen
Struktur bekannt. Dabei unterscheidet man je nach
dem eingesetzten Aufblähungsprinzip und der angewandten Technologie grundsätzlich drei Verfahren,
nämlich:
a) eine freie Aufblähung, die im allgemeinen in einer geneigten Rinne erfolgt, in welcher die
Schlacke über einen Wasserfilm abgleitet. Dieses Verfahren ist jedoch nur auf leicht verschäumbare
Schlacken anwendbar, wie z. B. auf sehr heiße, kieselsäurehaltige Schlacken,
b) die teilforcierte Aufblähung, bei der verschiedene mechanische Hilfsmittel eingesetzt werden,
um das Aufblähen zu intensivieren,
c) die forcierte Aufblähung, bei der Wasserdampf unter Druck durch eine Schlackenschicht hindurchgepreßt
wird, was beispielsweise in einem
jo Behälter geschehen kann, an dessen Boden eine
Wasserzufuhr vorgesehen ist, um eine geregelte Verschäumung zu ermöglichen, und zwar auch
bei Schlacken mit verhältnismäßig niedriger Temperatur.
Die meisten Verfahren dieser letztgenannten Art sind jedoch im Hinblick auf ihre Durchführung
schwierig und heikel.
Ein bekanntes Verfahren unter teiliorcierter Verschäumung
besteht darin, einen Strom geschmolzener Schlacke auf eine mit Flügeln ausgestattete Trommel
zu leiten, die sich mit erhöhter Geschwindigkeit dreht. Der Schlackenstrom ist vorher durch eine ringförmige
Leitung hindurchgetreten, mit deren Hilfe Wasser unter Druck gegen den auf die Trommel fallenden
Schlackenstrom geleitet wird. Die Trommel teilt die in feuerflüssigem Zustand befindliche Schlackenmasse
in kleine Teilchen und wirft sie durch die Luft, wo sie eine energische Abkühlung und Verfestigung
erfahren, derart, daß die poröse Struktur der Granulate sich im Bereich des Auffangbehälters nicht mehr
in nennenswertem Maße vermindert. Nach einem anderen Verfahren ist der Zerteilungstrommel ein sich
langsam drehendes oberschlächtiges Rad angeordnet, dessen Achse parallel zur Richtung des Ausflusses der
geschmolzenen Schlacke liegt. Der Kontakt der Schlacke mit dem Wasser erfolgt in den Vertiefungen
des Verschäumungsrades.
Diese Verschäumungsverfahren besitzen indessen den Nachteil, daß sie zu ungenügend aufgeblähten
Schlacken führen, deren Qualität in dem Maße immer schlechter wird, in dem der Basizitätsgrad der
Schlacke wächst und ihre Temperatur sich vermindert. Infolgedessen kann man eine praktische Anwendung
dieser Verfahren für den Durchschnitt der bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren anfallenden
Schlackenschmelzen nicht mehr ins Auge fassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die auf-
gezeigten Nachteile zu beheben und ein Verfahren der
eingangs genannten Art zu schaffen, welches in der Lage ist, der verschäumten Schlacke eine große Porosität
und eine gleichmäßige Qualität zu verleihen, und zwar auch solchen Schlacken, die im allgemeinen nicht
oder schwierig zu verschäumen sind, wie insbesondere die bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren,
bei einer Temperatur unterhalb von 1474° C und mit einem Basizitätsgrad von über 1,25 anfallenden
Schlackenschmelzen.
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch,
daß die geschmolzene Schlacke zunächst einer freien Expansion unterworfen wird, die im Laufe einer
ersten Expansionsphace während des kontinuierlichen Ausflusses des Schlackenstromes durch eine geneigte
Rinne stattfindet, in die Druckwasser vom Boden aus eingeleitet wird, und einer zweiten Expansionsphase,
in deren Verlauf der Schlackenstrom praktisch frei, auf mindestens eine befeuchtete Platte auftrifft, die
gegenüber der Senkrechten geneigt ist, wobei sich der Schlackenstrom auf der Platte zu einer flachen Schicht
ausbreitet, die mindestens auf einer äußeren Fläche über ihre gesamte Breite berieselt wird, worauf anschließend
die pyroplastischen Schlackenteilchen, die von der Zerteilungstrommel abgeschleudert werden,
im Endteil ihrer Flugbahn durch einen Wasservorhang hindurchtreten, der ihre Erstarrung fördert. Bezüglich
bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen, in denen diese näher
angegeben sind.
Die erheblich verbesserte Verschäumung ist gemäß der Erfindung auf die kombinierte Wirkung der beiden
Phasen, nämlich der Vorbehandlung und der nachfolgenden mechanischen Zerteilung, zuzuschreiben.
Die erste Phase besteht in einer beginnenden Vorexpansion innerhalb der gesamten geschmolzenen
Schlackenmasse bei ihrem Ausfließen zunächst durch eine Rinne und anschließendes Auftreffen auf die
Platte. Die Endphase sichert die Vollendung der Expansion zu Beginn der Flugbahn der von der Verteilungstrommel
geschleuderten pyroplastischen Schlackenteilchen. Am Ende der Flugbahn erfolgt eine Abkühlung der zellenförmigen Masse in dem
feinverteilten Wasservorhang.
Zur Erzielung einer möglichst hohen Qualität des Endproduktes und gleichzeitig aus Gründen der Wirtschaftlichkeit
im Hinblick auf den Transport werden die Schlacken, insbesondere die schwer verschäumbaren
Schlacken, wie die bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren anfallenden Schlackenschmelzen,
am Fuß des Hochofens der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfen. Bei leichter verschäumbaren
Schlacken, die häufig zu einer zentralen Expansionsanlage transportiert werden, ermöglicht
das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zu anderen freien oder teilforcierten zentral durchgeführten
Expansionsverfahren die Erzielung eines Erzeugnisses besserer Qualität und größerer Gleichmäßigkeit,
ohne Rücksicht auf den Temperaturabfall und die Viskositätserhöhung der Schlacke während des
Transportes.
Um ein Produkt optimaler Qualität und entsprechender Gleichmäßigkeit mit verschiedenen Schlakken
zu erhalten, ist es wichtig, die Wasserzufuhr an allen vorerwähnten Stellen genau zu dosieren, damit
die Expansion unter guten Bedingungen an allen angegebenen Punkten beginnen und sich weiter fortsetzen
kann. Eine Regelung der Wasserzufuhr wird zweckmäßigerweise bei jeder Schlackentype, einschließlich
der bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren anfallenden Schlacken, vorgenommen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt nachstehend eine ins einzelne gehende Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung.
Die Schlacke, die vorzugsweise unmittelbar vom
iü Abstichloch des Hochofens herkommt, wird in eine Rinne 1 der Expansionseinrichtung geleitet.
Die Rinne 1 besteht aus Stahlblechen, die so gestaltet sind, daß sie einen runden Boden und seitliche
senkrechte Wände bilden. Die Rinne besitzt eine Breite zwischen etwa 25 cm am Anfang und etwa
35 cm am Ende, eine Tiefe von etwa 15 cm und eine Länge von etwa 2 bis 5 m. Sie ist um etwa 15° bis
45° gegenüber der Horizontalen geneigt. Mindestens zwei Wassereinspritzdüsen 2, die sich über die ganze
Breite der Rinne erstrecken, bilden parallel zur Ausflußrichtung
der Schlacke einen Wasserteppich am Boden der Rinne.
Das in Berührung mit der in die Rinne sich ergießenden Schlacke eingeleitete Wasser, dessen Menge
etwa 0,1 bis 0,3 nr'/t der Schlacke beträgt, verwandelt sich teilweise in Dampf, der in die unteren Schlackenschichten
eindringt und sie zum Aufblähen bringt. Am Ende des Kanals 1 fällt der Schlackenstrom in
einen Schlitz, der durch zwei Kohleplatten 4 und 5
jo begrenzt ist, und gelangt in gut ausgebreiteter Form
auf die Zerteilungstrommel 9. Dabei läßt man eine geregelte Menge Druckwasser, etwa 0,1 bis 0,3 m'/t
Schlacke, die durch die Injektoren 7 und 3 zugeführt wird, über die Kohleplatten 4 und 5 hinunterrieseln.
j5 Eine weitere geregelte Wassermenge, die bis zu 5,0
nvVh betragen kann, wird mit Hilfe der Düsen 6 über die ganze Breite der hinteren und/oder vorderen Flächen
der Schlackenschicht geleitet, die sich zwischen den Platten 4 und S ausbreitet.
Die Zerteilungstrommel 9 besteht aus einem Blechzylinder von etwa 84 cm Durchmesser, der auf
seiner Oberfläche mit Radschaufeln 8 im gleichen Abstand ausgerüstet ist. Er kann mit Hilfe eines Wasserumlaufsystems
gekühlt werden, dessen Zufuhr und Abfuhr durch die hohle Drehachse erfolgen kann. Um
die Trommel gleichmäßig zu befeuchten, läßt man eine bestimmte Kühlwassermenge in der Größenordnung
von 0,5 mVh durch Schlitze, die in den Radschaufeln vorhanden sind, ausspritzen. Die Drehgeschwindigkeit
des Zylinders kann zwischen 100 und 500 UpM schwanken. Es wurde festgestellt, daß die
Körnung der expandierten Schlacke in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Trommel schwankt.
Eine feinere Körnung wird bei größerer Geschwindigkeit erzielt. Man verfügt auf diese Weise über ein sehr
praktisches und vorteilhaftes Mittel zur Regulierung. Vorteilhafterweise verteilt man eine Wassermenge
von 0 bis 5 m3/h mit Hilfe einer hinteren Spritzrampe 8 über den Bereich der Trommel, auf den die
Schlacke auftrifft, und zwar derart, daß die zur Vollendung der Expansion der vorgeschäumten Schlacke
notwendige Wassermenge mit dieser in Berührung steht, .venn die von der Trommel abgeschleuderten
Schlackenteilchen ihre Flugbahn in Richtung auf den Auffangbehälter beginnen.
Im Verlauf des Endteils der Flugbahn, d. h. etwa auf einem Drittel bis zwei Drittel der Flugbahn, was
sich nach der Art der Schlacke richtet, treten die Teil-
chen durch einen Wasserregen hindurch, der durch zwei seitlich vom Auffangbehälter angeordnete Berieselungsrampen
10 zerstäubt wird. Die Wassermenge beträgt bis zu 5 nrVh für jede Rampe. Diese
Behandlung bewirkt, daß die Erstarrung so weit fortschreitet, daß kein Zusammenfallen der Zellstruktur
im Aufnahmebehälter mehr stattfinden kann.
Bei Verarbeitung von bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren anfallenden schmelzflüssigen
Schlacken, die im Mittel etwa 45% CaO, 33% SiO2, 3,5% MgO, 15% Al2O3 und 1,36% CaO/SiO2
enthalten und eine Temperatur zwischen 1410° und 1460° C beim Eintritt in die Rinne 1 aufweisen, erhält
man durch die vorerwähnte Behandlung aus 1 t Schlacke/Minute eine verschäumte Schlacke, die ein
sehr homogenes Material mit zellenförmiger Struktur und einer Farbe zwischen gelb und hellgrau darstellt.
Ihre Dichte schwankt zwischen 0,30 und 0,70 g/cm1 je nach der Anfangstemperatur der Schlacke und der
Körnungsfraktion. Der Gehalt an granulierter Schlacke und an nicht oder unvollständig expandierter
ίο Schlacke ist vernachlässigbar klein. Die Menge des
insgesamt benötigten Wassers beträgt 0,6 bis 0,8 mVje Tonne expandierter Schlacke.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung geschäumter Schlacke, wobei eine mechanische Zerkleinerung
eines pyroplastischen Schlackenstroms mit Hilfe einer geneigten Rinne mit einer Vielzahl düsenartiger
öffnungen, durch die das Schäumungsmittel, vorzugsweise Wasser, zugeführt wird, und einer
Drehtrommel stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Schlacke zunächst
einer freien Expansion unterworfen wird, die im Laufe einer ersten Expansionsphase während
des kontinuierlichen Ausflusses des Schlakkenstroms durch eine geneigte Rinne stattfindet,
in die Druckwasser vom Boden aus geleitet wird; und eine zweite Expansionsphase, in deren Verlauf
der Schlackenstrom praktisch frei auf mindestens eine befeuchtete Platte auftrifft, die gegenüber
der Senkrechten geneigt ist, wobei sich der Schlackenstrom auf der Platte zu einer flachen
Schicht ausbreitet, die mindestens auf einer äußeren Fläche über ihre ganze Breite berieselt wird,
worauf anschließend die pyroplastischen Schlakkenteilchen, die von der Zerkleinerungstrommel
abgeschleudert werden, im Endteil ihrer Flugbahn durch einen Wasservorhang hindurchtreten, der
ihre Erstarrung fördert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Austritt der Rinne die
Schlacke in einen Schlitz geleitet wird, der durch eine durch eine Wasserzuführung befeuchtete
Platte, die gegenüber der Vertikalen geneigt ist, sowie durch eine zweite Platte derselben Breite,
die ebenfalls durch eine Wasserzuführung angefeuchtet wird, gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung der zweiten
Platte ein wirbeiförmiges Ausfließen der Schlacke bewirkt und ein besserer Kontakt der Schlackenschicht
mit dem Wasser unterhalb des Schlitzes ermöglicht wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenstrom
während seines Ausf Heßens über die Platten durch Spritzdüsen über die ganze Breite der hinteren
und/oder vorderen Fläche mit Druckwasser berieselt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenstrom
vor dem Auftreffen auf die Trommel über die ganze Breite seiner rückwärtigen Fläche vermittels
Spritzdüsen befeuchtet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommel eine gesteuerte
Menge aus den Schaufeln der Trommel austretenden Kühlwassers zugeführt wird.
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