DE29703389U1 - Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzöfen einsetzbar ist - Google Patents

Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzöfen einsetzbar ist

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Description

Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzöfen einsetzbar ist
Die Erfindung betrifft ein Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzöfen, insbesondere in Kupol- oder sonstigen Schachtöfen, gattiert wird.
Filterstäube sind feinkörnige Partikel, die in der Gießereiindustrie anfallen und durch geeignete Filteranlagen die Staubemission auf ein umweltverträgliches Maß reduzieren. Diese Stäube entstehen in einer Gießerei aus unterschiedlichen Bereichen, so im Schmelzbetrieb an Kupolöfen, Elektrolichtbogenofen, Drehtrommelöfen durch Filterung der staubhaltigen Abgase sowie bei der Sandaufbereitung für die Formerei und in der Putzerei. Je nach Entstehungsart weist dieser Staub unterschiedliche chemische Zusammensetzungen auf. So enthält der Staub aus dem Schmelzbetrieb zwischen 5 % bis 25 % Eisen bzw. Eisenoxide, Schwefel und schwefelhaltige Verbindungen und erhebliche Mengen an Siliziumoxid (bis 40 %), Kalziumoxid (bis 20 %) und Aluminiumoxid (bis 25 %) sind weitere Bestandteile. In diesem Staub sind auch lungengängige Schwermetalle enthalten, die im wesentlichen aus dem Schrotteinsatz stammen. Der Staub aus der Formerei-Sandaufbereitung besteht vornehmlich aus Formstoff und Binderpartikeln wie Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Kohlenstoff. Eine Schwermetallbelastung ist hier nicht zu verzeichnen. In der Putzerei fallen Stäube an, die aus einem Gemisch aus Formstoff und Metallstaub bestehen.
Bei der Herstellung von duktilen Gußeisen entsteht zusätzlich ein Filterstaub, der fast ausschließlich aus Magnesiumoxid besteht. Diese staubförmigen Abfallstoffe fallen im Gießereibetrieb an und sind geeignet zu entsorgen. Bei der Bearbeitung von metallischen Produkten entstehen erhebliche Mengen von Abfallmaterialien und andere kleinteilige metallische Reste, wie Schleifstaub, Stanzabfälle, Späne usw., die nicht ohne weiteres nutzbar sind.
Vom Stand der Technik ist die Verwertung von Filterstäuben und der Wiedereinsatz von kleinteiligen metallischen Resten im Schmelzbetrieb von Gießereien bekannt, vorzugsweise durch Verfahren, die durch Druckschriften bekannt geworden sind, mit
denen Produkte hergestellt werden, die gegenüber der erfinderischen Lösung den naheliegenden Stand der Technik verkörpern.
Nach der Druckschrift DE 44 16 699 Al wird ein Verfahren zur Verwertung von metallischen Restmaterial, insbesondere Spanmaterial, in Schmelzofen erfindungsgemaß dargestellt, wobei diese mit Staub zu Brikett gepreßt werden. Der Erfinder setzt ein Gemenge von kleinteiligen Resten, z. B. aus der Stanzerei, und Späne sowie Kupolofengichtgasfilterstaub ein, welches brikettiert und anschließend im Kupolofen zur Gußeisenherstellung verwendbar ist. Der Nachteil dieser Erfindung besteht darin, daß der Kupolofengichtgasfilterstaub erhebliche Mengen ca. 5 % bis 12 % von Schwefel und schwefeligen Verbindungen in der chemischen Zusammensetzung beinhaltet. Eine damit verbundene Anreicherung des Schwefelgehaltes übt eine schädliche Wirkung aus, indem es Zähflüssigkeit der Schmelze, Härte des Gusses und Blasenbildung erzeugt. Es ist auch nicht nachvollziehbar, daß ohne entsprechende Bindemittel durch Kaltbrikettierung bei den angegebenen Verpreßdruck druckstabile Briketts hergestellt werden, die einen rauhen Ofengang eines Kupolofens überstehen.
Weiterhin ist nach der Druckschrift DE 43 08 294 A1 ein Verfahren bekannt, welches die Herstellung von schlackebildenden Briketts zur Anwendung in Schmelzofen beschreibt, wobei die Briketts aus Filterstäuben und Gießereisanden hergestellt werden. Der erfinderische Nachteil besteht darin, daß als Bindemittel eine Sulfitablauge eingesetzt wird. Die Schwefelverbindungen dieser Lauge wirken sich wie bereits dargestellt, negativ auf die Schmelze aus. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Abgaskonzentration von SO2 und SO? ansteigt.
Ein Verfahren zur Herstellung von bindemittellosen Briketts aus Stahlwerksstäuben ist nach der Druckschrift DE 37 32 351 Al bekannt. In dieser Verfahrensbeschreibung werden eisenhaltige Stahlwerksstäube im Drehrohrofen unter inerter Atmosphäre auf über 500° C Brikettiertemperatur aufgeheizt. Der Nachteil dieser Erfindung besteht darin, daß die Stahlwerksstäube mit einem hohen energetischen Aufwand auf über 500° C aufgeheizt werden müssen, um druckstabile Briketts herstellen zu können. Durch die hohe Brikettiertemperatur ist auch ein erhöhter Verschleiß an den Brikettierwalzen zu verzeichnen, was die Standzeiten erheblich herabsetzt.
Die Erfindung nach Druckschrift DE 39 42 902 Al betrifft ein Verfahren von im Kupolofen anfallenden Stäuben, die wiederum in die Brennzone des Kupolofens eingeblasen werden. Der Nachteil dieser Erfindung besteht darin, daß zwar die Konzentration von Zink ansteigt, gleichzeitig steigen die Konzentrationen von Schwefel, Schwermetallen und anderen ofenschädlichen Stoffen, was sich bekanntlich negativ auf die Schmelze auswirkt.
In der Druckschrift DE 41 09 214 Al wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kupolofens dargestellt.
Erfindungsgemäß werden die Kupolofengichtgasstäube aus den Filteranlagen gesammelt und über die Windzufuhr wieder in den Kupolofen eingeführt. Es ergeben sich mit diesem Verfahren die gleichen Nachteile wie bei der Druckschrift DE 39 42 902 Al.
Die Umwandlung von Filterstäuben der Gießereiindustrie zu einem deponiefähigen Produkt wird in der Druckschrift DE 42 07 265 Al dargestellt. Als Bindemittel werden natürliche Binder Glucosesirup, Maisstärke usw. zugegeben. Die Erfindungsbeschreibung beinhaltet eine allgemeine technische Lehre. Da Gießereifilterstäube aus den einzelnen Verfahren und Anfallorten sehr unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen, ist es nicht nachvollziehbar, daß Körper mit ausreichender Festigkeit hergestellt werden können. Es mangelt hier wegen Fehlens der einzelnen Rezepturangaben der verwendeten Filterstäube an der nachvollziehbaren Offenbarung. Die Funktionsfähigkeit bzw. industrielle Anwendbarkeit ist deshalb nicht regelmäßig gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brikett zu entwickeln, das aus verschiedenen Filterstäuben von Eisengießereien besteht, das dem Gießereiprozeß zugefuhrt wird, indem es als Schlackebildner, zur Rückgewinnung von Eisen, vorzugsweise Gußeisen, und der Kohlenstoff als Energieträger oder Aufkohlungsmittel im Elektrolichtbogenofen dient und in wirtschaftlicher Weise auch bei schwankenden Gehalten in den Einzelkomponenten als Briketts mit konstanten Qualitäten vorliegen soll, wobei der Schwefelanteil gering sein muß.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach dem im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Briketts aus Filterstäuben bestehen, die aus der Sandaufbereitung der Formerei und/oder Putzerei und/oder Schleifstaub und/oder Kupolofengichtgasstaub mit MgO-Filterstaub aus der duktilen Gußeisenherstellung anfallen. Unter Zugabe von anderen hydraulischen Bindemitteln und Zugabe von Wasser werden die Filterstäube homogen vermischt bzw. Mischungen ohne hydraulisches Bindemittel aufbereitet, indem diese Filterstäube mit erhöhter Preßkraft mittels Walzenpresse bzw. Stempelbrikettierpresse verpreßt werden, wobei das so entstandene Brikett hitzestabil ist, das in einem Kupolofen als Zuschlagstoff gattiert und wirtschaftlich wieder eingesetzt werden kann.
Weitere Vorteile sind eine optimale Rückgewinnung von Eisen, der Kohlenstoff als Energieträgereinsatz und ein schlackebildendes Material, welche wirtschaftlich als Kreislaufmaterial einsetzbar ist und die eluierfahigen Schadstoffe in der Schlacke als glasig erstarrte Silikate in umweltverträglicher Form vorliegen.
Das Brikett besteht auch neben dem Filterstaub aus Eisengießereien auch aus MgO-Fiiterstaub, Kalksteinfilterstaub und Weißkalk.
Der MgO-Filterstaub aus Eisengießereien besteht zu über 70 % aus MgO mit Beimischungen aus Na2O, Chloriden und S1O2 mit einem durchschnittlichen pH-Wert von 10,3.
Der Kalksteinfilterstaub, welcher bei der Gewinnung von Kalksteinschotter anfällt, besteht zu über 90 % aus CaCO3 mit geringeren Beimischungen von SiOi und Al2O3. Industriell hergestelltes Calciumhydroxid (Weißkalk) ist ebenfalls vorteilhaft als Binder einsetzbar.
Die in Eisengießereien anfallenden Filterstäube, wie Kupolofengichtgasfilterstaub und/oder Filterstäube aus dem Schmelzbetrieb der Elektrolichtbogenofen und/oder Drehtrommelöfen sowie Filterstäube aus der Formsandaufbereitung, aus der Putzerei und/oder der Schleiferei, werden unter Einsatz von hydraulischen Bindern bzw. ohne hydraulische Binder vermischt und sind Bestandteil des Briketts.
Die Erfindung wird nachfolgenden an der Figur 1 mit Ausführungsbeispielen dargestellt.
Im ersten Ausfuhrungsbeispiel sind Filterstäube aus der Sandaufbereitung der Formerei, feinkörniger Koksgrus und MgO-Filterstaub mit folgenden Bestandteilen:
- 3 bis 20 kg MgO-Filterstaub,
- 40 bis 77 kg Filterstaub aus der Sandaufbereitung,
- 20 bis 40 kg feinkörniger Koksgrus, der sich im Koksbunker ansammelt
und nicht staubförmig in den Ofen gelangen darf,
im Brikett vorhanden.
Diese Briketts stellen einen Brennstoffersatz dar, der vorteilhaft im Kupolofen als Koksersatz bzw. im Elektrolichtbogenofen als Aufkohlungsmittel eingesetzt werden kann. Die Briketts mit einem Bestandteil von 3 bis 20 Gewichtsprozentanteilen hydraulischen Binder und 80 bis 97 Gewichtsprozentanteilen Filterstaub aus der Formsandaufbereitung besitzen einen Heizwert von über 5500 kJ/kg.
Im zweiten Ausführungsbeispiei enthält das Brikett Filterstaub aus der Putzerei und/oder Schleifstaub, der sehr eisenhaltig ist, mit anderen kleinteiligen Eisenteilen und MgO-Filterstaub, wobei die Bestandteile des Briketts aus:
- 3 bis 20 kg MgO-Filterstaub,
- 40 bis 77 kg Filterstaub aus der Putzerei bzw. Schleifstaub,
- 20 bis 40 kg feinteilige Eisenteile aus der metallverarbeitenden Industrie
bestehen.
Diese Brikett besitzt den hohen Eisengehalt der Putzerei- und/oder Schleifereistäube, die wirtschaftlich in den Schmelzprozeß wieder eingesetzt werden. Dabei ist vorteilhaft eine Anreicherung mit kleinteiligen Eisenteilen wie Feinbohrspäne, Drehspäne aus der metallverarbeitenden Industrie.
Um umfangreiche Analysen dieser anfallenden kleinteiligen Eisenteile zu vermeiden, ist es günstig, nur reine Gußeisen-Kleinteile im Brikett einzusetzen.
So ist es auch vorstellbar, daß die von jedem Schmelzofen anfallenden eisenhaltigen Stäube und die aus der eigenen mechanischen Bearbeitung der Gußstücke anfallenden kleinteiligen Eisenteüe mittels Brikett diesem Schmelzofen für die weitere Produktion nach dieser erfinderischen Lösung wieder zugeführt werden, wobei hier die zuvor
genannten umfangreichen Analysen, zwecks Einhaltung der notwendigen Qualität des zu erzeugenden Gußeisen, entfallen.
Der Einsatz eines Briketts, das aus 3 bis 20 % hydraulischen Binder und 80 bis 97 Gewichtsprozentanteilen Putzerei- und/oder Schleifstaub besteht, ist ebenfalls vorteilhaft möglich. Der Eisengehalt dieser Briketts beträgt durchschnittlich zwischen 40 % bis 60%.
Als drittes Ausföhrungsbeispiel besteht ein Brikett aus Kupolofengichtgasstaub, der bis zu 40 % aus SiO2, Eisen und Eisenoxid mit geringen Beimengungen von Al2O?, MnO, CaO, C und S besteht, indem MgO homogen vermischt, enthalten ist und somit schlackebildendes Material bildet.
Das Brikett besteht somit aus:
- 3 bis 20 kg MgO-Filterstaub,
- 5 bis 30 kg Kupolofengichtgasstaub,
- 67 bis 75 kg Gießereialtsand-bentonitgebunden.
Das Ziel dieses Ausfuhrungsbeispiels ist es, daß das Brikett die thermische Verwertung des Kupolofengichtgasstaubes absichert, der bekanntlich wegen seines Schwefelgehaltes und der Schwefelverbindungen nicht in konzentrierter Form eingesetzt werden sollte. Es ist deshalb eine optimale Verdünnung mit anderen ofenunschädlichen Filterstäuben anzustreben. Die im Ausführungsbeispiel 3 dargestellte Variante ist, das Brikett als optimalen Schlackebildner anzusehen.
Vorteilhaft ist jedoch auch ein Brikett, das aus 3 % bis 20 % hydraulischen Binder, 10 bis 30 Gewichtsprozentanteilen Kupoiofengichtgasfiiterstaub und 50 bis 87 Gewichtsprozentanteilen Filterstaub aus der Formsandaufbereitung besteht.
Ein Brikett, das aus allen, in einer Gießerei anfallenden Filterstäuben besteht, soll in einem vierten Ausfuhrungsbeispiel dargestellt werden.
Das Brikett besteht aus:
- 3 bis 20 kg MgO-Filterstaub,
- 5 bis 30 kg Kupolofengichtgasstaub,
- 25 bis 47 kg Filterstaub aus der Sandaufbereitung,
- 20 bis 50 kg Putzereifilterstaub und/oder Schleifstaub.
Ais hydraulischen Binder besitzt das Brikett auch Kalksteinfilterstaub bzw. Weißkalk. Der gesamte Bindergehalt beträgt zwischen 3 und 20 Gewichtsprozentanteilen, ,vorteilhaft 10 Gewichtsprozentanteile.

Claims (11)

Schutzansprüche
1. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen, insbesondere in Kupol- oder sonstigen Schachtofen, einsetzbar ist, wobei das Brikett aus industriell anfallenden Stäuben oder Gießereialtsanden, insbesondere aus Filterstäuben aus Eisengießereien, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Brikett aus diesen Stäuben und/oder Sanden, insbesondere Kupolofengichtgasfilterstaub und/oder Filterstaub aus der Formereisandaufbereitung und/oder Filterstaub aus der Putzerei und/oder Filterstaub aus der Schleiferei, die unterschiedliche Gehalte an Eisen, Eisenoxiden, Schwefel und schwefelhaltigen Verbindungen, Siliziumoxid, Kalziumoxid, Aluminiumoxid, lungengängige Schwermetalle in den jeweiligen Einzelkomponenten ausweisen, besteht, so daß das Brikett eine konstante Qualität, mit hohem Eisenanteil als Rückgewinnung von Eisen, vorzugsweise von Gußeisen, mit hohen Kohlenstoffanteilen als geballter Energieträger oder als Aufkohlungsmittel im Elektrolichtbogenofen dient und mit hohen Anteilen Siliziumoxid und Aluminiumoxid als Schlackebildner anliegen, und hydraulische Bindemittel, wie Magnesiumoxidfilterstaub oder Kalksteinmehl, auch Weißkalk oder vergleichbare Stoffe, aufweist.
2. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen einsetzbar ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein hydraulischer Binder mit 3 bis 20 Gewichtsprozentanteilen im Brikett vorhanden ist.
3. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen einsetzbar ist, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der hydraulische Binder aus MgO-Filterstaub oder Kalksandsteinmehl oder Weißkalk besteht.
4. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen einsetzbar ist, nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brikett eine äußere Abmessung in der Dimension zwischen 1 bis 15 cm besitzt, die der erforderlichen Durchgasung des Kupolofens dienlich ist.
5. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen einsetzbar ist, nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brikett aus 40 bis 77 Gewichtsprozentanteilen Filterstaub aus der Sandaufbereitung, 20 bis 40 Gewichtsprozentanteilen feinkörniger Koksgrus und 3 bis 20 Gewichtsprozentanteilen, vorzugsweise 10 Gewichtsprozentanteile, und hydraulischen Binder besteht.
6. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen einsetzbar ist, nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brikett aus 80 bis 97 Gewichtsprozentanteilen Filterstaub aus der Sandaufbereitung und 3 bis 20 Gewichtsprozentanteilen hydraulischen Binder besteht.
7. Brikett aus Fiiterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen einsetzbar ist, nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brikett aus 3 bis 20 Gewichtsprozentanteilen, vorzugsweise 10 Gewichtsprozentanteile, hydraulischen Binder und 40 bis 77 Gewichtsprozentanteilen Filterstaub aus der Putzerei und/oder Schleifstaub und 20 bis 40 Gewichtsprozentanteilen feinteilige Eisenteile, vorzugsweise Feinbohrspäne, und Drehspäne von Eisengußteilen besteht.
8. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen einsetzbar ist, nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brikett aus 80 bis 97 Gewichtsprozentanteilen Filterstaub aus der Putzerei und/oder Schleifstaub und 3 bis 20 Gewichtsprozentanteilen hydraulischen Binder besteht.
9. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen einsetzbar ist, nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brikett aus 5 bis 30 Gewichtsprozentanteilen Kupolofengichtgasfilterstaub und 67 bis 75 Gewichtsprozentanteilen Gießereialtsand-bentonitgebunden und 3 bis 20 Gewichtsprozentanteilen, vorzugsweise 10 Gewichtsprozentanteile, und hydraulischen Binder besteht.
10. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzofen einsetzbar ist, nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brikett aus 5 bis 30 Gewichtsprozentanteilen Kupolofengichtgasfilterstaub und 50 bis 92 Gewichtsprozentanteilen Filterstaub aus der Formsandaufbereitung und 3 bis 20 Gewichtsprozentanteilen, vorzugsweise 10 Gewichtsprozentanteile, und hydraulischen Binder besteht.
11. Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzöfen einsetzbar ist, nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brikett aus 3 bis 20 Gewichtsprozentanteilen, vorzugsweise 10 Gewichtsprozentanteile, hydraulischen Binder und 5 bis 30 Gewichtsprozentanteilen Kupolofengichtgasfilterstaub und 25 bis 47 Gewichtsprozentanteilen Filterstaub aus der Sandaufbereitung und 25 bis 50 Gewichtsprozentanteilen Putzereifilterstaub und/oder Schleifstaub besteht.
12, Brikett aus Filterstäuben von Eisengießereien, das als Zuschlagstoff in Schmelzöfen einsetzbar ist, nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brikett mit einem hohen Kohlenstoffgehalt als Aufkohlungsmittel für einen Elektrolichtbogenofen bestimmt ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0861909A1 (de) * 1997-02-28 1998-09-02 Wishbone Investments Limited Verwendung eines Briketts aus mit einem hydraulischen Bindemittel verfestigten Giessereiabflällen als Einsatzmaterial für Schmelzöfen einer Eisengiesserei
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DE102016202075A1 (de) * 2016-02-11 2017-08-17 Küttner Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Verhüttung von Reststoffen der Erzverarbeitung oder Stahlherstellung

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