DE3039854C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Um
wandeln eines pulverisierte Sulfidmetalle enthaltenden Zuführ
materials in ein zusammenhängendes Agglomerat aus den entspre
chenden Metalloxiden. Das entstehende Agglomerat eignet sich
zum Beschicken eines Gebläseofens zum Reduzieren der Metalloxi
de und zum Gewinnen des elementaren Metalls. Insbesondere
schafft die Erfindung eine Sinteranordnung für Sulfidmetalle,
die bei hohem Wirkungsgrad keine Emission schwefelhaltiger Ga
se zeigt, etwa von Schwefeldioxid, und die einen wesentlichen
Teil der beim Verbrennen der Sulfide des Zuführmaterials erzeug
ten Wärme wiedergewinnt.
Zur Gewinnung des Reinmetalls aus Erzen, welche das Metall in
Sulfidform enthalten, etwa als Metallsulfate und Metallsulfide,
wird seit Jahrzehnten so vorgegangen, daß das Erz zu Pulver
zerkleinert wird, das Erz dann zur Entfernung von Verunreini
gungen konzentriert wird, und dann das Konzentrat unter Bildung
eines Agglomerates der entsprechenden Metalloxide gesintert wird,
worauf die Metalloxide in einem Gebläseofen zu Reinmetall umge
wandelt werden. Die Sinterstufe wird üblicherweise in einer
Vorrichtung vorgenommen, die im allgemeinen als Dwight- und
Lloyd-Maschine bezeichnet wird.
Die Dwight- und Lloyd-Maschine ist mit einem sich bewegenden,
endlosen Förderrost versehen, ähnlich einem Förderband, auf
welchem sich eine pulverisierte Schicht aus Erzkonzentrat mit
Sulfidmetall befindet. An einem Ende der Maschine befindet sich
eine Zündkammer, in welcher der Sulfidanteil des Konzentrats angezündet
wird. Luft und Öl werden nach unten durch das Konzentrat
geblasen, um so eine Verbrennung der unteren Oberfläche
einer aus Konzentrat bestehenden Zündschicht in Gang zu bringen.
Die Hauptkonzentratschicht wird dann auf die bereits entzündete
Zündschicht aufgebracht, und diese Kombination wird dann auf dem
Rost einer Sinterzone zugeführt, durch welche Luft in Richtung
nach oben hindurchgeleitet wird, um so die Verbrennung der schwefelhaltigen
Verbindungen zu unterstützen. Das oberhalb der Sinterzone
abziehende Gas besitzt einen hohen Anteil an Schwefeldioxid
und kann als Zuführmaterial für die Schwefelsäureherstellung
dienen.
Das Konzentrat brennt in der Sinterzone, bis die Flammen schließlich
durch die obere Oberfläche hindurchbrechen, womit dann eine
maximale Temperatur erreicht ist und der größte Teil des Schwefels
sich in Schwefeldioxid umgewandelt hat. Durch den Brennvorgang
agglomeriert das Konzentrat zu einer zusammenhängenden
Masse, die im allgemeinen als Sinterschicht bezeichnet wird.
Die die Sinterzone verlassende Sinterschicht wird vom Rost einer
Kühlzone zugeführt, welche der Sinterzone nachgeschaltet ist.
Ein Kühlgasstrom wird durch die Sinterschicht hindurchgebla
sen und wird dann oberhalb des Rostes in einer Abzughaube auf
gefangen. Nach der Abkühlung wird die Sinterschicht physikalisch
zerkleinert, und die kleinen Körner werden dann wiederum der
Zündkammer zugeführt, während die groben Sinterkörner einem
Gebläseofen zugeführt werden, in welchem eine Reduktion der Me
talloxide zu elementarem Metall erfolgt.
Weil auch nach der Sinterzone noch ein gewisser Abbrand der Sin
terschicht stattfindet, kann das Abgas der Kühlzone Schwefeldio
xid enthalten. Der Schwefeldioxidgehalt der Abgase der Kühlzone
ist jedoch zu gering, als daß es sinnvoll wäre, diese Abgase
einer Schwefelsäureanlage zuzuführen; die Abgase werden deshalb
bisher entweder in die Atmosphäre abgelassen oder einer Behand
lung zur Entfernung des Schwefeldioxids unterworfen.
Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfah
rens und einer Anlage, mit deren Hilfe es möglich ist, die Emis
sion von Schwefeldioxid in die Atmosphäre wesentlich herabzu
setzen oder ganz zu vermeiden. Weiterhin soll ein wesentlicher
Teil der entstehenden Wärme wiedergewonnen werden, um so den
Brennstoffverbrauch derartiger industrieller Anlagen herabzuset
zen. Weiterhin soll mit der Erfindung erreicht werden, daß im
wesentlichen das gesamte entweichende Schwefeldioxid sich in
einem einzigen Gasstrom konzentriert, der dann zur Speisung ei
ner Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure dienen kann.
Sintermethoden und -vorrichtungen mit Aufstrom-Sinterung auf der
Grundlage von Dwight- und Lloyd-Maschinen oder Abwandlungen davon
sind in der US-PS 26 72 412 und der US-PS 36 49 244 beschrieben.
Die erstgenannte Patentschrift offenbart die Rezirkulation
eines Teiles des Abgases und die Vermischung des rückgeführten
Gases mit Luft und Verbrennungsgasen der Zündzone. Das Gasge
misch wird dann durch das Sinterbett getrieben. Die zweitge
nannte Patentschrift offenbart ein System mit drei Zonen, näm
lich einer Sinterzone, einer Verdichtungszone ohne durch die
Sinterschicht hindurchströmendes Gas, und einer Kühlzone.
Eine Reihe von US-Patentschriften beschäftigt sich mit Abstrom
Sinterverfahren und -vorrichtungen, wobei zumindest ein Teil
der Abgase wiedergewonnen wird. Die US-PS 39 63 481 offenbart
eine Abstrom-Sinterung und eine Aufstrom-Kühlung mit Wiedergewin
nung des Abgases der Kühlzone und Rückführung desselben zum Gas
einlaß der Sinterzone, wobei Staub aus dem Gas entfernt werden
soll. Die US-PS 40 67 727 offenbart ebenfalls eine Rezirkulation
der Abgase einer Zwischen-Kühlzone und das Zurückführen der Ga
se in eine Sinterzone, was ebenfalls dazu dient, Staub aus dem
Gasstrom zu entfernen. Die US-PS 39 09 189 offenbart eine Abstrom
Sinternmaschine für Eisenerze, wobei ein Teil eines vergleichs
weise kühlen Stromes einer nachgeschalteten Kühlzone zugeführt
wird, um so den Anteil an Kohlenwasserstoff im Abgas der Sinter
zone zu vermindern. Die US-PS 40 23 960 schließlich offenbart
ein Sintersystem mit Zündzone, Sinterzone und Verbrennungszone,
bei welchem die Abgase der Verbrennungszone zur Sinterzone zu
rückgeführt werden, dort durch die Sintercharge hindurchgehen
und anschließend gereinigt werden.
In der druckschriftlichen Veröffentlichung "The New Up-Draft
Sintering Installation of the Binsfeldhammer Lead Smelter of the
Stolberger Zink A.G.", Erzbergbau u. Metallhüttenwesen, 11, Seiten 301-310
(1958) behandelt das Aufstromsintern mit
Wiedergewinnung der Abgase. Der Artikel enthält eine detaillier
te Beschreibung des Betriebs der Aufstrom-Sintermaschine, des
Zuführmaterials und der Steuerung. Fig. 6 zeigt eine Rückfüh
rung der Abgase der Zündzone und der Zwischen-Kühlzone zur Sin
terzone.
Auch der Aufsatz "Gas Recirculation in Sintering of Lead and
Zinc Concentrates" M.O. Peucker u. a., Sintering Symposium,
Port Pirie, South Australia, September 1958, Austro-Asian In
stitute of Mining and Metallurgy, Seiten 261-284 befaßt sich mit
einem Aufstrom-Sintersystem. Dabei wird ein spezielles Gas-
Rezirkulationssystem für eine Zink- oder Bleisintermaschine vor
geschlagen (Fig. 3 und 6).
Auch Steuersysteme für Sintermaschinen sind/einer ganzen Reihe
von Druckschriften behandelt. So offenbart die US-PS 32 11 441
eine Steuerung der Geschwindigkeit der Erzzuführung auf der
Grundlage von Temperatur- und Druckmessungen an verschiedenen
Stellen der Maschine. Die US-PS 40 65 295 beschreibt eine Ge
schwindigkeitssteuerung der Maschine in Abhängigkeit von der
Temperatur der Abgase. In ähnlicher Weise offenbart die US-PS
33 99 053 die kontinuierliche Messung der Temperatur der Abgase
an verschiedenen Punkten und die kontinuierliche Regelung der
Geschwindigkeit der Maschine, und zwar mit dem Ziel, einen ge
wünschten Temperaturverlauf zu erhalten. Die US-PS 31 94 546
schließlich offenbart die Verwendung eines Indikators, der den
Durchbrand anzeigt, wobei dann auf der Grundlage dieser Messung
eine automatische Steuerung der Zuführmenge und der Rostge
schwindigkeit erfolgen soll.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, den Verbrauch
an Kühlgas zu vermindern und damit das Abkühlverfahren noch
wirtschaftlicher zu machen. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt
sich aus den kennzeichnenden Verfahrensschritten des Hauptan
spruchs.
Mit der Erfindung wird dagegen ein Verfahren zum Abkühlen
einer Metalloxide enthaltenden Sinterschicht von einer ersten
vorgegebenen Temperatur auf eine zweite vorgegebene Temperatur
geschaffen, bei welchem die Sinterschicht kontinuierlich einer
ersten Kühlzone zugeführt wird, in welcher ein Gasstrom durch
die Schicht hindurchgeblasen wird, der eine dritte Temperatur
aufweist, die geringer ist als die erste Temperatur, wobei sich
dieser Gasstrom auf eine vierte Temperatur erwärmt und nach
dieser Erwärmung aus der ersten Kühlzone ausgeleitet wird. Die
ser abgeleitete Gasstrom wird dann auf eine fünfte Temperatur
abgekühlt, weil die fünfte Temperatur unter der dritten Tempera
tur liegt. Die Sinterschicht wird dann einer zweiten Kühlzone
zugeführt, in welcher der abgekühlte Gasstrom durch die Schicht
hindurchgeschickt und anschließend aus der zweiten Kühlzone aus
geleitet wird. Der aus der zweiten Kühlzone ausgeleitete Gas
strom wird dann der ersten Kühlzone zugeführt.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht also darin, daß
der in zwei Kühlzonen durch die Sinterschicht hindurchgeleitete
Gasstrom vollständig rückgewonnen wird, und zwar durch Rückfüh
rung jeweils zur anderen Kühlzone. Zwischen dem Gasauslaß der
ersten Kühlzone und dem Gaseinlaß der zweiten Kühlzone befin
det sich eine Kühlstufe, in welcher vorzugsweise ein Wärmeaus
tausch zwischen einem Prozeß-Gasstrom der Sinteranlage und dem
aus der ersten Kühlzone ausgeleiteten Kühlgas stattfindet. In
dieser Kühlstufe wird die Temperatur des die erste Kühlzone
verlassenden Gases auf eine Temperatur abgekühlt, die unter der
Temperatur des Kühlgases bei seinem Eintritt in die erste Kühl
zone liegt.
Der beim Abkühlen des aus der ersten Kühlzone entlassenen Gas
stroms auftretende Wärmeaustausch kann mit irgendeiner zu erwär
menden Flüssigkeit oder irgendeinem zu erwärmenden Gas des Sin
terprozesses erfolgen, und zwar unter Verwendung eines üblichen
Wärmetauschers. Dieser Wärmeaustausch erbringt den wesentlichen
Vorteil einer Energieeinsparung bezüglich des ansonsten für die
Erwärmung erforderlichen Heizmaterials.
Mit der Erfindung wird auch eine Anordnung zum Abkühlen einer
Sinterschicht geschaffen, die aus einer Sinterzone und zumin
dest aus einer ersten und einer zweiten Kühlzone besteht. Dabei
sind erste Windkammern zum Zuführen eines Gases in den unteren
Bereich der ersten Kühlzone, zweite Windkammern zum Zuführen
eines Gases in den unteren Bereich der zweiten Kühlzone, erste
Abzughauben zum Ableiten des Gases aus dem oberen Bereich der
ersten Kühlzone, zweite Abzughauben zum Ableiten des Gases aus
dem oberen Bereich der zweiten Kühlzone, eine erste Leitung zum
Verbinden der ersten Abzughauben mit den zweiten Windkammern,
eine zweite Leitung zum Verbinden der zweiten Abzughauben mit
den ersten Windkammern und eine einen Gaskühler enthaltende
Leitung vorgesehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Sinterbandes
nach der Erfindung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung, betreffend das während
des Betriebs der Anlage von Fig. 1 entstehenden Ab
gases,
Fig. 3 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Abgaswiederge
winnung,
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform der
Abgaswiedergewinnung und
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung.
Fig. 1 zeigt ein Sinterband, bei welcher der Sulfid
anteil von Bleikonzentraten durch Ausbrennen des Schwefels
und Umsetzen in SO₂-Gas ausgeschieden werden soll. Der Sinter
band von Fig. 1 weist einen endlosen, sich bewegenden
Förderrost 20 auf, der sich durch eine Zündzone 21, eine Sin
terzone 22, eine erste Kühlzone 23, eine zweite Kühlzone 24
und eine End-Kühlzone 25 bewegt.
Der Förderrost 20 besteht aus einer Reihe von miteinander ver
bundenen Paletten, die eine derart offene Konstruktion besitzen,
daß Gase hindurchströmen können; andererseits ist die offene
Konstruktion derart dicht gewählt, daß das körnige Bleikonzen
trat nicht durch die Palette hindurchfällt. Der Förderrost 20
wird durch die verschiedenen Zonen mit Hilfe eines Antriebes 26
hindurchgeführt, der mit Kettenzahnrädern versehen ist,
welche am Förderrost 20 angreifen und diesen mit vorgegebener
Geschwindigkeit bewegen. Der Antrieb 26 seinerseits wird
durch einen Motor veränderbarer Geschwindigkeit (Fig. 5)
angetrieben.
Der Rost 20 mit den zugeordneten Antriebselementen 26 wirkt
als kontinuierliches Fördersystem zum Transportieren der
Bleikonzentrate von der Zündzone 21 bis durch die End-Kühl
zone 25 hindurch. Nach Durchlaufen der End-Kühlzone liegt
das Bleikonzentrat in Form einer kontinuierlichen, agglome
rierten Schicht vor, die Bleioxide und etwa 1 bis 2% Schwe
fel enthält. Das Bleikonzentrat wird dann vom Rost 20 abge
nommen und durch einen Zerkleinerungsapparat 27 physikalisch
zerkleinert. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß
alle angegebenen Prozentwerte im Fall von Feststoffen und
Flüssigkeiten als Gewichtsprozente zu verstehen sind, bei
Bezugnahme auf Gase jedoch als Volumenprozente.
Die agglomerierten Sinterkörner aus im wesentlichen Blei
oxid werden einem Blei-Gebläseofen bzw. -Hochofen (Fig. 4)
zugeführt, in welchem das Bleioxid zu metallischem Blei re
duziert wird. Die durch den Zerkleinerer 27 erzeugten Brocken
oder Körner werden daraufhin in den Kreislauf zurückgeführt
und mit dem frischen Chargenstrom 28 vereinigt, um so die
Bleikonzentrat-Zuführcharge zu bilden.
Der frische Zuführstrom 28 besteht aus Bleikonzentraten und
sogenannten Plus-Stoffen, wie etwa Kalk (Ca₂O₃), Kieselerde
und dergleichen. Das Bleikonzentrat besteht vor allem, aus Blei
sulfid (PbS) und Bleisulfat (PbSO₄) und wird aus Bleierz ge
wonnen, das in die gewünschte Korngröße zerkleinert
und durch Entfernung von Zuschlagstoffen konzentriert worden
ist. Der frische Zuführstrom 28 weist im allgemeinen einen
Schwefelgehalt zwischen etwa 10 und 18% auf, wobei dieser Schwe
felgehalt auf 5 bis 8%, vorzugsweise 6 bis 7% dadurch er
niedrigt wird, daß - wie erwähnt - Material hinzugemischt wird,
welches bereits die Anordnung durchlaufen hat. Das rückge
führte Feinmaterial soll vorzugsweise in einem Anteil von
100% bis 300% dem frischen Materialstrom 28 zugeführt werden,
je nach dem Schwefelgehalt des frisch zugeführten Materials.
Die Mischung aus neuem Material 28 und rückgeführtem Feinma
terial soll nachfolgend als zugeführtes Bleikonzentrat be
zeichnet werden. Dieses zugeführte Bleikonzentrat wird in der
Zündzone 21 in zwei Stufen gleichmäßig auf den Förderrost
20 aufgebracht. In der ersten, sich stromaufwärts des Ofens
34 befindenden Stufe wird eine sogenannte Zündschicht 28 a
aus Bleikonzentrat mittels einer Zuführleitung 29 a auf den
Rost 20 aufgebracht. Diese Zündschicht 28 a, die in der Praxis
etwa 2,5 cm dick sein kann, wird dann in den Ofen 34 einge
bracht. Ein Brennstoff, beispielsweise Erdgas, und Luft wer
den in den Ofen 34 eingeführt und dort zum Brennen gebracht,
worauf die brennenden Zündgase durch die Zündschicht 28 a
hindurch nach unten in den Windkasten 34 a gesaugt werden, aus
dem sie als Gasstrom 35 abgeleitet werden. Die Zündschicht
28 a wird bei ihrem Durchgang durch den Ofen 34 entzündet.
Die Hauptmenge an Bleikonzentrat wird dem Rost nach Durch
laufen des Ofens 34 zugeführt, und zwar mittels eines Zu
führschachtes 29 b. Das Gewichtsverhältnis zwischen Hauptmenge
an Bleikonzentrat und Zündschicht 28 a beträgt vorzugsweise
etwa 17 : 1, was bedeutet, daß die der Sinterzone 22 zugeführte
Chargenschicht etwa 45 cm dick ist. Wie aus Fig. 1 ersicht
lich ist, wird die Hauptmenge unmittelbar auf die brennende
Zündschicht 28 a geschüttet, so daß eine Entzündung derselben
erfolgt und sich eine brennende Chargenschicht 33 bildet.
Gemäß Fig. 1 weist jede der nachfolgenden Zonen, also die
Sinterzone 22, die erste Kühlzone 23, die zweite Kühlzone
24 und die End-Kühlzone 25 eine Mehrzahl von Windkästen 1 bis
16 auf, die sich unter dem Rost 20 befinden und nach oben
gerichtet sind; oberhalb des Rostes 20 befinden sich Abzug
hauben 29 bis 32. Die Abzughauben sind voneinander nur durch
eine Wand getrennt, um so einen Verlust an Abzugsgas zwischen
den Hauben zu vermeiden und um sicherzustellen, daß sie das
von den zugeordneten Windkästen nach oben durch den Rost
hindurchgeblasene Gas aufnehmen. Trennwände zwischen den Ab
zughauben enden in genügender Höhe über dem Rost 20, damit
die Schicht aus Sintermaterial ungehindert von der einen in
die nächste Zone gefördert werden kann.
Die entzündete Materialschicht 33 wird also der Sinterzone 22
zugeführt, in welcher ihr Sauerstoff zugeleitet wird, und
zwar durch den nach oben gerichteten Strom aus mit Luft ange
reichertem Gas, der von den Windkästen 1 bis 7 nach oben in
die Abzughaube 29 strömt. Während des Hindurchgangs der
Schicht 33 durch die Sinterzone 22 bewegt sich die Brennfläche
vom Boden der Schicht 33 nach oben zu deren Oberfläche hin
und bricht - im Idealfall - am Punkt 36 durch die Oberfläche
der Schicht 33 hindurch (Fig. 1 und 2). Dieser Punkt wird
in der Fachsprache als Durchbrennpunkt bezeichnet. Um eine
optimale Wirksamkeit der Anlage zu erreichen, sollte der
Durchbrennpunkt sich im Endbereich der Sinterzone 22 befin
den, und zwar unmittelbar vor dem Beginn der ersten Kühl
zone. In der Sinterzone verbrennt ein wesentlicher Teil des
Sulfidanteils der Schicht 33 zu SO₂; das Schwefeldioxidgas
wird von der Haube 29 aufgefangen, und die Schicht 33 agglo
meriert zu einer Schicht 37, die im allgemeinen als Sinter
schicht bezeichnet wird.
Der der Schicht 33 durch die Windkästen 1 bis 7 zugeführte
Gasstrom 38 besteht aus abgesaugtem Zündgas, welches über
die Leitung 35 zugeführt wird, aus von außerhalb des Systems
über die Leitung 39 zugeführter Luft und/oder wiedergewonnener
heißer Luft der End-Kühlzone 25, die über die Leitung 47 zu
geführt wird. Die Temperatur des Gasstroms 38 liegt in der
Praxis vorzugsweise bei etwa 66 bis 149° C.
Der Gasstrom 38 wird über die Windkästen 1 bis 7 durch die
Schicht 33 hindurchgetrieben und unterstützt die Verbrennung
des Sulfidgehalts der Schicht 33. Der Gasstrom 38 wird dann
zusammen mit dem sich bei der Oxidation der Schwefelkomponen
ten ergebenden SO₂-Gas durch die Haube 29 abgezogen. Die
Menge an Gas des Stromes 38 wird gemäß der Erfindung so be
stimmt, daß genügend Sauerstoff für die Verbrennung vorhan
den ist; die Geschwindigkeit des Gases durch die Schicht 33
soll jedoch unter 45 m/min. liegen, um eine physikalische Beein
trächtigung der Schicht 33 zu vermeiden. Die Gasgeschwindig
keiten sind dabei hier so berechnet worden, daß das Volumen
des pro Minute durch den Rost hindurchgehenden Gases durch
die Fläche des Rostes 20 geteilt wird. Die von der Haube
29 aufgefangenen Gase werden aus dieser als Gasstrom 40 ab
gezogen, wobei der Gasstrom 40 einen vergleichsweise hohen
Anteil an SO₂ aufweist und deshalb einer Säureanlage zur
Umsetzung des Schwefeldioxids in Schwefelsäure zugeführt
werden kann.
Gemäß Fig. 2 liegt die Temperatur der Abgase der Sinterzone
bis zum Windkasten 4 in etwa konstant unter 93° Celsius. Vom
Windkasten 5 bis 7 steigt dann die Temperatur schnell auf
etwa 538° Celsius an. Die maximale Temperatur der Abgase
ergibt sich am Punkt 36, also dem Durchbrennpunkt.
Der Austritt SO₂ aus der Schicht 33 ist in Fig. 2 durch eine
durchgezogene Linie dargestellt. Der Austritt von Schwefel
dioxidgas steigt bis etwa zum Windkasten 4 an, an welcher
Stelle der Maximalwert erreicht wird; anschließend nimmt
dann der Wert wieder ab. Am Ende der Sinterzone beträgt der
Anteil an SO₂ im Abgas etwa 2%; er nimmt durch die Kühlzonen
hindurch bis etwa 0,25% in der zweiten Kühlstufe und in der
End-Kühlstufe ab.
Der Betrieb der Sintermaschine basiert auf der Konzentration
des Schwefeldioxidgases in dem an SO₂ reichen Gasstrom 40.
Der Gasstrom 40 enthält etwa 6 oder mehr % SO₂ und eignet
sich sehr gut als Zuführgas für eine Anlage zur Herstellung
von Schwefelsäure. Wie weiter unten noch im einzelnen er
läutert werden wird, verläßt nur der Gasstrom 40 die Sinter
anlage, und es erfolgt kein Ablassen von Verfahrensgas in
die Atmosphäre, obwohl, wie in Fig. 2 gezeigt, das Gas der
Kühlzonen 2 bis 0,25% Schwefeldioxid enthält.
Aufgrund der auf die Haube 29 ausgeübten Saugwirkung zum
Absaugen des Gasstromes 40 ergibt sich eine kleine Strömung
von Verarbeitungsgas unter die Trennwände der Abzugshauben
hindurch von den Kühlzonen 23, 24, 25 in Richtung auf die
Sinterzone 22. Diese der Richtung der Rostbewegung entgegen
gesetzte Strömung von Verarbeitungsgas verhindert während
des Rückführvorgangs eine Stauung und führt zu einem im we
sentlichen konstanten Volumen des rückgeführten Gases wäh
rend des stationären Betriebszustandes der Sintermaschine.
Aus der Sinterzone 22 gelangt die Sinterschicht 37 in die erste
Kühlzone 23, in welcher die Schicht durch Wärmeaustausch mit
einem Kühlgasstrom 41 gekühlt wird, der mittels der Wind
kästen 8 bis 11 durch die Sinterschicht und den Rost hindurch
getrieben wird. Das Wort "erste Kühlzone" soll dabei nur die
Reihenfolge bezeichnen; die erste Kühlzone muß keineswegs
eine stärkere Kühlwirkung ausüben als die nachfolgenden Kühl
zonen, wenn dies auch in der Praxis meist der Fall ist.
Der Kühlgasstrom 41 muß eine niedrigere Temperatur haben als
die Schicht 37 zum Zeitpunkt ihres Eintritts in die Zone 23,
d. h. am Punkt 36. Die Temperatur der Schicht 37 am Ende der
Zone 23 ist selbstverständlich eine Funktion der Strömungs
geschwindigkeit und der Temperatur des Kühlgasstromes 41.
Die Temperatur des Kühlgasstromes 41 liegt vorzugsweise bei
etwa 316° Celsius. Die Strömungsmenge des Kühlgases 41 wird
so bemessen, daß die Schicht am Punkt 42 die gewünschte Tem
peratur hat und daß sich eine Gasgeschwindigkeit durch die
Schicht ergibt, die unter 45 m/min. - am besten zwi
schen 15 und 30 m/min. - liegt. Der Kühlgasstrom 41 wird dann
in der Haube 30 aufgefangen und als Gasstrom 43 aus dieser
abgeleitet.
Die Schicht 37 verläßt dann die erste Kühlstufe 23 und ge
langt in die zweite Kühlstufe 24, wo eine weitere Kühlung
durch Wärmeaustausch mit einem Kühlgasstrom 44 erfolgt, der
von den Windkästen 12 bis 14 durch die Schicht hindurchge
leitet wird. Der Kühlgasstrom 44 weist vorzugsweise eine Tem
peratur von etwa 176° Celsius auf und wird mit einer Ge
schwindigkeit unter 45 m/min. durch die Schicht hindurchge
blasen. Der Kühlgasstrom wird dann in der Haube 31 gesammelt
und als Gasstrom 45 einer Temperatur von etwa 375° Celsius
abgeleitet.
Wie später noch im einzelnen erläutert werden wird, muß die
Kühlzone 25 nicht zwangsläufig vorhanden sein. Wird keine
End-Kühlzone 25 verwendet, dann werden Temperatur und Strö
mungsmenge des Kühlgasstromes entsprechend bemessen, und die
Zahl der Windkästen in der zweiten Kühlzone 24 wird so ge
wählt, daß die Endtemperatur des die Schicht 37 verlassenden
Gases bei etwa 260° Celsius liegt.
Wird jedoch eine End-Kühlzone 25 verwendet, dann wird ein
Strom 46 aus Umgebungsluft (etwa 21° Celsius) von den Wind
kästen 15 und 16 durch die Schicht 37 hindurchgeleitet. Der
Kühlgasstrom 46 wird dann in der Haube 32 gesammelt und wird
als Gasstrom 47 einer Temperatur von etwa 260° Celsius abge
leitet. Die Strömungsmenge des Kühlgasstromes 46 wird so
bemessen, daß der gewünschte Kühleffekt erreicht wird, wobei
jedoch die Gasgeschwindigkeit durch die Sinterschicht 30 m/min
beträgt.
Die Geschwindigkeit des durch das Konzentrat 33 und die Sin
terschicht 37 hindurchgeleiteten Gases soll vorzugsweise
unter etwa 45 m/min. liegen. Liegt die Geschwindigkeit höher,
dann kann nämlich der physikalische Zusammenhang der Konzen
tratschicht zerstört werden, und das gewünschte Ergebnis wird
möglicherweise nicht erreicht, nämlich die Erzeugung einer
kontinuierlichen Agglomeratschicht. So kann eine zu große
Gasgeschwindigkeit Löcher in der Schicht 33 oder in der Schicht
37 erzeugen. Selbstverständlich nimmt diese Gefahr mit fort
schreitender Weiterbewegung der Schicht (und Abkühlung der
selben) ab, besteht also insbesondere in der Sinterzone 22.
Im allgemeinen soll die Gasgeschwindigkeit durch die Konzen
tratschicht 33 und die Sinterschicht 37 in den Zonen 22 bis 25
im Bereich zwischen 15 und 45 m/min. liegen, vorzugsweise im
Bereich zwischen 23 und 30 m/min.
Wie bereits erwähnt, verläßt die Sinteranlage nur ein einzi
ger Gasstrom 40, der reich an SO₂ ist; der Gasstrom 40 wird
einer Säureanlage zugeführt, in welcher das SO₂ in H₂SO₄
umgewandelt wird. Die anderen Abgasströme, nämlich die
Ströme 43, 45 und 47 werden innerhalb der Anlage zu ihren
Einlässen rückgeführt, um so eine Verschmutzung der Atmos
phäre mit SO₂ und anderen unerwünschten Verunreinigungen
zu vermeiden. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden An
lage ist deshalb, daß keine Verarbeitungsgase in die Atmos
phäre abgelassen werden.
Wie aus den Fig. 1, 3 und 4 ersichtlich ist, wird der eine
Temperatur von etwa 427° Celsius aufweisende Abgasstrom 43
der Haube 30 einem Wärmetauscher 48 zugeführt, in welchem der
Gasstrom auf eine Temperatur von etwa 177° Celsius abgekühlt
wird; dieser abgekühlte Gasstrom wird mit 49 bezeichnet. Die
dem Gasstrom 43 im Wärmetauscher 48 entnommene Wärme wird
vorzugsweise dazu verwendet, einen Verfahrensstrom zu erwär
men, der ansonsten durch eine fremde Energiequelle aufgeheizt
werden müßte. Gemäß Fig. 4 wird der Wärmetauscher 48 dazu
herangezogen, den Verbrennungsluftstrom zum Blei-Blasofen 50
vorzuwärmen, wobei ein solcher Ofen 50 üblicherweise Bestand
teil einer Blei-Sintermaschine ist. Der Blasofen dient dazu,
die in der Sinterschicht befindlichen Bleioxide zu metallischem
Blei zu reduzieren, wobei das metallische Blei daraufhin zu
handelsüblichem Blei verarbeitet wird. Vorzugsweise wird der
Luftstrom für den Blasofen im Wärmetauscher 48 auf eine Tem
peratur zwischen etwa 260 bis 370° Celsius vorgewärmt. Der
Gasstrom 43 wird abgekühlt und wiederum der zweiten Kühlzone
zugeführt. Gemäß der Zeichnung verläßt der Gasstrom 43 den
Wärmetauscher 48 als Gasstrom 49, der dann über die Wind
kästen 12 bis 14 als Gasstrom 44 der zweiten Kühlzone 24
zugeführt wird. Der Abgasstrom 45 wird vorzugsweise voll
ständig rückgeführt und gelangt als Gasstrom 41 über die
Windkästen 8 bis 11 zur ersten Kühlzone 23.
Aus dem obigen ergibt sich, daß bei der erfindungsgemäßen
Anordnung eine möglichst hundertprozentige Wiedergewinnung
des Kühlgases erfolgt, welches der ersten und der zweiten
Kühlzone 23, 24 zugeführt wird, wobei Grenzen eben durch
die industriellen Gegebenheiten solcher Anlagen bestimmt
werden. Wie bereits erwähnt kann eine kleine "Leckströmung"
von Verarbeitungsgas existieren, und zwar von den Kühlzonen
zur Sinterzone. Das Volumen dieser Leckströmung ergibt sich
durch die geringeren Anteile an SO₂, die in den Kühlzonen
abgegeben werden. Der verwendete Begriff der hundertpro
zentigen Wiedergewinnung sollte deshalb nicht theoretisch
verstanden werden.
Der Kühlgasstrom 41 verläßt die erste Kühlzone 30, wird dann
gekühlt und dient dann als Zuführ-Gasstrom der zweiten Kühl
zone 31. Der Kühlgasstrom 44 verläßt die zweite Kühlzone 31, wird
rückgeführt und dient dann als Zuführ-Gasstrom für die erste
Kühlzone 30. Durch diese vollständige Wiedergewinnung der Kühl
gasströme 41 und 44 wird erreicht, daß kein SO₂-haltiges
Verarbeitungsgas aus dem System nach außen gelangt, womit
das bei den bisherigen derartigen Anlagen bestehende Problem
der Luftverschmutzung gelöst wird. Die Gasströme 43 und 45
weisen einen nur geringen SO₂-Gehalt auf und sollen nicht zu
sammen mit dem an SO₂ reichen Gasstrom 40 der Säureanlage
zugeführt werden, weil dies den Wirkungsgrad der Säureanlage
wesentllch verschlechtern würde.
Gemäß den Fig. 1 und 3 wird das Abgas der End-Kühlzone
25 ebenfalls wiedergewonnen und als Komponente des Gasstromes
38 der Sinterzone 22 zugeführt. Nachdem der rückgeführte Gas
strom 47 im wesentlichen aus Luft besteht, kann er zusammen
mit Frischluft zur Bildung des Gasstromes 38 dienen. Das im
Gasstrom 47 enthaltene SO₂ wird im Gasstrom 40 reduziert.
Vorzugsweise ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, um den
Durchbrennpunkt der Sinterschicht am Punkt 36 zu haben, d. h.
am Ende der Sinterzone 22. Der Durchbrennpunkt 36 stellt den
Endpunkt des eigentlichen Sulfidbrandes dar und der Entwick
lung von wesentlichen Mengen an SO₂ im Verarbeitungsgas. Um
den SO₂-Anteil im Gasstrom 40 möglichst groß zu machen, ist
es wichtig, daß der Durchbrennpunkt sich tatsächlich am Be
ginn der ersten Kühlzone 23 befindet. Der SO₂-Anteil des Gas
stromes 40 liegt dann über 4% und vorzugsweise über 6%, so
daß er sich ausgezeichnet zur Speisung einer Schwefelsäure
anlage eignet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, stellt der
Ort des Durchbrennpunktes den Punkt maximaler Temperatur des
die Sinterschicht 37 verlassenden Abgases dar. Der Sinn der
erwähnten Steuervorrichtung ist es deshalb, sicherzustellen,
daß der Punkt maximaler Temperatur des Abgases sich im wesent
lichen am Punkt 36 befindet.
Weiterhin wurde festgestellt, daß die Menge an der Sinter
zone 22 zuzuführender Frischluft in Abhängigkeit von der
Abgastemperatur am Punkt 50 reguliert werden kann. Wenn die
Temperatur des Abgases am Ende der letzten Kühlzone, also
vorzugsweise am Ende der End-Kühlzone 25, über 375° Celsius
liegt, und zwar in Verbindung mit einer Gasgeschwindigkeit
durch die Sinterschicht 37 von weniger als 45 m/min. (dieser
Wert definiert die Menge des der Schicht zugeführten Kühl
gases), dann besitzt die Schicht nach dem Verlassen der An
ordnung eine zu hohe Temperatur, was die Gefahr eines Aus
tritts von geschmolzenem Blei mit sich bringt. Die der Sinter
zone zugeführte Luftmenge, welche den Grad der Verbrennung
der Sulfidanteile des Konzentrats bestimmt, kann somit in
Abhängigkeit von der Gastemperatur am Punkt 50 gesteuert
werden.
Fig. 5 zeigt eine Sinterungs-Steuervorrichtung. Die Steuer
vorrichtung 52 ist mit Eingängen 53, 54, 55 und 56 zum An
schluß von Temperatursonden 57, 58, 59 und 60 sowie mit Aus
gängen 61 und 62 zum Motor 63 und zum Ventil 64 versehen.
Die Temperatursonde 57 mißt kontinuierlich die Temperatur
des Abgases in der Nähe der Windkammer 6 und gibt diese In
formation kontinuierlich an die Steuervorrichtung 52 weiter.
In ähnlicher Weise mißt die Sonde 58 kontinuierlich die Tem
peratur des entweichenden Gases in der Nähe des sich benach
bart der Sinterzone 22 befindenden Windkasten 7 und gibt
diese Information kontinuierlich an die Steuervorrichtung 52
weiter. Die Temperatursonde 59 ist in der ersten Kühlzone 23
angeordnet und mißt kontinuierlich die Temperatur des Ab
gases in der Nähe des Windkastens 9. Die Temperaturwerte der
Sonde 59 werden kontinuierlich dem Steuergerät 52 zugeführt,
welches die Temperaturdaten der Sonden 57 bis 59 kontinuierlich
aufzeichnet. Diese Aufzeichnung ist ähnlich dem Teil der Tem
peraturkurve von Fig. 2, der zwischen den Windkästen 6 und 8
liegt.
Die Steuervorrichtung 52 ist derart programmiert, daß sie
den Motor 63 in Abhängigkeit von der Temperaturmessung der
Sonde 57 oder der Sonde 59 betätigt, und zwar dann, wenn
diese Temperaturwerte größer sind als der Temperaturwert
der Sonde 58. Ist die Temperatur am Punkt 57 höher als am
Punkt 58, dann wird beispielsweise der Motor 63 derart vom
Ausgang 61 betätigt, daß die Drehgeschwindigkeit des Antriebs
26 sich infolge des Signals 65 erhöht. Dies bewirkt, daß sich
der Rost 20 schneller bewegt und eine Bewegung des Tempera
turmaximum in Transportrichtung von der Sonde 57 gegen die
Sonde 58 und den Punkt 36. Ist die durch die Sonde 59 ge
messene Temperatur höher als die durch die Sonde 58 gemessene
Temperatur, dann wird der Motor 63 über den Ausgang 61 so be
tätigt, daß sich die Drehgeschwindigkeit des Antriebes 26
vermindert. Dies führt zu einer Abnahme der Fördergeschwindig
keit des Rostes 20 und einer Bewegung des maximalen Tempera
turpunkts von der Sonde 59 entgegen der Förderrichtung zur
Sonde 58 und zum Punkt 36.
Es findet also eine Steuerung der Fördergeschwindigkeit des
Rostes 20 in Abhängigkeit von der Abgas
temperatur statt, womit es möglich ist, den Durchbrennpunkt
im wesentlichen am Punkt 36 zu halten; damit wird sicherge
stellt, daß im Gasstrom 40 entweichendes Schwefeldioxid
konzentriert wird, so daß der Strom 40 einer Schwefelsäure
anlage zugeführt werden kann.
Eine Temperatursonde 60 kann benachbart dem Punkt 50 vorge
sehen werden, um kontinuierlich oder periodisch die Tempera
tur des Abgases im Endabschnitt der End-Kühlzone 25 zu mes
sen. Die gemessene Temperatur wird der Steuereinrichtung
52 zugeführt. Die Steuervorrichtung 52 ist so programmiert,
daß über den Ausgang 62 das Luftzuführungsventil 64 in Ab
hängigkeit von der durch die Sonde 60 gemessenen Temperatur
geregelt wird. Liegt beispielsweise die von der Sonde 60 ge
messene Temperatur über 315°, dann wird die Luftströmung durch
das Ventil 64 erhöht, um so den Wirkungsgrad der Verbrennung
in der Sinterzone 22 zu erhöhen. Der Punkt maximaler Tem
peratur wird jedoch durch die Steuervorrichtung 52 in der
Weise am Punkt 36 gehalten, wie vorher erklärt worden ist, und
der Durchbrennpunkt bleibt innerhalb der Sinterzone. Daraus
ergibt sich, daß der Zweck der Temperatursonde 60 und der
damit zusammenhängenden Steuerfunktion darin liegt, eine zu
hohe Auslaßtemperatur der gesinterten Sicht zu vermeiden.
Dabei hat sich gezeigt, daß dann, wenn die Sinterschicht
die Sintermaschine in zu heißem Zustand verläßt, also bei
spielsweise rotglühend, die nachfolgende Größenverminderung
in der Vorrichtung 27 nur mit Schwierigkeiten durchführbar
ist. Die angegebene und gemessene Temperatur von etwa 315° C
für das durch die Sonde 60 gemessene Abgas basiert auf einer
Luftgeschwindigkeit durch die Sinterschicht 37 hindurch in
der End-Kühlzone von etwa 45 m/min.
Claims (18)
1. Verfahren zum Abkühlen einer Metalloxide enthaltenden
Sinterschicht auf einem Sinterband, das eine Zündzone, eine Sinterzone und mindestens eine
Kühlzone aufweist, von einer ersten vorgegebenen Temperatur auf ei
ne zweite vorgegebene Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sinterschicht einer ersten Kühlzone zuge
führt wird, in welcher ein Gasstrom einer dritten, unter der
ersten Temperatur liegenden Temperatur durch die Sinterschich
ten hindurchgeblasen wird, wobei der hindurchgeblasene Gas
strom auf eine vierte Temperatur erwärmt wird, daß dieser er
wärmte Gasstrom aus der ersten Kühlzone abgeleitet und dann auf
eine fünfte Temperatur abgekühlt wird, wobei die fünfte Tempe
ratur unter der dritten Temperatur liegt, daß die Sinterschicht
dann durch eine zweite Kühlzone geleitet wird, in welcher der ab
gekühlte Abgasstrom der ersten Kühlzone durch die Sinterschicht
hindurchgeleitet wird, daß dann der durch die Schicht hindurch
gegangene Gasstrom aus der zweiten Kühlzone abgeleitet wird und
daß schließlich der Ableitungsstrom der zweiten Kühlzone der er
sten Kühlzone zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sinterschicht einer dritten Kühlzone zugeführt wird, wobei
der dritten Kühlzone und der Sinterzone Gasströme zugeführt
und von diesen abgeleitet werden, daß die von der ersten Kühl
zone abgehenden Gasströme nach Kühlung mit dem der zweiten Kühl
zone zuzuführenden Gasstrom vermischt werden, und daß der von
der dritten Kühlzone abgeleitete Gasstrom mit dem der Sinterzo
ne zuzuführenden Gasstrom vermischt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der von der Sinterzone abgeleitete Gasstrom im Vergleich zu den
von den Kühlzonen abgeleiteten Gasströmen einen hohen Anteil an
SO₂ aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
von der Sinterzone abgehende Gasstrom zumindest 4% SO₂ enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der von der ersten und der zweiten Kühlzone
abgehende Gasstrom 100% derjenigen Gasströme enthält, die der
zweiten bzw. ersten Kühlzone zugeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß in der ersten Kühlzone der Gasstrom durch die Sinter
schicht mit einer Geschwindigkeit unter 45 m/min geleitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der dritte Temperaturwert bei etwa 315° C,
der vierte Temperaturwert bei etwa 426° C und der fünfte Tempe
raturwert bei etwa 232° C liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sinterschicht nach ihrer Entnahme aus der
End-Kühlzone zu kleinen Stücken zerkleinert und dann einem Blas
ofen zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das durch Zerkleinern der Sinterschicht entstandene Granulat zur
Zündzone zurückgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Transportgeschwindigkeit des Konzentrats
derart geregelt wird, daß der Punkt höchster Temperatur der Ab
gase sich in der Sinterzone befindet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Punkt höchster Temperatur an einer Stelle gehalten wird, die
sich - in Förderrichtung gesehen - unmittelbar stromaufwärts der
ersten Kühlzone befindet.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Zündzone ein sauerstoffhaltiges Gas zuge
führt wird, wobei der Anteil an Sauerstoff im Gasstrom in Ab
hängigkeit von der Temperatur des der End-Kühlzone zugeführten
Gases geregelt wird.
13. Anordnung zum Kühlen einer Sinterschicht auf einem Sinterband, gekennzeich
net durch eine Zündzone (21), durch eine Sinterzone (22), durch zumindest eine erste (23)
und eine zweite (24) Kühlzone, durch erste Windkammern (8 bis 11)
zum Zuführen eines Gases zum unteren Bereich der ersten Kühl
zone (23), durch zweite Windkammern (12 bis 14) zum Zuführen
eines Gases zum unteren Bereich der zweiten Kühlzone (24), durch
eine erste Abzughaube (30) zum Ableiten von Gas aus dem oberen
Bereich der ersten Kühlzone (23), durch eine zweite Abgashaube
(31) zum Ableiten von Gas aus dem oberen Bereich der zweiten
Kühlzone (24), durch eine erste Leitung (43, 49, 44) zum Verbin
den der ersten Abgashaube (30) mit den zweiten Windkammern (12
bis 14) und mit einer zweiten Leitung (45, 41) zum Verbinden
der zweiten Abgashaube (31) mit den ersten Windkästen (8 bis 11),
wobei diese Leitung einen Gaskühler aufweist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch
eine dritte Abzughaube (32) oberhalb des Förder
rostes (20), die Gas aufnimmt, welches
durch den Rost hindurchgeleitet worden ist, und durch eine dritte Lei
tung (47), welche Gas aus der dritten Abzughaube (32),
den Windkästen (1 bis 7) der Sinterzone (22) zuführt, wo
bei die erste Kühlzone (23) der Sinterzone (22) unmittelbar
nachgeschaltet ist, wobei die zweite Kühlzone (23) unmittel
bar der ersten Kühlzone (22) nachgeschaltet ist und wobei die
End-Kühlzone (25) unmittelbar der zweiten Kühlzone (24) nach
geschaltet ist, wobei die End-Kühlzone (25) mit Windkanälen
(15,16) versehen ist.
15. Anordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch erste
und zweite Temperatursonden (57, 58) im Endbereich der Sinterzone (22), durch
eine dritte Temperatursonde (59) im Vorderbereich der ersten Kühl
zone (23) und durch eine Steuervorrichtung (52), welche die Meßergeb
nisse der drei Temperatursonden aufzeichnet und die Bewegungs
geschwindigkeit des Rostes in Abhängigkeit von der Temperaturauf
zeichnung reguliert.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
eine vierte Temperatursonde (60) im hinteren Bereich der End-Kühlzone (25)
angeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung (52) die Meßergebnisse
der vierten Temperatursonde ebenfalls aufzeichnet und damit die
Menge an Luft steuert, welche den Windkanälen (1 bis 7) der Sinterzone (22)
zugeführt wird.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeich
net durch eine der End-Kühlzone (25) nachgeschaltete Zerkleinerungs
einrichtung (27) zum Granulieren der Sinterschicht (37).
18. Anordnung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine
Wiedergewinnungseinrichtung zum Zurückführen der zerkleinerten
Granulate zur Zuführeinrichtung (29 b).
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Representative=s name: MUENZHUBER, R., DIPL.-PHYS., PAT.-ANW., 8000 MUENC |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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