DE3042941C2 - Verfahren zum Abtrennen von Nichteisenmetallen aus eisenhaltigen Stoffen - Google Patents
Verfahren zum Abtrennen von Nichteisenmetallen aus eisenhaltigen StoffenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen von Nichteisenmetallen aus eisenhaltigen
Sekundärstoffen, insbesondere Gichtstäuben und Konverterstäuben, welches im Rahmen eines Sinterprozesses
durchgeführt wird.
Bei Hochofen- und Sinterprozessen, jedoch auch bei Verfahren der Stahlerzeugung fallen in beträchtlichen
Mengen eisenhaltige Abfallstoffe als Flugslaub an. Die
Wiederverwendung dieser Stoffe zur Rückgewinnung des Eisenanteiles, welche beispielsweise durch Einbinden
in den Sintereinsatz für einen Hochofen durchgeführt werden kann, ist zwar erwünscht, stößt aber praktisch
auf Schwierigkeiten, die insbesondere mit dem zusätzlichen Gehalt dieser Stoffe an Metallen wie Zink
und Blei zusammenhängen. Zink gelangt in einen Hcchofenprozeß
sowohl über die eingesetzten Erze und die Zuschlagstoffe als auch über wiederverwertete zinkhaltige
Uichtstäube. Zinkträger bei Verfahren der Stahlerzeugung sind zinkhaltige Gegenstände, die zusammen
mit zu verarbeitendem Eisenschrott eingesetzt werden. Es kommen ferner zinkhaltige Anstriche und Korrosionsschutz-Komposite
in Betracht. Der Zinkanteil in
ίο den Einsatzstoffen eines Hochofens muß jedoch begrenzt
werden, um der Entstehung schädlicher Ziinkkreisläufe entgegenzuwirken, die durch andauernde
zyklische Verdampfung in den unteren Zonen und Kondensation in den oberen Zonen des Hochofens ausgelöst
werden, wobei es im Bereich der Wandungen zu Ansatzbildung und Beschädigung kommen kann. Zur Vermeidung
dieser Schwierigkeiten ist bisher in vielen Fällen auf eine Verwertung dieser eisen- und zinkhaltigen
Abfallstoffe verzichtet worden, wobei jedoch die Lagerung dieser Stoffe auf Sonderdeponien oft beträchtliche
Kosten verursacht Die Lagerung dieser Abfallstoff«: ist jedoch nicht nur unwirtschaftlich, sondern stellt auch
eine ökologische Belastung der Umwelt dar.
Aus »Stahl- und Eisen« (Bd. 98, 1978, Nr. 20, Seiten 6
bis 14 Anhang) sind pyrometallurgische Verfahren zur Beseitigung von Zink aus dem Kreislauf Sin\eranlage —
Hochofen bekannt, wobei unter anderem ein Entzinken während des Sinterprozesses vorgeschlagen wird. Hiernach
kann aus einer Sintermischung, der 30% Koksgrus zugesetzt sind, bei einem Sintern mit verminderter Luftmenge,
also unter reduzierenden Bedingungen, 90% des in der Mischung enthaltenen Zinks entfernt werden.
Von Nachteil ist hierbei jedoch ein Abfall der Sinterleistung. Die Einstellung reduzierender Bedingungen
durch Einbinden eines entsprechenden Koksgrusüberschusses im gesamten Bereich der Sintergutschüttung
hat jedoch auch einen erhöhten Anteil an Eisenoxid (FeO) und damit eine sinkende Festigkeit des produzierten
Sintergutes zur Folge. Darüberhinaus kommt es in der Folge zur Bildung von Eisensilikaten, deren Reduktion
im Hochofen einen erhöhten Kokseinsatz erfordert. Das in dieser Literaturstelle vorgeschlagene Verfahren
zur Entfernung eines Zinkanteiles aus eisenhaltigen Abfallstoffen kann daher insbesondere im Hinblick auf die
Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses, bestehend aus Sinter- und Hochofenprozeß, nicht als zufriedenstellend
betrachtet werden.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu konzipieren, welches unter Vermeidung der oben
aufgeführten Nachteile eine wirtschaftliche Abtrennung von Nichteisenmetallen, insbesondere von Zink und Blei
aus den genannten eisenhaltigen Sekundärstoffen umd deren Verwertung als Sintergut im Rahmen eines Hochofenprozesses
ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Sinterprozeß
eine Schüttung bestehend aus den die Nichteisenmetalle enthaltenden Sekundärstoffen sowie Sintergut eingebracht
wird, daß die Sekundärstoffe und das Sintergut schichtenweise innerhalb der Schüttung gelagert sind,
und daß die die Sekundärstoffe enthaltende Schicht auf der Seite der Schüttung angeordnet ist, auf welcher die
für den Sin'.ervorgang erforderlichen Heißgase aus der Sehüttung austreten. Im Gegensatz zu dem bekannten
Verfahren gemäß der Literaturstelle »Stahl und Eisen«
b5 wird somit keine Sehüttung gesintert, in der die Zinkbestandteile
gleichmäßig verteilt sind. Es liegt vielmehr nur eine Schicht in der Sehüttung vor, die diese Zinkunteile
enthält. Das während des Sintervorgangs reduzier-
te und in die Dampfphase übergehende Zink kann aufgrund der Anordnung dieser Schicht die Schüttung auf
kürzestem Wege verlassen, ohne daß es zu unerwünschten Reaktionen mit dem übrigen Sintergut kommt Die
Schichtenanordnung von normalem Sintergut einerseits und nichteisenmetallhaltigem Sintergut andererseits eröffnet
ferner die Möglichkeit, die Verfahrensbedingungen der Sinterung in diesen Schichten individuell einzustellen,
womit die Bedingungen der optimalen Abtrennung der Nichteisenbestandteile in weiten Grenzen gewahrt
werden können, ohne den Sinterprozeß im übrigen, insbesondere die Qualität des Sintergutes, beispielsweise
hinsichtlich der erzielten Festigkeit zu beeinträchtigen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Sinterprozeß bezüglich der einzelnen Schichten
der Schüttung mit unterschiedlichen Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnissen
durchgeführt, wob°i zur Sinterung der die Stoffe enthaltenden Schicht in dieser eine
reduzierende Gasatmosphäre eingestellt wird. Die Einstellung einer reduzierenden Gasatmosphäre im gesamten
Bereich der Schüttung würde die Sinterqualität beeinträchtigen. Durch die Schichtenanordnung werden
lediglich im Bereich der die Nichteisenmetalle enthaltenden Schicht reduzierende Bedingungen eingestellt,
während die das übrige Sintergut führende Schicht mit normalen Brennstoff-Luft-Verhältnissen behandelt
wird. Dabei kann die reduzierende Gasatmosphäre im Bereich dieser Schicht durch Einstellung eines Brennstoffüberschusses
und/oder einer verringerten Verbrennungsluftmenge erzielt werden.
Andere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
Anhand eines Verfahrensstammbaums wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
näher erläutert. Es zeigt
Fi g. 1 eine Sinteranlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens;
Fi g. 2 einen Querschnitt der Schüttung auf dem Sinterband
der Sinteranlage.
Die Ziffern 1,2,3 und 4 in F i g. 1 bezeichnen Vorratsbunker, die entsprechend den Pfeilen 1', 2', 3' und 4'
beschickt werden. Dabei enthalten die Bunker 1 und 2 Erze, 3 Koks und 4 kalkhaltige Zusatzstoffe, z. B. Kalkstein.
Die in den Bunkern 1 bis 4 enthaltenen Stoffe werden dosiert einem Förderband 5 aufgegeben, auf welchem
eine Sintermischung bereitgestellt wird. Die Sintermischung verläßt das Förderband 5 gemäß Pfeil 6 und
gelangt anschließend in eine Granuliertrommel 7, welche eingangsseitig mit einer durch einen Pfeil 8 angedeuteten
Einrichtung zum Einspritzen von Wasser ausgerüstet ist, womit die für einen Granulierprozeß erforderliche
Feuchte der Sintermischung eingestellt wird.
Die granulierte Sintermischung gelangt anschließend gemäß Pfeil 9 auf ein Sinterband 10, das mit Gasabsaughauben
11 bis 18 ausgerüstet ist, welche unterhalb des Sinterbandes angeordnet sind. Das nach Durchführung
des Sinterporzesses in grobstückiger Form vorliegende Sintergut wird anschließend gemäß Pfeil 19 einer Zerkleinerungseinrichtung
20 aufgegeben. Die Grobfraktion des Austrags dieser Zerkleinerungseinrichlung 20
steht nach Abtrennung auf einem Sieb 21 für einen Einsatz
in einem Hochofen zur Durchführung eines Reduktionsprozesses zur Verfügung und wird gemäß Pfeil 22
abtransportiert.
Die Feingutfraklion des Siebes 21 gelangt über einen
Bunker 23 und eine Dosiereinrichtung 24 als Rückgut gemäß den Pfeilen 25 wieder auf das Sinterband 10 und
bildet im Rahmen der auf diesem befindlichen, zu sinternden Schüttung deren unterste Schicht 26 (F i g. 2).
Dei Schichtenaufbau der auf dem Sinterband 10 befindlichcn
Schüttung ist im Querschnitt (senkrecht zur Förderrichtung 27 des Sinterbandes 10) aus F i g. 2 ersichtlich.
Auf diese unterste Schicht 26 wird entsprechend Pfeil 28 eine weitere Schicht 29 aufgetragen, deren
Dicke etwa 5% bis 30%, vorzugsweise 10% bis
to 15%, der gesamten Dicke der Schüttung beträgt. Diese Schicht 29 besteht aus eisenhaltigen Sekundärstoffen,
welche für einen Reduktionsprozeß im Hochofen störende Nichteisenmetalle, wie beispielsweise Zink und
Blei, enthalten. Diese Sekundärstoffe werden aus einem Bunker 30 mittels einer Dosierbandwaage 31 abgezogen
und entstammen beispielsweise einer Naßreinigungsstufe der Abgase einer Hochofen- oder Konverteranlage,
wobei die hierbei anfallenden Schlämme mittels geeigneter, bekannter Verfahren, beispielsweise
durch Filtrierentwässerung, voragglomeriert werden und in dieser Form gemäß Pfeil 32 in den Bunker 30
gelangen. Im Rahmen der Voragglomeration können diesen Sekundärstoffen auch weitere Erze und entsprechend
deren Basi?:ität auch kalkhaltige Materialien beigegeben weiden. Auf eine zeichnerische Darstellung
der Arbeilsstufen des Agglomerationsprozesses ist aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet worden. Eine
oberste Schicht 33 der Schüttung auf dem Sinterband 10 ist die Sintermischung aus den Vorratsbunkern 1 bis 4.
Die Schicht 33 enthält Koks in einer für einen normalen Sinterprozeß erforderlichen Menge, welche im wesentlichen
durch dessen Wärmebedarf bestimmt wird. In dieser Schicht sind während des Sinterprozesses weder
reduzierende Bedingungen erwünscht, welche den FeO-Gehalt erhöhen, bzw. die Bildung von schwer zu
reduzierenden Eisensilikaten begünstigen, noch oxidierende Bedingungen, da hierdurch die Temperatür zu
stark ansteigen würde.
Erfindungsgemäß weist hingegen die Schicht 29 einen bezogen auf den normalen Brennstoffbedarf des Sinterprozesses erhöhten Koksanteil auf, während der Schicht 26 aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Dicke kein weiterer Brennstoff zugemischt wird.
Erfindungsgemäß weist hingegen die Schicht 29 einen bezogen auf den normalen Brennstoffbedarf des Sinterprozesses erhöhten Koksanteil auf, während der Schicht 26 aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Dicke kein weiterer Brennstoff zugemischt wird.
Mit 34 ist eine Entzündungseinrichtung bezeichnet.
welche eine Gashaube ist, der über eine Leitung 35 Heißgase einer zeichnerisch nicht dargestellten Heißgasquelle
zugeführt werden. Die Entzündungseinrichtung 34 dient der Einleitung des Verbrennungs- und
damit des Sintervorganges.
Die Gasabzugshauben 11, 12, 13, 14, 15 und 16 sind gasseitig in einer Leitung 36 zusammengefaßt und an
die Saugseite eines Gebläses 37 angeschlossen. Die Gasabzugshauben 17 und 18 sind gasseitig in einer Leitung
38 zusammengefaßt und an ein Gasfilter 39 angeschlossen, das mit der Saugseite eines Gebläses 40 in Verbindung
steht und von welchem eine Leitung 41 den abgetrennten Feststoff, d. h. hier die Nächteisenmetalle, abführt.
Im Betrieb der Sinteranlage wird mittels der Entzün-
Im Betrieb der Sinteranlage wird mittels der Entzün-
bo dungseinrichtung 34 der Verbrennungsvorgang für die
Sinterung beginnend in der Schicht 33 eingeleitet. Dabei ist die Fördergeschwindigkeit des Sinterbandes 10 in
Richtung des Pfeiles 27 derart eingestellt, daß die innerhalb der Schütiung von oben nach unten fortschreitende
hr) Zündfront die Schicht 29 dann erreicht hat, wenn der
betreffende Hereich des Sinlerbandes bei den Gasab-/ugshaubcn
17 und 18 angekommen ist. Das heißt, die Gasströmungs- bzw. Verbrennungsbedingungen inner-
halb der Schüttung können von diesem Zeitpunkt an durch die Druckverhältnisse in den Gasabzugshauben
17 und 18 beeinflußt werden. Im Bereich der Schicht 29 wird nunmehr erfindungsgemäß eine reduzierende Gasatmosphäre
dadurch eingestellt, daß hier sowohl ein s Brennstoffüberschuß vorliegt und gleichzeitig die über
das Gebläse 39 bezogen auf jeweils eine Gasabzugshaube 17 oder 18 geförderte Luftmenge im Verhältnis zu
den Gasabzugshauben Il bis 16 verringert wird. Auf diese Weise werden reduzierende Bedingungen nur in
dem Teil der Schüttung eingestellt, in dem sie auch benötigt werden. Hierbei wird Zink reduziert, verdampft,
mit den übrigen Abgasen abgezogen, durch Abkühlung kondensiert, in dem Gasfilter 39 aus diesem Abgasstrom
schließlich als Feststoff abgetrennt und über die Leitung <s
41 abgeführt. Die über die Gebläse 37 und 40 geförderten Abgasströme können nach Durchlaufen einer zeichnerisch
nicht mehr dargestellten Reinigungsstufe über einen Kamin ins Freie abgelassen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine wirtschaftliche Abtrennung von Nichteisenmetallen wie
Zink aus beispielsweise den eisenhaltigen Flugstäuben von Hochofen- bzw. Konverteranlagcn, so daß diese
entzinkten Stäube zur Rückgewinnung und Verwertung ihres Eisengehaltes ohne Komplikationen wieder einem
Hochofenprozeß zugeführt werden können.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel möge den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen:
Ein Gemisch gebildet aus 1000 kg Konverterstaub, vorliegend als Feststoffgehalt der Naßreinigungsstufe
der Abgase eines Konverters, 1000 kg Magnetitkonzentrat
und 850 kg Koksgrus mit einer Korngröße kleiner als 100 μιτι werden durch Filtricrentwässerung agglomeriert
und als 5 cm dicke Agglomeratschicht dem Rostbeiag einer Sinterpfanne aufgegeben. Darüber
wird eine Schicht aus 25 cm Dicke, bestehend aus einer normalen Sintermischung aufgetragen. Diese Sintermischung
enthält 6% Koks. Der Zünd- und der Sintervorgang werden in der üblichen Weise eingeleitet. Sobald
die Zündfront die zinkhaltige Agglomeratschicht erreicht, stellt sich in dieser aufgrund des hohen Koksangebotes
eine reduzierende Atmosphäre ein. Das Reduktionspotential ist ausreichend, um das enthaltene Zink
zu reduzieren und zu verflüchtigen. Das Zink wird unterhalb des Sinterrostes in einem Tuchfilter als Zinkoxid
gesammelt. Eine Bilanzrechnung ergibt, daß 90% des Zinkvorlaufs aus der zinkhaltigen Agglomeralschüttung
entfernt worden sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
55
fi5
Claims (7)
1. Verfahren zum Abtrennen von Nichteisenmetallen aus eisenhaltigen Sekundärstoffen, insbesondere
Gichtstäuben und Konverterstäuben, welches im Rahmen eines Sinterprozesses durchgeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sinterprozeß eine Schüttung bestehend aus den die
Nichteisenmetalle enthaltenden Sekundärstoffen sowie Sintergut eingebracht wird, daß die 3ekundärstoffe
und das Sintergut schichtenweise innerhalb der Schüttung gelagert sind und daß die die Sekundärstcffe
enthaltende Schicht auf der Seite der Schüttung angeordnet ist, auf welcher die für den
Sinterprozeß erforderlichen Meißgase aus der Schüttung austreten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nichteisenmetalle Zink, Blei und
sonstige, einen Hochofenprozeß beeinträchtigende, flüchtige Begleitelemente der Sekundärstoffe sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterprozeß bezüglich der
einzelnen Schichten der Schüttung mit unterschiedlichen Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnissen durchgeführt
wird, wobei zur Sinterung der die Sekundärstoffe führenden Schicht in dieser eine reduzierende
Gasatmosphäre eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärstoffe vor dem Einbringen
in den Sinterprozeß unter Zusatz eines Brennstoffes sowie kalkhaltigem Material und gegebenenfalls
Erzen voragglomeriert werden, wobei die Menge des Brennstoffes im Verhältnis zur Menge der
übrigen Komponenten der Stoffe so eingestellt wird, daß sich bezogen auf den Wärmebedarf für die Sinterung
ein Brennstoffüberschuß ergibt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die voragglomerierten Sekundärstoffe
eine Korngröße zwischen 3 mm und 10 mm, vorzugsweise von 5 mm, aufweisen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Einstellung
der Verbrennungsluftzufuhr bei der Sinterung der die Sekundärstoffe führenden Schicht in dieser eine
reduzierende Gasatmosphäre eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke
der die Sekundärstoffe führenden Schicht ca. 5% bis 30%, vorzugsweise 10% bis 15%, der Dicke der
Schüttung beträgt.
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