DE4303751C1 - Verfahren zur Wiederverwertung von Filterstäuben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederverwertung von bei der Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen anfallendem Filterstaub.

Ein bekanntes Verfahren zur Erzeugung von Stahl ist das in Elektrolicht­ bogenöfen durchgeführte Elektrostahlverfahren. Hierbei wird der Stahl überwiegend aus Schrott und Eisenschwamm in elektrischen Lichtbogen­ öfen erschmolzen.

Bei diesem Stahlerzeugungsverfahren fallen beträchtliche Mengen an Flugstaub an, welcher in Entstaubungsvorrichtungen aufgefangen wird. In Abhängigkeit der Verfahrensbedingungen und der dabei eingesetzten Rohmaterialien werden etwa 3 bis 30 kg Filterstaub pro Tonne Stahl erhal­ ten. Der Filterstaub setzt sich im wesentlichen zusammen aus Oxiden der Metalle Eisen, Zink, Calcium, Aluminium, Blei, Wismuth, Quecksilber, Cadmium, Zinn und Silizium. Da der Filterstaub Wertmetalle, insbeson­ dere Zink, Blei und Cadmium, in Oxidform enthält, ist man bemüht, diesen weiter zu verarbeiten, beispielsweise mittels Wälzverfahren in einem Drehrohrofen, um speziell die Metalle Zink, Blei und Cadmium anzurei­ chern. Hierfür ist jedoch ein zusätzlicher, hoher Energieaufwand notwen­ dig, der nur dann wirtschaftlich vertretbar ist, wenn beispielsweise der Zinkoxidanteil im Filterstaub mehr als 25% beträgt. Wenn solche Gehalte im Filterstaub nicht vorliegen, muß dieser aufgrund seines Gehaltes an to­ xischen Schwermetallen einer Entsorgung zugeführt werden, wodurch be­ trächtliche Zusatzkosten verursacht werden.

Aus Fachberichte Hüttenpraxis Metallweiterverarbeitung, Vol. 25, Nr. 1, 1987, Seiten 16, 18, ist es bekannt, beim Elektrolichtbogenofen Feinst­ kohlenstoff über eine in die Schmelze eingetauchte Lanze in das Metallbad einzublasen, um eine Schlackenschäumung zu erzielen.

In Stahl und Eisen 109 (1989), Nr. 7, Seiten 359-365 ist die pneumatische Rückführung von Filterstäuben durch Einblasen in das Metallbad von Elektrolichtbogenöfen beschrieben, um die neu entstehenden Stäube mit Zink und Blei anzureichern. Die dabei erhaltenen Stahlproben zeigen zum Teil unerwünscht hohe Zinkgehalte. Ferner wird darauf hingewiesen, daß das Einblasen von Stäuben in den Elektroofenprozeß einen zusätzlichen Energieaufwand für das Aufschmelzen und die Reduktion des Staubs er­ fordert.

Die DE-A-37 08 730 beschreibt ein Verfahren zum Wiedereinsatz von bei der Stahlerzeugung anfallenden Filterstäuben, bei dem die Filterstäube zusammen mit einem Kohlenstoffträger in das Schmelzgefäß eingeführt werden. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es wichtig ist, daß das Einblasen der Filterstäube in die Stahlschmelze erfolgt, die Düsen sich also unterhalb der Badoberfläche befinden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches und wirt­ schaftliches Verfahren zur Wiederverwertung von bei der Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen anfallendem Filterstaub vorzusehen und gleich­ zeitig das Schlackenschäumen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte bzw. besonders geeignete Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Wiederverwer­ tung von bei der Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen anfallendem Filterstaub, bei dem der Filterstaub vermischt mit einem feinteiligen koh­ lenstoffhaltigen Material in den Elektrolichtbogenofen mittels einer Lanze oder über eine Düse eingeblasen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mischung zur Verbesserung des Schlackenschäumens in die Schlacke oder die Trennfläche zwischen Schlacke und Metallbad zuge­ führt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit mehreren unvorhersehbaren vorteilhaften Effekten verbunden. So ist es überraschenderweise nicht er­ forderlich, die normalerweise zur Schlackenbildung bzw. -schäumung eingesetzte Menge an kohlenstoffhaltigem Material, die beispielsweise bei herkömmlichen Elektrolichtbogenöfen bei 2 bis 20 kg pro Tonne Stahl und bei Elektrolichtbogenöfen mit Nachverbrennung bei 2 bis 30 kg pro Tonne Stahl liegt, im Falle der Einbringung von Filterstaub zu erhöhen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch die Einführung des Filterstaubes der Wir­ kungsgrad der Schlackenschäumung erhöht wird, was darauf zurückge­ führt wird, daß die im Filterstaub enthaltenen Oxide als zusätzliche Quelle für die Bildung von Kohlenmonoxid/Kohlendioxid dienen, was zu einer er­ höhten Schäumungsfähigkeit der Schlacke führt.

Theoretisch könnte davon ausgegangen werden, daß bei einer Einsatz­ menge von 2 kg Filterstaub pro Tonne erzeugtem Stahl für die endotherme Reduktionsreaktion der Metalloxide in dem Filterstaub mittels dem Koh­ lenstoff ein zusätzlicher Stromverbrauch von 25 bis 40 kW/h erforderlich wird. Insgesamt ist jedoch der zusätzliche Stromverbrauch geringer, da gleichzeitig kohlenstoffhaltiges Material und Eisenoxid in die Schlacke eingebracht werden und die im Schlackenbad stattfindende Reduktions­ reaktion den Wirkungsgrad der Schlackenschäumung erhöht. Infolgedes­ sen wird im Lichtbogenofen die indirekte Strahlung des Lichtbogens in ei­ nem höheren Ausmaß absorbiert und der zerstörende Einfluß der indirek­ ten Lichtbogenstrahlung auf die Wandauskleidung des Ofens verringert. Darüber hinaus wird der Säuregrad der Schlacke beim erfindungsgemä­ ßen Verfahren nicht erhöht, vielmehr ist eine merkliche Gewinnung an Ei­ sen aus dem Filterstaub festzustellen, wodurch die Ausbeute an Stahl ver­ bessert wird. Durch mehrmaliges Rückführen der Filterstäube gelingt es dadurch ebenfalls, den Zinkgehalt der Filterstäube auf ca. 25-30% zu er­ höhen, so daß deren Weiterverarbeitung unter wirtschaftlichen Gesichts­ punkten möglich ist.

Die Vermischung des Filterstaubs mit dem feinteiligen kohlenstoffhalti­ gen Material vor der Einführung in den Elektrolichtbogenofen kann in der Praxis in einfacher Weise dadurch bewerkstelligt werden, daß der Filter­ staub und das in einem separaten Vorratsbehälter gelagerte kohlenstoff­ haltige Material in den gewünschten Anteilen in einen Mischbehälter bzw. -tank eingeführt und vermischt werden und die Mischung dann in einen separaten Behälter eingebracht wird, aus dem sie dann zur Einführung bzw. zum Einblasen in den Elektrolichtbogenofen abgezogen wird.

Der Filterstaub und das kohlenstoffhaltige Material können jedoch auch erst unmittelbar vor dem Einführen in den Elektrolichtbogenofen zusam­ mengeführt und beide Komponenten dann mittels einer Lanze oder über eine Düse in den Elektrolichtbogenofen eingeführt werden.

Die Einführung des Filterstaubs und des kohlenstoffhaltigen Materials bzw. der Mischung daraus erfolgt entweder in die Schlacke oder die Trenn- bzw. Grenzfläche zwischen Schlacke und Metallbad, da das Schäumen der Schlacke beabsichtigt ist.

Bezogen auf die Gesamtmenge aus Filterstaub und kohlenstoffhaltigem Material kann der Filterstaub in Abhängigkeit seiner Zusammensetzung und der Bedingungen beim Stahlerzeugungsverfahren je nach Produk­ tionsphase, beispielsweise während des Frischens, in einem Anteil bis zu etwa 70 Gew.-% eingesetzt werden.

Unter der Annahme, daß beispielsweise bei einem Elektrolichtbogenofen mit Nachverbrennung pro Tonne Flüssigstahl zwischen 2 und 30 kg koh­ lenstoffhaltige Materialien eingeführt werden, ergibt sich hieraus eine mengenmäßige Wiederverwendbarkeit von bis zu etwa 21 kg Filterstaub pro Tonne Flüssigstahl.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß bei Nichtverwertung des Filter­ staubs für dessen Entsorgung nicht unerhebliche Zusatzkosten aufge­ bracht werden müssen, ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren somit, die Wirtschaftlichkeit der Stahlerzeugung zu erhöhen. Hierbei ist ebenfalls zu berücksichtigen, daß durch den höheren Wirkungsgrad der Schlackenschäumung der Verbrauch an kohlenstoffhaltigem Material nicht erhöht wird.

Als kohlenstoffhaltige Materialien eignen sich die üblicherweise bei me­ tallurgischen Verfahren eingesetzten Materialien, wie Kohle, Koks bzw. Koksgrus, Lignit, Anthrazit, Graphite, Petrolkokse und Mischungen hier­ von. Das Kohlenstoffmaterial kann dabei in feinteiliger Form vorliegen. Vorzugsweise besitzt das Kohlenstoffmaterial eine kleine Teilchengröße, etwa im Bereich von 0,01-1 mm. Besonders bevorzugt weist das kohlen­ stoffhaltige Material in etwa die gleiche Teilchengröße wie der verwendete Filterstaub auf.

Nachfolgend sind die Analysenergebnisse einer typischen Mischung aus kohlenstoffhaltigem Material und Filterstaub angegeben.

Claims (5)

1. Verfahren zur Wiederverwertung von bei der Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen anfallendem Filterstaub, bei dem der Filterstaub vermischt mit einem feinteiligen kohlenstoffhaltigen Material in den Elek­ trolichtbogenofen mittels einer Lanze oder über eine Düse eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zur Verbesserung des Schlackenschäumens in die Schlacke oder die Trennfläche zwischen Schlacke und Metallbad zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Filterstaub und das feinteilige kohlenstoffhaltige Material unmittelbar vor dem Einführen in den Elektrolichtbogenofen zusammenbringt.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man den Filterstaub in einem Anteil bis zu 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Filterstaub und kohlenstoffhaltigem Material, einsetzt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man pro Tonne erzeugtem flüssigen Stahl bis zu 20 kg Filterstaub einführt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man ein kohlenstoffhaltiges Material einsetzt, wel­ ches etwa die gleiche Teilchengröße wie der Filterstaub aufweist.