DE4432721A1 - Verfahren zur Herstellung von eisenhaltigen Briketts - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von eisenhaltigen BrikettsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
eisenhaltigen Briketts zur Verwendung in Schmelzöfen,
insbesondere in Kupolöfen, wobei die Briketts vorwiegend aus
eisenhaltigen Reststoffen, insbesondere Walzzunder gebildet
werden.
Zur Beschickung eines Kupolofens wird typischerweise eine Charge
aus Eisensatz und Zuschlagstoffen, wie Kalkstein,
Legierungselementen und Satzkoks benutzt. Qualitativ hochwertiger
Eisensatz wie Industrieschrott einheitlicher Qualität ist jedoch
relativ teuer. Andererseits erfordert die Beschickung mit relativ
reinen Basismaterialien eine Zugabe schlackebildender Zuschläge.
Aus der DE-AS 25 31 457 ist ein Verfahren bekannt, bei dem
metallhaltiger Schlamm vor dem Zumischen eines Bindemittels und
eisenhaltigem Staub bis auf einen Wassergehalt von 2 bis 15
Gew.-% entwässert werden muß. Dann folgt noch eine weitere
Trocknung zur Reduzierung der Restfeuchte. Dieses Verfahren
erfordert eine Erhitzung der Briketts auf 350°C zur Entfernung
der Restfeuchte. Dieses Verfahren ist daher verhältnismäßig
aufwendig und wegen des großen Energiebedarfs für die Erhitzung
teuer.
Aus der DE-OS 41 09 214 ist weiterhin bekannt, daß der bei der
Entstaubung des Gichtgases von Kupolöfen gewonnene Staub oder
abgefilterter Staub über die Windzufuhr als schlackebildender
Stoff in den Kupolofen zurückgeführt wird. Der Ansatz, mit
Reststoffen Rohstoffe zu ersetzen, bleibt hier jedoch nur auf den
schlackebildenden Anteil beschränkt. Der Umgang mit Staub erweist
sich zudem als besonders aufwendig und nicht universell
handhabbar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, Rohstoffe für
Schmelzöfen durch bisher kaum verwertbare eisenhaltige Reststoffe
zu ersetzen und eine möglichst einfache und kostengünstige
Handhabung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, aus abgelagerten oder
ohnehin anfallenden Abfallstoffen, nämlich z. B. dem in Millionen
Tonnen auf Halde liegenden Walzzunder oder auch Metallspänen, wie
sie bei der Metallbearbeitung in der Industrie täglich anfallen,
und andererseits aus Reststoffen der Papierherstellung,
insbesondere der Sulfitablauge aus der Zellstoffgewinnung oder
der Altpapieraufbereitung einen nutzbaren und gut handhabbaren
Sekundärrohstoff zu gewinnen. Dies gelingt mit dem
erfindungsgemäßen Kompaktierungsverfahren durch die Anwendung von
gebranntem Kalk als wasser- und ölbindendes Zusatzmittel, wobei
als wesentlicher Effekt erzielt wird, daß die Briketts eine sehr
hohe Formfestigkeit und schnelle Aushärtung bei der Herstellung
aufweisen. Die auf diese Weise gewonnenen Formlinge sind wegen
der schnellen Aushärtung im Stundenbereich und Verfestigung
infolge der stark exothermen Reaktion von gebranntem Kalk mit an
den eisenhaltigen Reststoffen anhaftenden Öl-Wasser-Emulsionen
rasch handhabbar und damit durch Förderanlagen transportierbar,
sowie einfach in den Schmelzofen zudosierbar.
In bevorzugter Weise eignet sich das Verfahren zur
Wiederverwertung von Walzzunder, der beim Walzen von Stahl in
großen Mengen anfällt. Im Ruhrgebiet liegt Walzzunder mit einem
Eisengehalt von 70-80% in großer Menge auf Halde. Durch diesen
hohen Eisengehalt und eine relativ einheitliche Zusammensetzung
sind Voraussetzungen geschaffen, ein Produkt in hoher Ausbeute
und guter Qualität zu erzielen. Dabei sind ebenso wie bei
Schleifreststoffen aus der Vorbearbeitung in den Reststoffen noch
Öl- und/oder Wasseranteile von etwa 3-5 Gew.% vorhanden, z. B.
sog. Bohrmilch, die mit dem etwa in gleichen Gewichtsanteilen
zugegebenen gebrannten Kalk unter starker Wärmeentwicklung
reagiert.
Das bevorzugt verwendete Bindemittel, nämlich Sulfitablauge ist
ein Abfallprodukt bei der Gewinnung von Zellstoff, die Holzzucker
und das aus dem Holz herausgelöste Lignin in Form von
ligninsulfonsauren Salzen enthält. Dieses Ligninderivat ist ein
hochpolymeres, druckfestes Matrixmaterial, das, wie die
verklebenden Holzzucker, einen hohen Brennwert aufweist. Die
Sulfitablauge eignet sich daher zum Binden kleiner Partikel und
ihre in den Schmelzofen gelangenden Bestandteile verbrennen unter
Wärmeentwicklung. Sulfitablauge kann selbstverständlich auch mit
anderen oder durch andere Bindemittel oder -flüssigkeiten, wie
z. B. Melasse gemischt oder ersetzt werden.
Durch die Zugabe von feingemahlenem, gebranntem Kalk zu den
Metall-Reststoffen mit einigen Prozent Öl- und/oder Wasseranteil
in den Metallabfällen etwa 10 bis 30 Minuten vor dem Brikettieren
erfolgt das sog. Ablöschen des gebrannten Kalkes mit der Öl-
Wasser-Emulsion, was sich in einer raschen Verfestigung der noch
rieselfähigen Brikettiermasse bei hoher Wärmeentwicklung,
Eigenerhitzung und damit Aushärtung bemerkbar macht. Ein Teil des
Wassers wird durch die Wärmeentwicklung der Reaktion verdampft.
Der Wasseranteil der Sulfitablauge verdunstet infolge der
Eigenerhitzung ebenso sehr rasch und ergibt eine schnelle
Aushärtung unmittelbar in Anschluß an die Brikettierung.
Als vorteilhaft bezüglich der Handhabung erweist sich ein
Anfeuchten der Mischung mit Wasser vor der Kalk-Zugabe, falls die
Metall-Reststoffe sehr trocken sind, wodurch die Benetzung und
damit die Gleichmäßigkeit der Reaktion mit dem gebrannten Kalk
erhöht wird. Falls andererseits der Feuchtigkeitsanteil der
Metall-Reststoffe zu hoch ist, z. B. größer als 25%
Gewichtsanteil, empfiehlt sich ein Auspressen, um nicht zuviel
Kalk zugeben zu müssen. Außerdem kann hierbei das relativ
wertvolle Schneidöl oder Bohrmilch wiedergewonnen werden.
Vorteilhaft ist ferner, wenn die Aushärtung der so zu Briketts
kompaktierten Gesamtmischung in einem Trockenofen mit hoher
Luftumwälzung bei Raumtemperatur, also bei gegenüber dem Stand
der Technik relativ geringen Temperaturen erfolgt. Somit ist eine
Aushärtung unter normalen Umgebungsbedingungen infolge der
Eigenerhitzung ohne weiteres möglich und effektiv. Aushärtezeiten
von wenigen Stunden und darunter sind erreichbar und vor allem
von der Zugabemenge des gebrannten Kalks und dessen Verhältnis
zur Flüssigkeit (insbes. Öl-Wasser-Emulsion) bzw. Sulfitablauge
abhängig, und somit einstellbar. Auch die
Verfestigungsbedingungen, wie erreichbare
Eigenerhitzungstemperatur, Auslagerungszeit der Mischung vor der
Brikettierung und Druck der Brikettierpresse, sowie Größe und
Form der Briketts wirken sich auf die Aushärtezeit aus. Die
erfindungsgemäßen Briketts erreichen bei einem Öl-Wasseranteil
und einer Kalkzugabe von je ca. 5 Gew.% sehr gute
Festigkeitswerte, z. B. Druckfestigkeiten von rund 300 bis
400 N/cm² und Spaltfestigkeiten von ca. 80 bis 120 N/cm².
Die vorteilhafte Anwendung der Briketts bei einem Kupolofen zum
Erzeugen von Gußeisen liegt in der erheblichen Einsparung des
Sekundärrohstoffs Eisen, weil durch die eisenhaltigen Briketts
ein großer Teil dieses Rohstoffs zugeführt wird. Zudem wirken die
Zusätze des Bindemittels und des gebrannten Kalks
schlackebildend, was metallurgisch besonders zweckmäßig ist. Auch
der relativ hohe Kohlenstoffanteil der Sulfitablauge ist für die
Aufkohlung des Gußeisens vorteilhaft. Zudem ergibt der
Graphitanteil, insbesondere aus der Druckfarbenentfernung beim
Altpapierrecycling einen gewissen Schmiereffekt für den
Brikettiervorgang.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher
erläutert:
Gemäß der Erfindung werden in Nähe eines Kupolofens die für die Brikettierung und beabsichtigte Anwendung geeignete Materialien gesammelt, und eine Brikettierpresse aufgestellt. Dabei sind insbesondere die in Metallbetrieben anfallenden Metall- und Schleifspäne, Stäube aus der Gußputzerei oder Walzzunder geeignet. Diese enthalten einen hohen Eisenanteil, der beim bevorzugten Walzzunder rund 80% beträgt. Diese Metallreststoffe enthalten als Bearbeitungsrückstände etwa 5% anhaftende oder aufgesogene Öl- und/oder Wasseranteile in Art einer Emulsion.
Gemäß der Erfindung werden in Nähe eines Kupolofens die für die Brikettierung und beabsichtigte Anwendung geeignete Materialien gesammelt, und eine Brikettierpresse aufgestellt. Dabei sind insbesondere die in Metallbetrieben anfallenden Metall- und Schleifspäne, Stäube aus der Gußputzerei oder Walzzunder geeignet. Diese enthalten einen hohen Eisenanteil, der beim bevorzugten Walzzunder rund 80% beträgt. Diese Metallreststoffe enthalten als Bearbeitungsrückstände etwa 5% anhaftende oder aufgesogene Öl- und/oder Wasseranteile in Art einer Emulsion.
Aus diesen gesammelten Metallreststoffen wird dann durch Zugabe
von gebranntem Kalk und evtl. zusätzlich Wasser eine Mischung
hergestellt. Nach der exothermen Reaktion während ca. 30 Minuten
Dauer wird dann Sulfitablauge zugegeben, und diese Gesamtmischung
anschließend einer Brikettierpresse z. B. gemäß der Bauart nach
der EP-B-03 67 859 oder DE-C-33 33 766 zugeführt. Zur einfacheren
Handhabung eignet sich ein Anfeuchten der Metallreststoffe mit
Wasser, bevor zunächst der gebrannte Kalk und dann die
Sulfitablauge bevorzugt im Zuführtrichter mittels einer
Dosiervorrichtung, z. B. einer Dosierschnecke direkt vor der
Brikettpresse zugegeben wird. In der Brikettierpresse erfolgt
dann unter hoher Druckeinwirkung die Verdichtung und
Kompaktierung der rieselfähigen Gesamtmischung. Direkt im
Anschluß daran können die Briketts aus der Form entnommen und von
der Brikettierpresse weggefördert werden, da sie bereits in
dieser Phase eine ausreichende Formstabilität aufweisen.
Hierdurch ergibt sich ein hoher Durchsatz. Der so erhaltene
Formling muß dann abschließend lediglich eine noch kurze
Aushärtungsphase durchlaufen, die in normaler Umgebungstemperatur
an einem Zwischenlagerplatz oder beschleunigt in einer
Trocknungsanlage mit erhöhtem Luftumsatz erfolgen kann.
Die auf diese Weise hergestellten Briketts enthalten durch
Walzzunder oder Eisenspäne usw. einen hohen Eisengehalt von bis
70 Gew.%, durch die nach der Misch- und Reaktionszeit von ca. 30
Min. zugesetzte Sulfitablauge oder Melasse einen geringen
organischen Bindemittelgehalt von etwa 1-5 Gew.% und durch den
z. B. mittels einer Dosierschnecke pulverisiert zugegebenen
gebrannten Kalk (Ätzkalk) einen Calziumgehalt von rund 1-5 Gew.%.
Hierdurch wird ein stoffspezifischer Gehalt an Calcium in den
Schmelzofen eingebracht, der zusammen mit Quarzanteilen,
z. B. von Filterstäuben günstig für die Schlackebildung ist.
Zusätzliche Vorteile ergeben sich für die Energiebilanz des
Schmelzofens aus dem Heizwert des organischen Bindemittels und
aus dem geringeren Energieverbrauch von gelöschtem Kalk [Ca(OH)₂]
gegenüber dem üblicherweise als Zuschlagstoff gesondert
zugegebenen Kalksteinen (CaCO₃).
Vorteilhaft auf die Produktqualität des Gußeisens wirkt sich die
relativ konstant einstellbare Zusammensetzung der von den
Briketts in die Schmelze gelangenden Mischung aus den
Hauptbestandteilen Fe, O, Ca, und Begleitstoffen aus.
Durch die Zugabe von gebranntem Kalk vor der Brikettierung wird
in vorteilhafter Weise durch die stark exotherme Reaktion mit Öl-
und/oder Wasseranteilen
- 1. eine große Menge Wasser durch den gebrannten Kalk gebunden;
- 2. ein wesentlicher Teil des Wassers durch die Eigenerhitzung der Mischung während der Reaktionszeit von ca. 30 Minuten verdunstet;
- 3. eine besonders schnelle Verfestigung erzielt;
- 4. eine besonders rasche Aushärtung erreicht; und
- 5. eine besonders hohe Festigkeit geschaffen.
Zur Anwendung der erfindungsgemäßen Briketts wird beispielsweise
in einen Kupolofen bei der sog. Gattierung in an sich bekannter
Betriebsweise eine Füllung von 500 kg vorbereitet, etwa bestehend
aus 440 kg Eisenmaterial, vorwiegend in der beschriebenen
Brikettform, 50 kg Satzkoks und 10 kg Kalksteine eingebracht. Die
Briketts können dabei durch ihre hohe Festigkeit, wie Schüttgut
unmittelbar mit dem Einsatz z. B. über den Begichtungskübel in den
Kupolofen aufgegeben werden. Dabei werden insgesamt hohe Anteile
des Rohstoffs Eisen eingespart. Beim Absinken des Einsatzes im
Kupolofen werden dann die Briketts - wie der übliche Einsatz -
erwärmt und schmelzen schließlich in der heißen Zone auf.
Aufgrund der hohen Dichte der mit einem hohen Preßdruck von ca.
20 000 N/cm² kompaktierten Briketts besteht dabei nicht die
Gefahr des Aufschwimmens. Die Produktion von Gußeisen ist dabei
in gleicher Menge und Qualität gegeben, wie bei der üblichen
Verfahrensweise. Falls der Ölanteil besonders hoch sein sollte,
kann eine weitere Presse zum Auspressen von überschüssigen
Öl-/Wasser-Emulsionen vorgesehen sein, um z. B. den Öl-
/Wassergehalt von 30% auf 5% zu reduzieren. Anschließend wird
dann ebenfalls etwa 5 Gew.% gebrannter Kalk zudosiert.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von eisenhaltigen Briketts zur
Verwendung in Schmelzöfen, insbesondere in Kupolöfen, wobei
die Briketts aus eisenhaltigen Reststoffen, insbesondere
Walzzunder, Schleifschlämmen oder Putzereistäuben gebildet
werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
die eisenhaltigen Reststoffe mit zugegebenem gebrannten Kalk
(Calciumoxid CaO) vermischt werden, wobei Öl- und/oder
Wasseranteile in den eisenhaltigen Reststoffen unter
Wärmeentwicklung und Verfestigung mit dem gebrannten Kalk
reagieren, dann ein organisches Bindemittel zugegeben wird,
und diese Mischung zu Briketts gepreßt wird, die nach
anschließender Aushärtung dem Schmelzofen zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
organische Bindemittel durch Sulfitablauge gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
organische Bindemittel Melasse ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Briketts mit einer Länge zwischen 5
und 20 cm gepreßt werden, und der Gewichtsanteil des
gebrannten Kalks (CaO) etwa 3-5% beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zugabe des Bindemittels unmittelbar
vor der Brikettierung in einer Zuführeinrichtung einer
Brikettierpresse erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aushärtung der Briketts in einer
Durchlauftrocknungsanlage unter Luftumwälzung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß den eisen- und ölhaltigen Reststoffen der
gebrannte Kalk (CaO) in Pulverform zudosiert wird, und nach
einer Reaktionszeit von etwa einer halben Stunde das
Bindemittel zugegeben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die eisen- und ölhaltigen Reststoffe
zusätzlich mit Wasser angefeuchtet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die eisenhaltigen Reststoffe zur
Einstellung des Ölgehalts von ca. 3-5% vor der Kalkzugabe
ausgepreßt werden.
10. Verwendung von Briketts als Sekundärrohstoff in Schmelzöfen,
insbesondere Kupolöfen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Briketts zu 70 bis 98 Gew.% aus eisenhaltigen Reststoffen und
2-30 Gew.% aus mit Ölanteilen reagierendem, kalkhaltigen
Bindemittel bestehen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944432721 DE4432721A1 (de) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Verfahren zur Herstellung von eisenhaltigen Briketts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944432721 DE4432721A1 (de) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Verfahren zur Herstellung von eisenhaltigen Briketts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4432721A1 true DE4432721A1 (de) | 1996-03-21 |
Family
ID=6528197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944432721 Withdrawn DE4432721A1 (de) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Verfahren zur Herstellung von eisenhaltigen Briketts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4432721A1 (de) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |