DE2554087A1

DE2554087A1 - Verfahren zur herstellung geschaeumter schlacke

Info

Publication number: DE2554087A1
Application number: DE19752554087
Authority: DE
Inventors: Paul Metz; Desire Nick; Paul Pfeiffer; Robert Schockmel
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1975-10-21
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1977-04-28
Also published as: LU73623A1; GB1505230A; BE847483A; DE2554087B2; AU1900976A; FR2328676B1; AT361524B; SE417816B; CA1069703A; ATA786376A; US4115089A; DE2554087C3; SE7611629L; JPS5266897A; AU505400B2; FR2328676A1; NL7611675A

Description

DR. KARL TH. HJSG]HL · DIPL.-ING. KLAUS DICKBL

HAMBURG 50 GROSSE BERGSTRASSE 223 8 MÜNCHEN 6O JULIUS-KREIS-STRASSE 33 POSTFACH 500662 TELEFON (0 40) 39 62 95 TELEFON (O 89) 88 52 IO

Γ ~1

Telegramm-Adresse: Doellnerpatent Hamburg

Ihr Zeichen: Unser Zeichen: 2OOO Hamburg, den

H 2532 Dr.He/mk

A R^B E D

Acieries Reunies de Burbach-

EiciL-Dudelange S.A.

Avenue de la Liberte
LUXEMBOURG

VERFAHREN zur HERSTELLUNG
GESCHÄUMTER SCHLACKE.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Schlacke mit verminderter Dichte, wobei man von im Hochofen geschmolzener Schlacke ausgeht.

Man kennt eine Reihe von empfohlenen Verfahren zur Herstellung von Schlackenaggregaten, die eine poröse Struktur besitzen. Je nach dem Prinzip, das zur Aufblähung angewendet wird, und nach der angewandten Technologie unterscheidet man drei Arten von

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Postscheckkonto: Hamburg 2912 20-205 · Bank: Dresdner Bank AG. Hamburg, Kto.-Nr. 3 813 897

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Verfahren, nämlicli:

a) freie Aufblähung. Diese erfolgt im allgemeinen in einer geneigten Rinne, in der die Schlacke über einen Wasserteppich hinabgleitet..Dieses Verfahren ist nur mit solchen Schlacken praktisch ausführbar, die sich leicht verschäumen lassen, d.h. mit sehr heissen Kieselsäure-haltigen Schlacken.

b) Die halbkünstliche Aufblähung, bei der verschiedene mechanische Mittel angewandt werden, um die Entwicklung des Aufblähens zu intensivieren.

c) Die künstliche Aufblähung, bei der Wasserdampf unter Druck durch eine Schlackenschicht hindurchgepresst wird, beispielsweise in einem Behälter, an dessen Boden ein Wasserzufluß vorgesehen ist, um eine geregfeite Aufblähung zu

ermöglichen, und zwar selbst bei Schlacken mit verhältnismäßig niedriger Temperatur. Verschiedene Verfahren dieser letzten Art sind bei ihrer praktischen Durchführung schwierig und heikel.

Ein bekanntes Verfahren zum halbkünstlichen Aufblähen besteht darin, einen Strom geschmolzener Schlacke auf eine mit Flügeln ausgestattete Trommel zu leiten, die sich mit erhöhter Ge schwindigkeit dreht. Der Schlackenstrom ist vorher durch eine

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ringförmige Leitung hindurchgetreten, mit deren Hilfe Wasser unter Druck gegen den auf die Trommel fallenden Schlackenstrom geleitet wird. Die Trommel teilt die in feuerflüssigem Zustand befindliche Schlackenmasse in kleine Teilchen, und wirft sie durch die Luft, wo sie eine energische Abkühlung und Verfestigung erfahren, derart, daß die poröse Struktur der Granulate sich im Bereich des Auffangbehälters nicht mehr in gleichem Maße vermindert. Nach einem anderen Verfahren ist vor die Zerteilungstrommel ein sich langsam drehendes oberschlächtiges Rad angeordnet, dessen Achse parallel zur Richtung des Ausflusses der geschmolzenen Schlacke liegt. Der Kontakt der Schlacke mit dem Wasser erfolgt in den Vertiefungen des Verschäumungsrades.

Diese Verschäumungsverfahren besitzen indessen den Nachteil, daß sie zu ungenügend aufgeblähten Schlacken führen, deren Qualität in dem Maße immer schlechter wird, in dem der Basizitätsgrad der geschmolzenen Schlacke wächst und ihre Temperatur sich vermindert. Infolgedessen kann man eine praktische Anwendung dieser Verfahren für den Durchschnitt der Schlackenschmelzen nach dem Thomas-Verfahren nicht mehr ins Auge fassen.

Die vorliegende Erfindung, die sich ebenfalls auf ein Verschäumungsverf ahren mit Hilfe einer Zerteilungstrommel für die feuerflüssige Schlacke bezieht, hat infolgedessen den

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Zweck, ein verbessertes Verfahren zu schaffen, das in der Lage ist, der ver schäumt en Schlacke eine große Porosität und eine gleichmäßige Qualität zu verschaffen, wobei man von "bekannten Schlacken ausgeht, die nicht oder schwierig zu ver schäumen sind, insbesondere von Schlackenschmelzen nach dem Thomas- Verfahren, die eine Temperatur unterhalb 1475°C tuid einen Basizitätsgrad über 1,25 aufweist.

Bei einem Verschäumungsverfahren, das eine mechanische Zerteilung-u. eines feuer flüssigen Schlammstroms mit Hilfe einer sich drehenden Trommel vorsieht, wird der Zweck der Erfindung dadurch erreicht, daß die geschmolzene Schlacke zunächst einer freiwilligen Vorverschäumung unterworfen wird. Diese besteht aus einer ersten Expansionsphase, in deren Verlauf man den kontinuierlichen Schlackenstrom durch eine geneigte Einne abfließen läßt, in die man vom Grunde aus Wasser unter Druck einleitet, sowie einer zweiten Expansionsphase, in deren Verlauf man den Schlackenstrom im praktisch freien Fall auf mindestens eine angefeuchtete Platte auftreffen läßt, die gegenüber der vertikalen geneigt ist. Dabei läßt man den Schlackenstrom sich auf der Platte zu einer flachen Schicht ausbreiten, wobei man mindestens eine äussere Fläche der Schicht über ihre ganze Breite bewässert. Anschließend treten die durch die Zerteilungstrommel ausgeworfenen Teilchen der feuerflüssigen Schlacke im Endteil ihres Weges durch einen fein verteilten Wasservorhang hindurch, der ihre Gerinnung fördert. ...5

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Vorteilhaft sieht man vor der geneigten angefeuchteten Platte, auf der sich der Schlackenstrom in Form einer Schicht aus breitet, eine zweite Platte vor, so daß ein Schlitz gebildet wird, in den sich die Schlacke zusammen mit dem Verschäumungswasser ergießt. Diese zweite Platte ist zweckmäßig in entge gengesetzter Richtung zur ersten Platte geneigt, und ihre Unterkante liegt vorteilhaft nicht über etwa der halben Höhe der ersten Platte. Auf diese Weise wird am Austrittsende des Schlitzes eine Wirbelbewegung erzeugt, die einen besseren Kontakt der Schlackenschicht mit dem Wasser unterhalb des Schlitzes ermöglicht.

Die Verbesserung der Verschäumungsbedingungen gemäß der Erfindung ist also der kombinierten Wirkung der beiden Phasen: der Vorbehandlung und der folgenden mechanischen Zerteilung zuzuschreiben. Die erste Phase besteht in einer beginnenden Vorexpansion innerhalb der gesamten geschmolzenen Schlackenmasse bei ihrem Ausfließen zunächst durch eine Rinne, und anschließendes Auftreffen auf die Platte. Die Endphase sichert die Vollendung der Expansion zu Beginn der Plugbahn der von der Zerteilungstrommel abgeschleuderten feuerflüssigen Schlackenteilchen. Am Ende der Flugbahn erfolgt eine Erstarrung der zellenförmigen Masse in dem fein verteilten Wasservorhang .

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Aus Gründen der Arbeitsbedingungen, der Qualität des Endproduktes und gleichzeitig der Wirtschaftlichkeit des Transports werden die Schlacken, insbesondere die schwer verschäumbaren Schlacken wie die Schlackenschmelzen des Thomas-Verfahrens, am I¹USe des Hochofens der beschriebenen Behandlung unterworfen. Bei leichter verschäumbaren Schlacken, die häufig zu einer zentralen Expansionsanlage transportiert werden, ermöglichen die besten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu anderen freien oder halberzwungenen zentral durchgeführten Expansionsverfahren die Erzielung eines Erzeugnisses besserer Qualität und größerer Gleichmäßigkeit ohne Bücksicht auf den Temperaturabfall und die Viskositätserhöhung der Schlacke während des Transports,

Um ein Produkt optimaler Qualität und entsprechender Gleichmäßigkeit mit verschiedenen Schlacken zu erhalten, ist es wichtig, die Wasserzufuhr an allen vorerwähnten Stellen genau zu dosieren, damit die Expansion unter guten Bedingungen an allen angegebenen Punkten beginnen und sich weiter fortsetzen kann. Eine Einstellung der Wasserzufuhr wird zweckmäßigerweise ebenso bei jeder Schlackentype, einschließlich der Schlacken des Thosmas-Verfahrens, vorgenommen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt nachstehend eine ins Einzelne gehende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende schematische Zeichnung.

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Die Schlacke, die vorzugsweise unmittelbar vom Abstichloch des Hochofens herkommt, wird in eine Rinne 1 der Expansionseinrichtung geleitet.

Die Rinne 1 besteht aus Stahlblechen, die so gestaltet sind, daß sie einen runden Boden und seitliche senkrechte Wände bilden. Die Einne besitzt eine Breite zwischen etwa 25 cm am Anfang und etwa 35 cm am Ende, eine Tiej£ von etwa 15 om und eine Länge von etwa 2 bis 5 m. Sie ist um etwa 15°bis 45° gegenüber der Horizontalen geneigt. Mindestens zwei Wassereinspritzdüsen 2, die sich über die ganze Breite der Rinne erstrecken, bilden parallel zur Ausflußrichtung der Schlacke einen Wasserteppich am Boden der Rinne.

Das in Berührung mit der in die Rinne sich ergießenden Schlacke eingeleitete Wasser, dessen Menge etwa 0,1 bis 0,3 nr/t der Schlacke beträgt, verwandelt sich teilweise in Dampf, der in die unteren Schlackenschichten eindringt und sie zum Aufblähen bringt.

im Ende des Kanals 1 fällt der Schlackenstrom in einen Schlitz, der durch zwei Kohleplatten 4 und 5 begrenzt ist, und gelangt in gut ausgebreiteter Form auf die Zerteilungstrommeln 9»Dabei läßt man eine geregelte Menge Druckwasser, etwa 0,1 bis 0,3 Br/t Schlacke, die durch die Injektoren 7 und 3 zugeführt wird, über die Kohleplatten 4 und 5 hinunterrieseln. Eine weitere

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geregelte Wassermenge, die bis zu 5,0 nr/h betragen kann, wird mit Hilfe der Dösen 6 über die ganze Breite der hinteren und/oder vorderen Flächen der Schlackenschicht geleitet, die sich zwischen den Platten 4 und 5 ausbreitet.

Die Zerteilungstrommel 9 besteht aus einem Blechzylinder von etwa 84- cm Durchmesser, der auf seiner Oberfläche mit Rad schaufeln 8 im gleichen Abstande ausgerüstet ist· Er kann mit Hilfe eines Wasserumlaufsystems gekühlt werden, dessen Zufuhr und Abfuhr durch die hohle Drehachse erfolgen kann. Um die Trommel gleichmäßig zu befeuchten, läßt man eine bestimmte Kühlwassermenge in der Größenordnung von 0,5 nr/h durch Schlitze, die in den Radschaufeln vorhanden sind, ausspritzen. Die Drehgeschwindigkeit des Zylinders kam zwischen 100 und 500 UpM schwanken. Es wurde festgestellt, daß die Körnung der expandierten Schlacke in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Trommel schwankt. Eine feinere Körnung wird bei größerer Geschwindigkeit erzielt. Man verfügt auf diese Weise über ein sehr praktisches und vorteilhaftes Mittel zur Regulierung.

Vorteilhafterweise verteilt man eine Wassermenge von 0 bis 5 nr/h mit Hilfe einer hinteren Spritzrampe 8, über den Bereich der Trommel, auf den die Schlacke auf trifft, und zwar derart,, daß die zur Vollendung der Expansion der feuerfesten Schlacke notwendige liassermenge mit dieser in Berührung steht,

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wenn die von der Trommel abgeschleuderten Schlackenteilchen ihre Flugbahn in Richtung auf den Auffangbehälter beginnen.

Im Verlauf des Endteils der Flugbahn, d.h. etwa auf einem Drittel bis zwei Drittel der Flugbahn, was sich nach der Art der Schlacke richtet, treten die Teilchen durch einen Wasserregen ündurch, der durch zwei seitlich vom Auffangbehälter angeordnete Berieselungsrampen 10 zerstäubt wird. Die Wassermenge beträgt bis zu 5 nr/h für jede Rampe. Diese Behandlung bewirkt, daß die Erstarrung so weit fortschreitet, daß kein Zusammenfallen der Zellstruktur im Aufnahmebehälter mehr stattfinden kann.

Bei Verarbeitung von schmelzflüssigen Schlacken des Thomas-Verfahrens, die im Mittel etwa 45 % OaO, 33 % SiO₂, 3,5 % MgO, 15 % Al₂O₅ und 1,36 % CaO/SiO₂ enthalten und eine Temperatur zwischen 1410° und 1460⁰C beim Eintritt in die Rinne 1 aufweisen, erhält man durch die vorerwähnte Behandlung aus 1 t Schlacke/Minute eine verschäumte Schlacke, die ein sehr homogenes Material mit zellenförmiger Struktur und einer Farbe zwischen gelb und hellgrau darstellt. Ihre Dichte schwankt zwischen 0,30 und 0,70 g/cmr je nach der Anfangstemperatur der Schlacke und der Körnungsfraktion. Der Gehalt an granulierter Schlacke und an nicht oder unvollständig expansierter Schlacke ist vernachlässigbar klein. Die Menge des insgesamt benötigten Wassers beträgt 0,6 bis 0,8 ar/je Tonne expandiefeer Schlacke. ....10

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Claims

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PATMTANSPRÜOHE

.1. Verfahren zur Herstellung v er schäumt er Schlacke, wobei eine mechanische Zerkleinerung eines feuerflüssigen Schlackenstroms mit Hilfe einer Drehtrommel stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Schlacke zunächst einer freien Expansion unterworfen wird, die aus einer ersten Expansionsphase während des kontinuierlichen Ausflusses des Schlackenstroms durch eine geneigte Sinne (1) stattfindet, in die Druckwasser (2) vom Grunde aus eingeleitet wird; und eine zweite Expansionsphase, in deren Verlauf der Schlackenstrom praktisch frei auf mindestens eine befeuchtete Platte (4-) auftrifft, die gegenüber der senkrechten geneigt ist, wobei sich der Schlak kenstrom auf der Platte (4) zu einer flachen Schicht ausbreitet, die mindestens auf einer äusseren Fläche über ihre ganze Breite berieselt wird, worauf anschließend die feuerflüssigen Schlackenteilchen, die von der Zerteilungstrommel (9) abgeschleudert werden, im Endteil ihrer Flugbahn durch einen Wasservorhang hindurchtreten,der ihre Erstarrung fördert.

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ORlGiNAL INSPECTED

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Austritt des Kanals (1) die Sehlakke in einen Schlitz geleitet wird, der durch eine durch eine Wasser zuführung (7) befeuchtete Platte (4) gebildet wird, die gegenüber der vertikalen geneigt ist, sowie eine zweite Platte(5) derselben Breite, die ebenfalls durch eine Wasserzuführung (3) angefeuchtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Anordnung der zweiten Platte (5) ein wirbeiförmiges Ausfließen der Schlacke bewirkt, wobei man den Eontakt der Schlackenschicht mit dem Wasser unterhalb des Schlitzes wirksamer gestaltet.
4·. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenstrom während seines Ausfließens über die Platten (4-) und )5) durch Spritzdüsen (6) über die ganze Breite der hinteren und/oder vorderen Fläche berieselt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenstrom vor dem Auftreffen auf die Trommel (9) über die ganze Breite seiner rückwärtigen Fläche durch Spritzdüsen (8) befeuchtet wird. ...12

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6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (9) gleichmä Big durch eine "bestimmte Menge des Kühlwassers "befeuchtet wird, das dxhcch Schlitze in den Schaufeln der Trommel hindurchtritt.
7- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorhang von fein verteiltem Wasser mit Hilfe zweier Spritzrampen (10) geschaffen wird, die längs des Aufnahmebehälters für die expandierte Schlacke angeordnet sind.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Wassermenge an allen Berieselungsstellen geregelt werden kann.

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