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WO2011107124A1 - Aufbereitungsverfahren für edelstahlschlacken und stahlwerksschlacken zur metallrückgewinnung - Google Patents

Aufbereitungsverfahren für edelstahlschlacken und stahlwerksschlacken zur metallrückgewinnung Download PDF

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WO2011107124A1
WO2011107124A1 PCT/EP2010/006879 EP2010006879W WO2011107124A1 WO 2011107124 A1 WO2011107124 A1 WO 2011107124A1 EP 2010006879 W EP2010006879 W EP 2010006879W WO 2011107124 A1 WO2011107124 A1 WO 2011107124A1
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WO
WIPO (PCT)
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fraction
grinding
metal
silicate
roller mill
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/006879
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Gerold
Frank Dardemann
Jörg LANGEL
Holger Wulfert
Original Assignee
Loesche Gmbh
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Filing date
Publication date
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Priority to UAA201210496A priority patent/UA106113C2/uk
Priority to BR112012022484-0A priority patent/BR112012022484B1/pt
Priority to CA2791123A priority patent/CA2791123C/en
Application filed by Loesche Gmbh filed Critical Loesche Gmbh
Priority to US13/582,966 priority patent/US9212404B2/en
Priority to PL10787006T priority patent/PL2542704T3/pl
Priority to RU2012137518/02A priority patent/RU2535886C2/ru
Priority to JP2012556385A priority patent/JP5576510B2/ja
Priority to CN201080065184.XA priority patent/CN102822355B/zh
Priority to KR1020127023131A priority patent/KR101457346B1/ko
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Priority to EP10787006.5A priority patent/EP2542704B1/de
Priority to TW100106305A priority patent/TWI485004B/zh
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B5/00—Treatment of  metallurgical  slag ; Artificial stone from molten  metallurgical  slag 
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
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    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies

Definitions

  • the invention relates to a treatment process for stainless steel slags and steelworks slags (LD, electric arc slags, etc.) or modified steelworks slags for metal recovery while producing a silicate fraction as a product with a defined product grain and defined properties.
  • LD stainless steel slags and steelworks slags
  • modified steelworks slags for metal recovery while producing a silicate fraction as a product with a defined product grain and defined properties.
  • Stainless steel slags are slags that are by-produced in the production of high-alloy steels.
  • Stainless steel slags consist predominantly (about 80 to 90 wt .-%) of a siliceous matrix whose main component is dicalcium silicate, and a metal portion, which of the steel and of the additional alloying elements, such as chromium, nickel, manganese, molybdenum, vanadium, etc. , is derived as pure metal in the form of granules or in the form of agglomerates, various alloys and oxides surrounded by the silicate matrix and is enclosed by this.
  • the metal content in the stainless steel slags varies depending on the metallurgical process and the raw materials added, and may be about 5 to 10% by weight. After pre-enrichment, the metal content of such slags can be from 20 to 30% by weight.
  • steelworks slags for example, LD and electric arc slags
  • iron is largely chemically bound.
  • the steelworks slags are chemically subjected to a reductive treatment prior to treatment and are present as modified steelworks slags in which the metal contents are as far as possible metallic present.
  • the metal contents of such slags usually vary between 10 and 30 wt .-%.
  • the metals are partly free, but predominantly as adhesions with the silicate matrix.
  • a digestion or a treatment is required.
  • the processing includes shredding, classifying and sorting processes.
  • the aim is to prepare treatment processes with which an almost silicate-free metal fraction and a largely metal-free silicate fraction can be produced.
  • the recycling of the components of the stainless steel slags or the modified steelworks slags is also sought in view of an otherwise required landfill of such slags, which is associated with costs and can lead to environmental problems.
  • a silicate fraction with a defined product granulation and defined properties represents a marketable product.
  • a known treatment technology provides for wet processes for the crushing, classifying and sorting stages (US Pat. No. 5,424,607).
  • the comminution of the pre-crushed slag is usually carried out in rod and ball mills, for screening sieves or hydrocyclones are provided, and for a density sorting machines, Wendelscheider or screw classifier are used.
  • the wet-treatment allows a metal recovery of about 80 wt .-%.
  • DE 10 2004 005 535 A1 discloses a treatment process with initially dry and subsequent wet comminution, classification and sorting stages.
  • Raw slag is comminuted with selective impact crushing, screening, magnetic separators, eddy current and inductive deposits and air settling to a product with a particle size ⁇ 20 mm and then separated into a first grain fraction with a grain size> 2 mm and into a second grain fraction with a grain size ⁇ 2mm ,
  • the first grain fraction is fed to a shaker and separated into a metal fraction, an intermediate fraction and a grain mixture fraction.
  • the metal fraction is the final product, the intermediate is returned to the crushing unit to release the metal, and the grain mixture is a marketable product for construction.
  • the second grain fraction is fed to a fines purification stage consisting of a concentration step, a ball mill and two dehumidification screws.
  • Dry processing methods are also known in which the crushing, classifying and sorting stages operate exclusively dry.
  • magnetic separators are used, which exploit the magnetizability of the metallic constituents of the slags as separation criterion.
  • dry density grades for example by means of air mesh machines, are known, which are based on the density difference between metal and silicate matrix.
  • sensor sorting techniques in which the metals are detected by means of inductive sensors and discharged by means of compressed air (WP 2009/077425 A1).
  • the raw slag is comminuted in hammer mills or impact mills, which fundamentally enable selective slag crushing.
  • the disadvantage is the relatively high peripheral speeds of the rotors of these mills and the limited possibilities of the settings.
  • a reduction in the impact energy leads to an insufficient mechanical breakdown of the slags, so that the metal particles are not completely exposed.
  • the entire product is classified and sorted only after the size reduction process, not insignificant proportions of metal are discharged with the silicate fraction. This is associated with a deterioration in the quality of the siliceous fraction and, accordingly, a reduced spreading of the metals into the metal fraction. This can only be countered with a costly re-sorting of the fine and finest fraction.
  • the invention has for its object to provide a consistently dry working process for recovering metal from stainless steel slags and modified steelworks slags, which is a low-wear and energy-efficient crushing of the siliceous matrix with disruption of the metal particles and a separation separation of the metal particles or the metal content and the silicate content of stainless steel slags or modified steelworks slag can be ensured and adapted to different initial slag compositions and different requirements with regard to the quality of the metal fraction and the silicate fraction.
  • An essential component of the treatment process according to the invention is a selective comminution of the stainless steel slags or the modified steelworks slags, in which the silicate fraction is crushed, while the metallic fraction is digested by the mechanical stress and thus purified from silicate adhesions and adhesions.
  • the original grain size and particle shape of the metallic fraction remains largely intact.
  • roller mills for an exclusively dry-working treatment process for stainless steel slags and also for modified steelworks slags.
  • Roller mills have a grinding track for a grinding bed to be erected thereon, as well as grinding rollers rolling on the grinding bed.
  • stainless steel slag or modified steelworks slag with a task granules up to 150 mm supplied to a roller mill and crushed in this and deagglomerated.
  • roller mills are preferably LOESCHE-type roller mills, but also ball ring mills, spring roller mills, roller mills, edge mills and roller mills such as spherical roller mills, which have a horizontal, inclined or trough-shaped grinding track and conical or cylindrical or crowned grinding rollers.
  • the grinding rollers are pressed by means of own weight, spring systems or by means of hydraulic or hydraulic-pneumatic working cylinder with infinite adjustment elastically on the grinding bed, so that an advantageous comminution takes place in the good bed.
  • roller mills which differ with regard to the diameter of the grinding plate or the grinding bowl and the size and number of grinding rollers.
  • roller mills with 2, 3, 4, 5 or 6 grinding rollers can be used.
  • the number of grinding rollers can also be higher with increasing mill size.
  • a separation of the silicate fraction from the metal fraction can be carried out immediately after the comminution of the silicate matrix and the digestion of the metal particles.
  • the treatment process according to the invention can be carried out in roller mills, which are operated according to the airflow mode or according to the so-called overflow mode.
  • Roller mills in air flow mode have a separator, which is placed on the roller mill or integrated into the roller mill.
  • the sorting or separation of the comminuted, digested and deagglomerated slag into a metallic and silicate fraction takes place within the air flow roller mill.
  • the sorting or separation in a metallic and a silicate fraction is due to the different densities of the two fractions.
  • the air direction actually used for flow classification can be used for sorting according to the density.
  • a grinding bed with a stratification comparable to a stratification according to the density of the fractions is formed in the grinding process on the grinding table or on the grinding path.
  • the metal particles of the metal fraction which are largely uncrushed, are for the most part in a spherical shape. Plate or columnar metal particles can also occur. The metal particles accumulate on the grinding path and form a lower layer, while the lighter silicate particles deposit on the metal particle layer.
  • the separation of the metal and silicate particles takes place after passing through the Mahltelleroder Mahlschesselrandes or the Staurandes due to the high density difference.
  • the silicate fraction with the lower bulk density is transported with the ascending air flow to the classifier.
  • Particles rejected by the sifter can be coarse silicate particles or else metal-carrying silicate particles which have not been completely digested.
  • the metal particles flow continuously over the storage edge of the grinding plate or the Mahltellerrand and are discharged.
  • the stratification according to the invention on the grinding path or the grinding plate comparable to a layering according to the density, in addition to the formation of the grinding path, for example as a plane or with a tendency to Mühlen scholar of the Mahlschüsselformatbaum, the contact pressure of the grinding rollers, the amount of air and the height of the Staurings determined.
  • the storage ring which um the Mahlbahnrand is arranged to prevent too fast flow of the ground material. It is advantageous that the height of the storage ring can be changed and thereby an adaptation to different compositions of stainless steel slags or modified steelworks slags and to the purity of the desired silicate and metal fractions is ensured.
  • the outer contour or the cross section of the retaining ring can be designed differently, for example, by departing from a constant thickness of the retaining ring and the jam ring is provided with a sloping inner wall, so that it has a stronger lower portion and a narrower upper portion.
  • a higher grinding bed is formed on the grinding table, which consists predominantly of the metal fraction.
  • a roller mill can also be used with a grinding bowl or a grinding plate without a storage rim.
  • a drying can be carried out together with the comminution of the stainless steel slag or modified steel mill slag and the exposure of the metal particles, if hot gas, such as hot air, via a gas or air guiding the grinding chamber or, when using an overflow mill, the external Sight levels is supplied.
  • the drying of the feed increases the sortersffizienz. Agglomeration of metal and silicate particles by moisture is thus largely avoided.
  • a dry product in silos is manageable.
  • a separate drying step is avoided.
  • the silicate fraction and also the metal fraction can be subjected to a further classification after their discharge from the roller mill or an air flow or overflow roller mill.
  • the mill discharge may be followed by at least one sieve downstream as a classifier in order to produce different products and product qualities.
  • the metal particles are very gently stressed by the selective comminution and that they retain almost their original, mostly spherical shape and are not deformed after digestion. This is ensured, inter alia, by an adjustable and controllable grinding pressure.
  • the metal particles are predominantly in a spherical shape and are not deformed, the crushing or digestion is associated with a lower energy consumption and also with a lower wear of the grinding parts and in particular with a better flow behavior on the grinding table and the storage edge away.
  • the retained and non-deformed shape of the metal particles also has an advantageous effect on the subsequent reuse in the metallurgical process.
  • a roller mill of the LOESCHE type predominantly working pressures in the range of 200 to 2000 kN / m 2 based on the projected perpendicular to the grinding bowl surface of the average roll diameter realized. It is advantageous that the contact pressure of the grinding rollers and thus the grinding force can be adjusted continuously and adjusted depending on the discontinued stainless steel slag or modified steel mill slag and the desired quality of the metal fraction and silicate fraction.
  • the separator which can be integrated into the roller mill and arranged above the grinding chamber or for a "down" direction also below the grinding plate edge and the annular space in a lower region of the grinding bowl (EP 1 948 360 B1), can advantageously be a dynamic rod basket separator, For example, a LOESCHE rod cage classifier of the type LSKS or LDC, which can produce both narrow and spread belt width distributions Alternatively, one or more classifiers can also be arranged outside the roller mill. Currents determine the desired cutting grain diameter of the individual classifiers, which are advantageously adjustable within wide limits.
  • silicate products can be produced by a series connection of classifiers, for example fine fractions with metallic proportions with a particle size of ⁇ 0.500 mm or silicate fractions of different fineness.
  • classifiers for example fine fractions with metallic proportions with a particle size of ⁇ 0.500 mm or silicate fractions of different fineness.
  • Both static and dynamic classifiers can be used for such a multi-level classification.
  • a roller mill can also be operated with an external sighting. It then takes place no mass transport within the roller mill to the classifier, but to be classified or sorted ground material is supplied to the overflow from the grinding table or from the grinding bowl with mechanical delivery units one or more dynamic and / or static classifiers.
  • a multi-stage screening of the co-deposited metal and silicate fraction has the advantages described above.
  • Essential in the comminution of stainless steel slags and modified steelworks slags according to the invention in a roller mill is not only a dry process for processing stainless steel slags and steel mill slag, but also a drying process.
  • the dry process eliminates the known from conventional wet slag treatment water circuits and drainage structure. As a result, there is no elution of the heavy metals or other pollutants contained in slags, as may be the case with the wet grinding. At the same time eliminates a complex water treatment and the treatment of the separated solids including disposal, and it is basically achieved a water saving.
  • Essential in the comminution according to the invention are the significant reduction of the required comminution energy and the retention of the shape of the metal particles, for example stainless steel particles, in comparison to the previously known methods.
  • a simplified process and overall reduction in wear, and the cause of lower energy consumption will result in a reduction in overall energy consumption.
  • an online control of the working pressure of the grinding rollers and thus of the grinding forces can be used particularly advantageously, whereby a controllable and consistent quality of the separated metal and silicate fraction is ensured.
  • a changed composition of the slags to be processed can be met.
  • fluctuations in the product quality of the metal and silicate fraction are largely avoided.
  • the constructive and variable influencing variables inherent in a LOESCHE roller mill - mill type or mill size, classifier (s), modules, storage rim, grinding roller mold or grinding pressure, speed, grinding bowl, feed quantity, classifier speed, gas volume flow, gas temperature - can be utilized.
  • the speed of the grinding table or the grinding bowl has an influence on the throughput of the roller mill and thus on the degree of digestion and on the product quality.
  • the feed quantity By varying the feed quantity, the product quality can also be influenced.
  • a reduction in the feed rate leads to a longer residence time on the grinding bowl and thus to a more intensive stress associated with an increased degree of digestion and vice versa.
  • the air or gas volume flow in the mill which can be adjusted continuously via a speed-controlled fan determines the discharge of the metal fraction as the heavier fraction and the sighting of the lighter silicate fraction.
  • a hot gas generator can be used and a mill drying carried out.
  • Fig. 1 is a schematic section of an air flow roller mill of
  • FIG. 2 shows a system diagram with an air flow roller mill of the LOESCHE type according to FIG. 1 for carrying out the treatment process according to the invention
  • FIG 3 shows a system diagram with a roller mill of the LOESCHE type in the overflow mode for carrying out the treatment method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a detail of an air flow roller mill 2 of the LOESCHE type with a horizontally arranged, flat grinding plate 3, which rotates about a vertical mill axis 4 in a grinding chamber 5 and roll on which grinding rollers 6.
  • a sifter 7 which is arranged above the grinding chamber 5. In this example, it is a rod basket sifter.
  • the air flow roller mill 2 is fed via a central feed 9 (alternatively also via a lateral feed, not shown) as feed material 10 stainless steel slag or modified steel mill slag with a feed granule of preferably ⁇ 150 mm, which consists predominantly of a silicate fraction 11, a metal fraction 12 or Metal particles in the form of metal balls or granules and of adhesions 13 consists of metal and a silicate matrix.
  • feed material 10 stainless steel slag or modified steel mill slag with a feed granule of preferably ⁇ 150 mm, which consists predominantly of a silicate fraction 11, a metal fraction 12 or Metal particles in the form of metal balls or granules and of adhesions 13 consists of metal and a silicate matrix.
  • the feed material 10 moves due to the centrifugal forces to Mahltellerrand and passes under the hydropneumatically sprung grinding rollers 6, of which in Fig. 1, only a grinding roller is shown.
  • a density coating forms on the grinding table 3, which comprises a lower layer consisting of the particles of the metal fraction 12 digested in the grinding process and an upper layer consisting of the lighter particles of the silicate fraction 11 , having.
  • arrow A is to be made clear that due to the centrifugal force due to the rotation of the grinding plate 3, both the lower metal fraction 12 and the overlying silicate fraction 11 urges over a storage rim 14 on the periphery of the grinding plate 3 and comes into the influence of an upward gas flow ,
  • the lighter silicate fraction 11 of the rising gas stream 15 which passes through an annular channel 16 with not Pictured nozzle ring as a gas and air guide into the grinding chamber 5, entrained.
  • the digested in the milling metal particles of the metal fraction 12 do not remain on the grinding table 3, but are also conveyed over the storage edge 14 to the outside. Due to their greater density, the metal particles of the metallic Group 12 by gravity in the annular channel 16 and a discharge (not shown) from the mill.
  • FIG. 2 shows an example of a typical system construction with a LOESCHE roller mill 20 in airflow mode with an attached or integrated classifier 21.
  • This roller mill is also referred to as an airflow roller mill.
  • feed material 22 stainless steel slag or modified steelworks slag reaches a delivery unit 23.
  • a metal detector 24 is installed in order to extract larger pieces of metal from the feed material before being loaded into the roller mill 20. The detected materials are fed to a silo 29 via a trouser chute 25.
  • a magnetic separator 26, z above the delivery unit 23, if necessary, a magnetic separator 26, z. B a Kochbandmagnetabscheider be provided.
  • the feed material 22 reaches the roller mill 20 via a metering belt 27.
  • An air seal of the roller mill 20 is ensured, for example, by a rotary feeder as a mechanical air seal 28 in a feed chute.
  • the air flow roller mill 20 the grinding and deagglomeration of the feedstock and at the same time the screening or separation into a metal fraction and silicate fraction. For grinding, deagglomeration and sighting or separation thus only one device is required.
  • the particles of the metal fraction 30 transported via the storage rim of the grinding table pass via a discharge element 31 and a conveyor belt 32 into a metal fraction silo 33.
  • a classifying unit 34 or several classifying units can optionally be interposed in this material flow to separately recover certain metal fractions, for example a finer metal fraction 35 and a coarser metal fraction 36, which then pass into a corresponding silo 37, 38 after classification.
  • the silicate fraction 40 or the dust-like silicate matrix leaves the classifier 21 and is deposited in a downstream filter 39.
  • a combination of a cyclone 41 or a cyclone battery and a filter 39 may be provided.
  • the cyclone 41 has the function, possibly still contained in the siliceous matrix 40 metal particles 42 to separate with the coarse material, wel be discharged into a silo 43.
  • the fines from the cyclone 41 or a cyclone battery is dedusted in the filter 39.
  • a large part of the process gas 47 is returned to the use of its heat content via a return gas line 50 with return gas flap 51 back to the air flow roller mill 20 back.
  • the remaining part of the process gas 47 leaves the system via a chimney (not shown).
  • additional heat may be provided by a hot gas generator 52.
  • the hot gas is fed into the return gas line 50 and mixed with the recycled process gas and fed to the air flow roller mill 20.
  • FIG. 3 A system circuit in its basic structure for carrying out the treatment process according to the invention using a LOESCHE roller mill in the so-called overflow mode as a variant of the LOESCHE grinding technology is shown in FIG. 3.
  • the supply of the feedstock 22 is largely as in the system of FIG. 2.
  • identical reference numerals have been used.
  • Stainless steel slag or modified steelworks slag to be treated is charged as feed 22 to a delivery unit 23.
  • a metal detector 24 is installed to extract larger pieces of metal from the feed material 22 prior to loading into a roller mill 60 in the overflow mode.
  • a magnetic separator 26, z is provided, if required by the method.
  • the detected or deposited materials pass through a trouser chute 25 into a silo 29 for foreign materials.
  • the feed material 22 passes via a metering belt 27 into the overflow roller mill 60.
  • the entire comminuted and deagglomerated material to be ground 61 is transported via a Mahltellerrand or storage edge of Mahltellers or a grinding bowl and discharged via a lower Mühlenaustrag and passes through a discharge member 62 and a conveyor 63 to a sifter 65, which in this embodiment is a static sifter.
  • a sifter 65 which in this embodiment is a static sifter.
  • the metal fraction 30 is separated from the silicate fraction 40.
  • the deposited metal fraction 30 is taken up by a silo 33. If it is considered necessary, one or more classifying units 34 can optionally be switched into the material flow of the metal fraction 30 in order to produce a plurality of metal fractions 35, 36, which are each fed to a silo 37, 38.
  • the static sifter 65 leaves a material flow consisting essentially of the silicate fraction 40, which is supplied to a further classifier, for example a dynamic classifier 66.
  • a further classifier for example a dynamic classifier 66.
  • particles of the silicate fraction 40 that have not yet been sufficiently ground are deposited as coarse grains 67 and fed back to the feed material 22 and thus to the overflow mill 60 via a coarse grain return line 68.
  • the dusty silicate fraction 40 leaves the dynamic classifier 66 and is deposited in a downstream filter 39 or optionally in a combination of a cyclone 41 or a cyclone battery and a filter 39.
  • a cyclone 41 possibly contained in the siliceous fraction 40 metal particles 42 are separated and fed to a silo 43.
  • the products from the silicate fraction 40 reach the filter 39 via a discharge member 44 and a product conveyor 45 in a silo 46th
  • Process gas 47 is fed to an inlet of the static classifier 65 via a return gas line 50 and a control flap 51 arranged therein. With increased material moisture, a hot gas ger 52 switched on. Fresh air 69 as process air is sucked into the static sifter 65 via a connection 71 with flap 72.
  • the process parameters of the roller mill were adjusted so that an increased metal content was achieved in the stainless steel fraction while reducing the metal content in the siliceous fraction.
  • a stainless steel slag was used, which was a pre-enriched stainless steel slag. This means that the proportion of stainless steel was enriched by means of a sorting process of about 5 to about 25 to 35 wt .-% metal.
  • the feed grain was 0 to 4 mm, the feed moisture was 8 to 15 wt .-% and the metal content in the feedstock 25 to 35 wt .-%.
  • Working pressure from 200 to 2000 N / m 2 (based on the area of the mean roller diameter projected perpendicular to the grinding bowl)
  • Process gas volume flow 1000 - 2200 m 3 / h (operating state) 5. Temperature after mill: constant (about 90 ° C)
  • the metal content of the metal fraction decreases with increasing grain size. By classification and thus separation of the fine fraction, the metal content in the remaining coarse metal fraction can be significantly increased.
  • the silicate fraction which is discharged from the classifier, still contains a certain amount of metal.
  • the adjustment possibilities of the roller mill and, above all, the process gas volume flow and the sifter parameters made it possible to improve the product purity of the silicate fraction.
  • the optimum working pressure is in the range of 400 to 1200 kN / m 2 , depending on the slag sample, the degree of adhesions, the desired degree of purity of the metal and Siiikatfr hopeen and the product grain of the silicate fraction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aufbereitungsverfahren für Edelstahlschlacken und modifizierten Stahlwerksschlacken zur Metallrückgewinnung. Um ein trocken arbeitendes Aufbereitungsverfahren zu schaffen, welches eine verschleißarme und energieeffiziente Zerkleinerung und Desagglomeration von Edelstahlschlacken und modifizierten Stahlwerksschlacken sowie eine trennscharfe Separierung einer Metallfraktion und einer silikatischen Fraktion gewährleistet und bezüglich der unterschiedlichen Schlackenzusammensetzungen und unterschiedlichen Anforderungen an die Qualität der Metallfraktion und der wenigstens einen Silikatfraktion variabel gestaltet werden kann, wird wenigstens für die Zerkleinerung eine Wälzmühle verwendet. Die Schlacken werden mit einer Aufgabekörnung bis etwa 150 mm aufgegeben. Vorteilhaft ist die Verwendung einer Luftstrom-Wälzmühle, in welcher die Zerkleinerung und Desagglomeration, erforderlichenfalls eine Trocknung, und gleichzeitig eine Separierung in eine weitgehend mineralfreie Metallfraktion und eine nahezu metallfreie Silikatfraktion vereinigt sind. Bei Verwendung einer Überlauf-Wälzmühle erfolgt die Separierung der Metallfraktion und der Silikatfraktion in einer externen Sichtereinrichtung.

Description

Aufbereitungsverfahren für Edelstahlschlacken und Stahlwerksschlacken zur Metall- rückgewinnung
Die Erfindung betrifft ein Aufbereitungsverfahren für Edelstahlschlacken und Stahlwerksschlacken (LD-, Lichtbogenofen-Schlacken etc.) beziehungsweise modifizierter Stahlwerksschlacken zur Metallrückgewinnung bei gleichzeitiger Erzeugung einer silikatischen Fraktion als Produkt mit einer definierten Produktkörnung und definierten Eigenschaften.
Edelstahlschlacken sind Schlacken, die bei der Herstellung hochlegierter Stähle als Nebenprodukt anfallen. Edelstahlschlacken bestehen überwiegend (ca. 80 bis 90 Gew.-%) aus einer silikatischen Matrix, deren Hauptkomponente Dicalciumsilicat ist, und aus einem Metallanteil, welcher vom Stahl und von den zusätzlichen Legierungselementen, wie Chrom, Nickel, Mangan, Molybdän, Vanadium etc., stammt und als reines Metall in Form von Granalien vorliegt oder in Form von Agglomeraten, diversen Legierungen und Oxiden von der Silikatmatrix umgeben und von dieser eingeschlossen ist. Der Metallgehalt in den Edelstahlschlacken variiert in Abhängigkeit vom metallurgischen Verfahren und den zugegebenen Rohstoffen und kann ca. 5 bis 10 Gew.-% betragen. Nach Voranreicherung kann der Metallgehalt derartiger Schlacken bei 20 bis 30 Gew.-% liegen.
Bei Stahlwerksschlacken, zum Beispiel LD- und Lichtbogenofen-Schlacken, liegt Eisen weitestgehend chemisch gebunden vor. Zur Aufbereitung und Gewinnung der Metallinhalte und einer silikatischen Fraktion werden die Stahlwerksschlacken vor der Aufbereitung chemisch einer reduktiven Behandlung unterzogen und liegen als modifizierte Stahlwerksschlacken vor, in welchen die Metallinhalte weitestgehend metallisch vorliegen. Die Metallinhalte derartiger Schlacken schwanken in der Regel zwischen 10 und 30 Gew.-%.
Die Metalle liegen teilweise frei, überwiegend jedoch als Verwachsungen mit der silikatischen Matrix vor. Für die Gewinnung der Metalle ist ein Aufschluss beziehungsweise eine Aufbereitung erforderlich. Die Aufbereitung umfasst Zerkleinerungs-, Klassier- und Sortierprozesse.
Eine effiziente Rückgewinnung der Metalle aus Edelstahlschlacken oder modifizierten Stahlwerksschlacken zur Rückführung in die Edelstahlproduktion beziehungsweise Stahlproduktion ist auch unter dem Aspekt der Verknappung von Rohstoffen und der relativ hohen Kosten, zum Beispiel für die Legierungsmetalle der Edelstahle, geboten. Außerdem soll eine möglichst uneingeschränkte Verwendung der silikatischen Fraktion als Baustoff möglich sein.
Angestrebt werden Aufbereitungsverfahren, mit welchen eine nahezu silikatfreie Metallfraktion und eine weitgehend metallfreie silikatische Fraktion hergestellt werden können. Die Wiederverwertung der Bestandteile der Edelstahlschlacken beziehungsweise der modifizierten Stahlwerksschlacken wird auch im Hinblick auf eine ansonsten erforderliche Deponierung derartiger Schlacken angestrebt, welche mit Kosten verbunden ist und zu Umweltproblemen führen kann. Zudem stellt eine silikatische Fraktion mit einer definierten Produktkörnung und definierten Eigenschaften ein vermarktungsfähiges Produkt dar.
Eine bekannte Aufbereitungstechnologie sieht durchgängig Nassprozesse für die Zerkleinerungs-, Klassierungs- und Sortierstufen vor (US-A 5 424 607). Die Feinzerkleinerung der vorgebrochenen Schlacke erfolgt in der Regel in Stab- und Kugelmühlen, für die Klassierung sind Siebe oder Hydrozyklone vorgesehen, und für eine Dichtesortierung werden Setzmaschinen, Wendelscheider oder Schraubenklassierer eingesetzt. Die Nass-Aufbereitung ermöglicht eine Metall-Rückgewinnung von etwa 80 Gew.-%.
Nachteile der bekannten Nass-Aufbereitung sind eine erforderliche Wasserverfügbarkeit, welche nicht in allen Regionen gegeben ist, und relativ hohe Kosten für Wasseraufbereitung und Wasserkreisläufe und insbesondere für die Zerkleinerung auf eine Korngröße von beispielsweise < 6 mm. Ein weiterer Nachteil der Aufberei- tung durch nasse Verfahren ist die Eluation der Schwermetalle und das damit einhergehende Umweltgefährdungspotential.
Aus DE 10 2004 005 535 A1 ist ein Aufbereitungsverfahren mit zunächst trockenen und nachfolgenden nassen Zerkleinerungs-, Klassier- und Sortierstufen bekannt. Rohschlacke wird mit selektiver Prallzerkleinerung, Sieben, Magnetabscheidern, Wirbelstrom- und induktiven Abscheidungen sowie Luftsetzung zu einem Produkt mit einer Korngröße < 20 mm zerkleinert und danach in eine erste Kornfraktion mit einer Korngröße > 2 mm und in eine zweite Kornfraktion mit einer Korngröße < 2mm getrennt. Die erste Kornfraktion wird einem Schüttelgerät zugeführt und in eine Metallfraktion, eine Zwischengutfraktion und eine Korngemischfraktion aufgetrennt. Die Metallfraktion stellt das Endprodukt dar, das Zwischengut wird zur Freisetzung des Metalls zum Zerkleinerungsaggregat zurückgeführt, und das Korngemisch ist ein vermarktungsfähiges Produkt für Bauarbeiten. Die zweite Kornfraktion wird einer Feinstoffreinigungsstufe zugeführt, die aus einem Aufkonzentrierungsschritt, einer Kugelmühle und zwei Wasserentzugsschnecken besteht.
Es sind außerdem trocken arbeitende Aufbereitungsverfahren bekannt, bei denen die Zerkleinerungs-, Klassier- und Sortierstufen ausschließlich trocken arbeiten. Zur Sortierung werden Magnetscheider eingesetzt, welche die Magnetisierbarkeit der metallischen Bestandteile der Schlacken als Trennkriterium ausnutzen. Außerdem sind trockene Dichtesortierungen, beispielsweise mittels Luftsetzmaschinen, bekannt, welche auf den Dichteunterschied zwischen Metall und silikatischer Matrix beruhen. Bekannt sind auch Sensor-Sortiertechniken, bei welchen die Metalle mittels induktiver Sensoren erkannt und mittels Druckluft ausgeschleust werden (WP 2009/077425 A1).
Bei diesen rein trockenen Prozessen erfolgt eine Zerkleinerung der Rohschlacken in Hammermühlen oder Prallmühlen, welche grundsätzlich eine selektive Zerkleinerung der Schlacken ermöglichen. Nachteilig wirken sich die relativ hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Rotoren dieser Mühlen sowie die beschränkten Möglichkeiten der Einstellungen aus. Neben einem hohen spezifischen Verschleiß entsteht ein hoher Anteil an Feinstkorn, verbunden mit einer Beanspruchung und Deformation der Metallpartikel, welche dann auch in die Fein- und Feinstkornfraktion gelangen können. Eine Verringerung der Prallenergie führt andererseits zu einem unzureichenden mechanischen Aufschluss der Schlacken, so dass die Metallpartikel nicht vollständig freigelegt werden. Da das gesamte Produkt erst nach dem Zerkleinerungsprozess klassiert und sortiert wird, werden nicht unerhebliche Metallanteile mit der silikatischen Fraktion ausgetragen. Damit verbunden sind eine Verschlechterung der Qualität der silikatischen Fraktion und dementsprechend ein verringertes Ausbringen der Metalle in die Metallfraktion. Dem kann nur mit einer kostenaufwändigen Nachsortierung der Fein- und Feinstfraktion begegnet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein durchgängig trocken arbeitendes Aufbereitungsverfahren zur Metallrückgewinnung aus Edelstahlschlacken und modifizierten Stahlwerksschlacken zu schaffen, welches eine verschleißarme und energieeffiziente Zerkleinerung der silikatischen Matrix mit Aufschluss der Metallpartikel und eine trennscharfe Separierung der Metallpartikel beziehungsweise des Metallanteils und des Silikatanteils der Edelstahlschlacken beziehungsweise modifizierten Stahlwerksschlacken gewährleistet sowie an unterschiedliche Ausgangsschlackenzusammensetzungen und unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Qualität der Metallfraktion und der Silikatfraktion angepasst werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Merkmale der Unteransprüche sowie in der Figurenbeschreibung beschrieben.
Ein wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Aufbereitungsverfahrens ist eine selektive Zerkleinerung der Edelstahlschlacken beziehungsweise der modifizierten Stahlwerksschlacken, bei welcher die silikatische Fraktion zerkleinert wird, während die metallische Fraktion durch die mechanische Beanspruchung aufgeschlossen und damit von silikatischen Anhaftungen und Verwachsungen gereinigt wird. Die ursprüngliche Korngröße und Partikelform der metallischen Fraktion bleibt weitestgehend erhalten.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, für ein ausschließlich trocken arbeitendes Aufbereitungsverfahren für Edelstahlschlacken und auch für modifizierte Stahlwerksschlacken Wälzmühlen einzusetzen. Wälzmühlen weisen eine Mahlbahn für ein darauf aufzubauenden Mahlbett sowie auf dem Mahlbett abrollende Mahlwalzen auf. Gemäß der Erfindung wird Edelstahlschlacke oder modifizierte Stahlwerks- schlacke mit einer Aufgabekörnung bis maximal 150 mm einer Wälzmühle zugeführt und in dieser zerkleinert und desagglomeriert.
In diesem Zusammenhang sollen unter Wälzmühlen vorzugsweise Wälzmühlen des LOESCHE-Typs, aber auch Kugelringmühlen, Federrollenmühlen, Walzenschüsselmühlen, Kollergänge und Rollenmühlen wie Pendelrollenmühlen verstanden werden, welche eine horizontale, geneigte oder auch muldenförmige Mahlbahn und kegelige oder zylindrische oder ballige Mahlwalzen aufweisen. Die Mahlwalzen werden mittels Eigengewicht, Federsystemen oder mittels hydraulischer beziehungsweise hydraulisch-pneumatischer Arbeitszylinder mit stufenloser Einstellmöglichkeit elastisch auf das Mahlbett gepresst, so dass eine vorteilhafte Zerkleinerung im Gutbett erfolgt.
Die Verwendung einer LOESCHE-Wälzmühle mit einem horizontalen Mahlteller und mit auf einer Mahlbahn des Mahltellers abrollenden, konischen Mahlwalzen, deren Mantelfläche nahezu parallel zur Mahlbahn verläuft, ist besonders für das erfmdungs- gemäße trockene Aufbereitungsverfahren geeignet, da sowohl eine Druckzerkleinerung mit Scheranteil als auch eine reine Druckzerkleinerung angewendet werden kann, welche über die Mahlwalzenachsen-Lage zum Drehpunkt des Mahltellers eingestellt werden kann.
Es wurde gefunden, dass eine wirkungsvolle Zerkleinerung und Desagglomeration der aufgegebenen Edelstahlschlacke beziehungsweise der modifizierten Stahlwerksschlacke mit Separierung der Metallfraktion von der Silikatfraktion erreicht wird, wenn eine Druckzerkleinerung mit Scheranteil durchgeführt wird. Die konischen Walzen sind dann unter etwa 15° gegenüber der horizontalen Mahlbahn geneigt angeordnet, und die Mahlwalzenachsen schneiden die Mahltellerachse oberhalb der Mahlbahnebene.
Grundsätzlich können unterschiedlich große Wälzmühlen eingesetzt werden, welche sich hinsichtlich des Durchmessers des Mahltellers beziehungsweise der Mahlschüssel und Größe und Anzahl der Mahlwalzen unterscheiden. So können Wälzmühlen mit 2, 3, 4, 5 oder 6 Mahlwalzen eingesetzt werden. Die Anzahl der Mahlwalzen kann mit zunehmender Mühlengröße auch höher sein.
Es wurde gefunden, dass in einer Wälzmühle eine selektive Zerkleinerung der aufgegebenen Edelstahlschlacke bzw. der modifizierten Stahlwerksschlacke durch Druckbeanspruchung und einen konstruktiv-variablen Scheranteil oder auch allein durch Druckbeanspruchung erreicht wird und nach der Vermahlung Metallpartikel und silikatische Partikel frei vorliegen und voneinander getrennt werden können.
Bei Einsatz einer Wälzmühlen-Sichter-Kombination kann unmittelbar nach der Zerkleinerung der silikatischen Matrix und dem Aufschluss der Metallpartikel eine Separierung der Silikatfraktion von der Metallfraktion durchgeführt werden.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren in Wälzmühlen durchgeführt werden, welche nach dem Luftstrommodus oder nach dem sogenannten Überlaufmodus betrieben werden. Wälzmühlen im Luftstrommodus weisen einen Sichter auf, welcher auf die Wälzmühle aufgesetzt beziehungsweise in die Wälzmühle integriert ist. Die Sortierung beziehungsweise Separierung der zerkleinerten, aufgeschlossenen und desagglomerierten Schlacke in eine metallische und silikatische Fraktion erfolgt innerhalb der Luftstrom-Wälzmühle.
Bei einer Wälzmühle nach dem Überlaufmodus, welche auch als Überlaufmühle bezeichnet wird, gelangt das zerkleinerte Material über den Mahltellerrand beziehungsweise Staurand nach unten und wird aus der Mühle ausgetragen. Die Separation der metallischen Fraktion von der silikatischen Fraktion erfolgt in externen Klas- sierungs- beziehungsweise Sichtereinrichtungen. Weitere Einzelheiten zu Wälzmühlen im Luftstrommodus beziehungsweise Überlaufmodus werden in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 erläutert.
Die Sortierung beziehungsweise Separierung in eine metallische und eine silikatische Fraktion erfolgt aufgrund der unterschiedlichen Rohdichten der beiden Fraktionen. Infolge der selektiven Zerkleinerung in einer Wälzmühle und aufgrund der Unterschiede in der Rohdichte bei vergleichbarer Kornform kann die eigentlich zur Strömungsklassierung eingesetzte Luftsichtung zur Sortierung entsprechend der Dichte eingesetzt werden.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass im Mahlprozess auf dem Mahlteller beziehungsweise auf der Mahlbahn ein Mahlbett mit einer Schichtung vergleichbar mit einer Schichtung nach der Dichte der Fraktionen gebildet wird. Die Metallpartikel der Metallfraktion, welche weitestgehend unzerkleinert sind, liegen zum überwiegenden Teil in einer kugeligen Form vor. Plattige oder stengelige Metallpartikel können ebenfalls vorkommen. Die Metallpartikel reichern sich auf der Mahlbahn an und bilden eine untere Schicht, während die leichteren Silikatpartikel sich auf der Metallpartikelschicht ablagern.
Bei Einsatz einer Wälzmühle im Luftstrommodus, das heißt, in einer Luftstrom- Wälzmühle, vorzugsweise des LOESCHE-Typs, werden überwiegend die Silikatpartikel sowohl von der inneren Luft- beziehungsweise Gaszirkulation als auch von dem äußeren Luft- oder Gasstrom, welcher über eine Gas- oder eine Luftleitvorrichtung dem Mahlraum zugeführt wird und weitgehend gehäusenah zum Sichter gelangt, erfasst, wenn sie zusammen mit den Metallpartikeln der Metallfraktion am Rand beziehungsweise Staurand des Mahltellers oder einer Mahlschüssel überlaufen.
Die Trennung der Metall- und Silikatpartikel findet nach dem Passieren des Mahltelleroder Mahlschüsselrandes beziehungsweise des Staurandes auf Grund des hohen Dichteunterschiedes statt. Die silikatische Fraktion mit der geringeren Rohdichte wird mit dem aufsteigenden Luftstrom zum Sichter transportiert .
Vom Sichter abgewiesene Partikel können zu grobe silikatische Partikel sein oder auch noch metallführende Silikatpartikel sein, welche nicht vollständig aufgeschlossen wurden. Durch Versuche wurde festgestellt, dass nach Abschaltung einer Luftstrom- Wälzmühle auf dem Mahlteller eine nahezu reine und somit silikatarme Metallfraktion vorhanden ist. Während des Mahlprozesses verbleibt diese Metallfraktion jedoch nicht auf dem Mahlteller, sondern wird vom nachströmenden Aufgabegut verdrängt. Dementsprechend ist die Aufgabemenge in die Mühle und damit der Durchsatz ein Parameter, um die Verweildauer und damit die Intensität der mechanischen Beanspruchung der Metallpartikel zu beeinflussen. Es wurde festgestellt, dass der Aufschlussgrad der Metallpartikel durch eine längere Verweildauer im Mahlbett bzw. auf dem Mahlteller gesteigert werden kann.
Die Metallpartikel fließen kontinuierlich über den Staurand des Mahltellers beziehungsweise den Mahltellerrand ab und werden ausgetragen.
Die erfindungsgemäße Schichtung auf der Mahlbahn beziehungsweise dem Mahlteller vergleichbar mit einer Schichtung nach der Dichte, wird neben der Ausbildung der Mahlbahn, beispielsweise als Ebene oder mit einer Neigung zum Mühlenzentrum, von der Mahlschüsseldrehzahl, dem Anpressdruck der Mahlwalzen, der Luftmenge und von der Höhe des Staurings bestimmt. Grundsätzlich soll der Stauring, welcher um den Mahlbahnrand angeordnet ist, ein zu schnelles Abfließen des Mahlgutes zu verhindern. Es ist vorteilhaft, dass die Höhe des Staurings verändert werden kann und dadurch eine Anpassung an unterschiedliche Zusammensetzungen von Edelstahlschlacken oder modifizierten Stahlwerksschlacken sowie an die Reinheit der gewünschten Silikat- und Metallfraktionen gewährleistet wird. Neben der Höhe kann auch die Außenkontur beziehungsweise der Querschnitt des Staurings unterschiedlich gestaltet werden, indem beispielsweise von einer gleichbleibenden Stärke des Staurings abgegangen und der Stauring mit einer geneigten Innenwand versehen wird, so dass er einen stärkeren unteren Bereich und einen schmaleren oberen Bereich aufweist. Durch eine Erhöhung des Staurandes wird ein höheres Mahlbett auf dem Mahlteller ausgebildet, welches überwiegend aus der Metallfraktion besteht. Grundsätzlich kann eine Wälzmühle auch mit einer Mahlschüssel beziehungsweise einem Mahlteller ohne einen Staurand eingesetzt werden.
Es ist besonders vorteilhaft, dass bei einer Wälzmühle in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der aufgegebenen Edelstahlschlacke beziehungsweise der modifizierten Stahlwerksschlacke auch die Breite und die Geometrie der Mahlwalzen variiert werden kann, um den in das Mahlbett eingetragenen Mahldruck erhöhen oder verringern zu können.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Mahldruck und somit das Maß der mechanischen Beanspruchung der Edelstahlschlacke oder der modifizierten Stahlwerksschlacke stufenlos eingestellt und damit die Produktqualität der Metallfraktion und silikatischen Fraktion bei unterschiedlich zusammengesetzten Edelstahlschlacken beziehungsweise modifizierten Stahlwerksschlacken optimiert werden kann.
Bei einer bevorzugt einzusetzenden LOESCHE-Wälzmühle kann zusammen mit der Zerkleinerung der Edelstahlschlacke beziehungsweise modifizierten Stahlwerksschlacke und dem Freilegen der Metallpartikel eine Trocknung durchgeführt werden, wenn Heißgas, beispielsweise Heißluft, über eine Gas- oder Luftleitvorrichtung dem Mahlraum beziehungsweise, bei Verwendung einer Überlaufmühle, den externen Sichtstufen zugeführt wird. Die Trocknung des Aufgabeguts erhöht die Sichtereffizienz. Eine Agglomeration von Metall- und Silikatpartikeln durch Feuchtigkeit wird damit weitestgehend vermieden. Zudem ist ein trockenes Produkt in Silos handhabbar. Weiterhin wird bei einer nachfolgenden Verwendung der Silikatfraktion, beispielsweise als Zu- schlagstoff für die Herstellung von Straßenasphalt, eine separate Trocknungsstufe vermieden.
Es ist vorteilhaft, dass die Silikatfraktion und auch die Metallfraktion nach ihrem Austrag aus der Wälzmühle beziehungsweise einer Luftstrom- oder Überlauf-Wälzmühle einer weiteren Klassierung unterworfen werden kann. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die Metallverteilung in den Fraktionen, insbesondere bei Aufgabe unterschiedlicher Edelstahlschlacken beziehungsweise modifizierter Stahlwerksschlacken, unterschiedlich ist. Beispielsweise kann dem Mühlenaustrag wenigstens ein Sieb als Klassiereinrichtung nachgeschaltet sein, um unterschiedliche Produkte und Produktqualitäten herzustellen.
Es hat sich gezeigt, dass bei der Aufbereitung von Edelstahlschlacken beziehungsweise modifizierten Stahlwerksschlacken in einer Wälzmühle des LOESCHE-Typs die Metallpartikel durch die selektive Zerkleinerung sehr schonend beansprucht werden und dass sie nach dem Aufschluss nahezu ihre ursprüngliche, meist kugelförmige Form beibehalten und nicht deformiert werden. Dies wird unter anderem durch einen einstellbaren und kontrollierbaren Mahldruck gewährleistet. Indem die Metallpartikel überwiegend in einer kugeligen Form vorliegen und nicht deformiert werden, ist die Zerkleinerung beziehungsweise der Aufschluss mit einem geringeren Energieverbrauch und zudem mit einem geringeren Verschleiß der Mahlteile und insbesondere mit einem besseren Fließverhalten auf dem Mahlteller und über den Staurand hinweg verbunden. Die beibehaltene und nicht deformierte Form der Metallpartikel wirkt sich auch vorteilhaft auf die nachfolgende Wiederverwendung im Hüttenprozess aus. Bei einer Wälzmühle des LOESCHE-Typs werden überwiegend Arbeitsdrücke im Bereich von 200 bis 2000 kN/m2 bezogen auf die senkrecht auf die Mahlschüssel projizierte Fläche des mittleren Walzendurchmessers realisiert. Es ist vorteilhaft, dass der Anpressdruck der Mahlwalzen und damit die Mahlkraft stufenlos eingestellt und in Abhängigkeit von der aufgegebenen Edelstahlschlacke beziehungsweise modifizierten Stahlwerksschlacke und der gewünschten Qualität der Metallfraktion und Silikatfraktion eingestellt werden kann.
Versuche haben gezeigt, dass die Erhöhung des Arbeitsdruckes zu einer höheren Reinheit der Metallfraktion führt. Wenn allerdings ein kritischer Druck überschritten wird, kommt es zu unerwünschten Verformungen der Metallpartikel. Der Sichter, welcher in die Wälzmühle integriert und oberhalb des Mahlraumes oder für eine„Down"-Sichtung auch unterhalb des Mahltellerrandes und des Ringraumes in einem unteren Bereich der Mahlschüssel angeordnet sein kann (EP 1 948 360 B1), kann vorteilhaft ein dynamischer Stabkorbsichter, beispielsweise ein LOESCHE- Stabkorbsichter vom Typ LSKS oder LDC, sein, welcher sowohl Kornverteilungen mit enger als auch mit gespreizter Bandbreite produzieren kann. Alternativ können ein oder mehrere Sichter auch außerhalb der Wälzmühle angeordnet sein. Sichter- Rotordrehzahl und der Volumenstrom des Gas-Schlacke-Stroms bestimmen die gewünschten Trennkorndurchmesser der einzelnen Sichter, welche vorteilhaft in weiten Grenzen einstellbar sind.
Es ist vorteilhaft, dass durch eine Hintereinanderschaltung von Sichtern unterschiedliche silikatische Produkte erzeugt werden können, beispielsweise Feinfraktionen mit metallischen Anteilen mit einer Korngröße von < 0,500mm oder silikatische Fraktionen unterschiedlicher Feinheit. Für eine derartige mehrstufige Sichtung können sowohl statische als auch dynamische Sichter eingesetzt werden.
Alternativ zu einer Luftstrom-Wälzmühle mit integriertem Sichter kann eine Wälzmühle auch mit einer externen Sichtung betrieben werden. Es findet dann kein Stofftransport innerhalb der Wälzmühle zum Sichter statt, sondern das zu klassierende beziehungsweise zu sortierende Mahlgut wird nach dem Überlauf vom Mahlteller beziehungsweise von der Mahlschüssel mit mechanischen Förderaggregaten einem oder mehreren dynamischen und/oder statischen Sichtern zugeführt. Eine mehrstufige Sichtung der gemeinsam aufgetragenen Metall- und Silikatfraktion hat die vorstehend beschriebenen Vorteile.
Es wurde festgestellt, dass unter den vom Sichterrotor abgewiesenen Schlacke-Grobpartikeln auch„Verwachsenes" ist, welches über einen Grießekonus des Sichters wieder dem Mahlteller zur nochmaligen Vermahlung zugeführt wird. Offensichtlich unterbindet der Mahlprozess in einer Luftstrom-Wälzmühle eine Übermahlung der Schlackepartikel, indem nach jedem Zerkleinerungs- bzw. Desagglomerationsvorgang unmittelbar eine Klassierung beziehungsweise Sichtung erfolgt. Gleichzeitig wird durch den Sichtvorgang verhindert, dass noch nicht zerkleinertes beziehungsweise ausreichend aufgeschlossenes Aufgabegut ausgetragen wird. Die Vorteile der Verwendung einer Wälzmühle, insbesondere einer Luftstrom- Wälzmühle des LOESCHE-Typs, können darin gesehen werden, dass mehrere Prozessstufen vereinigt beziehungsweise nahezu gleichzeitig durchgeführt werden können. Es sind dies das Zerkleinern, Desagglomerieren, Trocknen und Sichten, einschließlich des Transportierens. Weitere Vorteile sind die Energieeffizienz und ein geringer Verschleiß sowie die Möglichkeit, in einem Aggregat sowohl eine wiederverwertbare Metallfraktion als auch eine weiter verwendbare Silikatfraktion herstellen zu können. Dabei stellt auch die Silikatfraktion aufgrund ihrer definierten Produktkörnung und Reinheit ein hochwertiges Produkt dar, welches zum Beispiel in der Baustoffindustrie eingesetzt werden kann.
Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Zerkleinerung von Edelstahlschlacken und modifizierten Stahlwerksschlacken in einer Wälzmühle ist nicht nur ein Trocken- Verfahren zur Edelstahlschlacken- und Stahlwerksschlackenaufbereitung, sondern darüber hinaus auch ein Trocknungsverfahren. Durch das trockene Verfahren entfallen die von der konventionellen nassen Schlackenaufbereitung bekannten Wasserkreisläufe und Entwässerungsstruktur. Hierdurch kommt es nicht zu einer Eluation der in Schlacken enthaltenen Schwermetalle oder anderer Schadstoffe, wie dies bei der Nassvermahlung der Fall sein kann. Gleichzeitig entfallen eine aufwändige Wasseraufbereitung sowie die Behandlung der daraus abgeschiedenen Feststoffe einschließlich einer Entsorgung, und es wird grundsätzlich eine Wassereinsparung erreicht. Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Zerkleinerung sind die signifikante Reduzierung der erforderlichen Zerkleinerungsenergie und die Beibehaltung der Form der Metallpartikel, zum Beispiel Edelstahlpartikel, im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren. Indem die Aufbereitungstechnologie auf ein Aggregat begrenzt ist, wird ein vereinfachter Prozess und insgesamt eine Verschleißreduzierung und ursächlich des geringeren Energieverbrauchs eine Senkung des Gesamt-Energieverbrauchs erreicht. Besonders vorteilhaft kann zudem eine online-Kontrolle des Arbeitsdruckes der Mahlwalzen und damit der Mahlkräfte angewendet werden, wodurch eine kontrollierbare und gleichbleibende Qualität der separierten Metall- und Silikatfraktion gewährleistet ist. Insbesondere kann einer veränderten Zusammensetzung der aufzubereitenden Schlacken entsprochen werden. Zudem werden Schwankungen in der Produktqualität der Metall- und Silikatfraktion weitgehend vermieden. Vorteilhaft können die einer LOESCHE-Wälzmühle innewohnenden konstruktiven und variablen Einflussgrößen - Mühlentyp beziehungsweise Mühlengröße, Sichtertyp(en), Module, Staurand, Mahlwalzenform beziehungsweise Mahldruck, Drehzahl, Mahlschüssel, Aufgabemenge, Sichterdrehzahl, Gasvolumenstrom, Gastemperatur - ausgenutzt werden. Dabei hat die Drehzahl des Mahltellers beziehungsweise der Mahlschüssel Einfluss auf die Durchsatzleistung der Wälzmühle und damit auf den Aufschlussgrad und auf die Produktqualität. Über die Variation der Aufgabemenge kann die Produktqualität ebenfalls beeinflusst werden. Eine Reduzierung der Aufgabemenge führt zu einer längeren Verweilzeit auf der Mahlschüssel und damit zu einer intensiveren Beanspruchung einhergehend mit einem erhöhten Aufschlussgrad und umgekehrt. Der Luft- beziehungsweise Gasvolumenstrom in der Mühle, welcher über ein drehzahlgeregeltes Gebläse stufenlos eingestellt werden kann, bestimmt den Austrag der Metallfraktion als der schwereren Fraktion und die Sichtung der leichteren Silikatfraktion. Bei Aufgabe feuchter Edelstahlschlacken beziehungsweise feuchter modifizierter Stahlwerksschlacken kann ein Heißgaserzeuger eingesetzt und eine Mahltrocknung durchgeführt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung und durchgeführter Versuche weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 einen schematisierten Ausschnitt einer Luftstrom-Wälzmühle des
LOESCHE-Typs zur erfindungsgemäßen Aufbereitung von Edelstahlschlacken und modifizierten Stahlwerksschlacken mit einer Schichtung auf der Mahlschüssel vergleichbar mit einer Schichtung nach der Dichte;
Fig. 2 ein Anlagenschema mit einer Luftstrom-Wälzmühle des LOESCHE-Typs gemäß Fig. 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Aufbereitungsverfahrens und
Fig. 3 ein Anlagenschema mit einer Wälzmühle des LOESCHE-Typs im Überlaufmodus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Aufbereitungsverfahrens.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise eine Luftstrom-Wälzmühle 2 des LOESCHE-Typs mit einem horizontal angeordneten, ebenen Mahlteller 3, welcher um eine vertikale Mühlenachse 4 in einem Mahlraum 5 rotiert und auf welchem Mahlwalzen 6 abrollen. In die Luftstrom-Wälzmühle 2 integriert ist ein Sichter 7, welcher über dem Mahlraum 5 angeordnet ist. In diesem Beispiel ist es ein Stabkorbsichter.
Der Luftstrom-Wälzmühle 2 wird über eine zentrale Zuführung 9 (alternativ auch über eine seitliche Zuführung, nicht dargestellt) als Aufgabegut 10 Edelstahlschlacke oder modifizierte Stahlwerksschlacke mit einer Aufgabekörnung von vorzugsweise < 150 mm aufgegeben, welche überwiegend aus einer Silikatfraktion 11 , einer Metallfraktion 12 beziehungsweise Metallpartikeln in Form von Metallkugeln oder Granalien und aus Verwachsungen 13 aus Metall und einer Silikatmatrix besteht.
Auf dem Mahlteller 3 wandert das Aufgabegut 10 in Folge der Zentrifugalkräfte zum Mahltellerrand und gelangt dabei unter die hydropneumatisch gefederten Mahlwalzen 6, von denen in Fig. 1 lediglich eine Mahlwalze gezeigt ist.
Aufgrund des Dichteunterschieds zwischen der Silikatfraktion 11 und der Metallfraktion 12 bildet sich auf dem Mahlteller 3 eine Dichteschichtung aus, welche eine untere Schicht, bestehend aus den im Mahlprozess aufgeschlossenen Partikeln der Metallfraktion 12, und eine obere Schicht, bestehend aus den leichteren Partikeln der Silikatfraktion 11 , aufweist. Mit Pfeil A soll deutlich gemacht werden, dass aufgrund der Fliehkraftwirkung infolge der Rotation des Mahltellers 3 sowohl die untere Metallfraktion 12 als auch die darüber liegende Silikatfraktion 11 über einen Staurand 14 am Umfang des Mahltellers 3 drängt und in den Einfluss eines nach oben gerichteten Gasstroms gelangt. Dabei wird die leichtere Silikatfraktion 11 von dem aufsteigenden Gasstrom 15, welcher über einen Ringkanal 16 mit nicht dargestelltem Düsenkranz als Gas- und Luftleiteinrichtung in den Mahlraum 5 gelangt, mitgerissen. Mit dem Gasstrom 15 werden nicht nur die als hohl dargestellten Partikel der Silikatfraktion 11, sondern auch Verwachsungen 13, das heißt, Silikatpartikel mit Metallanteilen, dem Sichter 7 zugeführt. Im Sichter 7 erfolgt eine Abtrennung des Feinanteils der Silikatfraktion 11 , welche nach oben (siehe Pfeil B) über einen Feingutaustrag (nicht dargestellt) ausgeführt wird. Grobpartikel 17 der Silikatfraktion 11 und Verwachsungen 13 sowie feine Partikel 19 der Metallfraktion 12 werden im Sichter 7 abgewiesen und fallen durch einen Grießekonus 18 auf den Mahlteller 3 zurück.
Die im Mahlprozess aufgeschlossenen Metallpartikel der Metallfraktion 12 verbleiben nicht auf dem Mahlteller 3, sondern werden ebenfalls über den Staurand 14 nach außen befördert. Aufgrund ihrer größeren Dichte gelangen die Metallpartikel der Metall- fraktion 12 unter Schwerkraftwirkung in den Ringkanal 16 und über einen Austrag (nicht dargestellt) aus der Mühle.
Das Anlagenschema der Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines typischen Anlagenaufbaus mit einer LOESCHE-Wälzmühle 20 im Luftstrommodus mit aufgesetztem beziehungsweise integriertem Sichter 21. Diese Wälzmühle wird auch als Luftstrom-Wälzmühle bezeichnet. Als Aufgabegut 22 gelangt Edelstahlschlacke oder auch modifizierte Stahlwerksschlacke auf ein Förderaggregat 23. Über dem Förderaggregat 23 ist ein Metall- detektor 24 installiert, um größere Metallstücke vor der Aufgabe in die Wälzmühle 20 dem Aufgabegut zu entziehen. Die detektierten Materialien werden über eine Hosenschurre 25 einem Silo 29 zugeführt.
Optional kann über dem Förderaggregat 23 erforderlichenfalls ein Magnetscheider 26, z. B ein Überbandmagnetabscheider, vorgesehen sein.
Das Aufgabegut 22 gelangt über ein Dosierband 27 in die Wälzmühle 20. Ein Luftab- schluss der Wälzmühle 20 wird zum Beispiel durch eine Zellenradschleuse als ein mechanischer Luftabschluss 28 in einer Aufgabeschurre sichergestellt. In der Luftstrom- Wälzmühle 20 erfolgt die Vermahlung und Desagglomeration des Aufgabeguts und gleichzeitig die Sichtung beziehungsweise Separierung in eine Metallfraktion und Silikatfraktion. Für die Vermahlung, Desagglomeration und Sichtung beziehungsweise Separierung ist somit nur eine Vorrichtung erforderlich.
Die über den Staurand des Mahltellers (siehe auch Fig. 1) transportierten Partikel der Metallfraktion 30 gelangen über ein Austragsorgan 31 und ein Förderband 32 in ein Metallfraktionssilo 33. Erforderlichenfalls können in diesen Materialstrom optional noch ein Klassieraggregat 34 oder mehrere Klassieraggregate (nicht dargestellt) zwischengeschaltet werden, um bestimmte Metallfraktionen, zum Beispiel eine feinere Metall- fraktion 35 und eine gröbere Metallfraktion 36, separat zu gewinnen, welche dann nach der Klassierung in ein entsprechendes Silo 37, 38 gelangen.
Die Silikatfraktion 40 beziehungsweise die staubförmige Silikatmatrix verlässt den Sichter 21 und wird in einem nachgeschalteten Filter 39 abgeschieden. Optional kann eine Kombination aus einem Zyklon 41 beziehungsweise einer Zyklonbatterie und einem Filter 39 vorgesehen sein. Der Zyklon 41 hat die Funktion, eventuell noch in der silikatischen Matrix 40 enthaltene Metallpartikel 42 mit dem Grobgut abzutrennen, wel- che in ein Silo 43 ausgeschleust werden. Das Feingut aus dem Zyklon 41 oder einer Zyklonbatterie wird im Filter 39 entstaubt.
Die Materialströme der staubförmigen Silikatmatrix 40 nach dem Filter 39 gelangen über ein Austragsorgan 44 und eine Produktfördereinrichtung 45 in ein entsprechendes Produktsilo 46.
Der nach dem Filter 39 vorhandene Prozessgasstrom 47 passiert einen Volumenstrommesser 48 und gelangt zu einem Mühlenventilator 49, der im Allgemeinen mit einem drehzahlgeregelten Antrieb ausgerüstet ist.
Ein Großteil des Prozessgases 47 wird zur Nutzung seines Wärmeinhaltes über eine Rückgasleitung 50 mit Rückgasklappe 51 wieder zur Luftstrom-Wälzmühle 20 zurück geleitet. Der restliche Teil des Prozessgases 47 verlässt die Anlage über einen Kamin (nicht dargestellt).
Wenn die Feuchte des zu mahlenden Aufgabegutes es erfordert, kann zusätzliche Wärme durch einen Heißgaserzeuger 52 bereitgestellt werden. Das Heißgas wird in die Rückgasleitung 50 eingespeist und mit dem rückgeführten Prozessgas vermischt und der Luftstrom-Wälzmühle 20 zugeleitet.
Eine Anlagenschaltung in ihrem prinzipiellen Aufbau zur Durchführung des erfindungsgemäßen Aufbereitungsverfahrens unter Verwendung einer LOESCHE-Wälzmühle im sogenannten Überlaufmodus als Variante der LOESCHE-Mahltechnologie zeigt Fig. 3.
Die Zuführung des Aufgabegutes 22 erfolgt weitgehend wie bei der Anlage nach Fig. 2. Für identische Merkmale wurden identische Bezugszeichen verwendet.
Aufzubereitende Edelstahlschlacke oder modifizierte Stahlwerksschlacke wird als Aufgabegut 22 einem Förderaggregat 23 aufgegeben. Über dem Förderband 23 ist ein Metalldetektor 24 installiert, um größere Metallstücke vor der Aufgabe in eine Wälzmühle 60 im Überlaufmodus dem Aufgabegut 22 zu entziehen. Optional kann über dem Förderband 23 ein Magnetscheider 26, z. B. ein Überbandmagnetscheider, vorgesehen sein, sofern dies das Verfahren erfordert. Die detektierten beziehungsweise abgeschiedenen Materialien gelangen über eine Hosenschurre 25 in ein Silo 29 für Fremdmaterialien. Das Aufgabegut 22 gelangt über ein Dosierband 27 in die Überlauf- Wälzmühle 60. In der Überlauf-Wälzmühle 60 erfolgt eine trockene Zerkleinerung des Aufgabegutes 22. Das gesamte zerkleinerte und desagglomerierte Mahlgut 61 wird über einen Mahltellerrand beziehungsweise Staurand des Mahltellers beziehungsweise einer Mahlschüssel transportiert und über einen unteren Mühlenaustrag ausgetragen und gelangt über ein Austragsorgan 62 und eine Fördereinrichtung 63 zu einem Sichter 65, welcher in diesem Ausführungsbeispiel ein statischer Sichter ist. In dem statischen Sichter 65 wird die Metallfraktion 30 von der Silikatfraktion 40 getrennt.
Die abgeschiedene Metallfraktion 30 wird von einem Silo 33 aufgenommen. Wenn es für erforderlich gehalten wird, können in den Materialstrom der Metallfraktion 30 optional noch ein Sieb oder mehrere Klassieraggregate 34 geschaltet werden, um mehrere Metallfraktionen 35, 36 herzustellen, welche jeweils einem Silo 37, 38 zugeführt werden.
Den statischen Sichter 65 verlässt ein im Wesentlichen aus der Silikatfraktion 40 bestehender Materialstrom, welcher einem weiteren Sichter, beispielsweise einem dynamischen Sichter 66 zugeführt wird. In diesem dynamischen Sichter 66 werden noch nicht ausreichend aufgemahlene Partikel der Silikatfraktion 40 als Grobkorn 67 abgeschieden und über eine Grobkornrückführungsleitung 68 dem Aufgabegut 22 und damit der Überlaufmühle 60 wieder zugeführt.
Die staubförmige Silikatfraktion 40 verlässt den dynamischen Sichter 66 und wird in einem nachgeschalteten Filter 39 oder optional in einer Kombination aus einem Zyklon 41 beziehungsweise einer Zyklonbatterie und einem Filter 39 abgeschieden. Im Zyklon 41 werden eventuell noch in der silikatischen Fraktion 40 enthaltene Metallpartikel 42 abgetrennt und einem Silo 43 zugeführt.
Die Produkte aus der Silikatfraktion 40 gelangen nach dem Filter 39 über ein Austragsorgan 44 und eine Produktfördereinrichtung 45 in ein Silo 46.
Analog zu der Variante mit einer Wälzmühle im Luftstrommodus der Fig. 2 ist der Weg des Prozessgases 47. Nach dem Filter 39 folgen ein Volumenstrommesser 48 und ein Mühlengebläse 49 mit einem drehzahlgeregelten Antrieb. Ein Teil des Prozessgases 47 verlässt über einen Kamin (nicht dargestellt) die Anlage. Über eine Rückgasleitung 50 und eine darin angeordnete Regelklappe 51 wird Prozessgas 47 einem Einlass des statischen Sichters 65 zugeleitet. Bei erhöhter Materialfeuchte wird ein Heißgaserzeu- ger 52 zugeschaltet. Frischluft 69 als Prozessluft wird über einen Stutzen 71 mit Klappe 72 in den statischen Sichter 65 angesaugt.
Es wurden Versuche im Technikumsmaßstab durchgeführt.
Das Ziel der in einer Labormühle der Firma LOESCHE GmbH durchgeführten Versuche bestand zunächst darin, die generelle Eignung einer Wälzmühle des LOESCHE- Typs für die Aufbereitung von Edelstahlschlacken beziehungsweise Stahlwerksschlacken zwecks Metallrückgewinnung nachzuweisen.
Nachdem die generelle Eignung festgestellt worden war, wurden die Prozessparameter der Wälzmühle so eingestellt, dass ein erhöhter Metallgehalt in der Edelstahlfraktion bei gleichzeitiger Senkung des Metallgehaltes in der silikatischen Fraktion erreicht wurde.
Für die Versuche wurde eine Edelstahlschlacke eingesetzt, bei welcher es sich um eine vorangereicherte Edelstahlschlacke handelte. Dies bedeutet, dass der Edelstahlanteil mittels eines Sortierprozesses von ca. 5 auf ca. 25 bis 35 Gew.-% Metall angereichert wurde.
Die Aufgabekörnung betrug 0 bis 4 mm, die Aufgabefeuchte betrug 8 bis 15 Gew.-% und der Metallgehalt im Aufgabegut 25 bis 35 Gew.-%.
Die Mahlversuche zur erfindungsgemäßen Aufbereitung der Edelstahlschlacke wurden entsprechend dem Anlagenschema der Fig. 2 durchgeführt. Folgende Prozessparameter und konstruktive Parameter waren für die Einstellung der Labormühle relevant und wurden teilweise während der Versuche in der nachfolgend aufgeführten Bandbreite variiert:
1. Arbeitsdruck: von 200 bis 2000 N/m2 (bezogen auf die senkrecht auf die Mahlschüssel projizierte Fläche des mittleren Walzendurchmessers)
2. Mahlschüsseldrehzah): wurde nicht variiert
3. Sichterdrehzahl: von 600 bis 20 U / min -1
4. Prozessgasvolumenstrom: 1000 - 2200 m3/h (Betriebszustand) 5. Temperatur nach Mühle: konstant (ca. 90°C)
6. Staurandhöhe 4 - 20mm Folgende Versuchsergebnisse wurden festgestellt: Produktkörnungen:
1. Metallfraktion 0 - 4mm
2. Silikatfraktion 5 - 50 Gew.-% Rückstand bezogen auf 63pm
Figure imgf000020_0001
Tabelle 1 : Versuchsergebnisse Metallausbringen und -Gehalte
Es wurde gefunden, dass der Metallgehalt der Metallfraktion mit feiner werdender Körnung abnimmt. Durch eine Klassierung und damit Abtrennung der Feinfraktion kann der Metallgehalt in der verbleibenden groben Metallfraktion signifikant erhöht werden.
Die Silikatfraktion, die aus dem Sichter ausgetragen wird, enthält noch einen gewissen Metallanteil. Durch Einstellmöglichkeiten der Wälzmühle und vor allem über den Pro- zessgasvolumenstrom und Sichterparameter konnte die Produktreinheit der Silikatfraktion verbessert werden.
Bei den Mahlversuchen wurde festgestellt, dass der optimale Arbeitsdruck im Bereich von 400 bis 1200 kN/m2 liegt, je nach Schlackenprobe, dem Grad der Verwachsungen, dem angestrebten Reinheitsgrad der Metall- und Siiikatfraktionen und der Produktkörnung der Silikatfraktion.
Es wurde gefunden, dass bei einer Reduzierung des Durchsatzes die Reinheit in der Metallfraktion ansteigt. Durch einen geringeren Durchsatz wird die Verweilzeit der Metallpartikel auf der Mahlschüssel beziehungsweise dem Mahlteller verlängert. Damit wird die mechanische Beanspruchung auch bei gleichbleibendem Arbeitsdruck erhöht und somit Restanhaftungen von silikatischer Matrix am Metallpartikel entfernt. Es ist vorteilhaft, dass in Abhängigkeit von den gewünschten Produktqualitäten der Anteil der Scherkräfte, welche von den Mahlteilen bzw. Mahlwerkzeugen in das Mahlgut eingebracht werden, eingestellt und eine Druckzerkleinerung mit Scheranteil oder eine scherfreie Druckzerkleinerung (siehe EP 1 554 046 A1) gewählt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Aufbereitungsverfahren für Edelstahlschlacken und Stahlwerksschlacken zur Metallrückgewinnung,
bei welchem die Edelstahlschlacken oder Stahlwerksschlacken einem trockenen Zerkleinerungs-, Desagglomerier-, Klassier- und Sortierprozess zugeführt und eine Metallfraktion und wenigstens eine Silikatfraktion erzeugt werden, wobei die Stahlwerksschlacken zuvor einer reduktiven Behandlung unterzogen wurden und als modifizierte Stahlwerksschlacken zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass für die Zerkleinerung und Desagglomeration eine Wälzmühle mit einer Mahlbahn und auf einem Mahlbett abrollenden Mahlwalzen verwendet wird und
dass der Wälzmühle Edelstahlschlacken oder modifizierte Stahlwerksschlacken mit einer Aufgabekörnung bis etwa 150 mm aufgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Wälzmühle-Sichter-Kombination verwendet wird, in welcher die Zerkleinerung und Desagglomeration und erforderlichenfalls eine Trocknung sowie die Separierung in die Metallfraktion und Silikatfraktion durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass für die Zerkleinerung, Desagglomeration und Klassierung eine Luftstrom- Wälzmühle mit integriertem Sichter verwendet wird und
dass die Metallfraktion nach einer Anreicherung der freien und aufgeschlossenen Metallpartikel auf einer Mahlschüssel oder einem Mahlteller und einem Transport über einen Mahlschüssel- oder Mahltellerrand oder einen Staurand der Mahlschüssel oder des Mahltellers nach unten kontinuierlich abgeführt und damit von der Silikatfraktion getrennt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass für die Zerkleinerung, Desagglomeration und Klassierung eine Wälzmühle im Überlaufmodus mit externer Klassierung, zum Beispiel Luftsichtung, verwendet wird und
dass die freien und aufgeschlossenen Metallpartikel der Metallfraktion und die Partikel der Silikatfraktion über einen Mahlteller- beziehungsweise Mahlschüsselrand oder einen Staurand transportiert und mit Hilfe einer Fördereinrichtung einem Sichter oder einer Sichterkombination zugeführt und in die Metallfraktion und Silikatfraktion getrennt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Silikatfraktion pneumatisch zum Sichter transportiert und genügend zerkleinerte Partikel als Feingut ausgetragen werden, während die gröberen Partikel der Silikatfraktion und feine Metallpartikel sowie Verwachsenes vom Sichter abgewiesen und dem Mahlteller zur weiteren Zerkleinerung und Desagglomeration wieder zugeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das aus der Überlauf-Wälzmühle ausgetragene Mahlgut aus freien und verwachsenen Metallpartikeln und Partikeln der Silikatfraktion einem statischen Sichter zugeführt wird und
dass die Silikatfraktion im Wesentlichen metallfrei in einem Gasstrom einem dynamischen Sichter zur Abtrennung einer feinen Silikatfraktion von Grobkorn aufgegeben wird, während die Metallfraktion abgeführt und gegebenenfalls noch einem Klassieraggregat oder Klassieraggregaten zur Abtrennung grober Metallpartikel von feineren Metallpartikeln zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Körnung der Silikatfraktion stufenlos eingestellt wird und im Bereich von normalerweise kleiner 5 mm und einer Feinheit von vorzugsweise 3500 bis 15000 Blaine liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass konisch ausgebildete Mahlwalzen, welche mit ihrem Walzenmantel unter Ausbildung eines Mahlspaltes parallel zu der eben ausgebildeten Mahlbahn angeordnet sind und auf dem Mahlbett abrollen, eingesetzt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Mahlteller mit einem Staurand mit vorgebbarer Höhe und Querschnittsprofil verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Mahlteller bzw. eine Mahlschüssel mit einem Staurand verwendet wird, dessen Höhe im Bereich von vorzugsweise 0 bis 60 mm liegt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Mahlprozess auf der Mahlbahn ein Mahlbett mit einer Schichtung vergleichbar mit einer Schichtung nach der Dichte gebildet wird, bei welcher eine untere Schicht von weitestgehend unzerkleinerten und sich auf der Mahlbahn anreichernden Metallpartikeln und eine obere Schicht von den leichteren Silikatpartikeln gebildet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die über den Staurand abgeführte und in wenigstens einem Rejekt- Austrag bzw. mittels einer Austragsvorrichtung aus einer Luftstrom-Wälzmühle mit integriertem Sichter ausgetragene Metallfraktion beziehungsweise die aus einem einer Überlauf-Wälzmühle nachgeschalteten Sichter ausgetragene Metallfraktion einer Klassierung, beispielsweise mittels Sieben, unterworfen und als ein getrenntes Produkt beziehungsweise Zwischenprodukt abgeschieden wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einer Luftstrom-Wälzmühle die Prozessstufen Zerkleinern, Desagglo- merieren, Sichten oder Klassieren und Transportieren, gegebenenfalls auch Trocknen, vereinigt werden beziehungsweise in einer Überlauf-Wälzmühle die Prozessstufen Zerkleinern und Desagglomerieren durchgeführt und extern die Prozesse Sichten und/oder Klassieren und gegebenenfalls Trocknen durchgeführt werden, und auf diese Weise mit einer weitgehend silikatfreien Metallfraktion und einer nahezu metallfreien Silikatfraktion hochwertige Produkte einer definierten Körnung und Reinheit erzeugt werden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Luftstrom-Wälzmühle je nach Mühlengröße mit zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Mahlwalzen und mit einem integrierten Sichter, beispielsweise einem dynamischen Stabkorbsichter, oder eine Überlauf-Wälzmühle je nach Mühlengröße mit zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Mahlwalzen und einer externen Sichtung beziehungsweise Klassiereinrichtung verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zerkleinerung und Desagglomeration abhängig von der Schlackenart, dem Metallgehalt der Schlacke, welcher vorzugsweise zwischen 2 und 30 Gew.-% liegt, dem Grad der Verwachsungen und dem angestrebten Reinheitsgrad der Metall- und Silikatfraktionen und der Produktkörnung im Bereich von insbesondere 150 bis 4500 kN/m2, bezogen auf die senkrecht auf die Mahlschüssel projizierte Fläche des mittleren Walzendurchmessers, durchgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aufschlussgrad der Metallpartikel über die Verweilzeit des Mahlgutes auf der Mahlschüssel und den Grad der mechanischen Beanspruchung eingestellt und dies über die Einstellung des Arbeitsdrucks, der Aufgabemenge, der Drehzahl der Mahlschüssel und der Staurandhöhe geregelt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit Hilfe des Volumenstroms und der Sichtereinstellung, beispielsweise der Drehzahl bei einem dynamischen Sichter, der Austrag der Metallpartikel und die Sichtung der Silikatfraktion eingestellt wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperatur eines Heißgasstromes, welcher der Luftstrom- Wälzmühle beziehungsweise einem einer Überlauf-Wälzmühle nachgeschalteten Sichter zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Feuchte der aufgegebenen Edelstahlschlacke beziehungsweise modifizierten Stahlwerksschlacke und/oder der gewünschten Feuchte der Silikatfraktion eingestellt wird, beispielsweise mit Hilfe eines Heißgaserzeugers oder durch Zufuhr geeigneter anderer heißen Prozessgase.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Anteile oder die Gesamtmenge der von einem Sichter abgewiesenen Grobgutpartikel über ein zusätzliches Austragsorgan abgezogen und einer weiteren Anreicherungsstufe zugeführt werden.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Abhängigkeit von den gewünschten Produktqualitäten der Anteil der Scherkräfte, welche von den Mahlwerkzeugen in das Mahlgut eingebracht werden können, eingestellt und eine Druckzerkleinerung mit Scheranteil oder eine scherfreie Druckzerkleinerung durchgeführt wird.
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