AT408436B - Verfahren zum granulieren von flüssigen schlacken - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Granulieren von flüssigen Schlacken, wie z. B. schmelzflüssiger Hochofenschlacke, bei welchem die flüssige Schlacke in ein Wasserbad eingebracht wird. 



   Schmelzflüssige Hochofenschlacke fällt üblicherweise bei Temperaturen zwischen 1350 und 1600  C an. Neben der Trockengranulation wird gegenwärtig zumeist eine Kaltwassergranulation zur Erzielung von erstarrten Schlackenpartikeln angewandt, bei welcher die flüssige Hochofenschlacke mit 6 bis 12 m3 Wasser pro Tonne Schlacke granuliert wird. Das eingesetzte Wasser erwärmt sich dabei auf Temperaturen von etwa 85  C und wird in Kühltürmen wiederum auf Temperaturen von unter 40  C abgekühlt, wobei als Kühlenthalpie somit nur die fühlbare Wärme des Wassers zwischen etwa 40 und etwa 85  C zur Verfügung steht. In der Wasserphase kommt es zu einer Aufsalzung und teilweise zu einer Verdunstung des Wassers. Es muss daher in regelmässigen Abständen die wässnge Phase abgeschlämmt werden und Zusatzwasser hinzugefügt werden. 



  Bedingt durch die Schlackenchemie weist das Abwasser relativ hohe pH-Werte auf, wobei pH-Werte bis zu etwa 12 beobachtet werden. Derartiges Kühlwasser kann daher in der Folge nicht ohne Vorbehandlung einem Vorfluter aufgegeben werden, und es muss daher zwingend neutralisiert und meist auch noch zusätzlich gekühlt werden. Die Schwebstoffe des Abwassers müssen ebenfalls sedimentiert werden. 



   Sowohl die Schwebstoffe als auch der hohe Salzgehalt des Abwassers sind keinesfalls umweltverträglich, sodass die Entsorgung mit weiteren Kosten verbunden ist Das aus einer derartigen Nassgranulation ausgetragene Schlackengranulat weist eine Restfeuchte von 8 bis 24 Gew.% auf und muss daher unter weiterem Kostenaufwand mechanisch vorentwässert und thermisch getrocknet werden. Das Granulat fällt mit Korngrössen zwischen 10 und 1500   als relativ dichtes Korn an und weist nur geringe Porosität auf, sodass ein nachfolgender weiterer Zerkleinerungsprozess, und insbesondere ein Mahlprozess, relativ energieaufwendig ist.

   Je gröber das Korn, desto geringer ist der Verglasungsanteil, und es liegt insbesondere der Grobfraktionsanteil mit Korngrössen von über 600   zumindest teilweise entglast vor, wohingegen der   Feinanteil   aufgrund der relativ langen Verweilzeit im Wasser bereits teilweise hydratisiert vorliegt und in der Folge daher zementtechnologisch inaktiv wird. 



   Bei der Granulation fallen hohe Mengen an Schwefelwasserstoff an, wobei die   H2S-Emission   aus einer Schlacke-Wasser-Reaktion stammt und über aufwendige Gaswäscher eliminiert werden muss. Bei dieser Schlacke-Wasser-Reaktion wird Kalziumsulfid mit Wasser zu Kalziumoxid und Schwefelwasserstoff umgesetzt, welches mit dem verdunstenden Wasser in der Gasphase in entsprechender Verdünnung mit Luft vorliegt. 



   Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem das Kühlmedium Wasser thermisch effizienter genutzt werden und gleichzeitig H2S in höherer Konzentration abgezogen werden kann. Weiters zielt die Erfindung darauf ab, den Schlakken-Glas-Gehalt zu erhöhen und die Schlackenmahlbarkeit gegenüber einer Kaltwassergranulation zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass das Kühlwasser mit Siedetemperatur vorgelegt wird. Dadurch, dass das Kühlwasser mit Siedetemperatur vorgelegt wird, steht die latente Verdampfungsenthalpie des Kühlwassers zur raschen Abkühlung zur Verfügung, wodurch der Schlacken-Glas-Gehalt maximiert wird.

   Das Granulat hat überraschender Weise eine sehr geringe scheinbare Dichte und schwimmt auf dem siedenden Wasser auf, wodurch die Schlackenmahlbarkeit wesentlich gegenüber der Mahlbarkeit bei Verwendung von Kaltwassergranulation verbessert wird. Insbesondere gelingt es, die spezifische Mahlarbeit auf etwa ein Drittel der für das Mahlen von mit Kaltwasser granulierter Schlacke erforderlichen Werte zu senken. Das Granulat selbst wird aus dem siedenden Wasser ausgetragen, wobei das Haftwasser während des Granulataustrages bereits abdampft, sodass unmittelbar ein trockenes Granulat entsteht. Da Wasser gemeinsam mit dem Granulat lediglich in Dampfform ausgetragen wird, besteht auch kein Abwasserproblem. Dampf wird in der Folge kondensiert und gemeinsam mit Zusatzwasser zur Deckung der Wasserdampfverluste dem Granulator rückgeführt.

   Das bei der Schlacke-Wasser-Reaktion entstehende H2S verbleibt bei der Kondensation des Wassers in der Gasphase und liegt hier in konzentrierter Form vor, sodass eine sinnvolle und wirtschaftliche Aufarbeitung gelingt. 



   Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass das verdampfte Wasser nach einer Kondensation im Kreislauf geführt wird und nach der Rückführung durch geregelte 

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 Schlackenzugabe oder unter Einleiten von Dampf auf Siedetemperatur gebracht wird, wobei die Verweilzeit des Schlackengranulats im Siedewasser wesentlich herabgesetzt werden kann. Um diese Verweilzeit weiter herabzusetzen, kann mit Vorteil so vorgegangen werden, dass das Siedewasser während der Granulation gerührt oder durch Einblasen von Dampf bewegt wird. Aufgrund der sehr kurzen Verweilzeit des Schlackengranulats im Siedewasser hydratisiert der Schlackenfeinanteil praktisch nicht. Aufgrund der hohen Wassertemperatur ist auch die Löslichkeit von H2S in Siedewasser nahezu zu vernachlässigen.

   Da der Glasgehalt der Grobfraktion wesentlich gegen- über einer Kaltwassergranulation höher ist, ergeben sich insgesamt verbesserte zementtechnologische Eigenschaften und es konnte insbesondere gezeigt werden, dass die Frühfestigkeit entsprechender Mischzemente um nahezu 20 % höher liegt als die Frühfestigkeit entsprechender Mischzemente, welche unter Verwendung von mit Kaltwasser granulierten Hochofenschlacken hergestellt werden. 



   Die Siedetemperatur kann insbesondere durch das Verhältnis   Schlackenschmelze-/Wasserfluss   so eingestellt werden, dass das Kühlwasser immer am   "Köchein"   ist. Dazu genügt die Schlackenwärme, die ca. 350 kW h therm. Energie/t flüssiger Schlacke beträgt. 



   Das Rühren des Heisswassers mittels eines Rührwerkes oder durch Einblasen von Dampf führt zu einer weiteren Verbesserung der Wärmeübergänge und gleichzeitig zu einer Verkleinerung der Granulatpartikel, wodurch der Glasgehalt weiter maximiert wird. 



   Aufgrund des nunmehr nach dem Kondensieren in hoher Konzentration anfallenden HzSGehaltes der Gasphase gelingt es hier, auf wirtschaftliche Weise Schwefel rückzugewinnen, wie dies beispielsweise mit dem Claus-Verfahren möglich ist. Mit Vorteil wird daher im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens so vorgegangen, dass das über dem kondensierenden Wasser konzentriert in der Gasphase anfallende H2S aus dem Kreislauf durch chemische Umsetzung, wie z. B. das Claus-Verfahren unter Oxidation zu elementarem Schwefel, abgetrennt wird. Beim ClausVerfahren wird Schwefel aus Schwefelwasserstoff gewonnen, wobei im Claus-Verfahren Schwefelwasserstoff zweistufig zu Schwefel oxidiert wird. Nach einer ersten Oxidation von H2S zu SO2 kann in der Folge mittels eines Katalysators, wie beispielsweise eines Bauxit-Katalysators das gebildete SO2 mit weiterem H2S zu elementarem Schwefel reagieren.

   Der auf diese Weise gewonnene Schwefel ist in der Regel bereits sehr rein und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ergibt sich insbesondere aus der relativ hohen Schwefel-Wasserstoff-Konzentration der Gasphase über dem kondensierenden Dampf. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Verfahren zum Granulieren von flüssigen Schlacken, wie z.B. schmelzflüssiger Hochofen- schlacke, bei welchem die flüssige Schlacke in ein Wasserbad eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlwasser mit Siedetemperatur vorgelegt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verdampfte Wasser nach einer Kondensation im Kreislauf geführt wird und nach der Rückführung durch geregelte Schlackenzugabe oder unter Einleiten von Dampf auf Siedetemperatur gebracht wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Siedewasser wäh- rend der Granulation gerührt oder durch Einblasen von Dampf bewegt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das über dem kon- densierenden Wasser konzentriert in der Gasphase ausfallende H2S aus dem Kreislauf durch chemische Umsetzung, wie z.B. das Claus-Verfahren unter Oxidation zu elementa- rem Schwefel, abgetrennt wird.