DE1583200A1

DE1583200A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Schlackenkuegelchen

Info

Publication number: DE1583200A1
Application number: DE19671583200
Authority: DE
Inventors: Barnhart Thomas Franklin; Rueckl Robert Lee
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1966-08-25
Filing date: 1967-08-24
Publication date: 1970-07-23
Also published as: US3469961A; GB1191749A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Schlackenkügelehen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung von Sehlackenkügelehen und insbesondere zur Herstellung von Schlackenkügelchen aus geschmolzener Hochofenschlacke. Es ist bekannt, S_ohlackenkügelchen mit einem porösen Gefüge zu bilden, wie es in den U.S.A.-Patentschriften 2,702,407 und I,00b,204 offenbart ist. Es ist ferner bekannt, Sohlackenkügelchen mit einem dichten Gefüge herzustellen, wie es in den U.S.A.-Patentschriften 3,054,139 und 3,245,öo6 gezeigt ist. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf SohlaekenkUgelohen der letztgenannten Art gerichtet. Es wurde festgestellt, daß es schwierig ist, das Verfahren

009830/0531

gemäß der Patentschrift 3,054,139 so durchzuführen, daß man ein Produkt mit gleichmäßiger Qualität erhalt. Das in der Patentschrift 3,245, ¹^b offenbarte Verfahren ist teuer, da die Tempera tür der Schlacke sehr hoch sein muß, eine besondere Schlackenart verwendet werden muß und ein besonderes Abschreckmedium verwendet werden muli. Dichte Schlackenkügelchen sind nützlich als Versteifungsmittel in hydraulisch aufgebrochenen Ul- und Gasbohrlöchern, da sie eine höhere ilruehfestigkeit haben und ihre Form und Größe besser zu steuern ist, als bei dem Sand, der normalerweise für diesen Zweck verwendet wird.

Daher ist es die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ein Vv^-Jrfahren zur Herstellung von dichten Sclilackenküge lohen in Aiigelform oder annähernder Kugel form und mit. genau kontrollierter Größe zu schaffen.

£in weiteres Zie^! der Lrfindung ist die Schaffung eines derartigen Verfahrens, das verhältnismäßig billig ist.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Gerät geschaffen, das zur !leiste llung von Schlackenküge lchen geeignet ist und einfache Einrichtungen für die Behandlung und Sortierung der erzeugten Sohlaekenkügelehen aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung dichter, kugelförmiger Schlackenkügelchen aus geschmolzener Seh lacke, insbesondere Hochofenschlacke, geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen

009830/0531

— "^L —

fallenden Strom der geschmolzenen Schlacke mil, länglichem Querschnitt hervorruft und ein Druckmedium in Form eines gasförmigen Strahls in diesen Strom in Hicht.ung seiner Lances abmessung mit einer Kraft einführt, durch die der Strom in Form von während des Falles erstarrenden Kügelehen zerteilt wird.

Ferner wird erfindungsgemäß ein Gerät zur Durch! ülirung des oben genannten Verfahrens gesohaffen. Dieses Gerät umfaßt eine in einem iieschl ossenen Gefall endende Sehlaekengießvorri eh t -uns, aus der ein fallender ^cIi i ackenst rom mit. ländlichem ','uerschni tt entweicht, dessen I.äiiirsabmossuim in einer waagerechten Ijbene verläuft, eino in das Gefäß führende Leitung, die einen Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit nach oben in den fallenden Schiaekenstrom schickt, um diesen /u zerteilen, wobei das geschlossene Ce fuß eine Abmessung hat, durch die das lirstarren der durch die /ertoilutiii des .Schlackenstroms gebildeten KUeeleuen gestattet wird, und einen Dodeuauslaß des ilefäßes, durch den die irnbi Ido t en Kii'ielchen und das Gas des Gasstrahls aus dem «ieiäü entfernt werden.

Weitere Mcikmale und Ziele der vorstehenden I.riindunü gehen deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten /eichnunsen hervor, in denen ein Ausführunüsbeispiel der Krfindung dargestellt ist.

Fig. 1 ist eine schematische Ansieht des Gerätes, Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Gasstrahldüse, Fin. 1 ist eine PeiI-Schnittansicht des Blastanks, in der insbesondere die Schlackengießvorrichtung und der Gasstrahl veranschaulicht sind, und

00983 0/0531

Fig. 4 ist eine Ansicht entlang der Linie IV-IV in . Fig. 3, in der der Querschnitt des Schlackenstroms gezeigt ist.

In den Zeichnungen ist mit der Bezugszahl 2 eine Gießpfanne bezeichnet, in der geschmolzene Schlacke S enthalten ist. Die Schlacke S wird in einen Gießkasten 4 gegossen und gelangt durch die Auegießvorrichtung 6 zu einem Blastank oder Auffanggefäß 8, das eine geschlossene Kammer mit einem oberen Teil 10 von großem waagerechtem Querschnitt und einem koniscnen Boden 12 mit einer Öffnung 14 an deren unterem Ende ist. Beispielsweise kann der Tell IO einen Durchmesser von 9,14 m (30 ft.) haben, wobei der konische Teil 12 sich mit einem Winkel von 60° zu einer Öffnung verjüngt, die einen Durchmesser von 762 mm hat. Ein Gasstrahl oder Gasstrahlen 16 sind in dem Teil IO mit großem Durchmesser angeordnet und vorzugsweise in einem Winkel von etwa 30° nach oben gerichtet. Ein Wasserstrahl 18 ist in Nähe jedes Gasstrahls 16 angeordnet. Die Düse für den Strahl 16 ist vorzugsweise eine Hochgeschwindigkeitsdüse 20, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht ist. Derartige Düsen können im Überschallbereich liegende;Aüstrittsgeschwindigkeiten hervorrufen. Eine Leitung 22 ist mit einem linde an der Öffnung 14 und mit dem anderen Ende an einem Trenner 24 angeschlossen. Eine temperaturempfindliche Regeleinrichtung 26, deren Fühler in der Leitung 22 angeordnet ist, steuert ein Ventil

009830/0531

in der Leitung 30, die zu dem Wasserstrahl 18 führt. Der Trenner 24, weist eine Prallplatte 32 gegenüber dem Auslaßende der Leitung 22, einen oberen Auslaß 34 und einen Bodenauslaß 36 auf. Der obere Auslaß 34 ist durch eine Leitung 40 mit einem Basaltwollenfilter 38 verbunden. Der Filter 38 weist ein Sieb 42 über dem Einlaß von der Leitung 40, einen Gasauslaß 44 an seiner Oberseite und einen Bodenauslaß 45 auf. Der Grasauslaß 44 ist mit einem barometrischen Kondensator 46 oder einer anderen Einrichtung zur Erzeugung einer Strömung von. dem Tank 8 durch die Leitung 22, den Trenner 24 und den Filter 38 verbunden. Der Bodenauslaß 36 des Trenners 24 ist durch eine Leitung 50 mit einem darin angeordneten Ventil 52 mit einem SchUttbehälter 48 verbunden. Der Schüttbehälter 48 ist über eine Leitung 54 mit einem zweischichtigen Sieb 56 verbunden. Übergroße KUgelchen von dem Sieb 56 werden über eine Rutsche 58 zu einem Sammellaufen abgeführt. KUgelchen, die als Versteifungsmaterial geeignet sind, werden über eine Rutsche 60 in einen SchUttbehälter 62 abgeführt. Kleinere KUgelchen von dem Sieb 56, die auch als Versteifungsmaterial geeignet sind, werden über eine Rutsche 64 einem dreischichtigen Sieb 66 zugeführt. Rutschen 68, 70 und 72 dienen dazu, Kügelchen entsprechender Größe in Auffangbehälter 74,76 bzw. 78 abzuführen. Abriebteilohen werden durch eine Rutsche 80 abgeführt.

009830/0531

Bei der Herstellung dichter, kugelförmiger SchlackenkUgelchen fällt ein Strom SL geschmolzener Schlacke, wie in Fig. 3 gezeigt, vor einer HochdruckdUse 20 in einem Abstand zwischen etwa 30 und 40 cm von der DUsenaustrittsöffnung nach unten. Die Sehlackenausgießvorrichtung 6 ist so ausgebildet, daß der Schlackenstrom SL einen länglichen Querschnitt hat, wie es in Fig. k gezeigt ist, wobei die Längsabmessung F des Querschnittes vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist, wie die Querabmessung E des Querschnittes. Im Gegensatz zu den Lehren gemäß dem Stand der Technik, der die Einführung eines Gases in den Schlackenstrom in Richtung seiner kurzen Abmessung lehrt, wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß ein großer Anteil massiver Kügelchen im Gegensatz zu den porösen Kügelchen gemäß dem Stand der Technik erzeugt werden kann, indem man das Gas in Richtung der Längsabmessung des Schlackenstroms einführt. Vorzugsweise befindet sich die Schlacke auf einer Temperatur, die zwischen 28 und 55°C liber ihrer Fllissigkeitstemperatur liegt, die bei den meisten Hochofenschlacken zwischen i37O und i400 C beträgt. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Temperatur der Schlacke auch geringer als diese sein kann.

Bei einem besonderen praktischen Verfahren wird bei / Verwendung von vier Strahlen 16 Hochofenschlacke mit einer Gießgesehwindigkeit von 545,6 kg/min, in den Gießkasten k gegossen, wobei jeder Strom mityeiner Gießgesehwindigkeit von

€09830/0531

13519 kg fließt. Jede Strahldüse wird mit etwa 13,59 kg Dampf pro Minute unter einem Druck von etwa 11,325 kp gespeist. Die Schlacke wird quer durch den Tank 8 geblasen und durch den Wasserstrahl 18 abgekühlt, der etwa an derselben Stelle wie der Dampf auf die Schlacke auftrifft. Die Menge des zugefiihrten Wassers ist derart, daß die KUgelchen auf eine Temperatur von 120O⁰C oder weniger abgekühlt werden, bevor sie auf der dem Dampfstrahl entgegengesetzten Seite des Tanks aufprallen, und das gesamte Wasser zu Wasserdampf verdampft wird. Normalerweise wird die Temperatur in der Leitung 22 auf etwa 150⁰C gehalten. Wenn die Temperatur Über 150° ansteigt, bewirkt die Regeleinrichtung 26, daß das Ventil 28 weiter geöffnet wird, so daß mehr Wasser in den Tank 8 geschickt wird. Wenn die Temperatur unter 150⁰C absinkt, bewirkt die Regeleinrichtung 26, daß das Ventil 28 in eine geschlossenere Stellung bewegt wird, so daß die in den Tank 8 geschickte Wassermenge verringert wird. Wenn ein Stoff verfügbar wäre, mit dem der Tank ausgekleidet werden könnte, so daß er duroh die hohe Schlackentemperatur nicht beschädigt wi-rd, könnten die Wasserstrahlen weggelassen werden und dennoch geeignete SchlaokenkUgelchen erzeugt werden. Um einen großen Prozentsatz von massiven KUgelchen zu erzeugen, wird eine Mindestmenge von 2,265 kg Shlacke durch jeweils 0,453 ^g Dampf oder anderes Gas bearbeitet, das anstelle des Dampfs verwendet wird. Es wird bevorzugt, daß der Dampfdruck mindestens 5,436 kp beträgt und daß der Dampf in einem

009830/0531

Winkel von etwa 30° nach oben in die Schlacke eingeführt wird. Neben der Bildung τοη massiven runden Sehlackenkügelchen, die im wesentlichen die gleich Dichte haben, wie die Schlacke, aus der sie gebildet werden, werden einige faserartige Schlackenteilchen mit geringerer Dichte gebildet. Alle KUgelchen und sonstigen im Tank β gebildeten Teilchen werden in dem Dampf durch die Leitung 22 durch das Vakuum gefördert, das durch den barometzLsehen Kondensator 46 erzeugt wird. Die massiven runden KUgelchen werden von den faserartigen Schlackenteilchen in dem Trenner 24 getrennt und periodisch in den Auffangbehälter 48 abgegeben. Die leichteren Teilchen

lh

gelangen in den Filter 38, wo sie von dem Dampf getrennt und periodisch durch die Bodenöffnung 45 entfernt werden.

Die massiven Teilchen aus dem Auffangbehälter 48 werden zu dem zweischichtigen Sieb 56 gefördert. Die Übergroßen Teilchen von dem Sieb 56 gelangen zu einem Sammelhaufen. Die größeren, für Versteifungsmaterial geeigneten Teilchen gelangen von dem Sieb 56 zu dem Auffangsbehälter 62, während die restlichen Teilchen zu dem dreischichtigen Sieb 66 gelangen, wo KUgelchen dreier Größen gesiebt und den Auffangbehältern 74, 76 und 78 zugeführt werden. Teilchen, die zu fein für KUgelchen sind, gehen durch alle drei Siebe hindurch und fallen auf einen Abriebhaufen.

009830/0531

Während die vorliegende Erfindung besonders geeignet für die Herstellung eines großen Prozentsatzes von massiven Teilchen ist, kann das Gerät auoh zur Herstellung leichter Teilchen verwendet werden, die als Betonaggregat oder für andere Zwecke verwendet werden können. Dies kann auf verschiedene Arten erfolgen, von denen einige in der Technik bekannt sind. Da die Ausrüstung für diesen Zweck erheblich von der gezeigten Ausrüstung abweicht, ist es bevorzugt, einen zweiten Gießkasten, eine zweite Gießvorrichtung und zweite Strahlen vorzusehen, so daß wenig Zeit für die Umstellung von dem einen Betrieb zu dem anderen erforderlich ist»

Während vorstehend ein AusfUhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben worden ist, ist es ersichtlich, daß andere Abwandlungen und Anpassungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche zu verlassen.

009830/0531

Claims

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN Dr. R E I N H O L D SCHMIDT β München 2 · theres.enstrasse 33 Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN UNITED STATES STEEL CORPORATION ***»· SEBASTIAN HERRMANN PITTSBURGH,PENNSYLVANIA, V.St.A. WILLIAM PENN PLACE 525 ^**"**" «^.August I9O7 IhrZtichtn Unstr Zddwn /Ca Patentanmeldung: Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Schlackenkugelchen. Patent

1. Verfahren zurHerstellung dichter kugelförmiger Schlackenkugelchen aus geschmolzener Schlacke, insbesondere aus Hochofenschlacke, dadurch gekennzeichnet, daß man einen fallenden Strom aus geschmolzener Schlacke mit einem länglichen Querschnitt bildet und ein Druckmedium in Form eines Gasstrahls in den Strom in Richtung seiner Längsab«·ssung mit einer Kraft schickt, durch die der Strom in Form von während des Falles erstarrenden Kugelchen zerteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl zur Einführung in den Schlackenstrom Dampf verwendet > wird, der Dampf in einem geschlossenen Gefäß in den Schlackenstrom eingeführt wird, und Wasser auf den zerteilten Schlackenstrom etwa an der Zerteilungsstelle aufgespritzt wird.

00983070531 _nc^

INSPECTED

3. Verfahren naoh Anepruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf In einer Menge von 0,453 kg je Mindestens 2,£65 kg Schlacke in den SchlackenstroH eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleistung des Wassers in Abhängigkeit von einer an de« Auslaß des geschlossenen Gefäßes gemessenen Temperatur geregelt wird.

5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet duroh eine Schlackengießvorriohtung(6), die in einem*geschlossenen Gefäß (8) endet und einen fallenden Strom Schlacke (SL) mit länglichem Querschnitt ausstößt, dessen Längsabmessung in einer waagerechten Ebene verläuft, eine in das geschlossene Gefäß (8) führende Leitung, die einen Gasstrahl mit hoher Geschwindigkeit naoh oben in den fallenden Schlackenstrom schickt, um diesen zu zerteilen, wobei das geschlossene Gefäß (8) so bemessen ist, daß es das Erstarren der durch die Zerteilung des Schlaokeratroms gebildeten KUgelohen gestattet,und einen Bodenauslaß (14) des geschlossenen Gefäßes (8), durch den die gebildeten KUgelohen und das Gas des Gasstrahls abgeführt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Leitung in dem geschlossenen Gefäß endet und dazu dient, einen Wasserstrahl zuzuführen, der auf den zerteilten Schlackenstrom auftrifft.

009830/0531

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung so ausgebildet ist, daß sie Wasser in einer Menge zuführt, in der es in Dampf umgewandelt wird, und daß der Bodenauslaß (14) des Gefäßes (8) mit einem barometrischen Kondensator verbunden ist, der einen aus Schlackenkügelchen und Dampf bestehenden Strom aus dem geschlossenen Gefäß (8) hervorruft.

8. Gerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Trenner (24), der in der Verbindung zwischen dem Bodenauslaß (14) und dem Kondensator angeordnet ist und dazu dient, dichte Schlackenkügelchen von faserartigen Teilchen zu trennen, und einen Auffangbehälter(48), der mit dem Trenner (24) durch Mittel verbunden ist, die die Abführung von getrennten dichten KUgelchen aus dem Trenner (24) gestatten.

9. Gerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen

in der Verbindung zwischen dem Trenner (24) und dem barometrischen Kondensator (46) angeordneten Filter (38), der ein Sieb (42) aufweist, das die faserartigen Teilchen von dem von dem Auslaß des Gefäßes (8) zu dem Kondensator strömenden Dampf trennt.

009830/0531