DE1508039A1

DE1508039A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stueckschlacke

Info

Publication number: DE1508039A1
Application number: DE19511508039
Authority: DE
Inventors: Rumberg Dipl-Ing Dr Alfred; Kandler Dipl-Chem Dr Joachim; Dewenter Dipl-Ing Karl; Zager Dipl-Ing Kurt; Bender Dipl-Ing Ludwig; Hans-Dieter Thiel
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1951-01-28
Filing date: 1951-01-28
Publication date: 1969-09-25
Also published as: DE1508039C3; DE1508039B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stückschlacke Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von StÜckschlacke durch Vergießen des schmelzflüssigen Ausgangsstoffes zu Blöcken in einer Gießzone, worauf die erhaltenen Blöcke nach ihrem wenigstens an der Oberfläche erfolgten Erstarren. aus der Gießzone ausgetragen und in eine Wärmeausgleichs= und Kühlzone eingetragen, dann nach dem unter Durchleiten eines Aasstromes durch das Haufwerk der Blöcke vor sich gehenden Wärmeausgleich in abgekühltem Zustand aus dieser Wärmeausgleichs- und Kühlzone ausgetragen werden.
Bei den Bestrebungen zur Verwertung der in verschiedenen industriellen Betrieben, z.B. in der eisenschaffenden Industrie und in den Kupferhütten in großen Mengen laufend anfallenden Schlacken, zeichnen sich als Verwendungsgebiete besonders .das Vergiessen der Schlacke zu Pflastersteinen, die Herstellung von Schaumschlacke s.ls Zuschlagstoff für Leichtbeton, und die Herstellung von Stückschlacke als Zuschlagstoff für Schwerbeton sowie als Baustoff für den Straßenbau und für Gleisbettungen ab. In neuerer Zeit kamen zu: den altbekannten Schlacken auch die bei der elektrothermischen Reduktion von Phosphaterzen entstehenden sogenannten Phoaphorofenschlacken, die zu etwa 90 Gewichts% aus Calciummetasilicat bestehen und außer etwa 3 Gewichts% Aluminiumoxyd etwa 6 Gewichts% Calciumfluorid neben etwa 1 Gewichts% Magnesium und Alkalioxyden enthalten. Die Anionen Sulfat und Sulfid werden zusammen in Mengen unter 0,5 Gewichts%% gefunden, wobei etwa 70 % dieser Mengen in Form des für Beton völlig unschädlichen Calciumsulfids vorliegen. Solche Phosphorofenschlneke in einem Schaumverfahren zu Schaumschlacke zu verarbeiten, ist bekannt. Die Herstellung von Stückschlacke dagegen erfolgt bis jetzt nach vergleichsweise.primitiven Methoden, indem man die schmelzflüssige Schlacke entweder auf ein-Bett von trockenem Sand vergießt,. erkalten läßt und die erhaltenen Schlackenkuchen zerkleinert oder aber indem man eine Schicht Schlacke auf die andere gießt, ..nachdem die jeweils vorhergehende unter Wasser gesetzt und erstarrt ist, und den erhaltenen Block zerkleinert, Das Ergebnis ist in beiden Fällen unbefriedigend, da die sich dabei ergebende Stückschlacke in ihren Festigkeitswerten unterschiedlich ist. Weitere wesentliche Nachteile dieser Verfahren sind der erhebliche Platzbedarf und die Belästigung der Umgebung durch abstrahlende Hitze und Wasserdampfbildung. Zudem ist die Manipulierung und Zerkleinerung der anfallenden großen Schlackenblöcke schwierig.
Bei einem bekannten Verfahren der einleitend genannten Art geht es im wesentlichen um die: Wiedergewinnung der in Schlacken enthaltenen Wärme in einem Turm nach Art eines Cowpers. Dabei werden die Schlackenblöcke zunächst auf einer rotierenden Scheibe " in leere Mulden vergossen. Die Arbeitsweise dieses bekannten Cowpers ist eine diskontinuierliche, d.h. der Cowper wird mit Schlackenblöcken gefüllt und erst dann wieder entleert, wenn die Schlackenblöcke erkaltet sind. Anschließend wird der Cowper wieder gefüllt, um den Schlackenblöcken ihre Wärme zu entziehen. Während des Füllens und auch während des Entleerens des Cowpers kann letzterer naturgemäß nicht arbdten und fällt demzufolge für diese Zeit hinsichtlich seiner Produktion aus. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend genannten Art zu schaffen, dem die vorerejrähnten Nachteile nicht anhaften, das vielmehr so ausgebildet ist, daß mit seiner Hilfe in einem kontinuierlichen Arbeitsgang aus der schmelzflüssigen Schlacke Sehlackensand herzustellen ist. Das wird erfindungsgemäß im wegeritlichen dadurch erreicht, daß das Vergießen des Ausgangsstoffes: ,in dosierbaren, räumlich vonein:-arder - getrennten Mengen auf Rückgut erfolgt und die abgekühlten Blöcke in an sich bekannter Weise zerkleinert und unter gleichzeitiger Gewinnung von neuem Rückgut nach Korngrößen klassiert-werden_. Auf diese Weise gelangt man zu einem Verfahren zur Herstellung von Stückschlacke, das die vorerwähnte Erfindungsaufgabe voll erfüllt.
Das Verfahren wird zunächst auf Phosphorofenschlacke angewandt, wobei das Vergießen derselben in einem Temperaturbereich von etwa 1¢500C bis 1500°C und das Austragen der Blöcke aus der Gießzone bei einer mittleren Temperatur von. etwa 1100°O erf olgen.-Das Verfahren kann aber auch zur Verarbeitung anderer , beispielsweise metallurgischer Schlacken. angewandt werden.
In einer Ausführung des Verfahrens wird in groben Körnungen vorgegebenes Rückgut (Korngröße 5 bis 100 mm, vorzugsweise 20 bis 80 mm) mit der schmelzflüssigen Schlacke übergossen., während staubförmiges bis feinkörniges Rückgut (Korngröße 0 bis 5 mm) vorteilhaft in den freifallenden Gießstrahl gegeben wird. Weiteres Rückgut kann als Trennmittel auf das in der Wärmeausgleich:- und Kühlzone befindliche Haufwerk von Blöcken aufgestreut werden.
Durch das Raufwerk dieser heißen Blöcke wird von unten -nach oben ein Gasstrom, z.B. Zuft, hindurchgesaugt, durch Wärmeentzug gekühlt;, entstaubt -und ganz oder zum Teil ausgeblasen oder zur Entrittzst.elle -des Gasstromes zurückgeführt.
Bei .der zur Durchführung des Verfahrens vorwendeten Vorrichtung tat oberhalb des Enlaufend.es der in an sich bekannter Weise zu einer endlosen, über Umlenksterne geführten Kette aufgereihten und zu einem Gießstrang :miteinander verbunden, Gießmulden ein durch eine Zubringervorrichtung gespeister Speicherbehälter für Rückgut angeordnet, auf den iu. Zaufrchtung des Gieß tramges die Gießrinne mLi-t der den ankommemden-, schmelzflüssigen Ausgangsstoff auf die Gießmulden verteilenden Überlaufrinne folgt. Am Abwurfende des Gießstranges ist eine Schurre angebracht, die in einen Kühlschacht mündet. Dieser ist am oberen Ende an eine Entstaubungsvorrichtung, beispielsweise an einen Zyklon, angeschlossen, auf den ein Saugzuggebläse folgt. Am unteren Ende weist der Kühlschacht Ei.nströmöffnungen für Gas, z.Bm Luft, auf und mündet in eine Austragsvorrichtung aus, an die sich eine Zerkleinerungsvorrichtung und eine Klassiervorrichtung anschließen.
Unter dem Begriff "Kühlschacht" sollen im vorliegenden Zusammenhang auch andersartige Einrichtungen für den gleichen Zweck verstanden werden, beispielsweise Kühlroste, Wanderroste mit Aufnahme der soeben erstarrten Blöcke an dem einen Ende und Abwurf der abgekühlten Blöcke am anderen Ende.
Oberhalb des Gießstranges können noch zusätzliche Speicherbehälter zur Aufnahme von Rückgut unterschiedlicher Korngrößen angeordnet sein. Die zugehörigen Auslaufrinnen sind dann nach durchgelassener Menge und Auftreffpunkt.des Rückgutes verstellbar gemacht.
Zur Kühlung der entleerten Gießmulden ist unterhalb des zurücklaufenden Trumms des Gießstranges gleichlaufend mit demselben ein Verteiler für die von einem besonderen Kühlgebläse gelieferte Kühlluft angeordnet.
Um das Eintreten von Falschluft in den Kühlschacht zu verhindern, ist die Schurre oben abgedeckt und mit eingebauten Klappen versehen.
An den Kühlschacht schließt sich in Richtung der Gasströmung ein Wärmeaustauscher mit einem nachgeschalteten 3ntstauber und einem Saugzuggebläse an.

Der Wärmeaustauscher kann als Dampferzeuger und der Kühlmantel als Speisewasservorwärmer ausgebildet sein. Eine Anordnung dieser Art ist selbstverständlich nur dort sinnvoll, wo Bedarf an Dampf besteht. In anderen Fällen können im Wärmeaustauscher auch sonstige Flüssigkeiten oder. Gase erhitzt werden. Ebenso ist es möglich, die vom Saugzuggebläse angesaugte Heißluft unter

Wegfall des Wärmeaustauschers auch als solche zufrerwerten oder

aber sie uriausgenutzt auszublasen.

.Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorge-

sehene Vorrichtung ist auf der Zeichnung im Aufriß und zum

Teil im Schnitt schematisch dargestellt.

Eine Anzahl von Gießmulden 3 ist in an sich bekannter Weise

auf einer endlosen, über die Umlenksterne 4 und 4° geführten

Kette aufgereiht und zu einem Gießstrang miteinander verbunden,

der über einen der Umlenksterne 4, 41 angetrieben wird. Zur `

Verringerung des Platzbedarfes der Anlage ohne Einbuße an line-

arer Länge ist der Gießstrang schräg von. unten nach oben ge-

führt: Oberhalb des tiefer liegenden Endes ist ein Vorratsbe-

hälter 15 für Rückgut angeordnet, das durch die Zubringerein-

richtung 14 herangebracht wird. Das Auslaufende des Vorratsbe-

hälters 15 ist so ausgeführt, daß die in der Zeiteinheit aus- `

tretende Menge des Rückgutes dosiert und an verschiedenen

Stellen in die Gießmulden geleitet werden kann. Es können auch

mehrere derartige Vorratsbehälter 15, 15' vorgesehen werden,

von denen jeder mit Rückgut unterschiedlicher Korngrößen gefüllt

werden kann. Das Dosieren des Rückgutes kann auch so erfolgen,

daß das aus der Auslaufschurre des Vorratsbehälters austretende

Rückgut sich mit dem Böschungswinkel auf die Gießmulden abstützt.

Vor dem Einfüllen. der schmelzflüssigen Schlacke werden in die

damit zu füllenden Gießmulden 3 bestimmten Mengen vonRückgut

mit bestimmter Korngröße gegeben, auf die die Schlacke auftrifft,

sie zum T=eil niederschmilzt und zum Teil zusammensintert.

Die Gießmulden 3 bewegen sich im gezogenen Trumm des Gießstranges

unier langsamem Erkalten ihres Inhaltes bis ütvaobereri Limil enkstern

t in deal die nunmehr wenigstens an ihrer:@1@@*'1.-=_@@.: er:>ts@rrtx@

Böcke aus ihnen (3) herausfallen und' ir 11 " k>etY@@ tue 7 #_L2 angf@n.

Zur intensiven Kühlung der entleerten Gießmulden 3 ist unterhalb des rücklaufenden Trumms des Gießstranges eine Kühleinrichtung, beispielsweise ein Kühlluftverteiler 5, angeordnet, der von einem Kühlluftgebläse 6 gespeist wird.

Aus der Schurre 7 fallen die Blöcke in den Kühlschacht B. Dieser ist einem Schachtofen ähnlich und besteht aus zwei koaxial übereinander angeordneten Kreiskegelstümpfen, die mit ihren Grundkreisen, die einander im Durchmesser gleich sind, aufeinander sitzen. Unterhalb des unteren, offenen Endes des Kühlschachtes 8 befindet sich eine Austrageinrichtung 10,-die einer näheren Beschreibung nicht bedarf.
Am oberen, geschlossenen Ende des Kühlschachtes 8 ist ein Entstauber, beispielsweise ein Zyklon 21, mit einem nachfolgenden Saugzuggebläse 22 angeordnet, das die durch die Eintrittsöffnungen 16 mit Außentemperatur einströmende Luft durch das Haufwerk der heißen Blöcke 9 hindurchsaugt und sie nach Entstaubung ausbläst. Damit der hierfür durch das Saugzuggebläse 22 erzeugte Unterdruck gehalten werden kann, sind in der Schurre 7 Klappen 25 eingebaut, die nur durch dagegenstoßende frischgegossene Blöcke kurzzeitig geöffnet werden können, sonst aber geschlossen sind.
,Der heißeste Bereich des Kühlschachtes 8 ist mit einem Kühlmantel 17 umgeben, in den kaltes Kühlmedium durch Leitung 18 ein.-und durch Leitung 19 in erhitzem Zustand wieder austritt.
Flls die Abwärme der -,Anlage zur Dampferzeugung ausgenützt werden soll, wird zwischen dem oberen Rand des Kühlschachtes 8 und dem Entstauber 21 ein Wärmeaustauscher 20 eingesetzt, dem (20) durch Leitung 19 Speisewasser zugeführt wird, das im Kühlmantel 17 vorgewärmt wurde, während der entwickelte Dampf durch Leitung 24 ausströmt. Für besondere Betriebsfälle ist eine Rüekführleitung Z, vorgesehen, die es ermöglicht, heiße liu@"t vom f`usblasestutzen des Baugzuggebläses 22 wieder zum unteren Ende des Kühlschachtes S zurückzuführen. Man macht davon vornehmlich dann Gebrauch, wenn der Inhalt 9 des Kühlschachtes S auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden soll.
Die vor. der Austragseinrichtung 10 kommenden Blöcke @°elangen in die ZerkleinerungseinY-ichtung11 , beispielsweise einen K:°eisel-Klrssie@°: i n r'i^?z rang brech.er, 9 de:. das gebrochene Gut an dic 12 weitergibt. Die gewünschten Korngrößen werden schließlich in eine Transportvorrichtung, z.B. in einen Eisenbahnwagen 113, abge:Yorfen, während der restliche Anteil des gebrochenen Gutes durch die Zubringereinrichtung 14 wieder in den ede-° in die Vorratsbehälter 15 für Rückgut befördert wird, um erneut in den Kreislauf zurückgeführt zu werden.
Die. technisch wichtigen Eigenschaften einer Schlacke, insbesondere dic _estigkeitawerte, sind von den verschiedenen darin vorkommenden Kristalliten und deren gegenseitiger Verzahnung abhängig. Die Ausbildung eines dichten kristallinen Gefüges wird durch Tempern. gefördert. Dabei kommt es darauf an, daß die Schl=7icke lange genug auf einer entsprechend erhöhten Temperatur bleibt, damit die sich bildenden oder schon vorhandenen Kristallkeime Zeit haben, sich zu vergrößern und die Schlacke in. ein völlig kristallines Erzeugnis überzführen. Dies wird nach der vorliegenden Erfindung in sehr vollkommener Weise während der Verweilzeit der Blöcke im Kühlschacht erreicht.
Die mit der abgesaugten erhitzten Luft abgeführte und wegen des hohen Temperaturniveaus nutzbar zu machende, Wärmemenge entspricht, z.B. bei der Verarbeitung von Phosphorofenschlaeke etwa 25 %der im elektrothermischen Reduktionsofen umgesetzten elektrischen Energie.
Weitere Vorteile bringt die Wiederverwendung des anfallenden Rückgutes mit sich. Wenn die schmelzflüssige Schlacke mit einer Temperatur von etwa. 1450(; bis 1500oC auf das zuvor in die Gießmulden gegebene kalte Rückgut trifft, so versucht sie alle Zwischenr räume auszufüllen und. erstarrt wegen der starken Wärmeabfuhr bei der großen zu bedeckenden Oberfläche sehr rasch. Durch die Mitverwendung von Rückgut im Verhältnis von z.B: 1-: 1 etwa ergibt sich eine Temperatur der Schlacke von beiläufig 10000C bis 11000C beim Abwurf des Blockes vom Gießstrang, was eine Lufttemperatur im Kühlschacht von rund 9000C bis 1000C ergibt. Die.schnelle Abkühlung der Schmelze kommt wesentlich auch dadurch zustande, daß ein Teil der mit der schmelzflüssigen Schlacke eingebrachten fühlbaren Wärmemengen beim Zusammentreffen mit dem festen Rückgut in die latente Schmelzwärme übergeht: Die Blöcke brauchen beim Abwurf in den Kühlschacht außen nur eine feste Kruste zu haben, die den Abwurf übersteht, ohne zu platzen.
Das rasche Erkalten der Blöcke'bringt noch den weiteren Vorteil, daß der Gießstrang nur kurz zu sein bremht, was sich günstig auf den Platzbedarf der Anlage auswirkt. Flächen zum Lagern von Produkt oder Vörpordukt sind nicht erforderlich. Die Anlage kann vielmehr bei BereMstellung genügender Mengen schmelzflüssiger Schlacke und beim Vorhandensein ausreichender Transportmittel zum Abfahren der erzeugten. Stückschlacke kontinuierlich betrieben-werden.

Claims

Patentansprüche: 1) Verfahren zur Herstellung von Stückschlacke durch Vergießen des schmelzflüssigen Ausgangsstoffes zu Blöcken in einer Gießzone, worauf die erhaltenen Blöcke nach ihrem wenigstens an der Oberfläche erfolgten Erstarren aus der Gießzone ausgetragen und in eine Wärmeausgleichs- und Kühlzone eingetragen, dann nach dem unter Durchleiten eines Gasstromes durch das Haufwerk der Blöcke vor sich-gehenden Wärmeausgleich in abgekühltem Zustand aus dieser Wärmeausgleichs- und Kühlzone ausgetragen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Vergießen des Ausgangsstoffes in dosierbaren,räumlich voneinander getrennten Mengen auf Rückgut erfolgt und die abgekühlten Blöcke in an sich bekannter Weise zerkleinert und unter gleichzeitiger Gewinnung von neuem Rückgut nach Korngrößen klassiert werden. 2) Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c öfen g e k e n n z e i c h- n e t, daß der Ausgangsstoff aus Phosphoaeke besteht. 3) (erfahren nach Anspruch 2, d a d u öfen g e k e n n z e i c h- n e t, daß das Vergießen der Phosphormacke in einem Temperatur- Bereich von etwa 1400°C bis 1550o0 und das Austragen der Blöcke

aus der ersten Zone bei einer mittleren Temperatur von etwa 1100o0 erfolgen. 4) Verfahren nach Anspruch 1, d a d u roh g e k e n n z e i e hn e t, daß metallurgische Schlacken als Ausgangsstoff verwendet werden. 5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i o h n # t, daß in groben Körnungen vorgegebenes Rückgut mit der schmelzflüssigen Schlacke übergossen wird. 6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n a e i o h. n e t, daß stauig bis feinkörnig vorgegebenen Rückgut in den freifallenden Gießstrahl gegeben wird. - 7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf das in der Wärmeausgleichs-und Kühlzone befindliche Haufwerk von Blöcken Rückgut mit Korngrößen zwischen 10 und 80 mm als Trennmittel aufgestreut wird. 8) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Gasstrom mit anfänglich Außentemperatur durch das Haufwerk der heißen Blöcke von unten nach oben hindurchgeführt, durch Wärmeentzug abgkühlt, entstaubt und ganz oder zum Teilausgeblasen oder zur Eintrittsstelle-des Gasstromes zurückgeführt wird. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß oberhalb des Einlaufendes der in an sich bekannter 'Meise zu einer endlosen, über die Umlenksterne (4 und 4') geführten Kette aufgereihten und zu einem Gießstrang miteinander verbundenen Gießmulden (3) ein durch die Zubringerleitung (14) gespeister Speicherbehälter (15) für Rückgut angeordnet ist, auf den in Laufrichtung des Gießstranges die Gießrinne (1) mit der den ankommenden schmelzflüssigen Ausgangsstoff auf die Gießmulden (3) verteilenden Überlauf rinne (2) folgt, während sich am Abwurfende des Gießstranges eine Schurre (7) befindet, die in einen Kühlschacht (8) mündet, der am oberen Ende an eine Entataubungsvorrichtung (21) mit nachfolgendem Saugzuggebläse (22) angeschlossen ist, während er (8) am unteren Ende Einströmöffnungen (15) für Gas aufweist und in der Austragsvorrichtung (10) ausmündet, auf die (10) die Zerkleinerungs# vorrichtung (11) und die Klassiervorrichtung (12) folgen. 10) Vorrichtung nach Anspruch 9,d a d u r e h g el e n n z e i c hn e t, daß oberhalb des Gießstranges zusätzliche Speicherbehälter zur Aufnahme von Rückgut jeweils unterschiedlicher Korngrößen angeordnet sind, wobei die zugehörigen Auslaufrinnen nach durchgelassener Menne und Auftreffpunkt derselben verstellbar sind. 11) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, d a d u r c h g'e k e n n-z e i c h n e t, daß unterhalb des rücklaufenden Trumms des Gießstranges und parallel zu demselben ein Verteiler (5; für die von dem Kühlgebläse (6) gelieferte Kühlluft angeordnet ist, 12) Vorrichtung na-oh einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der oben abgedeckten Schurre (7) bewegliche Klappen (25) aingebaut sind. 13) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kühlschacht (8) in Richtung der Gasströmung von einem Wärmeaustauscher -(20) mit nachgeschaltetem Entstäuber (21) und einem Saugzuggebläse (22) gefolgt ist. 14) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, d a d u r e h g e k@e n n z e i c h n e t, daß der Kühlschacht (8) in der heißesten Zone mit einem von einem Kühlmedium durchströmten Kühlmantel (17) umgeben ist. 15) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wärmeaustauscher (10) als Dampferzeuger und der Kühlmantel (17) als Speisewasservorwärmer für denselben (10) ausgebildet sind.