DE19913645A1 - Verfahren zum Regenerieren von Entschwefelungsschlacke - Google Patents
Verfahren zum Regenerieren von EntschwefelungsschlackeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration von Entschwefelungsschlacke in einem Verfahren zur Entschwefelung von flüssigem Roheisen, wobei a) flüssiges Roheisen und flüssige Entschwefelungsschlacke in einem Behandlungsgefäß in Kontakt gebracht werden und das flüssige Roheisen entschwefelt wird, b) das entschwefelte flüssige Roheisen größtenteils aus dem Behandlungsgefäß abgegossen wird, wobei die gesamte Entschwefelungsschlacke flüssig im Behandlungsgefäß verbleibt, c) die flüssige Entschwefelungsschlacke durch Behandeln mit gasförmigen Oxidationsmitteln regeneriert und das dabei entstehende SO¶2¶ aus der Entschwefelungsschlacke entfernt wird. DOLLAR A Durch die Verwendung einer Tauchglocke für die Regenerierung der Entschwefelungsschlacke kann SO¶2¶-haltiges Abgas unter Vermeidung von Umweltbelastungen kostensparend abgeführt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration von Entschwefelungsschlacke in einem
Verfahren zur Entschwefelung von flüssigem Roheisen, wobei
- a) flüssiges Roheisen und flüssige Entschwefelungsschlacke in einem Behandlungsgefäß in innigen Kontakt gebracht werden und das flüssige Roheisen entschwefelt wird,
- b) das entschwefelte flüssige Roheisen größtenteils aus dem Behandlungsgefäß abgegossen wird, wobei die Entschwefelungsschlacke im Behandlungsgefäß verbleibt,
- c) die flüssige Entschwefelungsschlacke durch Behandeln mit gasförmigen Oxidationsmitteln regeneriert und SO2 aus der Entschwefelungsschlacke entfernt wird.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der EP 0 627 012 B1 bekannt. Das darin
offenbarte Verfahren beschreibt die Entschwefelung von Eisenschmelzen, wobei eine
synthetische Schlacke in einem kippbaren Ofen mittels Widerstandsheizung aufgeheizt und
mit dieser Schlacke eine schwefelhaltige Eisenschmelze entschwefelt und die Eisenschmelze
abgegossen wird. Die Schlacke wird kontinuierlich oder diskontinuierlich regeneriert, indem
durch eine oder mehrere Lanzen Luft, Sauerstoff, Wasserdampf, Eisenoxid, Manganoxid oder
Kombinationen davon in die Schlacke eingeblasen werden. Dieses Verfahren weist gegenüber
früheren Roheisenentschwefelungsverfahren eine Reihe von Vorteilen auf: Die Entsorgung
schwefelhaltiger Schlacke wird vermieden, das Verfahren weist keine Eisenverluste auf, und
der Verbrauch an Entschwefelungsmitteln ist praktisch gleich Null, weil die ideal
zusammengesetzte Entschwefelungsschlacke immer wieder regeneriert wird und somit
erhalten bleibt.
Dieses Regenerationsverfahren weist aber folgenden Nachteil auf: Das bei der oxidativen
Regenerierung der Entschwefelungsschlacke mit Luft oder Sauerstoff anfallende SO2, das aus
dem Ofen abgezogen werden muß, ist mit großen Mengen an Falschluft "verunreinigt",
welche im Zuge der Absaugung durch Undichtigkeiten oder ohnehin bestehende
Ausnehmungen in der Ofenabdeckung in den Ofen eintriff und mitabgesaugt wird. In der
Folge werden große Mengen an schwach SO2-hältigem Gas abgesaugt. Die nachgeschalteten
Behandlungseinrichtungen für dieses Gas müssen für große Gasmengen ausgelegt sein und
sind daher entsprechend kostenaufwendig zu installieren und zu betreiben. Darüber hinaus
kann nie gänzlich vermieden werden, daß SO2-hältiges Gas durch die erwähnten
Undichtigkeiten und Ausnehmungen in der Ofenabdeckung in die Umgebung austritt und eine
schwere Belastung für die Umwelt darstellt.
Die gegenständliche Erfindung stellt es sich daher zur Aufgabe, beim Regenerieren von
Entschwefelungsschlacke den einer Behandlung zuzuführenden Abgasstrom zu verringern, so
daß diese Behandlung apparatetechnisch und energetisch mit geringerem Aufwand und somit
kostengünstiger durchzuführen ist. Darüber hinaus soll das Austreten von SO2-hältigem Gas
aus dem Ofen verhindert und Umweltbelastungen dadurch vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Entschwefelungsschlacke
durch Eintauchen einer Tauchglocke unter die Schlackenoberfläche und durch ein innerhalb
der Tauchglocke und unterhalb der Schlackenoberfläche erfolgendes Einblasen der
gasförmigen Oxidationsmittel regeneriert wird, wobei der untere Rand der Tauchglocke unter
der Schlackenoberfläche und über der Grenzfläche Roheisen/Schlacke gehalten wird und
wobei das entstehende, hoch SO2-hältige Abgas aus der Tauchglocke abgezogen wird.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch den Einsatz einer Tauchglocke, welche
beispielsweise aus der Stahlherstellung bekannt ist und dort zur Sicherstellung einer
schlackefreien Oberfläche und sauerstofffreien Atmosphäre innerhalb der in den Stahl
eintauchenden Glocke dient, die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe gelöst werden kann.
Im Gegensatz zur Stahlherstellung wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Tauchglocke
nicht durch die Schlackenschicht bis in die Eisenschmelze eingetaucht, sondern nur soweit,
daß sich der untere Rand der Tauchglocke in der Entschwefelungsschlacke befindet.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der Tauchglocke wird ein nach oben hin hermetisch
abgeschlossener Raum geschaffen, innerhalb dessen die Regenerierung der
Entschwefelungsschlacke durchgeführt wird. SO2 bzw. SO2-hältiges Abgas kann nur
innerhalb der Tauchglocke entstehen und wird in konzentrierter Form aus der Tauchglocke
abgezogen. Eine "Verunreinigung" des SO2 mit Falschluft wird dadurch ausgeschlossen,
ebenso wie der Austritt von SO2-hältigen Gasen in die Umgebung vermieden wird.
Ebenso wie bei bekannten Verfahren wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der Inhalt des
Behandlungsgefäßes während der Entschwefelung des Roheisens, sowie während der
Regeneration der Entschwefelungsschlacke durch vom Boden und gegebenenfalls von den
Seitenwänden des Behandlungsgefäßes erfolgendes Einblasen von Rührgasen gerührt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
während des Regenerierens der Entschwefelungsschlacke vom Boden des
Behandlungsgefäßes - unterhalb der Tauchglocke - ein zusätzliches Rührgas in Richtung der
Tauchglocke in das Behandlungsgefäß eingeblasen.
Während das erstgenannte Einblasen von Rührgas dazu dient, einen innigen Kontakt
zwischen Entschwefelungsschlacke und zu entschwefelndem Roheisen sicherzustellen und
das Gesamtvolumen aus Schlacke und Roheisen umzuwälzen, wird durch das nach oben, in
Richtung der Tauchglocke gerichtete Einblasen von Rührgas dafür gesorgt, daß ein
ausreichender Stoffaustausch zwischen der Entschwefelungsschlacke innerhalb und außerhalb
der Tauchglocke hergestellt wird.
Als Rührgas wird dabei in an sich bekannter Weise bevorzugterweise Argon und/oder
Stickstoff verwendet.
Das beim erfindungsgemäße Verfahren verwendete gasförmige Oxidationsmittel wird in
bevorzugter Weise von Luft und/oder Sauerstoff gebildet, wobei die Verwendung von
Sauerstoff, beispielsweise von "technischem" Sauerstoff wie er beispielsweise aus einer
Luftzerlegungsanlage erhalten wird, besonders bevorzugt ist.
Die Verwendung von Sauerstoff weist den Vorteil auf; daß die anfallenden Gasmengen
besonders gering sind und demzufolge das abgezogene Abgas einen besonders hohen Gehalt
an SO2 aufweist.
Das beim erfindungsgemäßen Verfahren anfallende hoch SO2-hältige Abgas kann in an sich
bekannter und vorteilhafterweise einer Weiterverwertung zugeführt werden.
Nach einer Ausführungsform wird das beim Regenerieren der Entschwefelungsschlacke aus
der Tauchglocke abgezogene, hoch SO2-hältige Abgas einer Gipserzeugung zugeführt. Dies
kann beispielsweise in einem herkömmlichen Wäscher durch Umsetzen mit Kalkhydrat
durchgeführt werden. Wie bereits weiter oben angeführt wurde, ist es wegen der insgesamt
kleineren Abgasmengen möglich, einen solchen Wäscher entsprechend kleiner dimensioniert
auszulegen und daher bei seiner Herstellung und seinem Betrieb beträchtliche
Kosteneinsparungen zu erzielen.
Alternativ oder zusätzlich zur Gipsherstellung kann das beim Regenerieren der
Entschwefelungsschlacke aus der Tauchglocke abgezogene, hoch SO2-hältige Abgas einer
Schwefelsäureerzeugung zugeführt werden.
Das erfindungsgemäße Einsatz der Tauchglocke ist selbstverständlich auch dann
durchführbar, wenn die Entschwefelung des Roheisens und die Regenerierung der
Entschwefelungsschlacke gleichzeitig durchgeführt werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Regeneration von
Entschwefelungsschlacke und zur Entschwefelung von flüssigem Roheisen, enthaltend ein
Behandlungsgefäß, in dem Schlacke durch Widerstandsheizung mittels eintauchender
Elektroden heizbar ist, wobei das Behandlungsgefäß zum Ausgießen von entschwefeltem
Roheisen kippbar ist und wobei das Behandlungsgefäß mit einem Siphonausguß versehen ist,
welcher in die Roheisenschmelze hineinragt, und wobei im Boden und gegebenenfalls in den
Steinwänden des Behandlungsgefäßes ein Mittel, beispielsweise ein oder mehrere
Düsensteine, zum Einblasen von Rührgas angeordnet ist.
Eine solche zur Lösung der erfindungsgemäß gestellten Aufgabe geeignete Vorrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß eine Tauchglocke vorgesehen ist, welche von oben in die
Schlackenschmelze eintauchbar ist, wobei in der Tauchglocke Mittel zum Einblasen
gasförmiger Oxidationsmittel in die Schlackenschmelze angeordnet sind und wobei die
Tauchglocke mit einer Ableitung zum Abziehen hoch SO2-hältiger Abgase versehen ist.
Eine solche Tauchglocke ist beispielsweise in herkömmlicher Weise aus einem Metallkern
und einer Auskleidung bzw. Beschichtung aus feuerfester Hochtonerdegießmasse gefertigt.
Auch andere bekannte Feuerfestmaterialien sind verwendbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im
Boden des Behandlungsgefäßes, und zwar unterhalb der Tauchglocke, ein weiteres Mittel,
beispielsweise ein oder mehrere Düsensteine, zum Einblasen von Rührgas angeordnet, wobei
die Blasrichtung des Mittel zum Einblasen von Rührgas nach oben zur Tauchglocke
ausgerichtet ist.
Durch das Zusammenwirken aller im Behandlungsgefäß befindlichen Mittel zum Einblasen
von Rührgas werden einerseits Eisenschmelze und Entschwefelungsschlacke miteinander in
innigen Kontakt gebracht und andererseits der Stoffaustausch zwischen regenerierter
Entschwefelungsschlacke aus der Tauchglocke und der restlichen im Behandlungsgefäß
befindlichen Schlacke bewirkt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist als Mittel zum Einblasen gasförmiger
Oxidationsmittel in die Schlackenschmelze zumindest eine Blaslanze in der Tauchglocke
angeordnet.
Eine solche Blaslanze durchsetzt den Mantel der Tauchglocke vorzugsweise gasdicht, sowie
derart, daß bei einer in die Entschwefelungsschlacke getauchten Tauchglocke auch die
Blaslanze in die Schlacke eindringt.
Vorzugsweise ist eine solche Blaslanze dabei so angeordnet, daß sie den unteren Rand der
Tauchglocke nicht bzw. nicht wesentlich nach unten überragt, also nicht in die
Roheisenschmelze hineinragt.
Alternativ oder zusätzlich zu einer oder mehreren Blaslanzen sind als Mittel zum Einblasen
gasförmiger Oxidationsmittel ein oder mehrere Düsensteine in der Tauchglocke angeordnet.
Ziel des Einsatzes mehrerer Lanzen und von Düsensteinen ist es, durch eine möglichst große
Kontaktfläche des eingeblasenen gasförmigen Oxidationsmittels - in möglichst kleinen
Bläschen - eine effektive Entschwefelung der Schlacke sicherzustellen.
Solche Düsensteine sind vorteilhafterweise entlang des unteren Randes der Tauchglocke
angeordnet, wobei die Blasrichtung der Düsensteine nach oben und/oder zur Seite, also in
Richtung des Tauchglockeninneren, und/oder nach unten ausgerichtet ist.
Die Versorgung der Düsensteine mit gasförmigem Oxidationsmittel erfolgt mittels im Mantel
der Tauchglocke geführten Gasleitungen.
Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren, sowie die erfindungsgemäße
Vorrichtung anhand des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt die Beschickung des Behandlungsgefäßes 1 mit flüssigem Roheisen 2. Das
Behandlungsgefäß 1 enthält bereits eine flüssige Entschwefelungsschlacke 3. Von oben sind
durch die Abeckung des Behandlungsgefäßes 3 Elektroden 4, sowie eine Tauchglocke 5
geführt, wobei eine Blaslanze 6 den Mantel der Tauchglocke durchsetzt und eine Ableitung 7
zum Abziehen von SO2-hältigen Gasen an die Tauchglocke 5 oben anschließt.
Am Boden des Behandlungsgefäßes 1 sind hier schematisch angedeutete Düsensteine 8, 8'
angeordnet, die jeweils mit Rührgasleitungen 9 verbunden sind.
Fig. 2 stellt die Entschwefelung des Roheisens mit in die Entschwefelungsschlacke 3
eingetauchten und in Betrieb befindlichen Elektroden 4 dar. Durch die Düsensteine 8
eingeblasenes Rührgas sorgt für eine Umwälzung von Roheisen und
Entschwefelungsschlacke 3.
In Fig. 3 wird der größte Teil des entschwefelten Roheisens durch Kippen des
Behandlungsgefäßes 1 durch das Ausgußrohr 10 abgegossen, die Entschwefelungsschlacke 3
verbleibt im Behandlungsgefäß 1.
Fig. 4 stellt den Entschwefelungsvorgang der Entschwefelungsschlacke 3 dar, die Elektroden
sind wieder in die Entschwefelungsschlacke 3 getaucht und in Betrieb. Die Tauchglocke 5 ist
ebenfalls in die Entschwefelungsschlacke 3 getaucht. Über die Lanze 6 wird Sauerstoff in das
Schlackenbad geblasen, das entstehende SO2-hältige Abgas über die Ableitung 7 abgezogen
und einer nicht weiter dargestellten Behandlung bzw. Weiterverwertung zugeführt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte
Ausführungsbeispiel, sondern umfaßt auch alle dem Fachmann bekannten Mittel, die zur
Ausführung der Erfindung herangezogen werden können.
Claims (11)
1. Verfahren zur Regeneration von Entschwefelungsschlacke in einem Verfahren zur
Entschwefelung von flüssigem Roheisen, wobei
- a) flüssiges Roheisen und flüssige Entschwefelungsschlacke in einem Behandlungsgefäß in innigen Kontakt gebracht werden und das flüssige Roheisen entschwefelt wird,
- b) das entschwefelte flüssige Roheisen größtenteils aus dem Behandlungsgefäß abgegossen wird, wobei die Entschwefelungsschlacke im Behandlungsgefäß verbleibt,
- c) die flüssige Entschwefelungsschlacke durch Behandeln mit gasförmigen Oxidationsmitteln regeneriert und SO2 aus der Entschwefelungsschlacke entfernt wird,
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Inhalt des Behandlungsgefäßes während der
Entschwefelung des Roheisens, sowie während der Regeneration der
Entschwefelungsschlacke durch vom Boden und gegebenenfalls von den Seitenwänden
des Behandlungsgefäßes erfolgendes Einblasen von Rührgasen gerührt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß während des Regenerierens der Entschwefelungsschlacke vom
Boden des Behandlungsgefäßes - unterhalb der Tauchglocke - ein zusätzliches Rührgas
in Richtung der Tauchglocke in das Behandlungsgefäß eingeblasen wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Rührgas Argon und/oder Stickstoff verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als
gasförmiges Oxidationsmittel Luft und/oder Sauerstoffs bevorzugterweise Sauerstoffs
verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das beim
Regenerieren der Entschwefelungsschlacke aus der Tauchglocke abgezogene, hoch
SO2-hältige Abgas einer Gipserzeugung zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das beim
Regenerieren der Entschwefelungsschlacke aus der Tauchglocke abgezogene, hoch
SO2-hältige Abgas einer Schwefelsäureerzeugung zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verfahrensschritte a) und c) gleichzeitig durchgeführt werden.
8. Vorrichtung zur Regeneration von Entschwefelungsschlacke (3) und zur
Entschwefelung von flüssigem Roheisen (2), enthaltend ein Behandlungsgefäß (1), in
dem Schlacke durch Widerstandsheizung mittels eintauchbarer Elektroden (4) heizbar
ist, wobei das Behandlungsgefäß (1) zum Ausgießen von entschwefeltem Roheisen
kippbar ist und wobei das Behandlungsgefäß (1) mit einem Siphonausguß (10) versehen
ist, welcher in die Roheisenschmelze hineinragt, und wobei im Boden und
gegebenenfalls in den Seitenwänden des Behandlungsgefäßes (1) ein Mittel (8),
beispielsweise ein oder mehrere Düsensteine, zum Einblasen von Rührgas angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tauchglocke (5) vorgesehen ist, welche von
oben in die Schlackenschmelze (3) eintauchbar ist, wobei in der Tauchglocke (5) Mittel
(6) zum Einblasen gasförmiger Oxidationsmittel in die Schlackenschmelze (3)
angeordnet sind und wobei die Tauchglocke (5) mit einer Ableitung (7) zum Abziehen
hoch SO2-hältiger Abgase versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des
Behandlungsgefäßes - unterhalb der Tauchglocke (5) - ein weiteres Mittel (8'),
beispielsweise ein oder mehrere Düsensteine, zum Einblasen von Rührgas angeordnet
ist, wobei die Blasrichtung des Mittels (8') zum Einblasen von Rührgas nach oben zur
Tauchglocke (5) ausgerichtet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß - als
Mittel (6) zum Einblasen gasförmiger Oxidationsmittel in die Schlackenschmelze (3) -
zumindest eine Blaslanze in der Tauchglocke (5) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß - als
Mittel (6) zum Einblasen gasförmiger Oxidationsmittel in die Schlackenschmelze (3) -
ein oder mehrere Düsensteine in der Tauchglocke (5) angeordnet sind.
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