DE2460290A1

DE2460290A1 - Behandlungsverfahren fuer zink enthaltende staubabfaelle

Info

Publication number: DE2460290A1
Application number: DE19742460290
Authority: DE
Inventors: John Edward Allen
Original assignee: Ferro-Carb Agglomeration
Current assignee: Ferro-Carb Agglomeration
Priority date: 1973-12-19
Filing date: 1974-12-19
Publication date: 1975-07-03
Also published as: FR2255384A1; GB1487786A; BE823599A; FR2255384B1; JPS5093216A; NL7416309A; CA1033575A

Description

Dr. F. Zuf riefeln ε«η, - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - DIpl.-Phys. R. Holzbau^r - Dr. F. Zumsteln Jun.

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6/Li
426 335

Ferro-Carb Agglomeration Ltd. Lake Forst, Illinois, USA

Behandlungsverfahren für Zink enthaltende Staub-

abfälle

Die Erfindung betrifft ein Behandlungsverfahren für Zink enthaltende Stahlwerksstaubabfalle, das zur Kontrolle der Verunreinigung und Verechmutzung bei Stahlwerkbetrieben bestimmt ist, und insbesondere ein solches Verfahren, bei dem die Stahlwerksabfalle rückgeführt werden, die Zink und/oder Blei enthalten.

In Stahlwerken und Gießereien wird Roheisen aus Erz oder Schrott bzw. Altmetall mit Koks (die bekanntlich als Nebenprodukte entstehen) und Flußmittel hergestellt, dann finden die Umwandlung dieses Flüssigeisens zu Eisengußstücken oder Stahl und die Formung des Stahls in entsprechende Formen statt. Bei jeder dieser Vorgänge fallen besondere Feststoffabfälle an, die es zu beseitigen gilt, indem die metallischen Bestand-

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teile zur "besseren Ausnutzung rückgewonnen werdaxDie Beseitigung fand bisher durch das Sinterverfahren statt, das seinerseits weitere Verschmutzung und Verunreinigung verursacht und bei dem nahezu der ganze Kohlenstoff in den Abfalloxiden verbraucht wird.

Wenn das Roheisen mit offenem Herd, auf Sauerstoffbasis oder in einem Elektroofen in Stahl umgewandelt wird, entsteht hochwertiger Eisenoxidstaub. Jedoch bereiten diese ebenfalls Schwierigkeiten bei der Beseitigung, da ein großer Bruchteil dieses Materials eine submikroskopische Teilchengröße 'aufweist, und da pro 100 t Rohstahl ungefähr 1,5 t dieses Materials entstehen.

Diese Materialien auf Halde zu legen, ist unökonomisch, da die darin enthaltenen Metalloxide und Kohlenstoffgruppen, wertvoll sind. Darüberhinaus kann das Aufhalden solcher Materialien durch Auflagen oder Gesetze verboten sein. Die Sinterung hat bisher die weitverbr ei teste Anv/endung zur Agglomeration zum Rückführen gefunden, da jedoch in diesem Verfahren hohe Temperaturen und hohe Gasvolumen auftreten, wird dadurch eine schwerwiegende Luftverschmutzung verursacht. Dieses Problem ergab ständig wachsende Kosten für die Konstruktion und den Betrieb von Kontrolleinrichtungen für Verschmutzung bzw. Verunreinigung. Weiterhin werden beim Sinterverfahren die Oxide von Zink und Blei nicht zurückgewonnen, und da diese Elemente in dem Eisenhochofen störend sind, können die gesinterten Erzeugnisse aus Mischungen, die diese Elemente enthalten, nicht für die bekannten Stahlherstellungsverfahren verwendet werden. Bei Verfahren, die verschiedene Arten und Mengen von Bindemittel vorsehen, wird ein schlackebildender Zuschlag zugegeben, und alle diese Verfahren weisen einen Verlust an Bindefestigkeit bei hoher Temperatur auf und können folglich Zink und Blei nicht beseitigen. Folglich sollte die Agglomeration bei geringen Temperaturen und mit geringen Gasvolumen vollzogen

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werden, um eine geringe Verschmutzung zu erhalten. Ferner soll durch das Verfahren ermöglicht werden, daß wertvolle Ingredienzen, die in den Abfallprodukten einer Stahlerzeugungsanlage entstehen, wiedergewonnen werden können.

In der US-PS 359 770 ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Abfällen, wie z.B. Gichtstaub, Walzzunder und Koks, beschrieben, bei dem diese mit 2 bis 15%, und vorzugsweise«ungefähr 3 bis 8% eines Kohlenwasserstoffbindemittels brikettiert werden, das einen Kugel- und Ringerweichungspurikt unterhalb 100⁰C aufweist (ASTM-Verfahren: E 28-58T), und bei dem die Briketts auf Temperaturen zwischen 177 und 315°C (350 und 60O⁰F) 30 bis 90 Minuten lang in einer Atmosphäre erwärmt werden, die wenigstens 10% Sauerstoff enthält,und die daraufhin abgekühlt werden, um Briketts zu bilden, die bei der Eisen- oder Stahlherstellung z.B. mit Hochöfen, offenen Herden, Elektroöfen und Kupolofen verwendet werden können.

Schwierigkeiten bereiten Stahlwerksabfalle, die mehr als ein paar Zehntel Prozent Zink und/oder Blei enthalten. Wenn solche Staubsorten brikettiert werden und die Briketts zu dem Hochofen zurückgeführt werden, neigt das Zink und/oder Blei in den Briketts dazu, daß sie mit den Ofenausmauerungen zur Ausfütterung des Hochofens reagieren und eine frühzeitige Störung oder ein frühzeitiges Versagen aufgrund der Reaktion zwischen diesen Metallen und dem Ofenfutter verursachen.

Dieses Problem ist umso vordringlicher, als bei der Stahlherstellung zunehmend Mengen an Automobilschrott oder anderem galvanisiertem Eisenschrott verwendet wird. Zinkgehalte bis zu 35% wurden beim Staub einer solchen Stahlherstellung festgestellt, wobei der Mittelwert bei ungefähr 6,5% lag. Die Bleigehalte waren im-allgemeinen geringer, aber lagen häufig in dem Bereich zwischen 0,2 und 2,0%. Im allgemeinen wird der Schrott beim Eisenguß und bei der Stahlherstellung, insbeson-

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dere bei basischen Sauerstoffverfahren, wie z.B. beim basischen Offenherdverfahren oder in elektrischen Lichtbogenofen, als Einsatz verwendet. Da bei diesen Verfahren ungefähr 1,5% der gesamten metallischen Chargierung zu Staub bei einem Stahlhochofen umgesetzt werden, die beseitigt werden müssen, liegt zur ökonomischen Ausnutzung eine Hauptaufgabe darin, daß dieser Staub, wenn er Zink, Blei und Eisenbestandteile enthält, zurückgeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem Stahlhochofenstaub, der beträchtliche Mengen Zink und Blei enthält, rückgewonnen und rückgeführt wird.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Behandlungsverfahren für Stahlwerksstaubabfälle, die Mengen von Zink oder Blei oder Kombinationen davon aufweisen, dadurch aus, daß der Brikettierungsmischung außer Kohlenstoff zur Reduzierung entweder aller Metalloxide oder wenigstens der Zink- und Bleioxide, die in dem Staub enthalten sind, zu Metallen 2 bis 15%, vorzugsweise 3 bis 8% eines Kohlenwasserstoffbindemittels beigemischt werden, das einen Kugel- und Ringerweichungspunkt unterhalb 10O⁰C (ASTM-Verfahren: E 28-58T) aufweist und nahezu frei von beträchtlichen Anteilen von brennbaren, unterhalb 260°C (500⁰F.) flüchtigen Bestandteilen ist, daß die Briketts in einem Gas, das wenigstens 10% Sauerstoff enthält, 30 bis 90 Minuten lang bei einer Gastemperatur zwischen 177 und 316°C (350 und 60O⁰F) erwärmt werden, so daß eine selektive Dehydrierung und Oxypolymerisation des Brikettbindemittels und somit eine Aushärtung des Agglomerate erfolgt, daß.daraufhin die Briketts nochmals auf eine Temperatur zwischen ungefähr 982 und 1371⁰C (1800 und 2500⁰F) ca. 10 bis 60 Minuten lang in Abhängigkeit von der Größe der einzelnen Briketts mit einem Gasstrom durch oder über den Brikettkörper erwärmt werden, wobei der Kohlenstoff in den Briketts reagiert, um Zink- und Bleimetalloxide zu metallischem Zink und Blei zu reduzieren, die als Metalle flüchtig sind und

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als solche abgeschieden und zu Zink- und Bleioxiden im Gasstrom durch die Reaktion mit freiem Sauerstoff oder Kohlendioxid umgesetzt werden, daß der Abgasstrom durch einen Staubabscheider zur Sammlung der darin enthaltenen Zink- und Bleioxide geleitet wird, und daß die so erhaltenen Briketts, die nahezu zinkfrei und bleifrei sind und metallisches Eisen und Eisenoxide enthalten,in einer nicht oxidierenden Atmosphäre abgekühlt und zu der Eisen- oder Stahlherstellung rückgeführt werden.

Die Vorwärmung mit Sauerstoff kann entfallen, wenn der zu brikettierenden Mischung 5 bis 15% Wasser (bezogen auf eine wasserfreie Basis) beigemischt wird. Während der Bildung von Briketts wirkt das Zinkoxid zur Katalysierung der Reaktion zwischen dem erschmolzenen Pech und dem Staub, so daß sich grüne Briketts ergeben, die eine genügende Festigkeit für die direkte Beschickung des Hochtemperaturofens aufweisen,in dem Zink und . Blei verflüchtigt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Stahlwerks- und Gießereistaub, der Zink und Blei enthält, zu Briketts, die frei von Zink und Blei sind,und wertvollen Zink- und Bleioxiden verarbeitet. Als Ausgangsmaterial kommt jegliche Art von Stahlwerks- und Gießereiabfällen in Betracht, einschließlich Koksgruß, Cupolofanstaub, Hochofenstaub bzw. Gichtstaub, Stahlofenstaub und Zunder, wobei alle Rohmaterialien eine beträchtliche Menge Zink oder Blei enthalten.

Der Gruß wird in bekannten Mischern (wie z.B. eine Knetmaschine) mit dem entsprechenden Bindemittel vermischt. Das Bindemittel enthält dabei vorzugsweise Kohlenwasserstoffe mit einem Kugel- und Ringerweichungspunkt (ASTM-Verfahren:' E-2858T) unterhalb ungefähr 10O⁰C (212⁰C) - (aus Gründen der Verarbeitbarkeit) und das Bindemittel ist ferner frei von größeren Mengen von bei 260°C (500⁰F) flüchtigen, brennbaren Bestandteilen. Als solche verwendbaren Bindemittel können Steinkohlenteer und

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Pech, Erdölpechrückstände, Rückstände oder Erdöl-Reformiergrundbestandteile und ähnliches in Betracht kommen. Beispielsweise können Teer mit einem Erweichungspunkt von 37_f8°C (10O⁰F) und einer Viskosität von 5 in bezug auf Wasser und Pechsorten mit Erweichungspunkten, die nahe bei 100⁰C (212°F) liegen, verwendet werden. Vorzugsweise wird eine für das Bindemittel geeignete Mischtemperatur gewählt, die ungefähr 23,9⁰C (75⁰F) über seinem Erweichungspunkt nicht überschreitet. Das Bindemittel muß nur so verflüssigt sein, daß eine genügende Vermischung mit dem Staub erzielt werden kann. Beträchtliche Mengen von Naphthalin (oder anderer brennbarer, unterhalb 260°C - 500⁰F - flüchtiger Bestandteile) sollten nicht auftreten, da dadurch ein Brennvorgang in dem Dehydrierungsofen auftritt, der einen Prozeßsteuerungsverlust verursacht.

Bei wenigstens 2.% als Anteil des Bindemittels tritt eine genügende Festigkeit der zum Schluß erhaltenen Briketts auf, jedoch können extrem hohe Festigkeiten bei ungefähr 3 bis 8% erzielt werden. Bis zu 15% Bindemittel kann ohne Störung oder Nachteil verwendet werden. Bei Bindemittelanteilen über 15% steigen nicht nur die Verfahrenskosten, sondern die Mischung neigt dazu, daß eine Erweichung und Verformung in der ersten Stufe der Dehydrierung auftritt.

Der Staub und das Bindemittel werden beispielsweise in einer Knetmaschine bsi einer solchen Mischtempe,ratür gut gemischt, bei der das Bindemittel flüssig ist, jedoch darf die Temperatur nicht über 23,9°C (75°F) über dem Erweichungspunkt des Bindemittels liegen. Höhere Temperaturen sollten nicht auftreten, um eine Setzung der Rohbriketts zurVermeidung von Verformung inder Dehydrierungsstufe sicherzustellen. Die Vermischung kann iri 5 bis 10 Minuten durchgeführt sein, wobei die Zeitangabe abhängig von der Zusammensetzung und der dazu verwendeten Anlage ist.

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Kohlenstoff sollte in den Briketts in einer ausreichenden Menge anwesend sein, um wenigstens alle auftretenden Zink- oder Bleioxide zum metallischen Zustand zu reduzieren. Da zur Redu-. zierung von 73,5 kg (12 lbs) Zinkoxid zu Metall und Kohlendioxid nur 5,44 kg (162 lbs) Kohlenstoff benötigt werden, und dieselbe Kohlenstoffmenge 200 kg .(440 lbs) JPbo reduziert, braucht nur eine geringe Menge Kohlenstoff selbst bei Staubsorten, die einen sehr hohen Zinkoxidgehalt aufweisen, anwesend zu sein. Meist enthält der Hochofen bzw. Gichtstaub genügend Kohlenstoff, um eine gleiche Gewichtsmenge des Offenherdstaubes, der Zink enthält, zu reduzieren. Im allgemeinen treten bei einem Stahlwerk genügend kohlenstoffhaltige Abfälle auf, so daß die erzeugten Briketts genügend Kohlenstoff zur Reduzierung der Eisenoxide in den Briketts zu Eisen bei den im vorliegenden Verfahren auftretenden Temperaturen sowie für die Reduzierung von Zink- und Bleioxiden.enthalten.

Die' Mischung wird durch Extrudierung oder durch Verdichtung mit einer Kolbenpresse oder vorzugsweise durch Walzbrikettierung umgeformt. Die Abmessung des hergestellten Briketts ist durch die besondere Ausgestaltung der Rückführungseinrichtung und die Verwendung des Agglomerats bestimmt. Hochöfen werden vorzugsweise mit 5,08 cm (2") Briketts)chargiert..Kupolöfen (z,B. mit einem Rundofendurchmesser von 121 - 243 cm (4 bis 8 ft.)) benötigen größere Briketts (10 χ 10 χ5 cm (4 χ 4 χ 2")), während Elektroöfen, offene Herde und basische Sauerstoffkonverter Briketts benötigen, die etwas geringere Abmessungen als jene für Hochöfen aufweisen.

Die Rohbriketts werden von der Umformeinrichtung zu dem Dehydrierungsofen transportiert. In diesem Ofen werden die Briketts in einem Sauerstoff enthaltenden Gasstrom, der bei einer Temperatur von 177 - 316°C (350 - 600°F) zirkuliert, solange behandelt, bis die Dehydrierung und Polymerisation des Bindanittels und die Reaktion zwischen dem Bindemittel und dem Eisen enthal-

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tenden Staub nahezu abgeschlossen ist, so daß sich· eine feste Verbindung bildet.

Zur Dehydrierung sind jegliche Arten von Öfen geeignet. Beispielsweise kann ein Kettenrost, der eine Brikettschicht mit einer Höhe von ungefähr 30 cm (12") verwendet werden, wobei erwärmte Luft als Sauerstoff enthaltendes Gas eingeleitet wird. Bei einer Gastemperatür von 177°C (35O⁰F) erfolgt die Reaktion recht langsam, ist aber ungefähr nach 90 Minuten bei einem 1Obigen Bindemittelgehalt beendet und ungefähr nach 60 Minuten bei einem Bindemittelgehalt von 5% beendet. Bei einer Gastemperatur von 316⁰C (600⁰F) muß der Vorgang genau verfolgt werden, jedoch kann hierbei eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit erzielt werden, so daß bei einem Bindemittelgehalt von 3% ungefähr 30 Minuten benötigt werden. Bevorzugte Gastemperaturen betragen 204 bis 260°C (400 bis 500⁰F).

Die Reaktion des Sauerstoffs in dem Gas mit dem Wasserstoff in dem Bindemittel ist stark exotherm und erzeugt ungefähr 166 bis 198 kcal/kg Bindemittel. Durch die Luftzufuhr wird das Bett nicht nur mit Sauerstoff versorgt, sondern diese dient auch zur Abführung der Reaktionswärme. Bei einem 30,48 cm (12") hohen Bett liegt die zur Abführung der Wärme benötigte Geschwindigkeit zwischen 91,4 und 304,8 cm/s (3 und 10 ft/s) d.h. unterhalb 91,4 cm/s tritt Gruß auf, während oberhalb 304,8 cm/s die Reaktion zum Stillstand neigt. Der Mindestsauerstoffgehalt des für die Dehydrierung benötigten Gases liegt bei ungefähr 10%., obwohl vorzugsweise ein Sauerstoffgehalt von 15% oder mehr vorgesehen sein kann.

Bei der Dehydrierung wird das Bindemittel carboriert, so daß sich ein G_efüge ergibt, das eine genügende Festigkeit aufweist, so daß der Brikettkörper den bei der Verarbeitung und beim abschließenden Behandeln auftretenden Kräften standhält . Fehlen im Staub wenigstens 5% Eisen, weist ein dehydriertes Brikett

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mit 3 bis 8% Bindemittel eine Druckfestigkeit auf, die unterhalb der erforderlichen Werts liegt. Da jedoch die Briketts vorzugsweise sehr fest sein sollen, d.h. eine Widerstandskraft von ungefähr 56 bis 352 kg/cm² (800 bis 5000 lbs/in²) aufbringen, isi Eisen grundlegend für die Herstellung der Briketts.

Die teilweise dehydrierten Briketts brennen unter gelber Flamme, die für Offenherdöfen geeignet ist. Findet auf diese Art und Weise eine Rückführung statt, und werden Eisen-und Kohlenstoffbestandteile in den Briketts zurückgewonnen, ergeben sich günstigere Ofenbetriebsbedingungen, und die Beseitigung der Abfälle kann ökonomisch erfolgen.

Bei Zinkoxid enthaltenden Staubsorten brauchen die Bitumen-gebundenen Briketts nicht teilweise dehydriert zu werden. Wenn solche Staubsorten auf die oben beschriebene Art und Weise bei Temperaturen zwischen 65,6 und 98,9°C bei.einem Wassergehalt von ungefähr 5 bis 15?6 (auf wasserfreie Basis bezogen) brikettiert werden, läuft während des Brikettiervorgangs eine Reaktion ab, so daß die Grünbriketts ausreichend fest sind, um direkt der Zinkrückgewinnungsanlage zugeführt zu werden, ohne daß sie unter Sauerstoff erwärmt werden. Was für eine Reaktion abgelaufen ist, konnte nicht bestimmt werden, jedoch konnten gehärtete Briketts erhalten werden. Ist Zinkoxid oder Wasser nicht vorhanden, sind die Grünbriketts nicht fest genug, daß sie weiter verarbeitet werden können, ohne daß sie unter Sauerstoff erwärmt werden.

Die nach dem Verfahren erhaltenen Briketts sind jedoch alle ausreichend fest, um kommerziell weiterverarbeitet zu werden, und um dem Hochtemperaturοfen ohne Zersetzung zugeführt zu werden. Sie können in jedem beliebigen bekannten Ofen eingesetzt werden, in dem sie auf eine Temperatur von ungefähr 982 Ms 1371⁰C (1800 bis 2500⁰F) erhitzt werden können. Insbesondere kommen hierbei Muffel-Öfen, Herdofen, kontinuierlich arbeiten Rost- und Schachtofen sowie Rundöfen in Frage.

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In dem Ofen reagieren die Zink- und Bleioxide mit dem Kohlenstoff in den Briketts und bilden Zink- und Bleimetalle, die sich verflüchtigen. Wenn genügend Kohlenstoff zur Verfugung steht, können auch die Eisenoxide zu Eisen reduziert werden. Die für das Ablaufen der Reaktion benötigte Zeit hängt von der Temperatur und der Brikettgröße ab. Das Innere der einzelnen Briketts muß dabei die Verdampfungstemperatur von Zink erreichen; Bei 1371°C reichen bei kleinen Briketts 5 bis 10 Minuten aus. Im allgemeinen werden 10 bis 30 Minuten als wirtschaftlich vertretbare Zeitdauer angesehen. Eine längere Zeitdauer wird unökonomisch, wird jedoch bei sehr großen Briketts bei geringen Temperaturen insbesondere dann erforderlich, wenn der Wärmetransport langsam, wie z.B. in einem Muffe.l-Ofen, erfolgt. Hierbei werden bis zu 60 Minuten benötigt. Bei einer GasspKärejiin dem Brikettbett kann der Wärmetransport besser erfolgen, so daß eine geringere Zeitdauer benötigt wird.

Da der Zinkdampf mit dem Gasstrom bei den erhöhten Temperaturen mitgeführt wird, oxidiert er zu Zinkoxid, indem er entweder mit Sauerstoff in dem Strom oder in den Staubabscheidern reagiert, oder indem er mit Kohlendioxid in dem Gasstrom zu Zinkoxid und Kohlenmonoxid reagiert. Vorzugsweise enthält das Gas jedoch etwas Sauerstoff, entweder in der Atmosphäre über der Charge in dem Muffel-Ofen oder ähnlichen Öfen, oder in einem Gasstrom, der durch das Brikettbett in einem Schachtofen strömt. Bei einem Muffel-Ofen kann Luft in den Raum über der Charge eingeleitet v/erden, jedoch wird vorzugsweise mit dem Gas temperierte Luft von ungefähr 15% Sauerstoff oder weniger zur Vereinfachung der Steuerung verwendet.

Bei einem Schachtofen stellt das durch die Charge geleitete Gas; vorzugsweise ein oxidierendes Gichtgas oder Mischungen mit Luft dar, um die Steuerung zu vereinfachen. Die Menge des Sauerstoffs ist nur aufgrund der Steuerung begrenzt und nicht kritisch. Ferner kann auch ein neutrales Gichtgas eingesetzt werden.

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Nachstehdnd wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Mischung von 1000 g, die die folgenden Bestandteile enthält, wurde zusammengestellt und zu grünen Formteilen umgeformt mit einem Durchmesser von 2,54 bis 2 cm (1-1/8") und einer Höhe von 2,5 cm (1"):

250 g Koksgruß, der durch ein Sieb mit der Maschenweite Tyler Nr. 8 passiert ist, lichte Maschenweite in mm 2,362

750 g Offenherdstaub, der ungefähr 10% Zink und weniger als 1% Blei enthält (bezogen auf die Metalle, obwohl Oxide derselben enthalten sind), die durch ein Maschensieb mit Tyler Nr. 60 passiert sind, lichte Maschenweite 0,25 cm 75 g Koksofenteer-Rußpech mit einer Viskosität von '63⁰C (145°F) Erweichungspunkt, gemessen nach ASTM-Kugel und Ringverfahren.

Die festen Bestandteile wurden zuerst auf 82,2°C (180⁰F) und das Pech auf 76,7⁰C (17O⁰F) erhitzt. Diese wurden in einem Mischer 10 Minuten lang gemengt und dann in die Form einer Carver-Presse 'bei einem Überdruck von 703 kg/cm (10000 ps'ig) als Umformkraft umgeformt. Die so erhaltenen Briketts wurden 90 Minuten lang in einem Luftzirkulationsofen bei 243°C (470°F) . einer Sauerstoffkonzentration(Luft) von 21% geröstet. Nach 90 Minuten wurden diese luftgerösteten Formteile bei 1O93°C (2000⁰F) 20 Minuten lang in einem Muffel-Ofen geglüht, der so betrieben war, daß heißes Gas mit einem Sauerstoffgehalt von 13% in den Gasstrom.über den Formteilen eintrat. Eine Abgaskühlung und ein Feststoffabscheider ermöglichten das Sammeln der Rohmischung aus gebildetem Zink- und Bleioxid.

Die luftgerösteten Briketts wurden bei einem Überdruck von 210,9 kg/cm² (3000 psig) zerkleinert.

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Die restlichen, geglühten Pellets wurden gekühlt und konnten einer Weiterverarbeitung unter hohen Kräften statthalten. Beim

Zerkleinern unter einem Überdruck von 351,5 kg/cm (5000 psig) bildeten diese Rückstände einen dichten Preßling, der nahezu zink- und bleifrei war.

Beispiel 2

Das Ausführungsbeispiel 1 wurde wiederholt, jedoch unter Anwendung einer abgewandelten Mischung:

500 g Gichtstaub (100^-60 Tyler, lichte Maschenweite 0,25 mm) 500 g 0ffenherdstaub(i00%-60 Tyler, lichte Maschenweite 0,25 mm)

wie in Beispiel 1,
75 g Pech wie in Beispiel 1,
150 g Wasser.

Die erhaltenen grünen Formteile wurden in zwei Hälften unterteilt. Die erste Hälfte wurde luftgeröstet und wie in Beispiel 1 geglüht, die zweite Hälfte wurde geglüht ohne Luftröstung. Das luftgeröstete Erzeugnis wurde bei einem Überdruck von 288 kg/cm (4100 psig). In beiden Fällen wurde das rohe Zinkoxid aus dem beim Glühen bei 1093⁰C (2000⁰F) 20 Minuten lang gesammelten Abgas* rückgewonnen, und die restlichen Pellets bildeten einen zink- und bleifreien Metallpreßkörper, wenn sie bei einem Über-

druck von 351 kg/cm (5000 psig) kompirmiert wurden.

Beispiel 3 .

Die folgende Mischung wurde bei 87,8⁰C(190⁰F) zu Briketts mit einer Abmessung von 2,5 x 2,5 x 3,75cm (1 χ 1 χ 1 1/2") mit

einer Walzpresse unter 2270 kg/cm pro 2,5 cm Walzbreite (5000 lbs/per linear inch) umgeformt:

13,6 kg Wasser,

68,0 kg Eisenstaub eines Cupolofens, der 10% Zinkmetall"und

V/o Bleimetall in Form von Oxiden enthält, 34,0 kg Gichtstaub,

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34,0 kg Koksgruß,

10,4 kg Pech, wie in den Beispielen 1'und 2, 160 kg Gesamtgrünmischung.

Bei Umgebungstemperatur hielten diese grünen Briketts einer Druckkraft von 318 kg (700 lbs) vor der Zerstörung stand. Sie. konnten staubfrei und einfach ohne jegliche Pulverisierung transportiert werden.

Einige dieser Formteile wurden wie in Beispiel 2 geglüht, rohes Zinkoxid wurde zurückgewonnen, und der Brikettrückstand wurde als Ganzes gesintert und verfestigt.

Der Rückstand wurde wie in Beispiel 1 luftgeröstet. Das luftgeröstete Erzeugnis wurde bei 500 kp Gesamtkraft zerkleinert. Bei der Glühung wie in Beispiel 1 wurde rohes Zinkoxid aus dem Abgasstrom gesammelt, und der geglühte Rückstand bildete ein ■-exakt geformtes, gesintertes Brikett, bei dem sich eine metallische Masse auf dem Preßling ausgebildet hat.

Beispiel 4

325.Teile basischer Sauerstoffofenstaub und 350 Teile Offenherdstaub, der im Durchschnitt 10,2% Zink in Form von Zinkoxid enthält, wurden mit 25 Gew.-Teilen Koksgruß von -10 mesh (-1,5mm lichte Maschenweite) vermengt. Nach der Trockenvermischung wurden 6 Teile verflüssigtes Kohleteerpech (wie in Beispiel 1) bei einer. Temperatur von 71,1⁰C (16O°F) zugegeben, und die Mischung wurde, daraufhin 3 Minuten lang durchgerührt,. Sie wurde dann luftgeröstet wie in Beispiel 1, und die. Briketts wurden im Gichtgas in einem kontinuierlichen Rostofen erwärmt, wobei eine maximale Temperatur von 1190⁰C (2175°F) erreicht wurde. Die angeregten Rauchgase des Zinkoxids wurden an der Rückwand gesammtelt, und die restlichen Briketts wurden kalt abgestochen.

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Beispiel 5

72 Teile Offenherdstaub mit 17,5% Zink wurden mit 28 Teilen Holzkohle aus Montanakohle vermengt. Die Holzkohle enthielt 80% festen Kohlenstoff, 14% flüchtige Bestandteile und 6% Asche. Die Teilchengröße wurde zu -20 mesh (-0,833 mm gemessen. 5 Teile in Form von erschmolzenem Asphaltbitumen (Rückstand aus der Erdölraffination) mit einem Kugel- und Ringerweichungspunkt von 71,1⁰C (16O⁰F) wurden zugegeben und nach einer Vermischung in einem Doppelknetwerk, die 4 Minuten lang erfolgte, wurde die Mischung mit einer bekannten Presse zu Briketts mit einer Abmessung von "2,5 cm ( 1")· brikettiert und luftgeröstet wie in Beispiel 1.

Die ausgehärteten Briketts wurden daraufhin unter nicht oxidierenden Bedingungen in einem Rundofen als Ziegelofen bei einer maximalen Temperatur von 1093⁰C (2000⁰F) wärmebehandelt. Die aus dem Rundofen austretenden Gase wurden an einer Rückwand gesammelt, und das Zinkoxid wurde abgeschieden. Die reduzierten Eisenbriketts wurden gekühlt und bei einer elektrischen Gußbereitung eingesetzt, Bei dem Behandlungsverfahren für Stahlwerksstaubabfälle gemäß der Erfindung, die Zink- und/oder Bleioxide, zusätzlich zu Eisenoxiden enthalten, werden mit Hilfe eines kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittels zusammen mit Kohlenstoff zur Reduzierung von Blei- und Zinkoxiden zu Metall brikettiert. Die Briketts werden vorzugsweise mit einem Sauerstoff enthaltendem Gas bei 177 bis 560⁰C ( 350 bis 600⁰F) behandelt, um selektiv mit dem Bindemittel zur Erzielung fester Brikette zu reagieren. Daraufhin werden die Briketts auf eine Temperatur zwischen 982 und 1371⁰C (1800 und 2500⁰F) erhitzt, so daß das enthaltene Zink oder Blei zuerst zu Metall reduziert und als Metall verflüchtigt wird, und dann zu ZnO und PbO in der Gasphase oxidiert, wird. Die Zink- und Bleioxide werden aus dem Abgas in einem Staubabscheider zurückgewonnen,, während die Eisen enthaltenden Briketts in einer nicht oxidierenden ,.Atmosphäre gekühlt werden, und dann als Eisencharge bei .einem. Stahl- oder Eisenherstellungsverfahreh wiederverwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Behandlungsverfahren für Stahlwerksstaubabfalle und Eisengießereistaub zur Beseitigung von Eisen- und Kohlenstoff enthaltenden Abfällen, die zusätzlich noch Zinkoxid ent- . halten, zu einem Erzeugnis, das Eisen in den Abfällen ohne . Zink und Zinkoxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Abfall mit einem Bitumen enthaltenden Bindemittel vermischt wird, das einen Kugel- und Ringerweichungspunkt unterhalb 10O⁰C aufweist und keine brennbaren, bei 260°C flüchtigen Bestandteile enthält, wobei kohlenstoffhaltiger Feststoff in zur Reduzierung des enthaltenen Zinkoxids zu Zinkmetall ausreichendem Maße beigemengt wird, so daß sich eine Mischung ergibt, die zwischen 2 und 15% Bindemittel enthält, daß die Mischung brikettiert wird, daß die Briketts zur Sicherstellung einer für die Erwärmung der Briketts ausreichenden Festigkeit behandelt werden, daß die Briketts bei 982 bis 1371⁰C solange erhitzt werden, daß die Verdampfungstemperatur aller darin enthaltenen Zinkbestandteile erreicht wird, wobei alles enthaltene Zinkoxid zu Zinkmetall umgesetzt und das Zinkmetall in Zinkdampf umgewandelt wird, daß der Zinkdampf von der Umgebung der Briketts mit einem Gasstrom abgezogen wird, der ein Reaktionsmittel zur Umsetzung des Zinkdampfes in Zinkoxid enthält, und daß das Zinkoxid zurückgewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts in einem Gas, das wenigstens 10% Sauerstoff enthält, 30 bis 90 Minuten lang bei einer Gastemperatur von 177 bis 316°C zur selektiven Abscheidung des Wasserstoffs aus dem Bindemittel erwärmt und verfestigt werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts durch einen Zusatz von 5 bis 15% "Wasser auf einer wasserfreien Basis zu der Mischung vor der Brikettierung verfestigt v/erden, wobei feste Briketts ohne weitere Erwärmung entstehen.

4. " Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Bindemittelgehalt zwischen 3 und 5% beträgt.

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