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DE69210644T2 - Verfahren und Einrichtung zur Erwärmung und Schmelzen von pulverförmigen Feststoffen und zur Verflüchtigung von deren flüchtigen Bestandteilen in einem Flammschmelzofen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Erwärmung und Schmelzen von pulverförmigen Feststoffen und zur Verflüchtigung von deren flüchtigen Bestandteilen in einem Flammschmelzofen

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DE69210644T2
DE69210644T2 DE69210644T DE69210644T DE69210644T2 DE 69210644 T2 DE69210644 T2 DE 69210644T2 DE 69210644 T DE69210644 T DE 69210644T DE 69210644 T DE69210644 T DE 69210644T DE 69210644 T2 DE69210644 T2 DE 69210644T2
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DE
Germany
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burners
flame
reaction shaft
shaft
distributor
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Jussi Akse Li Asteljoki
Jukka Fredrik Laulumaa
Launo Leo Lilja
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Outokumpu Research Oy
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Outokumpu Research Oy
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27B3/045Multiple chambers, e.g. one of which is used for charging
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    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27MINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Temperatur und Mischeffizienz in erster Linie nicht brennbarer, pulverförmiger Feststoffpartikel auf einen derart hohen Wert, daß das gewünschte Schmelzen und Verflüchtigen erzielt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Heizen und Mischen in zumindest zwei Stufen erfolgt. Vorzugsweise wird für den Reaktionsort ein Suspensionsschmelzofen wie z.B. ein Flammschmelzofen gewählt.
  • Das Schmelzen von Material mit einem beträchtlichen Wärmegehalt wie z.B. sulfidisches Konzentrat in einem Flammschmelzofen, teilweise in zwei Stufen, ist beispielsweise in der DE-A-34 05 462 beschrieben. In diesem Verfahren werden normalerweise Konzentrat und sauerstoffangereicherte Luft durch die Oberseite des Reaktionsschachtes zugeführt und sie bilden eine Suspension. Als Resultat der in der Suspension stattfindenden exothermischen Reaktionen verflüchtigen sich die flüchtigen Komponenten des Konzentrats und werden durch den Schomsteinschacht zusammen mit den flüchtigen Bestandteilen abgeführt und bilden Flugstaub.
  • Um die Menge dieses Staubes zu verringern, wird bei dem Verfahren der oben genannten DE-Veröffentlichung zusätzlich Gas tangential in den Bodenteil des Reaktionsschachtes eingeführt. Aufgrund des Effektes dieses Gases werden die in der Suspension geschmolzenen Tropfen gegen die Wände des Reaktionsschachtes geworfen, wo sie nach unten fließen und daher nicht mit dem Gasfluß mitgerissen werden. Der Zweck der in dem Bodenteil des Reaktionsschachtes angeordneten Gaslanzen besteht daher in der Verringerung der Flugstaubmenge.
  • Aus dem U.S. Patent 3,759,501 ist ein Zyklon-Schmelzverfahren für kupferenthaltende Materialien bekannt. Dort wird der größere Teil des Kupferkonzentrats zusammen mit Sauerstoff tangential von den Zyklonwänden in den Zyklon hineingeführt und ein kleiner Anteil wird von der Oberseite des Zyklons abgezogen. Das Verbrennen des Konzentrats kann ebenfalls durch einen Brenner (z.B. einen natürlichen Gasbrenner) verbessert werden, der von dem mittleren Abschnitt der Wölbung nach unten gerichtet ist. In gleicher Weise wie das vorherige Beispiel ist diese Anordnung für Material bestimmt, das einen eigenen Wärmegehalt aufweist und homogen ist und welches nicht im Verlauf der Trocknung agglomeriert ist.
  • Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren bekannt, welches in den U.S. Patenten 4,654,077 und 4,732,368 zum Schmelzen von Abfällen und Schlacken offenbart ist. Nach diesem Verfahren wird der Abfall in einem vertikalen zweiteiligen Ofen geschmolzen, welcher eine Stahlstruktur hat und wassergekühlt ist. In dem oberen Teil des Reaktors wird Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft und Brennstoff zugeführt, welcher in dieser ersten Zone des Reaktors verbrannt wird. Die Temperatur der ersten Zone beträgt über 2.000º C. Die erzeugten Fluggase strömen nach unten in die nächste Zone, in deren Oberteil oxidierendes Gas zugeführt wird, um die Turbulenz zu erhöhen. Das zu schmelzende Beschickungsgut wird dann in diese zweite Zone geführt, wo die von der Oberseite kommenden Fluggase das Beschickungsgut aufheizen, so daß das Beschickungsgut geschmolzen wird und die wertvollen Metalle, wie Zink und Blei verflüchtigt werden. Der Durchmesser des unteren Teils des Ofens ist größer als der Durchmesser des oberen Verbrennungsraums, weil eine Vergrößerung der Querschnittsfläche des Ofens eine bessere Durchmischung des Beschickungsgutes mit den heißen Gasen mit sich bringt. Sowohl die Gase, mit welchen die verflüchtigten Metalle strömen, als auch das geschmolzene Produkt werden durch den Bodenteil des Ofens abgeführt, und der Ofen enthält kein Absetzbecken zum Homogenisieren der Schmelze. Obwohl der Ofen aus zwei Teilen besteht, wird das nicht brennbare Beschickungsgut einstufig geschmolzen, wobei die erste Stufe die Verbrennungsstufe für den Brennstoff darstellt.
  • Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ist es aufwendig, eine schnelle Erhöhung der Temperatur der Feststoffpartikel in einer Stufe durchzuführen, weil es z.B. beim Verbrennen von Kohle wichtig ist, die Temperatur der Kohlepartikel so schnell wie möglich ausreichend über den Zündungspunkt anzuheben, bevor die zugeführte Energie wieder abgeschwächt wird. Dies ist möglich, weil der Brennvorgang allein aufgrund der Heizung, Heizführung und Zündung stattfindet und die Zeit, in der die Turbulenz aufrechterhalten wird, nicht sehr lang ist.
  • Die Sache wird jedoch noch komplizierter in einem Verfahren, wo die Feststoffpartikel keinen eigenen Wärmegehalt aufweisen, wie es bei Sulfiden und Kohlenstoffpartikeln der Fall ist. Zum Beispiel erzeugen die Reaktionen der Feststoffpartikel in Abfallschlacken keine Hitze, sondern alle notwendige Energie muß in Form externen Brennstoffes aufgebracht werden. Diese Reaktionen sind daher endotherm. Darüber hinaus sind diese Partikel oft Agglomerate mehrerer gleicher kleiner Partikel und daher porös. Es wurde versucht, die Größe dieser Partikel, die in erster Linie während des Trocknens erzeugt werden, zu begrenzen, so daß diese unterhalb von 0,5 mm, hauptsächlich in der Klasse > 100 µ bleiben. Auch diese Porosität erhöht die erforderliche Zeit, d.h. Aufheizzeit. Am meisten entscheidend ist jedoch die Tatsache, daß das Schmelzen als auch die Verteilung der flüchtigen Bestandteile wesentlich mehr Zeit benötigt als das Heizen alleine, welches während der Verteilung nicht auch stattfindet.
  • Daher wird das Schmelzen und Verflüchtigen poröser Partikel vorzugsweise in mehreren, zumindest zwei Stufen durchgeführt. Unter den Vorteilen eines mehrstufigen Verfahrens sind die folgenden zu nennen:
  • - In kommerziellen Öfen mit großer Kapazität (> 20-30 t/h) wird die für die Reaktion erforderliche Zeit nicht in einer angemessenen Weise erreicht, ohne die Temperaturen unverhältnismäßig anzuheben.
  • - Das oben beschriebene einstuf ige Verfahren führt konsequenterweise zur Aufheizung der Oberseite des Reaktionsraums, d.h. des Reaktionsschachtes, was wiederum zu einer ungleichmäßigen Wärmebelastung und damit zu einer Erhöhung der Wärmeverluste führt.
  • - Das Verfahren mit zwei oder mehr Stufen hat weiterhin den Vorteil, daß mehr Mischenergie, welche in der Suspension ziemlich schnell abklingt, während der zweiten temperaturanhebenden Stufe eingebracht werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die Temperatur und die Mischeffizienz eines in erster Linie nicht brennbaren pulverförmigen Feststoffs so hoch angehoben wird, daß das gewünschte Schmelzen und Verflüchtigen erzielt wird und gleichzeitig sowenig Flugstaub wie möglich gebildet wird. Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 6 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5 und 7 bis 13. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen und Mischen zumindest in zwei unterschiedlichen Stufen durchgeführt wird. Die Vorrichtung der Erfindung enthält einen im Gewölbe des Reaktionsschachtes eines Flammschmelzofens angeordneten Verteiler, um den Verteiler angeordnete Brenner und eine zweite Serie von Brennern, die unterhalb der ersten Brenner angeordnet ist. Die Flammform der Brenner, die an den unterschiedlichen Punkten angeordnet sind, ist ebenfalls in den Weiterbildungen wichtig. Die wesentlichen neuen Merkmale der Erfindung sind aus den anhängenden Patentansprüchen ersichtlich.
  • Aus Gründen der Symmetrie (der Reaktionsschacht in dem Flammschmelzofen ist ein Zylinder) ist es vorteilhaft, dem Ofen das zu schmelzende pulverförmige Feststoffmaterial in der Mitte des Ofengewölbes zuzuführen und zu verteilen und auf einem mechanisch geeigneten, seitlich gerichteten dispergierenden Körper zu dispergieren, welcher konisch ist oder eine andere Form aufweist. In gleicher Weise ist es vorteilhaft, das Beschickungsgut in eine lose Suspension zu verteilen und, falls notwendig, etwas Zerstäubungsluft anzuwenden, in einer Menge, die so gering wie möglich, jedoch effektiv ist.
  • Die US 4,210,315 beschreibt einen zentralen Düsenverteiler mit einer paraboloidförmigen Dispergierfläche. Dieser Verteiler ist sowohl zum Dispergieren als auch zum Verteilen sehr effektiv.
  • Die bestmöglichen Resultate vom Gesichtspunkt des Wärmetransfers werden mit einem Pulver erreicht, welches eine möglichst geringe Korngröße aufweist.
  • Das Verfahren, für das das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung entwickelt worden sind, setzt bestimmte Bedingungen:
  • - Weil alle durch den Prozeß erforderliche Hitze durch externe Energie aufgebracht wird, muß der Verwendungsgrad der Verbrennungswärme hoch sein.
  • - Die Hitzebelastung muß in dem Ofen gleichmäßig verteilt sein.
  • - Die Menge des von dem Ofen abgeführten Staubes muß so gering wie möglich sein, weil in einem Verfahren dieses Typs der Flugstaub nicht rezirkuliert werden kann, sondern die Stäube einer nächsten Verfahrensstufe zugeführt werden, wo verflüchtigte wertvolle Metalle von dem Staub wiedergewonnen werden.
  • Jeder aus dem Ofen abgeführte Staub erhöht den Aufwand für die weitere Behandlung. Hier bezeichnet der Begriff Staub mechanischen Staub, der nicht verdampft und danach in den Ofenräumen kondensiert ist. Anstelle des Konzeptes chemischer Staub wird der Begriff verflüchtigte Bestandteile verwendet, um solche Bestandteile zu bezeichnen, die in dem Ofen verdampft sind, danach kondensiert und in einem Abwärmekessel oder mit einem Elektrofilter wiedergewonnen wurden.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung werden weiterhin mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt eine Prinzipzeichnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • Fig. 2 zeigt eine DTA-Kurve der Aufheizung eines Abfallmaterials und
  • Fig. 3 zeigt den Reaktionsmechanismus des Abfallmaterials aus Kurve 2.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Partikel wie folgt präpariert: Ein steinausgekleideter Flammschmelzofen 1, der mit Kühlplatten versehen ist, enthält einen Suspensionsschacht 2, ein Absetzbecken 3 und einen Abzugschacht 4. In dem oberen Teil des Reaktionsschachtes 2 wird eine Atmosphäre erzeugt mit einer Temperatur von ungefähr 1.500º C, indem in erster Linie gasförmiger Brennstoff wie z.B. natürliches Gas, Butan oder ein anderes korrespondierendes Gas mittels Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft verbrannt wird. Die Sauerstoff-Gasbrenner 6, die die Flamme 5 erzeugen, sind vorzugsweise in dem Gewölbe des Reaktionsschachtes symmetrisch um einen Verteiler 7 mit einer speziellen Struktur herum angeordnet, durch welchen Verteiler die aufzuheizenden, nicht brennbaren pulverförmigen Feststoffe zugeführt werden. Die Brenner werden so nahe bei dem Verteiler, wie es nach den Umständen möglich ist, angeordnet. Aufgrund ihrer Anordnung werden die Brenner 6 als obere Brenner bezeichnet. Wesentlich für diese Brenner ist, daß die Flamme kurz und breit ist. Die Anzahl der oberen Brenner beträgt zumindest drei, vorzugsweise drei bis sechs, entsprechend den Abmessungen des Ofens.
  • In den Flammbereich, der erzeugt wird, wenn das von den Brennern kommende Gas und Sauerstoff gezündet werden, wird leicht poröses Pulver, das oft im Verlauf der Trocknung agglomeriert ist, als möglichst dünner Suspensionsfilm 8 dispergiert und verteilt, vorzugsweise in einer schirmartigen Weise, wie es z.B. in dem U.S. Patent 4,210,315 beschrieben ist. Weil eine der oben beschriebenen speziellen Beschränkungen die Menge des von dem Ofen abgeführten Flugstaubs ist, können die in dem genannten Patent genannten Vorzüge nicht als solche genutzt werden, sondern es wird eine ausreichende Dispergierung und Verteilung erreicht. Dies wird vorzugsweise mittels eines geraden Konus mit einem relativ kleinen Winkel erzielt. An der Begrenzungskante des Konusbodens sind gebohrte kleine Löcher für Verteilungsluftstrahlen. Durch die Größe und Anzahl dieser Löcher ist es für den Fachmann leicht, die erforderliche Verteilerstruktur auf der Basis der Pulverzusammensetzung zu messen. Der Apexwinkel des Verteilungskonus liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 600.
  • Die Verwendung der konischen Dispersionsfläche ist in diesem Fall vorteilhaft, weil das dispergierte und verteilte Pulver zur Klassifizierung tendiert, wenn es von dem Konus wegspringt, so daß die gröbsten Partikel weiter fliegen als die übrigen. Daher sind die Partikel, die am schlechtesten reagieren, an der äußeren Umfangsfläche der schirmförmigen Dispersion angeordnet. Während diese mehr Zeit (Aufwärmung, Mischen, Geschwindigkeitsunterschiede) benötigen, schützen (abschatten) sie die feineren Partikel innerhalb der Suspension und verhindern, daß diese Wärme aufnehmen, doch gleichzeitig verhindern sie auch, daß diese aus dem Ofenraum zusammen mit dem Gas durch den Abzugschacht abgezogen werden.
  • Der oben genannte Wärmebedarf der innerhalb der Suspension angeordneten Partikel wird gemäß der Erfindung durch einen Sauerstoff-Gasbrenner 9 befriedigt, welcher in der Mitte des Verteilungskonus 7 angeordnet ist. Im Vergleich mit herkömmlichen Gasbrennern ist die Leistung dieser Brenner klein, jedoch ausreichend, um die Hitze auszubalancieren und ebenfalls den Bedarf an Durchmischung im mittleren Bereich der Suspension. Auf der Basis seiner Anordnung wird dieser Gasbrenner 9 mittlerer Brenner genannt. Die Flamme des mittleren Brenners ist hauptsächlich länglich und bringt ungefähr 5 bis 15% des gesamten erforderlichen Wärmebedarfs auf.
  • Die erzeugte Pulver-Gassuspension verliert relativ schnell ihre Turbulenz, in welchem Fall der Wärmetransfer nicht mehr effektiv ist. Es ist wahr, daß das Aufheizen und das Mischen zu diesem Zeitpunkt bereits zu einem gewissen Grad stattgefunden haben, jedoch nicht weit genug, weshalb eine neue Flammenfront benötigt wird. Diese Flammenfront 10 wird durch Sauerstoff-Gasbrenner 11 gebildet, welche symmetrisch an den Wänden des Reaktionsschachtes unter spezieller Berücksichtigung der Flußströme angeordnet sind. Diese Brenner erzeugen lange heiße Flammen, die radial weit genug in die Suspension eindringen. Aufgrund ihrer Anordnung werden diese Brenner Seitenbrenner genannt. Die Anzahl der Seitenbrenner beträgt zumindest drei, vorzugsweise vier bis acht, und sie sind in vertikaler Richtung im obersten Drittel des Reaktionsschachtes angeordnet.
  • Es ist im Stand der Technik wohl bekannt, daß bei Hochtemperatur-Suspensionsöfen die Brenner in dem Reaktionsschacht normalerweise ohne eine Abnutzung oder einen Ausfall nicht arbeiten. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird daher in der Ofenwölbung eine Schulter 12 vorgesehen, die bezweckt, daß der äußere Umfang weiter nach unten gezogen werden kann als der mittlere Teil, oder der Ofen am oberen Teil enger gehalten werden kann. Als ein Vorteil der Schulterkonstruktion ist zu nennen, daß, wenn die Seitenbrenner unter der Schulter angeordnet sind, diese Schulter die Seitenbrenner vor herabfallenden Schmelztropfen schützt. In bestimmten Fällen kann der Seitenbrenner auch in der Deckenkonstruktion der Schulter angeordnet sein. Es ist nicht Zweck der Schulter, die Suspension in eine turbulentere Bewegung zu bringen, wie es in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik beschrieben worden war. Ihr Zweck besteht entweder darin, die Anordnung der Seitenbrenner in der Ofenwölbung zu erlauben oder als Schutz gegen Schmelztropfen zu wirken, wie oben ausgeführt worden ist. Die Schulter ist so klein, daß sie keine Auswirkungen auf die Ofenströmung hat. Die Serie von Seitenbrennern kann ebenfalls untereinander angeordnet sein.
  • Wie oben erwähnt, kann aufgrund der Form des Verteilers der Fluß der kleinsten Elemente der Feststoffpartikel in die Flugstäube zusammen mit dem Gas verhindert werden, weil diese kleinsten Teile in der Mitte der Suspension verbleiben. Ein anderer Faktor ist das Trocknen des Beschickungsgutes, so daß eine kontrollierte Agglomeration erzielt wird, weil die Erzeugung des Staubs durch Erhöhung der Korngröße vermindert wird.
  • In der obigen Beschreibung wurde ausgeführt, daß die Brenner vorzugsweise Sauerstoff-Gasbrenner sind. Es ist selbstverständlich, daß an Stelle eines gasförmigen Brennstoffes ebenfalls ein flüssiger oder fester pulverförmiger Brennstoff verwendet werden kann, falls dies notwendig ist.
  • Ein hoher Nutzungsgrad für den im Verfahren verwendeten Brennstoff wird erzielt, wenn die erfindungsgemäße Methode angewandt wird, wobei zuvorderst die kinetische Energie der Feststoffpartikel genutzt wird und des weiteren die von der Flamme erhaltene Hitze komplett verbraucht wird. Dies bedeutet, daß das Zweistufen-Verfahren und die Zweistufen-Vorrichtung die dem Verfahren zugeführte Hitze stärker nutzen als ein einstufiger Prozeß. Würde die gesamte durch das Verfahren notwendige Hitze in einer Stufe zugeführt, würde ein Teil davon aufgrund der oben genannten Gründe nicht verwertet und - was noch bedeutender für das Verfahren ist - ein beträchtlich größerer Teil würde in Hitzeverlusten verlorengehen, als es in einem zweistufigen Prozeß der Fall wäre. Ein hoher Nutzungsgrad kann ebenfalls erreicht werden, indem für jede Anwendung die richtigen Brennertypen gewählt werden.
  • Faktoren, die die Aufheizung von Abfallmaterial beeinflussen, werden ebenfalls mit Bezug auf das nachfolgende Beispiel beschrieben.
  • Beipiel 1:
  • Dieses Beispiel beschreibt die Zersetzung und das Aufschmelzen von Agglomeraten, die aus Jarositpartikeln bestehen.
  • Die gesamte Zersetzungsreaktion des reinen Jarosits in einer reduzierenden Atmosphäre kann z.B. wie folgt beschrieben werden:
  • NH&sub4;FE&sub3;(SO&sub4;)&sub2;(OH)&sub6; + CO = ¹/&sub2;N&sub2; + 5H&sub2;O + 2SO&sub2; + CO&sub2; + Fe&sub3;O&sub4;
  • Die beschriebene Gesamtreaktion vollzieht sich jedoch in mehreren unterschiedlichen Schritten, d.h. als Kette aufeinanderfolgender Teilreaktionen, die bei unterschiedlichen Temperaturen stattfinden. Diese Kette von Reaktionen wird z.B. mittels einer DTA-Ausrüstung (DTA = Differential-Thermo-Analyse) untersucht, welche das Wärmeverhalten eines Materials zeigt. Ein Beispiel der DTA-Kurven Jarosit ist in Fig. 2 dargestellt.
  • In Fig. 2 ist auf der vertikalen Achse eine Skala dargestellt, die die Temperaturdifferenz des Jarosit-Musters und eines inerten Referenzmusters angibt und auf der horizontalen Achse die Temperatur des Ofens, welche ebenfalls die Temperatur der Muster ist. Die Temperaturdifferenzen der Muster sind in der Kurve als nach unten weisende Peaks dargestellt und in diesem Fall bedeutet dies, daß die Reaktionen endotherm sind, d.h. Energie verbrauchen. Die Peaks oder Spitzenwerte treten bei Temperaturen auf, die für jede Teilreaktion typisch sind und die Größe der Peaks ist vergleichbar mit dem Wärmebedarf dieser Reaktionen.
  • Die folgenden Reaktionen sind mit den bemerkenswertesten Absorptionspeaks verbunden:
  • 1. Bei der Durchschnittstemperatur von 435º C wird Jarosit zersetzt in Eisensulfate, entweder Fe&sub2;(SO&sub4;)&sub3; oder FeSO&sub4; unter Erzeugung von Wasser, Ammoniak und Schwefeloxiden.
  • 2. Bei der Temperatur von ungefähr 720º C werden Eisensulfate in Schwefeloxide und Hämatit Fe&sub2;O&sub3; zersetzt.
  • 3. Bei ungefähr 1.015º C ist es wahrscheinlich, daß die Reaktion von Hämatit in Magnitit Fe&sub3;O&sub4; stattfindet als auch die Wärmeabsorption, die mit der Zersetzung von Gips verbunden ist, welches in dem Jarosit als Verunreinigung enthalten ist.
  • 4. Bei ungefähr 1.300º C ist das Muster geschmolzen.
  • In einem Pilottest wurden mit einer speziellen Einrichtung Muster aus dem Reaktionsschacht entnommen. Unter bestimmten Verfahrensbedingungen wurden in Musteragglomeraten einer bestimmten Größe Produkte der oben beschriebenen Reaktionen 2, 3 und 4 beobachtet. Fig. 3 zeigt eine schematische Illustration der Struktur eines derartigen Agglomerats. Zuerst besteht das Agglomerat aus beschichteten Lagen, deren Zusammensetzung wie folgt dargestellt wird:
  • - Im Inneren hauptsächlich Hämatit;
  • - darüber eine magnetitreiche Lage;
  • - als äußerste Lage eine geschmolzene Lage aus Eisenoxiden und Silikatverunreinigungen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Anheben der Temperatur und Mischeffizienz von in erster Linie nicht brennbaren pulverförmigen Feststoffpartikeln in einem Suspensionsschmelzofen auf einen so hohen Wert, daß das gewünschte Aufschmelzen und Verflüchtigen erzielt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der ersten Stufe des Heizens eine Mischung von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft, die von zumindest drei verschiedenen Brennern zugeführt wird, von dem Gewölbe des Reaktionsschachtes nach unten ausströmt, welche Mischung nach der Zündung eine kurze und breite Flamme erzeugt, in welche Flamme der pulverförmige, in erster Linie nicht brennbare Feststoff über einen Verteiler zugeführt wird, der in der Mitte der Brenner angeordnet ist, und daß das Feststoffmaterial dispergiert wird, so daß es in einer schirmartigen Weise nach unten strömt; daß in der zweiten Stufe des Heizens im oberen Bereich des Reaktionsschachtes symmetrisch zu den Flüssen zumindest eine Serie von Brennern angeordnet ist, und daß die durch diese Serie zugeführte Sauerstoff-Brennstoff Suspension mit einer langen heißen Flamme brennt und die Suspension aufschmilzt, und daß die geschmolzenen Tropfen in ein Absetzbecken fallen und die Gase und verflüchtigten Bestandteile durch einen Abzugschacht abgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Reaktionsschacht angeordnete Brennersene mit der langen Flamme in vertikaler Richtung des Schachtes im oberen Drittel des Schachtes angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Brenner mit einer langen Flamme zumindest drei beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, um die inneren Teile der Feststoffsuspension aufzuheizen, ein Sauerstoff-Brennstoff Brenner von dem Gewölbe des Reaktionsschachtes von innerhalb des Verteilers nach unten gerichtet ist und die von diesem Brenner erzeugte Flamme eine längliche Form hat.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Feststoff zumindest teilweise agglomeriert ist.
6. Vorrichtung zum Aufheizen pulverförmiger, in erster Linie nicht brennbarer Feststoffe in einem Suspensionsschmelzofen, so daß das gewünschte Schmelzen und Verflüchtigen erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gewölbe des Reaktionsschachtes (2) symmetrisch zueinander zumindest drei obere Brenner (6) mit einer kurzen und breiten Flamme (5) angeordnet sind; daß in der Mitte der Brenner ein Verteiler (7) angeordnet ist, um pulverförmige Feststoffe der Flamme zuzuführen; daß im oberen Teil des Reaktionsschachtes zumindest eine Serie von Brennern (11) symmetrisch zu den Flüssen angeordnet und radial bezüglich des Reaktionsschachtes gerichtet ist; daß die durch diese Brenner (11) erzeugte Flamme lang und durchdringend ist; daß die in dem Reaktionsschacht (2) erzeugten geschmolzenen Tropfen dazu gebracht werden, in das Absetzbecken (3) zu fallen und die Gase und verflüchtigten Bestandteile dazu gebracht werden, zu einer weiteren Behandlung durch den Abzugschacht (4) zu strömen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsschacht (2) mit einer Schulter (12) versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenbrenner (11) an der Wand des Reaktionsschachtes (2) unterhalb der Schulter (12) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenbrenner (11) in der Deckenkonstruktion der Schulter (12) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenbrenner (11) im obersten Drittel des Reaktionsschachtes (2) in dessen vertikaler Richtung angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (7) ein konischer Verteiler ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Apexwinkel des konischen Verteilers vorzugsweise 30º bis 60º beträgt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des konischen Verteilers (7) ein Mittelbrenner (9) angeordnet ist.
DE69210644T 1991-02-13 1992-02-12 Verfahren und Einrichtung zur Erwärmung und Schmelzen von pulverförmigen Feststoffen und zur Verflüchtigung von deren flüchtigen Bestandteilen in einem Flammschmelzofen Expired - Fee Related DE69210644T2 (de)

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