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WO2000030989A1 - Method for crushing and granulating slag - Google Patents

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WO2000030989A1
WO2000030989A1 PCT/AT1999/000275 AT9900275W WO0030989A1 WO 2000030989 A1 WO2000030989 A1 WO 2000030989A1 AT 9900275 W AT9900275 W AT 9900275W WO 0030989 A1 WO0030989 A1 WO 0030989A1
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WO
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steam
slag
temperatures
granulating
chamber
Prior art date
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Ceased
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PCT/AT1999/000275
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German (de)
French (fr)
Inventor
Alfred Edlinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Holcim Ltd
Original Assignee
Holderbank Financiere Glarus AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Holderbank Financiere Glarus AG filed Critical Holderbank Financiere Glarus AG
Priority to AU13652/00A priority Critical patent/AU1365200A/en
Publication of WO2000030989A1 publication Critical patent/WO2000030989A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21B3/00General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06Treatment of liquid slag
    • C21B3/08Cooling slag
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/04Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a gaseous medium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Definitions

  • the invention relates to a method for comminuting and granulating slag, in which liquid slag is ejected with steam into a granulation chamber and cooled.
  • the resulting kinetic energy was used to break up the jet and shred the slag, with the result that the cooling could be improved and accelerated by additional injection of pressurized water.
  • pressurized water and steam large amounts of steam are required to generate the required kinetic energy. These amounts of steam can be circulated, although relatively high losses must be expected. As a rule, the steam was condensed after granulating the slag and evaporated again.
  • the process according to the invention essentially consists in that superheated steam at temperatures of over 1000 ° C. is blown into the liquid slag near the slag outlet opening and that the cooling in the subsequent pelletizing chamber by endothermic conversion of the superheated steam with hydrocarbons introduced into the pelletizing chamber is carried out with the formation of CO and H2. Because superheated steam with extremely high temperatures is used in deviation from all previously known proposals, the slag and the steam can be introduced into the pelletizing space in a quasi-isothermal manner.
  • hydrocarbons are now introduced into the pelletizing chamber enables the introduction of hydrocarbons to be metered precisely and optimized for the amount of steam introduced, and because of the high degree of superheating of the steam, an extremely rapid reaction with the hydrocarbons introduced into the pelletizing chamber can be carried out.
  • this extremely rapid endothermic reaction of hydrocarbons with superheated steam there is rapid cooling, the superheated steam introduced being largely or completely used up and the energy being stored in the reaction product of the strongly endothermic reaction.
  • carbon monoxide and hydrogen are formed, which can be drawn off largely without steam, so that the problems with condensing water can be largely eliminated.
  • the process according to the invention is advantageously carried out in such a way that steam with temperatures between 1300 ° and 1500 ° C. is used. Since liquid slags are usually introduced into granulation rooms at temperatures of around 1500 ° C., it is largely possible to work isothermally in the area of the slag outlet of a slag storage container, for example a tundish, with such high steam temperatures, so that the desired implementation work is actually performed locally in the granulation room becomes.
  • steam can be used not only in a significantly smaller amount, but also at a significantly lower pressure level, with the procedure advantageously being that the superheated steam is used at a pressure of 1.5 to 3 bar.
  • the strongly superheated steam is generated in a particularly simple manner by superheating the steam, in particular saturated steam, in a regenerative heater.
  • regenerative heaters can be found, for example, as so-called "COWPER" regenerative heaters in steelworks and are used, for example, for hot-blast heating of blast furnaces. Since the saturated steam at relatively low pressure due to such rain rative heater, conventional devices can achieve a high degree of overheating.
  • the desired targeted cooling in the pelletizing chamber can advantageously be achieved by injecting the hydrocarbons into the pelletizing chamber.
  • Such injection of hydrocarbon or injection of gaseous hydrocarbons via appropriate gas outlet nozzles allows the desired cooling effect to be regulated in a targeted manner and adjusted to the minimally required amount of superheated steam.
  • the solidified and comminuted particles can be discharged in one or more stages.
  • the procedure is advantageously such that the granules are withdrawn from the granulating chamber at temperatures ⁇ 650 ° C., preferably ⁇ 600 ° C., via a lock, in particular cellular wheel lock, and that the cracked gas or synthesis gas formed is removed via a dust separator, for example Hot cyclone, is withdrawn. Further particularly finely ground material can be drawn off from the dust separator, so that granules with the desired particle size distribution can be obtained directly.
  • the cracked gas or synthesis gas formed is drawn off at temperatures between 600 ° and 700 ° C.
  • a portion of the cracked gas or synthesis gas formed can be used directly for heating the regenerative heat exchanger for the superheating of steam.
  • Such regenerative heat exchangers can of course also be heated by burning fossil fuels if the high-quality synthesis gas can be used directly, for example, for direct reduction.
  • the substantial saving in steam required allows the procedure to be used in such a way that 0.15 to 0.25 t of steam are used per ton of slag.
  • 1 schematically denotes a saturated steam source, from which saturated steam can be extracted at a pressure of approximately 2 bar.
  • the saturated steam is fed via line 2 and a changeover valve 3 to a first regenerative heat exchanger 4, two superheaters or heat exchangers 4 and 5 being provided, which are operated alternatively.
  • the heat exchangers 4 and 5 are charged with hot combustion gases via lines 6, saturated steam being passed in countercurrent through the heated heat exchangers 4 and 5, respectively.
  • the other heat exchanger 5 or 4 is in turn charged by hot combustion exhaust gases to the correspondingly high temperature for the subsequent overheating of the steam.
  • the superheated saturated steam reaches temperatures of approximately 1500 ° C. in a gas lance 7, which is immersed in a liquid slag bath.
  • the slag bath 8 is contained in a tundish indicated by 9 and leaves this tundish via a slag outlet opening 10, the liquid slag 8 surrounding the overheated steam jet of the lance 7 essentially concentrically.
  • the liquid slag is subsequently discharged into a pelletizing chamber 11, in which hydrocarbons are blown in via lines 12, which lead, for example, to ring nozzles.
  • the reaction of the hydrocarbons with the superheated steam leads to the formation of cracked gas or synthesis gas, with rapid cooling to temperatures below 700 ° C. being achieved since this reaction is highly endothermic.
  • additional lines 13 can be pressurized with pressurized water or water vapor and a pressurized water jet or water vapor directed against the slag jet.
  • the rapidly solidifying material accumulates in the grain size range of approximately 10 to 50 ⁇ m at the lower end of the granulation chamber 11, this accumulation of material being designated 14 schematically.
  • This material can be discharged via a lock, for example a cellular wheel lock 15.
  • the resulting cracked gas or synthesis gas consisting of carbon monoxide and hydrogen passes in the direction of arrow 16 to a subsequent dust separator 17, which is designed as a hot cyclone.
  • the dust particles whose particle size in the
  • Synthesis gas which has been cleaned of solid particles and is largely free of water vapor, can be withdrawn via line 19 and subsequently used for other purposes in a steel mill.
  • this cracked gas or synthetic gas contains a significant proportion of chemical heat which is stored in the cracked gas or synthesis gas.

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Abstract

The invention relates to a method for crushing and granulating slag, according to which liquid slag (8) is expelled with steam into a granulating chamber (11) and cooled. According to said method superheated steam at temperatures of more than 1000 DEG C is injected into the liquid slag (8) near the slag discharge opening. Cooling is carried out in the adjoining granulating chamber (11) by an endothermic reaction of the superheated steam and hydrocarbons introduced into said granulating chamber, which results in the formation of CO and H2.

Description

Verfahren zum Zerkleinern und Granulieren von SchlackenProcess for crushing and granulating slag

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerkleinern und Granulieren von Schlacken, bei welchem flüssige Schlacke mit Dampf in einen Granulierraum ausgestoßen und gekühlt wird.The invention relates to a method for comminuting and granulating slag, in which liquid slag is ejected with steam into a granulation chamber and cooled.

Gemäß einem älteren Vorschlag der Anmelderin (AT-GM 94/98) wurde ein Verfahren zum Granulieren und Zerkleinern von Flüssigschlacken vorgeschlagen, bei welchem insbesondere für die Zer- kleinerung von flüssigen Hochofenschlacken Druckwasser in die Schlackenschmelze eingestoßen wurde und die Schlacke als Mantel des Druckwasserstrahles in einen Mahlraum verbracht wurde. Bei diesem älteren Verfahren wurde unmittelbar die direkte Umwandlung der inneren Energie und insbesondere der fühlbaren Wärme von Schlackenschmelzen in Mahlarbeit ausgenutzt. Alternativ zur Verwendung von Druckwasser wurde auch bereits die Verwendung von Dampf unter relativ hohem Druck und Temperaturen von etwa 300° C vorgeschlagen. Der Dampf wurde durch die flüssige Schlacke, welche Temperaturen von etwa 1500° C aufweist, rasch erwärmt, wodurch eine rasche Expansion erzielt wurde. Die daraus resultierende kinetische Energie wurde zum Zerteilen des Strahles und zum Zerkleinern der Schlacke herangezogen, wobei in der Folge die Abkühlung durch zusätzliches Eindüsen von Druckwasser verbessert und beschleunigt werden konnte. Bei derartigen Verfahren unter Verwendung von Druckwasser und Dampf werden hohe Dampfmengen benötigt, um die erforderliche kinetische Energie zu erzeugen. Diese Dampfmengen können im Kreislauf geführt werden, wobei allerdings mit relativ hohen Verlusten gerechnet werden muß. In der Regel wurde der Dampf nach dem Granulieren der Schlacke kondensiert und neuerlich verdampft.According to an older proposal by the applicant (AT-GM 94/98), a method for granulating and comminuting liquid slag was proposed, in which pressurized water was injected into the slag melt in particular for the comminution of liquid blast furnace slag and the slag as a jacket of the pressurized water jet a grinding room was spent. In this older method, the direct conversion of the internal energy and especially the sensible heat of slag melts into grinding work was used directly. As an alternative to the use of pressurized water, the use of steam under relatively high pressure and temperatures of approximately 300 ° C. has already been proposed. The vapor was quickly heated by the liquid slag, which has temperatures of about 1500 ° C, whereby rapid expansion was achieved. The resulting kinetic energy was used to break up the jet and shred the slag, with the result that the cooling could be improved and accelerated by additional injection of pressurized water. In such processes using pressurized water and steam, large amounts of steam are required to generate the required kinetic energy. These amounts of steam can be circulated, although relatively high losses must be expected. As a rule, the steam was condensed after granulating the slag and evaporated again.

Zur Verbesserung der Energiebilanz eines derartigen Verfahrens wurde nun gemäß einem weiteren noch nicht veröffentlichten Vorschlag in die Schlacke unmittelbar Kohle, Kohlenwasserstoffe oder Kohlewassergemische eingestoßen, wobei die auf diese Weise in den Granulierraum eingebrachten Kohlenwasserstoffe bzw. die Kohle mit eingedüstem Wasser zu Spaltgas umgesetzt wurde. Mit einem derartigen Verfahren konnte somit die Energiebilanz wesentlich verbessert werden.In order to improve the energy balance of such a method, coal, hydrocarbons or coal water mixtures were now directly injected into the slag in accordance with a further, as yet unpublished proposal, the hydrocarbons introduced in this way into the pelletizing chamber or the coal with injected water being converted into cracked gas. With With such a process, the energy balance could be significantly improved.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein derartiges Verfahren weiter zu vereinfachen und die Energiebilanz bei gleichzeitiger Minimierung der einzubringenden Wasser- bzw. Dampfmenge weiter zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß überhitzter Dampf mit Temperaturen von über 1000° C in die flüssige Schlacke nahe der Schlackenaustrittsöffnung eingeblasen wird und daß die Kühlung im anschließenden Granulierraum durch endotherme Umsetzung des überhitzten Dampfes mit in den Granulierraum eingebrachten Kohlenwasserstoffen unter Bildung von CO und H2 vorgenommen wird. Dadurch, daß nun abweichend von allen vorbekannten Vor- schlagen überhitzter Dampf mit überaus hohen Temperaturen zum Einsatz gelangt, gelingt es die Schlacke und den Dampf quasi isotherm in den Granulierraum einzubringen. Dadurch, daß nun in den Granulierraum Kohlenwasserstoffe eingebracht werden, kann das Einbringen von Kohlenwasserstoffen genau dosiert werden und auf die eingebrachte Dampfmenge optimiert werden, wobei aufgrund des hohen Überhitzungsgrades des Dampfes eine überaus rasche Umsetzung mit den in den Granulierraum eingebrachten Kohlenwasserstoffen vorgenommen werden kann. Bei dieser überaus raschen endothermen Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit überhitztem Wasserdampf erfolgt eine rasche Abkühlung, wobei der eingebrachte überhitzte Wasserdampf weitestgehend bis vollständig verbraucht wird und die Energie im Reaktionsprodukt der stark endothermen Umsetzung gespeichert wird. Bei der stark endothermen Umsetzung unter rascher Abkühlung wird hiebei Kohlenmonoxid und Wasserstoff gebildet, welcher weitestgehend wasserdampffrei abgezogen werden kann, sodaß die Probleme mit kondensierendem Wasser weitestgehend eliminiert werden können. Insgesamt wird hiebei aufgrund der durch die hohe Temperatur bedingten raschen Umsetzung des überhitzten Dampfes mit dem Kohlenwasserstoff zu- nächst eine deutliche VolumsVergrößerung unter lokalem Druckanstieg bei gleichzeitig nachfolgender starker Abkühlung unter entsprechender Volumsreduktion beobachtet, wodurch eine beson- ders intensive Zerkleinerungsarbeit auf kleinstem Raum zur Wirkung gelangt. Das erzeugte Spaltgas bzw. Synthesegas, bestehend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, kann bei relativ hoher Temperatur, bei welcher die Schlackenpartikel bereits weitestgehend erstarrt sind, abgezogen werden und unmittelbar nicht nur mit der fühlbaren Wärme, sondern vor allen Dingen auch mit der gespeicherten chemischen Wärme weiter genützt werden. Aufgrund der raschen Umsetzung, bedingt durch die hohen Temperaturen des überhitzten Dampfes, gelingt es den Dampfbedarf gegenüber be- kannten Verfahren auf einen Bruchteil der bisher benötigten Menge zu reduzieren und gleichzeitig die beim gewünschten raschen Abkühlen frei werdende Energie rasch durch chemische Umsetzung abzubinden und auf diese Art und Weise abzuziehen.The invention now aims to further simplify such a method and to further improve the energy balance while minimizing the amount of water or steam to be introduced. To achieve this object, the process according to the invention essentially consists in that superheated steam at temperatures of over 1000 ° C. is blown into the liquid slag near the slag outlet opening and that the cooling in the subsequent pelletizing chamber by endothermic conversion of the superheated steam with hydrocarbons introduced into the pelletizing chamber is carried out with the formation of CO and H2. Because superheated steam with extremely high temperatures is used in deviation from all previously known proposals, the slag and the steam can be introduced into the pelletizing space in a quasi-isothermal manner. The fact that hydrocarbons are now introduced into the pelletizing chamber enables the introduction of hydrocarbons to be metered precisely and optimized for the amount of steam introduced, and because of the high degree of superheating of the steam, an extremely rapid reaction with the hydrocarbons introduced into the pelletizing chamber can be carried out. In this extremely rapid endothermic reaction of hydrocarbons with superheated steam, there is rapid cooling, the superheated steam introduced being largely or completely used up and the energy being stored in the reaction product of the strongly endothermic reaction. In the case of the strongly endothermic reaction with rapid cooling, carbon monoxide and hydrogen are formed, which can be drawn off largely without steam, so that the problems with condensing water can be largely eliminated. Overall, due to the rapid reaction of the superheated steam due to the high temperature with the hydrocarbon, a significant increase in volume is initially observed under local pressure rise with simultaneous subsequent strong cooling with a corresponding volume reduction. intensive shredding work takes effect in the smallest space. The fission gas or synthesis gas generated, consisting of carbon monoxide and hydrogen, can be drawn off at a relatively high temperature at which the slag particles have already largely solidified, and immediately not only with the sensible heat, but above all with the stored chemical heat be used. Due to the rapid conversion, caused by the high temperatures of the superheated steam, the steam requirement compared to known processes can be reduced to a fraction of the amount previously required and, at the same time, the energy released during the desired rapid cooling can be quickly set off by chemical conversion and onto it Way to deduct.

Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren hierbei so durchgeführt, daß Dampf mit Temperaturen zwischen 1300° und 1500° C eingesetzt wird. Da flüssige Schlacken üblicherweise bei Temperaturen von etwa 1500° C in Granulierräume eingebracht werden, gelingt es mit derartig hohen Dampftemperaturen weitest- gehend isotherm im Bereich des Schlackenauslaufes eines Schlackenvorratsbehälters, beispielsweise eines Tundish, zu arbeiten, sodaß die gewünschte Umsetzungsarbeit tatsächlich lokal begrenzt im Granulierraum erbracht wird.The process according to the invention is advantageously carried out in such a way that steam with temperatures between 1300 ° and 1500 ° C. is used. Since liquid slags are usually introduced into granulation rooms at temperatures of around 1500 ° C., it is largely possible to work isothermally in the area of the slag outlet of a slag storage container, for example a tundish, with such high steam temperatures, so that the desired implementation work is actually performed locally in the granulation room becomes.

Gegenüber bekannten Verfahren kann Dampf nicht nur in wesentlich geringerer Menge, sondern auch mit wesentlich geringerem Druckniveau zum Einsatz gelangen, wobei mit Vorteil so vorgegangen wird, daß der überhitzte Dampf unter einem Druck von 1,5 bis 3 bar eingesetzt wird.Compared to known processes, steam can be used not only in a significantly smaller amount, but also at a significantly lower pressure level, with the procedure advantageously being that the superheated steam is used at a pressure of 1.5 to 3 bar.

Die Erzeugung des stark überhitzten Dampfes gelingt in besonders einfacher Weise dadurch, daß der Dampf, insbesondere Sattdampf, in einem Regenerativ-Erhitzer überhitzt wird. Derartige Regene- rativ-Erhitzer sind beispielsweise als sogenannte "COWPER"-Rege- nerativ-Erhitzer in Stahlwerken anzutreffen und werden beispielsweise für die Heißwinderhitzung von Hochöfen verwendet. Da der Sattdampf mit relativ geringem Druck durch derartige Regene- rativ-Erhitzer geleitet wird, gelingt es mit konventionellen Einrichtungen ein hohes Maß an Überhitzung zu erzielen.The strongly superheated steam is generated in a particularly simple manner by superheating the steam, in particular saturated steam, in a regenerative heater. Such regenerative heaters can be found, for example, as so-called "COWPER" regenerative heaters in steelworks and are used, for example, for hot-blast heating of blast furnaces. Since the saturated steam at relatively low pressure due to such rain rative heater, conventional devices can achieve a high degree of overheating.

Mit Vorteil läßt sich die gewünschte gezielte Kühlung im Granu- lierraum dadurch verwirklichen, daß die Kohlenwasserstoffe in den Granulierraum eingedüst werden. Ein derartiges Eindüsen von Kohlenwasserstoff bzw. Einblasen von gasförmigen Kohlenwasserstoffen über entsprechende Gasauslaßdüsen erlaubt es die gewünschte Kühlwirkung gezielt zu regeln und auf die tatsächlich minimal benötigte Menge an überhitztem Dampf einzustellen.The desired targeted cooling in the pelletizing chamber can advantageously be achieved by injecting the hydrocarbons into the pelletizing chamber. Such injection of hydrocarbon or injection of gaseous hydrocarbons via appropriate gas outlet nozzles allows the desired cooling effect to be regulated in a targeted manner and adjusted to the minimally required amount of superheated steam.

Ein Ausbringen der erstarrten und zerkleinerten Teilchen kann in einer oder mehreren Stufen erfolgen. Mit Vorteil wird zu diesem Zweck so vorgegangen, daß das Granulat bei Temperaturen < 650° C, vorzugsweise < 600° C, über eine Schleuse, insbesondere Zellradschleuse, aus dem Granulierraum abgezogen wird und daß das gebildete Spaltgas bzw. Synthesegas über einen Staubabscheider, beispielsweise Heißzyklon, abgezogen wird. Aus dem Staubabscheider kann weiteres besonders fein zerkleinertes Material abgezogen werden, sodaß Granulate mit der gewünschten Korngrößenverteilung unmittelbar erzielt werden können.The solidified and comminuted particles can be discharged in one or more stages. For this purpose, the procedure is advantageously such that the granules are withdrawn from the granulating chamber at temperatures <650 ° C., preferably <600 ° C., via a lock, in particular cellular wheel lock, and that the cracked gas or synthesis gas formed is removed via a dust separator, for example Hot cyclone, is withdrawn. Further particularly finely ground material can be drawn off from the dust separator, so that granules with the desired particle size distribution can be obtained directly.

Für die nachfolgende Verwendung des gebildeten Spalt- bzw. Synthesegases und insbesondere für die bevorzugte Verwendung im Rahmen einer Direktreduktion von Erzen, ist es besonders vorteilhaft, wenn das gebildete Spaltgas bzw. Synthesegas bei Temperaturen zwischen 600° und 700° C abgezogen wird.For the subsequent use of the cracked gas or synthesis gas formed and in particular for the preferred use in the context of a direct reduction of ores, it is particularly advantageous if the cracked gas or synthesis gas formed is drawn off at temperatures between 600 ° and 700 ° C.

Eine Teilmenge des gebildeten Spaltgases bzw. Synthesegases kann unmittelbar zum Heizen der Regenerativ-Wärmetauscher für das Überhitzen von Dampf eingesetzt werden. Derartige Regenerativ- Wärmetauscher können naturgemäß dann, wenn das hochwertige Synthesegas beispielsweise unmittelbar für eine Direktreduktion Verwendung finden kann, auch durch Verbrennen von fossilen Brennstoffen beheizt werden. Die wesentliche Einsparung an benötigtem Dampf erlaubt es, wie dies einer bevorzugten Verfahrensweise entspricht, so vorzugehen, daß pro Tonne Schlacke 0,15 bis 0,25 t Dampf eingesetzt wird.A portion of the cracked gas or synthesis gas formed can be used directly for heating the regenerative heat exchanger for the superheating of steam. Such regenerative heat exchangers can of course also be heated by burning fossil fuels if the high-quality synthesis gas can be used directly, for example, for direct reduction. The substantial saving in steam required, as is the case with a preferred procedure, allows the procedure to be used in such a way that 0.15 to 0.25 t of steam are used per ton of slag.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung ist mit 1 schematisch eine Sattdampfquelle bezeichnet, aus welcher Sattdampf bei einem Druck von ungefähr 2 bar entnommen werden kann. Der Sattdampf wird über die Leitung 2 und ein Umschaltventil 3 einem ersten Regenerativ-Wärmetauscher 4 zugeführt, wobei zwei derartige Überhitzer bzw. Wärmetauscher 4 und 5 vorgesehen sind, welche alternativ betrieben werden. Die Wärmetauscher 4 und 5 werden über Leitungen 6 mit heißen Ver- brennungsgasen aufgeladen, wobei Sattdampf jeweils im Gegenstrom durch die aufgeheizten Wärmetauscher 4 bzw. 5 geleitet wird. Immer dann, wenn einer der beiden Wärmetauscher 4 bzw. 5 im Gegenstrom mit Sattdampf zur Überhitzung des Sattdampfes betrieben wird, wird der jeweils andere Wärmetauscher 5 bzw. 4 durch heiße Verbrennungsabgase wiederum auf die entsprechend hohe Temperatur für die nachträgliche Überhitzung des Dampfes aufgeladen.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown schematically in the drawing. In the drawing, 1 schematically denotes a saturated steam source, from which saturated steam can be extracted at a pressure of approximately 2 bar. The saturated steam is fed via line 2 and a changeover valve 3 to a first regenerative heat exchanger 4, two superheaters or heat exchangers 4 and 5 being provided, which are operated alternatively. The heat exchangers 4 and 5 are charged with hot combustion gases via lines 6, saturated steam being passed in countercurrent through the heated heat exchangers 4 and 5, respectively. Whenever one of the two heat exchangers 4 or 5 is operated in countercurrent with saturated steam to overheat the saturated steam, the other heat exchanger 5 or 4 is in turn charged by hot combustion exhaust gases to the correspondingly high temperature for the subsequent overheating of the steam.

Der überhitzte Sattdampf gelangt mit Temperaturen von etwa 1500° C in eine Gaslanze 7, welche in ein flüssiges Schlackenbad eintaucht. Das Schlackenbad 8 ist hiebei in einem mit 9 angedeuteten Tundish enthalten und verläßt diesen Tundish über eine Schlackenaustrittsöffnung 10, wobei die flüssige Schlacke 8 den überhitzten Dampfstrahl der Lanze 7 im wesentlichen konzentrisch umgibt. Die flüssige Schlacke wird in der Folge in einen Granulierraum 11 ausgestoßen, in welchen über Leitungen 12, welche beispielsweise zu Ringdüsen führen, Kohlenwasserstoffe eingeblasen werden. Die Umsetzung der Kohlenwasserstoffe mit dem überhitzten Dampf führt hiebei zur Bildung von Spalt- bzw. Synthesegas, wobei eine rasche Abkühlung auf Temperaturen von unter 700° C erzielt wird, da diese Umsetzung stark endotherm verläuft. Aufgrund der hohen Dampftemperaturen verläuft diese endotherme Umsetzung überaus rasch. Sofern zusätzliches Wasser bzw. Wasserdampf für die Umsetzung zum Zwecke der Abkühlung erforderlich ist, können zusätzliche Leitungen 13 mit Druckwasser oder Wasserdampf beaufschlagt werden und ein Druckwasser- strahl oder Wasserdampf gegen den Schlackenstrahl gerichtet werden.The superheated saturated steam reaches temperatures of approximately 1500 ° C. in a gas lance 7, which is immersed in a liquid slag bath. The slag bath 8 is contained in a tundish indicated by 9 and leaves this tundish via a slag outlet opening 10, the liquid slag 8 surrounding the overheated steam jet of the lance 7 essentially concentrically. The liquid slag is subsequently discharged into a pelletizing chamber 11, in which hydrocarbons are blown in via lines 12, which lead, for example, to ring nozzles. The reaction of the hydrocarbons with the superheated steam leads to the formation of cracked gas or synthesis gas, with rapid cooling to temperatures below 700 ° C. being achieved since this reaction is highly endothermic. Due to the high steam temperatures, this runs endothermic implementation extremely quickly. If additional water or water vapor is required for the reaction for the purpose of cooling, additional lines 13 can be pressurized with pressurized water or water vapor and a pressurized water jet or water vapor directed against the slag jet.

Das rasch erstarrende Material sammelt sich im Korngrößenbereich von etwa 10 bis 50 μm am unteren Ende des Granulierraumes 11 an, wobei diese Materialanhäufung schematisch mit 14 bezeichnet ist. Dieses Material kann über eine Schleuse, beispielsweise eine Zellradschleuse 15, ausgetragen werden.The rapidly solidifying material accumulates in the grain size range of approximately 10 to 50 μm at the lower end of the granulation chamber 11, this accumulation of material being designated 14 schematically. This material can be discharged via a lock, for example a cellular wheel lock 15.

Das entstehende Spaltgas bzw. Synthesegas bestehend aus Kohlen- monoxid und Wasserstoff gelangt in Richtung des Pfeiles 16 zu einem nachfolgenden Staubabscheider 17, welcher als Heißzyklon ausgebildet ist. Die Staubpartikel, deren Teilchengröße in derThe resulting cracked gas or synthesis gas consisting of carbon monoxide and hydrogen passes in the direction of arrow 16 to a subsequent dust separator 17, which is designed as a hot cyclone. The dust particles, whose particle size in the

Regel unter 20 μm liegt, sammeln sich am unteren Ende des Heiß- zyklones an und können über eine Schleuse, insbesondere eine weitere Zellradschleuse 18 ausgetragen werden. Das Spalt- bzw.Usually less than 20 μm, accumulate at the lower end of the hot cyclone and can be discharged via a lock, in particular another cellular wheel lock 18. The gap or

Synthesegas, welches von festen Partikeln gereinigt ist und weitestgehend frei von Wasserdampf ist, kann über die Leitung 19 abgezogen werden und in der Folge für weitere Zwecke im Rahmen eines Stahlwerkes eingesetzt werden. Dieses Spalt- bzw. Synthe- segas enthält neben der fühlbaren Wärme einen bedeutenden Anteil an chemischer Wärme, welche in dem Spalt- bzw. Synthesegas gespeiehert ist. Synthesis gas, which has been cleaned of solid particles and is largely free of water vapor, can be withdrawn via line 19 and subsequently used for other purposes in a steel mill. In addition to the sensible heat, this cracked gas or synthetic gas contains a significant proportion of chemical heat which is stored in the cracked gas or synthesis gas.

Claims

Patentansprüche : Claims: 1. Verfahren zum Zerkleinern und Granulieren von Schlacken, bei welchem flüssige Schlacke (8) mit Dampf in einen Granulierraum (11) ausgestoßen und gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß überhitzter Dampf mit Temperaturen von über 1000° C in die flüssige Schlacke (8) nahe der Schlackenaustrittsöffnung eingeblasen wird und daß die Kühlung im anschließenden Granulierraum (11) durch endotherme Umsetzung des überhitzten Dampfes mit in den Granulierraum (11) eingebrachten Kohlenwasserstoffen unter Bildung von CO und H2 vorgenommen wird.1. A process for comminuting and granulating slag, in which liquid slag (8) is expelled and cooled with steam into a granulating chamber (11), characterized in that superheated steam at temperatures of over 1000 ° C in the liquid slag (8) is blown in near the slag outlet opening and that the cooling in the subsequent pelletizing chamber (11) is carried out by endothermic reaction of the superheated steam with hydrocarbons introduced into the pelletizing chamber (11) to form CO and H2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf mit Temperaturen zwischen 1300° und 1500° C eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that steam is used at temperatures between 1300 ° and 1500 ° C. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der überhitzte Dampf unter einem Druck von 1,5 bis 3 bar eingesetzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the superheated steam is used under a pressure of 1.5 to 3 bar. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf, insbesondere Sattdampf, in einem Regenerativ- Erhitzer (4,5) überhitzt wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the steam, in particular saturated steam, is overheated in a regenerative heater (4,5). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe in den Granulierraum (11) eingedüst werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the hydrocarbons are injected into the granulating chamber (11). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (14) bei Temperaturen < 650° C, vor- zugsweise < 600° C, über eine Schleuse, insbesondere Zellradschleuse (15) , aus dem Granulierraum (11) abgezogen wird und daß das gebildete Spaltgas bzw. Synthesegas über einen Staubabscheider (17), beispielsweise Heißzyklon, abgezogen wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the granules (14) at temperatures <650 ° C, preferably <600 ° C, via a lock, in particular cellular wheel lock (15), from the pelletizing chamber (11th ) is withdrawn and that the cracked gas or synthesis gas formed is withdrawn via a dust separator (17), for example a hot cyclone. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gebildete Spaltgas bzw. Synthesegas bei Temperaturen zwischen 600° und 700° C abgezogen wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the cracked gas or synthesis gas formed is withdrawn at temperatures between 600 ° and 700 ° C. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spaltgas bzw. Synthesegas einer Direktreduktion von Erzen zugeführt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the cracked gas or synthesis gas is fed to a direct reduction of ores. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spaltgas bzw. Synthesegas zum Heizen der Regenerativ-Wärmetauscher (4,5) für das Überhitzen von Dampf eingesetzt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the cracked gas or synthesis gas for heating the regenerative heat exchanger (4,5) is used for the superheating of steam. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß pro Tonne Schlacke 0,15 bis 0,25 t Dampf eingesetzt wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that 0.15 to 0.25 t steam is used per ton of slag.
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