DE2740372A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formkoerpern, insbesondere pellets aus sekundaerschlaemmen der huettenindustrie - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formkoerpern, insbesondere pellets aus sekundaerschlaemmen der huettenindustrieInfo
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Description
Anlage zum Patentgesuch η Η 77/61
der Klöckner-Humboldt-Deutz ^* Gr/Wr
Aktiengesellschaft
vom 22. Aug. 1977
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern,
insbesondere Pellets aus Sekundärschlämmen der Hüttenindustrie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Pellets, aus Sekundärschlämmen
der Hüttenindustrie.
Es sind bereits Verfahren bekannt, um Sekundärstoffe der Hüttenindustrie,
insbesondere der Eisenhüttenindustrie, wie beispielsweise Hochofen-Gichtstaube, LI>-Konverter schlämme, Stahlwerksstäube,
Sinterstäube etc. zu agglomerieren, sodann in einem Direktreduktionsprozeß zu reduzieren, und den reduzierten
Eisenschwamm im Hochofen und/oder im Stahlkonverter einzusetzen, (siehe proceeding of iron making conference AIME 33,
1974, pagina 73 - 80)
Dabei wird der Agglomerationsprozeß vorwiegend nach dem klassischen Sinter-, Pelletier- oder Brikettierverfahren vorgenommen.
Diese bekannten Verfahren haben Jedoch folgende Nachteile:
Um Pellets herstellen zu können, müssen die Sekundärschlämme zunächst entwässert werden. Da diese Jedoch vorwiegend im
Feinstkornbereich (0 bis 40/u) vorliegen, ist der Ent-
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Wässerungsprozeß mit dem Ziel, einen Rest-Feuchtegehalt von ca. 8 bis 10 % für die nachfolgende Pelletierstufe zu erreichen,
nicht in einem Arbeitsgang durchführbar. Deshalb muß der Schlamm nach einer ersten mechanischen Entwässerungsstufe einem nachfolgenden
thermischen Trocknungsprozeß unterzogen werden. Diesem schließt sich zur Erzielung einer definierten Korngröße
ein Zerkleinerungsvorgang an, worauf das Produkt zum Zwecke der Pelletierung wieder angefeuchtet wird. Trotz dieser aufwendigen
Arbeitsweise bringt auch die Vielzahl von Verfahrensstufen oftmals nicht die gewünschte Pelletqualität, weil die
Verteilung von Bindemittel und Wasser wegen der Feinheit des Grundstoffes oft nicht homogen genug ist.
Außerdem haben die so erzeugten Pellets die Tendenz, beim Brennvorgang zu springen oder zu zerplatzen, da die Wasserkapillaren aufgrund des Feinstkornes sehr fein sind und daher
örtlich hohe Wasserdampfdrücke im Pelletkern entstehen.
Die Zuführung von Sekundärschlämmen zu einer Sintermischung hat den weiteren Nachteil, daß die Gasdurchlässigkeit der
Sinterschicht, und damit die Sinterleistung des Sinterbandes,
sehr stark herabgesetzt werden. Außerdem besteht die Gefahr der Verdampfung von Blei, Zink und Alkalien in den Sinterabgasen.
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Wenn dagegen die Sekundärschlämme brikettiert werden sollen,
müssen diese zunächst wieder eingedickt, sodann filtriert, getrocknet, gemahlen und homogenisiert werden. Dies ergibt
ebenfalls eine umfangreiche Kette von Prozeduren mit hohen Kosten. Die Gefahr, daB infolge zu geringer Porosität die
brikettierten Formlinge beim Trocknungs- und Sinterprozeß zum Zerspringen neigen, ist auch bei diesem Verfahren - wie
bei den Pellets - nicht auszuschließen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Her» stellung von Formkörpern aus Sekundärschlämmen der Hüttenindustrie vorzuschlagen, welches mit erheblich geringerem Aufwand durchgeführt werden kann, als die bekannten Verfahren und
dabei die Nachteile, insbesondere beim fertigen Produkt, vermeidet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Vorrichtung hierfür zur Verfügung zu stellen.
Mit der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Formgebung während und mit Hilfe einer mehrstufigen,
vorzugsweise zweistufigen Filtrierentwässerung erfolgt.
Dabei wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß die Formgebung in einem Prozeßgang mit zwei unmittelbar einander folgenden
Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt eine primäre
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Grobkorn-Filterkuchenschicht aus einer Trübe mit Feststoff-Partikeln
eines definierten Körnungsbandes»Unmittelbar anschließend
im zweiten Schritt eine diese überlagernde sekundäre Feinstkorn-Filterkuchenschicht aus der den Sekundärschlamm enthaltenden
Trübe hergestellt wird.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, da0 das definierte Körnungsband der Feststoffpartikeln
in etwa der folgenden Abstufung vorliegt:
ca. 20 % bis 40 %, vorzugsw. ca. 30 % <T40 /um
ca, 40 % bis 70 %, vorzugsw. ca. 60 %
zwischen 40 - 300 /um
ca. 0 % bis 20 %, vorzugsw. ca. 10 %
zwischen 300 bis 500 /um.
Eine zweckmäßige Durchführung des Verfahrens wird auch dann noch erreicht, wenn der Kornaufbau des SekundärSchlammes zu
annähernd 100 % unter 40 /um liegt.
Schließlich hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Gewichtsverhältnis
der Filterschichten eines Formkörpers zwischen 70 % I 30 % und 30 % J 70 %, vorzugsweise bei annähernd 50 % /
50 % liegt.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin,
daß bei mindestens einem Feststoff-Flüssigkeitsfilter, bei dem
auf dem Filterbelag ein Formgitter angeordnet ist, das Filter zur Beaufschlagung mit verschiedenen Trübesorten mit mindestens
zwei im Trübeeinzugsbereich hintereinander gelegenen Trübespeichern ausgestattet ist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Vorrichtung ergibt sich mit einer Anordnung, wobei ein Trübespeicher für die Grobkorn-Trübe,
in Arbeitsrichtung des Filters gesehen, einem TrUbespeioher für die Sekundär-Schlamm-Trübe vorgeschaltet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung kann auch die Maßnahme getroffen sein, daß die Trübespeicher in einem
Behälter angeordnet und durch eine Trennwand voneinander getrennt sind.
Ausführungen der Erfindung sowie deren Vorteile werden anhand von Zeichnungen sowie auch anhand eines praktischen Durchführungsbeispleles näher beschrieben und dabei eingehend erläutert. Es zeigen:
ein Vakuum-Trommelfilter mit einem Vabenformband
und zwei unterhalb der Filtertrommel angeordneten Trübespeichern, im Schnitt,
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FIg, 2 eine ähnliche Anordnung mit unsymmetrischer Aufteilung der beiden Trübespeicher, ebenfalls im
Schnitt,
Flg. 3 ein Trommelzellen-Filter mit fester Anordnung
des Formgitters und zwei oberhalb dessen aufgesetzten Trübespeichern, im Schnitt,
Fig. 4 u.
Fig. 5 eine Doppeltrommel-Filteranordnung mit getrennten Trübespeichern, im Schnitt,
einen Filterformkörper aus zwei Schichten, bestehend aus Grobkorn und Feinstkorn, in etwa
10-facher Vergrößerung, im Schnitt.
Fig. 1 zeigt eine drehbare und teilweise in Erzschlamm eintauchende Filtertrommel 1, auf deren Oberfläche sich der
Filterkuchen absetzt. Diese Filtertrommel 1 ist in den Eintauchbereichen 2 und 3 von einem gitterartig unterteilten,
endlosen und zusammen mit der Filtertrommel 1 bewegten Formband 4 umschlungen, in dessen ZwischenräumenrSich der auf
der Filteroberfläche ansetzende Filterkuchen in Gestalt von einzelnen Forakörpern 7 einlagert.
Das Formband 4 wird mit den eingelagerten Formkörpern 7 zu einer üelenkrolle 5 und weiter zu einer Klopfstation 6 geführt, wo die Formkörper 7 aus den Gitteröffnungei^des Bandes
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herausgeklopft werden.
Unterhalb der Filtertrommel 1 sind zwei getrennte Trübespeicher 8 und 9 angeordnet. In diesen befinden sich die
Rührwerke 10 und 11. Durch eine mit einer Spindelanordnung nachstellbare elastische Trennwand-Anordnung 13 wird die
Trennung der beiden Trübespeicher 8 und 9 aufrechterhalten und im Betrieb von Fall zu Fall nachjustiert.
In der durch den Richtungspfeil 14 angedeuteten Bewegungsrichtung der Trommel 1 bzw. des Gitterformbandes 4 setzt der
Filtrationsprozeß einer betrachteten Filterpartie zunächst im Trübespeicher 8 ein und wird nach Passieren der Trennwand
im Trübespeicher 9 fortgesetzt. Der Trübespeicher 8 enthält die Grobkorntrübe mit definiertem Kornband, während sich im
Trübespeicher 9 die Feinststoff-Trübe aus dem Sekundärschlamm befindet.
In der ersten Stufe des Filtrationsprozesses bildet sich innerhalb
des Trübespeichers 8 eine Primärschicht aus Feststoffteilchen mit einem definierten Ko'rnungsband, welche die besondere
Funktion hat, das Filtertuch von Jeglicher Verunreinigung oder Verstopfung durch die nachfolgenden Feinetstoffe
des Sekundärschlammes zu schützen.
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In der zweiten Stufe des Filtrationsprozesses wird im Verlauf der Drehbewegung des Filters der im Trübespeicher 9 befindliche
Sekundärschlamm durch die Primärschicht hindurch angesaugt. Dabei wirkt die Primärschicht als Vorfilter und schützt
das unter dem Formgitter liegende Filtermedium vor dem Eindringen der Feinstkornbestandteile.
Eine etwas andere Aufteilung der Trübespeicher zeigt Fig. 2. Die Grobkorntrübe befindet sich in dem Vorschaltspeicher 14,
der wegen seiner Lage und des relativ geringen Volumens im Gegensatz zu dem mit Sekundärechlamm-Trübe gefüllten Speicher
kein Rührwerk aufweist. Die Arbeitsweise der modifizierten Vorrichtung ist jedoch prinzipiell derjenigen nach Fig. 1
gleich.
Fig. 3 zeigt ein Vakuum-Trommelzellenfilter mit einem die äußere Peripherie bildenden Formgitterband 16. Oberhalb des
Formgitterbandes 16 sind die Trübespeicher 17 und 18 angeordnet. Sie werden von auf der Oberfläche des Formgitterbandes
dichtend abrollenden Walzen 19 und 20, 21 aus hochelastischem Kunststoff begrenzt. Die beiden unterschiedlichen Trübesorten
werden mit Hilfe der beiden Aufgabevorrichtungen 22, 23 in die entsprechenden Trübespeicher 17, 18 eingeleitet. Im unteren
Bereich 24 der Filtertrommel werden die Formlinge 25 ausgestoßen und von einem Transportband 26 aufgefangen. Mit einer
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Waschvorrichtung 27 wird das Formgitterband 16, welches sich
in Richtung des Pfeiles 28 bewegt, vor dem Wiedereintauchen in einen der Trübespeicher 17, 18 von anhaftendem Gut gesäubert.
Auch bei dieser Ausführung der Vorrichtung ist die Funktion gemäß der folgenden Erläuterung leicht erkennbar. Beim Eintauchen
einer betrachteten Partie des Formbandes 16 in den in Bewegungsrichtung des Pfeiles 28 ersten Trübespeicher 17 mit
der Grobtrübe, setzt sich in den Formmulden des Formgitterbandes 16 eine primäre Filterkuchenschicht aus den Feststoffpartikeln
mit einem definierten Kornband ab* Nach Passieren der Trennwalze 20 taucht die Filterpartie mit der so gebildeten
Primärschicht eines Formlinge in die Trübe des Speichers 18 ein, wobei sich eine weitere, sekundäre Schicht
aus den Feststoffteilchen des SekundärSchlammes oberhalb
der ersten Filterkuchenschicht anlagert, und zusammen mit der primären Filterkuchenschicht den fertigen Formling bildet.
Bei der weiteren Drehung der Filtertrommel um den Winkel OC ,
welcher etwa 90° beträgt, wird ein weitgehender Entwässerungsund Trocknungsprozeß durchgeführt. Im unteren Bereich 24 stößt
dann die Trommel, infolge eines mit der Steuerung hervorgerufenen Luft-Überdruckstoßes, die fertigen Formlinge aus,
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welche auf die Transporteinrichtung 26 fallen und von dort zur nachfolgenden Trocken- und Sintervorrichtung transportiert
werden.
Fig. 4 zeigt eine an sich vom Grundprinzip her bekannte Anordnung eines Doppel-Trommelfilters, ausgestattet für die erfindungsgemäße Zweistoff-Filtration mit sowohl einem ersten,
unterhalb der Filtertrommeln gelegenen Trübespeicher 30 für die Trübe mit den Grobpartikeln, als auch mit einem zweiten,
oberhalb der gitterartigen Formbänder gelegenen Trübespeicher für die Sekundärschlamm-Trübe. Fig. 5 zeigt einen Doppeltrommelfilter für die Dreistoffiltration mit drei Trübespeichern ty, 5o;3f.
Die Funktion dieser Einrichtung bedarf für den Fachmann keiner weiteren Erläuterungen, da diese nach den vorhergegangenen
Beispielen selbsterläuternd ist, und weil die Funktion vom Prinzip her den weiter oben beschriebenen Filtriereinrichtungen gleich ist.
Fig. 6 zeigt das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Filterformkörpers, welcher aus zwei überlagerten
Schichten von Filterkuchen besteht. Mit der Ziffer 32 ist eine primäre Grobschicht bezeichnet, welche im vorliegenden Beispiel
au« Grobkorn-Magnetit-Konzentrat besteht. Mit 33 ist eine sekundäre Schicht bezeichnet, welche aus Feinststoffen eines
LD-Konverterstaubes besteht. Aus der Fig. 5 ist die Entstehung
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des Filterformkörpers mit Hilfe eines zweistufigen Filtrationsprozesses
deutlich erkennbar.
Die besonderen Vorteile dieser Verfahrensweise sind folgende:
Die besonderen Vorteile dieser Verfahrensweise sind folgende:
- Es bietet sich die problemlose Möglichkeit der Einbindung von feinsten Sekundärschlamm-Partikeln zusammen
mit einem aus Grobkorn eines definierten Körnungsbandes bestehenden Primärschlaram in einem
einzigen Filtrationsprozess. Dabei erreicht man eine optimale Füllung der Hohlräume des Formkörpers, ohne
allzu enge Kapillaren. Durch teilweise Anlagerung von Feinstteilen in den Zwischenräumen der Grobpartikeln
wird die Gesamtfestigkeit, das heißt, sowohl die Grünfestigkeit als auch die Brennfestigkeit
der hergestellten Formkörper durch Brückenbildung verbessert, wobei die Feinstpartikeln die Funktion
eines Bindemittels übernehmen.
- Die Verfahrensweise ist denkbar einfach, weil die Durchführung bis zum Entstehen des Grünformkörpers
in einem einzigen Prozeß in zwei unmittelbar nacheinander folgenden Schritten erfolgt.
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- Der Mehrschichtenkörper bietet die Möglichkeit der Beschickung auf ein Sinterband oder nach thermischer
Behandlung in einen Reduktionsdrehofen oder gegebenenfalls auch in einen Schachtofen, Hochofen, etc.
- Der Pb-, Zn- sowie Alkalispiegel des hergestellten Produktes wird durch Einbindung von Pb-, Zn- und
alkalifreien Erz- bzw. Mineralbestandteilen in erheblichem Umfange gesenkt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispieles nochmals näher erläutert:
Ein russisches Magnetitkonzentrat mit einer Siebanalyse gemäß der folgenden Tabelle 1 und einer Trübe von 2.000 g Feststoff/l wurde in den ersten Trübespeicher einer beschriebenen
Vorrichtung eingegeben und 5 Sekunden angesaugt. Die Dicke der angesaugten Primärschicht betrug bei intensiver Agitation
im Trübespeicher ca. 6 mm.
Im Verlauf der weiteren Drehung der Filtertrommel wurde der in einen folgenden, zweiten Trübespeicher eingegebene Sekundärschlamm, ein LD-Konverterschlamm, dessen chemische Zusammensetzung sowie Siebanalyse aus den Tabellen 2 und 3 zu
entnehmen sind, zehn Sekunden lang durch die Primärschicht des Grobfilterkuchens hindurch gesaugt. Dabei enthielt die
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Trübe des LD-Konverterschlammes 600 g Feststoff/1. Die Dicke
der dabei angesaugten Sekundärschicht betrug im Durchschnitt aus einer Reihe von 20 Versuchen 6,5 mm. (Siehe Fig. ß)
Danach erfolgte eine Trockensaugung des zweischichtigen Filterkuchens während einer Zeitdauer von 40 Sekunden. Die Endfeuchte des Filterkuchens betrug in Mittel 8,3 X. Die hergestellten Grünfilterformlinge wurden mittels einer Köpfvorrichtung ausgestoßen und anschließend einem Trocknungsprozeß unterworfen. Die Trockenfestigkeit der hergestellten
Formkörper mit den Abmessungen von 14 χ 14 mm Kantenlänge und im Durchschnitt 12,5 mm Höhe betrug ca. 20 N pro Formkörper.
Tabelle 1 Siebanalyse des verwendeten russischen Magnetitkonzentrates
unter 40/um 35 %
40 - 300/um 60 %
300 - 500/um 5 %
Fe2O3 57 %
SiO2 1,5 %
CaO 7,1 %
Al2O3 0,3 X
Pb 0,13 %
Alkalien 0,4 %
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unter 40/um 100 %
Die Erfindung, insbesondere die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,sind nicht auf die gezeigten und beschriebenen Beispiele beschränkt. Vielmehr sind eine Vielzahl von
Variationsmöglichkeiten im Rahmen üblicher Praktiken der Filtrationstechnik respective von Vorrichtungen denkbar,
welche dem mit der Filtrationstechnik vertrauten Fachmann ohne wei teres zugänglich sind. Alle solche Ausgestaltungen
der Erfindung fallen indessen in deren Rahmen, sofern sie
einem der folgenden Patentansprüche genügen.
Das Verfahren erhält noch dadurch eine wesentliche vorteilhafte Modifikation, weil die Einlagerung der Feinststoff-Teilchen in das Gefüge der Grob-Filter-Schicht deren Zusammenhalt erheblich verbessert.
Daher kann erstmals mit der Erfindung im oberen Kornbereich des definierten Körnungsbandes eine obere Grenze bis ca. 1 mm
- im Gegensatz zu bekannten Pelletierungsverfahren - angewendet werden.
Patentansprüche - 15 -
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Claims (1)
- KHD H 77/61Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Pellets aus Sekundärschlämmen der Hüttenindustrie, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung während und mit Hilfe einer mehrstufigen, vorzugsweise zweistufigen Filtrierentwässerung erfolgt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung in einem Prozeßgang mit zwei unmittelbar einander folgenden Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt eine primäre Grobkorn-Filterkuchenschicht aus einer Trübe mit Feststoffpartikeln eines definierten Körnungsbandes und unmittelbar anschließend im zweiten Schritt eine diese überlagernde sekundäre Feinstkorn-Filterkuchenschicht aus der den Sekundärschlamm enthaltenden Trübe hergestellt wird.3* Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das definierte Körnungsband der Feststoffpartikeln in etwa der folgenden Abstufung vorliegt:ca. 20 Ji bis 40 Ji, vorzugsweise ca. 30 Ji ^.40/umca. 40 Ji bis 70 Ji, vorzugsweise ca. 60 Jizwischen 40 - 300 /umca. 0 Ji bis 20 Ji, vorzugsweise ca. 10 Jizwischen 300 - 500 /um- 16 -909812/0056ORIGINAL INSPECTEDKHD H 77/614. Verfahren nach eines der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kornaufbau des Sekundärschlammes zu annähernd 100 % unter 40/um liegt.5. Verfahren nach eines der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der Filterschichten eines Formkörpers zwischen70 % 30 % 30 % 70 % vorzugsweise bei annähernd50 % 50 % liegt.6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens einen Feststoff-FlUssigkeitsfllter, bei dem auf dem Filterbelag ein Formgitter angeordnet ist, und das Filter zur Beaufschlagung mit verschiedenen Trübesorten mit mindestens zwei im Trübeeinzugsbereich hintereinander gelegenen Trübespeichern (β, 9| 14, 15) ausgestattet ist.7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trübespeicher (8, 14) für die Grobkorn-Trübe, in Arbeits-- 17 -909812/00562 7 /: O ο 7■^ KHD- rr - π 77/61richtung (14, 28) des Filters gesehen, einem Trübespeicher (9» 15) für die Sekundärschlamm-Trube vorgeschaltet ist.8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Trübespeicher (8, 9) in einem Behälter angeordnet und durch eine Trennwand (13) voneinander getrennt sind.9 0 2 8 12/0056ORIGINAL INSPECTED
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