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EP1029093A1 - Verfahren zum aufarbeiten von stahlschlacken und eisenträgern - Google Patents

Verfahren zum aufarbeiten von stahlschlacken und eisenträgern

Info

Publication number
EP1029093A1
EP1029093A1 EP99944155A EP99944155A EP1029093A1 EP 1029093 A1 EP1029093 A1 EP 1029093A1 EP 99944155 A EP99944155 A EP 99944155A EP 99944155 A EP99944155 A EP 99944155A EP 1029093 A1 EP1029093 A1 EP 1029093A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slags
slag
furnace
bath
hot
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99944155A
Other languages
English (en)
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
Publication of EP1029093A1 publication Critical patent/EP1029093A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/04—Working-up slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06—Treatment of liquid slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
    • C21B2400/022—Methods of cooling or quenching molten slag
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies

Definitions

  • the invention relates to a method for working up steel slags and iron supports, e.g. Electric furnace, converter slags, fine ores, dusts from steel production, mill scale for the production of pig iron and environmentally compatible slags.
  • steel slags and iron supports e.g. Electric furnace, converter slags, fine ores, dusts from steel production, mill scale for the production of pig iron and environmentally compatible slags.
  • Slags have a relatively low thermal conductivity and about 1.5 to 2 times the heat capacity compared to iron.
  • the achievable heat transfer or the so-called degree of afterburning is essential for the economy of such a method.
  • the degree of afterburning is defined as follows:
  • Hb enthalpy of the gas (at melting temperature) Hp C. • combustion enthalpy (at melting temperature) is in the known procedures for an economical. Procedure not sufficient.
  • Thermal efficiencies of well over 70% are not achieved with conventional blast furnace technologies or with other processes, such as fluidized bed processes. It is already known, for example, to blow pre-reduced and at least partially preheated batches together with coal into a fluidized bed, with coal being gasified in a fluidized bed while reducing the batch, and sponge iron being melted and drawn off. To make matters worse, such meltdown gasification reactions are generally optimized for the desired pig iron discharge, so that an environmentally compatible slag is not formed.
  • Converter slags and, in particular, LD slags are distinguished from electric furnace slags by a substantially higher basicity CaO / SiO 2 of mostly more than 3, whereas electric furnace slags have a somewhat lower basicity.
  • the primary aim was to guide the process in a converter and a more or less complex blowing technology was used. In principle, this was older processes are naturally also suitable for use in ovens or pans.
  • the present invention now aims to improve the known methods for use, in particular with electric furnace slags, and at the same time to find sufficiency with less expenditure on equipment than in accordance with the older proposals.
  • ovens or pans means that much more cost-effective facilities are used, in which the cost share of refractory delivery is also significantly lower.
  • a substantially higher basicity of up to 2.5 is thus considered permissible in the process according to the invention, so that in particular electric furnace slag without lime scale or without any noteworthy Lowering the basicity can be used immediately.
  • complete control of the waste streams occurring in electric steel plants can now be ensured within the framework of an electric steel plant.
  • a blowing in or blowing oxygen or hot air through the bath can be omitted entirely, so that the equipment can be significantly reduced.
  • carbon can be supplied via simple lances or floor nozzles, which does not significantly increase the costs for the pan or the oven. Carbon can also be blown into the bath using immersion lances.
  • coarse-grained carbon it is also possible for coarse-grained carbon to be fed directly onto the molten bath from above, it being possible to use a pan which is stirred on the ground.
  • the process according to the invention is advantageously carried out in such a way that additives from the group of fine ores, dusts, mill scale and possibly further fuel are added to the exhaust gases removed in a further external afterburning section and the heated solids are blown onto the slag together with the hot wind.
  • Waste streams from the electrical steelworks can of course also be melted at least partially into this afterburning section, with the degree of afterburning in the furnace or pan setting between 0.7 and 0.85 there is still sufficient chemical energy in the exhaust gases to ensure such effective afterburning outside the furnace or pan.
  • the procedure can also be such that the combustion exhaust gases of the afterburning section are conducted via a hot cyclone for separating the possibly liquefied solids and a heat exchanger for heating the hot wind, whereby a particularly high energy yield is achieved.
  • the partially cold waste streams can advantageously be melted before the task, with the procedure preferably being such that the additives are melted in a melting cyclone and the basic slags, such as e.g. Steel slags or electric furnace slags are added, whereupon the mixed slags are placed in the furnace or pan and the hot 02-containing propellant gases of the melting cyclone are blown onto the slags as a hot wind.
  • the basic slags such as e.g. Steel slags or electric furnace slags are added
  • An effective limitation of the afterburning in the furnace or the pan and a corresponding convection with high heat transfer inside the gas space of the furnace or the pan can still be improved in that in the line for the hot exhaust gases of the furnace or the pan against the gas pressure reduced pressure is maintained in the gas space of the oven or pan.
  • the method according to the invention primarily gives advantages in connection with the operation of an electrical steel plant, with concentrated zinc or zinc oxide-containing products, which arise from the dust produced, being further refined on site or being passed on directly to metallurgical processors .
  • the strongly basic metallurgical residues and excavation materials such as furnace excavation material, can be converted into a high-quality clinker substitute and high-quality pig iron by adding inexpensive acidic fine ores.
  • To lower the basicity of the Electric furnace slag or converter slag can also advantageously be used in blast furnace slag.
  • Such materials are produced in an electric furnace steel plant, with electric furnace slag usually being produced in 10 to 12 times the amount of ladle slag or filter dust.
  • electric furnace slag usually being produced in 10 to 12 times the amount of ladle slag or filter dust.
  • acid component a fine ore quality of the following composition was used as the acid component:
  • X CaO (mixed slag) - (C / S). Si ⁇ (mixed slag) (C / S). Si ⁇ 2 (fine ore) - CaO (fine ore)
  • filter dust melts from waste incineration plants can of course also be used successfully, although care must be taken to ensure that the filter dust melts are largely free of heavy metals.
  • a common composition of such filter ash or fly ash from thermal power plants is given below:
  • the mixed slag obtained had the following composition:
  • Slag and dusts from other incineration plants can thus also be disposed of in the pan or in the oven in a simple manner, and, as mentioned at the beginning, the process control according to the invention is of particularly high economic importance in electric furnace steelworks.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device for carrying out the method according to the invention and FIG. 2 shows a second embodiment of the device.
  • 1 denotes a hearth furnace in which the slag 2 floats on the iron template 3. Hot wind is blown over the feed lance 4 for post-combustion of the CO formed from the bath carbon, the hot exhaust gases from the furnace 1 being drawn off tangentially to the axis 5 of the mouth of the hot wind feed lance 4 via an opening 6.
  • the exhaust gases removed are admixed with additives from the group of fine ores, dusts, mill scale and possibly further fuel and passed over a hot cyclone 8 to separate any liquefied solids and a gas regenerative heat exchanger 9.
  • a gas regenerative heat exchanger 9 cold air is heated, whereupon the hot wind is fed to the supply lance 4 via a line 10 and is blown onto the slag bath 2 together with the liquefied solids separated in the hot cyclone 8.
  • a dust regenerative heat exchanger 11 can additionally be arranged between the hot wind supply lance 4 and the afterburning section 7.
  • FIG. 2 shows a modified embodiment of the device according to FIG. 1, the reference numbers being retained for the same parts.
  • the combustion exhaust gases drawn off through the opening 6 of the furnace 1 are fed directly to a gas regenerative heat exchanger for heating the hot wind.
  • Hot wind is fed via a line 12 to a melting cyclone 13, in which the additives introduced via line 17 opening into line 12 are melted.
  • the liquefied additives are mixed in a pan 14 with the steel slag supplied via the line 15, whereupon the mixed slag formed is placed in the furnace 1, as indicated schematically by 16.
  • the hot 0 2 -containing propellant gases of the melting cyclone 13 are blown over the feed lance 4 as a hot wind onto the slags 2.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufarbeiten von Stahlschlacken und Eisenträgern, wie z.B. Elektroofen-, Konverter-Schlacken, Feinerzen, Stäuben aus der Stahlherstellung, Walzwerkzunder zur Gewinnung von Roheisen und umweltverträglichen Schlacken, wobei geschmolzenes Schlacken- und Eisenbad in einem Volumenverhältnis zwischen 0,5:1 und 1,5:1 eingesetzt werden und Kohlenstoffträger in das Bad eingebracht und Heisswind aufgeblasen wird. Aus den Ausgangsschlacken und Eisenträgern wird eine Mischschlacke mit einer Basizität CaO/SiO2 zwischen 1,2 und 2,5 eingestellt, welche in einen Herdofen oder eine Pfanne verbracht wird, wobei Heisswind zur Nachverbrennung des aus dem Badkohlenstoff gebildeten CO mit einem Nachverbrennungsgrad PC = Formel (a): (CO2 + H2O)/(CO + CO2 + H2 + H2O) zwischen 0,70 und 0,85 aufgeblasen wird. Die heissen Abgase des Ofens oder der Pfanne werden tangential zur Achse der Mündung der Heisswindzuführungslanze abgezogen.

Description

Verfahren zum Aufarbeiten von Stahlschlacken und Eisenträgern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufarbeiten von Stahlschlacken und Eisenträgern, wie z.B. Elektroofen-, Konver- ter-Schlacken, Feinerzen, Stäuben aus der Stahlherstellung, Walzwerkzunder zur Gewinnung von Roheisen und umweltverträglichen Schlacken.
Aus der WO 96/24696 ist ein Verfahren zur Herstellung von Roh- eisen oder Stahl und Zementklinker aus Schlacken bekanntgeworden, bei welchem eisenoxidhältige flüssige Schlacken, wie beispielsweise Stahlwerksschlacke, mit Eisenoxidträgern und Kalk vermischt wurde, worauf eine Ferritschlacke gebildet wurde. Diese Ferritschlacke wurde anschließend in einem Reduktionsreak- tor unter Ausbildung eines Eisenbades und einer Sinterphase unter Verbrennung von Kohlenstoff reduziert, worauf die Sinterphase als Klinker ausgebracht wurde.
Schlacken weisen eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit und eine gegenüber Eisen etwa 1,5 bis 2fache Wärmekapazität auf. Wesentlich für die Wirtschaftlichkeit eines derartigen Verfahrens ist die erzielbare Wärmeübertragung bzw. der sogenannte Nachverbrennungsgrad. Der Nachverbrennungsgrad ist hiebei wie folgt definiert:
Nachverbrennungsgrad = —2 + H2— Gasphase
CO + C02 + H2 + H2θ
Mit den bekannten Verfahrensweisen wurde bisher ein nur unzurei- chender Nachverbrennungsgrad sichergestellt. Auch die
Wärmeübertragung = i- Hg—--—Hb
Hp-c
Hg ... Enthalpie des Gases (bei Gastemperatur)
Hb ... Enthalpie des Gases (bei Schmelz-Temperatur) HpC . • Verbrennungs-Enthalpie (bei Schmelz-Temperatur) ist bei den bekannten Verfahrensweisen für eine wirtschaftliche. Verfahrensweise nicht ausreichend.
Thermische Wirkungsgrade von weit über 70 % werden weder bei konventionellen Hochofentechnologien, noch bei anderen Verfahren, wie beispielsweise Wirbelschichtverfahren erzielt. So ist es bereits bekannt, vorreduzierte und zumindest teilweise vorgewärmte Chargen gemeinsam mit Kohle in eine Wirbelschicht einzu- blasen, wobei unter Reduktion der Charge Kohle in einer Wirbelschicht vergast wird und Schwammeisen eingeschmolzen und abgezogen wird. Derartige Einschmelzvergasungsreaktionen sind zu allem Überfluß in der Regel auf das gewünschte Roheisenausbringen optimiert, sodaß eine umweltverträgliche Schlacke nicht gebildet wird.
In älteren Vorschlägen der Anmelderin sind bereits Verfahren der eingangs genannten Art zur Gewinnung von Roheisen und umweltverträglichen Schlacken beschrieben, bei welchen geschmolzenes Schlacken- und Eisenbad in einem Volumenverhältnis zwischen 0,5:1 und 1,5:1 eingesetzt werden und Kohlenstoffträger in das Bad eingebracht sowie Heißwind aufgeblasen wird.
Mit den bekannten Verfahren wurde neben einer Aufarbeitung von Stahlschlacken, wie beispielweise Elektroofenschlacken, in erster Linie auf die Aufarbeitung von Konverterschlacken abgezielt und es wurde, wenngleich nur fakultativ, auch Sauerstoff in das Bad eingeblasen. Konverterschlacken und insbesondere LD- Schlacken zeichnen sich gegenüber Elektroofenschlacken durch eine wesentlich höhere Basizität CaO/Siθ2 von zumeist über 3 aus, wohingegen Elektroofenschlacken eine etwas geringere Basizität aufweisen. Mit Rücksicht auf die verschiedenen Möglichkeiten, wie sie in den älteren Vorschlägen aufgezeigt wurden, wurde in erster Linie auf die Führung des Verfahrens in einem Konverter abgezielt und es wurde eine mehr oder minder aufwendige Blastechnologie eingesetzt. Prinzipiell war dieses ältere Verfahren naturgemäß aber auch für die Verwendung in Öfen oder Pfannen geeignet .
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, die bekannten Verfahren für die Verwendung vor allem mit Elektroofenschlacken zu verbessern und gleichzeitig mit geringerem apparativen Aufwand als gemäß den älteren Vorschlägen das Auslangen zu finden. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen darin, daß aus den Ausgangsschlacken und Eisenträgern eine Mischschlacke mit einer Basizität CaO/Siθ2 zwischen 1,2 und 2,5 eingestellt wird und diese Schlacke in einen Herdofen oder eine Pfanne verbracht wird, daß Heißwind zur Nachverbrennung des aus dem Badkohlenstoff gebildeten CO mit einem Nachverbrennungsgrad PC = \F(C02 + H2θ;CO + Cθ2 + H2 + H2θ) zwischen 0,70 und 0,85 aufgeblasen wird und daß die heißen Abgase des Ofens oder der Pfanne tangential zur Achse der Mündung der Heißwindzuführungslanze abgezogen werden. Durch die Verwendung von Öfen bzw. Pfannen kommen wesentlich kostengünstigere Einrichtungen zum Einsatz, bei welchen auch der Kostenanteil der Feuerfestzustellung wesentlich geringer ist. Unter Berücksichtigung des Umstandes, daß hier ein höherer Verschleiß von Feuerfestmaterialien ohne übermäßige Investitionen in Kauf genommen werden kann, wird somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wesentlich höhere Basizität von bis zu 2,5 für zulässig erachtet, sodaß insbesondere Elektroofenschlacken ohne Kalksatz bzw. ohne nennenswerte Absenkung der Basizität unmittelbar verwendet werden können. Gleichzeitig kann aber nun im Rahmen eines E-Stahlwerkes eine vollständige Beherrschung der in E-Stahlwerken anfallenden Abfallströme sichergestellt werden. Neben Elektroofenschlacke fallen hier Pfannenschlacken, Stäube, Walzzunder und Ofenausbruchsmaterial als Abfälle an, welche unmittelbar mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entsorgt bzw. verwertet werden können, wobei gleichzeitig ein im wesentlichen spurenelement- freies, kostengünstiges, flüssiges Roheisen erzielt wird. Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die Nachverbrennung auf Werte von 0,7 bis 0,85 und insbesondere auf Werte um 0,8 gesteigert wird, gestaltet sich auch die Steuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich einfacher, da es lediglich, erforderlich ist für die entsprechende Kohlenstoffzufuhr in das Bad zu sorgen und eine entsprechende Durchmischung von Schlacke und Bad sicherzustellen und das in der Schlacke gelöste CO in der Folge mit mit hoher Geschwindigkeit auftreffendem Heißwind nachzuverbrennen . Ein Einblasen bzw. Durchblasen von Sauerstoff oder Heißluft durch das Bad kann zur Gänze entfallen, sodaß der apparative Aufwand wesentlich verringert werden kann. Kohlen- stoff kann prinzipiell über einfache Lanzen oder aber Bodendüsen zugeführt werden, wodurch sich die Kosten für die Pfanne bzw. den Ofen nicht wesentlich erhöhen. Kohlenstoff kann aber auch durch Tauchlanzen in das Bad eingeblasen werden. In besonders vorteilhafter Weise kann Kohlenstoff auch grobkörnig direkt auf das Schmelzbad von oben aufgegeben werden, wobei eine bodengerührte Pfanne eingesetzt werden kann. Wesentlich für die Effizienz der Nachverbrennung und damit die hohe Wärmeübertragung und den Verzicht auf eine zusätzliche Beheizung des Ofens bzw. der Pfanne durch externe Beheizungsmaßnahmen ist aber auch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ableitung der heißen Abgase des Ofens, welche erfindungsgemäß tangential zur Achse der Mündung der Heißwindzuführungslanze erfolgen soll. Mit einer derartigen Gasführung gelingt es nicht nur den gewünschten Nachverbrennungsgrad sicher zu erzielen, sondern auch den gewünschten Wärmeübergang zu gewährleisten, sodaß eine Reihe von Abfällen von Elektrostahlwerken, wie sie eingangs beschrieben wurden, kostengünstig entsorgt bzw. verwertet werden können.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß die abgezogenen Abgase in einer weiteren, externen Nachverbrennungsstrecke mit Zusätzen aus der Gruppe Feinerze, Stäube, Walzzunder und ggf. weiterem Brennstoff versetzt werden und die erwärmten Feststoffe gemeinsam mit dem Heißwind auf die Schlacke aufgeblasen werden. In diese Nachverbrennungsstrecke können naturgemäß auch Abfallströme des Elektrostahlwerkes zumindest teilweise aufgeschmolzen werden, wobei aufgrund der Einstellung des Nachverbrennungsgrades im Ofen bzw. der Pfanne zwischen 0,7 und 0,85 hier noch eine hinreichende chemische Energie in den Abgasen enthalten ist, um eine derartige wirkungsvolle Nachverbrennung außerhalb des Ofens oder der Pfanne sicherzustellen. In weiterer Folge oder alternativ kann aber auch so vorgegangen werden, daß die Verbrennungsabgase der Nachverbrennungsstrecke über einen Heißzyklon zur Abscheidung der ggf. verflüssigten Feststoffe und einen Wärmetauscher zur Erwärmung des Heißwindes geführt werden, wodurch eine besonders hohe Energieausbeute erzielt wird.
Die teilweise kalten Abfallströme können mit Vorteil vor der Aufgabe aufgeschmolzen werden, wobei vorzugsweise so vorgegangen wird, daß die Zusätze in einem Schmelzzyklon aufgeschmolzen werden und in flüssiger Form den basischen Schlacken, wie z.B. Stahlschlacken oder Elektroofenschlacken, zugemischt werden, worauf die Mischschlacke in den Ofen bzw. die Pfanne verbracht und die heißen 02-hältigen Treibgase des Schmelzzyklons als Heißwind auf die Schlacken aufgeblasen werden.
Eine wirkungsvolle Begrenzung der Nachverbrennung im Ofen bzw. der Pfanne und eine entsprechende Konvektion mit hoher Wärmeübertragung im Inneren des Gasraumes des Ofens oder der Pfanne kann noch dadurch verbessert werden, daß in der Leitung für die heißen Abgase des Ofens oder der Pfanne ein gegenüber dem Gasdruck im Gasraum des Ofens oder der Pfanne verringerter Druck eingehalten wird.
Insgesamt ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Verfahrensfüh- rung in erster Linie Vorteile im Zusammenhang mit dem Betrieb eines E-Stahlwerkes , wobei konzentriert Zink bzw. zink- oxidhaltige Produkte, welche aus anfallenden Stäuben entstehen, vor Ort weiter veredelt oder direkt metallurgischen Verarbeitern übergeben werden können. Die stark basischen Hüttenreststoffe sowie Ausbruchsmaterialien, wie beispielsweise Ofenausbruchs- material, können durch Zugabe von kostengünstigen sauren Feinerzen zu einem hochwertigen Klinkerersatz und hochwertigen Roheisen umgewandelt werden. Zur Absenkung der Basizität der Elektroofen- oder Konverterschlacken können mit Vorteil auch Hochofenschlacken eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spieles näher erläutert.
Es wurden Elektroofenschlacke, Pfannenschlacke, Ofenstäube sowie Feinerze der nachfolgenden Zusammensetzungen eingesetzt:
In einem Elektroofenstahlwerk fallen derartige Einsatzmateria- lien an, wobei Elektroofenschlacke üblicherweise in 10 bis 12facher Menge der Pfannenschlacke bzw. der Filterstäube anfällt. Zur Absenkung der Basizität wurde als saure Komponente eine Feinerzqualität der nachfolgenden Zusammensetzung eingesetzt:
Aus zementtechnologischen Gründen wurde für die Zielschlacke eine CaO zu Siθ2~Basizität von 1,5 und ein Al2θ3~Gehalt zwischen 10 und 15 Gew.% eingestellt. Die Mischungsbilanz errechnet sich hiebei wie folgt:
(C/S) = X . CaO (Feinerz) + CaO (Misch-Schlacke)
(X) . Siθ2 (Feinerz) + Siθ2 (Misch-Schlacke)
Daraus ergibt sich, abhängig von der Zielschlackenbasizität (C/S) der zuzusetzende Feinerzanteil (X) wie folgt:
X = CaO (Mischschlacke) - (C/S) . Siθ (Mischschlacke) (C/S) . Siθ2 (Feinerz) - CaO (Feinerz)
Bei einer StahlwerksJahresproduktion von 60000 Jahrestonnen Elektroofenschlacke, 5000 Jahrestonnen Pfannenschlacke und 4500 Jahrestonnen Filterstaub ergibt sich eine Mischschlacke mit nachfolgender Analyse :
Zur Einstellung der gewünschten Zielbasizität von 1 , 5 wurde 1 t Mischschlacke mit 1 , 06 t Feinerz Verblasen , womit sich eine Vorschlackenanalyse wie folgt ergibt :
Nach weitestgehender Reduktion dieser Schlacke, beispielsweise in einer Reduktionspfanne, ähnlich einer bodengespülten, sekundärmetallurgischen Pfanne wurde folgende Schlackenzusammensetzung und folgende Eisenbadzusammensetzung erzielt:
Eisen
Komponente Anteil (%)
-Mn 3,8
Cr 0,6
P 0,4
C 4
Fe 91
Insgesamt ergibt sich somit aus 1 t Vorschlacke 0,386 t Schlacke und 0,442 t Eisenbad, wobei das erzielbare Eisen sich dadurch auszeichnet, daß es weder Kupfer noch Zinn enthält. Durch Zwischenfrischen und Bildung kleiner hochkonzentrierter Spezial- schlackenmengen können die Elemente Mangan, Chrom und Phosphor aus einer derartigen Badzusammensetzung in konventioneller Weise leicht entfernt werden. Die selektive P-Abtrennung kann in vorteilhafter Weise unter reduzierenden Bedingungen vorgenommen werden:
2 [P]Fe + 3CaC2 -> Ca3P2 + 6 [C]Fe sodaß "hochchromhaltiges" Roheisen für den Elektroofen verfügbar wird.
Aus diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich, daß die Abfallströme eines Elektroofenstahlwerkes in einfacher Weise beherrscht werden können. Neben den eingangs genannten Zusätzen und Stäuben können natürlich auch Filterstaubschmelzen aus Müllverbrennungsanlagen erfolgreich eingesetzt werden, wobei allerdings darauf geachtet werden muß, daß es sich hier um weitgehend schwermetallfreie Filterstaubschmelzen handeln soll. Eine übliche Zusammensetzung derartiger Filteraschen oder Flugaschen aus thermischen Kraftwerken ist nachfolgend angegeben:
Wenn derartige Flugaschen bzw. Mullverbrennungsfilteraschen eingesetzt werden, um die Basizität auf Werte zwischen 1,5 und 1,2 abzusenken, gilt nach den eingangs angestellten Berechnungsmethoden, daß je t Elektroofenschlacke etwa 0,35 t der aus Müllverbrennungsanlagen gewonnenen Schlackenschmelze eingesetzt werden müssen. Die Schlackenschmelze, wie sie aus Müllverbrennungsanlagen hergestellt wurde, wies die nachfolgende Zusammensetzung auf:
Die erzielte Mischschlacke wies nachfolgende Zusammensetzung auf :
Nach Reduktion dieser Mischschlacke wurde neben einem Metallbad die nachfolgende Endschlacke gebildet:
Aus 1 t Mischschlacke wurden 0,68 t dieser Schlacke sowie 0,23 t eines Eisenbades gebildet, dessen Richtanalyse wie folg-t bestimmt wurde:
Eisenbad
Komponente Anteil (%)
Mn 10
Cr 4,4
Cu 0,15
P 4,3
C 4
Fe 76
Bedingt durch die Verwendung von Müllverbrennungsaschen wurde nun ein Eisenbad mit Restkupfer ausgebildet, wobei der Kupferwert für eine Reihe von Produkten als akzeptabel einzustufen sein dürfte. Auch hier empfiehlt es sich das gebildete Eisenbad zwischenzufrischen, um auf diese Weise zumindest die Verschlackung von Mangan, Chrom und Phosphor in Spezialschlacken zu erzielen, wofür konventionelle Verfahrensweisen eingesetzt werden können. Die bei derartigen Frischverfahren gebildete Spezialschlacke enthält relativ hohe Anteile an Schadstoffen, die aber gesondert verwertet werden können.
In der Pfanne bzw. im Ofen können somit auch Schlacken und Stäube anderer Verbrennungsanlagen, wie beispielsweise Müllverbrennungsanlagen oder thermischen Kraftwerken in einfacher Weise mitentsorgt werden, wobei, wie eingangs erwähnt, die erfindungsgemäße Verfahrensführung ihre wirtschaftlich besonders hohe Bedeutung in erster Linie in Elektroofenstahlwerken besitzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe der in der Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtung durchgeführt werden. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine erste Ausführung einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 eine zweite Ausbildung der Vorrichtung. In Fig. 1 ist mit 1 ein Herdofen bezeichnet, in welchem die Schlacke 2 auf der Eisenvorlage 3 aufschwimmt. Über die Zuführungslanze 4 wird Heißwind zur Nachverbrennung des aus dem Badkohlenstoff gebildeten CO aufgeblasen, wobei die heißen Ab- gase des Ofens 1 tangential zur Achse 5 der Mündung der Heißwindzuführungslanze 4 über eine Öffnung 6 abgezogen werden. In der Nac verbrennungsstrecke 7 werden die abgezogenen Abgase mit Zusätzen aus der Gruppe Feinerze, Stäube, Walzzunder und ggf. weiteren Brennstoff versetzt und über einen Heißzyklon 8 zur Ab- Scheidung der ggf. verflüssigten Feststoffe und einen Gasregenerativwärmetauscher 9 geführt . Im Gasregenerativwärmetauscher 9 wird Kaltluft erwärmt, worauf der Heißwind der Zuführungslanze 4 über eine Leitung 10 zugeführt wird und gemeinsam mit dem im Heißzyklon 8 abgeschiedenen verflüssigten Fest- Stoffen auf das Schlackenbad 2 aufgeblasen wird. Zwischen Heißwindzuführungslanze 4 und der Nachverbrennungsstrecke 7 kann zusätzlich noch ein Staubregenerativwärmetauscher 11 angeordnet sein.
In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausbildung der Einrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei für gleiche Teile die Bezugszeichen beibehalten wurden. Bei dieser Ausbildung werden die über die Öffnung 6 des Ofens 1 abgezogene Verbrennungsabgase unmittelbar einem Gasregenerativwärmetauscher zur Erwärmung des Heißwindes zugeführt. Heißwind wird über eine Leitung 12 einem Schmelzzyklon 13 zugeführt, in welchem die über die in die Leitung 12 mündende Leitung 17 eingebrachten Zusätze aufgeschmolzen werden. Die verflüssigten Zusätze werden in einer Pfanne 14 mit der über die Leitung 15 zugeführten Stahlschlacke vermischt, worauf die gebildete Mischschlacke in den Ofen 1 verbracht wird, wie schematisch mit 16 angedeutet ist. Die heißen 02-hältigen Treibgase des Schmelzzyklons 13 werden über die Zuführungslanze 4 als Heißwind auf die Schlacken 2 aufgeblasen.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Aufarbeiten von Stahlschlacken und Eisenträgern, wie z.B. Elektroofen-, Konverter-Schlacken, Feinerzen, Stäuben aus der Stahlherstellung, Walzwerkzunder zur Gewinnung von Roheisen und umweltverträglichen Schlacken, wobei geschmolzenes Schlacken- und Eisenbad in einem Volumenverhältnis zwischen 0,5:1 und 1,5:1 eingesetzt werden und Kohlenstoffträger in das Bad eingebracht und Heißwind aufgeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Ausgangsschlacken und Eisenträgern eine Mischschlacke mit einer Basizität CaO/Siθ2 zwischen 1,2 und 2,5 eingestellt wird und diese Schlacke in einen Herdofen oder eine Pfanne verbracht wird, daß Heißwind zur Nachverbrennung des aus dem Badkohlenstoff gebildeten CO mit einem Nachver-
C02 + H2θ brennungsgrad PC = ~0 . rn, H„ H„0 zwischen 0,70 und 0,85 aufgeblasen wird und daß die heißen Abgase des Ofens oder der Pfanne tangential zur Achse der Mündung der Heißwindzuführungs- lanze abgezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogenen Abgase in einer Nachverbrennungsstrecke mit Zusätzen aus der Gruppe Feinerze, Stäube, Walzzunder und ggf. weiterem Brennstoff versetzt werden und die erwärmten Feststoffe gemeinsam mit dem Heißwind auf die Schlacke aufgeblasen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsabgase der Nachverbrennungsstrecke über einen Heißzyklon zur Abscheidung der ggf. verflüssigten Feststoffe und einen Wärmetauscher zur Erwärmung des Heißwindes geführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze in einem Schmelzzyklon aufgeschmolzen werden und in flüssiger Form den basischen Schlacken, wie z.B. Stahlschlacken oder Elektroofenschlacken, zugemischt werden, worauf die Mischschlacke in den Ofen bzw. die Pfanne verbracht und die heißen 02-hältigen Treibgase des Schmelzzyklons als Heißwind auf die Schlacken aufgeblasen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn-, zeichnet, daß in der Leitung für die heißen Abgase des Ofens oder der Pfanne ein gegenüber dem Gasdruck im Gasraum des Ofens oder der Pfanne verringerter Druck eingehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffträger in grobkörniger Form auf das Schmelzbad von oben aufgegeben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absenkung der Basizität Hochofenschlacken zugesetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Phosphor aus dem Metallbad unter reduzierenden Bedingungen mit
Kalziumcarbid abgetrennt wird.
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