DE2356547A1 - Verfahren zur aufbereitung und auftrennung von metallhaltigen schlacken - Google Patents

Description

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DR. J;-D« FRHR. von UEXKULL

DR-ULRtCHORAFSTOLBERa DIPL--ING. JÜRGEN SUCHANIKE

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Gartenstraße 2 Hamburg, den 6. November 1973

Verfahren zur Aufbereitung und '-Auftrennung von metallhaltigen Schlacken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung der Metallanteile in Schlacken, wie sie int HochSfen und Stahlwerken sowie in Gießereien als Abfallprodukte anfallen«. '■ perartige Schiaekeabfallprodukfce enthalten gewöhnlieh einen Anteil an Metallstücken, welche unter umständen noch mit Schlacke und Gangart verunreinigt sein körmen* während der" Rest aus, nichtmetallischen Stoffen besteht· Da der Metallanteil· derartiger¹ ^Abfallprodukte metaliurgiscii un^ damit wirtschaftlich wertvoll ist, gibt es bestimmte Verfahren zur Abtrennung der Metallaateile von den {fichtmetallahteiien und zur lieelergewinnung der metallischen Bestandteile für die Wiederverwendung in einem Hochofen odeo? Konverter* Im allgemeinen ist die metallische Fraktion magnetisch und läßt sich deshalb durch irgendeine Form der magnetischen Abtrennung aus der gesamten Schlacke herausziehen. In manchen Fällen kann die metallische

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Fraktion allerdings auch nichtmagnetische Metalle enthalten. So kann beispielsweise die Schlacke aus einem Edelstahlwerk ein Gemisch von magnetischem rostfreiem Stahl» nichtmagnetischem rostfreiem Stahl, magnetischen niedriglegierten Stählen und nichtmagnetischen hochlegierten Stählen enthalten. Häufig .sind derartige Schrottgemische für eine Wiederverwendung in einem Elektroschmelzofen ungeeignet,-weil sie die verschiedenen Legierungselemente enthalten. Die Erfindung betrifft eine Arbeitsweise zur Identifizierung derartiger Elemente und zur Auftrennung des Schrotts entsprechend dem Gehalt an Legierungselementen.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur Aufbereitung von Schlacke zur Zurückgewinnung der darin enthaltenen Metallanteile, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die einzelnen in der Schlacke enthaltenen Metallstücke einer Röntgenfluoreszenzanalyse unterwirft, um federn Stück die Konzentration eines bestimmten Legierungselementes zu bestimmen, und anschließend diejenigen Stücke, in denen die Konzentration an dem Element oberhalb eines bestimmten Mindestwertes liegt, zu einem Sammelpunkt und die anderen Stücke zu einem davon getrennten Sammelpunkt leitet.

Vorzugsweise wird das Verfahren auf Schlacke angewendet, aus der die nichtmetallischen Anteile bereits zuvor ausgeschieden sind, beispielsweise durch magnetische Abtrennung oder durch Auslese von Hand,

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Bei der Röntgenfluoreszenzanalyse eines Elementes verwendet man eine äußere Röntgenstrahlenquelle, um in den Atomen Elektronen aus einer inneren auf eine weiter außen gelegene Elektronenschale anzuheben. In diesem Zustand bezeichnet man das Atom als im "angeregten" Zustand befindlich; das Atom sendet Röntgen-: strahlen aus, wenn die Elektronen in die innere Schale und damit das Atom in den Normalzustand zurückfallen. Die Röntgenemissionsspektren der Elemente in einer Probe lassen sich beispielsweise durch eine geeignete Radioisotopenquelle anregen. Die Röntgenstrahlen von jedem Element weisen eine charakteristische Energie (Linienspektfum) auf und die Linien-Intensität ist ein Maß für die Konzentration des betreffenden Elementes in der Probe. Durch Messen der Intensität der charakteristischen Röntgenstrahlung, welche von dem gesuchten Element ausgestrahlt · wird, läßt' sich somit die Konzentration des gesuchten Elementes in der Probe ermitteln.

Vorrichtungen zur Ausführung einer derartigen Analyse bestehen normalerweise aus einer radioaktiven Quelle oder Röntgenröhre und einem Röntgenstrahlendetektor (Geiger-, Proportionalitätsoder Szintillationszähler), welcher mit einem Meßgerät ver- bunden ist, welches die Größe der emittierten Energie anzeigt. Die radioaktive Quelle ist so angeordnet, daß eine Probenfläche definiert ist; der Röntgendetektor kann z.B. ein Natriumjodidkristall sein, welcher mit einem Photometer und einem Zähler zusammengeschaltet ist. Derartige Geräte werden in Großbritannien von den Firmen Ekco Instruments Ltd., .Southend-On-Sea, Nuclear Enterprises Ltd., Beenham und

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Telsec Instruments Limited, Oxford, kommerziell angeboten*

Die in geeigneter Weise zerkleinerte Schlacke oder das zuvor aus der Schlacke abgetrennte Metall kann auf einem Förderband oder vorzugsweise auf einem Drehtisch zu einer Arbeitsstation gebracht werden. An dieser Station sammelt • eine Arbeitskraft die Metallstücke heraus und untersucht sie unter Verwendung eines Röntgenflüoreszenzanalysegerätes. Abhängig von der Anzeige des Gerätes leitet die Arbeitskraft anschließend das so identifizierte Metall zu dem entsprechenden Sammelpunkt weiter. Diese Arbeitsweise wird solange ^: wiederholt, bis aus der jeweiligen Menge an Schlacke das gesamte Metall von Hand ausgelesen ist, so daß nur eine Nichtmetallfraktion zurückbleibt, welche verworfen werden kann, während alle metallischen Anteile identifiziert sind.

Das Analysegerät kann von der Bedienungsperson am Arbeitsplatz in der Hand gehalten werden, vorzugsweise wird es jedoch am Arbeitsplatz mechanisch verankert. In letzterem Fall kann an dem Arbeitsplatz ein Trichter vorgesehen werden, welcher Verzweigungen zu den verschiedenen Sammelpunkten aufweist . Die Untersuchungsfläche des Gerätes liegt vorzugsweise am Boden des Trichters, so daß die Bedienungskraft jedes Metallstück in diesen Bereich bringen, das Gerät ablesen und anschließend das untersuchte Metallstück in die Abzweigung weiterleiten kann, welche zu dem richtigen Sammelpunkt führt. Bei einer anderen Ausführungsform weist jede Abzweigleitung

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einen Schieber auf, der normalerweise geschlossen ist und das Gerät ist elektrisch mit einer Vorrichtung zur öffnung der Schieber verbunden» so daß abhängig von der Ablesung auf dem Anzeigegerät nur der jeweils richtige Schieber geöffnet wird. Die Probenfläche hat vorzugsweise die Form eines Druckkissens, so daß das Gewicht des zu untersuchenden Metallstücks das Gerät auslöst und den Strom einschaltet, während die Entfernung des Probenstückes zur Energieabschaltung führt, womit das Gerät für das nächste Metallstück frei wird.

Gewisse Schlacken können Stücke verschieden legierter Metalle in unterschiedlichen Kombinationen enthalten. Beispielsweise kann die Schlacke aus einem Stahlwerk Metallstücke enthalten, welche als Legierüngselemente Nickel, Chrom, Molybdän, Wolfram., und Kobalt in unterschiedlichen Konzentrationen und Kombinationen aufweisen. In einem solchen Fall kann das Instrument so eingestellt werden, daß es nur das Vorhandensein einer Mindestkonzentration an Molybdän anzeigt; andererseits kann das Gerät so eingeregelt werden, daß es einen Molybdängehält sowie einen -Gehalt an weiteren Legierungselementen anzeigt. Für derartige Zwei- oder Mehrelementmetallstücke kann durch Verwendung eines geeigneten Systems von Röntgengeräten eine Reihe von Analysen durchgeführt werden, um das Vorhandensein und die Konzentration der Verschiedenen Elemente in den Metallstücken zu bestimmen und dadurch eine geeignete Auftrennung zu erreichen. Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der beiliegenden

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sehematischen Zeichnung dargestellt, welche:"eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Draufsicht zeigt. Die Anlage besteht aus zwei Untereinheiten,
nämlich einer Zufuhrvorrichtung A und einer Trenn- und Sammelvorrichtung B.

Die Zufuhrvorrichtung A besteht aus einem Zufuhrbehälter 1
und einem Schüttelsieb 2. Diese beiden Teile sind in einem
Rahmen montiert, welcher mit Rädern 3 versehen ist, so daß
er von Ort zu Ort bewegt werden kann. Der Zufuhrbehälter
weist eine trogartige Rinne 4 auf₃ welche durch einen Vibrator 5 angetrieben wird, über der Rinne ist ein Sieb 6 angeordnet, dessen Maschenweite so ist, daß übergroße Materialstücke, welche von oben aus der Zuführung kommen, nicht auf die Rinne Ί gelangen. Das obere Sieb 6 ist in dem Rahmen
geneigt angeordnet, so daß die übergroßen Materialbrocken
auf den Boden rollen. Die Rinne k überragt den Rahmen an einem Ende, so daß sie über dem Schüttelsieb 2 mündet. Dieses ist mit einem eigenen Vibrator 5 ausgestattet, und das Sieb weist eine solche Maschenweite auf ₃ daß zu kleine Teilchen an
Schlacke und Metall ausgeschieden werden. Diese Feinanteile fallen unterhalb des Siebes 2 auf ein Förderband .7, welches über einen Magnettisch 8 läuft, um das magnetische Metall
von den übrigen Begleitstoffen abzutrennen. Sobald die Schlacke das von der Zuführung 1 entfernt liegende Ende des Siebes 2 erreicht, besteht sie aus Stücken geeigneter Größe von mehr als 10 cm oder einer anderen Größe, welche im Jeweiligen Fall .verwendbar ist.

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Die Sammelvorrichtung.-B besteht aus einem Drehtisch 9 mit einem in der Mitte befestigten, hochklappbaren Abstreifer Io, der in der Normalstellung aufrecht steht. Der Tisch ist angetrieben und dreht sich mit einer Geschwindigkeit, welche auf die Zufuhrgeschwindigkeit aus der Zufuhrvorrichtung A abgestimmt ist, beispielsweise mit etwa 100 m/min. Am Rande des Tisches 9 ist eine Arbeitsstation 11 vorgesehen, welche dem Schüttelsieb 2 gegenüberliegt. Die Station besteht aus einer Arbeitsplattform 12 etwa in Gürtelhöhe, unter der sich ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Röntgenfluoreszenzanalysegerät befindetj dessen Probenflache in die Plattform 12 eingearbeitet --ist,. An beiden Seiten der Plattform sind je ein kleinerer Drehtisch 13 und 14 vorgesehen. Das Analysegerät unter der Plattform 12 ist so eingestellt, daß die Konzentration an Molybdän angezeigt wird. Die Bedienungsperson in der Arbeitsstation 11 leitet die Metallstücke abhängig von der Molybdänkonzentration auf die Drehtische 13 und Ik weiter, zu denen eine entsprechende Arbeitsstation 15, 16 gehört, welche jeweils mit einem Instrument zur Anzeige der Nickelkonzentration ausgestattet sind. Diese Plattformen sind jeweils mit einem gegabelten Trichter 17» 18 versehen, durch welche die sortierten Metallstücke zu Sammelbehältern 19» 20 bzw. 21 und 22.gelangen.

Beim Betrieb wird die Schlacke, welche abhängig von den unterschiedlichen Kombinationen und Konzentrationen an Legierungselementen magnetische oder nichtmagnetische Metallanteile enthalten kann, von der Zufuhrvorrichtung A zu der Trenn- und

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Sammelvorrichtung B geleitet. Die Bedienungsperson an der Arbeitsstation 11 sammelt die Metallstücke aus der sich auf dem Drehtisch 9 befindenden Schlacke heraus, bringt sie auf die Probenfläche auf der Plattform 12 und leitet sie abhängig davon, ob der Molybdängehalt hoch oder niedrig ist, zu den Drehtischen 12 oder 13 weiter. Weitere Bedienungspersonen an diesen beiden Tischen untersuchen anschließend die Metallstücke unter Verwendung des Analysegerätes an ihrer Plattform auf ihren Nickelgehalt. Die Stücke mit niedrigerem Nickelgehalt werden in den einen Sammelbehälter und die mit dem höheren Nickelgehalt in den anderen Sammelbehälter gegeben. Auf diese Weise und mit dieser Anlage werden vier getrennte Mengen an aufgetrennten Metallstücken erhalten, wobei es sich um magnetisches oder nichtmagnetisches legiertes Metall handelt und welche als Schrott in einem bestimmten Konverter oder Elektroofen wiederverwendet werden können.

Sobald das gesamte Metall an der Arbeitsstation 11 herausgesammelt worden ist, wird der Abstreifer 10 nach unten geklappt, um die zurückbleibende nichtmetallische Schlacke auf das Förderband 23 und damit zu einer Schlackenablagerung zu leiten. Anschließend wird frische Schlacke aus der Zuführung 1 auf den Drehtisch geleitet und das Verfahren wiederholt.

Das Verfahren läßt sich auch mit Hilfe eines Förderbandes anstelle des Drehtisches durchführen. Das Verfahren ist nicht nur für die Auftrennung von legierten Stählen abhängig von

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deren Molybdän- und Nickelgehalt geeignet. Bei entsprechender Anordnung der Röntgenanalysegeräte können die verschiedensten Legierungseleraente in unterschiedlichen Konzentrationen und Kombinationen ermittelt und zur Grundlage der Trennung gemacht werden.

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Claims (1)

1. - "IU -

   Patentansprüche

   1. Verfahren zur Aufbereitung von Schlacke zur Zurückgewinnung der darin enthaltenen Metallanteile, dadurch gekennzeichnet, daß man die einzelnen in der Schlacke enthaltenen Metallstücke einer Röntgenfluoreszenzanalyse unterwirft, um in jedem Stück die Konzentration eines bestimmten Legierungselementec zu'bestimmen, und anschließend diejenigen Stücke, in denen die Konzentration an dem Element oberhalb eines bestimmten Mindestwertes liegt, zu einem Sammelpunkt und die anderen Stücke zu einem' davon getrennten, Sammelpunkt leitet.

   2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die an einem Sammelpunkt ankommenden Metalistücke einer weiteren Röntgenfluoreszenzanalyse unterwirft, um die Konzentration eines zweiten Legierungselements zu bestimmen, und die Stückef in denen die Konzentration des zweiten Legierungselementes oberhalb eines bestimmten Mindestwertes liegt, zu einem weiteren Sammelpunkt und die übrigen Stücke zu einem davon getrennten Sammelpunkt leitet.

   3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2_a dadurch gekenn- ' zeichnet, daß man die Schlacke zuvor einer elektromagnetischen Auftrennung unterwirft. ..

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   Ι. · Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet¹durch die Kombination aus einem Förderer zum Zuführen der Stücke der "zerkleinerten Schlacke zu einer Arbeitsstation» aus einer Arbeitsstation mit einer Probenfläche mit einem Röntgenfluoreszenzanalysegerät zum Bestimmen der Konzentration eines bestimmten . Legierungselementes in der Schlacke, und aus zwei Förderern zur Weiterleitung der aufgetrennten Stücke von der Arbeitsstation zu getrennten Sammelpunkten.

   5. Vorrichtung gemäß Anspruch ¹J, gekennzeichnet durch eine Aufnahmefläche für die Metallstücke, welche das Röntgenfluoreszenzgerät ein- und ausschaltet.

   6. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit von den von dem Analysegerät ermittelten Vierten die untersuchten Metailstüeke zu dem Förderer weiterleiten, welcher zu dem zugehörigen Sammelpunkt führt.

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