DE2802941A1

DE2802941A1 - Anordnung zum herstellen von brechsanden aus mittels wasser granulierter hochofenschlacke

Info

Publication number: DE2802941A1
Application number: DE19782802941
Authority: DE
Inventors: Akira Adachi; Seiichi Fujita; Mikio Harada; Yuichiro Iwasaki; Toshiro Kawata; Keisuke Nagano; Katsuji Yamamoto
Original assignee: Nakayama Steel Works Ltd
Current assignee: Nakayama Steel Works Ltd
Priority date: 1977-10-13
Filing date: 1978-01-24
Publication date: 1979-04-26
Also published as: FR2406377A7; JPS5456627A; GB1584238A; US4268295A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte 28 771 24. Januar 1978

NAKAYAMA STEEL WORKS, LTD., Osaka, JAPAN

Anordnung zum Herstellen von Brechsanden aus mittels Wasser granulierter Hochofenschlacke

- Ansprüche -

P (089) 988272 Telegramme: *._o*<m / D C C Q Bankkonten: Hypo-Bank Manchen 4410122850

988273 BERGSTAPFPAWlU· 3iülßhei i/UOOe (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayer Vereinsbank München 453100(BLZ 70020270) 983310 0524560 BERG d Posischeck München 65343-808 (BLZ 70010080)

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Anordnung für die Herstellung von Quetschsanden aus Hochofenschlacke mit einer Reihe von Einrichtungen zum Einstellen der Temperatur der schmelzflüssigen Schlacke, zum schnellen Abkühlen der Schlacke mittels Wasser, so daß die Schlacke ein überwiegend glasartiges Gefüge erhält, und zum Brechen der Schlacke zu hartkörnigen Quetschsanden.

Die bei der Erzeugung von Roheisen aus Eisenerzen in einem Hochofen anfallende schmelzflüssige Schlacke hat unmittelbar nach dem Abstich eine sehr hohe Temperatur von ca. I5OO ⁰C. Je nach dem zum Abkühlen der Schlacke angewendeten Verfahren entsteht bei langsamer Abkühlung ein kristallines Gefüge und bei schneller Abkühlung ein glasartiges Gefüge der Schlacke. Ferner kann bei schrittweiser Abkühlung ein poröses und bei schneller Abkühlung ein faserförmiges Gefüge der Schlacke entstehen.

Gemäß der Erfindung kommt ein Verfahren für die schnelle Abkühlung der Schlacke zur Anwendung, . Dieses Verfahren umfaßt eine trockene oder Luftkühlungsphase und eine nasse oder Wasserkühlungsphase.

Durch Wasserkühlung gewonnene Hochofenschlacken werden derzeit zumeist als Zuschlagstoffe für die Auskleidung von Hochöfen, Zementklinkermaterial oder Beton, als Material für Bodenv erbesserung, als Kalksilikatdünger und dergl. verwendet. Sie sind jedoch ungeeignet als feine Zuschlagstoffe für Beton und Asphalt, da sie sehr

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leicht und dabei äußerst spröde sind, so daß ein damit hergestellter Beton oder Asphalt eine sehr geringe Festigkeit hat und daher unbrauchbar ist. Demgegenüber ermöglicht die Erfindung die Herstellung von dichten und harten Sanden aus mit Wasser abgekühlten Schlacken, welche anschließend zur Erzielung von geeigneter Korngröße und -form gebrochen oder zerkleinert werden. Die bei der Erzeugung von Roheisen in einem Hochofen anfallende Schlacke wird durch die schnelle Abkühlung mit Wasser gebrochen und anschließend durch weitere Zerkleinerung auf die für feine Zuschlagstoffe für Beton od. dergl. geeignete Korngröße und -form gebracht.

Die folgende Tabelle I zeigt die Unterschiede zwischen den physikalischen Eigenschaften und die Verwendungsarten von gemäß der Erfindung aus schmelzflüssiger Hochofenschlacke hergestellten Quetschsanden und in herkömmlicher Weise aus mit Wasser abgekühlter Schlacke erzeugten Sanden

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Tabelle I

Physikalische Eigenschaften von Sanden aus mit Wasserkühlung verfestigter Schlacke

Herkömmliche Herstellung

Herstellung gemäß Erfindung

Grobkorn Gebrochen

Echtes spezifisches Gewicht

Spezifisches
Gewicht, oberflächentrocken ι

2,8o-2,95 j 2,8o-2,95

1,7o-2,3o

Raumgewicht t/nr j 0,5o-1,1ο Absorptionsmodul; 10,o-40,o Grobkornmodul 3 , o-4, 5

Kornform u. -grö.Se

1,8o-2,5o

0,6o-1,45

5,o-20.o

2,5-3,o

schlecht

Grobkorn

2,80-2,95

2,oo-2,7o

5,o-15,o

Gebrochen

2,80-2,95

2,5o-2,9o

1,45-1,85

0,6-2,5

2,5-3,0

Gut

(JASS 5, 2nd grade)

Ve rwendung s art en

Herkömmlich behandelte Schlacken

Gemäß Erfindung behandelte Schlacken

(D	Hochofenschlacken	(D	bis (7), zusätzlich
(2)	Beton-Grobzuschlag	(8)	Beton-Feinzuschlag
(3)	Zementklinkermaterial	(9)	Asphalt-Peinzuschlag
(4)	Schaumbeton-Zuschlag	(10)	Feinverputz-Zuschlag
(5)	Bodenverbesserungsmaterial·	(11)	weitere Baustoffe
(6)	Material für Straßenbau
(7)	Kalksilikatdünger

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Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen von durch Wasserkühlung verfestigter Schlacke wird die mit einer Temperatur von ca. 1550 bis 1300 ⁰C aus dem Hochofen fließende Schlacke in einer Schlackenrinne einer Abschreckeinrichtung zugeleitet oder in einer Pfanne zu einer solchen Einrichtung transportiert und in dieser mit aus Düsen austretenden scharfen Wasserstrahlen schnell abgekühlt und dabei gebrochen. Die Schlacke wird also mit einer sehr großen Menge Wasser schnell abgekühlt. Das Mengenverhältnis von Wasser und Schlacke beträgt beispielsweise 5 ·*· 20 : 1, und das Wasser wird mit einem

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Druck von 2,5 kp/cm und darüber zugeführt. Dabei ist jedoch das Ergebnis dieser Behandlung schwer zu kontrollieren, da die physikalischen Eigenschaften der mit Wasser abgeschreckten Schlacke weitgehend von den Arbeitsbedingungen des Hochofens abhängig sind.

Die die physikalischen Eigenschaften der abgekühlten Schlacke bestimmenden Paktoren sind u.A. die Temperatur, die chemische Zusammensetzung und die zu einem Zeitpunkt vorhandene Menge der schmelzflüssigen Schlacke sowie die Temperatur, die Strömungsgeschwindigkeit und die Menge des zugeführten Wassers und die Kontaktbedingungen zwischen der schmelzflüssigen Schlacke und dem Wasser. Als ein die physikalischen Eigenschaften der durch Wasserkühlung zum Erstarren gebrachten Schlacke wesentlich beeinflussender Faktor erwies sich bei Untersuchungen die Temperatur der schmelzflüssigen Schlacke bei ihrem Zusammentreffen mit dem Wasser. Die Erfindung beruht darauf, durch fortlaufende Überwachung der Temperatur der schmelzflüssigen Schlacke einen dichten und harten Schlackensand von gleichförmiger Qualität zu erzielen. Die beim Abkühlen der Schlacke anfallenden groben und feinen Körner werden von dem Wasser getrennt und in einem Brechwerk zerkleinert, so daß sie die gewünschte Form und Größe erhalten.

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Die Erfindung ermöglicht somit die Erzeugung von gleichmäßigen, harten und ein geringes Aufnahmevermögen für Wasser aufweisenden Sanden aus mit Wasser abgekühlter Schlacke auf äußerst wirtschaftliche Weise und ohne jede Umweltverschmutzung. Derartige Sande sind äußerst vielseitig verwendbar, beispielsweise als feine und grobe Zuschlagstoffe für Straßenunterbau und -beläge, als Zementmaterial sowie auch als feine Zuschlagstoffe für Beton, Betonsteine, Asphalt und Feinverputze, da sie im Vergleich zu auf herkömmliche Weise hergestellten Schlakkensanden ein sehr hohes Raumgewicht haben.

Gemäß der Erfindung wird die Temperatur der aus dem Hochofen ausfließenden schmelzflüssigen Schlacke durch gesteuerte Kühlung zunächst auf 1300 bis 850 ⁰C gesenkt,. worauf die Schlacke dann durch schnelle Abkühlung mit Wasser zum Erstarren gebracht und dabei grobkörnig gebrochen wird. Die grobkörnige erstarrte Schlacke wird anschließend auf die gewünschte Korngröße und -form weiter zerkleinert. Eine für die Erzeugung von solchen harten Schlackensanden verwendete Anordnung umfaßt gemäß der Erfindung eine im Anschluß an den Schlackenabstich eines Hochofens angeordnete, als Wärmetauscher arbeitende Einrichtung zum Einstellen der Temperatur bzw. zum Vorkühlen der Schlacke, eine an diese anschließende Wasser-Strahlrohranordnung zum weiteren, schnellen Abkühlen der Schlacke, eine an die Strahlrohranordnung anschließende Kühl- und Abflußrinne, einen an diese anschließenden Wirbelbehälter, einen daran anschließenden Entwässerungsturm, ein von dem Entwässerungsturm mit dem entwässerten Grobkorn gespeistes Brechwerk und, an dieses anschließend, einen Lagerbehälter oder Lagerplatz für die Lagerung des fertigen Produkts bis zum Abtransport.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematisierte Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung für die Erzeugung von Quetschsanden aus Hochofenschlacke,

Fig. 2 eine Schrägansicht einer kombinierten Einrichtung zum Einstellen der Temperatur von aus einem Hochofen abfließender Schlacke und zum schnellen Abkühlen der Schlacke von der eingestellten Temperatur mittels Wasser,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht der kombinierten Einrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Vorderansicht und eine Seitenansicht einer Anordnung von Wirbelbehältern,

Fig. 5 eine Vorderansicht und eine Seitenansicht einer Entwässerungseinrichtung,

Fig. 8 eine Vorderansicht und eine Draufsicht eines zu der erfindungsgemäßen Anordnung gehörenden Kühlturms,

Fig. 7 eine Längsschnittansicht eines zu der erfindungsgemäßen Anordnung gehörigen Brechwerks,

Fig. 8 eine grafische Darstellung der Beziehungen zwischen der Temperatur und der Viskosität von Hochofenschlacken und

Fig. 9 eine grafische Darstellung der Beziehungen zwischen der Temperatur der Schlacke und deren flüssigem, erstarrtem und glasartig erstarrtem Zustand.

In Fig. 1 erkennt man einen Hochofen 1 mit eiie? Schlackenrinne 2, welche am vorderen Ende verbreitert ist, so daß

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sich die schmelzflüssige Schlacke möglichst weit auf einer anschließenden Rutsche 3 ausbreitet (Fig. 2). Eine an die Rutsche 3 anschließende Einrichtung 7 zum Einstellen der Schlackentemperatur hat eine drehbare Trommel, welche als Wärmetauscher arbeitet, um die Temperatur der Schlacke auf ca. 1 300 ⁰C bis hinab auf ca. 850 ⁰C zu senken. Die Trommel 7 hat auf ihrer Umfangsfläche eine Reihe von in Axialrichtung verlaufenden Graten 5 von etwa dreieckiger Querschnittsform mit dazwischen liegenden Vertiefungen 6. Die Grate 5 dienen dazu, ein zu schnelles Abfließen der Schlacke über die Trommeloberfläche zu verhindern und gleichzeitig die für den Wärmeaustausch wirksame Oberfläche zu vergrößern.

Wie man in Fig. 2 und 3 erkennt, hat die Trommel 7 einen Hohlraum 8, durch welchen Wasser hindurchgeleitet wird, um den Mantel der Trommel von innen her zu kühlen. Gegenüber dem unteren Umfang der Trommel 7 sind ein Hochdruck— wassersprührohr 9 und ein Druckluft-Blasrohr 10 angeordnet, welche dazu dienen, am Umfang der Trommel anhaftende Schlacke zu entfernen, die Trommeloberflache zusätzlich zu kühlen und sie anschließend trockenzublasen. Ein Oberhalb der Trommel 7 angeordnetes Druckluft-Blasrohr 11 dient dazu, die Schlacke möglichst gleichmäßig über die Länge der Trommel zu verteilen. Die Trommel 7 ist frei drehbar in einem Gestell 12 gelagert und über ein Getriebe oder einen mit einem Untersetzungsgetriebe gekoppelten Motor 13 mit einer niedrigen Drehzahl angetrieben.

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Fig. 4 zeigt eine Einrichtung für die Umwandlung der schmelzflüssigen Schlacke durch Wasserkühlung in ein hartes, verfestigtes Produkt. Unterhalb der Trommel 7 ist eine Schnellablauf-Kühlrinne 14 angeordnet. An ihrem vorderen Ende ist ein Druckwasser-Strahlrohr 4 vorgesehen, und ihr hinteres Ende mündet tangential in zwei Zyklonoder Wirbelbehältern 15· Die von der Trommel 7 abfallende vorgekühlte Schlacke wird mittels des über das Strahlrohr 4 zugeführten Wassers schnell abgekühlt und strömt mit diesem zusammen über die Kühlrinne 14 tangential in die Wirbelbehälter 15, in denen sie auf einer darin angeordneten Prallplatte 16 aufprallt. Durch die schnelle Abkühlung und den Aufprall an der Prallplatte 16 wird die Schlacke vorwiegend grobkörnig gebrochen und bewegt sich dann zusammen mit dem schnell fließenden Wasser spiralförmig in den Wirbelbehältern 15 abwärts.

Am oberen Ende haben die Wirbelbehälter 15 einen Abzug 17 für Dampf und in diesem mitgeführte Feststoffteilchen, welche anschließend mittels geeigneter Einrichtungen ausgeschieden werden können. Nahe dem unteren Ende hat jeder Wirbelbehälter 15 eine Einrichtung 18 zum Steuern des Wasserstands darin. Diese Einrichtung 18 dient dazu, das Ansaugen von Luft durch am unteren Ende der Behälter 15 angeschlossene Schlammpumpen 19 und dadurch Beschädigungen der Pumpen zu verhindern.

Eine in Fig. 5 dargestellte Entwässerungseinrichtung hat

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ein Pa«r Entwässerungstürme 20 und einen oberhalb derselben angeordneten Verteilerkasten 21, welcher über Zufuhrleitungen 22 mit den Schlammpumpen 19 verbunden ist. Die zusammen mit dem Wasser über die Leitungen 22 zugeführte abgekühlte Schlacke prallt innerhalb des Verteilerkastens 21 auf eine Prallplatte 24 und gelangt dann über Umlenkeinrichtungen 23 in jeweils einen der beiden Entwässerungstürme 20 oder gleichzeitig in beide Türme, in denen der Schlacke dann das Wasser entzogen wird. Das abfließende Wasser gelangt jeweils in einen am unteren Teil jedes Entwässerungsturms 20 angeschlossenen Zyklonabscheider 25, in welchem vom Wasser mitgeführte feine Schlackenteilchen abgeschieden werden. Das von Schlackenteilchen freie Wasser wird vom oberen Teil der Abscheider 25 einem Heißwasserbehalter 26 zugeführt, während die abgeschiedenen Schlackenteilchen zusammen mit einer gewissen Wassermenge mittels an den unteren Enden der Zyklonabscheider 25 angeschlossener Pumpen 27 in den jeweiligen Entwässerungsturm 20 zurückbefördert werden.

Falls die Temperatur des von den Zyklonabscheidern 25 über Leitungen 28 zum Heißwasserbehälter 26 fließenden Wassers über 80 bis 90 C ansteigt, dann muß das Wasser vor erneutem Gebrauch gekühlt werden.

Fig. 6 zeigt schematisierte Ansichten eines dazu verwendbaren Kühlturms 29 mit einer Außenwand JO aus großflächigen, gewellten Hylonplatten, einer mehrstufigen

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Anordnung von großflächigen, gewellten Kühlplatten 31 innerhalb der Außenwand 30, einem Axialgebläse 33? einem oben durch einen Deckel verschlossenen Wasserbehälter 34-, einer Trennwand 35, einem Behältereinsatz 36, einer Wasserzuleitung 37, einer Zugangstür 38 und einem Kühlwasserauslaß 39· Von den Zyklonabscheidern 25 oder vom Heißwasserbehälter 26 über die HoLeitung 37 zugeführtes heißes Wasser fließt innerhalb des Kühlturms 29 über die gewellten Kühlplatten 31 langsam abwärts und wird dabei mittels durch das Axialgebläse 33 angesaugter oder umgewälzter Luft gekühlt. Das gekühlte Wasser durchströmt dann die Trennwand 35 und den Behältereinsatz 36, wobei darin enthaltene Feststoffteilchen entfernt oder ausgefiltert werden, und wird dann von einer am Auslaß 39 angeschlossenen Pumpe 40 zum Hochdruck-Wasserstrahlrohr 4 zurückbefördert (Fig. 1).

Die Korngröße der auf die vorstehend beschriebene Weise entwässerten harten Schlackenteilchen liegt bei ca. 3,0 bis 4,5 mm, somit also wesentlich höher als bei herkömmlichen, durch Abschrecken mit Wasser erzeugten Schlakkenteilchen mit einer Korngröße von 2,5 bis 3,5 mm. Das Raumgewicht der Schlackenteilchen ist mit 1,10 bis 1,50 ebenfalls beträchtlich höher als das Raumgewicht von 0,50 bis 1,10 von in bekannter Weise erzeugten Schlackenteilchen.

Eine Untersuchung mittels Stereomikroskop und Röntgen-Dialysator ergibt, daß die gemäß der Erfindung erzeugten

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Schlackenteilchen ein nicht kristallines, glasartiges und nur wenige Gaseinschlüsse aufweisendes Gefüge haben, während die in herkömmlicher Weise durch Abschrecken mit Wasser erzeugten Schlackenteilchen ebenfalls ein nicht kristallines, glasartiges Gefüge, jedoch mit zahlreichen Bläschen aufweisen. Der Unterschied ziwschen den Raumgewichten der Schlackenteilchen ergibt sich somit aus der unterschiedlichen Anzahl von Gaseinschlussen. Das auf vorstehend beschriebene Weise entwässerte grobe Korn enthält noch etwa 5 bis 15% Feuchtigkeit.

Die Entwässerungstürme 20 haben am unteren Ende jeweils einen Auslaß 41 mit einer Absperreinrichtung 42, welche von Zeit zu Zeit betätigt wird, so daß die in dem jeweiligen Turm vorhandenen entwässerten Schlackenteilchen auf ein Förderband 43 fallen. Über das Förderband 43 gelangen die Schlackenteilchen zu einer die Zufuhrmenge konstant haltenden Eintragseinrichtung 44 eines Brechwerks 45 (Fig. 1).

Das in Fig. 7 dargestellte Brechwerk 45 hat einen Einlaß 46, eine Einlaßklappe 47, einen Läufer 48 mit auswechselbar an seinem Umfang befestigten Brechbacken 49 und einen an der Innenseite kantig gerippten Brechkorb 50. Dieser ist um eine Welle 53 verschwenkbar aufgehängt und stützt sich über eine Druckfeder 52 an einer Verstelleinrichtung 51 ab, so daß der Zwischenraum zwischen ihm und den Brechbacken 49 einstellbar ist. Die über die Eintragseinrichtung 44 zugeführten grobkörnigen Schlackenteilchen

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fallen durch den Einlaß 46 in das Brechwerk 45 und werden zwischen den Brechbacken 49 des mit hoher Drehzahl angetriebenen Läufers 48 und dem Brechkorb 50 auf die gewünschte Korngröße zerkleinert. Je geringer dabei der mittels der Verstelleinrichtung 51 einstellbare Abstand zwischen den Brechbacken 49 und der konkaven Innenfläche des Brechkorbs 50 ist, um so feiner werden die Schlackenteilchen zerkleinert, bevor sie unten aus dem Brechwerk herausfallen. Durch entsprechende Einstellung des Brechkorbs 50 ist also die jeweils gewünschte Korngröße und -form erzielbar.

Das zerkleinerte Produkt kann dann noch nachgetrocknet und/oder beispielsweise nach Korngröße sortiert werden, bevor oder nachdem es in einem Vorratsbunker 54 oder auf einem Lagerplatz 55 gelagert wird (Fig. 1). Die Beförderung des grobkörnigen und/oder des zerkleinerten Materials kann je nach der Anordnung der Betriebseinrichtungen mittels Kränen 56 und/oder Becherwerken 57 erfolgen.

Je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck kann durch entsprechende Zerkleinerung des Materials ein sehr feinkörniges oder ein grobkörnigeres Produkt erzeugt werden.

Gemäß der Erfindung wird also die Temperatur der schmelzflüssigen Schlacke zunächst auf ca. 1300 ⁰C bis hinab auf 850 ⁰C eingestellt, wobei die Viskosität, der Schlacke unterhalb 1300 ⁰C sehr schnell ansteigt. In herkömmlichen Verfahren wird die Schlacke gewöhnlich in gut fließfähigem

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Zustand bei einer Temperatur von ca. 1300 bis 1550 ⁰C mit Wasser abgeschreckt. Gemäß der Erfindung braucht die Schlacke jedoch vor dem Abschrecken mit Wasser nicht mehr derart flüssig zu sein, wobei bis zu einer Temperatur von 850 C die Bildung feiner Risse durch das schnelle Abkühlen mit Wasser zu beobachten ist. Auch bei Temperaturen unterhalb 850 ⁰C läßt sich die Schlacke zum Erstarren bringen, bei zu niedrigen Temperaturen bilden sich jedoch keine feinen Risse, sondern es entstehen scharfkantige Brüche, welche eine Gefährdung beim Umgang mit dem Material darstellen.

Die Temperatur, die Strömungsgeschwindigkeit und das Volumen der Hochdruck-Wasserstrahlen haben keinen direkten Einfluß auf die Erstarrung der gemäß der Erfindung aufbereiteten Schlacke, diese Faktoren werden jedoch vorzugsweise innerhalb der folgenden Grenzen gehalten: Die Wassertemperatur soll unter 100 ⁰C betragen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers liegt zwischen der von frei fließendem Wasser und der eines Hochdruck-Wasserstrahls.. Die zugeführte Wassermenge beträgt vorzugsweise das Ein- bis Dreifache der Schlackenmenge und darüber. Das Kontaktieren der Schlacke mit dem Wasser muß möglichst schnell erfolgen.

Die Erfindung läßt sich folgendermaßen theoretisch erklären: Fig. 9 zeigt die Beziehungen zwischen der Temperatur der Schlacke vor dem Abschrecken und dem dabei erzielten Gefüge. Eine Untersuchung mit einem Röntgen-

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Dialysator zeigt, daß das Abschrecken mit Wasser in einem Temperaturbereich A-B von 1550 bis 1300 ⁰C, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, über den Punkt Έ bzw. G zu einem dem Glasgefüge entsprechenden Punkt E führt. Gemäß der Erfindung wird die Schlacke, deren Temperatur im Bereich A-B liegt, nicht sofort mit Wasser abgeschreckt, sondern die Temperatur wird zunächst durch Luftkühlung, Kühlung mittels Dampf oder indirekte Kühlung unter 1300 ⁰C gesenkt, worauf die Schlacke dann mit Wasser abgeschreckt wird, so daß sie über die Punkte B-G-E oder B-C-D-E glasartig erstarrt.

In dem Temperaturbereich A-B ist die Schlacke ziemlich dünnflüssig, während sie im Bereich B-C-D zunehmend zähflüssiger wird. Wird die dünnflüssige Schlacke mit Wasser in Berührung gebracht, so wird sie unter Zunahme der Viskosität abgekühlt. Dabei wird zunächst eine dünne Oberflächenschicht sehr schnell abgekühlt, so daß eine von zahlreichen feinen Rissen durchzogene Oberfläche mit glasartigem Gefüge entsteht. Das Wasser dringt in die Risse ein und bringt die darunter liegende Schicht zum erstarren, wobei es jedoch verdampft und dadurch zur Bläschenbildung in dem glasartigen Gefüge führt. Das Eindringen des Wassers in die Risse, das Erstarren der jeweils nächsten Schicht und das Verdampfen des Wassers wiederholen sich mehrfach, so daß die gesamte Masse ein von Bläschen durchsetztes glasartiges Gefüge erhält. Bei der Berührung mit dem Wasser können bestimmte in der

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Schlacke enthaltene Verbindungen, beispielsweise CaS, mit dem Wasser zu Schwefelwasserstoff reagieren: CaS + 2H₂O Ca(OH)₂ + H₃S.

Je höher die Temperatur der schemlzflüssigen Schlacke ist, um so stärker sind die Reaktionen von in der Schlacke enthaltenen instabilen Verbindungen und dementsprechend die Entwicklung von Gasen, so daß die glasartig erstarrte Schlacke ein großes Gasvolumen in Form zahlreicher Bläschen enthält. Während des Erstarrens der Schlacke zu einem glasartigen Gefüge dehnen sich die zahlreichen Gaseinschlüsse oder Bläschen aus, so daß ein sehr poröses, bimssteinartiges Gefüge entsteht. Die in herkömmlicher Weise mit Wasser behandelte Schlacke hat daher ein sehr niedriges Raumgewicht und ergibt bei Verwendung als Zuschlagstoff für Zement, Beton und dergl. ein Material von sehr geringer Druckfestigkeit.

Demgegenüber wird die Temperatur der schmelzflüssigen Schlacke gemäß der Erfindung zunächst wenigstens bis in den Bereich B-C abgesenkt, in welchem die Schlacke zähflüssiger ist, so daß es bei der Berührung der Schlacke mit dem Kühlwasser zu einer erheblich verringerten Gasbildung durch Auflösung instabiler bestandteile kommt. Aufgrund der erhöhten Viskosität dringt das Wasser nur in verringertem Maße in die Schlacke ein. Wird die auf einen Temperaturbereich zwischen I3OO und 850 ⁰C vorgekühlte Schlacke zum endgültigen Abkühlen in das strömende

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Wassser oder in einen Wasserbehälter gegossen, so erstarrt sie zu einem glasartigen Gefüge, wobei durch das schnelle Schrumpfen der Masse zahlreiche Risse entstehen. Dadurch entstehen grobkörnige, harte Schlackenteilchen von glasartigem Gefüge in Korngrößen von ca. 0,3 bis 5 mm Die durch das Abschrecken mit Wasser entstandenen grogkörnigen Teilchen werden mittels des Brechwerks weiter zerkleinert, und der so gewonnene Hochofen-Schlackensand kann anschließend durch Absieben nach Korngrößen sortiert werden.

Die in herkömmlicher Weise mit Wasser abgeschreckten Schlacken sind, wie vorstehend ausgeführt, sehr porös und haben ein niedriges Raumgewicht, weshalb ihr Verwendungsbereich äußerst begrenzt ist. Demgegenüber haben die in einem wenig aufwendigen Verfahren gemäß der Erfindung aus mit Wasser abgeschreckten Schlacken erzeugten, gleichmäßig harten Sande einen sehr viel breiteren Verwendungsbereich beispielsweise als Bodenverbesserungsmaterial, als Hilfsmaterial für den Straßenunterbau, als Zuschlagstoff für Zement und dergl. sowie als Feinzuschläge für Beton, Betonsteine, Asphalt und dergl. und als Verputzsand, da sie im Vergleich zu den auf herkömmliche Weise erzeugten Sanden eine hohe Dichte und damit ein hohes Raumgewicht haben. In Tabelle 2 sind die Korngrößen sowie weitere Eigenschaften der gemäß der Erfindung erzeugten Schlackensande zusammengefaßt.

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Tabelle 2

	Siebgröße (ram;	Durchgelassener Anteil (%)	- 2,5
	10 5 2,5 1,2 0,6 0,3 0,15	100 99 - 100 92 - 96 61 - 72 32 - 40 17 - 21 7-10	- 99,0
Brechsand aus i Hochofenschlacke	2.69 - 2.98
Grobkornmodul	1,40 - 1,76
fiaumgewicht (t/nr)	I 2,53 - 2,78
Spezifisches Gewicht, vollständig trocken	0,5
Saugfähigkeit (%)	90,5
!Glasanteil (%)

Brechsande aus in herkömmlicher Weise langsam abgekühlten Schlacken, aus nach dem Gießkübelverfahren mit Wasser
abgeschreckter Schlacke, aus nach dem herkömmlichen Verfahren am Abstich mit Wasser abgeschreckter Schlacke
und aus gemäß der Erfindung behandelter Schlacke wurden jeweils einen Monat lang gelagert, worauf dann die pH-werte der Sande bestimmt und Seigerungsversuche mit den Sanden ausgeführt wurden. Die dabei erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

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Tabelle 3

Seigerungsversuche (nach einem Monat Lagerung)	Brechsand aus langsam abge kühlter Schlacke	pH	Ca²⁺(ppm)	TS (ppm)
	aus nach dem Kübelverfahren abgekühlter Schlacke	10,4	130	111
aus direkt am Abstich abge schreckter Schlacke	9,9	20,4	4,3
aus gemäß der Erfindung behandelter Schlacke	9,4	20,1
9,0	20,0	2,1

Die mittels der erfindungsgemäßen Anordnung aus Hochofenschlacke erzeugten Brechsande haben also, wie man aus Tabelle 2 erkennt, zu einem Anteil von 85% und darüber ein Glasgefüge und verursachen, wie man aus den in Tabelle 3 zusammengefaßten Ergebnissen der Seigerungsversuche erkennt, keine Umweltverschmutzung.

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Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Herstellen von Brechsanden aus Hochofenschlacke, gekennzeichnet durch eine unterhalb einer Schlackenrinne (2) für den Abstich der Schlacke aus einem Hochofen (1) angeordnete, mit geringer Geschwindigkeit drehbare Wärmetauschereinrichtung (7) zum Einstellen der Temperatur der Schlacke, durch ein Hochdruck-Wasserstrahlrohr (4) zum weiteren schnellen Abkühlen der schmelzflüssigen Schlacke mit Wasser, durch einen an das Strahlrohr (4) anschließenden, über eine Kühlrinne (147 damit verbundenen Wirbelbehälter (15)» durch wenigstens einen an den Wirbelbehälter (15) anschließenden Entwässerungsturm (20), durch ein an den Entwässerungsturm (20) anschließendes Brechwerk (45) zum Zerkleinern des im Entwässerungsturm (20) entwässerten Grobkorns, und durch an das Brechwerk (45) anschließende Vorratsbunker (5^) und/oder Lagerplätze (55) für die Lagerung und Verladung der Brechsande.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Entwässerungsturm (20) und dem Hochdruck-Wasserstrahlrohr (4) ein Kühlturm (29) angeordnet ist und daß das Strahlrohr (4) über eine Leitungsanordnung und eine Pumpe (40) mit dem Kühlturm (29) verbunden und von diesem mit gekühltem Wasser gespeist ist.

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3- Anordnung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit geringer Geschwindigkeit drehbare Wärmetauschereinrichtung (7) eine walzenförmige oder vieleckige Trommel mit Erhebungen (5) und Vertiefungen (6) an der Umfangsflache aufweist, daß wenigstens ein Hochdruck-Wasserstrahlrohr (4-, 9) unterhalb der Wärmetauschereinrichtung (7) angeordnet ist, und daß die zum Wirbelbehälter (15) führende Wasser-Abfluß und Kühlrinne (14-) unterhalb des Strahlrohrs (4-, 9) angeordnet ist, so daß sich die schmelzflüssige Schlacke über die gesamte Wärmetauschereinrichtung (7) verteilen und ihre Temperatur durch diese abgesenkt werden kann, worauf die Schlacke dann in das Wasser fällt und dadurch schnell abgekühlt wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinrichtung (7) eine Wasserkammer (8) und/oder eine Kühlwasser-Umwälzanordnung aufweist und zum Kühlen von ihrer Oberfläche zugeführter schmelzflüssiger Schlacke durch ihren Innenraum durchströmendes Wasser gekühlt ist.

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