NO164253B - Behandling av stoev. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for be-

handling av støv utskilt fra avgasser fra metallurgiske prosesser, spesielt støv utskilt fra avgasser i forbindelse med stålfremstillingsprosesser, for å bringe støvet i en slik form at det kan deponeres uten fare for miljøforu-

rensing og hvor verdifulle bestanddeler av støvet eventuelt kan gjenvinnes.

Ved fremstilling av stål i elektriske smelteovner og ved

den etterfølgende oksygenraffinering av stålet dannes det store mengder støv som følger avgassene fra smelteovnene eller konvertorene. Dette støvet utskilles fra avgassene i filtersystemer som for eksempel posefiltre eller andre kjente filtreringssystemer. Dette støvet, (i det etter-

følgende benevnt EAF støv, forkortelse for Electric Are Furnace dust) består hovedsakelig av agglomerater av meget

små og kjemisk komplekse partikler. Partikkelstørrelse av de primære partikler er vanligvis innen området 0,1 til 10^um. EAF støvet er sammensatt av komplekse oksyder inneholdende elementer dannet under smelte- og raffi-neringstrinnene som f.eks. jern, sink, bly, kadmium, krom,

mangan, nikkel, kobber, molybden og andre elementer som forekommer i skrapjern.

I den etterfølgende tabell 1 er det gitt en kjemisk analyse

for EAF støv fra fire forskjellige stålprodusenter. Kjemisk

analyse av EAF støv indikerer at sammensetningen av EAF

støvet er direkte påvirket av det jernskrap som benyttes og av de legeringstilsetninger som tilsettes til stålsmelte-

ovnen. Det er ikke påvist noen direkte sammenheng mellom den kjemiske sammensetning av EAF støvet og ovnsstørrelse, filtersystem eller andre faktorer.

En del av de elementer som vanligvis er tilstede i EAF støv er utlutbare slik som f.eks. bly, kadmium, krom og arsen. Ved deponering av EAF støv i landdeponi vil de nevnte elementer over tid utlutes fra støvet og kan dermed føre til alvorlige miljøforurensninger. Det er av denne grunn i de enkelte land stilt strenge krav til deponering av EAF støv og støvet vil i fremtiden ikke tillates deponert i den form det utskilles.

En rekke forskjellige fremgangsmåter for å bringe EAF støv i en slik form at det kan deponeres uten fare for miljø-forurensning har blitt foreslått. Ved en del av disse pro-sessene er det mulig å omforme EAF støvet til et ikke-farlig avfallsprodukt og samtidig gjenvinne metaller inneholdt i støvet. Som eksempel på en slik prosess kan nevnes plasmasmelting. Disse kjente fremgangsmåter er imidlertid ikke brukbare av prosessøkonomiske årsaker.

I norsk patent nr. 160931 er det foreslått en fremgangsmåte for behandling av ovennevnte støv hvor man på en enkel, driftssikker og "økonomisk fordelaktig måte kan produsere et avfallsprodukt som kan deponeres uten fare for miljøforurensning og hvor verdifulle bestanddeler eventuelt kan gjenvinnes. Ved fremgangsmåten ifølge norsk patent nr. 160931 tilføres støvet kontinuerlig eller tilnærmet kontinuerlig sammen med et reduksjonsmiddel og eventuelle slaggdannere til en gasstett, lukket elektrotermisk smelteovn hvor støvet smeltes og underkastes selektiv reduksjon og hvor flyktige metaller fordampes. En inert slaggfase og eventuelt en flytende metallfase tappes kontinuerlig eller intermittent fra smelteovnen. Videre fjernes kontinuerlig en gassfase fra smelteovnen, hvilken gassfase inneholder i det vesentlige CO-gass, metalldamper så som sink, kadmium og bly, svovel, klorider, fluorider og eventuelt uomsatt medrevet støv. Metalldåmpene kan om ønskes underkastes selektiv kondensasjon. Deretter føres avgassen til en etterbrenner hvor bksiderbare Ikomponenter i avgassen oksideres og støvet fjernes fra avgassen, ftrøor etter rest-gassen underkastes, slattrenses og nøytraliseres.

Ifølge utførelseseJcsemplleære i norsk patent, tsar. 160931 blir støv f jernet fra avgassen) ' v e di tørrensing, f.eks. i et posefilter, etter at gassera er fatrt gjremnonii en etterbrenner.

Dersom innholdet av. klorider i avgassen er høy kan fremgangsmåten med tørrensing av gassen som er beskrevet i norsk patent nr. 160931 medføre problemer, idet klorider vil kondensere, og avsettes i gasskjøleren og i posefilteret og dermed kunne tette igjen og ødelegge gasskjøleren og filterposene.

Man er nå kommet fram-%il en fremgangsmåte hvor de ovennevnte ulemper ved fremgangsmåten i henhold til norsk patent nr. 1609 31 overvinnes og hvor dessuten kloridinnholdet i drosset som dannes ved sinkkondenseringen reduseres, slik at :. kloridene ikke resirkuleres ved resirkulasjon av drosset.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for behandling av støv utskilt fra avgasser fra metallurgiske prosesser, spesielt støv utskilt fra avgasser i forbindelse med stålfremstilling og oppfinnelsen er kjenne-tegnet ved kombinasjonen av følgende trinn: a) kontinuerlig eller tilnærmet kontinuerlig tilførsel av støvet sammen med et reduksjonsmiddel og eventuelle slaggdannere til en gasstettt lukket elektrotermisk smelteovn, b) smelting og selektiv reduksjon samt fordamping av flyktige metaller i smelteovnen, c) . kontinuerlig eller intermittent tapping av en inert slaggfase og eventuelt en flytende metallfase fra

smelteovnen,

d) kontinuerlig fjerning fra smelteovnen av en gassfase inneholdende i det alt vesentlige CO-gass, metalldamper, svovel, klorider, fluorider og eventuelt

uomsatt medrevet støv,

e) evntuell selektiv kondensasjon av en eller flere av metalldampene i avgassen fra smelteovnen,

f) fjerning av støv fra avgassen ved våtvasking.

Ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse tilsettes i tillegg til reduksjonsmiddel og slaggdannere ytterligere materialer til støvet, hvilke materialer inneholder gjenvinnbare metallforbindelser. Således kan det tilsettes sinkoksid til støvet, hvorved sinken kan gjenvinnes i metallisk form i sinkkondenseren. Sinkoksidet kan dermed foredles på en enkel og økonomisk gunstig måte..

Ifølge en foretrukket utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse resirkuleres slam fra våtvaskingen av avgassene til smelteovnen etter tørking av slammet.

Ifølge en ytterligere utførelsesform fjernes dross som dannes ved den selektive kondensasjon av metalldampene hvoretter drosset knuses og vaskes for fjerning av klorider. Slammet fra vaskingen av drosset blandes fortrinnsvis med slammet"' fra våtvaskingen av avgassen og resirkuleres til smelteovnen etter ^tørking.

Ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse oppnås det en effektiv rensing av støvet fra avgassene samtidig som kloridinnholdet fjernes fra støvet på en enkel måte. Ved, resirkulasjon av støvet til smelteovnen er det derfor ikke noen fare for at kloridinnholdet i avgassen skal bygge seg opp over tid..

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til de etter-følgende tegningene, hvor Figur 1 viser et flytskjema for en<:>første utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse og . hvor Figur 2>- .viser: et flytskjema f or en andre- utf ørelses f ornu av fremgangsmåten i', henholdt til. foreliggende; oppfinnelsev

Ifølge den utførelisesform som' er: vist på' figur 1 tilsettes EAF støv, reduksjonsmiddel i. form av koks eller kull samt SiC^-sand til en gasstett lukket, elektrotermisk smelteovn 1. Tilførselsmaterialerie tilsettes fra en silo 2 via chargeringsrør 3 til overflaten, av smeltebadet i smelteovnen 1. Tilførselsesmaterialene er fortrinnsvis i form av agglomerater med en maksimumstørrelse av ca. 25 mm. Smelteovnen 1 kan vare av hvilken som helst konvensjonell type, men det foretrekkes å benytte en elektrotermisk smelteovn med sirkulært tverrsnitt utstyrt med tre karbon-elektroder 4 som arbeider neddykket i et slagbad. (Kun en elektrode 4 er vist på figur 1 og 2). Ovnbunnen er fortrinnsvis foret med ildfast magnesittstein. Da den ild-faste bunnforing i smelteovnen alltid vil være dekket av smeltebadet, blir slitasjen minimal og det vil praktisk talt ikke ' forlanges noe vedlikehold av bunnforingen. Sideveggene i smelteovnen er fortrinnsvis bygget opp av konveksjonskjølepaneler med sirkulasjon av et flytende, ikke-eksplosivt kjølemedium. Under drift av en slik smelteovn vil et permanent lag av størknet slagg fryse på inn-siden av konveksjonskjølepanelene og sørge for beskyttelse av disse. Laget av størknet slagg vil idet alt vesentlige eliminere vedlikehold av konveksjonskjølepanelene og til-later dessuten gjenvinning av. varmeenergi som tapes gjennom sideveggene.

Elektrodene er ført gjennom ovnshvelvet på en absolutt gasstett måte slik at gasslekkasje fra ovnen såvel som lekkasjeluft til ovnens indre ikke forekommer.

I smelteovnen 1 smeltes de tilførte råmaterialer ved en temperatur av ca. 1300 - 1500°C. Ved kontroll av til-setningen av reduksjonsmiddel og SiC^-sand, vil det i smelteovnen 1 dannes en inert slaggfase og en metallfase innéholdende jern, kobber, nikkel samt mindre mengder av andre metaller som er tilstede i EAF støvet. Lett reduser-bare og fordampbare elementer først og fremst sink, bly og kadmium reduseres og fordampes. Eventuelle klorider som er til stede vil også avdrives. Dersom støvet inneholder svovelforbindelser og fluorider vil en del av disse også avdrives. Endelig vil gassen inneholde en del uomsatt medrevet støv.

Fra smelteovnen 1 kan? det derved tappes ut en inert slagg-fa.se som etter f.eks.<:> granulering og avkjøling kan deponeres uten fare for'at noen av elementene eller for-bindelsene i slaggen skal utiutes. Videre kan det fra tid til annen tappes en metall-isk fase inneholdende jern, kobber, nikkel og mindre mengder av andre metaller. Denne metallfasen kan enten deponeres eller selges før opp-arbeidelse av metallverdiene. Slaggfasén og metallfasen tappes fortrinnsvis gjennom to forskjellige tappehull 12, 13. En del blyoksyd vil reduseres i smelteovnen og etter-hvert akkumuleres som en ^metallisk blyfase i bunnen av ovnen. Denne blyfasen kam.fra tid til annen dreneres fra ovnsbunnen gjennom et é[get tapperør (ikke vist på tegningen) . -i

Gassene som dannes i smelteovnen inneholder CO-gass som oppstår ved selektiv reduksjon i smelteovnen, metalldamper, svovel-, klor- og fluorforbindelser samt eventuelt uomsatt støv. T

Gassene som dannes i smelteovnen føires ut gjennom et gass-uttak 5 og -føres til eiii'våtvasker 6, f.eks. en venturi--vasker hvor støvet i avgassen fjernes fra avgassen. Klorider i avgassen vil løses i vannet og ikke følge med slammet som dannes i våtvåskeren 6. Den rensede avgass fra våtvaskeren 6 føres til<:>en skorstein 7 hvor CO-innholdet forbrennes til C02 før den rensede gassen slippes ut i atmosfæren. Slammet fra våtvaskeren 6 føres til en tørkeovn 8 hvor slammet tørkes og deretter returneres til smelteovnen 1. En del av den rensede avgass fra våtvaskeren 6 kan benyttes som energikilde ved tørking av slammet i tørkeovnen 8. Vannfasen fra våtvaskeren 6 føres til en fortykker 9 hvor restinnholdet av faststoff fjernes som slam og kombineres med slammet fra våtvaskeren•6. Det rensede, vannet fra fortykkéren9 føres til en kombinert kjøle- og vannrenseanordning 10. hvor vannet avkjøles og hvor en vesentlig del av kloridinnholdet fjernes fra vannet. Hovedmengden av det rensede vannet returneres deretter til våtvaskeren 6 mens en del av det rensede vannet tappes av som antydet ved 10a. Dette vannet av-giftes på kjent måte før det slippes ut. På denne måte oppnås det en meget god rensing av avgassen fra smelteovnen, samtidig som vannet som benyttes ved rensingen kan slippes ut uten fare for forurensing av miljøet.

Den utførelsesform av fremgangsmåten som er vist på figur 2 adskiller seg fra figur 1 ved at det etter smelteovnen er lagt inn et trinn med selektiv, kondensasjon av metalldamp, særlig sinkdamp inneholdt i avgassen fra smelteovnen. Trinn som tilsvarer trinnene i figur 1 er i figur 2 benevnt med tilsvarende henvisningstal 1.

Som vist på figur 2 føres avgassen fra smelteovnen 1 til et kondensasjonstrinn hvor me talldampene inneholdt i avgassen selektivt kondenseres i en eller flere kondensatorer 11. På figur 2 er det vist en kondensator 11. Da sinkdamp vanligvis utgjør den helt dominerende metalldamp i avgassen er kondensasjonstrinnet 11 nedenfor beskrevet i forbindelse

i

rned kondensasjon av sink.

Sinkkondensatoren 11 er av konvensjonell type med bly eller sink som kondensasjonsmedium hvor avgassen føres gjennom et smeltet bly- eller sinkbad som omrøres ved hjelp av en mekanisk omrører 14. Badet holdes på en temperatur mellom 500 og 700°C. Ved kontakt med badet vil sinkdampen som inneholdes i avgassen kondenseres og akkumuleres i sinkbadet. Sink fjernes kontinuerlig ved overløp fra sinkkondensatoren 11.

Mindre mengder sinkklorid, kadmiumklorid, blyklorid og eventuelle andre metallklorider som kan være tilstede i avgassen vil også kondensere i sinkkondensatoren. Likeledes vil uomsatt støv avsettes i sinkkondensatoren 11. Da tett-heten av disse forbindelser er vesentlig lavere enn for metallisk sink eller bly, vil kondensatene av sinkklorid, kadmiumklorid, blyklorid og uomsatt1 støv samles som dross på toppen av badet i sinkkondensatoren 11. Drosset fjernes med mellomrom fra sinkbadet, knuses i et knusetrinn 15 og føres til et våtvaskingstrinn 16 hvor kloridene fjernes fra drosset. Drosset skilles deretter fra vaskevannet i form av slam. Slammet forenes med slammet fr;a våtvaskeren 6 hvoretter det tørkes og returneres til smelteovnen 1. Vaskevannet fra våtvasketrinnet 16 forenes med vannet fra for-tykkeren 9 bg føres til våtvasketrinnet 6.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for behandling av støv utskilt fra avgasser fra metallurgiske prosesser, spesielt støv utskilt fra avgasser i forbindelse med stålfremstilling, karakterisert ved kombinasjonen 'av føicrence trinn: a) kontinuerlig eller tilnærmet kontinuerlig tilførsel av støvet sammen med et reduksjonsmiddel og eventuelle slaggdannere til en gasstett lukket elektrotermisk smelteovn, b) -smelting-og selektiv reduksjon samt fordamping av ...fl<y>ktige metaller i smelteovnen, c) :kontinuerlig eller intermittent tapping av en. inert slaggfase og eventuelt en flytende metallfase fra smelteovnen, d) :kontinuerlig fjerning fra smelteovnen av en gassfase .'inneholdende i det alt vesentlige. COrgsss, metall- I damper, svovel, klorider, fluorider og eventuelt uomsatt medrevet støv, e) eventuell selektiv konde"nsas jon av en eller flere av metalldampene i avgassen fra smelteovnen, f) '> fjerning av støv fra avgassen ved våtvasking.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved .at det i tillegg til reduksjonsmiddel og slaggdannere tilsettes ytterligere materialer inneholdende forbindelser av verdifulle metaller, særlig sinkoksid, til støvet før det innføres i smelteovnen.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at slam fra våtvaskingen av avgassen i trinn f) tørkes og returneres til smelteovnen.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at dross som avsettes ved den selektive kondensasjon av metalldamper fjernes fra kondensatoren og underkastes våtvasking for fjerning av klorider.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert ved at slammet fra.våtvaskingen av drosset kombineres med slammet fra våtvaskingen av slammet fra avgassen og returneres til smelteovnen etter tørking. i