[go: up one dir, main page]

WO2002036834A2 - Verfahren und anlage zum verwerten von eisen- und schwermetallhältigen reststoffen unter verwendung eines schmelzzyklons, eines abscheidegefässes und eines gefässes zur metallurgischen behandlung - Google Patents

Verfahren und anlage zum verwerten von eisen- und schwermetallhältigen reststoffen unter verwendung eines schmelzzyklons, eines abscheidegefässes und eines gefässes zur metallurgischen behandlung Download PDF

Info

Publication number
WO2002036834A2
WO2002036834A2 PCT/AT2001/000344 AT0100344W WO0236834A2 WO 2002036834 A2 WO2002036834 A2 WO 2002036834A2 AT 0100344 W AT0100344 W AT 0100344W WO 0236834 A2 WO0236834 A2 WO 0236834A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vessel
melt
iron
gases
metallurgical vessel
Prior art date
Application number
PCT/AT2001/000344
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2002036834A3 (de
WO2002036834A8 (de
Inventor
Alexander Fleischanderl
Christof Lanzerstorfer
Fried Sauert
Hermann Pirker
Yuyou Zhai
Josef Pesl
Original Assignee
Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co
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 Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co filed Critical Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co
Publication of WO2002036834A2 publication Critical patent/WO2002036834A2/de
Publication of WO2002036834A3 publication Critical patent/WO2002036834A3/de
Publication of WO2002036834A8 publication Critical patent/WO2002036834A8/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • 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
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/10—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents
    • 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
    • C22B7/001—Dry processes
    • 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
    • C22B7/02—Working-up flue dust
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/66—Heat exchange
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for recycling iron and heavy metal-containing residues, optionally with the addition of iron ore, the residues together with reducing agents such as coal and / or coke and / or carbon-containing and / or hydrocarbon-containing residues and / or hydrocarbons in solid and / or liquid and / or gaseous form, as well as oxygen and / or oxygen-enriched air are introduced into a melting cyclone, swirled and ignited, the residues are melted, volatile heavy metals are reduced and evaporated, iron oxides are reduced, the gases and the melt from the melting cyclone together are transferred into a directly coupled separating vessel in which the melt and gases are separated, the evaporated heavy metals are separated from the gases outside the separating vessel and the melt is transferred to a metallurgical vessel separated from the separating vessel rt is, as well as a plant for performing the method.
  • reducing agents such as coal and / or coke and / or carbon-containing and / or hydrocarbon-containing residues and /
  • a major problem of the iron and steel producing industry lies in the large quantities of iron and heavy metal-containing residues, such as furnace dust, sludge, mill scale and the like, which are only accessible for recycling with great effort and are therefore usually landfilled without being dumped to take advantage of their valuable content.
  • EP-A-0 735 146 A device for reducing and smelting iron ore is described in EP-A-0 735 146.
  • iron ore is reduced and melted in a melting cyclone and enters a metallurgical vessel immediately below the melting cyclone, in which the final reduction takes place with the formation of a process gas from coal and oxygen blown onto the slag / metal layer and the complete melting of the iron takes place.
  • the reducing process gas is partially burned with oxygen and in this way provides the heat necessary for the melt and the reduction both in the melting vessel and in the melting cyclone.
  • the exhaust gases are drawn off at the top opening of the melting cyclone.
  • a process for the recovery of iron and heavy metals such as zinc and lead from residues of the steel industry is described in AT 407 878 B.
  • the heavy metal-containing gas, the partially reduced iron and the slag are transferred to a furnace which is directly coupled to the melting cyclone and into which reducing agent and oxygen are blown in to reduce the iron.
  • the energy required for the reduction is fed into the furnace via a direct arc.
  • the heavy metal-containing gas is burned outside the furnace and the heavy metal oxides that form are separated off.
  • the quality of the heavy metal product produced also suffers from the direct coupling of the melting cyclone to the furnace in which the reduction to iron takes place, since the reduction releases larger amounts of dust, which are precipitated from the melting cyclone together with the heavy metals of the heavy metal-containing gas.
  • the process control is made considerably more difficult by coordinating the reactions taking place simultaneously in the melting cyclone, in the furnace and in its flue pipe.
  • the invention has as its object to further develop the method known from the Austrian application A 865/99 and the known system in such a way that residues containing iron and heavy metals, if appropriate with the addition of iron ore, are 100% converted into usable products of constant high quality and No further waste arises, and in contrast to the known method, simple process control and reliable operation of the system should be possible.
  • an exact setting of the analysis and the temperature of the iron melt as well as the generation of a slag with an iron content of less than 2%, which can be used in cement production should be made possible become.
  • the quality of the heavy metal product produced is to be improved. Compared to competing processes, this should result in savings in operating costs.
  • This object is achieved in that on the one hand reducing agents are fed into the metallurgical vessel, the iron oxides of the melt are reduced to iron to form a low-iron slag and on the other hand electrical energy is introduced to at least partially cover the heat losses and the reduction energy.
  • the separating vessel only separates the melt and gases, but does not yet treat the products obtained in the cyclone, the subsequent process steps, namely the reduction of iron, the separation of heavy metals from the gases and the adjustment of iron and slag quality, become complete independently of each other and can therefore be carried out in an optimal manner regardless of each other. This leads to a better quality of the molten iron, the slag and the heavy metal product and results in a significantly simpler process control and monitoring.
  • the evaporated heavy metals are preferably separated from the other gases by post-burning the gases immediately after exiting the separation vessel by means of air or oxygen-enriched air, and in this process converting the heavy metals into a solid oxidic form and then separating them from the gases.
  • the separating device is preferably designed as a bag filter unit.
  • the separated metal oxide for example ZnO, can be used as a starting product for zinc production.
  • the gases are advantageously cooled in a heat exchanger after the afterburning with the generation of steam.
  • the gases are quenched directly at the outlet from the separation vessel by means of water, the heavy metals are condensed and separated by means of a wet dust separation process, such as, for example, venturi scrubbers or wet electrostatic precipitators.
  • a wet dust separation process such as, for example, venturi scrubbers or wet electrostatic precipitators.
  • the heavy metals oxidize to oxides, which are then separated off.
  • the cleaned gases among which there are flammable gases such as carbon monoxide and hydrogen, are then used, for example, for combustion to generate energy.
  • coke and / or coal and / or carbon-containing and / or hydrocarbon-containing residues are introduced into the metallurgical vessel, preferably blown in, as carbon-containing reducing agents.
  • the metallurgical vessel is equipped with at least one lance and / or nozzle for blowing in reducing agent.
  • a stronger reducing agent for example ferrosilicon or aluminum, is introduced into the metallurgical vessel for further reduction. This is generally used after the reduction with carbon-containing reducing agents.
  • a part of the iron oxides to be reduced is preferably reduced by means of carbon monoxide formed during the reduction of iron oxide with a carbon-containing reducing agent.
  • the energy required to reduce and cover the heat losses is largely brought in by the electrical energy. This is particularly advantageous since chemical energy introduced in the form of carbon or hydrocarbon can only be partially used because, because of the iron reduction required, combustion is only possible up to a certain CO / CO 2 ratio.
  • the electrical energy is preferably introduced via graphite electrodes.
  • the electrical energy is introduced inductively.
  • the gases formed in the reduction of the metal oxides present in the melt are partially post-combusted by means of oxygen or oxygen-enriched air in the upper region of the metallurgical vessel.
  • the partial post-combustion of CO to CO 2 provides part of the energy required to cover the heat losses and to reduce it.
  • Another embodiment of the method according to the invention is characterized in that the energy required is partly introduced by means of a burner provided in the metallurgical vessel.
  • the melt is advantageously stirred during the reduction and or during the introduction of energy, preferably by rinsing the floor.
  • the metallurgical vessel is equipped with a device for stirring, for example floor washing elements or other stirring devices known to the person skilled in the art.
  • the iron melt is preferably conditioned by heating it to a temperature suitable for a subsequent casting process, preferably by means of electrical energy.
  • a desired composition of the molten iron is advantageously set by adding alloy substances.
  • the gases produced in the metallurgical vessel are suctioned off and cleaned, the separated dust preferably being fed to the melting cyclone as a residue, since the dust contains iron components and also heavy metals.
  • the slag and the iron melt are expediently poured off separately.
  • a metal melt sump is expediently retained and used in the metallurgical vessel as a template with a high carbon content and high temperature for a new batch of melt.
  • the heat capacity of the residual melt and its carbon content make the process more uniform or the first reduction step of the new batch can be carried out until a certain minimum temperature and a very low carbon content are reached again.
  • This sump is advantageously covered with a certain amount of low-iron slag, which is preferably formed from fly ash, foundry sand and coke and / or coal, and the sump and slag are then used in the metallurgical vessel as a template for a new batch of melt.
  • This acidic starting slag brings about a considerable reduction in the melting temperature of the slag resulting after the reduction, so that the reduction can be carried out down to relatively low temperatures.
  • the reduction of the melt on the one hand and the conditioning on the other hand are carried out at separate locations, a transportable metallurgical vessel being used. This makes the control of the process steps even clearer and easier.
  • the Reduction of the melt and the introduction of electrical energy are carried out at separate locations, using a transportable metallurgical vessel.
  • Another advantage of the separate steps is that the process can be carried out semi-continuously, i.e. that the previous batch can be conditioned during the melt reduction phase of a batch.
  • at least two metallurgical vessels, preferably pans, are used.
  • the melt is preferably in the time in which no melt can be fed into the transportable metallurgical vessel, in particular if the metallurgical vessel for pouring and / or conditioning the melt and / or for introducing the electrical energy is at another location Separation vessel temporarily stored.
  • the melt between the deposition vessel and the transportable metallurgical vessel is temporarily stored in a stationary storage device for bridging process interruptions, such as heating periods, vessel changes, etc.
  • a storage device for the melt in the form of a tilting channel is advantageously provided subsequent to the outlet opening of the separating vessel. This is expediently lined with refractory material and / or equipped with a burner to cover heat losses.
  • the iron and heavy metal-containing residues are advantageously collected separately in heavy metal and low heavy metal residues and used separately in the melting cyclone, and heavy metals separated from the gases are fed to the heavy metal-rich residues when low-heavy metal residues are used.
  • the heavy metals separated from the gases are collected and used again in the melting cyclone up to an enrichment of the heavy metals desired for the removal, in particular regulated with continuous measurement of one or more heavy metal concentrations in the separated dust.
  • the heat losses from the melting cyclone and / or the separating vessel are preferably used to generate steam.
  • the melting cyclone and / or the separation vessel are expediently equipped with a cooling device, such as an evaporative cooling device.
  • the slag is allowed to solidify in a suitable manner after pouring, for example by means of a casting bed or dry granulation, and is used as a feedstock for cement production, for example as a clinker.
  • a plant according to the invention for recycling iron and heavy metal-containing residues, optionally with the addition of iron ore is characterized by the combination of the following features: an essentially vertical melting cyclone, which has a bottom opening for the escape of gases and melt, one or more opening into the melting cyclone , essentially horizontal feeds for solid feed materials and for gases and a
  • Ignition device a separating vessel directly coupled to the melting cyclone, which has a
  • Separating vessel escaping gases leads to at least one metallurgical vessel, which has at least one device for
  • Has molten iron and slag Has molten iron and slag, a device for transferring the melt from the melt outlet opening of the separating vessel into the metallurgical vessel and a device for electrical heating of the metallurgical vessel.
  • the exhaust pipe starting from the separation vessel is equipped with an opening for the supply of air or oxygen-enriched air.
  • the opening is preferably designed in the form of a sliding sleeve.
  • a device for blowing oxygen into the metallurgical vessel is preferably provided in order to afterburn the gases produced during the reduction.
  • the metallurgical vessel is advantageously equipped with a sufficiently large volume so that there is still enough space above the metal sump from the previous batch, the metal from the reduction and the resulting slag for the reduction reaction associated with foams.
  • the device for electrical heating is designed in the form of graphite electrodes or an inductive heating.
  • the metallurgical vessel is designed as a transportable vessel, in particular as a pan.
  • a transport device for moving the (r) metallurgical vessel (s) is advantageously provided.
  • Feeding devices are expediently provided for feeding lumpy and / or fine-grained materials into the metallurgical vessel, for example for fly ash, fine coal, etc.
  • a heat exchanger in particular a steam boiler, is preferably provided in the exhaust pipe starting from the separating vessel.
  • the oily sludges which usually have high proportions of organic components and therefore cannot be dried directly like the other residues, are premixed, for example, and charged into the feed container. From there, the sludge is metered via a feed system into a mixing and drying device 1, in which the charged material is dried indirectly by means of a thermal oil system.
  • the thermal oil generator is heated, for example, with natural gas burners.
  • the exhaust gas from the dryer is used as combustion air so that no hydrocarbons are released.
  • the dried sludge is charged into a buffer tank and from there into the corresponding storage bunker.
  • the remaining sludges are dried in a continuously operating dryer 2 by means of a hot wind to the moisture content suitable for blowing into the melting cyclone.
  • the final moisture of the product is controlled via the exhaust gas temperature, which is directly proportional to the product moisture.
  • the exhaust gas from the dryer is roughly dedusted in a cyclone and fine in a bag filter.
  • the dried material is crushed and charged
  • residues and / or reducing agents such as mill scale or coal, are comminuted or ground in suitable devices 3 to a size that is acceptable for blowing into the melting cyclone, and then stored in a corresponding silo.
  • Dusts are conveyed pneumatically into storage silos without pretreatment, from where they are continuously removed in order to be mixed with the other residues and, if slag formers are not sufficiently contained in the residues, additives in appropriate proportions. However, the addition of additives should be avoided as far as possible by selecting an appropriate mixture of various residues containing sufficient slag formers.
  • the feed materials, residues, reducing agents and additives which should all be essentially water-free, are continuously introduced in the appropriate amounts into an intensive mixer 4 and homogenized. From the mixer 4, the mixture of substances reaches a coarse sieve 5, where particles larger than 4 mm are removed from the mixture.
  • the sieved mixture is stored in storage silos, preferably separately for residues rich and low in heavy metals.
  • the precisely weighed solid mixture with oxygen or oxygen-enriched air is essentially tangentially blown into the essentially vertical, cylindrical melting cyclone 6, swirled and ignited by a burner fed with oxygen and a gaseous fuel, which is integrated in the cyclone burner.
  • the cyclone burner has a fire control system, a flame detection system and a monitoring system.
  • a plurality of burners can also be provided at different points in the melting cyclone 6. Inside the melting cyclone 6, there is a reduction of the iron oxides and volatile heavy metals contained in the residues and, if appropriate, of iron ore, iron oxides predominantly being reduced to FeO and the volatile heavy metals to the metal.
  • the gases and the melt pass together into a directly coupled, i.e. Separation vessel 7 connected only via a suitable connecting piece, preferably arranged below the melting cyclone 6 - to clarify the apparatus unit, the melting cyclone 6 and the separation vessel 7 are provided with a dashed border in the figure - in which a separation of the melt and gases takes place.
  • the separating vessel is designed, for example, as a cylindrical vessel with a horizontal axis, which has an opening for the exit of gases and a second opening for the exit of the melt.
  • the separating vessel can, however, also be designed as a container which is at least partially bricked or lined with refractory material, in particular as a cylindrical container with a vertical axis or as a rectangular container.
  • Both the separating vessel 7 and the melting cyclone 6 are preferably equipped with a cooling device, for example in the form of a water-cooled double jacket construction or a steam-cooled pipe-pipe or pipe-web-pipe construction, in order to use their heat losses to generate superheated steam.
  • the cooling system is fed with boiler feed water or its circulating condensate.
  • the gases containing heavy metals are afterburned after they exit the separation vessel by means of air or oxygen-enriched air, which is blown in through an opening in the exhaust pipe, for example in the form of a sliding sleeve.
  • the evaporated heavy metals are converted into a solid oxidic form and form a fine dust in the gases.
  • the gases are preferably passed through a heat exchanger 8, for example a steam boiler, and cooled for the purpose of generating steam, a portion of the heavy metal dust being separated off.
  • automatic cleaning devices can be provided as well a device that removes the heavy metal dust from the cooling device and transports it to the corresponding silo, depending on whether the dust comes from heavy metal rich or low in residual materials.
  • the cooled gases are cooled further by admixing ambient air in order to obtain the filter 9, e.g. Bag filter to reach the required inlet temperature, where the heavy metal oxides are finally separated.
  • the cleaned gases are released into the atmosphere. If the residues are collected and used separately in heavy and low-heavy metals, the separated heavy metal oxide dust from low-heavy residues is fed to the heavy-metal-rich residues. Alternatively, the separated dust can be reused as a residual material while continuously measuring the heavy metal concentration until a desired concentration of heavy metals has occurred.
  • the gases containing heavy metals can be quenched after condensing from the separating vessel 7, condensed and the heavy metal oxides formed in the process can be wet-separated.
  • the melt is transferred from the separation vessel 7 via a tapping channel into a metallurgical vessel 10.
  • the vessel 10 is closed with a liftable and pivotable cooled lid provided with corresponding openings.
  • the main reduction of iron oxides takes place in the metallurgical vessel, the resulting slag being low in iron.
  • a carbon-containing reducing agent for direct reduction coke and / or coal and / or carbon-containing and / or hydrocarbon-containing residues, preferably fine coal, fine coke, carbon-containing dusts, tire shredders, plastic shredders, petroleum coke, etc., are used.
  • the carbon dissolved in the metal is used.
  • a stronger reducing agent for example ferrosilicon or aluminum, can be used alone or after the reduction with carbon-containing reducing agents, for economic reasons the second alternative is preferred.
  • the carbon monoxide formed in the direct reduction by reducing agents containing carbon and hydrocarbons can also be used to reduce the iron oxides. Fine-grain reducing agents are blown into the melt, for example, using refractory immersion lances or nozzles; however, a device for introducing lumpy materials into the metallurgical vessel 10 can also be provided.
  • a corresponding bath movement is advantageously generated by stirring devices, such as floor-flushing nozzles, both during the reduction period and during the heating period.
  • the gases produced during the reduction with carbon-containing reducing agents, predominantly CO, are advantageously afterburned with oxygen or oxygen-enriched air blown into the metallurgical vessel 10 in the upper region of the vessel 10 and thus improve the energy balance.
  • the actual heating of the metallurgical vessel 10 takes place by means of electrical energy, which can in part also be generated with the help of the superheated steam obtained by cooling.
  • the electrical energy can be introduced via electrodes or inductively, the device for heating the metallurgical vessel 10 in the case of a transportable metallurgical vessel also being able to be set up at another location independently of the vessel. It is thus possible to carry out the method semi-continuously with at least two transportable metallurgical vessels, the metallurgical vessels being transported to this device for intermediate or final heating.
  • the energy required for reducing and covering the heat losses is preferably introduced into the metallurgical vessel in part by means of a burner.
  • the time required for heating a second metallurgical vessel can also be bridged more easily with the help of the burner.
  • the dust-laden gases formed during the reduction are sucked out of the metallurgical vessel and cooled and cleaned of dust by means of known devices 11, 12, for example similar to devices 8 and 9.
  • the separated dust is used again in the melting cyclone as residual material, so that no waste that can be deposited is generated even in this process step.
  • two pans are preferably used as transportable metallurgical vessels 10, in which the melt is alternately reduced and conditioned or heated.
  • the melt is "temporarily stored in the separation vessel 7, which can be correspondingly large dimensions.
  • a stationary storage device for example a tipping channel equipped with refractory material and / or a burner, can be provided.
  • the molten iron is intended for casting, it can be heated to a temperature suitable for this process by means of electrical heating.
  • the molten iron is carburized, for example by adding coal, to a conventional pig iron analysis or adjusted to a desired composition by adding alloys.
  • molten iron and slag are poured off separately from the metallurgical vessel 10.
  • the poured-off, low-iron slag is solidified, for example, in casting beds or by means of a dry granulation system 13, comminuted and fed to the cement production.
  • a metal melt sump is retained in the metallurgical vessel 10, onto which new melt is poured out from the separation vessel 7.
  • the heat capacity of this residual melt and its carbon content in the event of carburization of the iron melt can be used for the reduction treatment of the new melt, which results in a more even process.
  • the melting sump is still covered with a certain amount of low-iron slag, which is formed from fly ash, foundry sand and coke and / or coal, and then used as a template in the metallurgical vessel 10.
  • the melt transferred from the separating vessel 7 into the metallurgical vessel 10 is diluted to a low iron content and the load on the vessel lining is thus considerably reduced. This also ensures a deep slag melting point.
  • the products heavy metal concentrate, iron melt and slag are obtained in consistent quality as 100% recyclable substances, with no unusable waste being produced.
  • steam is generated, which contributes to the economy of the process.
  • Example 1 illustrating the utilization of residues rich in heavy metals
  • Example 2 illustrating the utilization of residues low in heavy metals.
  • the resulting melt and the gases containing heavy metals were separated in the separating vessel.
  • the melt was transferred to the metallurgical vessel and reduced with 70 kg / t coal.
  • the electricity requirement of the device for heating the metallurgical vessel was 300 kWh / t.
  • An iron melt and a slag with the compositions given in Table 2 were obtained.
  • the CO-containing gases were afterburned with 30 Nm 3 / t oxygen in the upper area of the metallurgical vessel.
  • a heavy metal product with a composition given in Table 3 was separated from the gases containing heavy metals.
  • the resulting melt and the gases containing heavy metals were separated in the separating vessel.
  • the melt was transferred to the metallurgical vessel and reduced with 100 kg / t coal.
  • the electricity requirement of the device for heating the metallurgical vessel was 200 kWh / t.
  • An iron melt and a slag with the compositions given in Table 2 were obtained.
  • the CO-containing gases were afterburned in the upper area of the metallurgical vessel with 30 NmVt oxygen.
  • a heavy metal product with a composition given in Table 3 was separated from the gases containing heavy metals.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum Verwerten von eisen- und schwermetallhältigen, festen Reststoffen, gegebenenfalls unter Zugabe von, Eisenerz, wobei die Reststoffe zusammen mit kohlenstoffhältigen Reduktionsmittel sowie Sauerstoff in einen Schmelzzyklon (6) eingebracht, verwirbelt und gezündet werden, die Reststoff aufgeschmolzen werden, flüchtige Schwermetalle reduziert und verdampft werden und Eisenoxide reduziert werden, die Gase und die Schmelze aus dem Schmelzzyklon (6) gemeinsam in ein unmittelbar gekoppeltes Abscheidegafäss (7) überführt werden, in welchem eine Trennung von Schmelze und Gasen erfolgt, die verdampften Schwermetalle ausserhalb des Abscheidegefässes (7) aus den Gasen abgeschieden werden und die Schmelze in ein von Abscheidegefäss (7) getrenntes metallurgisches Gefäss (10) überführt wird, werden in das metallurgische Gefäss (10) einerseits Reduktionsmittel zugeführt, die Eisenoxide der Schmelze unter Bildung einer eisenarmen Schlacke zu Eisen reduziert und wird andererseits elektrische Energie zur zumindest teilweisen Deckung der Wärmeverlust und der Reduktionsenergie eingebracht, um die eisen- und schwermetallhältige Reststoffe zu 100% in verwertbare Produkte zu überführen.

Description

Verfahren und Anlage zum Verwerten von eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen, gegebenenfalls unter Zugabe von Eisenerz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwerten von eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen, gegebenenfalls unter Zugabe von Eisenerz, wobei die Reststoffe zusammen mit Reduktionsmittel, wie Kohle und/oder Koks und/oder kohlenstoffhaltigen und/oder kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen und/oder Kohlenwasserstoffen in fester und/oder flüssiger und/oder gasförmiger Form, sowie Sauerstoff und/oder sauerstoffangereicherte Luft in einen Schmelzzyklon eingebracht, verwirbelt und gezündet werden, die Reststoffe aufgeschmolzen werden, flüchtige Schwermetalle reduziert und verdampft werden, Eisenoxide reduziert werden, die Gase und die Schmelze aus dem Schmelzzyklon gemeinsam in ein unmittelbar gekoppeltes Abscheidegefäß überführt werden, in welchem eine Trennung von Schmelze und Gasen erfolgt, die verdampften Schwermetalle außerhalb des Abscheidegefäßes aus den Gasen abgeschieden werden und die Schmelze in ein vom Abscheidegefäß getrenntes metallurgisches Gefäß überführt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Ein großes Problem der eisen- und stahlerzeugenden Industrie liegt in den in großen Mengen anfallenden eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen, wie zum Beispiel Ofenstäuben, Schlämmen, Walzzunder und dergleichen, die nur mit großem Aufwand einer Wiederverwertung zugänglich sind und daher meist deponiert werden, ohne aus ihrem Wertstoffinhalt Nutzen zu ziehen.
Aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht besteht ein Bedarf, die Reststoffe möglichst vollständig in verwertbare Produkte zu überführen und so Abfall zu vermeiden, welcher sonst deponiert werden müßte. Technisch und wirtschaftlich gut verwertbare Produkte, in welche die Reststoffe übergeführt werden können, sind dabei metallisches Eisen, eisenarme Schlacke, die in der Zementherstellung einsetzbar ist, und ein Konzentrat der flüchtigen Schwermetalle in Form der Oxide von Zink, Blei und Cadmium. Darüber hinaus ist eine möglichst weitgehende Nutzung der Prozeßabwärme ökologisch erwünscht.
Bei einem in der DE-A - 44 39 939 beschriebenen Verfahren werden Reststoffe in einem Schmelzzyklon eingeschmolzen, die Schwermetalle verdampft und aus dem Abgas nach einer Oxidation als Staubfraktion abgeschieden. Die verbleibende Schlacke wird in einem Unterofen durch Aufblasen von Reduktionsgas und Sauerstoff weiter an Schwermetallen verarmt und in der Folge als Einsatzstoff für die Zement- oder Steinwolleherstellung verwendet. Eisenoxide werden in diesem Verfahren jedoch nicht zu metallischem Eisen reduziert, wodurch ein wesentlicher Bestandteil der Reststoffe ungenutzt bleibt.
Eine Vorrichtung zum Reduzieren und Einschmelzen von Eisenerz ist in der EP-A - 0 735 146 beschrieben. Gemäß der EP-A - 0 735 146 wird Eisenerz in einem Schmelzzyklon reduziert und geschmolzen und gelangt in ein sich unmittelbar unterhalb des Schmelzzyklons anschließendes metallurgisches Gefäß, in dem unter Bildung eines Prozeßgases aus auf die Schlacke-/Metallschicht aufgeblasener Kohle und eingeblasenem Sauerstoff die Endreduktion und das vollständige Aufschmelzen des Eisens stattfindet. Das reduzierende Prozeßgas wird teilweise mit Sauerstoff verbrannt und liefert auf diese Weise sowohl im Schmelzgefäß als auch im Schmelzzyklon die für die Schmelze und die Reduktion nötige Wärme. Die Abgase werden an der oberen Öffnung des Schmelzzyklons abgezogen.
Eine Verwertung von schwermetallhältigen Reststoffen wäre gemäß diesem Verfahren nicht möglich, da sämtliche Abgase an der oberen Öffnung des Schmelzzyklons abgezogen werden, wodurch die Verwirbelung des Materials im Schmelzzyklon beeinträchtigt wird und somit eine vollständige Verdampfung der Schwermetalle nicht mehr gewährleistet wäre. Zudem würde die Nachverbrennung der Abgase dazu fuhren, daß Schwermetalle bereits im Schmelzzyklon wieder zu festen Schwermetalloxiden oxidiert und im Schmelzzyklon daher wieder großteils abgeschieden würden.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in der DE 35 36 635 A beschrieben. Gemäß diesem Verfahren werden die Reststoffe unter reduzierenden Bedingungen in einem Schmelzzyklon geschmolzen. Die verdampften Schwermetalle werden aus dem Gas abgetrennt und die Schlacke wird in einen Stahlkonverter auf das vorhandene Roheisen gegeben, wobei Eisenoxid aus der Schlacke mit dem im Roheisen vorhandenen Kohlenstoff zu Eisen reduziert wird.
Dieses Verfahren weist jedoch einige Nachteile auf. So ist der Einsatz an Schlacke aufgrund der geringen Kohlenstoffmenge im Roheisen auf etwa 50 kg/t Roheisen begrenzt, da sonst die Produktivität des Stahlkonverters wesentlich verringert würde. Das Reduktionspotential des Roheisens reicht für größere Mengen an eisenoxidhältiger Schlacke nicht aus. Die Flüssigchargierung derartig geringer Mengen an Schlacke fuhrt zu Störungen des Produktionsablaufs am Konverter, insbesondere durch die zusätzlichen Kranoperationen, und dadurch ebenfalls zu einer Verringerung der Produktivität. Ein weiteres Problem stellen die in der Schlacke enthaltenen unerwünschten Begleitstoffe, wie Schwefel und Phosphor, dar, die zu einer Qualitätsminderung des im Stahlkonverter produzierten Stahls führen. Die Ausbeute an Eisen aus der Schlacke ist ebenfalls ungenügend, da die verbleibende Stahlwerksschlacke üblicherweise einen Gehalt an Eisenoxid von 20% bis 30% aufweist. Aufgrund des hohen Eisenoxidgehalts kann diese Schlacke auch nicht einer Verwertung in der Zementindustrie zugeführt werden.
Ein Verfahren zur Rückgewinnung von Eisen und Schwermetallen wie Zink und Blei aus Rückständen der Stahlindustrie ist in der AT 407 878 B beschrieben. Bei diesem Verfahren werden das schwermetallhältige Gas, das teilreduzierte Eisen und die Schlacke in einen unmittelbar mit dem Schmelzzyklon gekoppelten Ofen überfuhrt, in welchen Reduktionsmittel und Sauerstoff zwecks Fertigreduktion des Eisens eingeblasen werden. Die für die Reduktion benötigte Energie wird über einen direkten Lichtbogen in den Ofen eingebracht. Das schwermetallhältige Gas wird gemäß diesem Verfahren außerhalb des Ofens nachverbrannt und die sich dabei bildenden Schwermetalloxide abgeschieden.
Aufgrund der unmittelbaren Kopplung des Ofens mit dem Schmelzzyklon ist es nicht möglich, die verschiedenen Produkte in ihrer für eine Weiterverarbeitung erforderlichen Form, insbesondere mit gleichbleibender hoher Qualität, zu erhalten. Die genaue Einstellung einer bestimmten Eisenanalyse oder einer bestimmten Temperatur der Eisenschmelze kann nicht bewerkstelligt werden. Weiters ist auch die Einstellung einer für die Nutzung in der Zementherstellung erforderlichen Zusammensetzung der Schlacke mit einem Eisengehalt von kleiner 2% nicht möglich.
Auch die Qualität des erzeugten Schwermetallproduktes leidet unter der direkten Kopplung des Schmelzzyklons mit dem Ofen, in dem die Reduktion zu Eisen stattfindet, da bei der Reduktion größere Mengen an Staub freigesetzt werden, die zusammen mit den Schwermetallen des schwermetallhältigen Gases aus dem Schmelzzyklon niedergeschlagen werden. Zudem wird die Prozeßkontrolle durch das Abstimmen der im Schmelzzyklon, im Ofen und in dessen Abgasleitung gleichzeitig ablaufenden Reaktionen erheblich erschwert.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, das aus der österreichischen Anmeldung A 865/99 bekannte Verfahren und die bekannte Anlage derart weiterzuentwickeln, daß eisen- und schwermetallhältige Reststoffe, gegebenenfalls unter Zugabe von Eisenerz, zu 100 % in verwertbare Produkte gleichbleibender hoher Qualität umgewandelt werden und kein weiterer Abfall entsteht, wobei im Gegensatz zum bekannten Verfahren eine einfache Prozeßkontrolle und ein verläßlicher Betrieb der Anlage möglich sein sollen. Insbesondere sollen eine genaue Einstellung der Analyse und der Temperatur der Eisenschmelze sowie die Erzeugung einer in der Zementherstellung nutzbaren Schlacke mit einem Eisengehalt kleiner 2% ermöglicht werden. Weiters soll die Qualität des erzeugten Schwermetallproduktes verbessert werden. Gegenüber konkurrierenden Verfahren soll eine Betriebskosteneinsparung resultieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in das metallurgische Gefäß einerseits Reduktionsmittel zugeführt werden, die Eisenoxide der Schmelze unter Bildung einer eisenarmen Schlacke zu Eisen reduziert werden und andererseits elektrische Energie zur zumindest teilweisen Deckung der Wärmeverluste und der Reduktionsenergie eingebracht wird.
Da im Abscheidegefäß lediglich eine Trennung von Schmelze und Gasen, jedoch noch keine Weiterbehandlung der im Zyklon erhaltenen Produkte erfolgt, werden die nachfolgenden Prozeßschritte, nämlich die Reduktion des Eisens, die Abtrennung der Schwermetalle von den Gasen sowie die Einstellung von Eisen- und Schlackequalität , völlig unabhängig voneinander und können damit ohne Rücksicht aufeinander jeweils in optimaler Weise durchgeführt werden. Dies führt zu einer besseren Qualität der Eisenschmelze, der Schlacke und des Schwermetallproduktes und bedingt eine deutlich einfachere Prozeßsteuerung und -kontrolle.
Vorzugsweise erfolgt die Abtrennung der verdampften Schwermetalle von den übrigen Gasen, indem die Gase unmittelbar nach dem Austritt aus dem Abscheidegefäß mittels Luft oder sauerstoffangereicherter Luft nachverbrannt und die Schwermetalle hierbei in eine feste oxidische Form gebracht und anschließend aus den Gasen abgeschieden werden. Die Abscheideeinrichtung ist hierbei bevorzugt als Schlauchfiltereinheit ausgebildet. Das abgesonderte Metalloxid, beispielsweise ZnO, kann als Ausgangsprodukt für die Zinkerzeugung eingesetzt werden.
Um den Prozeß ökonomischer zu gestalten, werden die Gase nach der Nachverbrennung vorteilhaft unter Erzeugung von Dampf in einem Wärmetauscher gekühlt.
In einer weiteren Variante werden die Gase unmittelbar am Austritt aus dem Abscheidegefäß mittels Wasser gequencht, die Schwermetalle werden kondensiert und mittels eines nassen Staubabscheideverfahrens, wie z.B. Venturiwäscher oder Naßelektrofilter, abgeschieden. In der wässrigen Phase oxidieren die Schwermetalle zu Oxiden, die anschließend abgetrennt werden. Die gereinigten Gase, unter denen sich brennbare Gase, wie Kohlenmonoxid und Wasserstoff, befinden, werden anschließend einer Nutzung, z.B. einer Verbrennung zur Energiegewinnung, zugeführt. Zur direkten Reduktion des vorwiegend als FeO in der Schmelze vorliegenden Eisens werden als kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel Koks und/oder Kohle und/oder kohlenstoffhaltige und oder kohlenwasserstoffhältige Reststoffe in das metallurgische Gefäß eingebracht, vorzugsweise eingeblasen. Zu diesem Zweck ist das metallurgische Gefäß mit mindestens einer Lanze und/oder Düse zum Einblasen von Reduktionsmittel ausgestattet.
Im Fall der gewünschten Überführung von nichtflüchtigen Schwermetallen, die sich bei Zugabe von kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln nicht oder nur teilweise reduzieren lassen, in die Metallschmelze wird zur weiteren Reduktion ein stärkeres Reduktionsmittel, zum Beispiel Ferrosilizium oder Aluminium, in das metallurgische Gefäß eingebracht. Dieses wird im allgemeinen im Anschluß an die Reduktion mit kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln eingesetzt.
Weiters wird vorzugsweise ein Teil der zu reduzierenden Eisenoxide mittels bei der Reduktion von Eisenoxid mit kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel entstehendem Kohlenmonoxid reduziert.
Die zur Reduktion und zur Deckung der Wärmeverluste benötigte Energie wird großteils durch die elektrische Energie eingebracht. Dies ist besonders vorteilhaft, da in Form von Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoff eingebrachte chemische Energie nur teilweise genutzt werden kann, weil wegen der erforderlichen Eisenreduktion die Verbrennung nur bis zu einem gewissen CO/CO2- Verhältnis möglich ist. Die elektrische Energie wird vorzugsweise über Graphitelektroden eingebracht.
In einer weiteren Variante wird die elektrische Energie induktiv eingebracht.
Vorteilhaft werden die bei der Reduktion der in der Schmelze vorhandenen Metalloxide entstehenden Gase, im wesentlichen CO, welches auch teilweise für die Reduktion verbraucht wird, mittels Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft im oberen Bereich des metallurgischen Gefäßes teilweise nachverbrannt. Die teilweise Nachverbrennung von CO zu CO2 liefert einen Teil der zur Abdeckung der Wärmeverluste und zur Reduktion benötigten Energie.
Eine weitere Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die benötigte Energie zum Teil mittels eines im metallurgischen Gefäß vorgesehenen Brenners eingebracht wird. Vorteilhaft wird die Schmelze während der Reduktion und oder während des Einbringens von Energie gerührt, vorzugsweise durch Bodenspülen. Das metallurgische Gefäß ist hierzu mit einer Einrichtung zum Rühren ausgestattet, beispielsweise Bodenspülelementen oder anderen dem Fachmann bekannten Rührvorrichtungen.
Vorzugsweise erfolgt eine Konditionierung der Eisenschmelze dadurch, daß sie auf eine für einen nachfolgenden Gießvorgang geeignete Temperatur, bevorzugt mittels elektrischer Energie, aufgeheizt wird. Vorteilhaft wird durch Zugabe von Legierungsstoffen eine gewünschte Zusammensetzung der Eisenschmelze eingestellt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die im metallurgischen Gefäß entstehenden Gase abgesaugt und gereinigt, wobei der abgeschiedene Staub vorzugsweise als Reststoff dem Schmelzzyklon zugeführt wird, da der Staub Eisenkomponenten und auch Schwermetalle enthält.
Zweckmäßig werden die Schlacke und die Eisenschmelze getrennt abgegossen.
Im metallurgischen Gefäß wird nach dem Abgießen der Schlacke und der Eisenschmelze zweckmäßigerweise ein Metallschmelzsumpf zurückbehalten und im metallurgischen Gefäß als Vorlage mit hohem Kohlenstoffgehalt und hoher Temperatur für eine neue Schmelzencharge verwendet. Durch die Wärmekapazität der Restschmelze und deren Kohlenstoffgehalt kann eine Vergleichmäßigung des Prozesses erreicht bzw. der erste Reduktionsschritt der neuen Charge durchgeführt werden, bis wieder eine bestimmte Tiefsttemperatur und ein Tiefstkohlenstoffgehalt erreicht werden.
Dieser Schmelzsumpf wird vorteilhaft mit einer gewissen Menge an eisenarmer Schlacke bedeckt, die vorzugsweise aus Flugasche, Gießereisand und Koks und/oder Kohle gebildet wird, und Schmelzsumpf und Schlacke werden anschließend im metallurgischen Gefäß als Vorlage für eine neue Schmelzencharge verwendet. Diese saure Ausgangsschlacke bewirkt eine erhebliche Absenkung der Schmelztemperatur der nach der Reduktion resultierenden Schlacke, so daß die Reduktion bis zu relativ tiefen Temperaturen durchgeführt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Reduktion der Schmelze einerseits und die Konditionierung andererseits an getrennten Standorten durchgeführt, wobei ein transportables metallurgisches Gefäß verwendet wird. Hierdurch wird die Regelung der Prozeßschritte noch übersichtlicher und einfacher. In einer anderen Variante werden die Reduktion der Schmelze und die Einbringung der elektrischen Energie an getrennten Standorten durchgeführt, wobei ein transportables metallurgisches Gefäß verwendet wird.
Ein weiterer Vorteil der getrennten Schritte liegt darin, daß das Verfahren gleichsam semikontinuierlich durchgeführt werden kann, d.h., daß während der Reduktionsphase der Schmelze einer Charge die vorhergehende Charge konditioniert werden kann. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werden mindestens zwei metallurgische Gefäße, vorzugsweise Pfannen, eingesetzt.
Vorzugsweise wird die Schmelze in der Zeit, in der in das transportable metallurgische Gefäß keine Schmelze zugeführt werden kann, insbesondere wenn sich das metallurgische Gefäß zum Abgießen und/oder Konditionieren der Schmelze und/oder zur Einbringung der elektrischen Energie an einem anderen Ort befindet, im Abscheidegefäß zwischengespeichert.
Alternativ wird die Schmelze zwischen dem Abscheidegefäß und dem transportablen metallurgischen Gefäß in einer ortsfesten Speichereinrichtung zur Überbrückung von Prozeßunterbrechungen, wie Aufheizperioden, Gefäßwechsel etc., zwischengespeichert. Zu diesem Zweck ist vorteilhaft anschließend an die Austrittsöffhung des Abscheidegefäßes eine Speichereinrichtung für die Schmelze in Form einer Kipprinne vorgesehen. Diese ist zweckmäßig mit Feuerfestmaterial ausgemauert und/oder zur Deckung von Wärmeverlusten mit einem Brenner ausgestattet.
Vorteilhaft werden die eisen- und schwermetallhältigen Reststoffe in schwermetallreiche und schwermetallarme Reststoffe getrennt gesammelt und getrennt im Schmelzzyklon eingesetzt und aus den Gasen abgetrennte Schwermetalle bei Einsatz schwermetallarmer Reststoffe den schwermetallreichen Reststoffen zugeführt.
In einer anderen Ausführungsform werden die aus den Gasen abgeschiedenen Schwermetalle gesammelt und wieder im Schmelzzyklon bis zu einer für die Ausschleusung gewünschten Anreicherung der Schwermetalle eingesetzt, insbesondere geregelt unter kontinuierlicher Messung einer oder mehrerer Schwermetallkonzentrationen im abgeschiedenen Staub.
Die Wärmeverluste aus dem Schmelzzyklon und/oder dem Abscheidegefäß werden bevorzugt zur Dampferzeugung eingesetzt. Zweckmäßigerweise sind der Schmelzzyklon und/oder das Abscheidegefäß dazu mit einer Kühleinrichtung, wie einer Verdampfungskühleinrichtung, ausgestattet. In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird die Schlacke nach dem Abgießen in geeigneter Weise erstarren gelassen, beispielsweise mittels Gießbett oder Trockengranulation, und als Einsatzmaterial für die Zementherstellung, beispielsweise als Klinker, verwendet.
Eine erfindungsgemäße Anlage zum Verwerten von eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen, gegebenenfalls unter Zugabe von Eisenerz, ist durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet: ein im wesentlichen vertikaler Schmelzzyklon, der eine Bodenöffnung für den Austritt von Gasen und Schmelze, eine oder mehrere in den Schmelzzyklon mündende, im wesentlichen horizontale Zuführungen für feste Einsatzstoffe und für Gase und eine
Zündeinrichtung aufweist, ein an den Schmelzzyklon unmittelbar gekoppeltes Abscheidegefäß, welches eine
Öffnung zum Austritt von Gasen und eine zweite Öffnung zum Austritt der Schmelze aufweist, eine Abgasleitung, die von der Abgasöffhung des Abscheidegefäßes ausgeht und zu einer Einrichtung für die Abtrennung der Schwermetalle aus den aus dem
Abscheidegefäß entweichenden Gasen führt, mindestens ein metallurgisches Gefäß, welches mindestens eine Einrichtung zur
Zuführung von Reduktionsmittel und mindestens eine Einrichtung zum Abgießen von
Eisenschmelze und Schlacke aufweist, eine Einrichtung zum Überführen der Schmelze von der Schmelzenäustrittsöffhung des Abscheidegefäßes in das metallurgische Gefäß und eine Einrichtung zur elektrischen Beheizung des metallurgischen Gefäßes.
Vorzugsweise ist die vom Abscheidegefäß ausgehende Abgasleitung mit einer Öffnung zur Zufuhr von Luft oder sauerstoffangereicherter Luft ausgestattet. Die Öffnung ist bevorzugt in Form einer Schiebemuffe ausgebildet.
Weiters ist bevorzugt eine Vorrichtung zum Einblasen von Sauerstoff in das metallurgische Gefäß vorgesehen, um die bei der Reduktion entstehenden Gase nachzuverbrennen.
Das metallurgische Gefäß ist vorteilhaft mit einem ausreichend großen Volumen ausgestattet, um über dem Metallsumpf von der vorhergehenden Charge, dem Metall aus der Reduktion und der entstehenden Schlacke noch genügend Platz für die mit Schäumen verbundene Reduktionsreaktion aufzuweisen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Einrichtung zur elektrischen Beheizung in Form von Graphitelektroden oder einer induktiven Heizung ausgeführt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist das metallurgische Gefäß als transportables Gefäß, insbesondere als Pfanne, ausgebildet.
Vorteilhaft ist eine Transporteinrichtung zum Verfahren des(r) metallurgischen Gefäße(s) vorgesehen.
Zweckmäßig sind Zufuhreinrichtungen zum Zuführen stückiger und/oder feinkörniger Materialien in das metallurgische Gefäß vorgesehen, beispielsweise für Flugasche, Feinkohle etc.
In der vom Abscheidegefäß ausgehenden Abgasleitung ist vorzugsweise ein Wärmetauscher, insbesondere ein Dampfkessel, vorgesehen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die Figur eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage bzw. des Verfahrens in Blockdarstellung veranschaulicht.
Um Reststoffe mit den für einen Einsatz im Schmelzzyklon benötigten Eigenschaften zu erhalten, werden diese einer Vorbehandlung unterzogen. Die eisen- und schwermetallhältigen Reststoffe, insbesondere die Schlämme, werden getrocknet, wobei die ölhaltigen Schlämme gesondert behandelt werden. Weiters ist eine Trennung der Reststoffe in schwermetallreiche und -arme möglich. Dies hat unter anderem den Vorteil, daß bei Einsatz schwermetallreicher Reststoffe bereits bei einmaliger Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Schwermetallkonzentrat erhalten wird, welches sich zur Weiterverarbeitung eignet.
Die ölhaltigen Schlämme, die meist hohe Anteile an organischen Komponenten aufweisen und deshalb nicht wie die übrigen Reststoffe direkt getrocknet werden können, werden beispielsweise vorgemischt und in den Aufgabebehälter chargiert. Von dort werden die Schlämme über ein Aufgabesystem in eine Misch-Trocknungs- Vorrichtung 1 dosiert, in welcher das chargierte Material mittels eines Thermo-Öl-Systems indirekt getrocknet wird. Der Thermo-Öl-Generator wird dabei zum Beispiel mit Erdgas-Brennern aufgeheizt. Das Abgas des Trockners wird als Verbrennungsluft verwendet, so daß keine Kohlenwasserstoffe freigesetzt werden. Die getrockneten Schlämme werden in einen Pufferbehälter und von dort in den entsprechenden Vorratsbunker chargiert. Die übrigen Schlämme werden in einem kontinuierlich arbeitenden Trockner 2 mittels Heißwind auf den für ein Einblasen in den Schmelzzyklon geeigneten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet. Die Endfeuchte des Produkts wird dabei über die Abgastemperatur gesteuert, welche der Produktfeuchte direkt proportional ist. Das Abgas des Trockners wird in einem Zyklon grob- und in einem Schlauchfilter feinentstaubt. Das getrocknete Material wird zerkleinert und in einen Vorratsbunker chargiert.
Andere Reststoffe und/oder Reduktionsmittel, wie zum Beispiel Walzzunder oder Kohle, werden in geeigneten Vorrichtungen 3 auf eine Größe zerkleinert bzw. gemahlen, die für ein Einblasen in den Schmelzzyklon akzeptabel ist, und danach in einem entsprechenden Silo gelagert.
Stäube werden ohne Vorbehandlung pneumatisch in Vorratssilos gefördert, von wo sie kontinuierlich entnommen werden, um mit den übrigen Reststoffen und, falls Schlackenbildner nicht in ausreichender Menge in den Reststoffen enthalten sind, Zuschlagstoffen in entsprechenden Mengenverhältnissen gemischt zu werden. Eine Zugabe von Zuschlagstoffen soll jedoch möglichst vermieden werden, indem eine entsprechende, ausreichend Schlackenbildner enthaltende Mischung von verschiedenen Reststoffen ausgewählt wird.
Die Einsatzmaterialien Reststoffe, Reduktionsmittel und Zuschlagstoffe, welche alle im wesentlichen wasserfrei sein sollten, werden in den entsprechenden Mengen in einen Intensivmischer 4 kontinuierlich eingebracht und homogemsiert. Vom Mischer 4 gelangt das Stoffgemisch zu einem groben Sieb 5, wo Teilchen mit einer Größe über 4 mm aus dem Gemisch entfernt werden. Das gesiebte Gemisch wird in Vorratssilos, vorzugsweise getrennt für schwermetallreiche und -arme Reststoffe, gelagert.
Mittels pneumatischer Systeme wird das genau abgewogene Feststoffgemisch mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft in den im wesentlichen vertikalen, zylinderformigen Schmelzzyklon 6 im wesentlichen tangential eingeblasen, verwirbelt und durch einen mit Sauerstoff und einem gasförmigen Brennstoff gespeisten Brenner, welcher in den Zyklonbrenner integriert ist, gezündet. Der Zyklonbrenner weist neben dem zur Zündung vorgesehenen Hilfsbrenner ein Feuerkontrollsystem, eine Flammendetektion und ein Überwachungssystem auf. Es können auch mehrere Brenner an verschiedenen Stellen des Schmelzzyklons 6 vorgesehen sein. Im Inneren des Schmelzzyklons 6 findet eine Reduktion der in den Reststoffen enthaltenen Eisenoxide und flüchtigen Schwermetalle sowie gegebenenfalls des Eisenerzes statt, wobei Eisenoxide vorwiegend zu FeO und die flüchtigen Schwermetalle zum Metall reduziert werden. Weiters wird eine Verdampfung der flüchtigen Schwermetalle, eine Teiloxidation und/oder Vergasung der kohlenstoff- und/oder kohlenwasserstoffhältigen Reduktionsmittel sowie ein Aufschmelzen der übrigen festen Anteile der Einsatzstoffe durch die im Schmelzzyklon 6 herrschenden Reaktionsbedingungen und hohen Temperaturen bewirkt.
Vom Schmelzzyklon 6 gelangen die Gase und die Schmelze gemeinsam in ein unmittelbar gekoppeltes, d.h. lediglich über ein passendes Anschlußstück verbundenes, bevorzugt unterhalb des Schmelzzyklons 6 angeordnetes Abscheidegefäß 7 - zur Verdeutlichung der apparativen Einheit sind der Schmelzzyklon 6 und das Abscheidegefäß 7 in der Figur mit einer strichlierten Umrandung versehen -, in welchem eine Trennung von Schmelze und Gasen erfolgt. Das Abscheidegefäß ist beispielsweise als zylinderförmiges Gefäß mit horizontaler Achse ausgebildet, das eine Öffnung zum Austritt von Gasen und eine zweite Öffnung zum Austritt der Schmelze aufweist.
Das Abscheidegefäß kann aber auch als zumindest teilweise mit Feuerfestmaterial ausgemauerter oder ausgekleideter Behälter, insbesondere als zylindrischer Behälter mit vertikaler Achse oder als quaderförmiger Behälter ausgebildet sein.
Sowohl das Abscheidegefäß 7 als auch der Schmelzzyklon 6 sind vorzugsweise mit einer Kühleinrichtung ausgestattet, beispielsweise in Form einer wassergekühlten Doppelmantelkonstruktion oder einer dampfgekühlten Rohr-Rohr- oder Rohr-Steg-Rohr- Konstruktion, um deren Wärmeverluste zur Erzeugung von überhitztem Dampf zu nutzen. Gespeist wird die Kühleinrichtung mit Kesselspeisewasser bzw. dessen im Kreis geführtem Kondensat.
Die schwermetallhältigen Gase, darunter auch Kohlenmonoxid und Wasserstoff, werden nach ihrem Austritt aus dem Abscheidegefäß mittels Luft oder sauerstoffangereicherter Luft, die durch eine Öffnung in der Abgasleitung, zum Beispiel in Form einer Schiebemuffe, eingeblasen wird, nachverbrannt. Hierbei werden die verdampften Schwermetalle in eine feste oxidische Form überführt und bilden in den Gasen einen feinen Staub. Vorzugsweise werden die Gase nach der Nachverbrennung zwecks Dampferzeugung durch einen Wärmetauscher 8, z.B. einen Dampfkessel, geführt und gekühlt, wobei ein Teil des Schwermetallstaubes abgeschieden wird. Um die Heizflächen des Wärmetauschers von abgeschiedenen Stäuben sauber zu halten, können dabei automatische Remigungsvomchtungen vorgesehen sein sowie eine Vorrichtung, die den Schwermetallstaub aus der Kühleinrichtung entfernt und ihn zu dem entsprechenden Silo transportiert, in Abhängigkeit davon, ob der Staub von schwermetallreichen oder -armen Reststoffen stammt.
Die abgekühlten Gase werden durch Zumischen von Umgebungsluft weiter gekühlt, um die für den Filter 9, z.B. Schlauchfilter, benötigte Eintrittstemperatur zu erreichen, wo die Schwermetalloxide endgültig abgeschieden werden. Die gereinigten Gase werden an die Atmosphäre abgegeben. Werden die Reststoffe in schwermetallarme und -reiche getrennt gesammelt und eingesetzt, wird der abgeschiedene Schwermetalloxidstaub von schwermetallarmen Reststoffen den schwermetallreichen Reststoffen zugeführt. Alternativ kann der abgeschiedene Staub unter kontinuierlicher Messung der Schwermetallkonzentration solange wieder als Reststoff eingesetzt werden, bis eine gewünschte Anreicherung an Schwermetallen erfolgt ist.
Alternativ können die schwermetallhältigen Gase nach dem Austritt aus dem Abscheidegefäß 7 gequencht, kondensiert und die dabei entstandenen Schwermetalloxide naßabgeschieden werden.
Die Schmelze wird aus dem Abscheidegefäß 7 über eine Abstichrinne in ein metallurgisches Gefäß 10 überführt. Das Gefäß 10 ist mit einem heb- und schwenkbaren gekühlten, mit entsprechenden Öffnungen versehenen Deckel verschlossen. Im metallurgischen Gefäß findet die Hauptreduktion der Eisenoxide statt, wobei die entstehende Schlacke eisenarm ist. Als kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel zur direkten Reduktion werden Koks und/oder Kohle und/oder kohlenstoffhaltige und/oder kohlenwasserstoffhältige Reststoffe, vorzugsweise Feinkohle, Feinkoks, kohlehaltige Stäube, Reifenschredder, Kunststoffschredder, Petrolkoks etc., eingesetzt. Zusätzlich wird der im Metall gelöste Kohlenstoff verwendet.
Sind in den Reststoffen nichtflüchtige Schwermetalle enthalten, die sich bei Zugabe von kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln nicht oder nur teilweise reduzieren lassen, kann ein stärkeres Reduktionsmittel, beispielsweise Ferrosilizium oder Aluminium, allein oder im Anschluß an die Reduktion mit kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln eingesetzt werden, wobei aus wirtschaftlichen Gründen die zweite Alternative bevorzugt ist.
Das bei der direkten Reduktion durch kohlenstoff- und kohlenwasserstoffhältige Reduktionsmittel entstehende Kohlenmonoxid kann ebenfalls zur Reduktion der Eisenoxide herangezogen werden. Feinkörnige Reduktionsmittel werden beispielsweise mittels feuerfester Tauchlanzen oder Düsen in die Schmelze eingeblasen; es kann aber auch eine Vorrichtung zum Einbringen von stückigen Materialien im metallurgischen Gefäß 10 vorgesehen werden.
Vorteilhafterweise wird sowohl während der Reduktionsperiode als auch während der Heizperiode eine entsprechende Badbewegung durch Rührvorrichtungen, wie zum Beispiel Bodenspüldüsen, erzeugt.
Die während der Reduktion mit kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln entstehenden Gase, vorwiegend CO, werden vorteilhaft mit in das metallurgische Gefäß 10 eingeblasenem Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft im oberen Bereich des Gefäßes 10 nachverbrannt und verbessern damit die Energiebilanz. Die eigentliche Beheizung des metallurgischen Gefäßes 10 erfolgt mittels elektrischer Energie, die teilweise auch mit Hilfe des durch Kühlung erhaltenen Heißdampfes erzeugt werden kann. Die elektrische Energie kann über Elektroden oder induktiv eingebracht werden, wobei die Einrichtung zur Beheizung des metallurgischen Gefäßes 10 im Fall eines transportablen metallurgischen Gefäßes auch gefäßunabhängig an einem anderen Standort eingerichtet sein kann. Es ist dadurch möglich, das Verfahren semi-kontinuierlich mit zumindest zwei transportablen metallurgischen Gefäßen durchzuführen, wobei die metallurgischen Gefäße zum Zwischen- bzw. Endaufheizen jeweils zu dieser Einrichtung transportiert werden.
Die für die Reduktion und die Deckung der Wärmeverluste benötigte Energie wird vorzugsweise zum Teil mittels Brenner in das metallurgische Gefäß eingebracht. Auch kann die für das Aufheizen eines zweiten metallurgischen Gefäßes benötigte Zeit mit Hilfe des Brenners einfacher überbrückt werden.
Die bei der Reduktion entstehenden staubbeladenen Gase werden aus dem metallurgischen Gefäß abgesaugt und mittels bekannter Einrichtungen 11, 12, zum Beispiel ähnlich den Einrichtungen 8 und 9, gekühlt und vom Staub gereinigt. Der abgeschiedene Staub wird als Reststoff wieder im Schmelzzyklon eingesetzt, so daß auch bei diesem Verfahrensschritt keine deponierbaren Abfälle anfallen.
Wird das Verfahren semi-kontinuierlich durchgeführt, werden bevorzugt zwei Pfannen als transportable metallurgische Gefäße 10 eingesetzt, in denen die Schmelze wechselweise reduziert und konditioniert bzw. aufgeheizt wird. Um die Zeit des Gefäßwechsels zu überbrücken, wird die Schmelze im Abscheidegefäß 7 zwischengespeichert", das entsprechend groß dimensioniert werden kann. Alternativ kann zwischen dem Abscheidegefäß 7 und dem transportablen metallurgischen Gefäß 10 eine ortsfeste Speichereinrichtung, zum Beispiel eine mit feuerfestem Material und/oder einem Brenner ausgestattete Kipprinne, vorgesehen sein.
Nach Abschluß der Reduktion der Eisenoxide der Schmelze liegen im metallurgischen Gefäß 10 eine Eisenschmelze und eine eisenarme Schlacke vor, die beide zur weiteren Verwendung eingestellt werden können. Wird die Eisenschmelze zum Vergießen vorgesehen, kann sie auf eine für diesen Vorgang geeignete Temperatur mittels der elektrischen Beheizung erhitzt werden. Für andere Zwecke wird die Eisenschmelze beispielsweise durch Zugabe von Kohle auf eine übliche Roheisenanalyse aufgekohlt oder durch Zugabe von Legierungsstoffen auf eine gewünschte Zusammensetzung eingestellt.
Eisenschmelze und Schlacke werden nach der Konditionierung getrennt aus dem metallurgischen Gefäß 10 abgegossen. Die abgegossene eisenarme Schlacke wird zum Beispiel in Gießbetten oder mittels einer Trockengranulationsanlage 13 erstarren gelassen, zerkleinert und der Zementherstellung zugeführt.
Im metallurgischen Gefäß 10 wird ein Metallschmelzsumpf zurückbehalten, auf den neue Schmelze aus dem Abscheidegefäß 7 abgegossen wird. Die Wärmekapazität dieser Restschmelze und deren Kohlenstoffgehalt im Fall einer Aufkohlung der Eisenschmelze können für die Reduktionsbehandlung der neuen Schmelze genutzt werden, woraus eine Vergleichmäßigung des Gesamtprozesses resultiert. Vorzugsweise wird der Schmelzsumpf noch mit einer gewissen Menge an eisenarmer Schlacke bedeckt, welche aus Flugasche, Gießereisand und Koks und/oder Kohle gebildet wird, und danach als Vorlage im metallurgischen Gefäß 10 verwendet. Hierdurch wird die aus dem Abscheidegefäß 7 in das metallurgische Gefäß 10 überführte Schmelze auf einen niedrigen Eisengehalt verdünnt und damit die Belastung der Gefäßausmauerung erheblich vermindert. Zudem wird dadurch auch ein tiefer Schlackenschmelzpunkt gesichert.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Produkte Schwermetallkonzentrat, Eisenschmelze und Schlacke in gleichbleibender Qualität als zu 100% verwertbare Stoffe erhalten, wobei zudem keinerlei unverwertbare Abfälle anfallen. Zusätzlich wird Dampf erzeugt, der zur Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beiträgt.
Der erfindungsgemäße Verfahrensablauf ist anhand der nachfolgenden Beispiele 1 und 2 dargelegt, wobei Beispiel 1 die Verwertung von schwermetallreichen Reststoffen und Beispiel 2 die Verwertung schwermetallarmer Reststoffe veranschaulicht. Die Mengenangaben beziehen sich im folgenden jeweils auf eine Tonne Reststoff ohne Reduktionsmittel oder Zuschläge.
Beispiel 1
In den Schmelzzyklon wurden 1000 kg/h eisen- und schwermetallhältige Reststoffe, die eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufwiesen, sowie 10 NmVt gasförmige Reduktionsmittel eingebracht und mit 250 Nm3/t Sauerstoff verwirbelt und gezündet. Das Einbringen fester kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel war aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts der Reststoffe nicht notwendig.
Die entstandene Schmelze und die schwermetallhältigen Gase wurden im Abscheidegefäß getrennt. Die Schmelze wurde in das metallurgische Gefäß überfuhrt und mit 70 kg/t Kohle fertigreduziert. Der Strombedarf der Einrichtung zum Beheizen des metallurgischen Gefäßes betrug 300 kWh/t. Es wurden eine Eisenschmelze und eine Schlacke mit den in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzungen erhalten.
Die CO-hältigen Gase wurden im oberen Bereich des metallurgischen Gefäßes mit 30 Nm3/t Sauerstoff nachverbrannt.
Zum Aufbau einer Schlackenvorlage auf dem zurückbehaltenen Schmelzensumpf wurden 50 kg/t gebrauchter Gießereisand und Flugasche in das metallurgische Gefäß eingebracht.
Es wurde ein Schwermetallprodukt mit einer in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzung aus den schwermetallhältigen Gasen abgeschieden.
Tabelle 1
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0001
Tabelle 2
Figure imgf000018_0002
Tabelle 3
Figure imgf000018_0003
Beispiel 2
In den Schmelzzyklon wurden 1000 kg/h eisen- und schwermetallhältige Reststoffe, die eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufwiesen, sowie 10 Nm3/t gasförmige Reduktionsmittel eingebracht und mit 200 NmVt Sauerstoff verwirbelt und gezündet. Das Einbringen fester kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel war aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts der Reststoffe nicht notwendig.
Die entstandene Schmelze und die schwermetallhältigen Gase wurden im Abscheidegefäß getrennt. Die Schmelze wurde in das metallurgische Gefäß überfuhrt und mit 100 kg/t Kohle fertigreduziert. Der Strombedarf der Einrichtung zum Beheizen des metallurgischen Gefäßes betrug 200 kWh/t. Es wurden eine Eisenschmelze und eine Schlacke mit den in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzungen erhalten.
Die CO-hältigen Gase wurden im oberen Bereich des metallurgischen Gefäßes mit 30 NmVt Sauerstoff nachverbrannt.
Zum Aufbau einer Schlackenvorlage auf dem zurückbehaltenen Schmelzensumpf wurden 20 kg/t gebrauchter Gießereisand in das metallurgische Gefäß eingebracht.
Es wurde ein Schwermetallprodukt mit einer in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzung aus den schwermetallhältigen Gasen abgeschieden.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verwerten von eisen- und schwermetallhältigen, festen Reststoffen, gegebenenfalls unter Zugabe von Eisenerz, wobei die Reststoffe zusammen mit Reduktionsmittel, wie Kohle und/oder Koks und/oder kohlenstoffhaltigen und/oder kohlenwasserstoffhältigen Reststoffen und/oder Kohlenwasserstoffen in fester und/oder flüssiger und/oder gasförmiger Form, sowie Sauerstoff und/oder sauerstoffangereicherte Luft in einen Schmelzzyklon (6) eingebracht, verwirbelt und gezündet werden, die Reststoffe aufgeschmolzen werden, flüchtige Schwermetalle reduziert und verdampft werden und Eisenoxide reduziert werden, die Gase und die Schmelze aus dem Schmelzzyklon (6) gemeinsam in ein unmittelbar gekoppeltes Abscheidegefäß (7) überführt werden, in welchem eine Trennung von Schmelze und Gasen erfolgt, die verdampften Schwermetalle außerhalb des Abscheidegefäßes (7) aus den Gasen abgeschieden werden und die Schmelze in ein vom Abscheidegefäß (7) getrenntes metallurgisches Gefäß (10) überführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in das metallurgische Gefäß (10) einerseits Reduktionsmittel zugeführt werden, die Eisenoxide der Schmelze unter Bildung einer eisenarmen Schlacke zu Eisen reduziert werden und andererseits elektrische Energie zur zumindest teilweisen Deckung der Wärmeverluste und der Reduktionsenergie eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase unmittelbar nach dem Austritt aus dem Abscheidegefäß (7) mittels Luft oder sauerstoffangereicherter Luft nachverbrannt und die Schwermetalle hierbei in eine feste oxidische Form gebracht und anschließend aus den Gasen abgeschieden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase nach der Nachverbrennung unter Erzeugung von Dampf in einem Wärmetauscher (8) gekühlt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Abscheidegefäß (7) austretenden Gase mit Wasser gequencht werden, die Schwermetalle aus den Gasen abgeschieden werden und die gereinigten Gase einer Nutzung zugeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur direkten Reduktion der Eisenoxide zu Eisen als kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel Koks und/oder Kohle und/oder kohlenstoffhaltige und/oder kohlenwasserstoffhältige Reststoffe in das metallurgische Gefäß (10) eingebracht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der zu reduzierenden Eisenoxide mittels bei der Reduktion von Eisenoxid mit kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel entstehendem Kohlenmonoxid reduziert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überführung von nichtflüchtigen Schwermetallen, die sich bei Zugabe von kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln nicht oder nur teilweise reduzieren lassen, in die Metallschmelze ein stärkeres Reduktionsmittel, vorzugsweise Ferrosilizium oder Aluminium, in das metallurgische Gefäß (10) eingebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Reduktion entstehenden Gase mittels Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft im oberen Bereich des metallurgischen Gefäßes (10) nachverbrannt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie über Elektroden in das metallurgische Gefäß (10) eingebracht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie induktiv in das metallurgische Gefäß (10) eingebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Reduktion und die Deckung der Wärmeverluste benötigte Energie zum Teil mittels Brenner in das metallurgische Gefäß (10) eingebracht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze während der Reduktion und/oder während des Einbringens von Energie gerührt wird, vorzugsweise durch Bodenspülen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenschmelze auf eine für einen nachfolgenden Gießvorgang geeignete Temperatur, vorzugsweise mittels elektrischer Energie, aufgeheizt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zugabe von Legierungsstoffen eine gewünschte Zusammensetzung der Eisenschmelze eingestellt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die im metallurgischen Gefäß (10) entstehenden Gase abgesaugt und gereinigt werden, wobei der abgeschiedene Staub vorzugsweise als Reststoff dem Schmelzzyklon (6) zugeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke und die Eisenschmelze getrennt abgegossen werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im metallurgischen Gefäß (10) nach dem Abgießen der Schlacke und der Eisenschmelze ein Metallschmelzsumpf zurückbehalten wird und dieser im metallurgischen Gefäß (10) als Vorlage mit hohem Kohlenstoffgehalt und hoher Temperatur für eine neue Schmelzencharge verwendet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Schmelzsumpf eine eisenarme Schlacke, vorzugsweise durch Einbringen von Reststoffen wie Flugasche, Gießereisand und Koks und/oder Kohle, gebildet wird und Schmelzsumpf und Schlacke im metallurgischen Gefäß (10) als Vorlage für eine neue Schmelzencharge verwendet werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Schmelze einerseits und die Konditionierung andererseits an getrennten Standorten durchgeführt wird, wobei ein transportables metallurgisches Gefäß (10) verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Schmelze einerseits und die Einbringung der elektrischen Energie andererseits an getrennten Standorten durchgeführt wird, wobei ein transportables metallurgisches Gefäß (10) verwendet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß es semikontinuierlich durchgeführt wird, wobei mindestens zwei transportable metallurgische Gefäße (10), vorzugsweise Pfannen, eingesetzt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze zwischen dem Abscheidegefäß (7) und dem transportablen metallurgischen Gefäß (10) in einer ortsfesten Speichereinrichtung zur Überbrückung von Prozeßunterbrechungen, wie Aufheizperioden, Gefäßwechsel etc., zwischengespeichert wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze im Abscheidegefäß (7) zwischengespeichert wird in der Zeit, in der in das transportable metallurgische Gefäß (10) keine Schmelze zugeführt werden kann, insbesondere wenn sich das metallurgische Gefäß (10) zum Abgießen und/oder Konditionieren der Schmelze und/oder zur Einbringung der elektrischen Energie an einem anderen Ort befindet.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die eisen- und schwermetallhältigen Reststoffe in schwermetallreiche und schwermetallarme Reststoffe getrennt gesammelt und getrennt im Schmelzzyklon (6) eingesetzt werden und daß aus den Gasen abgetrennte Schwermetalle bei Einsatz schwermetallarmer Reststoffe den schwermetallreichen Reststoffen zugeführt werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Gasen abgeschiedenen Schwermetalle gesammelt und wieder im Schmelzzyklon (6) bis zu einer für die Ausschleusung gewünschten Anreicherung der Schwermetalle eingesetzt werden, insbesondere geregelt unter kontinuierlicher Messung einer oder mehrerer Schwermetallkonzentrationen im abgeschiedenen Staub.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeverluste aus dem Schmelzzyklon (6) und/oder dem Abscheidegefäß (7) zur Dampferzeugung eingesetzt werden.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke nach dem Abgießen erstarren gelassen und anschließend einer Verwertung, vorzugsweise in der Zementherstellung, zugeführt wird.
28. Anlage zum Verwerten von eisen- und schwermetallhältigen Reststoffen, gegebenenfalls unter Zugabe von Eisenerz, unter Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
• ein im wesentlichen vertikaler Schmelzzyklon(6), der eine Bodenöffhung für den Austritt von Gasen und Schmelze, eine oder mehrere in den Schmelzzyklon (6) mündende, im wesentlichen horizontale Zuführungen für feste Einsatzstoffe und für Gase und eine Zündeinrichtung aufweist,
• ein an den Schmelzzyklon (6) unmittelbar gekoppeltes Abscheidegefaß (7), welches eine Öffnung zum Austritt von Gasen und eine zweite Öffnung zum Austritt der Schmelze aufweist,
• eine Abgasleitung, die von der Abgasöffhung des Abscheidegefäßes (7) ausgeht und zu einer Einrichtung (9) für die Abtrennung der Schwermetalle aus den aus dem Abscheidegefäß (7) entweichenden Gasen führt,
• mindestens ein metallurgisches Gefäß (10), welches mindestens eine Einrichtung zur Zuführung von Reduktionsmittel und mindestens eine Einrichtung zum Abgießen von Eisenschmelze und Schlacke aufweist,
• eine Einrichtung zum Überführen der Schmelze von der Schmelzenaustrittsöffhung des Abscheidegefäßes (7) in das metallurgische Gefäß (10) und
• eine Einrichtung zur elektrischen Beheizung des metallurgischen Gefäßes (10).
29. Anlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Abscheidegefäß (7) ausgehende Abgasleitung mit einer Öffnung zur Zufuhr von Luft oder sauerstoffangereicherter Luft ausgestattet ist.
30. Anlage nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in Form einer Schiebemuffe ausgebildet ist.
31. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (9) zur Abtrennung der Schwermetalle als Schlauchfiltereinheit ausgebildet ist.
32. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das metallurgische Gefäß (10) mit mindestens einer Lanze und/oder Düse zum Einblasen von Reduktionsmittel ausgestattet ist.
33. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Einblasen von Sauerstoff in das metallurgische Gefäß (10) vorgesehen ist.
34. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß im metallurgischen Gefäß (10) ein Brenner vorgesehen ist.
35. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur elektrischen Beheizung in Form von Graphitelektroden oder einer induktiven Heizung ausgeführt ist.
36. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Rühren der Schmelze, wie Bodenspüldüsen, im metallurgischen Gefäß (10) vorgesehen ist.
37. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das metallurgische Gefäß (10) transportabel ausgebildet ist.
38. Anlage nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transporteinrichtung zum Verfahren des(r) metallurgischen Gefäße(s) (10) vorgesehen ist.
39. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführeinrichtung zum Zufuhren stückiger und/oder feinkörniger Materialien in das metallurgische Gefäß (10) vorgesehen ist.
40. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom Abscheidegefäß (7) ausgehenden Abgasleitung ein Wärmetauscher (8), vorzugsweise einen Dampfkessel, vorgesehen ist.
41. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzzyklon (6) und/oder das Abscheidegefäß (7) mit einer Kühleinrichtung ausgestattet sind.
42. Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Austrittsöffhung des Abscheidegefäßes (7) für die Schmelze eine Speichereinrichtung für die Schmelze in Form einer Kipprinne vorgesehen ist.
43. Anlage nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipprinne mit Feuerfestmaterial ausgemauert und/oder zur Deckung von Wärmeverlusten mit einem Brenner ausgestattet ist.
PCT/AT2001/000344 2000-11-06 2001-10-24 Verfahren und anlage zum verwerten von eisen- und schwermetallhältigen reststoffen unter verwendung eines schmelzzyklons, eines abscheidegefässes und eines gefässes zur metallurgischen behandlung WO2002036834A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0187200A AT409763B (de) 2000-11-06 2000-11-06 Verfahren und anlage zum verwerten von eisen- und schwermetallhältigen reststoffen, gegebenenfalls unter zugabe von eisenerz
ATA1872/2000 2000-11-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2002036834A2 true WO2002036834A2 (de) 2002-05-10
WO2002036834A3 WO2002036834A3 (de) 2002-10-03
WO2002036834A8 WO2002036834A8 (de) 2003-01-09

Family

ID=3689189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2001/000344 WO2002036834A2 (de) 2000-11-06 2001-10-24 Verfahren und anlage zum verwerten von eisen- und schwermetallhältigen reststoffen unter verwendung eines schmelzzyklons, eines abscheidegefässes und eines gefässes zur metallurgischen behandlung

Country Status (3)

Country Link
AT (1) AT409763B (de)
TW (1) TW514563B (de)
WO (1) WO2002036834A2 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005118890A3 (en) * 2004-05-29 2006-04-27 Noel Warner Recovery of steel from contaminated scrap
WO2007068025A3 (de) * 2005-12-16 2007-08-09 Alfred Edlinger Verfahren zum aufarbeiten von metallurgischen stäuben oder schleifstäuben sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens
CN104302792A (zh) * 2012-04-16 2015-01-21 奥图泰(芬兰)公司 用于处理非铁冶炼的渣滓的方法
EP3375764A1 (de) * 2017-03-15 2018-09-19 Scholz Austria GmbH Verfahren zur behandlung metallurgischer schlacken
US20220389536A1 (en) * 2019-11-22 2022-12-08 Aurubis Beerse Plasma induced fuming furnace

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT6204U3 (de) * 2003-03-13 2004-01-26 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zum verwerten von grober schredder-leichtfraktion in einem schmelzzyklon
CN104384171B (zh) * 2014-10-17 2017-05-31 耿兆翔 硫铁矿烧渣的资源化回收利用方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3912501A (en) * 1971-05-11 1975-10-14 Castejon Javier Gonzalez De Method for the production of iron and steel
AT327569B (de) * 1972-02-15 1976-02-10 Graenges Verfahren zur vollstandigen, okonomischen und umweltschutzenden behandlung von metallurgischen schlacken
US3891427A (en) * 1972-10-12 1975-06-24 Lectromelt Corp Method for melting prereduced ore and scrap
DE3536635A1 (de) * 1985-10-15 1987-04-23 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung, insbesondere von eisen sowie von zink, blei und anderen ne-metallischen bestandteilen aus hocheisenhaltigen oxydischen materialien
FR2666592A1 (fr) * 1990-09-12 1992-03-13 Siderurgie Fse Inst Rech Dispositif d'extraction de metaux volatils, tels que le zinc et le plomb, sous forme d'oxydes a partir de dechets oxydes contenant du fer, et procede utilisant ce dispositif.
US5258054A (en) * 1991-11-06 1993-11-02 Ebenfelt Li W Method for continuously producing steel or semi-steel
DE4206828C2 (de) * 1992-03-04 1996-06-20 Tech Resources Pty Ltd Schmelzreduktionsverfahren mit hoher Produktivität
AUPP136398A0 (en) * 1998-01-16 1998-02-05 Noonan, Gregory Joseph Sustainable steelmaking by efficient direct reduction of iron oxide and solid waste minimisation

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005118890A3 (en) * 2004-05-29 2006-04-27 Noel Warner Recovery of steel from contaminated scrap
GB2437374A (en) * 2004-05-29 2007-10-24 Noel Alfred Warner Recovery of steel from contaminated scrap
GB2437374B (en) * 2004-05-29 2010-03-24 Noel Alfred Warner Recovery of steel from contaminated scrap
WO2007068025A3 (de) * 2005-12-16 2007-08-09 Alfred Edlinger Verfahren zum aufarbeiten von metallurgischen stäuben oder schleifstäuben sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens
CN104302792A (zh) * 2012-04-16 2015-01-21 奥图泰(芬兰)公司 用于处理非铁冶炼的渣滓的方法
US9435005B2 (en) 2012-04-16 2016-09-06 Outotec (Finland) Oy Method for processing slags of non-ferrous metallurgy
EP3375764A1 (de) * 2017-03-15 2018-09-19 Scholz Austria GmbH Verfahren zur behandlung metallurgischer schlacken
US20220389536A1 (en) * 2019-11-22 2022-12-08 Aurubis Beerse Plasma induced fuming furnace

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002036834A3 (de) 2002-10-03
WO2002036834A8 (de) 2003-01-09
ATA18722000A (de) 2002-03-15
AT409763B (de) 2002-11-25
TW514563B (en) 2002-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0657549B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Eisenschmelze
EP0126391B1 (de) Verfahren zur Eisenherstellung
DE60126526T2 (de) Verfahren für die Reduktionsbehandlung flüssiger Schlacke und Filterstaubes eines elektrischen Lichtbogenofens
EP1960556B1 (de) Verfahren zum aufarbeiten von metallurgischen stäuben oder schleifstäuben sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens
US6001148A (en) Process for obtaining metal from metal oxide
WO2004101828A1 (de) Verfahren zum verwerten von schlacke
AT406482B (de) Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder stahlvorprodukten und anlage zur durchführung des verfahrens
AT405293B (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen von geschmolzenem eisen unter verwendung von kohle
EP3676409A1 (de) Verfahren zur behandlung von schlacke
EP0990053B1 (de) Verfahren und anlage zum herstellen einer eisenschmelze im elektro-lichtbogenofen unter einsatz von agglomerierten eisenhältigen hüttenwerksreststoffen
EP0174291A1 (de) Verfahren zum Erschmelzen von Metallen aus oxidischen und/oder feinkörnigen sulfidischen Nichteisenmetallerzen bzw. -konzentraten, sowie Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
EP1198599B1 (de) Verfahren zur schlackenkonditionierung mit einbringen von hüttenreststoffen sowie anlage hierzu
EP1285096B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten aus eisenerzhältigen einsatzstoffen
EP0434120B1 (de) Verfahren zur Aufarbeitung von Zink und Blei enthaltenden Hüttenwerks-Reststoffen
AT409763B (de) Verfahren und anlage zum verwerten von eisen- und schwermetallhältigen reststoffen, gegebenenfalls unter zugabe von eisenerz
DE1086256B (de) Verfahren und Einrichtung zur Eisengewinnung aus staubfoermigen bzw. feinkoernigen Eisenerzen mittels Brennstoffen in feinem Verteilungsgrad oberhalb des Schmelzpunktes der nicht gasfoermigen Reaktionsprodukte
AT405294B (de) Verfahren zum verwerten von eisenhältigen hüttenreststoffen sowie anlage zur durchführung des verfahrens
AT407878B (de) Verfahren und anlage zum verwerten von eisen- und schwermetallhältigen reststoffen und/oder eisenerz
AT504073B1 (de) Verfahren zum aufarbeiten von metallurgischen stäuben oder schleifstäuben sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens
EP1029092A1 (de) Verfahren zur herstellung von direkt reduziertem eisen, flüssigem roheisen und stahl
AT403586B (de) Verfahren zum schmelzen von oxidischen schlacken und verbrennungsrückständen sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens
DE3442245A1 (de) Verfahren zur herstellung einer legierung mit hohem chromgehalt durch schmelzreduktion
DE69600229T2 (de) Verfahren zur Aufarbeitung von Zink enthaltenden Reststoffen und Vorrichtung dafür
DE69624819T2 (de) Verfahren zur direkten gewinning von eisen und stahl
DD156002A5 (de) Verfahren zum verhuetten antimonhaltiger bleireicher vorstoffe

Legal Events

Date Code Title Description
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
AK Designated states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): BR CA TR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
CFP Corrected version of a pamphlet front page
CR1 Correction of entry in section i
122 Ep: pct application non-entry in european phase