DD203072A1 - Verfahren zur behandlung von stahlwerksschlacken - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist es, durch eine besondere Behandlung von in Konverter-Stahlwerken anfallenden Schlacken eine umfassendere Nutzung der in den Stahlwerksschlacken enthaltenen Werkstoffe u.Energiereserven zu ermoeglichen. Die technische Aufgabe besteht darin, eine weitgehende Trennung von metallischem Eisen und Stahlwerksschlacke in fluessigem Zustand zu erreichen, durch den Entzug des energiereichen Fluessigstahls die Schlackenabkuehlung zu beschleunigen und die weitere Aufbereitung der erstarrten Stahlwerksschlacken zu erleichtern.Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz die Abtrennung der beim Stahlgewinnungsprozesz anfallenden Schlacken vom Fluessigstahl in zwei Stufen erfolgt. Zu diesem Zweck werden in Konverter zunaechst in Pfannen abgeschlackt, in denen bei Bedarf Zumischungen von Zusatzstoffen moeglich sind. Nach Abgieszen des ueberwiegenden Teiles des in diesen Pfannen enthaltenen Schlackenmaterials werden die Pfannen mit Roheisen aufgefuellt und erneut zur Beschickung der Konverter genutzt. Es werden materialoekonomische, kapazitive, umweltschutztechnische und energetische Effekte erzielt. Die Erfindung ist anwendbar in Konverterstahlwerken.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Behandlung von Stahlwerksschlacken

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Stahlwerksschlacken in Konverterstahlwerken, insbesondere im Interesse einer maximalen Rückgewinnung des in der Schlacke mitgeführten Anteiles an Flüssigstahl und einer günstigen Beeinflussung der Schlackenbeschaffenheit, wie das bei der Stahlerzeugung aus flüssigem Roheisen angestrebt wird»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die maximale Verwertung der bei metallurgischen Prozessen anfallenden Schlacken ist sowohl ein rnaterialökonomisches als auch ein Umweltschutztechnisches Problem.

In der Vergangenheit wurden in Hüttenwerken erhebliche Mengen an metallurgischen Schlacken autjehaldat Während gegenwärtig insbesondere bei Hochofenschlacken eine weitgehende Aufbereitung und Nutzung

für verschiedene nützliche Zwecke festzustellen ISt₁ kann eine derartige Situation bei den Stahlwerksschlacken noch nicht verzeichnet werden« Das betrifft nicht nur den Umfang der einer nachfolgenden Aufbereitung und wirtschaftlichen Nutzung zugeführten Stahlwerksschlacken, sondern auch den Erschließungsgrad der in den Stahlwerksschlacken enthaltenen Wertstoffe oder den zur zielgerichteten Schlackenaufbereitung betriebenen technischen Aufwand.

Für die Realisierung zusätzlicher verfahrenstechnischer Schritte während des unmittelbaren Stahlerzeugungsprozesses im Konverter sind der Schlackenbehandlung Grenzen gesetzt, die im wesentlichen aus den technischen und/oder organisatorischen Anforderungen des jeweiligen metallurgischen Zyklus resultieren»

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, für die vollständige oder erleichterte Aufbereitung und Nutzung von Stahlwerksschlacken geeignete Lösungen zu entwickeln.

So haben vielfältige Entwicklungen zum Ziel, mit Hilfe der Granulierung der Flüssigschlacke solche Effekte zu erreichen, wie die erhöhte Reaktivität bestimmter Schlackenkomponenten, die erleichterte Rückgewinnung metallischen Eisens aus der abgekühlten Schlacke, das Umgehen oder Erleichtern einer nachfolgenden Schlackenzerkleinerung und/oder das direkte Erreichen einer geeigneten Applikationsform (z. B. SU-292296, SU-355115, SU-429033, DE-2157653, 0Ξ-2211632).

In der DE-2902914 wird vorgeschlagen, die Entschwefelung und/oder Entphosphorung von geschmolzenem Roheisen mit Alkalikarbonaten vorzunehmen und danach das geschmolzene Roheisen dem Konverterprozeß zuzuführen. In diesem Falle soll die anfallende Stahlwerksschlgcke vollständig in den Hochofenprozeß

zurückgeführt werden können.

Außerdem wurde angeregt, zum Zwecke der Sicherung einer Verwendbarkeit von Stahlwerksschlacken als Ausgangsstoff für die Produktion von.phosphorhaltigen Düngemitteln für die Landwirtschaft den Phosphatgehalt der Schlacken in Stahlwerken durch die Zugabe von P^O^-haltigen Stoffen zu erhöhen. Als mögliche Wege für die Einführung der gewählten Zusatzstoffe werden genannt:

die Zugabe von unaufgeschlossenem Rohphosphat als Schlackenbildner im Konverter, die Verwendung von Rohphosphaten oder Mischungen aus Rohphosphaten und Aufschlußmitteln während und nach dem Abstich, wobei das Ausmaß der Anreicherung auf Grund des begrenzten Wärmeinhaltes der Stahlwerksschlacken stark eingeschränkt ist sowie die Zugabe von unaufgeschlossenen Phosphaten bei der Weiterverarbeitung der erstarrten Schlacke in oder hinter der Schlackenmühle (Stahl und Eisen, 1980 (100.) Nr. 3, S-. 113 - 123).

Ein weiterer Versuch zur Lösung des Problems wird dahingehend beschrieben, daß geschmolzene LO-Schlacke durch Koks in einem E-Ofen reduziert wird, um sie in Schlacke und Metall zu trennen. Dadurch soll die weitere zielgerichtete Behandlung von Schlacke und Metall ermöglicht werden, wobei dis durch die Reduktion erhaltene Schlacke nach Weiterbehandlung einen frühhochfesten Zement und einen Zement mit einer hohen absoluten Festigkeit ergibt. Das erhaltene Metall wird weiteren Behandlungen ausgesetzt, um einen Eisensandersatz, künstliches Manganerz, Vanadiumpentoxid, Thomas-Düngemittel beziehungsweise Stahl in getrennten Formen zurückzugewinnen (Transaction I3I3, VoI, 19, 1979, S, 419 - 427)₀

Schließlich wurde in der DE-2548220 vorgeschlagen, die weit Gehende Verv/ertuna basischer Stahlwerks-

schlacken auf folgendem Wege zu erreichen: Zunächst soll eine Schlacke mit einem CaO:3iQ,-, Verhältnis zwischen 1,3 und 1,65 und mit einem Gehalt an metallischem Eisen in Höhe von 2 bis 8 % sowie einem Al^O^-Gehalt von 7 bis 13 % durch Mischen von geschmolzener Hochofenschlacke und Konverterschlacke oder sonstigen eisenhaltigen metallurgischen Schlacken mit analoger chemischer Zusammensetzung im Verhältnis 1: 1,5 bis 1:9,5 hergestellt werden. Außerdem wird emphohlen, das enthaltene me-\" tallische Eisen durch seine Oxidation zu entfernen, um eine gleichmäßige Schlackenzusammensetzung zu erreichen, wobei die Oxidation durch das Windfrischen mittels Sauerstoff vorgenommen werden soll. Zur Gewinnung feinteiliger oder grobkörniger Schlacke soll die Abkühlung langsam oder beschleunigt durchgeführt werden.

Den bekannten Verfahren zur Behandlung von Stahlwerksschlacken mit dem Ziel einer vollständigeren Schlacken-Nutzung aus materialökonomischer oder umweltschutztechnischer Sicht haften mehrere Mängel an. Diese bestehen einerseits bei nahezu allen vorgeschlagenen Lösungen im erforderlichen erheblichen materiell technischen Aufwand und andererseits in zusätzlichen organisatorischen, materialökonomischen und/oder energetischen Belastungen der metallurgischen Prozeßführung. Darüber hinaus werden bei einer Vielzahl der entwickelten Verfahren die tatsächlich in den Stahlwerksschlacken enthaltenen YVertstoffe und der Energie-Inhalt nur unzureichend genutzt. Nicht zuletzt sind die verfügbaren Lösungen überwiegend auch dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Erzielung wirtschaftlicher Effekte nennenswerte RekonstruktionsmaSnahmen erfordern» die in bestehenden Stahlerzeugungsanlagen zu zeitweilig erheblicher,. Produktionsbeeinträchtigungen führen können ♦

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Behandlung von Stah.lwerksschlacken, die eine umfassendere Nutzung der in den Stahlwerksschlacken enthaltenen Wertstoffe ermöglicht und bei Vermeidung der den bekannten Verfahren überwiegend anhaftenden Mangel auch in bereits produzierenden Stahlerzeugungsanlagen die Erzielung organisatorischer, materialökonomischer umweltschutztechnischer und energetischer Vorteile ermöglicht,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, möglichst ohne Behinderung des Stahlerzeugungsprozesses eine weitgehende Trennung von metallischem Eisen und Stahlwerksschlacke im flüssigen Zustand zu erreichen, durch den Entzug des energiereichen Flüssigstahls die Schlackenabkühlung zu beschleunigen und die weitere Aufbereitung der erstarrten Stahlwerksschlacken zu erleichtern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abtrennung der beim Stahlgewinnungsprozeß anfallenden Schlacken vom Stahlbad in zwei Stufen erfolgt,

überraschenderweise wurde gefunden, daß es vorteilhafterweise möglich ist, vor dar übergabe des schmelzflüssigen Stahles vom Konverter in nachfolgende Einrichtungen, beispielsweise Gießpfannen, das Abschlakken unter Inkaufnahme des Mitführens mehr oder weniger großer Stahlanteile nicht in übliche Schlacketransporteinrichtungen oder in Anlagen zur Schlackengranulierung sondern in 3chl_acke-/Roheisenpfannen vorzunehmen. In diesen 3chlacke-/Roheiser.pfannen kann nach gegebenenfalls besonderen Maßnahmen zur

zur Behandlung der Schlacke diese zur weiteren Verwertung oder zur Deponie,beispielsweise durch die Anwendung von an sich bekannten Pfannen-Kippeinrichtungen, unabhängig vom unmittelbaren Konverterbetrieb sicher vom Flüssigstahl getrennt und Schlacken-Transportpfannen und/oder nachgeordneten Granulationseinrichtungen zugeführt werden. Die Schlacke-ZRoheisenpfannen werden mit den verbliebenen Stahl- und Schlakkenanteilen nach dem Entleeren der überwiegenden Anteile an Flüssigschlacken mit flüssigem Roheisen aufgefüllt und zeitweilig zur Beschickung der Konverter ve rwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders effektiv in der Form angewendet werden, daß die eingesetzten Schlacke-/Roheisenpfannen für das aufeinanderfolgende Abschlacken mehrerer Konverter genutzt werden, bevor nach dem Abgießen des überwiegenden Gehaltes an Flüssigschlacke die 5chlacke-/Roheisenpfannen erneut zum Beschicken der Konverter mit Roheisen eingesetzt werden«,

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist es auch möglich, daß das Abschlacken der Konverter bereits vor nach den bekannten Verfahren gegebenenfalls erforderlichen Maßnahmen zur Erzielung einer bestimmten Schlackenbeschaffenheit durchgeführt wird. Derartige Verfahrenschritte, beispielsweise die Zugabe von SiOp-reichen Stoffen zur Verbesserung der Löslichkeit des in bestimmten Stahl'.verksschlacken enthaltenen P₇Cv, können weitgehend unabhängig vom Konvertarbetrieb während des Aufenthaltes der Flüssigschlacken in den Schlacke-/Roheisenpfannen vorgenommen werden,, Auf diess Weise lassen sich untsr bestimmten Voraussetzungen Verkürzungen dar Chargenzsi ten im Konvertsrbst risb srzislan, oiins daß es zum entfall vor, erforderlichen Behandluncssch ritten

zur Gewährleistung einer bestimmten Schlacken-Beschaffenheit kommen muß.

Eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich dadurch realisieren, daß den Schlacke-/Roheisenpfannen vor oder nach dem Abschlakken der Konverter reduzierende und/oder düngewirksame Zusatzstoffe, wie kohlenstoffhaltige Braun- und/ oder Steinkohlen-Verbrennungsrückstände, Makro- und/ oder Mikronährstoffe enthaltende Roh- und Industrieanfallstoffe, zugesetzt werden. Die Zugabe reduzierend wirkender Stoffe führt dabei nicht nur zur Umwandlung von nichtmetallischen Fe-Verbindungen in metallisches Eisen und eisenfreie Schlackenbestandteile sondern bewirkt gleichfalls infolge starker Gasbildung eine ausreichende Eigenbewegung des Inhaltes der Schlacke-/Roheisenpfannen im Interesse einer innigen Durchmischung der Stahlwerksschlacken mit zugesetzten Zusatzstoffen,

Es ist prinzipiell auch möglich, düngewirkssme Zusatzstoffe während des Ausgießens der Flüssigschlakke aus den Schlacke-ZRoheisenpfannen zuzusetzen . Sei dieser Variante wird in zweckdienlicher Weise neben der innigen Durchmischung der Stahlwerksschlacken mit qualitätsverbessernden Zusatzstoffen das beschleunigte Abkühlen der 3tohlwerksschlacken bewirkt, was eine Entlastung des Bedarfes an Granuliarmedium, Flüssigschlacken-T ransport beha It ern und/ oder Stapelkapazität zur Folge haben kann«

Schließlich erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren auch, daß die in den Schl3cke-/Rohsisenpfannen entstehenden Schlackenschalen durch das Einfüllen gegebenenfalls überhitzten Roheisens beseitigt ^::rard3n, sofern durch das Einsetzen normal tempe rie rter. Roheisens ein ausreichender Abschmelzeffekt nicht c- r r e i c h t w i r d , ·

Die Vorzüge des erfindungsgemäSen Verfahrens resultieren insbesondere daraus, daß zunächst für den unmittelbaren Stahlgewinnungsprozeß Erleichterungen durch den prinzipiell möglichen Entfall von Behandlungsschritten zur ausschließlichen Beeinflussung der Schlackenbeschaffenheit und durch das zu beschleunigende Abschlacken zu erzielen sind. Eventuell größere Anteile des beim Abschlacken mitgeführten Flüssigstahls können sich günstig auf die Qualität der beim Vergießen des Flüssigstahls erzeugten Produkte auswirken, ohne mit bisher üblichen Material- und/oder Energieverlusten verbunden zu sein_o Darüber hinaus werden neben organisatorischen Vereinfachungen des Abschlackens infolge des Einsatzes einer veränderten Behältertechnik für die Aufnahme der Schlackenchargen prinzipiell neue technologische Voraussetzungen für die Behandlung der Flüssigschlacke unabhängig vom Konverterbetrieb erreicht« Schließlich ergibt sich ein weiterer Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens daraus, daß nicht nur maximale Anteile des beim Abschlacken in der Schlacke mitgeführten Flüssigstahles und des in der Schlacke gebundenen Eisens im flüssigen Zustand zurückgehalten und ohne nennenswerten Energieeinsatz erneut dem Stahlgewinnungsprozeß zugeführt werden können, sondern daß der weiteren Schlackenverarbeitung eine weitgehend eisenfrsie Stahlwerksschlacke bereitgestellt werden kann. Diese Tatsache kann zu erheblichen Vereinfachungen bei der eventuellen Flüssigschlackengranulierung, bei der Zerkleinerung der erstarrten Schlacke hinsichtlich Zsrkleinerungsleistung und Verschleiß der Aufbereitungstechnik, bei der Enteisenung sowie bei der sogenannten Schalenaufbereitung führen. Nicht zuletzt sei die verbesserte Abkühl- und Erstarrungsneigung der Stshlwsrksschlacke infoloe veraneegangenen Entzugs der vergleichsweise energiereichen Flüssigstahlanteile nenannt.

Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Ausführungsbeispiel

In einem Hüttenwerk sind Hochofenbetrieb, Konverter-Stahlwerk und Gießhalle in einer Linie angeordnet. Die Beschickung der Konverter mit Roheisen erfolgt mittels Roheisenpfannen, die am Roheisenmischer., oder durch das direkte Umfüllen von Roheisen aus Pfannen des Hochofenbetriebes gefüllt werden« Nach dem Abschlacken der Konverter wird der Flüssigstahl jeder Charge in Gießpfannen entleert. Der Gießpfannenwagen wird auf einer Gleisbahn bewegt, die bisher von Schlackenvvagengleisen in den Achsen jedes Konverters gekreuzt wurde. Nun wird auf der Gleisbahn des Gießpfannenwagens zusätzlich ein Pfannenwagen angeordnet, in den neben dem Roheisenmischer eine heiße Roheisenpfanne des Stahlwerkes eingesetzt wird. Danach passiert der Pfannenwagen eine Station, an der in die Pfanne der für die zu erwartende Schlackenmenge von drei Konverterchargen benötigte SiO^-Anteil in Form von Quarzsand eingeleitet wird, damit die erforderliche Löslichkeit des P_OQ~ der anfallenden P-reichen Stahlwerksschlacken gewährleistet wird. Die vorbereitete Schl_acke-/Roheisenpfanne wird daraufhin unter dem Konverter bereitgestellt, der als nächster für das Abschlacken vorgesehen ist. Die für das Abschlacken jeder Charge benötigte Zeit verringert sich um 25 Sekunden, Die gesamte Chargenzait vermindert sich unter Berücksichtigung des beim Konverterprozeß nicht mehr erforderlichen Setzens von Si0_o-reichen Zuschlägen um nahezu SC Sekunden, Indem die Schlacks-ZRoheisenpfanne jeweils "-/or dem Anstellen ainsr Gießpfanne noch dia Schlackenm-ar, gen

von weiteren zwei Produktionschargen aufnimmt, ist sie mit flüssiger Stahlwerksschlacke gefüllt, die einen Anteil von etwa 25 m-% Flüssigstahl aufweist. Mit Hilfe des Pfannenwagens wird die gefüllte Schlacke-VRoheisenpfanne in die Nähe des Roheisenmischers transportiert und dort in einen Kippstuhl eingesetzt. Der Pfannenwagen wird erneut mit einer leeren und heißen Roheisenpfanne des Stahlwerkes bestückt und nach entsprechender Vorbereitung für. das Abschlacken der Konverter bereitgestellt» Mit Hilfe des Kippstuhles werden zwischen 30 und m-% des in der gefüllten 3chlacke-/Roheisenpfanne enthaltenen Flüssigschlacken-Anteiles in Schlacken-Transportpfannen überführt und zur mechanischen Aufbereitung abtransportiert. Das für die Aufbereitung zu hochwirksamen P/Ca-Düngemitteln bereitgestellte Schlackenmaterial enthält nahezu kein metallisches Eisen mehr. Es kühlt deutlich schneller ab als traditionell gewonnene Stahlwerksschlacke, was sich in einer um 0,5 % erhöhten Löslichkeit des P₂O,- in 2 %-iger Zitronensäure niederschlägt.

In die vom überwiegenden Teil der Schlacke befreite Schlacke-/Roheisenpfanne wird am Roheisenmischer für eine neue Konvertercharge bis zur erforderlichen Menge Roheisen nachgefüllt, so daß für die folgende Konverter charge ein Gemisch aus Roheisen, Stahl und Stahlwerksschlacke bereitgestellt wird. Unter den Bedingungen der- rechnergestutzten Führung des Konverterprozesses werden durch den Gehalt der annähernd bekannten Stahl- und Stahlwerksschlackenmengen keine spürbaren Qualitätsbeeinträchtigungen verursacht. Die bisher zu verzeichnenden Kapazitätsreserven im Konverterstahlwerk infolge, unzureichender Roheisenbereitstellung können durch die unmittelbare Rückführung des'beim Abschlacken äuscetrasenen Flüssiqstahles in den 3tahlgevvinnungsprozeß teilweise erschlossen werden.

Claims (3)

Srfindungsanspruch

1. Verfahren zur Behandlung von Stahlwerksschlacken bei der Gewinnung von Stahl mittels Konvertern, gekennzeichnet dadurch, daß vor der übergabe des schmelzflüssigen Stahles vom Konverter in nachfolgende Einrichtungen, beispielsweise Gießpfannen, das Abschlacken unter Inkaufnahme des Mitführens mehr oder weniger großer Stahlanteile in 3chlacke-/Roheisenpfannen erfolgt, worauf nach gegebenenfalls besonderen Maßnahmen zur Behandlung der Schlacke diese zur 'weiteren Verwertung odor zur Deponie beispielsweise durch die Verwendung von an sich bekannten Pfannen-Kippeinrichtungen unabhängig vom unmittelbaren Konverterbetrisb sicher vom Flüssigstahl getrennt und Schlacken-Transportpfannen und/odor nachgecrdneten Granulationseinrichtungen zugeführt wird, wobei die 3chlacke-/Roneisenpfannen nach dem entleeren der überwiegenden Anteils an Flüssigschlacken zeitweilig mit flüssigem Roheisen aufgefüllt und zur Beschickung · de r Konverter verwendet vierden.

2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,

für das aufeinanderfolgende Abschlecken mehrerer Konverter genutzt werden, bevor die Schlacke-/Roheisenpfannen nach dem Abgießen des überwiegenden Gehaltes an Flüssigschlacke erneut zum Beschicken der Konverter mit Roheisen eingesetzt werden,

ο Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Abschlacken der Konverter bereits vor nach den bekannten Verfahren gegebenenfalls erforderlichen Maßnahmen zur Erzielung einer bestimmten Schlackenbeschaffenheit durchgeführt wird "und derartige Maßnahmen,.beispielsweise die Zugabe von SiOp-reichen Stoffen zur Verbesserung der Löslichkeit des in den Schlacken enthaltenen P₂O₁.,. weitgehend unabhängig vom Konverterprozeß während des Aufenthaltes der Flüssigschlacke in den Schlacke-/Roheisenpfannen vorgenommen werden_o

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß den 3chlacke-/Roheisenpfannen vor oder nach dem Abschlacken der Konverter reduzierende und/oder düngewirksame Zusatzstoffe, wie kohlenstoffhaltige Braun- und/oder Steinkohlenverbrennungsrückstände, Makro- und/oder Mikronährstoffe

. enthaltende Roh- und Industrieanfallstoffe, zugesetzt werden.

5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß düngewirksame Zusatzstoffe während des Ausgießens der Flüssigschlacke aus den Schlacke-/ Roheisenpfannen zugesetzt v/erden,

3. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die in den Schis cke-/T;oheiser.p fann en entstehenden Schlackeπ schalen durch das Einfüllen überhitzten Roheisens beseitigt werden.