Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Naßgranulieren von flüssiger Schlacke.
Bei der Naßgranulierung wird ein flüssiger Schlackenstrom in einen kräftigen Wasserstrom eingeleitet, wobei die vom Wasserstrom erfaßte flüssige Schlacke granuliert, verfestigt und abgekühlt wird. Anschließend wird das Granulat entwässert.
Vorrichtungen zum Naßgranulieren von flüssiger Schlacke sind zum Beispiel aus dem Hochofenbereich bekannt. Sie umfassen ein Granulierbecken mit einer Eindüsvorrichtung für das Granulierwasser, sowie eine Vorrichtung zum Entwässern des Granulats. Klassische Entwässerungsvorrichtungen umfassen ein vom Granulierbecken abgetrenntes Dekantierbecken, in welchem sich das Schlackengranulat absetzt.
Bei der Naßgranulierung besteht eine nicht vernachläßigbare Explosionsgefahr, sowohl durch Freisetzen von Wasserstoff, als auch durch explosionsartiges Überhitzen von Wasserdampf. Um diese Explosionsgefahr zu reduzieren, muß mit sehr großen Wasserströmen gearbeitet werden. Diese großen Wasserströme bedingen natürlich große, platzaufwendige Dekantierbecken.
Um solche platzaufwendige Dekantierbecken zu vermeiden, ist es bekannt Entwässerungstrommeln einzusetzen, wie sie zum Beispiel in der US-A-4,204,855 beschrieben sind. Bei großen Hochöfen machen sich solche Entwässerungstrommeln durch ihre hohe Entwässerungsleistung schnell bezahlt. Für kleinere Schlackenmengen, wie sie zum Beispiel in Elektrostahlwerken anfallen, ist eine Naßgranulierung mit nachgeschalteter Entwässerungstrommel jedoch zu aufwendig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfache und zugleich sehr kompakte Vorrichtung zum Naßgranulieren von flüssiger Schlacke zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Naßgranulieren von flüssiger Schlacke umfaßt ein Granulierbecken mit einer Eindüsvorrichtung für das Granulierwasser, ein vom Granulierbecken abgetrenntes Dekantierbecken, in welchem sich die Schlacke als Granulat absetzt, sowie eine Vorrichtung zum Einleiten des Granulat-Wasser-Gemischs aus dem Granulierbecken in das Dekantierbecken. Diese Vorrichtung umfaßt mindestens einen länglichen Verteilerkanal, der sich über das Dekantierbecken erstreckt und an seiner Unterseite über seine Länge verteilte Ausflußmittel für das Granulat-Wasser-Gemisch aufweist. Diese Ausflußmittel können zum Beispiel einen Ausflußschlitz oder mehrere hintereinander angeordnete Ausflußöffnungen umfassen. Im Dekantierbecken ist unterhalb des mindestens einen Verteilerkanals ein senkrechter, nach unten offener Einströmschacht angeordnet, in den die Ausflußmittel für das Granulat-Wasser-Gemisch einmünden. Dieser Einströmschacht kann zum Beispiel auf einfache Art und Weise durch zwei am Verteilerkanal befestigte Schirmwände ausgebildet werden. Durch den Verteilerkanal, seine Ausflußmittel und den Einströmschacht kann das Granulat-Wasser-Gemisch weitgehend turbulenzfrei in das Dekantierbecken eingeleitet werden. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich das Schlackengranulat auch in relativ kleinen Dekantierbecken zufriedenstellend absetzt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht folglich mit äußerst einfachen Mitteln eine kompakte Vorrichtung zum Naßgranulieren von flüssiger Schlacke zu schaffen.
Das Dekantierbecken weist an seinem oberen Rand vorteilhaft Überlaufvorrichtungen für das Granulierwasser auf. Über diese Überlaufvorrichtungen wird das "geklärte" Granulierwasser, während dem Granulieren, aus dem Dekantierbecken abgeführt und ggf. der Eindüsvorrichtung im Granulierbecken wieder zugeführt. In einer bevorzugten Ausführung liegt der Verteilerkanal tiefer als diese Überlaufvorrichtungen und folglich unterhalb des Wasserspiegels im Dekantierbecken.
Für die Entnahme des Granulats aus dem Dekantierbecken weist dieses Becken vorteilhaft mindestens eine trichterförmige Vertiefung mit einem Ausflußstutzen und einem Absperrventil zum Verschließen des Ausflußstutzens auf.
Die Platzausnutzung im Dekantierbecken wird dadurch optimiert, daß der Einströmschacht und die mindestens eine trichterförmige Vertiefung eine gemeinsame Symmetrieebene aufweisen. Eine besonders kompakte Vorrichtung läßt sich dadurch erzielen, daß das Dekantierbecken mehrere hintereinanderliegende trichterförmige Vertiefungen aufweist, wobei der Einströmschacht und die hintereinanderliegenden trichterförmigen Vertiefungen eine gemeinsame Symmetrieebene aufweisen
Das Granulierbecken ist vorteilhaft als längliche Wanne, mit einer Bodenfläche, zwei Seitenflächen und zwei Stimflächen ausgebildet. Die Eindüsvorrichtung für das Granulierwasser ist hierbei an einem ersten Ende dieser Wanne angeordnet, und der mindestens eine Verteilerkanal bildet seine Einmündung in das Granulierbecken am gegenüberliegenden Ende der Wanne aus.
In einer bevorzugten Ausführung umfaßt die Eindüsvorrichtung für das Granulierwasser eine Kammer die das erste Ende der Wanne umschließt und Auslaßdüsen für das Granulierwasser aufweist. Diese Auslaßdüsen für das Granulierwasser sind bevorzugt sowohl in den beiden Seitenflächen, als auch in der Stirnfläche am ersten Ende der Wanne angeordnet.
Im folgenden wird nun eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Schlackenpfanne mit flüssiger Schlacke bezeichnet, welche in einer erfindungsgemäßen Granuliervorrichtung 12 granuliert werden soll. Diese Granuliervorrichtung 12 besteht im wesentlichen aus einem Granulierbecken 14 und einem Dekantierbecken 16, das unmittelbar an das Granulierbecken 14 angebaut ist.
Die gezeigte Granuliervorrichtung 12 umfaßt desweiteren eine Schwenkvorrichtung 18 zum Entleeren der Schlackenpfanne 10 in das Granulierbecken 14. Hierbei faßt die Schwenkvorrichtung 18 die Schlackenpfanne 10 an ihren Lagerzapfen 20 und schwenkt sie um eine Schwenkachse 22 in eine Ausschüttstellung über dem hinteren Ende des Granulierbeckens 14, so daß die flüssige Schlacke in das Granulierbecken 14 einlaufen kann. Der Neigungswinkel der Pfanne 10 wird hierbei derart angepaßt, daß ein möglichst konstanter Schlackenstrom in das Granulierbecken 14 einfließt.
Das Granulierbecken 14 wird durch eine längliche Wanne ausgebildet, welche eine Bodenfläche 24, zwei Seitenflächen 26, 28, sowie eine hintere Stirnfläche 30 und eine vordere Stirnfläche 32 aufweist. Die flüssige Schlacke fließt aus der Schlackenpfanne 10 in das hintere Ende des Granulierbecken 14 ein. Hier ist eine Eindüsvorrichtung für das Granulierwasser in die Wanne eingebaut. Diese Eindüsvorrichtung umfaßt eine Wasserkammer 34, welche die hintere Stirnfläche 30 und den hinteren Abschnitt der beiden Seitenflächen 26 und 28 umgibt. Über Anschlußstutzen 35 wird die Wasserkammer 34 mit dem Granulierwasser beaufschlagt. Über eine Vielzahl von Auslaßöffnungen 36 in der Stirnfläche 30 und den beiden Seitenflächen 26 und 28 strömt das Granulierwasser aus der Wasserkammer 34 in die längliche Wanne des Granuilierbeckens ein. Hierbei sollte eine Einströmgeschwindigkeit in der Größe von ungefähr 10 m/s an den Auslaßöffnungen 36 erzielt werden. Pro kg flüssiger Schlacke sollten hierbei ungefähr 15 kg Wasser in das Granulierbecken 14 eingedüst werden.
Im Granulierbecken 14 wird die flüssige Schlacke vom Granulierwasserstrom erfaßt, wobei sie granuliert und sich verfestigt. Je turbulenter das Wasser im Granulierbecken ist, je niedriger das Explosionsrisko durch Freisetzen von Wasserstoff und durch explosionsartiges Überhitzen von Wasserdampf ist.
Das Granulierbecken 14 ist mit dem Dekantierbecken 16 über eine Vorrichtung zum Einleiten des Granulat-Wasser-Gemischs in das Dekantierbecken 16 verbunden, welche in den Figuren global mit dem Bezugszeichen 38 bezeichnet ist. Diese Vorrichtung 38 umfaßt mindestens einen röhrenförmigen Verteilerkanal 40, der sich über das Dekantierbecken 16 in Längsrichtung desselben erstreckt. An seiner Unterseite weist dieser Verteilerkanal 40 Ausflußmittel 42 für das Granulat-Wasser-Gemisch auf, die über die Länge des Dekantierbeckens 16 verteilt sind. Diese Ausflußmittel 42 können zum Beispiel einen oder mehre Ausflußschlitze und/oder mehrere hintereinander angeordnete Ausflußöffnungen umfassen. Die Ausflußmittel 42 sollen hierbei derart ausgelegt sein, daß der Granulat-Wasser-Strom aus dem Granulierbecken durch den Verteilerkanal 40 möglichst uniform über die gesamte Länge des Dekantierbeckens 16 verteilt wird. Es bleibt anzumerken, daß der Verteilerkanal 40 mit Gefälle verlegt ist, wobei das obere Ende in der vorderen Stirnwand 32 des Granulierbeckens 14, unmittelbar oberhalb der Bodenfläche 24, eine Einmündung 44 für den Granulat-Wasser-Strom ausbildet. Das untere Ende des Verteilerkanals 40 ist verschlossen und liegt auf einem Tragsockel 45 an dem Dekantierbecken 16 auf. Wie am besten aus Figur 1 ersichtlich, umfaßt das Granulierbecken14 an seiner vorderen Stimwand 32 einen Überlauf 46, der mittels eines Überlaufrohrs 48 ebenfalls mit dem Verteilerkanal 40 verbunden ist.
In Figur 3 erkennt man, daß beidseitig des Verteilerkanals 40 Schirmwände 50, 52 angebracht sind, welche sich in das Dekantierbecken 16 bis weit unter die Ausflußmittel 42 im Verteilerkanal 40 erstrecken. Diese Schirmwände 50, 52 bilden unterhalb des Verteilerkanals 40 einen nach unten offenen senkrechten Einströmschacht 54 aus, in den die Ausflußmittel 42 für das Granulat-Wasser-Gemisch einmünden. Durch den Verteilerkanal 40, seine Ausflußmittel 42 und den Einströmschacht 54 kann das Granulat-Wasser-Gemisch weitgehend turbulenzfrei in das Dekantierbecken 16 eingeleitet werden. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich das Schlackengranulat in dem relativ kleinen Dekantierbecken 16 zufriedenstellend absetzt.
Das Dekantierbecken 16 weist an seinem oberen Rand einen Überlaufkanal 56 für das Granulierwasser auf. Über diesen Überlaufkanal 56 wird während dem Granulieren das "geklärte" Granulierwasser aus dem Dekantierbecken 16 abgeführt. Man beachtete, daß der Verteilerkanal 40 tiefer und folglich unterhalb des Wasserspiegels 58 im Dekantierbecken 16 liegt. Durch die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einleiten des Granulat-Wasser-Gemischs in das Dekantierbecken 16 ist gewährleistet, daß die meisten Granulatpartikel sich im Dekantierbecken 16 absetzen, bevor das Granulierwasser in den peripheren Überlaufkanal 56 einströmt. Aus dem Überlaufkanal kann das "geklärte" Granulierwasser wieder in die Eindüsvorrichtung des Granulierbeckens 14 eingespeist werden.
Für die Entnahme des Granulats aus dem Granulierbecken 16 weist letzteres in seiner Bodenfläche zwei trichterförmige Vertiefungen 60, 62, mit je einem Ausflußstutzen 64, 66 und einem Absperrventil 68, 70 zum Verschließen des Ausflußstutzens auf. Das Granulat sammelt sich in diesen Vertiefungen 60, 62 und kann durch Öffnen der Absperrventile 68, 70 entnommen werden. Die Absperrventile 68, 70 sind vorzugsweise Quetschventile, d.h. Ventile mit einer Membrane, die einen Durchgangskanal im Ventil umgibt und diesen Durchgangskanal bei Beaufschlagung mit einem Druckmedium zusammenschnürt. Jedem der Absperrventil 68, 70 ist ein Filterstutzen 72, 74 vorgelagert, über den das Dekantierbecken 16, vor Entnahme des Granulats, entwässert wird.
Die beschriebene Granuliervorrichtung 12 eignet sich durch ihre Einfachheit und Kompaktheit besonders gut zum Einsatz in einem Elektrostahlwerk. Hierbei ist von Vorteil, daß die Elektroschlacke ein relativ hohes spezifisches Gewicht aufweist und sich folglich gut im Dekantierbecken absetzt.