Kühlbett für Schlacken und Verfahren zum Kühlen von Schlacken

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Kühlbett für Schlacken und ein Verfahren zum Kühlen von Schlacken.
Um ein neuartiges Kühlbett für Schlacken und ein Verfahren zum Kühlen von Schlacken zu schaffen, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß das Kühlbett als nach oben offenes Becken ausgestaltet ist und daß Mittel zum Erzeugen einer Kühlmittelströmung in Längsrichtung des Kühlbettes vorgesehen sind.
Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, daß durch das in Längsrichtung des Kühlbettes strömende Kühlmittel eine schnelle Kühlung der Schlacken bei weitgehender Dampfvermeidung erfolgt. Zudem bewirkt die durch die erzwungene Strömung erreichte hohe Kühlrate eine Einbindung der Schadstoffe in die Schlacken, die eine spätere Nutzung der Schlacken erleichtert. Bei LD-Schlacken wird beispielsweise der freie Kalk umgewandelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kühlbett für Schlacken und ein Verfahren zum Kühlen von Schlacken.

[0002] Es ist bekannt, Schlacken, beispielsweise Elektroschlacken oder LD-Schlacken, durch Beaufschlagen mit Wasser zu kühlen. Allerdings bringt dies einerseits einen hohen Wasserverbrauch mit sich und führt andererseits zu einem Eintrag der löslichen Schadstoffe aus den Schlacken in den Boden.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kühlbett für Schlacken und ein Verfahren zum Kühlen von Schlacken zu schaffen, das diese Nachteile vermeidet.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kühlbett als nach oben offenes Becken ausgestaltet ist und daß Mittel zum Erzeugen einer Kühlmittelströmung in Längsrichtung des Kühlbettes vorgesehen sind.

[0005] Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, daß durch das in Längsrichtung des Kühlbettes strömende Kühlmittel eine schnelle Kühlung der Schlacken bei weitgehender Dampfvermeidung erfolgt. Zudem bewirkt die durch die erzwungene Strömung erreichte hohe Kühlrate eine Einbindung der Schadstoffe in die Schlacken, die eine spätere Nutzung der Schlacken erleichtert. Bei LD-Schlacken wird beispielsweise der freie Kalk umgewandelt.

[0006] Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Mittel zum Erzeugen einer Kühlmittelströmung in Längsrichtung des Kühlbettes ein Gefälle in Längsrichtung des Kühlbettes von der Schlackenaufgabestelle zum Ende des Kühlbettes hin umfassen.

[0007] Es ist sinnvoll, daß das Gefälle 1 bis 5°, vorzugsweise 2 bis 3° beträgt.

[0008] Durch dieses Gefälle im Kühlbett wird erreicht, daß das Kühlmittel von der Schlackenaufgabestelle zum Ende des Kühlbettes hin zirkuliert.

[0009] Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Mittel zum Erzeugen einer Kühlmittelströmung in Längsrichtung des Kühlbettes Mittel zum Beaufschlagen der Schlacke mit Kühlmittel im Bereich der Schlackenaufgabestelle und Mittel zum Rückführen des Kühlmittels von dem Ende des Kühlbettes zu den Mitteln zum Beaufschlagen umfassen.

[0010] Auf diese Weise kann das Kühlmittel zu den Mitteln zum Beaufschlagen zurückgeführt werden, beispielsweise über ein Leitungssystem mit einer Pumpe.

[0011] In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, daß die Mittel zum Rückführen des Kühlmittels Mittel zum Reinigen des Kühlmittels umfassen.

[0012] Es ist zweckmäßig, daß die Mittel zum Reinigen des Kühlmittels mindestens eine Dekantiervorrichtung und eine mechanische Filtriervorrichtung umfassen.

[0013] Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Mittel zum Rückführen des Kühlmittels ein Pumpbecken umfassen.

[0014] Dieses Pumpbecken ist vorteilhafterweise hinter den Mitteln zum Reinigen des Kühlmittels angeordnet und es dient als Kühlmittelpuffer, um jederzeit ausreichend Kühlmittel zur Verfügung zu haben.

[0015] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Becken aus Beton besteht.

[0016] Es ist allerdings ebenso möglich, daß das Becken lediglich aus Spundwänden besteht, was kostengünstiger ist.

[0017] Eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung darin, daß das Becken aus mehreren, beispielsweise vier, formschlüssig verbindbaren (z.B. über eine Nut-Feder-Verbindung) Betonfertigteilen erstellbar ist, die mittels metallischer Spannelemente, beispielsweise Spannhülsen, welche in Metallhülsen in den Betonfertigteilen geführt sind, miteinander verspannt werden und bereits eine Verrohrung für das Kühlmittel aufweisen.

[0018] In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß im Bereich der Schlackenaufgabestelle Stahlbrammen in den Beton eingelegt sind.

[0019] Da die Schlacken in der Regel aus mehreren Metern Höhe auf das Kühlbett geworfen werden, ist die Schlackenaufgabestelle stark beansprucht. Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, daß Stahlbrammen im Bereich der Schlackenaufgabestelle, die die Hauptverschleißzone darstellt, die Standzeit des Kühlbettes deutlich erhöhen.

[0020] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß ein metallischer oder keramischer Verschleißschutz auf die Stahlbrammen aufgebracht ist.

[0021] Durch einen derartigen Verschleißschutz, der beispielsweise in Form von hochverschleißfesten Stahlblechen oder Keramikauflagen auf die Stahlbrammen aufgebracht wird, erhöht sich die Standzeit des Kühlbettes deutlich.

[0022] Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß dem Kühlbett ein Abgießbett zum Mischen frischer Schlacke mit abgekühlter Schlacke vorgeschaltet ist.

[0023] Wird die frische Schlacke direkt in das Kühlbett gegeben und mit Kühlmittel beaufschlagt, so bildet sich beim Abkühlen eine glasartige, harte Oberflächenschicht, die aufgrund ihrer isolierenden Eigenschaften zudem das Abkühlen der darunterliegenden Schichten retardiert. Es hat sich daher als sinnvoll erwiesen, in dem Abgießbett bereits abgekühlte Schlacke anzuordnen und die frische Schlacke mit dieser zu mischen (wobei ein Mischungsverhältnis von 0,5 : 1 bis 2:1 (abgekühlte Schlacke : frische Schlacke), vorzugsweise von etwa 1 : 1 gewählt wird). Der Mischvorgang kann mechanisch unterstützt werden, beispielsweise durch Wenden und Bewegen der in dem Abgießbett enthaltenen Schlacken mittels eines Kettenladers. Hierdurch wird ein Schlackengemisch mit einer Temperatur von ca. 800°C erhalten, von dem dann etwa die Hälfte in das Kühlbett transferiert wird. Die andere Hälfte des Schlackengemischs verbleibt in dem Abgießbett, um mit der nächsten Charge frischer Schlacke vermischt zu werden. Auf diese Weise wird eine zweistufige Kühlung erreicht, wobei auf ein mechanisches Vermischen mit bereits abgekühlter Schlacke die hydraulische Kühlung in dem Kühlbett folgt, so daß die heiße Phase von der Naßphase getrennt ist, was auch unter Sicherheitsaspekten von Vorteil ist. Das Abgießbett kann ebenfalls aus Beton bestehen oder durch in den Boden getriebene Spundwände gebildet sein.

[0024] Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Verfahren zum Kühlen von Schlacke, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• die Schlacke wird auf ein Kühlbett aufgegeben, das als Becken ausgestaltet ist, welches in Längsrichtung von der Schlackenaufgabestelle zum Ende des Beckens hin ein Gefälle aufweist,
• die Schlacke wird im Bereich der Schlackenaufgabestelle über Mittel zum Beaufschlagen mit Kühlmittel beaufschlagt,
• das Kühlmittel wird über Mittel zum Rückführen des Kühlmittels von dem Ende des Beckens zu den Mitteln zum Beaufschlagen rückgeführt und
• im Bereich der Mittel zum Rückführen des Kühlmittels sind Mittel zum Reinigen des Kühlmittels vorgesehen.

[0025] Es wird also sichergestellt, daß eine Kühlmittelströmung in Längsrichtung des Kühlbettes vorliegt, die eine hohe Kühlrate und ein Einbinden von Schadstoffen ermöglicht. Zudem wird das Kühlmittel im Kreis geführt, was sowohl in ökonomischer als auch in ökologischer Hinsicht von Vorteil ist, da sowohl ein geringer Kühlmittelverbrauch gegeben ist als auch ein Kühlmittel- und Schadstoffeintrag in das Grundwasser vermieden wird.

[0026] Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß vor der Aufgabe der Schlacke auf das Kühlbett die Schlacke in einem Abgießbett mit abgekühlter Schlacke vermischt wird, um ein Schlackengemisch mit einer Schlackentemperatur von ca. 800°C zu erzielen.

[0027] Wie bereits oben ausgeführt, ist es sinnvoll, die heiße Phase von der Naßphase zu trennen, was durch ein derartiges vorheriges Abkühlen der Schlacke vor der Aufgabe auf das Kühlbett erfolgen kann.

[0028] In diesem Zusammenhang ist es sinnvoll, daß eine Hälfte des Schlackengemischs im Abgießbett verbleibt und die andere Hälfte in das Kühlbett transportiert wird.

[0029] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert.

[0030] Es zeigen

Fig. 1

eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kühlbett für Elektroschlacken,

Fig. 2

eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kühlbettes gemäß Fig. 1,

Fig. 3

eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kühlbett für LD-Schlacken

Fig. 4

eine Draufsicht auf eine Anlage mit zwei Abguß- und zwei Kühlbetten.

[0031] Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, ist das Kühlbett als nach oben offenes Becken 1 ausgestaltet, das beispielsweise aus Beton besteht und in das im Bereich der Schlackenaufgabestelle Stahlbrammen 2 in Vertiefungen eingelassen sind. Diese dienen als Verschleißschutz und können zusätzlich durch eine Auflage aus Keramik oder hochverschleißfestem Stahl geschützt werden.

[0032] Im Bereich der Schlackenaufgabestelle sind Mittel 3 zum Beaufschlagen der Schlacke mit Kühlmittel, in der Regel mit Wasser, vorgesehen, die als Sprühlanzen 3 ausgebildet sind.

[0033] Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Becken 1 vom Bereich der Schlackenaufgabestelle zum Ende des Beckens 1 hin ein Gefälle von ca. 2° aufweist, so daß das Kühlmittel in Längsrichtung des Beckens 1 zu dessen Ende hin strömt. Dort tritt das Kühlmittel durch ein Gitter 4 und wird über Mittel 5 zum Rückführen des Kühlmittels wieder zu den Mitteln 3 zum Beaufschlagen des Kühlmittels zurückgeführt. Das Kühlmittel zirkuliert also, so daß nur das verdampfte Kühlmittel durch Zugabe von frischem Kühlmittel ersetzt werden muß.

[0034] Im Bereich der Mittel 5 zum Rückführen des Kühlmittels sind Mittel 6 zum Reinigen des Kühlmittels angeordnet, die eine Dekantiervorrichtung 6a für schwere Stoffe, insbesondere Metalle, ein Trennbecken 6b für Calciumoxid (CaO) und eine mechanische Filtriervorrichtung 6c umfassen. An die Mittel 6 zum Reinigen des Kühlmittels schließt sich ein Pumpbecken 7 an, das als Kühlmittelpuffer dient. In das Pumpbecken 7 mündet die Kühlmittelzuleitung 8, über die frisches Kühlmittel zugeführt wird. Eine Pumpe 9 dient der Kühlmittelzirkulation in den Mitteln 5 zum Rückführen des Kühlmittels.

[0035] Die Vorrichtung wird wie folgt betrieben.

[0036] Es wird im Bereich der Schlackenaufgabe Schlacke in Schichten von ca. 40 cm Dicke aufgebracht. Anschließend werden die Mittel 3 zum Beaufschlagen der Schlacke mit Kühlmittel betätigt. Hierdurch wird bewirkt, daß die Schlacke kristallisiert und zerfällt.

[0037] Während 30 min wird über die 6 Düsen der Mittel 3 zum Beaufschlagen der Schlacke ein konstanter Wasserstrahl mit einem Druck von 0,5 bar auf die Schlacke aufgebracht, wobei das Wasser in die Schlacke eindringt und Schadstoffe aus der Schlacke ausgespült werden.

[0038] Das Kühlmittel wird hierbei laufend über das Gitter 4 abgezogen, dann dekantiert und von Calciumoxid befreit, dann mechanisch gefiltert und im Pumpbecken 7 mit frischem Kühlmittel versetzt, um einen konstanten Füllstand sicherzustellen. Anschließend wird das Kühlmittel über die Pumpe 9 wieder den Düsen der Mittel 3 zum Beaufschlagen der Schlacke mit Kühlmittel zugeführt.

[0039] Wie aus Fig. 4 ersichtlich, umfaßt eine komplette Anlage mindestens ein Abgußbett 10 und ein Kühlbett 11, wobei hier eine Anlage mit je zwei Abgußbetten 10a und 10b und Kühlbetten 11a und 11b umfaßt, die jeweils zyklisch betrieben werden und die durch Spundwände 12 voneinander getrennt sind. In dem Abgußbett 10a wird mittels eines Kettenladers 13 frische Schlacke mit zuvor dort ausgebreiteter bereits abgekühlter Schlacke mechanisch gemischt, um eine Schlackentemperatur von ca. 800°C zu erreichen. Anschließend wird die Hälfte des so erzeugten Schlackengemischs 14 in das Kühlbett 11a gegeben und über die Düsen der Mittel 3 zum Beaufschlagen der Schlacke mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt, wie dies gerade in dem Kühlbett 11b erfolgt. Die heiße Phase und die nasse Phase der Schlackenbehandlung finden somit räumlich voneinander getrennt in dem Abgußbett und in dem Kühlbett statt, was auch unter Sicherheitsaspekten von Vorteil ist.

Ansprüche

1. Kühlbett für Schlacken, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlbett als nach oben offenes Becken (1) ausgestaltet ist und daß Mittel (3, 5) zum Erzeugen einer Kühlmittelströmung in Längsrichtung des Kühlbettes vorgesehen sind.

2. Kühlbett gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (3, 5) zum Erzeugen einer Kühlmittelströmung in Längsrichtung des Kühlbettes ein Gefälle in Längsrichtung des Kühlbettes von der Schlackenaufgabestelle zum Ende des Kühlbettes hin umfassen.

3. Kühlbett gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefälle 1 bis 5°, vorzugsweise 2 bis 3° beträgt.

4. Kühlbett gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (3, 5) zum Erzeugen einer Kühlmittelströmung in Längsrichtung des Kühlbettes Mittel (3) zum Beaufschlagen der Schlacke mit Kühlmittel im Bereich der Schlackenaufgabestelle und Mittel (5) zum Rückführen des Kühlmittels von dem Ende des Kühlbettes zu den Mitteln (3) zum Beaufschlagen umfassen.

5. Kühlbett gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5) zum Rückführen des Kühlmittels Mittel (6) zum Reinigen des Kühlmittels umfassen.

6. Kühlbett gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (6) zum Reinigen des Kühlmittels mindestens eine Dekantiervorrichtung (6a) und eine mechanische Filtriervorrichtung (6c) umfassen.

7. Kühlbett gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5) zum Rückführen des Kühlmittels ein Pumpbecken (7) umfassen.

8. Kühlbett gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Becken (1) aus Beton besteht.

9. Kühlbett gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schlackenaufgabestelle Stahlbrammen (2) in den Beton eingelegt sind.

10. Kühlbett gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer oder keramischer Verschleißschutz auf die Stahlbrammen (2) aufgebracht ist.

11. Kühlbett gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlbett ein Abgießbett zum Mischen frischer Schlacke mit abgekühlter Schlacke vorgeschaltet ist.

12. Verfahren zum Kühlen von Schlacke, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• die Schlacke wird auf ein Kühlschlackenbeet aufgegeben, das als Becken (1) ausgestaltet ist, welches in Längsrichtung von der Schlackenaufgabestelle zum Ende des Beckens (1) hin ein Gefälle aufweist,

• die Schlacke wird im Bereich der Schlackenaufgabestelle über Mittel (3) zum Beaufschlagen mit Kühlmittel beaufschlagt,

• das Kühlmittel wird über Mittel (5) zum Rückführen des Kühlmittels von dem Ende des Beckens (1) zu den Mitteln (3) zum Beaufschlagen rückgeführt und

• im Bereich der Mittel (5) zum Rückführen des Kühlmittels sind Mittel (6) zum Reinigen des Kühlmittels vorgesehen.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Aufgabe der Schlacke auf das Kühlbett die Schlacke in einem Abgießbett mit abgekühlter Schlacke vermischt wird, um ein Schlackengemisch mit einer Schlackentemperatur von ca. 800°C zu erzielen.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hälfte des Schlackengemischs im Abgießbett verbleibt und die andere Hälfte in das Kühlbett transportiert wird.

Zeichnung