DE60017410T2 - Verfahren zum küehlen des gasstroms in einem schmelzofen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen des Gasstromes, der den Abzug in einem Schmelzofen, wie beispielsweise ein Schwebeschmelzofen, verlässt, wobei die Kühlung mit feinverteilten Flüssigkeits-Sprühstrahlen erfolgt, die verhindern, dass enthaltene Feststoffpartikel miteinander verschmelzen oder verbacken.
• Wie bekannt, besteht ein Schwebeschmelzofen aus einem Reaktor-Schacht, einem unteren Ofen und einem Abzug. Das zu schmelzende Konzentrat sowie Zumischungen werden in den Reaktorschacht geführt, wo sie schmelzen und sich in dem unteren Ofen absetzen und aus dem Konzentrat und Nebenstoff schließlich Rohmaterial- und Schlackeschichten bilden. Die während dieser Verarbeitung gebildeten und reagierenden Abgase werden aus dem Abzug entfernt, wo auch der feinste Teil der Schmelztröpfchen dazu neigt, als Flugstaub zusammen mit den Gasen mitgenommen zu werden. Die Gase werden normalerweise in einem Abhitzekessel und einem elektrostatischen Abscheider hinter dem Abzug gekühlt und gereinigt. Der Zweck dieser Bestrahlungs-Sektion des Abhitzekessels liegt in einem Kühlen der Gase, so dass sich die Schmelzpartikel verfestigen und die Temperatur unter die Sintertemperatur der Partikel fällt. Die den Schmelzofen verlassenden Gase können ebenso auf andere Weise behandelt werden.
• Die Temperatur der den Schwebeschmelzofen über den Abzug verlassenden Gase liegt in der Größenordnung von 1300° C, was von einem bestimmten Anteil des geschmolzenen Materials abhängt. Oft tendieren die mit den Abgasen mitströmenden Schmelztröpfchen dazu, miteinander zu sintern und sich an den Wänden und beispielsweise an dem vom Abzug zur Nachbehandlungsausrüstung führenden Auslass, dem sogenannten Ofenmund des Abzugs, festzulegen. Die Beseitigung solcher Ansammlungen vom Ofenmund ist nur durch Abmeißeln oder Abschlagen möglich, was eine Störung in der Produktion verursacht.
• In bestimmten Fällen, beispielsweise bei Schwebeschmelzprozessen für Nickel, sind die mit den Abgasen mitströmenden flüchtigen Partikel oxidisch, normalerweise Fe oder Ni.
• Das Dokument US-A-4,568,065 offenbart ein Verfahren zum Separieren geschmolzener Partikel, d.h. Blei oder Schlacketröpfchen aus den Abgasen von metallurgischen Öfen, um sie so zum Ofenraum in flüssiger Form zurückzuführen. Zu diesem Zweck wird ein Zyklon als Kondensatormaschine innerhalb des Ofens verwendet, um den Staub vom Gas zu trennen, wobei ein Kühlelement unter Verwendung eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, in den an den Zyklon führenden Durchgang gegeben wird, um das Abgas für eine möglichst komplette Kondensation in dem Zyklon kühlen zu können, so dass das Blei in dem Gas größtenteils zu metallischen Nebelpartikeln kondensiert.
• In einem solchen Fall kann der Schmelzpunkt des in dem Schwebeschmelzofen erzeugten flüchtigen Staubes auf einen solch hohen Punkt ansteigen, dass es nicht geeignet erscheint, die flüchtigen Partikel im Schmelzzustand außerhalb des Abzuges zu halten, obwohl die Temperatur des Abzuges auf ein bestimmtes Maß durch dortiges Verbrennen von zusätzlichem Brennstoff erhöht werden kann. Das führt zu Ansammlungen, die durch die Staubpartikel, insbesondere am Gas-Auslasspunkt verursacht werden.
• Ein Verfahren wurde nun entwickelt, um den oben beschriebenen Nachteil zu überwinden, nämlich die durch Staubpartikel gebildeten Ansammlungen zu entfernen, wobei das Verfahren die Bildung dieser Ansammlungen reduziert und die Art der Ansammlung verändert. Gemäß dem entwickelten Verfahren wird die Temperatur der Abgasströmung und der darin enthaltenen Staubpartikel, die von dem Schmelzofen kommen, an der Abzugsstufe durch fein verteilte Flüssigkeitssprühstrahlen gesenkt, so dass die Partikel weder zusammensintern noch sich an den Oberflächen festlegen, sondern anstatt dessen zusammen mit dem Gasstrom aus dem Ofen wandern. Der sich in dem Ofenmund niederschlagende Staub ist so spröde und feinkörnig, dass er von dem Auslass ohne Unterbrechung des Prozesses leicht abgeblasen werden kann. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung gehen aus den beigefügten Patentansprüchen hervor.
• In der Praxis wird das Kühlen von Staub durch Sprühen sehr feiner Wassertröpfchen in den Abzug vollzogen, beispielsweise über radiale Düsen von den Wänden des Abzuges in den Ofen hinein. Die Menge an zu versprühendem Wasser sollte gering genug sein, dass es vollständig verdampft, so dass nicht ein einzelnes Wassertröpfchen ein Risiko einer Explosion auf der Oberfläche der Schmelze verursachen kann. Es hat sich herausgestellt, dass ein ausreichender Temperaturabfall in den Staubpartikeln erhalten werden kann, wenn die Menge an zu versprühendem Wasser 40 – 120 kg/1000 Nm³ des Gasstromes in dem Abzugsschacht beträgt.
• Die Erfindung wird ferner mit der beigefügten schematischen Darstellung 1 veranschaulicht.
• 1 veranschaulicht einen Schwebeschmelzofen 1, bestehend aus einem Reaktorschacht 2, einem unteren Ofen 3 und einem Abzug 4. Das Konzentrat, die Schmelze, der flüchtige Staub und das Reaktionsgas werden über einen Konzentrat-Brenner 5 oberhalb des Reaktionsschachtes in den Ofen geführt. Das in den Reaktionsschacht geführte Feststoffmaterial schmilzt und reagiert sowohl mit dem mit Sauerstoff angereicherten Reaktionsgas als auch anderweitig. Mindestens zwei Schmelzschichten werden in dem unteren Ofen gebildet – eine obere Schlackeschicht 6 und eine untere Rohmaterialschicht 7. Die in dem Reaktor gebildeten Abgase verlassen den Ofen über den Abzug an einem Ofenmund des Abzugs 8, wobei die feinst geschmolzenen Partikel mit dem Gas mitströmen. Der Abzug ist mit Spraydüsen 9 ausgerüstet, durch die Wasser auf die heißen Gase gesprüht wird. Das senkt die Temperatur der Schmelzpartikel deutlich unterhalb ihres Schmelzpunktes und vorzugsweise unterhalb ihrer Sintertemperatur. Auf diese Weise werden die Gase auf einen Temperaturbereich von 1000 – 1150° C gekühlt. Es ist von Vorteil, zumindest einen Teil der Spraydüsen in der Nähe des Abzugs-Ofenmundes zu platzieren, wobei die Spraydüsen in einer oder mehreren Schichten angeordnet sein können. Das Ergebnis des Strahl-Sprühens liegt darin, dass einige der Feststoffpartikel zurück in die Schmelze in den unteren Ofen fallen und einige ihre Reise als spröde Partikel an eine Nachbehandlungseinheit der Gase fortführen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Verhindern eines Sinterns von mit einem Abgasstrom eines Schmelzofens mitströmenden pulverisierten Partikeln am Abgasauslass des Schmelzofens und in der Nachbehandlungseinrichtung, wobei der Abgasstrom in dem Schmelzofen gekühlt wird, um die in dem Gasstrom enthaltenen Schmelzpartikel unterhalb ihres Schmelzpunktes zu kühlen, bevor das Gas aus dem Ofen austritt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom mit feinverteilten Wassersprühstrahlen gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wassersprühstrahlen nahe am Punkt des Gasauslasses vorgesehen sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzofen ein Schwebeschmelzofen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom in dem Abzug eines Schwebeschmelzofens gekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Gasstrom enthaltenen Schmelzpartikel unter ihren Sinterpunkt gekühlt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Gasstrom enthaltenen Schmelzpartikel auf einen Temperaturbereich von 1000 – 1150° C gekühlt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an über die Düsen zu Kühlzwecken auszusprühendem Wasser 40 – 120 kg pro 1000 Nm³ Gasstrom in dem Abzug beträgt.