So, das Problem der Granulation die flüssigen Hochofenschlacken mittels Wasser oder mittels Luft mit der begrenzten Wassermenge, sowie der Granulation Stahlwerkschlacken mittels Luft, liegt darin, dass nach in Betrieb stehenden und bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist unmöglich die große Schlackenschmelzewärme schockartig wegzunehmen, damit den erforderlichen trockenen, feinsten, glasigen Schlackensand aus Hochofenschlacken und getrennt das trockene Eisen- und Schlackengranulat aus Stahlwerkschlacken zu erzeugen.

Mit den ausgeführten von Erfinder Forschungen und Prüfungen wird festgestellt, dass die schockartige Granulation der Schlackenschmelzen infolge gleichzeitig erstandenen in der Schmelze Stoß- und Temperaturspannungen stattfinden kann. Dazu die Geschwindigkeit der Luftströmung beim Aufprall mit der Schmelze soll nicht weniger als 220 m/s sein und der Flächenwärmestrom soll zum 10 MW/m² sich nähern. Solcher Wärmestrom ersteht bei der augenblicklichen Verdampfung des zerstäubenden in der Luftströmung Wassers (Nebeligströmung). Damit die erforderliche Nebeligströmungsgeschwindigkeit erhalten, soll die Austrittsgeschwindigkeit der Strömung im Überschallbereich liegen.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde ein neues Verfahren und neue Vorrichtung aufgrund der ausgeführten Forschungen zu schaffen, mit deren die effektive schockartige Granulation den Schlackenschmelzen und die Erzeugung das trockene, feinste, glasige und vom Eisen separierte Granulat zu ermöglichen.

Dieses Problem wird durch die in Patentansprüchen 1–2 aufgeführten Merkmale gelöst:

• – die Granulation der flüssigen Schlacken wird mittels einer Überschallnebeligströmung hindürchgeführt, die in einer Sonderüberschalldüse aus Luft unter dem Druck 3 bis 5 bar mit der begrenzten Wassermenge unter dem Druck 4,5 bis 6,5 bar gebildet wird und aus der Düse bei der Austrittsgeschwindigkeit 1,0 bis 1,5 Mach-Zahl und der Minustemperatur an die fließende nach unten Schmelze kontinuierlich geströmt wird; bei den Aufprallen augenblicklich entstandene einzelne, feinste Schmelzeteilchen mit der Temperatur etwa 800°C schwebend in dabei gebildeter Luftdampfströmung fortgetrieben, abgekühlt und an die trockenen Schlackensand und Eisengranulat separiert werden;
• – der Granuliervorgang wird, bis dem abwechselnden 1:2 Schmelzestrom, nach der Temperatur der absaugenden Luftdampfströmung automatisch geregelt, mittels äußerlicher Luft, die die Überschallnebeligströmung eingesaugt wird, und mittels des Wassers, die, bei gemeinsamer Menge 0,7 bis 0,9 m³/t Schmelze, teilweise, z. B. 0,2 m³/t, in die Luftdampfströmung zerstäuben wird; die Korngröße des Granulates mit dem engen Kornspektrum, bis zum groben Pulver, wird mittels der Regelung des Luft und Wasserdruckes vor der Sonderüberschalldüse festgehalten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentansprüchen 3–5 angegeben:

• – ein Blähmittel wird mit Wasser in die Sonderüberschalldüse zugeführt, damit das porige Granulat zu erzeugen;
• – der Stickstoff wird anstatt der Luft verwendet, damit die Bildung des Schwefeldioxid zu ausschließen;
• – die Schlackenschmelzen aus Schmelzkammerfeuerung an Kraftwerken ebenso granuliert werden.

Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens – die Vorrichtung wird anhand der 1 erläutert.

Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit einer Granulierkammer 3, die nicht weniger als 12 m lang und hermetisch mit einem Absauger 14 verbindet ist; in der Kammer, an dem Abstand bis 20 cm und unter dem Anströmungswinkel bis 15° zur senkrecht nach unten aus der Breitungsrinne 2 fließende Schmelze, eine Sonderüberschalldüse 4, verbundene mit dem Druckwasserrohr 5 und dem Druckluftrohr 6, angeordnet ist; unter der Düse 4 eine Öffnung 7, verbundene mit dem Außenluftkanal 16 angeordnet ist; in der Abkühlungszone „a" der Kammer zwei Wasserzerstäuber 11 angeordnet sind; unten in der Kammer zwei Austrittssammler 8 und 9 mit den hermetischen Klappen 10 angeordnet sind; von außen die Sammler mit den wassergekühlten Platten 17 aufgestellt sind. Im Körper der Sonderüberschalldüse 4 sind vor dem Überschallbereich die Rillen, verbundene mit der Druckwasserrohr 5, ausgeführt.

Im Luftdampfausgang 18 der Kammer sind die Temperaturmesser 12, verbundene mit den gesteuerten Ventilen 13 am Außenluftkanal und an den Druckwasserrohren, angeordnet. In der Granulierkammer beim großen Schmelzestrom kann eine Reihe der Sonderüberschalldüsen aufgestellt wird.

Im folgenden Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung noch näher erläutert.

Die chemische Zusammensetzung der Schlackenschmelze in %: CaO – 48,2; SiO2 – 37,0; Al2O3 – 6,8; MgO – 2,5; MnO – 1,3; Fe2O3 – 1,5; S – 1,3. Die Temperatur der Schmelze – 1450°C, der Schmelzestrom – 2 t/min. Die hermetische Granulierkammer 3 ist 15 m lang und mit einem Absauger 14 mit der Leistung 2000 m³/h und dem Unterdruck 80 mb verbindet.

Der Schmelzestrom durch eine Schlackenrinne 1 und eine kurze Breitungsrinne 2 stürzt in der Granulierkammer in die Überschallnebeligströmung, die bei der Austrittsgeschwindigkeit 330 m/c (Ma = –1) und der Minustemperatur unter dem Anströmungswinkel 10° aus der Sonderüberschalldüse 4 kontinuierlich ausströmt. Der Abstand zwischen der Düse und der stürzenden Schmelze ist 15 cm. Bei den Aufprallen den Strömungen wird das Wasser, fein zerstäubende in der Überschallnebeligströmung, augenblicklich verdampft, die Schmelze an einzelne feinste Teilchen augenblicklich zerrissen und eine Luftdampfströmung gebildet.

Die Schmelzeteilchen werden schwebend in der Luftdampfströmung fortgetrieben, abgekühlt und separiert.

Die Uberschallnebeligströmung wird unter dem Luftdruck 3,5 bar und dem Wasserdruck 5 bar bei der Luftmenge 80 Nm³/t Schmelze und der Wassermenge 0,5 m³/t in der Düse 4 gebildet. Gleichzeitig die ausströmende aus der Düse Überschallnebeligströmung saugte durch die (Öffnung 7 und den Außenluftkanal 16 in die Granulierkammer äußerliche Luft mit der Temperatur 15°C in der Menge etwa 130 Nm³/t Schmelze ein. In die Abkühlungszone „a" der Granulierkammer werden zusätzlich etwa 0,2 m³/t Wasser fein zerstäuben. Mit einsaugender Luft und zusätzlich zerstäubende Wasser werden automatisch durch die gesteuerten Ventilen 13 eine unten des Taupunktes konstante Temperatur der Luftdampfströmung in der Abkühlungszone festgehalten. In diesem Beispiel die Austrittstemperatur der Luftdampfströmung war 93°C.

Bei den genannten Parametern wird der sphärische Schlackensand mit der Temperatur 70°C, der Feuchtigkeit 0,2%, der mittleren Korngröße 0,5 mm, der Schüttdichte 1,25 g/cm³ und der Glasigkeit 99,7% erzeugt und im Austrittssammler 9 gesammelt. Die Roheisenteilchen in der Menge etwa 5% werden in der Luftdampfströmung separiert und im Austrittssammler 8 gesammelt. Es gibt keine Faserteilchenbildung und Dampfkondensation.

Die chemische Zusammensetzung den Martinschlacken in %: CaO – 29; SiO2 – 24; Al2O3 – 6; FeO – 18; Fe2O3 – 3; MgO – 12; MnO – 5; P2O5 – 1,5. Die Temperatur der Schmelze – 1550°C, der Schmelzestrom – 1 t/min. Beim Lufdruck 4 bar und Wasserdruck 5,5 bar wird die Überschallnebeligströmung mit der Austrittsgeschwindigkeit 430 m/s (Ma = 1,3) in der Sonderüberschalldüse 4 bei der Luftmenge 100 m³/t und der Wassermenge 0,6 m³/t gebildet.

Der Granuliervorgang ist als im Beispiel 1 beschrieben wird.

Die Überschallnebeligströmung saugt in die Granulierkammer äußerliche Luft in der Menge etwa 140 m³/t ein. In die Abkühlungszone der Granulierkammer werden zusätzlich 0,2 m³/t Wasser fein zerstäuben.

In diesem Beispiel wird getrennt das Eisengranulat der mittleren Korngröße 1,1 mm, und das Schlackengranulat der mittleren Korngröße 0,8 mm, der Schüttdichte 1,33 g/cm³ im Verhältnis 20:80% erzeugt. Die Feuchtigkeit des Eisen- und Schlackengranulates ist 0%. Es gibt keine Explosionen, Faserteilchenbildung und Dampfkondensation.

Die Granulation die flüssigen Hochofen- und Stahlwerkschlacken nach den erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtung ist Umweltfreundlich, weil dabei der sehr schädlichen Schwefelwasserstoff nicht gebildet wird und das Schwefeldioxid nur in der geringen Menge entstanden wird, sowie keine Explosionen unmöglich sind. Im Vergleich mit den Granulieranlagen, die jetzt im Bau sind, erfordern die erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung an 40% weniger die Investitionen und Betriebkosten.