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Dokumentenidentifikation DE102005047966A1 12.04.2007
Titel Verfahren zum Konditionieren von Reststoffen aus der Roheisen- und Stahlproduktion
Anmelder AHD-Handels- und Dienstleistungsgesellschaft für Agrar- und Umweltprodukte mbH Andernach, 56626 Andernach, DE;
Poll Umwelt- und Verfahrenstechnik GmbH, 59379 Selm, DE
Erfinder Klose, Siegfried, 56626 Andernach, DE;
Simbach, Bernd, 59379 Selm, DE
Vertreter Patentanwälte Möll und Bitterich, 76829 Landau
DE-Anmeldedatum 06.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005047966
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse C22B 1/14(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C21C 5/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung sind Verfahren zum Konditionieren von Reststoffen, nämlich Stäuben, Zundern, Grob- und/oder Feinschlämmen, aus der Roheisen- und Stahlproduktion sowie der Weiterverarbeitung und Veredelung von Eisen und Stahl. Den Reststoffen werden zunächst anorganische Bindemittel zugegeben in Form von hydraulisch abbindenden Verbindungen von Aluminium, Kalzium und/oder Magnesium in Form von Oxyden, Hydroxiden, Sulfaten, Sulfiten und/oder Chloriden. Anschließend werden organische Cobindemittel in Form von natürlichen Biopolymeren wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Glucose, Saccarose, Fructose und/oder Kollagen bzw. synthetische Biopolymere insbesondere Polyacrylate zugegeben. Das Ganze wird mehrfach intensiv gemischt. Abschließend werden Formlinge hergestellt, die bis zum Erreichen einer ausreichenden Festigkeit gelagert werden. In der getrockneten Form sind die Formlinge problemlos handhabbar und im Hochofen, dem Konverter oder der Stahlpfanne zuführbar.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Konditionieren von Reststoffen, nämlich Stäuben, Zundern, Grob- und Feinschlämmen aus der Roheisen- und Stahlproduktion sowie der Weiterverarbeitung und Veredelung von Eisen und Stahl zu Formlingen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Erzeugung von Roheisen und Stahl sowie der Weiterverarbeitung und Veredelung von Eisen und Stahl fallen beträchtliche Mengen von Stäuben, Zundern sowie Grob- und Feinschlämmen an. Diese Reststoffe enthalten große Mengen an Eisen, und zwar bis zu 70 %. Werden diese Reststoffe deponiert, so werden diese Eisenmengen auf unbestimmte Zeit dem Wirtschaftskreislauf entzogen. Damit schlummert innerhalb der aktuellen Eisen- und Stahlproduktion selbst, aber erst recht in den Stahlwerksdeponieren und -halden ein enormes Rohstoffpotential.

Unglücklicherweise sind die genannten Reststoffe nicht ohne weiteres in den Produktionsprozess zurückführbar. Stäube lassen sich praktisch nicht in den Hochofen bzw. den Konverter oder die Stahlpfanne einschleusen. Der Einsatz feuchter Schlämme sowie ölhaltiger Zunder verbietet sich wegen der damit verbundenen Explosionsgefahr von selbst.

Selbstverständlich hat es nicht an Versuchen gefehlt, diese Reststoffe derart zu konditionieren, dass ein Einsatz im Hochofen, Konverter oder in der Stahlpfanne möglich wird. Hierzu werden die Reststoffe mit Bindemitteln vermischt und zu Pellets, Granulaten, Briketts oder Steinen geformt. Konventionelle Bindemittel sind gebrannter Kalk oder Zement. Hiervon werden je nach Art der zu bindenden Reststoffe 15 bis 30 Gew.% benötigt.

Nachteilig an diesen Verfahren ist zunächst, dass teilweise höchstwertiger und damit teurer Portlandzement verwendet werden muss. Der Hauptnachteil der konventionellen Technik ist jedoch die notwendige Abbindezeit, die bis zu 28 Tage beträgt. Während dieser Zeit müssen die Formlinge gelagert werden. Dies wiederum verlangt nach einer ausgesprochen groß dimensionierten und zum Teil besonders ausgetüftelten Lagerhaltung.

Ein weiterer Nachteil ist die Reduzierung des ursprünglichen Eisengehaltes aufgrund der großen Mengen an Bindemitteln. Insgesamt sind die konventionellen Verfahren zur Konditionierung der Reststoffe aus der Roheisen- und Stahlproduktion nicht ausreichend wirtschaftlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine hohe Wirtschaftlichkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Zugabe eines oder mehrerer organischer Cobindemittel zu dem zuvor hergestellten Gemisch aus Reststoffen und anorganischem Bindemittels. Dabei hat sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, dass die Zeit zwischen der Zugabe des anorganischen Bindemittels und der Zugabe des organischen Cobindemittels unkritisch ist.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Kombination aus einem oder mehreren anorganischen Bindemitteln mit mindestens einem organischen Cobindemittel stets zu einer ausreichenden Anfangselastizität der hergestellten Formlinge führt. Dadurch können diese unmittelbar nach der Formung mittels Förderbändern oder dergleichen bewegt werden. Selbst Fallhöhen von bis zu 10 m überstehen diese Formlinge schadlos. Auf die gute Anfangselastizität folgt bereits nach wenigen Stunden eine ausgesprochen hohe Frühfestigkeit, so dass die Formlinge bereits etwa einen halben Tag nach ihrer Herstellung dem Verwendungszweck im Hochofen, Konverter oder in der Stahlpfanne zugeführt werden können.

Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit die heute in der Stahlindustrie notwendigen großflächigen Deponie- und Lagerflächen drastisch reduziert werden. Die Wirtschaftlichkeit der Roheisen- und Stahlproduktion wird erhöht, Arbeitsplätze gesichert und wertvolle Rohstoffe bleiben dem Wirtschaftskreislauf erhalten.

Die Rohstoffe können in einem Mischer verarbeitet werden. Besser geeignet sind jedoch Kneter.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden den zu konditionierenden Reststoffen bis zu 20 Gew.% in der Gesamtmasse anorganische Bindemittel und bis zu 15 Gew.% in der Gesamtmasse organische Cobindemittel zugegeben, wobei sich als optimal herausgestellt hat, wenn die Summe dieser Bindemittel und Cobindemittel unter 15 Gew.% in der Gesamtmasse liegt. Je weniger Binde- und Cobindemittel, desto besser.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die anorganischen Bindemittel sowohl aus primären als auch aus sekundären Stoffkreisläufen stammen können. Das gleiche gilt auch für die organischen Cobindemittel.

Je nach Zusammensetzung der Reststoffe aus der Eisen- und Stahlproduktion sowie der Weiterverarbeitung und Veredelung von Eisen und Stahl kommen die unterschiedlichsten organischen Cobindemittel in Frage. Hierbei spielen neben der Art und den Anteilen der Schlämme, Zunder, Stäube usw. deren Partikelgröße, Wasser- und/oder Ölgehalt ebenso eine Rolle wie der Anteil an Eisen, Mangan, Zink und freiem Kalk in den Reststoffen. Die im Anspruch 1 genannten Biopolymere haben sich über ein breites Spektrum an Formulierungen und Zuständen bewährt. Geeignet sind Glukose, Saccharose und Fruktose, wie sie als Reststoffe bei der Zuckerproduktion anfallen. Dabei wirkt der enthaltene Kohlenstoff als Reduktionsmittel, das enthaltene Calcium als Schlackenbildner.

In anderen Fällen sind besonders geeignet Collagene, die als Reststoffe bei der Gelatineproduktion anfallen.

Auch synthetische Biopolymere haben sich als geeignet erwiesen, hier insbesondere die Polyacrylate.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Tatsache, dass die Formlinge sich in praktisch allen beliebigen Formen mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen herstellen lassen. Dazu wird jeweils der Feuchtigkeitsgehalt der Formmasse so eingestellt, dass er dem jeweiligen Formgebungsverfahren genügt.

An erster Stelle sind zu nennen die Teller- oder Trommelgranulation, mit deren Hilfe die Formlinge sich mit Durchmessern zwischen 1 und 100 mm herstellen lassen.

Mit Hilfe der Extrusion oder der Brikettierung lassen sich auch Schülpen, Briketts, Würfel oder Quader herstellen.


Anspruch[de]
Verfahren zum Konditionieren von Reststoffen, nämlich Stäuben, Zundern, Grob- und/oder Feinschlämmen, aus der Roheisen- und Stahlproduktion sowie der Weiterverarbeitung und Veredelung von Eisen und Stahl zu Formlingen, die problemlos handhabbar und dem Hochofen, dem Konverter oder der Stahlpfanne zuführbar sind, umfassend die Schritte:

– Vermischen der Reststoffe mit einem anorganischen Bindemittel,

– Herstellen der Formlinge,

– Lagern der Formlinge bis zum Erreichen einer für die Weiterbehandlung ausreichenden Festigkeit,

gekennzeichnet durch die Merkmale:

– als anorganische Bindemittel werden zugegeben hydraulisch abbindende Verbindungen von

– Aluminium,

– Calcium und/oder

– Magnesium

– in Form von

– Oxiden,

– Hydroxiden,

– Sulfaten,

– Sulfiten und/oder

– Chloriden,

– diese werden intensiv gemischt,

– anschließend werden zugemischt organische Cobindemittel in Form von

– natürlichen Biopolymeren, insbesondere

– Methylcellulose,

– Carboxymethylcellulose,

– Glucose,

– Saccharose,

– Fructose und/oder

– Kollagen

– und/oder synthetischen Biopolymeren, insbesondere

– Polyacrylate,

– anschließend wird nochmals intensiv gemischt, bevor die Formlinge hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– es werden bis zu 20 Gew.% in der Gesamtmasse anorganische Bindemittel zugegeben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– es werden bis zu 15 Gew.% in der Gesamtmasse Cobindemittel zugegeben.
Verfahren nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– die Summe der Bindemittel und Cobindemittel liegt unter 15 Gew.% in der Gesamtmasse.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– die Formmasse wird geknetet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– die Formlinge werden mittels Tellergranulation hergestellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– die Formlinge werden mittels Trommelgranulation hergestellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– die Formlinge werden mit Durchmessern zwischen 1 und 100 mm hergestellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– die Formlinge werden mittels Extrusion hergestellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– die Formlinge werden mittels Brikettierung hergestellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– Bindemittel und Cobindemittel werden gleichzeitig zugemischt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– Bindemittel und Cobindemittel werden getrennt zugemischt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch das Merkmal:

– der Feuchtigkeitsgehalt der Formmasse wird so eingestellt, dass er dem jeweiligen Formgebungsverfahren genügt.






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