Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schlackengranulat und zur Wärmerekuperation aus Schmelzen.

In der Stahlindustrie wird für die Granulation von Schlacke beispielsweise eine Wasserkühlung eingesetzt, wobei mehrere Wasserstrahlen mit einem definierten Druck auf die heiße Schlacke gedüst werden. Ebenso ist es bekannt, die Schlacke auf einen Schleuderteller zu befördern, welcher die Schlacke in Abhängigkeit von der

Drehzahl zu unterschiedlich großen Partikeln granuliert. Weiterhin werden Methoden beschrieben, wo die Schlacke zur Granulation in dünnen Platten gewalzt wird. Die Granulation kann dabei ebenso mit einem Trägermaterial, wie Sand, durchgeführt werden.

Bei der Wasserkühlung entsteht Wasserdampf, der als Sattdampf vorliegt. Seine Energie kann daher nicht weiter verwertet werden.

In der DE 31 02 296 Al wird daher eine Vorrichtung zur Wärmegewinnung aus geschmolzener Schlacke vorgeschlagen, wobei die Schlacke in einen Behälter eingeführt und von diesem zu einer ersten Wärmegewinnungsstation transportiert wird, wo Wasser durch Wärmeabstrahlung von der Schlacke erwärmt wird, während die Schlacke umgerührt und granuliert wird. Nach ihrer Granulierung wird die Schlacke zu einer zweiten Wärmegewinnungsstation befördert, wo ihre Restwärme dazu verwendet wird, Luft durch Wärmeübertragung zu erwärmen. Mit diesem bekannten Verfahren können jedoch keine allzu großen Massenströme verarbeitet werden und auch die Qualität des Schlackengranulats ist für die Verwendung als Bindemittel oder als Zusatz für ein Bindemittel nicht zufriedenstellend. Die DE 27 35 390 Al beschreibt ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung bei geschmolzener Schlacke aus metallurgischen Öfen, wobei die geschmolzene Schlacke zunächst mittels eines Luftstrahls in einen ersten Wärmetauscher hinein zersträubt wird, wo das zersträubte Schlackengranulat im Gleichstrom mit Luft geführt wird, sodass ein erster heißer Luftstrom entsteht. Anschließend werden die heißen Schlackengranulatteilchen in einen zweiten Wärmetauscher eingeführt, wo diese im Gegenstrom zu zugeführter Kalkluft transportiert werden und dadurch einen zweiten Heißluftstrom erzeugen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, bei dem einerseits eine hohe Produktqualität und andererseits eine möglichst große Wärmerekuperation ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Schlackengranulat und zur Wärmerekuperation aus flüssigen Schmelzen wird die flüssige Schmelze zunächst mit einem flüssigen Kühlmedium abgeschreckt und granuliert und anschließend durch ein gasförmiges Kühlmedium weiter abgekühlt, wobei zumindest die Wärme des erwärmten gasförmigen Kühlmediums rekuperiert wird. Die Abschreckung und

Granulation der Schmelze wird dabei durch den Impuls des flüssigen Kühlmediums beim direkten Kontakt mit der Schmelze erreicht. Des Weiteren wird nur soviel flüssiges Kühlmedium zur Abschreckung der Schmelze verwendet, dass sich eine glasige Erstarrung der Schmelze im Granulat gerade noch einstellt.

Das Erreichen der glasigen Erstarrung ist für die Produktqualität des Schlackengranulats, insbesondere bei Verwendung als Bindemittel oder als Zusatz für ein Bindemittel, besonders wichtig. Andererseits hat es sich bei den der

Erfindung zugrundeliegenden Versuchen herausgestellt, dass eine effektive

Wärmerekuperation nicht mit dem verdampften flüssigen Kühlmedium, sondern im

Wesentlichen nur mit dem erwärmten gasförmigen Kühlmedium möglich ist. Es wird daher nur soviel flüssiges Kühlmedium zur Abschreckung der Schmelze verwendet, dass sich die gewünschte glasige Erstarrung gerade noch einstellt und somit möglichst viel Wärme in der abgeschreckten und granulierten Schmelze verbleibt, die dann nachfolgend aus dem erwärmten gasförmigen Kühlmedium rekuperiert werden kann. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das Verhältnis von flüssigem Kühlmedium zur Schmelze kann insbesondere durch Temperaturmessung des erwärmten gasförmigen Kühlmediums eingestellt bzw. reguliert werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die glasige Erstarrung der Schmelze durch mindestens eine Temperaturmessung der granulierten Schmelze zu Beginn der gasförmigen Kühlphase kontrolliert. Je nach gewünschten Eigenschaften des Endproduktes und der zur rekuperierenden Wärmemenge wird die Menge des flüssigen Kühlmediums so eingestellt, dass wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80% der Schmelze glasig erstarrt ist. Gewünschtenfalls kann der Wert aber auch auf wenigstens 90% oder 100% erhöht werden.

Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise werden wenigstens 20% der Wärme der flüssigen Schmelze aus dem gasförmigen Kühlmedium rekuperiert. Die Rekuperation der Wärme erfolgt vorzugsweise durch die Erzeugung elektrischer

Energie oder durch die Nutzung der thermischen Energie in verbundenen Anlagenteilen. Als Kühlmedien kommen insbesondere Wasser und Luft zur Anwendung. Die Zugabe des flüssigen Kühlmediums erfolgt über wenigstens eine Lanze, vorzugsweise über ein Lanzensystem. Auch kann vorgesehen werden, dass der verdampfte Anteil des flüssigen Kühlmediums in wenigstens einer Wärmetauschereinheit abgekühlt und zumindest teilweise erneut als flüssiges Kühlmedium zum Abkühlen der flüssigen Schlacke verwendet wird. Zur Kontrolle der glasigen Erstarrung und/oder der Optimierung der Wärmer ekuperation kann es zweckmäßig sein, die Temperatur der granulierten Schmelze nach der Kühlung mit dem gasförmigen Kühlmedium zu messen. Dabei sollte das gasförmige Kühlmedium das glasig erstarrte Material zweckmäßigerweise auf eine Temperatur von unter 300 ⁰ C abgekühlt haben. Das erhitzte gasförmige Kühlmedium wird vorzugsweise einem Wärmetauscher zugeführt.

Das gemäß dem obigen Verfahren hergestellte Schlackengranulat wird anschließend feinstzerkleinert, insbesondere auf Feinheiten > 4000 cm ² /g. Das feinstzerkleinerte Schlackenmaterial kann dann insbesondere als Bindemittel und/oder als Zusatz für ein Bindemittel verwendet werden.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Herstellung von Schlackengranulat und zur Wärmerekuperation aus flüssigen

Schmelzen.

Beim Verfahren zur Herstellung von Schlackengranulat 1 1 wird eine flüssige Schmelze 1 zunächst in einer ersten Kühlzone 2 mit einem flüssigen Kühlmedium 3 abgeschreckt und granuliert, wobei das flüssige Kühlmedium in direkten Kontakt mit der flüssigen Schmelze 1 kommt. Das flüssige Kühlmedium, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser handelt, wird beispielsweise über eine Lanze oder ein Lanzensystem zugegeben. Die Menge des flüssigen Kühlmediums wird dabei so abgestimmt, dass es bei der Abschreckung der flüssigen Schmelze 1 zu einer glasigen Erstarrung derselben kommt. Der bei der Kühlung entstehende verdampfte

Anteil 4 des flüssigen Kühlmediums wird in einer Wärmetauschereinheit 5 abgekühlt und kann zumindest teilweise erneut als flüssiges Kühlmedium 3 zum Abkühlen der flüssigen Schlacke 1 verwendet werden. Die in der Wärmetauschereinheit 5 rekuperierte Energie bzw. Wärme 17 wird zur weiteren Verwendung an verbundene Anlagenteile weitergeleitet. In der ersten Kühlzone 2 ist der Impuls und die Menge des flüssigen Kühlmediums 3 so einzustellen, dass die flüssige Schmelze 1 rapide bis unter den Erstarrungspunkt abgekühlt wird, so dass es zumindest zu einer weitgehenden glasigen Erstarrung kommt.

Das in der ersten Kühlzone 2 abgeschreckte und granulierte Material 6 wird einer zweiten Kühlzone 7 zugeführt, wo eine weitere Abkühlung mit einem gasförmigen

Kühlmedium 8 stattfindet, wobei das erhitzte gasförmige Kühlmedium 9 in einen Wärmetauscher 10 zur Wärmerekuperation geleitet wird. Auch hier wird die in der Wärmetauschereinheit 10 rekuperierte Energie 17 zur weiteren Verwendung an verbundene Anlagenteile weitergeleitet. Es ist aber auch möglich, dass die im erhitzten gasförmigen Kühlmedium 9 enthaltene Wärme anderweitig genutzt wird, beispielsweise als Vorwärmergas in einem Vorwärmer vor einer Vorrichtung zur Erzeugung der Schmelze oder als vorgewärmte Verbrennungsluft für einen Vorwärmer oder eine Schmelz Vorrichtung. Das in der zweiten Kühlzone 7 bis auf Temperaturen unter 300 ⁰ C abgekühlte

Material wird als Schlackengranulat 11 abgeführt und in einer Mühle 12 feinstzerkleinert. Das entstehende feinstzerkleinerte Schlackengranulat 13 kann als Bindemittel und/oder als Zusatz für ein Bindemittel verwendet werden, wobei es sich durch hohe Festigkeiten, insbesondere hohe Frühfestigkeiten auszeichnet.

Für das flüssige Kühlmedium 3 kommt insbesondere Wasser und für das gasförmige Kühlmedium 8 Luft zur Anwendung. Um einerseits die gewünschte glasige Erstarrung der flüssigen Schmelze sicherzustellen und andererseits eine möglichst große Wärmemenge im abgeschreckten und granulierten Material 6 zurückzuhalten, sind geeignete Mess-, Steuer- und Regelalgorithmen vorzusehen. So kann insbesondere über eine Temperaturmesseinrichtung 14 die Temperatur des abgeschreckten und granulierten Materials 6 zu Beginn der gasförmigen Kühlphase gemessen und zur Kontrolle der glasigen Erstarrung der Schmelze verwendet werden. Weiterhin kann eine zweite Temperaturmesseinrichtung 15 zur Ermittlung der Temperatur des erwärmten gasförmigen Kühlmediums 9 und eine dritte Temperaturmesseinrichtung 16 zur Bestimmung der Temperatur des Schlackengranulats 11 vorgesehen werden.

Im Folgenden wird anhand eines Beispiels der Energiebedarf und die rekuperierte Wärmemenge bei der Herstellung des Schlackengranulats dargestellt:

Masse der flüssigen Schmelze: 1000 Tagestonnen

Massenstrom der Luftkühlung: 10 kg/s

Temperatur des erwärmten gasförmigen Kühlmediums: 444 ⁰ C

Damit ergibt sich mit dem obigen Verfahren gegenüber einer reinen Wassergranulation eine Wirkungsgraderhöhung von wenigstens 15%.