Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Umwandeln von organischen Stoffen und von organische Stoffe enthaltenden Materialien in einem Zweischicht¬ sinterprozeß, wobei nach Zündung der ersten Schicht eine zweite Schicht aufgebracht wird

Bei der Ver- und Bearbeitung von metallischen Werkstoffen fallen verschiedene Fraktionen an oxidhaltigen Metallgemischen an, die sowohl mit Wasser als auch mit organischen Trennmitteln, Gleitmitteln bzw Tensiden kontaminiert sind

Beispielsweise bei Walzprozessen entsteht als Nebenprodukt Walzzunder. Der aus feinen Partikeln bestehende Walzzunder, gelangt aus dem Walzpro7eß in den Wasserkreislauf und wird als Walzzunderschlamm ausgeschieden Der Walzzunder ist immer mit organischen Trenn- und Flotationsmitteln behaftet, somit ein Entsorgungsprodukt und aufzubereiten

In Abhängigkeit vom Herstellungsprozeß liegen sowohl der Wassergehalt wie auch der Gehalt an Gesamtkohlenwasserstoffen im Bereich von je 25 Gew % Diese Reststoffe stellen aufgrund dieser organischen, schwer abbaubaren Kontamination ein Entsorgungs¬ problem dar Die thermische Zerstörung der Kohlenwasserstoffe in Verbindung mit der Aufarbeitung der teilweise oxidischen Metallgemische, unter Verdampfung der Rest¬ feuchte, stellt eine wirtschaftlich und umweltgerechte verfahrenstechnische Losung dar Bei der Prozeßfuhrung muß jedoch darauf geachtet werden, daß es zu keiner Wasser¬ dampfdestillation der leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffe kommt

In ,.K Killmann und L. Schellberg. Möglichkeiten der Aufarbeitung ölhaltiger Walz¬ zunderschlamme", Informationsschrift Dritte Duisburger Recycling-Tage, 1988, S 177- 205 werden Möglichkeiten der Verfahrensfuhrung bei Zweischichtsinterprozessen beschrieben, wobei, nachdem die erste Schicht auf ein Sinterband aufgebracht wurde, diese gezündet wird und auf diese so gestaltete Grundschicht eine zweite Schicht aufgebracht wird und ebenfalls gezündet wird

Eckart Streich beschreibt in seiner Dissertation „Entstehung und Beseitigung von Aerosolen im Doppelsinterprozeß beim Einsatz von Walzzunderschlamm", Universität- Gesamthochschule-Duisburg, 1989, S. 1 bis 3, 108, 109 eine verbesserte Verfahrens¬ führung eines mitteis der Zündzeitpunkte geregelten Sinterprozesses. Der Zündzeitpunkt des Oberprozesses wird zum einen erst gestartet, wenn das gesamte Abgassystem durch Abbrand des Unterprozesses die Betriebstemperatur erreicht hat und zum anderen sollte der Oberprozeß aus Sicherheitsgründen eine Minute vor dem Unterprozeß seinen Durchbrennpunkt haben. Dieses Verfahren beschreibt jedoch Doppelsinterprozesse, bei denen die Schichtstärke der Sinterschichten jeweils im Bereich von 200 bis 400 Millimetern liegen. Nachteilig bei diesen Ausgestaltungen ist, daß so geartete Schichten hohe Druckdifferenzen in den Luftgebläsen hervorrufen.

Aus der EP 0 437 407 AI ist ein Verfahren bekannt, bei dem nach Aufbringung und Zündung einer ersten Sintergrundschicht, die auch feste Brennstoffe und flüchtige organische Stoffe in eisenerzhaltigem Material enthalten kann, eine zweite Schicht, die wahlweise auch feste Brennstoffe sowie verdampfbare organische Stoffe in einer Erzmatrix beinhalten kann, aufgebracht und gesintert wird. Gemäß einer Ausgestaltung wird diese zweite Sinterschicht zeitversetzt, wobei der Zündzeitpunkt durch Messung der Abgastemperatur und/oder chemische Analyse der Abgase bestimmt wird. Bei diesem Verfahren entstehen Sinterschichten, die aufgrund der Zusammensetzung und Verfahrensfuhrung schlecht durchgasbar sind.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die zweite Schicht eine bessere Sinterqualität aufweist und außerdem verbesserte Abgaswerte erzielt werden.

Die Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ^' die zweite, die organische Stoffe ent¬ haltende Schicht mit einer maximalen Schichtstärke von 20% der ersten Schicht auf¬ gebracht wird und daß mit einer thermischen Behandlung der zweiten Schicht begonnen wird, wenn die Brennzone der ersten Schicht die Verbrennung der, der Druckdifferenz folgenden, aus der zweiten Schicht in die Brennzone der ersten Schicht eintretenden organischen Stoffe zu mindestens 70% gewährleistet und der Bereich über der

Brennzone der ersten Schicht noch eine Temperatur aufweist, die eine Kondensation der aus der zweiten Schicht in die erste Schicht eintretenden organischen Stoffe verhindert.

Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, durch die Wahl der Schichtstärke der zweiten Sinterschicht und durch die Wahl der optimalen Bedingungen der thermischen Be¬ handlung eine maximale Qualität der Abgase und somit die optimalen Verfahrensbe¬ dingungen zu gewährleisten.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird mit der thermischen Behandlung der zweiten Schicht bei 30-70% der Gesamtsinterzeit, vorzugsweise bei 50-60% vom Beginn der Zündung der ersten Schicht bis zum chemischen Durchbrennpunkt, begonnen. In diesem Bereich ist die Brennzone der Sintergrundschicht bereits voll ausgebildet und es ist noch genügend Brenndauer zur optimalen Verbrennung der organischen Stoffe aus der zweiten Schicht übrig.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die thermische Behandlung der zweiten Schicht bei einer Temperatur der ersten Schicht von mindestens 400°C. Unter 400°C ist die thermische Zersetzung der organischen Stoffe nicht gewährleistet. Ohne der Einbeziehung kathalytischer, die Aktivierungsenergie herabsetzender, Effekte ist mit einer thermischen Dissoziation der organischen Stoffe ab 600°C zu rechnen

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Beginn der thermischen Behandlung der zweiten Schicht bei einer Abgastemperatur von mindestens 50°C. Dadurch wird ein Kondensieren leichterflüchtiger Substanzen hintan gehalten.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß den organischen Stoffen und organische Stoffe enthaltenden Materialien der zweiten Schicht Zuschlagstoffe, vorzugsweise metallothermische Substanzen, beigemischt werden. Von Vorteil dabei ist, daß dadurch zum einen das Schmelzverhalten der Sinterschicht gesteuert werden kann und zum anderen eine gleichmäßige durchsinternde Schicht mit einer guten Durchgasbarkeit erreicht wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird das für die thermische Behandlung und den Transport der organischen Stoffe benotigte Gasgemisch, vorzugsweise Luft, durch die Sinterschichten durchgesaugt Dadurch wird ein gleichmaßiger Abbrand der Sinterschichten und ein quantitatives Abbrennen der organischen Stoffe gewahrleistet

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die thermische Behandlung der zweiten Schicht bei oxidierenden Bedingungen Durch diese Maßnahme können auch stabile organische Stoffe zerstört werden

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die thermische Behandlung der zweiten Schicht bei reduzierenden Bedingungen Dadurch kann bei stark oxidierenden Sinter¬ mischungen ein gefahrloser Abbau gewährleistet werden

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die thermische Behandlung der zweiten Schicht durch externe Wärmezufuhr Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, thermisch anormale sowie nicht durch den Energieinhalt der Sintermischung durchsinternde Mischungen, zu sintern

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die externe Wärmezufuhr zur thermischen Behandlung der zweiten Schicht durch Zufuhr von elektrischer Energie, vor¬ zugsweise durch eine Widerstandsheizung Durch diese Maßnahme kann bei besonders kontaminierten Stoffgemischen eine besonders exakte Zufuhrung von thermischer Energie gewahrleistet werden Die Tatsache, daß die thermische Behandlung der zweiten Schicht ohne offene Flamme ablauft, eröffnet ein weiteres Anwendungsgebiet

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Beginn der thermischen Behandlung der zweiten Schicht durch Zündung Dadurch kann bei exotherm eingestellten Mischungen auf die externe Wärmezufuhr verzichtet werden

Die Erfindung wird anhand eines Ausfuhrungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, naher erläutert

Gemäß der Fig. erstreckt sich die Abbrandkurve 6 der ersten Schicht (5) vom Zündzeit¬ punkt 1 bis zum ersten Eckpunkt der Abbrandkurve 6, dem raumlichen Durchbrennpunkt 2 und brennt weiter bis zum zweiten Eckpunkt der Abbrandkurve, dem chemischen Durchbrennpunkt 3. Der Beginn der thermischen Behandlung 7 der zweiten Sinterschicht 8 wird zum Zeitpunkt 4 bedingt durch die Charakteristik der Abbrandkurve 6 der Sinter¬ grundschicht 5 vorgegeben. Die Schichtstärke der Sintergrundschicht 5 ist in diesem Ausfuhrungsbeispiel ca. 500mm und die der zweiten Sinterschicht 8 40mm. Als Gesamt¬ sinterzeit der ersten Schicht ist das Intervall zwischen den Markierungen 1 und 3 zu verstehen.

Die Aufbringung der Sintergrundschicht 5 und die Zündung zum Zundzeitpunkt 1 erfol¬ gen in der Weise, daß die Abbrandkurve 6 in dem Bereich, wo ihre Oberkante rund 150mm unterhalb der Oberkante der Sintergrundschicht 5 hegt, eine Stärke von minde¬ stens 30mm aufweist, wenn der raumliche Durchbrennundspunkt 2 bei mindestens 85% der Lange der Saugfläche der Sintermaschine liegt

Das Einsatzmaterial für die Sinterschicht 8 wird in speziellen Intensivmisch- und Rollier- einrichtungen mit dem addierten metallochemischen Substanzen homogenisiert und voragglomeriert, um nach dem Abbrand eine Schicht von guter Durchgasbarkeit und definiertem Schmelzverhalten zu gewährleisten Es muß weiters gewährleistet sein, daß durch das Oxidationspotential des durchgesauten Gases und das Oxidationspotential der zweiten Sinterschicht 8 einen möglichst quantitativen Abbau der organischen Stoffe ergeben Die zweite Sinterschicht 8 wird in dem Bereich der Sintergrundschicht 5 aufgetragen, wo die Oberkante der Brennzone der Sintergrundschicht 5 maximal 150mm unter der Oberfläche der Sintergrundschicht 5 liegt und die Abbrandkurve 6 schon voll ausgebildet ist, mindestens aber eine Stärke von 30mm aufweist Die thermische Behandlung der Sinterschicht 7 wird frühestens dann gestartet, wenn die Abgastemperatur der Sinterabgase idealer Weise 100°C überschritten hat