Aus der EP-B-0 579 591 ist bekannt, Filterstäube mittels Hohlelektroden oder mittels Unterbaddüsen in ein metallurgisches Gefäß einzubringen, wobei die Filterstäube-bei Verwendung von Hohlelektroden-auf die im metallurgischen Gefaß befindliche Schmelze bzw. auf die auf der Schmelze liegende Schaumschlacke aufgeblasen werden oder-bei Verwendung von Unterbaddüsen-die Schmelze von unten nach oben durchsetzen. Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Filterstäube lediglich auf die Schmelze aufgeblasen werden bzw. diese rasch von unten nach oben durchsetzen, wodurch es zu keiner oder nur zu einer geringen Wechselwirkung des eingebrachten Materials mit der Schmelze kommt. Dies ist nachteilig, wenn eine intensive Wechselwirkung des eingebrachten Materials mit der Schmelze stattfinden soll, sei es aus energetischen oder metallurgischen Gründen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Wertstoff so in das Schmelzbad einzubringen, daß der Wertstoff im Schmelzbad vollständig zur Wirkung gelangt. Insbesondere soll der Energiegehalt des Wertstoffes möglichst vollständig direkt im Schmelzbad ausgenützt werden.

Beispielsweise soll der WertstoffKohlenstoff als Energieträger ausnützbar sein, indem er möglichst vollständig in Lösung geht. Der Wertstoff soll auch-sofern gewünscht-direkt in der Schmelze metallurgisch zur Wirkung kommen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wertstoffin das Schmelzbad mittels mindestens einer unabhängig von der Schmelzbad-Rühreinrichtung vorgesehenen Einbringeinrichtung in einen Bereich des Schmelzbades eingebracht wird, in dem eine Badrührbewegung mit einer nach unten gerichteten oder, bei Einbringen des Wertstoffes unterhalb der Schmelzbad-Oberfläche, wie z. B. in den unteren Bereich des Schmelzbades, mit einer etwa parallel zum Bodenbereich des metallurgischen Gefäßes gerichteten Bewegungskomponente erzeugt wird. Hierbei kommt es-durch Mitnahme des Wertstoffes mit der Badrührbewegung-zu einer Erhöhung der Weglänge des Wertstoffes im Schmelzbad gegenüber dem rein statischen Fall, d. h. ohne Bewegung des Schmelzbades, und somit zu einer Maximierung der Verweildauer des Wertstoffes im Schmelzbad sowie zu einer Optimierung der Wechselwirkung des Wertstoffes mit dem Schmelzbad. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, die Verweildauer des Wertstoffes im Schmelzbad zu verdoppeln oder noch darüber hinaus zu verlängern.

Vorzugsweise werden als Wertstoff kohlenstoffhaltige Materialien, insbesondere Schredderleichtfraktion, Kunststoffabfalle und/oder kunststoffhältige Reststoffe, und/oder eisenoxidhältige Materialien und/oder Legierungselemente und/oder nichtmetallische Einsatzstoffe, insbesondere Schlackenbildner, und/oder flüssige Kohlenstoffträger eingesetzt.

Beim Einbringen eines Wertstoffes mittels Hohlelektroden, wie aus dem Stand der Technik bekannt, insbesondere beim Einbringen von Schredderleichtfraktion, kann es sehr leicht zum Verstopfen der Hohlelektroden kommen.

Aus der EP-B-0 521 844 ist bekannt, Schreddermüll in die Hochtemperaturschmelzzone eines Schrottschmelzreaktors einzublasen und energetisch durch Verbrennen zu nutzen. Der Schreddermüll wird jedoch direkt in den zu schmelzenden Schrott eingeblasen und kommt daher nicht oder nur wenig mit Schmelze in Kontakt, wodurch es zu einer geringen Wechselwirkung des eingebrachten Materials mit der Schmelze kommt.

Aus der DE-A-32 12 534 ist ein Verfahren zur Vergasung von Hausmüll und ähnlichen Abfallen in einer Eisenschmelze bekannt, bei dem die Abfalle unterhalb der Oberfläche der Eisenschmelze in diese eingedrückt werden. Nachteilig ist bei diesem Verfahren die durch die kurze Verweildauer des eingebrachten Materials im Schmelzbad bedingte geringe Wechselwirkung mit dem Schmelzbad.

Im Gegensatz dazu kommt es bei der erfindungsgemäßen Vorgangsweise, etwa beim Einbringen kohlenstoffhaltiger Materialien, wie z. B. Schredderleichtfraktion und/oder Kunststoffabfallen, aufgrund der erhöhten Verweildauer im Schmelzbad zu höchster Energieausnutzung des Wertstoffes bei dessen vollständiger Umsetzung direkt im Schmelzbad.

Durch das erfindungsgemäl3e Verfahren ist weiters sichergestellt, daß beim Einbringen kohlenstoffhaltiger Materialien als Wertstoff der Kohlenstoffin Lösung geht, wodurch er gegebenenfalls metallurgisch wertvoll genutzt werden kann. Die Temperatur des Schmelzbades und die Verweildauer können hierbei so gewählt werden, daß es im Schmelzbad zu Graphitbildung kommt. Wesentlich ist hierbei, daß das eingebrachte Material eine möglichst große Weglänge im Schmelzbad vorfinden muß. Diese Weglänge (und damit die Verweildauer in der Schmelze) ist u. a. abhängig vom Einbringwinkel, Fördermedium, Durchfluß, Druck und von der Bewegung des Schmelzbades im Bereich der Einbringeinrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat weiters zur Folge, daß kein organisch gebundener Kohlenstoff in den Ofenraum gelangt, sondern schon im Schmelzbad zu CO umgesetzt wird.

Hierdurch wird die Bildung von Dioxinen und Furanen im Abgas des Schmelzaggregates vermieden.

Besonders vorteilhaft wird der Wertstoff in fein dispergierter Form in das Schmelzbad eingebracht. Hierdurch kommt es durch die dadurch zusätzlich bedingte Verlängerung der Verweildauer im Schmelzbad zu einer besonders intensiven und effizienten Wechselwirkung des Wertstoffes mit dem Schmelzbad.

Aus der DE-A-44 26 929 ist ein Verfahren zur Verwertung von Kunststoffabfallen und/oder kunststoffhaltigen Reststoffen in einem Stahlschmelzaggregat bekannt, bei dem jedoch die zu verwertenden Materialien zunächst miteinander vermischt, verdichtet und mit einer Kunststoffummantelung versehen werden und in diesem Zustand der Hochtemperaturzone des Stahlschmelzaggregates zugeführt werden. Nachteilig ist hierbei, daß die zu verwertenden Materialien in großen Chargen zugesetzt werden, wodurch es im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Vorgangsweise zu einer wenig effizienten Umsetzung der Materialien im Schmelzaggregat kommt.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß der Wertstoff mit einer Bewegungskomponente in Richtung der im Einbringungsbereich erzeugten Badrührbewegung eingebracht. Hierbei wird vorteilhaft die Badrührbewegung durch das Fördermedium für den Wertstoff unterstützt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wertstoff durch mindestens eine in der Seitenwand des metallurgischen Gefäßes angeordnete Unterbadöffnung in das Schmelzbad an mindestens einer Stelle eingebracht, an der eine Badrührbewegung mit einer horizontalen und/oder nach unten gerichteten Bewegungskomponente des Schmelzbades erzeugt wird. Hierdurch wird das eingebrachte Material im Schmelzbad zunächst etwa parallel zur Seitenwand des metallurgischen Gefäßes und vorzugsweise nach unten befordert, wodurch die Verweildauer im Schmelzbad maximiert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Wertstoff durch mindestens eine Bodenöffnung in das Schmelzbad an mindestens einer Stelle eingebracht, an der eine Badrührbewegung mit einer etwa parallel zum Bodenbereich des metallurgischen Gefäßes gerichteten Bewegungskomponente des Schmelzbades erzeugt wird. Hierbei wird ebenfalls die Verweildauer des eingebrachten Materials gegenüber dem Fall erhöht, bei dem das Schmelzbad nicht bewegt wird und das eingebrachte Material senkrecht nach oben aufsteigt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Wertstoff durch mindestens eine Lanze von oben, vorzugsweise eine Verschleißlanze, in das Schmelzbad an mindestens einer Stelle eingebracht, an der eine Badrührbewegung mit einer nach unten gerichteten Bewegungskomponente des Schmelzbades erzeugt wird. Der Wertstoff wird hierbei durch die Badrührbewegung in das Schmelzbad gezogen.

Vorteilhaft wird die Badrührbewegung durch direkten Stromfluß im Schmelzbad, vorzugsweise mittels eines Lichtbogens, der an mindestens einer auf die Schmelzbad- Oberfläche gerichteten Elektrode ausgebildet ist, erzeugt, wobei durch den Stromfluß von der Elektrode in das Schmelzbad eine nach unten gerichtete Badrührbewegung erzeugt wird. Der Wertstoff wird hierbei vorteilhaft in einen Bereich zwischen auf die Schmelzbad-Oberfläche gerichteten Elektroden eingebracht.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausfiihrungsform wird die Badrührbewegung durch Induktion erzeugt. Hierbei wird der Wertstoff in den dadurch gebildeten Abwärtsstrom des Schmelzbades eingebracht.

Durch Reaktion des Wertstoffes im Schmelzbad entstehendes CO wird zweckmäßig oberhalb des Schmelzbades nachverbrannt, wobei die hierdurch entstehende Wärme als zusätzliche Energie zum Aufheizen des Schmelzbades genutzt werden kann.

Ein metallurgisches Gefäß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem ein Schmelzbad aufnehmenden Gefaßraum, mit mindestens einer Schmelzbad-Rühreinrichtung und mit mindestens einer Einbringeinrichtung fUr einen Wertstoff, entweder in Teilchenform, insbesondere in Form von Stäuben, oder in flüssiger Form, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringeinrichtung für den Wertstoff von der Schmelzbad-Rühreinrichtung baulich getrennt ist und an einer Stelle des metallurgischen Gefäßes bzw. im Gefäßraum angeordnet ist, in deren Bereich das Schmelzbad entweder eine nach unten gerichtete oder, bei Einbringen des Wertstoffes unterhalb der Schmelzbad-Oberfläche, wie z. B. in den unteren Bereich des Schmelzbades, eine etwa parallel zum Bodenbereich des metallurgischen Gefäßes gerichtete Bewegungskomponente aufweist.

Vorteilhaft weist die Einbringeinrichtung fur den Wertstoff eine in Richtung der Badrührbewegung weisende Mündung auf. Hierdurch wird die Mitnahme des eingebrachten Wertstoffes mit der Badrührbewegung erleichtert bzw. durch ein Fördermedium für den Wertstoff unterstützt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einbringeinrichtung fiir den Wertstoff als mindestens eine Unterbadöffnung, vorzugsweise als Unterbaddüse, ausgebildet, die in der Seitenwand des metallurgischen Gefäßes angeordnet ist. Eine als Unterbaddüse geeignete Düse ist beispielsweise aus der DE-C-42 38 020 bekannt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen metallurgischen Gefaßes ist die Einbringeinrichtung für den Wertstoff als mindestens eine Bodenöffnung, vorzugsweise als Bodendüse, bzw. nach einer noch weiteren Ausführungsform als mindestens eine Lanze von oben, vorzugsweise als Verschleißlanze, ausgebildet.

Die Schmelzbad-Rühreinrichtung ist zweckmäßig als mindestens eine auf die Schmelzbad- Oberfläche gerichtete Elektrode ausgebildet. Vorzugsweise ist die Lanze zum Einbringen des Wertstoffes zwischen auf die Schmelzbad-Oberfläche gerichteten Elektroden angeordnet.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsfbrm ist die Schmelzbad-Rühreinrichtung als Induktionsspule ausgebildet, die eine nach unten gerichtete Badrührbewegung erzeugt. Nach einer noch weiters bevorzugten Ausführungsform ist die Schrnelzbad-Rühreinrichtung als Induktionsspule ausgebildet, die eine Badrührbewegung um eine vertikale Achse erzeugt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die Figuren 1 bis 3 bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen metallurgischen Gefäßes illustrieren.

In Figur 1 ist ein metallurgisches Gefäß 1, etwa ein elektrischer Lichtbogenofen (EAF), zur Aufnahme eines Schmelzbades 2, im gezeigten Beispiel eines Stahlschmelzbades, dargestellt.

Das metallurgische Gefäß 1 ist mit einer feuerfesten Auskleidung 3 versehen. In das Schmelzbad 2 wird ein Wertstoff 4 mittels einer Einbringeinrichtung 5, die als unterhalb der Schmelzbad-Oberfläche 6 angeordnete Unterbaddüse 7 ausgebildet ist, eingebracht.

Als Wertstoff4 wird Schredderleichtfraktion (SLF) eingebracht ; es können jedoch gleichermaßen auch andere kohlenstoffhaltige Materialien, insbesondere zerkleinerte Kunststoffabfalle und/oder kunststoffhältige Reststoffe, eisenoxidhältige Materialien, insbesondere Hüttenstäube, und Legierungselemente, beispielsweise Chrom, Titan, Wolfram, Nickel, Kobalt, Vanadium, Molybdän u. a., sowie nichtmetallische Einsatzstoffe, insbesondere Flußmittel und Schlackenbildner, beispielsweise Kalk, und flüssige Kohlenstoffträger eingebracht werden.

Im Schmelzbad 2 wird eine Badrührbewegung 8 mittels einer Schmelzbad-Rühreinrichtung 9, die in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Induktionsspule 10 ausgebildet ist, erzeugt, wobei die Badrührbewegung 8 entlang der Seitenwand 11 des metallurgischen Gefäßes 1 nach unten gerichtet und im Bodenbereich 12 des metallurgischen Gefäßes 1 in etwa parallel zum Bodenbereich 12 gerichtet ist. Wesentlich ist hierbei, daß die Badrührbewegung 8 im Bereich der Mündung 13 der Unterbaddüse 7 nach unten gerichtet ist. Hierdurch wird der Wertstoff 4 nach unten mitgenommen, wodurch sein Weg und damit seine Verweildauer im Schmelzbad 2 maximiert wird. Im gezeigten Beispiel wird die Verweildauer mehr als verdoppelt.

Der Weg des eingebrachten Wertstoffes 4 im Schmelzbad 2 ist in Figur 1 durch Pfeil 14 angedeutet. Zur Erleichterung der Mitnahme des Wertstoffes 4 mit der Badrührbewegung 8 ist die Mündung 13 der Unterbaddüse 7 in Richtung der im Einbringungsbereich 15 erzeugten Badrührbewegung 8, d. h. ebenfalls nach unten, gerichtet.

Die Verweildauer der bei diesem Ausführungsbeispiel als Wertstoff 4 eingesetzten Schredderleichtfraktion im Schmelzbad 2 wird hierbei so weit verlängert, daß der mit der Schredderleichtfraktion eingebrachte Kohlenstoff in Lösung geht. Die Temperatur des Schmelzbades 2 und die Verweildauer werden so gewählt, daß Graphitbildung im Schmelzbad 2 möglich ist.

Vorteilhaft wird die Schredderleichtfraktion in fein dispergierter Form in das Schmelzbad 2 eingebracht. In fein dispergierter Form kommt es zu einer zusätzlichen Verlängerung der Verweildauer im Schmelzbad 2 und damit zu einer besonders intensiven Wechselwirkung der Schredderleichtfraktion mit dem Schmelzbad 2, sowie zu deren optimaler Energieausnutzung.

Das bei der Reaktion der Schredderleichtfraktion im Schmelzbad 2 gebildete Gas, das hauptsächlich aus CO besteht, wird durch Sauerstoff, der mittels nicht näher dargestellter Düsen eingebracht wird, oberhalb der Schmelzbad-Oberfläche 6 im Gefäßraum 16 zu CO2 nachverbrannt. Die hierbei entstehende Wärme kann vorteilhaft als zusätzliche Energie zum Aufheizen des Schmelzbades 2 genutzt werden.

Gemäß der in Figur 2 gezeigten Ausfiihrungsform ist ein metallurgisches Gefäß 1 mit einer im Bodenbereich 12 vorgesehenen Bodendüse 17 zum Einbringen eines Wertstoffes 4-in diesem Beispiel wiederum Schredderleichtfraktion-ausgestattet. Eine Badrührbewegung 8 wird so erzeugt, daß die Bewegungskomponente 8a im Bereich der Mündung 18 der Bodendüse 17 in etwa parallel zum Bodenbereich 12 des metallurgischen Gefäßes l gerichtet ist. Die nach oben gerichtete Bewegung des eingebrachten Wertstoffes 4 wird hierbei seitwärts abgelenkt, wie durch die Pfeile 14 in Figur 2 veranschaulicht ist. Durch diese Maßnahme kommt es ebenfalls zu einer Optimierung, d. h. Verlängerung, der Verweildauer des Wertstoffes 4 im Schmelzbad 2, insbesondere wenn der Wertstoff 4 in fein dispergierter Form in das Schmelzbad 2 eingebracht wird. Eine in Figur 2 angedeutete Fördervorrichtung 19 dient hierbei zur Förderung des Wertstoffes 4 in fein dispergierter Form.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform wird der Wertstoff4 mittels einer Lanze 20, beispielsweise einer Verschleißlanze, in das Schmelzbad 2 eingebracht, und zwar im Nahbereich 21 der Elektrode 22, die auf die Schmelzbad-Oberfläche 6 gerichtet ist. Von der Elektrode 22 ausgehend wird durch den Lichtbogen 23 eine nach unten gerichtete Badrührbewegung 8 erzeugt. Der mittels der Lanze 20 eingebrachte Wertstoff4 wird durch die Badrührbewegung 8-wie die Pfeile 14 erkennen lassen-zunächst nach unten gezogen und folgt weiterhin der mit 8b angedeuteten zirkulierenden Bewegung des Schmelzbades 2.

Hierdurch wird die Verweildauer des Wertstoffes 4 im Schmelzbad 2 maximiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße metallurgische Gefäß 1 ist keinesfalls auf die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen beschränkt.

Beispielsweise ist es auch möglich, eine Badrührbewegung 8 um eine vertikale Achse des metallurgischen Gefäßes 1 zu erzeugen, wodurch es bei Einbringen des Wertstoffes 4 unterhalb der Schmelzbad-Oberfläche 6 ebenfalls zu einer Verlängerung der Verweildauer des Wertstoffes 4 im Schmelzbad 2 kommt.