Die Erfindung betrifft ein Vei fahren zum Verwerten von eisenhaltigen Hüttenreststoffen, die von eisenhaltige Partikel enthaltenden Abgasen im Naßverfahren ausgewaschen und in Form von Schlämmen abgeschieden werden, wobei die Schlämme entwässert und agglomeriert werden und die Agglomerate in einem Eisenschmelzen-Herstellungsprozeß verwertet werden, sowie eine Anlage zur Durchfuhrung des Verfahrens.

Es ist für ein Direktreduktionsvei fahren von Eisenerz mit nachfolgendem Einschmelzen von Eisenschwamm unter gleichzeitiger Kohlevergasung bekannt (AT-B - 376.241), in erster Linie aus staubfόrmigem Kohlenstoff bestehende Feststoffpartikel aus dem in einer Einschmelzvergasungszone gebildeten Reduktionsgas sowie aus dem beim Direktreduzieren entstehenden Abgas abzuscheiden, die abgeschiedenen Feststoffpartikel mit Bindemittel, u.a. mit Eisenoxidstaub, zu versetzen, zu Formkoks heiß zu brikettieren und den Formkoks anschließend dem Einschmelzprozeß wiederum zuzuführen.

Nachteilig ist jedoch hierbei, daß infolge des Einbringens von Eisenoxiden im Einschmelzvergaser Reduktionsarbeit geleistet werden muß. um das Eisenoxid zu reduzieren, wodurch für den Einschmelzvorgang benötigte Energie diesem entzogen wird und eine Störung des in der Einschmelzvergasungszone ablaufenden Prozesses stattfindet. Weiters stellt die genannte Heißbrikettierung im Hinblick auf die Investitions- und Betriebskosten eine aufwendige Lösung dar.

Aus der DE-A - 41 23 626 ist es bekannt, Hüttenreststoffe gemischter Konsistenz zu agglomerieren, u.zw. unter Zuhilfenahme von Bindemitteln, Schlackenbildnern und Reduktionsmitteln, und die Agglomerate in den oberen Möllerbereich eines Schmelzaggregates einzubringen, wobei die Vorwärmung und Trocknung der Agglomerate in diesem Möllerbereich des Schmelzaggregates erfolgt. Der Möller durchsetzt das Schmelzaggregat nach dem Gegenstromprinzip. wobei er zunächst in einen im Inneren des Schmelzaggregates vorgesehenen Reduktionsbeieich gelangt und anschließend im unteren Bereich des Schmelzaggregates geschmolzen wird

Dieses bekannte Verfahren ist insofern energieaufwendig, als auch metallische Abfall- oder Reststoffe den Reduktionsbeieich des Schmelzaggregates duichwandern müssen. Ein besonderes Problem stellt hierbei die Festigkeit der Agglomerate dar, da diese Agglomerate noch im Grünzustand, also nicht fertig getrocknet, eingesetzt werden, was in der Praxis große

Schwierigkeiten durch Zerfall. Abrieb etc. verursacht. Beim Durchwandern des Schmelzaggregates nach dem Gegenstromprii.zip kann es bei durch Druck- und Stoßkräfte verursachte Zerstörungen der Agglomerate zu einem Austragen eines hohen Anteiles derselben aus dem Schmelzaggregat ilurch das Abgas kommen. Aus diesem Grund ist das aus der DE-A - 41 23 626 bekannte Verfahren in der Praxis nur schwer verwirklichbar. Es müßten Agglomerate mit einer hohen Festigkeit, die auch im hohen Temperaturbereich gegeben sein müßte, hergestellt werden, was jedoch wiederum ehr aufwendig ist und insbesondere den Einsatz hochwertiger und entsprechend teurer Bindemittel erfordern würde.

Aus der AT-B - 3X0.901 ist es bekannt, metalloxidhältige Hüttenstäube zusammen mit kohlenstoffhaltigem Material durch ein rotierendes Rohr zu fördern, in einer heißen Zone des Rohres zu reduzieren und Eisenschwamm zu bilden und diesen Eisenschwamm in einen Konverter als Ersatz von Kühlschrott einzusetzen. Dieses Verfahren hat sich bei metalloxidhältigen Hüttenstäuben bewährt, erfordert jedoch einen zusätzlichen apparativen und verfahrenstechnischen Aufwand zur Einstellung einer reduzierenden Atmosphäre. Zudem können lediglich metalloxidhältige Hüttenstäube mit diesem Verfahren verwertet werden; für einen Einsatz von in größerem Ausmaß metallisches Eisen enthaltenden Stäuben ist dieses Verfahren nicht vorgesehen.

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus der EP-A - 0 623 684 bekannt. Hierbei gelingt eine vollständige und energiesparende Verwertung von Abfall- und Reststoffen der Hüttenindustrie bei einem Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerz zu Eisenschwamm und dem Einschmelzen des Eisenschwammes in einer Kohlevergasungszone, wobei es jedoch erforderlich ist, die Abfall- bzw. Reststoffe nach ihrer chemischen Zusammensetzung in Gruppen getrennt zu sammeln. Eine erste Gruppe beinhaltet hauptsächlich Eisen in oxidischer Form, eine zweite Gruppe Eisen in metallischer Form und eine dritte Gruppe hauptsächlich kohlenstoffh ltige Stoffe. Die erste Gruppe wird in die Direktreduktionszone und die zweite und dritte Gruppe direkt in die Einschmelzvergasungszone eingesetzt, wobei vor dem Einsatz ein Eindicken und Granulieren der in Form von Schlämmen anfallenden Abfall- und Reststoffe durchgeführt wird.

Bei diesem bekannten Verfahren ist in erster Linie daran gedacht, die beim Direktreduzieren bzw. Einschmelzen und bei dei Kohlevergasung in den Abgasen anfallenden Stäube wiederum der Direktreduktion bzw. dem Einschmelzprozeß und Kohlevergasungsprozeß zuzuführen. Dies ist insoferne aufwendig, als die Agglomerate wiederum denselben Prozessen zugeführt werden, aus denen sie entstammen. Sie müssen dort also wiederum aufgeheizt werden und durchlaufen diese Prozesse sozusagen ein zweites Mal und können erst anschließend in einem

Folgeprozeß, z.B. einem Prozeß zur Herstellung von Stahl aus Roheisen, weiterverarbeitet werden.

Es ist allgemein bekannt, beim Hochofenprozeß, Sauerstoffblasprozeß bzw. beim Direktreduzieren von Eisenerz zu Eisenschwamm anfallende Stäube im Naßverfahren aus den bei diesen Verfahren sich bildenden Abga.sen abzuscheiden und die dabei gebildeten Schlämme zu trocknen, jedoch werden tue Schlämme meist aus Gründen des geringen Aufwandes anschließend auf Deponie gelegt. Dies hat man bisher in Kauf genommen, da diese Schlämme (als Trockensubstanz) gewichtsmäßig nur etwa 1 ,5 ^f /r der produzierten Stahlmenge ausmachen. Mit zunehmendem Umweltbewußtsein tritt nunmehr verstärkt die Forderung nach Vermeidung solcher Deponien auf. Dies ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden, da die Verwertung der Stäube in der Hüttenindustrie derzeit - wie oben dargelegt - einen hohen Aufwand, wie eine Selektion, erftirdert und die Stäube oft wiederum mit Abgasen ausgetragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eisenh ltige Hüttenreststoffe, bei denen Eisen sowohl in metallischer als auch in oxidischer Form vorliegen kann, unter möglichst geringem Energieaufwand und unter einem nur geringe Investitionen erfordernden apparativen Aufwand wirkungsvoll zu verwerten, nämlich unter Rückgewinnung des in diesen Hüttenreststoffen enthaltenen Eisens, wobei nach Möglichkeit in der Praxis bereits bewährte Technologien Verwendung finden können. Insbesondere soll vermieden werden, daß die Stäube bei der Stahlerzeugung hintereinander vorgesehene Prozeßstufen mehrmals durchlaufen und diese zusätzlich belasten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Agglomerate ausschließlich in einem nach dem Sauerstoffblasverfahren ablaufenden Frischprozeß zur Herstellung von Stahl aus Roheisen sowie gegebenenfalls Schnitt und/oder Eisenschwamm und/oder Eisenerz eingesetzt und verwertet werden.

Hierdurch gelingt es, neben einer einfach durchzuführenden Aufarbeitung sämtlicher eisenhaltiger Staub-Reststoffe die für einen Sauerstoffblasprozeß zur Kühlung notwendigen Materialien, wie Eisenschrott und/oder Eisenschwamm und/oder Eisenerz, die je nach wirtschaftlicher Situation und geographischer Lage des Hüttenwerkes oft teuer erworben werden müssen oder auch fallweise gar nicht vorhanden sind, durch das Agglomerat zumindest teilweise zu ersetzen, d.h. im Ausmaß der Menge der eingesetzten Agglomerate zu reduzieren. Erfindungsgemäß werden die Stäube in einer Prozeß-Endstufe eingesetzt, so daß vorgeordnete

Prozeßstufen, wie eine Direktreduktion oder ein Hochofenprozeß, durch die Stäube nicht belastet sind, u.zw. sowohl mengenmäßig als auch prozeßmäßig.

Vorteilhaft erfolgt erfindungsgemäß ein Verwerten vtm in beim Direktreduzieren von Eisenerz zu Eisenschwamm und beim Einschmelzen von Eisenschwamm unter gleichzeitiger Kohlevergasung entstehenden Abgasen enthaltenen Stäuben.

Weiters erfolgt erfindungsgemäß zweckmäßig ein Verwerten von in beim Frischen nach dem Sauerstoffblasverfahren entstehenden Abgasen enthaltenen Stäuben sowie gegebenenfalls ein Verwerten von in bei einem Hochofenprozeß entstehenden Abgasen enthaltenen Stäuben

Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Aufbereitung der Hüttenreststoffe in der Art und Weise, daß sie für den Sauerstoffblasprozeß im Konverter, ohne eine Störung desselben zu verursachen, eingesetzt werden können. Hierfür ist eine besondere Festigkeit der agglomerierten Stäube erforderlich, so daß diese für den im Konverter stattfindenden Hochtemperatur-Frischprozeß eingesetzt werden können.

Vtirzugsweise werden die Schlämme vor einer Weiterbehandlung auf einen Restfeuchtegehalt von 30 bis 50 Gew /r freies Wasser, vtirzugsweise 32 bis 42 Gtw.Vr, entwässert. Hierdurch kann ein diesen Restfeuchtegehalt aufweisender Schlamm direkt in einen Mischgranulator aufgegeben werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird den Schlämmen mit dem Agglomerieren, insbesondere Granulieren, als Bindemittel Branntkalk, insbesondere in körniger Form bis 1 mm Durchmesser, zugesetzt, wobei der Branntkalk vorteilhaft in einer Menge zugegeben wird, bei der eine vollständige Umsetzung desselben durch das im entwässerten Schlamm enthaltene freie Wasser stattfindet. Der bevorzugte Bereich des Restfeuchtegehaltes des Schlammes hat einen mengenmäßig günstigen Verbrauch an Branntkalk zur Folge.

Vorteilhaft wird nach dem Agglomerieren eine Trocknung bis zu einer Restfeuchte von maximal 5 Gew.'/r freies Wasser durchgeführt, wodurch sich eine für den Einsatz in einem Konverter genügend große Festigkeit der durch Agglomerieren gebildeten Teilchen einstellt. Ein Zerfall der Aggltimerate findet selbst im Hochtemperaturbereich des Konverters nicht statt, so daß der Staubaustrag aus dem Konverter durch das Einbringen der Agglomerate keinesfalls erhöht wird.

Zufolge einer Rezii kulation der festen Anteile des Schlammes kann es für einzelne Stoffkomponenten zu verschieden hohen Aufkonzentrationen bzw. Anreicherungen im Staub bzw. im Schlamm kommen. Z.B. werden Zink, Blei oder auch Alkalien, wie Natrium, in einem metallurgi.schen Schmelzprozeß immer wieder reduziert und ausgedampft, wodurch sich solche Stoffkomponenten im Staub bzw. im aus dem Staub gebildeten Schlamm anreichern.

Zur Vermeidung einer solchen Anreicherung wird zweckmäßig ein Teilstrom des Agglomerates aus dem Kreislauf ausgeschieden, vorzugsweise nach Durchführung einer Trocknung und vorzugsweise in einer Menge bis maximal 1 ^l /r, insbesondere in einer Menge von etwa 10 ^l 7r der Granulatmenge.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden sich in der Kreislaufführung anreichernde Komponenten, wie Nicht-Eisenmetalle. Alkalien, abgeschieden, d.h. von der Eisenfraktion abgetrennt.

Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem Reduktionsreaktor für Eisenerz, einem Einschmelzvergaser, einer den Einschmelzvergaser mit dem Reduktionsreaktor verbindenden Zuleitung für ein im Einschmelzvergaser gebildetes Reduktionsgas, einer den Reduktionsreakttir mit dem Ei schmelzvergaser verbindenden Förderleitung für das im Reduktionsreaktor gebildete Reduktionsprodukt, mit einer vom Reduktionsreaktor ausgehenden, durch einen Gaswäscher geführten Exportgas-Ableitung, mit in den Einschmelzvergaser mündenden Zuleitungen für sauerstoffhältige Gase und Kohlenstoffträger, einem am Einschmelzvergaser vorgesehenen Abstich für Roheisen und Schlacke, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gaswäscher mittels einer die in ihm sich sammelnden Schlämme fördernden Förderleitung mit einer Schlammaufbereitungsanlage verbunden ist und die Schlammaufbereitungsanlage mittels einer Fördereinrichtung mit einem Konverter zur Stuhlherstellung aus Roheisen sowie gegebenenfalls Schrott und/oder Eisenerz und/oder Eisenschwamm im Sauersto fblusverfahren gekoppelt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Hochofen und einer en Hochofen mit einem Gaswäscher verbindenden Abgasleitung für aus dem Hochofen austretendes Abgas, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gaswäscher mittels einer die in ihm sich sammelnden Schlämme fördernden Förderleitung mit einer Schlammaufbereitungsanlage verbunden ist und die Schlammaufbereitungsanlage mittels einer Fördereinrichtung mit einem Konverter zur Stahl erstellung aus Roheisen sowie gegebenenfalls Schrott und/oder Eisenerz und/oder Eisenschwamm im Sauerstoffblasverfahren gekoppelt ist.

Eine Anlage mit einem Konverter zur Stahlherstellung aus Roheisen sowie gegebenenfalls Schrott und/oder Eisenerz und/oder Eisenschwamm im Sauerstoffblasverfahren und einer den Konverter mit einem Gaswäscher verbindenden Abga leitung für aus dem Konverter austretendes Abgas, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gaswäscher mittels einer die in ihm sich sammelnden Schlämme fördernden Förderleitung mit einer Schlammaufbereitungsanlage verbunden ist und die Schlammaufbereitungsanlage mittels einer Fördereinrichtung mit dem Konverter gekoppelt ist.

Vorzugsweise weist die Schlammaufbereitungsanlage eine Eindickeinrichtung, eine Branntkalk (.lern Schlamm zuführende Einrichtung sowie eine Agglomerationseinrichtung, wie eine Granulatiti seinrichtung, auf. der eine Trockeneinrichtung nachgeordnet ist

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trockeneinrichtung eine Abscheideinrichtung für sich im Kreislauf unerwünscht anreichernde Stoffe, wie Nicht- Eisenmetalle, Alkalien, nachgetirdnet, wobei die Abscheideeinrichtung vorteilhaft als beheiztes Drehrohr ausgebildet ist.

Zur Vermeidung einer Aufkonzentration von zur Anreicherung neigenden Komponenten ist es auch möglich, eine Stoffausschleusung über eine Abzweigleitung durchzuführen, die von der den Trockner mit dem Konverter koppelnden Fördereinrichtung abzweigt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die Fig. 1 und 2 jeweils eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach jeweils einer Ausführungsform veranschaulichen.

In eine als Schachtofen 1 ausgebildete Direktreduktionseinrichtung, d.h. in deren Direktredukti nszone 2, werden von oben über eine Zuleitung 3 stückige eisenoxidhältige Einsatzstoffe 4. wie Erz. gegebenenfalls zusammen mit ungebrannten Zuschlägen 5, chargiert. Der Schachtofen 1 teht mit einem Einschmelzvergaser 6 in Verbindung, in dem aus Kohlenstoffträgern und sauerstoffhältigem Gas ein Reduktionsgas erzeugt wird, welches über eine Zuleitung 7 dem Schachtofen I zugeführt wird, wobei in der Zuleitung 7 eine Gasreinigungs- und eine Gaskühlungseinrichtung X, die als Wäscher ausgebildet ist, vorgesehen sind.

Der Einschmelzvergaser 6 weist eine Zuführung 9 für feste, stückige Kohlenstoffträger, gegebenenfalls mehrere Zuleitungen 10, I I für sauerstoffhältige Gase und Zuleitungen 12, 13

für bei Raumtemperatur flüssige oder gasförmige Kohlenstoffträger, wie Kohlenwasserstoffe, sowie für gebrannte Zuschläge auf. In dem Einschmelzvergaser 6 sammelt sich unterhalb der Einschmelzvergasungszone 1 schmelzflüssiges Roheisen 16 und schmelzflüssige Schlacke 17, die über einen Abstich I abgestochen werden.

Die im Schachtofen 1 in der Direktreduktionszone 2 zu Eisenschwamm reduzierten stückigen Einsatzstoffe werden dem Einschmelzvergaser 6 über eine oder mehrere Leitungen 20 zugeführt, beispielsweise muteis Austragsschnecken. An dem oberen Teil des Schachtofens 1 schließt eine Ableitung 21 für das in der Direktreduktionszone 2 entstehende Topgas an. Dieses Topgas wird einer Gasreinigungseinrichtung 23. die ebenfalls als Wäscher ausgebildet ist. zugeleitet und steht danach über die Exportgasleitung 24 einer weiteren Verwendung zur Verfügung.

Erfindungsgemäß werden beim Vergasungs- und Einschmelzprozeß sowie beim Reduktionsprozeß anfallende Abfallstoffe in den stahlerzeugenden Prozeß eingesetzt bzw. zurückgeführt:

Die in den Wäschern X und 23 anfallenden Schlammwässer werden über Schlammwasser- Leitungen 25 und 26 einem als Schlammabsetzbecken 27 ausgebildeten Eindicker und anschließend einer Entwässerungseinrichtung 2X, vorzugsweise einer Filterpresse oder einer Dekanterzentrifuge 2X, zugeführt, in der die Schlämme auf einen Restfeuchtegehalt von 30 bis 50 Gew. freies Wasser, vorzugsweise von 32 bis 42 Gew.'/r, entwässert werden. Der entwässerte Schlamm wird einer als Granulationseinrichtung 29, wie einem Mischgranulator 29, ausgebildeten Agglomerationseinrichtung zugeführt.

In die Granulation.seinrichtung 29 mündet eine Branntkalk 30 aus einem Bunker 31 zuführende Leitung. Der freie Wassergehalt des der Granulationseinrichtung 29 zugeführten Schlammes wird mit der Menge und der Korngröße des Branntkalks abgestimmt, wobei Branntkalk in einer Menge zugegeben wird, bei der eine vollständige Umsetzung desselben durch das im entwässerten Schlamm enthaltene freie Wasser stattfindet. Hier wird insbesondere darauf Wert gelegt, daß das Granulat, das nach der Granulationseinrichtung 29 einem Trockner 32 zugeführt wird und dort einer Trocknung auf maximal 5 Gew. r Restfeuchte freies Wasser unterzogen wird, auch nach Lagerung durch einige Zeit hindurch nicht aufquillt bzw. auftreibt. Es darf also im Granulat kein freier Branntkalk mehr enthalten sein. Die Korngröße des Branntkalkes liegt vorteilhaft in einem Bereich bis I mm.

Die Festigkeit des getrockneten Granulates soll so hoch sein, daß das Granulat beim nachfolgenden Einsatz in einem Stahlwerkskonverter 33 nicht zerfällt, wobei die Festigkeit wiederum abgestimmt sein muß mit der Korngröße des Granulates. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Festigkeit von 10 bis 30 kg/Stück Granulatteilchen bei einer Korngröße von 10 bis 12,5 mm mittlerer Durchmesser eines Granulatteilchens erwiesen.

Von Bedeutung ist noch tue Fallzahl. d.h. die Anzahl des von einem Granulatteilchen unbeschäiligt überstandenen genormten Fallenlassens dieses Granulatteilchens. Eine Fallzahl im Bereich 5 bis größer 20 nach SME, Mineral processing handbook, hat sich für den Einsatz in einem Stahlwerkskonverter im Zusammenhang mit der oben angegebenen Festigkeit und Komgiöße als besonders günstig erwiesen. Die Festigkeit des Grüngranulates, also vor der Trocknung, liegt vorteilhaft zwischen 1.5 bis 7 kg je Stück Granulatteilchen.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird das über einen Abgasschacht 34 abgezogene Abgas des Stahlwerkskonverters, in dem ein Frischprozeß nach dem Sauerstoffblasverfahren (entweder mit einer LD-Lanzc oder Unterbaddüsen oder nach einem anderen Verfahren) stattfindet, ebenfalls einem Naßwäscher 35 zugeführt und über die Leitung

36 dem Eindicker, d.h. dem Schlammabsetzbecken 27, zugeführt. Das aus dem Einschmelzvergaser abgestochene Roheisen 16 wird im Konverter eingesetzt.

Um eine Anreicherung von zur Aufkonzentration neigenden Komponenten, wie Nichteisenmetallen bzw. Alkalien, zu vermeiden, wird ein Teil des getrockneten Granualtes mittels einer von einer den Trockner 32 mit dem Konverter 33 verbindenden Fördereinrichtung

37 abzweigenden Zweigleitung 3X ausgetragen. Hier hat sich ein Austrag von etwa 10 % der Menge des Granulates als ausreichend herausgestellt. Das ausgetragene Granulat kann beispielsweise in der Baustoffindustrie eingesetzt werden.

Anstelle der Granulationseinrichtung 29 kann eine Teilchenbildung auch durch Pelletieren, Brikettieren oder Sintern durchgeführt werden. Allerdings hat sich eine Granulierung als besonders günstig durchzuführendes Verfahren herausgestellt, insbesondere was die Haltbarkeit des Granulates und auch die damit verbundenen Kosten betrifft.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Anlage ist in den Prozeß zusätzlich noch ein Hochofen 39 integriert, dessen Abgase über eine Leitung 40 ebenfalls einem Naßwäscher 41 und von diesem dem Eindicker 27 zugeführt werden. Ein Ausschleusen von zur Aufkonzentration neigenden Komponenten wird hier durch ein spezifisches Abtrennen in einem dafür geeigneten Apparat, der beispielsweise als beheiztes Drehrohr 42 ausgebildet ist, durchgeführt. Das das Drehrohr

42 durchsetzende Granulat wird anschließend dem Konverter 33 zugeführt. Die für den Hochofenbetrieb und den Konverterbetrieb zusätzlich noch erforderlichen Aggregate bzw. Materialströme, wie z.B. eine Versorgung des Hochofens mit Möller und die Weiterleitung des im Hochofen erzeugten Roheisens in ckn Konverter, sind bei den dargestellten Ausführungsbeispielen - da für die Erfindung nicht von Bedeutung - der Einfachheit halber weggelassen.