Nicht-Eisen Industrie

Das Schwebeschmelzen von Kupfer- und Nickelkonzentraten findet in einem Ofen mit Reaktionsschacht statt (Outokumpu Flash Smelting Process). Die Prozessgase werden in einem speziellen Abhitzekessel abgekühlt. Die Schmelzprodukte werden traditionell in Konvertern weiterverarbeitet.

Im Prinzip besteht der horizontale Abhitzekessel beim Outokumpu Flash Smelting Process aus einem horizontalen Strahlungsteil, in dem die Gastemperatur auf 600 °C – 800 °C abgekühlt wird, und einem anschließenden Konvektionsteil, in dem die Konvektionsheizflächen untergebracht sind.

Die Abhitzekessel bestehen aus Membranrohrwänden, Schotten- und Bündelheizflächen. Um Korrosion in den Abhitzekesseln zu vermeiden, wird der (wasser-/dampfseitige) Betriebsdruck typischerweise
zwischen 40 und 70 bar gewählt.

Damit ist sichergestellt, dass, abhängig von der SO₂/ SO₃-Konzentration im Abgas, die Kesseloberflächentemperatur deutlich oberhalb des Schwefelsäuretaupunkts liegt.

Um die maximal zulässige Gastemperatur für die nachgeschaltete Filtereinheit nicht zu überschreiten, bietet Oschatz ein sehr effizientes und patentiertes Abreinigungssystem für die Kesselheizflächen.

Ein weiteres Schwebeschmelzverfahren ist der Kivcet-Prozess zum Schmelzen von Blei. Hier werden Prozessgase in zwei Abhitzekesseln auf ca. 350 °C gekühlt, wobei ein Kessel über dem Schmelzofen, der andere über dem Elektroofen angebracht ist.

Der Strahlungsteil beider Kessel besteht aus je zwei vertikalen Zügen und einem horizontal ausgelegten Konvektionsteil. Die typische Gasaustrittstemperatur beträgt 350 °C.

Da die Handhabung der Wärmeausdehnung der Kessel bei Anfahr- und Abfahrvorgängen ein wesentlicher Faktor für eine maximale Verfügbarkeit und die Vermeidung von Leckagen ist, entwickelte Oschatz flexible Pendelstützen, um Horizontalkräfte an den Kesselseiten zu minimieren.

Im Gesamtkonzept berücksichtigt ist auch die optimale Wartungsfreundlichkeit, welche die weitestgehend freie Kesseloberseite bietet.

In der Bad-Lanzen-Schmelztechnologie zur Gewinnung von Kupfer, Nickel, Blei, Zink und Zinn wird das Prozessgas mit einer Temperatur von 1.200 °C – 1.550 °C direkt in einen Abhitzekessel geleitet. Durch das Abkühlen der Abgase wird auch der Staub von einer schmelzflüssigen Phase, mit anbackenden und kritischen Eigenschaften, in einen unbedenklichen Temperaturbereich unterhalb der Erweichungstemperaturen geführt.

Abhängig vom Konzept der Gesamtanlage erfolgt eine Abkühlung des Prozessgases auf 600 °C – 900 °C in einem Vertikal-Zweizug-Kessel oder auf ca. 350 °C in einem Vertikal-/Horizontal-Dreizug-Kessel. Der Staub wird teilweise bereits im Abhitzekessel abgeschieden.

Eine weitere Staubabscheidung erfolgt in einem nachgeschalteten Gewebe- oder Elektrofilter. Wird der erzeugte Dampf nicht genutzt, kann er in einem luftgekühlten Kondensator kondensiert werden, der oberhalb der Dampftrommel angeordnet ist.

Bei der Verarbeitung von Recyclingmaterial im Schmelzofen können Dampfdruck und -temperatur niedriger gewählt werden, da der Säuretaupunkt niedriger liegt.

Die Übergangsstücke zwischen Ofen und Abhitzekessel können auch mit speziellen Rohrwänden mit innen ebener und glatter Oberfläche ausgeführt werden, sodass Anbackungen mit Hilfe des speziellen Oschatz- Hammer-Reinigungssystems leichter abgelöst werden.

Diese Übergangsstücke können auch leicht ausgebaut werden, um Ofen und Kessel zugänglich zu machen oder auch um eine Absperrung zwischen Ofen und Kessel einzubringen.

Eine weitere Spezialität der Oschatz-Lösungen für die Bad-Lanzen-Öfen ist die Ofendeckenkühlung in Verdampferbauweise.

Dieses in dem Wasser-/Dampfkreislauf des Kessels integrierte Verdampfersystem arbeitet im Temperaturbereich oberhalb des Taupunktes und erreicht damit eine längere Lebensdauer im Vergleich zur klassischen Wasserkühlung. Darüber hinaus ist die Ofendecke leichter und schneller auszutauschen.

Am höchsten Punkt der vertikalen Kesselzüge ist eine Druckentlastungsklappe angeordnet, die den Zweck hat, unzulässige Druckschwankungen des Prozessgases auf einen maximalen Wert zu beschränken.

In der Bad-Lanzen-Schmelztechnologie sind die ausgemauerten Reaktoren und Hauben ursprünglich von einem wassergekühlten Mantel umgeben. Oschatz bietet hierfür eine Ofen- und Haubenkühlung an, die in das Verdampfungssystem des Abhitzekessels integriert ist.

Diese Bauteile werden als gasdicht geschweißte Membranwände ausgeführt. Um die Membranwände vor zu großer Wärmebelastung zu schützen, werden diese mit Stiften bestückt, auf die eine dünne, feuerfeste Ausmauerungsschicht aufgetragen wird. Die Lebensdauer dieser Ausführung entspricht der durchschnittlichen Lebensdauer von Kesseldruckteilen.

Im Vergleich dazu steht das Zeitintervall für die Erneuerung der Ausmauerung bei der ursprünglichen, wassergekühlten Ausführung, welches im Regelfall bei unter einem Jahr liegt. Das von Oschatz entwickelte technische Konzept führt zu deutlich geringeren Stillstandszeiten bzw. Produktionsausfall und dient somit einer besseren Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage.

Das Rösten von Zink, Pyrit und Kupferkonzentraten erfolgt in Wirbelschichtöfen. Für diesen Prozess liefert Oschatz Abhitzekesselsysteme, einschließlich der Kühlregister für das Wirbelschichtbett. Die heißen Röstofengase (800 °C bis 1.000 °C) mit hoher Staubelastung (bis 400 g/Nm³) werden in Oschatz-Kesseln auf ca. 350 °C abgekühlt.

Diese Kessel sind im Allgemeinen mit gekühlten Rohrwänden, Verdampferschotten, Konvektionsbündeln und Überhitzerschotten versehen. Aufgrund der Gaszusammensetzung des Prozesses und einer entsprechenden Staubcharakteristik kann eine lange Lebensdauer des Abhitzekessel nur durch besonders effiziente mechanische Abreinigung der Heizflächen erreicht werden, die nicht zu einer wartungsbedingten Abschaltung der Gesamtanlage führen.

Das Oschatz-Abreinigungssystem für Kesselheizflächen hat sich vielfach bewährt und wird erfolgreich international eingesetzt.