Konstruktion und prozesstechnische Optimierung einer Anlage zur amorphen und rekuperativen Erstarrung von Schlackensystemen integrierter Hüttenwerke

Die Wärme von Schlacken der Eisen- und Stahlherstellung ist ein bisher noch ungenutztes Potential für erhöhte Energieeffizienz von integrierten Hüttenwerken. Zusammen mit dem Fokus auf die materielle Nutzung dieser Schlacke ist der Beitrag zur Entwicklung eines Verfahrens zur trockenen Wärmerückgewinnung von Schlacken das Forschungsziel dieser Arbeit. In der vorliegenden Arbeit wird ein Anlagenkonzept zur trockenen Rückgewinnung von thermischer Energie flüssiger Hochofenschlacke basierend auf einer Vorgängerarbeit weiterentwickelt und mit neu konstruierten Demonstratoren mittles Versuchen und Simulationen untersucht. Die entwickelte Anlage umfasst die Module 1) Schlackenverteiler, 2) primärer Wärmetauscher, 3) sekundärer Wärmetauscher, 4) tertiärer Wärmetauscher, 5) quartärer Wärmetauscher. Die abgestochene Hochofenschlacke wird in den Schlackenverteiler gegossen, welcher den Schlackenmassenstrom homogenisiert. Die Wärmetauscher entziehen der Schlacke thermische Energie und übergeben diese an das Wärmeträgermedium Thermoöl. Hochofenschlacke erstarrt dabei durch ausreichend ausgelegte Abkühlraten amorph. Im quartären Wärmetauscher wird bei industriellen Versuchen die thermische Energie an einen Winderhitzer zur Vorerwärmung von Brennluft transferiert. Der Charakter verschiedener Schlacken der Eisen- und Stahlindustrie wird erläutert und potentiell für die Schlackenwärmerückgewinnung über die entwickelte Anlage erörtert. Weitere Anwendungsmöglichkeiten der über das Anlagenkonzept produzierbaren amorphen Hochofenschlackenplatten wurden untersucht.