DE3139375A1 - Process for producing agglomerates, such as pellets or briquettes, and for metal production from these - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zum Herstellen von Agglomeraten, wieProcess for producing agglomerates, such as
Pellets oder Briketts, sowie zur Metallgewinnung aus diesen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Agglomeraten, wie Pellets oder Briketts, hoher Festigkeit aus einer Mischung von metalloxidischem Feinmaterial, wie Eisenoxid (Fe203) oder Pyritabbrand, mit Kohlenstaub, insbesondere Reduktions-Kohlenstoff, wie Braunkohlen-Koksstaub sowie Zement und/oder Kalk als,Bindemittel, bei welchem die Mischungspartner vor dem homogenen Mischen auf eine Kornfeinheit von < 100 pm vorzugsweise <65 zum gebracht, nach dem Mischen pelletiert oder brikettiert sowie anschließend unter Normaldruck (760 Torr) und Normaltemperatur (10 bis 25°C) gelagert werden. Gegenstand der-Erfindung ist ferner die Gewinnung von Metall, insbesondere Eisen aus diesen Agglomeraten, wie Pellets oder Briketts.Pellets or briquettes, as well as for metal extraction therefrom. The invention relates to a process for the production of agglomerates, such as pellets or briquettes, high strength from a mixture of metal oxide fine material such as iron oxide (Fe203) or pyrite burn, with coal dust, especially reducing carbon, such as lignite coke dust and cement and / or lime as, binder, in which the mixing partners to a grain fineness of <100 before homogeneous mixing pm preferably <65, after mixing it is pelletized or briquetted and then under normal pressure (760 Torr) and normal temperature (10 to 25 ° C) be stored. The invention also relates to the extraction of metal, in particular Iron from these agglomerates, such as pellets or briquettes.
Durch die DE-OS 29 05 950 ist bereits ein gattungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Agglomeraten hoher Festigkeit bekannt, bei welchem der aus den verschiedenen Feinmaterialien gebildeten Mischung mindestens 10 % Zement beigegeben ist. Die aus dieser Mischung vorverdichteten Agglomerate, wie Pellets oder Briketts werden dabei zunächst unter Nor-0 maldruck (760 Torr) und Normaltemperatur (10 bis 25 C) bei 50 bis 80 % relativer Luftfeuchte mindestens 48 Stunden in einem geschlossenen Bunker gelagert und daran anschließend, ebenfalls in diesem oder einem anderen Bunker einer mindestens 24stündigen Wärmebehandlung mit Temperaturen von 130 bis 1600C unterzogen.DE-OS 29 05 950 is a generic method for the production of agglomerates of high strength known, in which the from the At least 10% cement was added to the mixture formed by various fine materials is. The agglomerates pre-compressed from this mixture, such as pellets or briquettes are initially under normal pressure (760 Torr) and normal temperature (10 to 25 C) at 50 to 80% relative humidity for at least 48 hours in a closed Bunker stored and then, also in this or another bunker a heat treatment for at least 24 hours at temperatures of 130 to 1600C subjected.
Dieses bekannte Verfahren hat zwar gegenüber anderen, bspw.This known method has compared to others, for example.
durch die US-PS 3 386 816 und die DE-OS 2 300 889, bekanntgewordenen Verfahrensarten den Vorteil, daß es keine Hochtemperatur-Behandlung der Agglomerate erfordert, sondern mit Niedrigtemperatur-Energie auskommt, wie sie- ohnehin als Abwärme in Stahlwerksbetrieben zur Verfügung steht. Abgesehen davon, daß das Verfahren nach der DE-OS 29 05 950 aber noch einen relativ hohen Anlagenaufwand - eine Vielzahl von Lager-und Behandlungsbunkern für die Pellets oder Briketts - erfordert, hat sich auch der Nachteil gezeigt, daß die Festigkeitss eigenschaften der als Fertigprodukte anfallenden Pellets oder Briketts sich beim Unterschreiten sowohl des 10 %igen Zementgehaltes als auch der 48stündigen Lagerdauer in Verbindung mit der Wärmebehandlung zwischen 100 und 2000C auf 12 bis 40 % vermindern.by US Pat. No. 3,386,816 and DE-OS 2,300,889 Process types have the advantage that there is no high-temperature treatment of the agglomerates requires, but gets by with low-temperature energy, as it - anyway as Waste heat is available in steel mills. Besides that the procedure According to DE-OS 29 05 950, however, a relatively high system expenditure - a large number of storage and treatment bunkers for the pellets or briquettes - requires also showed the disadvantage that the strength properties of the finished products Accruing pellets or briquettes when falling below both the 10% cement content as well as the 48-hour storage period in connection with the heat treatment between Reduce 100 and 2000C to 12 to 40%.
Der Herstellung von Agglomeraten, wie Pellets oder Briketts, hoher Festigkeit aus einer Mischung von metalloxidischem Feinmaterial, wie Eisenoxid (Fe203) oder Pyritabbrand, mit- Kohlenstaub, insbesondere Reduktions-Kohlenstoff, wie Braunkohlen-Koksstaub kommt deshalb besondere Bedeutung zu, weil die Gießereiindustrie daran interessiert ist, für den Betrieb der Kupolöfen eine Eisenquelle zu erschließen, die ohne die kostspielige Herstellung des Roheisens im Hochofen auskommt, also das reduzierende Schmelzen von Eisenerz im Kupolofen nach einem einfachen Verfahren ermöglicht.The production of agglomerates, such as pellets or briquettes, is higher Strength from a mixture of metal oxide fine material, such as iron oxide (Fe203) or pyrite burn-up, with coal dust, in particular reducing carbon, such as lignite coke dust is of particular importance because the foundry industry is interested in it is to tap a source of iron for the operation of the cupola, which without the expensive production of the pig iron in the blast furnace gets by, so the reducing Smelting of iron ore in the cupola is made possible by a simple process.
Für die Gießereiindustrie ist dabei die Gewinnung des Eisens aus selbstreduzierenden Agglomeraten, wie Pellets oder Briketts die wirtschaftlichste Methode, weil die Energie zur Gewinnung von Roheisen im Hochofen in jedem Falle eingespart wird und außerdem auch ein Arbeiten mit und ohne Schrottanfall möglich ist. Der Kupolofen-Betrieb wird damit auch sichergestellt, wenn kein zusätzlicher Stahlschrott zur Verfügung steht.For the foundry industry, the extraction of iron from self-reducing Agglomerates such as pellets or briquettes are the most economical method because the Energy for the production of pig iron in the blast furnace is saved in any case and In addition, it is also possible to work with and without an accumulation of scrap. The cupola factory This also ensures that no additional steel scrap is available stands.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben, welches die Herstellung von Agglomeraten, wie Pellets oder Briketts, hoher Festigkeit aus einer Mischung von metalloxidischem Feinmaterial wie Eisenoxid (Fe203) oder Pyritabbrand, mit Kohlenstaub, insbesondere Reduktions-Kohlenstoff, wie Braunkohlen-Koksstaub ermöglicht und welches ohne den Einsatz von Wärmeenergie ausgeübt bzw.The aim of the invention is to provide a method of the generic type, which enables the production of agglomerates, such as pellets or briquettes, of high strength from a mixture of metal oxide fine material such as iron oxide (Fe203) or Burning off pyrite, with coal dust, in particular reducing carbon, such as lignite coke dust and which can be exercised or used without the use of thermal energy.
durchgeführt werden kann, also ohne weiteres auch dort ein satzfähig ist, wo keine oder nur in geringem Umfang Abwärme-Energie zur Verfügung steht.can be carried out, so it can also be used there without further ado is where no or only a small amount of waste heat energy is available.
Die Lösung dieser Aufgabe ist nach dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 in überraschend einfacher Weise dadurch erreichbar, daß der Mischungsanteil von Zement und/oder Kalk, bezogen auf die Trockensubstanz, auf höchstens 10 % eingestellt und der Kohlenstoff-Mischungspartner mit einem Wasseranteil bis zu 15 % eingesetzt wird, daß die Mischung innerhalb einer Zeit von weniger als 30 Minuten nach der Bindemittel zugabe pelletiert oder brikettiert und währenddessen auf einen erhöhten Wassergehalt zwischen 15 und 26 % gebracht wird, und daß schließlich die Pellets oder Briketts in Schichten unter einem Wetterschutz gestapelt und dabei an freier Luft über 3 bis 14 Tage, vorzugsweise 8 bis 9 Tage, ausgehärtet werden.The solution to this problem is according to the characterizing part of the claim 1 achievable in a surprisingly simple manner in that the mixture proportion of Cement and / or lime, based on the dry matter, adjusted to a maximum of 10% and the carbon mixture partner with a water content of up to 15% is used will be that the mixture within a time of less than 30 minutes after the Binder addition pelletized or briquetted and meanwhile on an increased Water content is brought between 15 and 26%, and that finally the pellets or briquettes stacked in layers under a weather protection and thereby more free Air for 3 to 14 days, preferably 8 to 9 days, cured.
Es hat sich gezeigt, daß nach dieser Verfahrensart mit relativ geringem technischen Aufwand eine Tages produktion von etwa 1000 t Pellets leicht und sicher beherrscht werden kann, wenn hierfür eine genügend große Laqerfläche zur Verfügung steht. Durch den im Kohlenstoff-Mischungspartner enthaltenen Wasser anteil wird dabei während des Mischvorgangs eine Staubexplosion sicher vermieden und schon ein Mischungsanteil von Zement und/oder Kalk in Höhe von etwa 9,5 % gewährleistet, daß die Pellets bzw. Briketts schon etwa 3 bis 4 Minuten nach ihrer Fertigstellung eine für die Lagerung ausreichende Druckfestigkeit aufweisen. Nach einer Auslagerungszeit von etwa 5 bis 7, höchstens aber 9 bis 14 Tagen haben die Pellets oder Briketts eine Druckfestigkeit von 400 bis 1000 N, sind also sicher transportabel und können gegebenenfalls auch mehrere Umschlagvorgänge überstehen, ohne zu zerbrechen oder wesentliche Abriebverluste zu erleiden.It has been shown that after this type of process with relatively little technical effort a daily production of around 1000 t of pellets easily and safely can be mastered if a sufficiently large storage area is available for this stands. Due to the water contained in the carbon mixture partner a dust explosion safely avoided during the mixing process and already started Mixing proportion of cement and / or lime in the amount of about 9.5% ensures that the pellets or briquettes already about 3 to 4 minutes after their completion have sufficient compressive strength for storage. After an outsourcing period The pellets or briquettes last from about 5 to 7, but at most 9 to 14 days a compressive strength of 400 to 1000 N, are therefore safely transportable and, if necessary, can withstand several handling processes without breaking or suffer substantial abrasion losses.
Besonders bewährt hat es sich erfindungsgemäß, wenn nach Anspruch 2 das metalloxidische Feinmaterial erst kurzzeitig vor der Pelletierung oder Brikettierung gemahlen wird, weil die frisch entstandenen Bruch- oder Spaltflächen eine besonders intensive Teilchen-Bindung durch Adhäsion gewährleisten und damit die Verminderung des Zement- bzw. Bindemittelzusatzes auf Gehalte von weniger als 10 % ermöglichen.According to the invention, it has proven particularly useful if, according to claim 2 the metal oxide fine material only shortly before pelletizing or briquetting is ground because the freshly created fracture or cleavage surfaces are special Ensure intensive particle binding through adhesion and thus the reduction of the cement or binding agent additive to a content of less than 10%.
Ein weiterbildendes Verfahrensmerkmal wird nach Anspruch 3 darin gesehen, daß die Wasserzugabe von 10 bis 16 90 beim Pelletieren oder Brikettieren durchgeführt wird. Weiterhin ist nach Anspruch 4 vorgesehen, daß die Pellets oder Briketts bis zu einer Höhe von 1 m, vorzugsweise zwischen 25 und 30 cm hoch, lose gestapelt werden. Hierdurch ist es bspw.A further development method feature is seen according to claim 3 in that that the addition of water from 10 to 16 90 carried out during pelleting or briquetting will. Furthermore, it is provided according to claim 4 that the pellets or briquettes up to be stacked loosely to a height of 1 m, preferably between 25 and 30 cm high. This makes it, for example.
möglich, eine Tagesproduktion von 1000 t Pellets oder Briketts bei einem Raumgewicht von etwa 1,0, also mit einem Vo-3 2 lumen von 1000 m auf einer Fläche von 1000 m gleichmäßig verteilt zu lagern, so daß zum Abtrocknen der Oberflächen dieser Pellets oder Briketts eine Zeit von 24 Stunden zur Verfügung steht, bevor eine Aufschichtung der nächsten Tagesproduktion stattfindet.possible, a daily production of 1000 t of pellets or briquettes a volume weight of about 1.0, i.e. with a Vo-3 2 lumen of 1000 m on one Storage area of 1000 m evenly distributed so that the surfaces can be dried these pellets or briquettes are available for a period of 24 hours before a stacking of the next daily production takes place.
Als besonders vorteilhaft kann es sich in verfahrenstechnischer Hinsicht erweisen, wenn nach Anspruch 5 zunächst Pellets oder Briketts von 5 bis 15 mm Durchmesser mit erhöhtem bzw. überwiegendem Kohlenstaubanteil hergestellt und vorgetrocknet werden und daß dann diese Pellets oder Briketts als Kernmaterial unter Verwendung einer Normalmischung von Ausgangsstoffen auf einen Durchmesser von 30 bis 50 mm nachpelletiert oder -brikettiert werden.It can be particularly advantageous from a procedural point of view prove if, according to claim 5, first pellets or briquettes of 5 to 15 mm in diameter produced and pre-dried with an increased or predominant proportion of coal dust and that then using these pellets or briquettes as core material a normal mixture of starting materials to a diameter of 30 to 50 mm be post-pelleted or briquetted.
Auf diese Art und Weise lassen sich zunächst die kleinen Pellets bzw. Briketts mit hohem Kohlenstoffanteil aus verhältnismäßig billigen Abfall-Kohlenstäuben herstellen und vortrocknen sowie anschließend durch das Nachpelletieren oder -brikettieren der Normalmischung von Ausgangsstoffen sicher und bequem auf solche Abmessungen bringen, daß bei ihrer Weiterverwendung das Durchfallen durch die Gattierungssäulen zumindest solange verhindert wird, bis der Reduktonsvorgang vollständig abgeschlossen ist.In this way, the small pellets or High carbon briquettes made from proportionately approve Produce waste coal dust, pre-dry it and then post-pelletize it or briquetting the normal mixture of starting materials safely and conveniently Bring such dimensions that if you continue to use it, it will fall through the Gattierungssäulen is prevented at least until the reduction process is fully completed.
Als besonders wichtig hat es sich nach der Erfindung auch erwiesen, daß nach Anspruch 6 die Pellets oder Briketts vor ihrem Aufschichten oder Stapeln jeweils mit einem feinkörnigen Isolationsmaterial, z.B. Kalksteinmehl, Sand und/ oder feingranulierter Kohle, umhüllt werden, wobei nach Anspruch 7 das Hüllmaterial mit einer Korngröße < 1,0 mm, vorzugsweise ( 0,5 mm, verwendet und wenigstens auf 2/3 der Pellet- oder Brikettoberfläche aufgebracht wird. Diese chemisch nicht mit den Pellets oder Briketts reagierenden Isolationsmaterialien dienen dabei dem Zweck, das Zusammenbacken der Pellets oder Briketts während ihrer Lagerung zu verhindern.According to the invention, it has also proven to be particularly important that that according to claim 6 the pellets or briquettes before they are layered or stacked each with a fine-grain insulation material, e.g. limestone powder, sand and / or finely granulated coal, wherein according to claim 7, the shell material with a grain size <1.0 mm, preferably (0.5 mm, used and at least is applied to 2/3 of the pellet or briquette surface. These are not chemically with the pellets or briquettes reacting insulation materials are used Purpose to prevent the pellets or briquettes from sticking together during storage.
Nach dem angegebenen Verfahren läßt sich auf einfache Weise, bspw. ein Pyritabbrand-Pellet bzw. Brikett schaffen, das so ausgelegt ist, daß die eingebundene Kohle nicht nur ausreicht, das Eisenoxid (Fe203) zu reduzieren, sondern es auch ermoglicht, das Eisen mit mindestens 3 % und maximal 4 % Kohlenstoff aufzukohlen. Mit dem überschüssigen Kohlenstoffanteil wird zusätzliche Wärmeenergie zur Verfügung gestellt, die zum Erwärmen der Pellets bzw. Briketts und zum Schmelzen des Eisens notwendig ist.According to the specified method can be in a simple manner, for example. Create a pyrite burn pellet or briquette that is designed so that the Coal is not only sufficient to reduce the iron oxide (Fe203), but it too enables the iron to be carburized with a minimum of 3% and a maximum of 4% carbon. With the excess carbon content, additional thermal energy is available placed, which are used to heat the pellets or briquettes and to melt the iron necessary is.
Da bei der Herstellung der Pellets bzw. Briketts möglich ist, den Kohlenstaub oder Koksstaub, bspw. aus ganz oder teilweise gemahlener Kokslöche, als Abfallprodukt einzusetzen, können diese relativ billig beschafft werden. Besonders zweckmäßig ist es dabei, Braunkohlen-Koksstaub einzusetzen, weil dessen Reaktivität höher ist und dieser noch kostengünstiger zur Verfügung steht, als auf dic gleiche Feinheit gemahlener Steinkohlen-Koksstaub.Since it is possible in the production of the pellets or briquettes, the Coal dust or coke dust, e.g. from completely or partially ground coke holes, to be used as a waste product, these can be obtained relatively cheaply. Particularly It is useful to use lignite coke dust because of its reactivity is higher and this is even more cost-effective Available, than hard coal-coke dust ground to the same fineness.
Ein Verfahren zur Gewinnung von Metall, insbesondere Eisen, aus Pellets oder Briketts zeichnet sich nach Anspruch 8 schließlich dadurch aus, daß die Pellets oder Briketts zusammen mit Stückkoks- und Kalkstein-Zuschlägen in einem futterlosen und wassergekühlten Schachtofen reduziert, das entstandene Eisenmetall aufgekohlt und zu flüssigem Gußeisen geschmolzen wird, wobei der Einsatz von Pellets oder Briketts bis zu 100 % betragen kann, vorzugsweise aber auf 60 bis 80 % eingestellt wird, während der Rest als Stahlschrott oder Roheisen zum Einsatz gelangt.A process for extracting metal, especially iron, from pellets or briquettes is finally characterized according to claim 8 in that the pellets or briquettes together with lump coke and limestone aggregates in one feedless and water-cooled shaft furnace, the resulting ferrous metal is carburized and is melted into liquid cast iron, using pellets or briquettes can be up to 100%, but is preferably set to 60 to 80%, while the rest is used as steel scrap or pig iron.
Für die Gießereiindustrie ist die Eisengewinnung aus selbstreduzierenden Pellets bzw. Briketts die wirtschaftlichste Methode, weil die sonst zur Gewinnung von Roheisen im Hochofen erforderliche Energie eingespart wird. Die innige Vermischung der beiden Hauptkomponenten (Eisenoxid und Reduktions-Kohlenstoff) in den Pellets oder Briketts macht es nämlich möglich, daß die direkte und indirekte Reduktion des Eisenoxids sowie das Erhitzen und Aufschmelzen in einem Zeitraum von weniger als 30 Minuten ablaufen kann, während hierfür im Hochofen eine Zeit von mindestens 4 oder 5 Stunden erforderlich wäre.For the foundry industry, iron extraction is self-reducing Pellets or briquettes are the most economical method, because otherwise they are used for extraction energy required by pig iron in the blast furnace is saved. The intimate mixture of the two main components (iron oxide and reducing carbon) in the pellets or briquettes namely makes it possible that direct and indirect reduction of iron oxide as well as heating and melting in a period of less than 30 minutes can elapse, while this in the blast furnace a time of at least 4 or 5 hours would be required.
Vorteilhaft ist bei der Verwendung von Pellets oder Briketts auch die Flexibilität des Kupolofen-Betriebs. Eine Schmelzreise kann nämlich jederzeit unterbrochen werden. Bedarfsweise ist es aber andererseits auch möglich, den Kupolofen kontinuierlich über mehrere Wochen zu betreiben. Ein weiterer metallurgischer Vorteil liegt darin, daß in der Schmelzzone eine etwa um 200 bis 3000C höhere Temperatur erreicht wird, so daß unerwünschte Begleitelemente in besonders hohem Maße aus dem Eisen verflüchtigt werden.It is also advantageous to use pellets or briquettes the flexibility of cupola operation. A melting trip can happen at any time to be interrupted. On the other hand, if necessary, it is also possible to use the cupola to operate continuously over several weeks. Another metallurgical advantage lies in the fact that the temperature in the melting zone is about 200 to 3000C higher is achieved, so that undesirable accompanying elements to a particularly high degree from the Iron are volatilized.
Beim Eisengewinnungsverfahren kann dann mit einer sogenannten sauren Schlacke gearbeitet werden, wenn nur Grauguß hergestellt werden soll. Hingegen mußdie Schlacke eine Basizitätsziffer von > 0,9, vorzugsweise 1,2 bis 1,4 haben, wenn das Eisen als Roheisen für die Herstellung von Sphäroguß eingesetzt werden soll.In the iron production process can then with a so-called acid Slag can be worked if only gray cast iron is to be produced. On the other hand, they must Slag have a basicity index of> 0.9, preferably 1.2 to 1.4, if the iron is to be used as pig iron for the production of nodular cast iron.
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