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Verfahren zur Herstellung von mechanisch festen Beschickungspellets
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Behandlung von Formkörpern, wie Pellets,
Briketts oder extrudierten Formstücken, die zur Erzeugung von Metallen verwendet werden.
Es ist bekannt, dass Formkörper aus Erz unter Anwendung eines bituminösen Bindemittels, wie z. B.
Pech, hergestellt werden können, indem das feste Reduktionsmittel erst während der eigentlichen Reduktion hinzugegeben wird. Es kann auch eine Kombination eines hydraulischen und eines bituminösen Bin- demittels, wie z. B. Pech, verwendet werden, indem das letztere als eine Wasser-in-Öl-Emulsion vor- liegt. Die zur Reduktion des Erzes erforderliche Reduktionsmittelmenge ist auch hier nicht in den Briketts eingeschlossen. Sie wird separat während des Reduktionsverfahrens hinzugegeben.
Es ist weiter bekannt, dass man sogenannte Beschickungspellets herstellen kann, die die wichtigsten
Bestandteile der Beschickung enthalten, die zur Herstellung von Metallen, Metallschwamm oder Karbid auf Grundlage von Metalloxyden verwendet wird. Diese Pellets enthalten Metalloxyde (Erz), kohlenstoff- haltige Reduktionsmittel und Flussmittel in engem Kontakt und fein verteilter Form. Dies ist für eine Trok- kenreduktion des Metalloxydes in fester Phase sehr günstig.
Pellets werden im allgemeinen in rotierenden Trommeln oder auf schräggestellten Tellern herge- stellt. Der pulverförmigen Beschickung, die auch Bindemittel enthält, wird etwas Wasser als feine Du- sche hinzugegeben. Hiedurch bilden sich Keime, die nach und nach zu Kugeln mit einem Durchmesser von etwa 20 mm wachsen. Die rohen Kugeln haben eine Punktdruckfestigkeit von 3 bis 5 kg und vertra- gen einen Fall von etwa 50 cm oder mehr. Beim Pelletisieren von Eisenerzschlich können die rohen Pel- lets ohne Zwischenlagerung oder Trocknen in den Schachtofen oder auf ein Wanderrost zur Sinterung bei
1200-1300 C übertragen werden. Durch diese Sinterung erzielt man bei Punktbelastung eine Druckfe- stigkeit pro Pellet von 100 bis 500 kg oder mehr.
Kohlenstoffhaltige Beschickungspellets können auch durch Erhitzung in einem Luftstrom gesintert werden. Dies führt jedoch zu erheblichen Kohlenstoffverlusten.
Die Patentinhaberin hat eine Methode zur Herstellung von mechanisch festen Beschickungspellets entwickelt, die auf eine Selbsthärtung der rohen Pellets durch Lagerung ohne Erwärmung mit nachfolgen- der Vorwärmung und Vorreduktion der selbstgehärteten Pellets im Temperaturgebiete 500-1000 C ba- siert.
Erfindungsgemäss werden mechanisch feste Beschickungspellets, die sowohl Metalloxyde als auch kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel enthalten, dadurch hergestellt, dass eine Mischung von pulverförmi- gem Metalloxyd und kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel in Form von roher, backender Kohle mit einem "Swelling-Index" über 3, vorzugsweise über 5, zusammen mit 3-10% Zement als Bindemittel unter Zugabe von Wasser pelletisiert wird, indem man die rohen Pellets in kaltem Zustand durch Lage- rung härtet, wonach die selbsigehärteten Pellets im Schachtofen oder Drehrohrofen auf etwa 500-1000 C erwärmt werden. Der Zement kann unter an sich bekannten Typen gewählt werden, wie z. B.
Portland-
Zement, Aluminiumoxyd-reicher Zement oder Zementen, die auf Basis von granulierten Hochofen- schlacken hergestellt worden sind.
Bei der Zugabe von 3-10% des hydraulischen Bindemittels, z. B. Portland-Zement, zur Pelletbeschickung verbessert der feinvermahlene Zement die Pelletierungseigenschaften und verleiht den rohen Pellets nach einer Lagerung von 1 - 7 Tagen eine Festigkeit von zwischen 10 und 50 kg. Hiedurch erhal-
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ten die selbstgehärteten Pellets genügend Festigkeit, um den Transport, das Wägen usw. vertragen zu können, und sie können, dem Vorreduktionsofen zugeführt werden.
Beim allmählichen Erwärmen im Vorreduktionsofen werden zementgebundene Pellets nach und nach ihre Festigkeit verlieren, wenn ein Temperaturgebiet von 500 bis 800 C erreicht wird. Bei 400 - 500 C verkokt jedoch die rohe backende Kohle, wodurch sich ein Koksgitter von bedeutender Festigkeit bildet.
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mögen von roher Kohle verwendet man als internationalen Standard einen "Swelling Index", der von 1 bis 10 numeriert ist. Kohle mit einem Index unter etwa 5 eignet sich nicht für das Verfahren, da dies ungenügende Festigkeit bei hohen Temperaturen ergibt, während Kohle mit einem Index von 6 bis 9 zufriedenstellende Festigkeit bietet.
Für Kohle mit einem Index im Zwischengebiete von etwa 3 bis 6 kann man jedoch auch dadurch eine zufriedenstellende Festigkeit erzielen, dass man neben der Kohle 1-3% Pech hinzugibt. Versuche haben somit ergeben, dass Kohle mit einem Index von 4 durch Zugabe von l% Pech einen Index von 7 bis 8 aufweist. Mit andern Worten wird Kohle, die an und für sich backend ist, aber einen zu niedrigen Index hat, durch Zugabe von Pech feste Pellets ergeben. Hiebei macht nicht das Pech das eigentliche Bindemittel aus, sondern Pech in Kombination mit geeigneter Kohle.
Als Mass für die Festigkeitseigenschaften der Kohle verwendet die Patentinhaberin Punktdruckfestigkeit und Fallhöhe (Fall der Kugeln aus verschiedenen Höhenlagen gegen eine Stahlplatte). Die Druckfestigkeit und die Fallhöhe der rohen Pellets von der Pelletisierungsmaschine werden nach Lagerung über 3 Tage bei Raumtemperatur und nach Erhitzung in neutraler Atmosphäre bis auf 7000C bestimmt. Die Druckfestigkeit der Pellets soll im rohen Zustand mindestens 3 kg, nach Lagerung und Härtung 20 kg und nach Erhitzung bis auf 700 C 100 kg betragen. In der nachstehenden Tabelle sind Beispiele zur Herstellung von Beschickungspellets gemäss der Erfindung ersichtlich.
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<tb>
<tb>
Druckfestigkeit <SEP> kg
<tb> Reduktions-Portl. <SEP> Pech <SEP> Swelling <SEP> Pkt. <SEP> belast. <SEP> Rohe <SEP> Gelagert <SEP> Gehärtet
<tb> mittel <SEP> Zement <SEP> Index <SEP> Fallhöhe <SEP> cm <SEP> Pellets <SEP> 3 <SEP> Tage <SEP> bei <SEP> 700 C
<tb> Methil <SEP> 5% <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> Festigkeit <SEP> 4, <SEP> 15 <SEP> 11,6 <SEP> 7, <SEP> 2
<tb> Washed <SEP> Fall <SEP> 150 <SEP> 200 <SEP> 45
<tb> Signles
<tb> Methil <SEP> 5% <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> Festigkeit <SEP> 3,5 <SEP> 15,3 <SEP> 9,2
<tb> Washed <SEP> Fall <SEP> 155 <SEP> 160 <SEP> 75
<tb> Signes
<tb> Pocahontas-5% <SEP> 0 <SEP> 4,5 <SEP> Festigkeit <SEP> 3,9 <SEP> 19,0 <SEP> 64
<tb> kohle <SEP> Fall <SEP> 145 <SEP> 215 <SEP> 190
<tb> Pocahontas-5% <SEP> 1 <SEP> 7,0 <SEP> Festigkeit <SEP> 4,0 <SEP> 23,
4 <SEP> 141
<tb> kohle <SEP> Fall <SEP> 145 <SEP> 230 <SEP> 300
<tb> Belgische <SEP> 5% <SEP> 0 <SEP> 8 <SEP> Festigkeit <SEP> 4,4 <SEP> 16,6 <SEP> 109
<tb> Kohle <SEP> Fall <SEP> 180 <SEP> 230 <SEP> 300
<tb> Longyear-5% <SEP> 0 <SEP> 8,5 <SEP> Festigkeit, <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> 27 <SEP> 180 <SEP>
<tb> kohle <SEP> Fall <SEP> 125 <SEP> 250 <SEP> 300
<tb>
Handelsbezeichnung einer gewaschenen Kohle von Methil
Es geht aus der Tabelle hervor, dass Kohle mit einem Index von 1 sowohl nach Lagerung als auch nach Härtung bei 7000C schlechte Festigkeit ergibt. Selbst bei Zugabe von Pech werden die Qualitätsansprüche nicht zufriedengestellt.
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