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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten aus von Eisenerzen, gegebenenfalls metallischem Eisen, Kohlenstoffträgern und gegebenenfalls Zuschlagstoffen gebildeten Einsatzstoffen, wobei die Einsatzstoffe miteinander vermengt werden, gegebenenfalls stückig gemacht werden und einer thermischen Behandlung unterworfen werden
Aus der AT-B-376 241 ist es bekannt, Feststoffpartikel aus dem aus einem Einschmelzvergaser abgezogenen Reduktionsgas sowie aus dem aus einem Direktreduktionsofen abgezogenen Topgas in Zyklonen abzuscheiden, mit Bindemitteln, wie Hartpech, Bitumen oder Eisenoxidstaub, zu versetzen, heiss zu brikettieren und wieder dem Einschmelzvergaser zuzuführen.
Aus der AT-B-400 725 ist bekannt, Schlämme, die beim Waschen des aus einer Einschmeizvergasungszone austretenden Reduktionsgases, sowie des aus einer Reduktionszone austretenden Topgases gebildet werden, zu entwässern und zu granulieren und wieder in Form von Granulaten in die Einschmelzvergasungszone einzusetzen.
Weiters Ist aus der EP-A-0 623 684 ein Verfahren bekannt, bel welchem Kohlestaub und Eisen in metallischer und oxidischer Form enthaltende Abfall- und Reststoffe nach ihrer chemischen Zusammensetzung in drei Gruppen getrennt gesammelt werden. Dabei soll die erste Gruppe hauptsächlich Eisen in oxidischer Form, die zweite Gruppe hauptsächlich Eisen in metallischer Form und die dritte Gruppe hauptsächlich kohlenstoffhältige Stoffe enthalten. Die Verwertung erfolgt, indem die Stoffe der ersten Gruppe brikettiert und in die Reduktionszone eingesetzt werden und die Stoffe der zweiten Gruppe granuliert und gemeinsam mit den Stoffen der dritten Gruppe direkt in die Einschmelzvergasungszone eingesetzt werden.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die getrennte Sammlung, Aufbereitung und Verwertung der Reststoffe prozesstechnisch nur besonders aufwendig zu realisieren ist.
Nachteilig ist bei den vorgenannten Verfahren weiters, dass der chemische Energieinhalt der Feststoffpartikel bzw. Schlämme bei der Brikettierung bzw. Granulierung nicht ausgenutzt wird und dass die produzierten Briketts bzw. Granulate kompakt und nicht durchgasbar sind.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem der chemische Energieinhalt der bei der Gasreinigung bei eisenmetallurgischen Anlagen anfallenden Reststoffe zur Herstellung poröser, durchgasbarer und gleichzeitig mechanisch stabiler Agglomerate genützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die bei der Gasreinigung - mit Hilfe eines
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verwendeten festen Kohlenstoffträger zumindest teilweise, gegebenenfalls vollständig ersetzt werden und wobei die eisenmetallurgischen Anlagen von zumindest einem Einschmelzvergaser und gegebenenfalls Direktreduktionsofen gebildet werden.
Dieses Verfahren stellt einen wichtigen Schritt zur Vermeidung von deponiepflichtigen Stoffen, sowie zur Nutzung von Nebenprodukten als Energieträger im Sinne einer Kreislaufwirtschaft in der Hüttenindustrie dar.
Bevorzugterweise werden kohlenstoffhältige Nasswäscherschlämme, welche bei der Gaswäsche bei eisenmetallurgischen Anlagen anfallen, wobei die Gaswäshe beispielsweise mittels Venturiwäschern und/oder Nasselektrofiltern durchgeführt wird, eingesetzt, da auf diese Weise Anmachwasser beim Vermengen mit den restlichen Einsatzstoffen nicht mehr bzw. nur mehr in verringertem Umfang zugegeben werden muss.
Die eisenmetallurgischen Anlagen umfassen dabei zumindest einen Einschmelzvergaser, sowie gegebenenfalls einen Direktreduktionsofen.
Die eisenmetallurgischen Anlagen umfassen weiters eine der folgenden Anlagen oder Anlagenkombinationen : Hochofen und/oder Elektroreduktionsofen und/oder Stahlkonverter und/oder Sinteranlage und/oder Giesserei und/oder Walzwerk auf welche sich das erfindungsgemässe Verfahren besonders energie-und kostensparend auswirkt.
Besonders bevorzugt sind solche Anlagen, in denen gleichzeitig mit der Gewinnung von Eisenschwamm und/oder flüssigem Roheisen ein Ges aus der Vergasung und/oder Teilverbrennung fester Brennstoffe gewonnen wird, welches in der Folge der beschriebenen Gasreinigung unterzogen wird. Die bei der
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hohe Anteile an erfindungsgemäss verwertbarem Kohlenstoff.
Die Gewinnung des Gases kann alternativ auch in einer den eisenmetallurgischen Anlagen vorgeschalteten Anlage, beispielsweise in einer Kohlevergasungsanlage, erfolgen.
In einem Einschmelzvergaser wird in einer Einschmelzvergasungszone aus Eisenschwamm flüssiges Roheisen unter Zufuhr fester, stückiger Kohlenstoffträger und sauerstoffhältigem Gas erschmolzen. Dabei wird ein CO-und Hs-hättiges Reduktionsgas erzeugt, das aus dem Einschmelzvergaser abgezogen wird.
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In der Reduktionszone eines Direktreduktionsofens wird Eisenerz, üblicherweise in Stückform und/oder in Form von Agglomeraten, mit einem beispielsweise aus einem Einschmelzvergaser oder einer Kohlevergasungsanlage abgezogenen Reduktionsgas zu Eisenschwamm umgesetzt. Das teilweise umgesetzte Reduktionsgas wird als Topgas aus dem Direktreduktionsofen abgezogen.
In einem Schmelzreduktionsofen, beispielsweise einem Hochofen, werden gegebenenfalls gesinterte Eisenerze zu metallischem Eisen reduziert und dieses zu flüssigem Roheisen erschmolzen. Zur Erzielung und Aufrechterhaltung der dabei nötigen Temperaturen und reduzierenden Atmosphäre wird Koks mit einem sauerstoffhältigen Ges teilweise umgesetzt. Das aus der Koksverbrennung bzw.-vergasung gebildete und durch die Eisenreduktion teilweise abreagierte Gas wird als Gichtgas aus dem Hochofen abgezogen.
Sowohl Reduktions-, Top- als auch Gichtgas werden, bevor das jeweilige Gas einer weiteren Verwertung zugeführt wird, durch eine Gesreinigung von mitgeführten Staubanteile gereinigt, wobei, wenn diese Gesreinigung in einem herkömmlichen Nasswäscher oder in einem Nasselektrofilter erfolgt, der mitgeführte Staub des jeweiligen gereinigten Gases als Schlamm anfällt.
Bevorzugterweise werden kohlenstoffhältige Schlämme gemeinsam mit anderen bei der Gasreinigung anfallenden Reststoffen weiterverarbeitet.
Diese Schlämme enthalten nun neben Eisenoxiden und metallischem Eisen einen so hohen Anteil an Kohlenstoff, dass sie erfindungsgemäss unter Nutzung ihres chemischen Energieinhattes zur Herstellung und thermischen Behandlung von Agglomeraten verwendet werden.
Vorteilhafterwelse werden die Schlämme, bevor sie mit anderen Einsatzstoffen vermengt werden, einer Entwässerung unterzogen. Diese Entwässerung kann beispielsweise in einer Dekanterzentrifuge erfolgen
Zur Herstellung und thermischen Behandlung von Agglomeraten kommen in der Hüttenindustrie üblicherweise zwei Verfahren zum Einsatz : Sintern und Pelletieren.
Beim Sintern werden den zu sinternden Erzen neben diversen Zuschlagstoffen, wie beispielsweise Branntkalk, auch feste Brennstoffe, msbesondere Koks, mit einer Korngrösse bis ca. 3 mm beigemischt.
Nach dem Aufbringen der Smterrohmischung auf die Sintermaschine, die zumeist aus einem Wanderrost besteht, werden die in die Sinterrohmischung eingemischten Brennstoffe gezündet und durch Durchsaugen von Luft durch die Schüttung am Brennen gehalten. Durch die dabei entstehende Wärme schmelzen die Randzonen der Partikel der Sinterrohmischung und verbinden sich zu porösem Sinter. Diese Schmelzverbindungen werden durch den nach dem Verbrennen der festen Brennstoffe folgenden Abkühlvorgang gefestigt, so dass feste, gut durchgasbare Agglomerate entstehen, welche die gewünschte Eignung für den Einsatz in Reduktionsanlagen aufweisen.
Erfindungsgemäss werden die gegebenenfalls entwässerten kohlenstoffhältigen Schlämme beim Sintern als zumindest teilweiser Ersatz für die herkömmlichen festen Brennstoffe verwendet. Dadurch kann die Zugabe anderer, fester Brennstoffe reduziert werden oder sogar vollständig unterbleiben, woraus beträchtliche Kosten- und Energieeinsparungen für den Betrieb der Sintermaschine resultieren. Ausserdem wird auch der Eisen- bzw. Eisenoxidanteil der Schlämme durch die weitere Verwendung des Sinters nutzbar gemacht.
Vorteilhafterweise werden die entwässerten Schlämme, bevor sie mit den restlichen Einsatzstoffen für die Sinterung vermengt werden, zu Mikrogranulaten mit einem Durchmesser von bis zu 4 mm, bevorzugterweise von bis zu 3 mm, geformt. Diese Mikrogranulation kann beispielsweise auf einem Pelletierteller erfolgen.
Beim Pelletieren werden die gegebenenfalls aufgemahlenen Erze, Brennstoffe und/oder Zuschlagsstoffe und/oder Bindemittel zunächst auf einem Pelletierteller zu Grünpellets geformt, wobei als Zuschlagsstoff und/oder Bindemittel beispielsweise Branntkalk, hydratisierter Kalk oder Bentonit verwendet wird. Diese Grünpellets werden anschliessend auf einer Pellet-Brennmaschine, üblicherweise einer Wanderrostanlage oder einer Wanderrost-Drehrohranlage, gebrannt und damit thermisch gehärtet.
Beim oxidierenden Hartbrennen liegt der Esenanteil in den fertigen Pellets als Hämatit in der höchsten Oxidationsstufe (Fe3+ als Fe203) vor. Beim Hartbrennen von magnetitische Eisenoxide enthaltenden Grünpellets ist die aufzubringende Wärmemenge geringer als bei hämatitische Oxide enthaltenden Pellets, da die Oxidation von Fe304 zu Fe203 exotherm verliuft.
Infolgedessen hängt die spezifische Durchsatzleistung einer Pelletbrennmaschine in starkem Masse von der Grösse des Magnetitgehaltes der zu verarbeitenden Grünpellets ab und steigt mit zunehmendem Magnetitgehalt. Um die Durchsatzleistung bei der Verarbeitung von Hämatiten zu steigern, wird in die Erzmischung bei der Herstellung von Grünpellets Kohlenstoff in Form von Koks, Anthrazit oder niedrigflüchtiger Kohle eingemischt. Der erforderliche Cnx-Gehalt (Gehalt an ntchtftüchtigem Kohlenstoff) in der Erzmischung hängt dabei vom Anteil an Magnetit ab und liegt bei Verarbeitung von reinem Hämatit bei ca.
1, 3 %. Bei einem Anteil von magnetitischen Erzen in der Mischung kann der einzumischende C,,,, -Anteil entsprechend geringer sein.
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Erfindungsgemäss werden die gegebenenfalls entwässerten Schlämme als zumindest teilweiser Ersatz für Koks, Anthrazit oder niedrigflüchtige Kohle, gegebenefalls auch als vollständiger Ersatz, beim Brennen von Eisenoxide enthaltenden Grünpellets verwendet. Dadurch kann die Durchsatzleistung der Pelletbrennmaschine erhöht, bzw. thermische Energie eingespart werden.
Im folgenden wird das erfindungsgmässe Verfahren durch zwei Ausführungsbeispiele erläutert : Beispiele : Beispiel 1 :
Schlammzusammensetzung, bezogen auf den wasserfreien Anteil :
Eisen, metallisch : 5 %
Eisenoxide'25 % Kohlenstoff'30 %
Aschebestandteile und Gangart : 40%
40 kg des Schlammes werden mit 1000 kg einer feinst aufgemahlenen hämatitischmagnetitischen Erzmischung und 15 kg Ca (OH) 2 vermengt. Die vermengten Einsatzstoffe werden auf einem Pelletierteller zu Grünpellets mit einer Feuchte von etwa 9 % und einem Durchmesser von 13 : t2 mm geformt.
Cf, > ,-Gehalt, ohne Wasser : 1, 15 %
Die Grünpellets werden In einer Versuchsanlage gebrannt Die gebrannten Pellets weisen eine hervorragende mechanische Festigkeit, sowie Thermostabilität auf.
Fe203-Gehalt der gebrannten Pellets, als Fe bezogen auf Gesamt-Fe : 99, 8%.
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:Schlamm mit einer Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wird in einer Dekanterzentrifüge auf einen Restfeuchtegehalt von etwa 40 % entwässert und nach Belmengung von Branntkalk in einem Gewichtsver- hältnis von ca. 60 % der Feuchte auf einem Pelletierteller zu Mikrogranulaten von bis zu 3 mm Durchmesser geformt.
Diese Mikrogranulate werden in einem Ersatzverhältnis von ca. 3 zu Koks, der üblicherweise beim Sintern als Brennstoff dient, einer üblichen Sinterrohmischung beigemengt, die vermengten Einsatzstoffe werden einer Sintermaschine aufgegeben und gesintert Das produzierte Sintermaterial weist eine ausgezeichnet Porosität auf und ist sehr gut für den weiteren Einsatz in beispielsweise einem Hochofen geeignet.
Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten aus von Eisenerzen, gegebenenfalls metallischem Eisen,
Kohlenstoffträgern und gegebenenfalls Zuschlagstoffen gebildeten Einsatzstoffen, wobei die Einsatz- stoffe miteinander vermengt werden, gegebenenfalls stückig gemacht werden und einer thermischen
Behandlung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Gesreinigung - mit Hilfe eines oder mehrerer Geswäscher, insbesondere von Venturiwäschern und/oder Nass-Elektrofiltern - bei
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ger zur thermischen Behandlung bei der Herstellung der Agglomerate verbrannt werden, wodurch die bekannterweise verwendeten festen Kohlenstoffträger zumindest teilweise, gegebenenfalls vollständig,
ersetzt werden und wobei die eisenmetallurgischen Anlagen von zumindest einem Einschmelzvergaser und gegebenenfalls Direktreduktionsofen gebildet werden.
2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass kohlenstoffhältige Nasswä- scherschlämme mit anderen, ebenfalls bei der Gesreinigung anfallenden Resstoffen vermengt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eisenmetallurgi- schen Anlagen weiters eine oder mehrere der folgenden Anlagen umfassen : Hochofen und/oder
Elektroreduktionsofen uns/oder Stahlkonverter und/oder Sinteranlage und/oder Giesserei und/oder Walz- werk.