-
Verfahren zum Pelletisieren von Eisenerzkonzentraten Die Erfindung
bezieht sich auf das Pelletisieren oder das Formen von Kügelchen aus feinzerkleinerten
Eis enoxydkonzentraten.
-
Bei der Aufbereitung von Eisenerzen (z. B. Eisenerzen geringer Qualität,
Waschabgängen, als » Takonit« bekannten, eisenhaltigen Gesteinen u. dgl.) zur Erzeugung
eines an Eisenoxyd möglichst reichen und an Gangmasse möglichst armen Konzentrats
ist es erforderlich, das Ausgangsmaterial mehr oder weniger zu zerkleinern, um es
aufbereiten, zu können; dabei ergibt sich ein Aufbereitungsprodukt oder » Konzentrat
« in Form mehr oder weniger feinzerkleinerter Teilchen. Bevor derartige Konzentrate
in den Hochofen gebracht werden können, müssen. sie gekörnt, gesintert, brilkettiert
oder zu Kügelchen geformt oder auf eine andere Weise in zusammenhängende Aggregate
oder Massen von wesentlicher Größe übergeführt werden; diese müssen einen erheblichen
Grand mechanischer Festigkeit besitzen, der z. B. dem von » handelsüblichem « Erz
entspricht.
-
Die Erfindung benutzt als Formungsverfahren das sogenannte Pelletisieren,
Hierbei werden die anfänglich feuchten Eisenoxydteilchen in geeigneter Weise (z.
B. durch ein Kugelformverfahren, welches Kerne aus feuchten Teilchen langsam und
allmählich zu dichten Kugeln geeigneter Größe von z. B. 2 bis 3 cm Druchmesser wachse
läßt) zu kugelartigen Massen oder Pellets gerollt, die in frisch hergestelltem oder
» Rohzustan.d« eine bemerkenswerte mechanische Festigkeit besitzen, aber nach dem
Trocknen im Vergleich zu den rohen Kügelchen sehr schwach sind. Danach werden die
Kügelchen einer Wärmeverfestigung oder Härtung unterzogen, wodurch ihnen der gewünschte
Grad mechanischer Festigkeit erteilt wird. Wenn anfänglich feuchte Kügelchen einem
solcehn Verfahren unterworfen werden, machen sie eine Entwässerung durch, noch bevor
sie irgendwie verfestigt sind. Es wurde gefunden, daß die Kügelchen in diesem Übergangsstadium,
währenddessen sie weitgehend oder gänzlich entwässert werden, aber noch nicht »gebrannt«
sind, ihre geringste mechanische Festigkeit besitzen. So wurde festgestellt, daß
bei einem typischen Eisenerzkonzentrat mit optimalem wassergehalt für die Herstellung
widerstandsfähigster Kügelchen, deren Druckfestigkeit in frisch geformtem (feuchtem)
Zustand als Einheit angenommen wurde, die Druckfestigkeit der bei etwa 1040 entwässerten.
Kügelchen nur einen geringen Bruchteil dieser Einheit ausmachte und daß daher das
trockene Kügelchen dazu neigte, zu Staub zu zerfallen, wogegen es bei weiterem Erhitzen
auf etwa 2040 wiederum eine Druckfestigkeit von der Größe der Einheit und druch
fortschreitendes Erhizen auf höhere Temperaturen eine zunehmend erhöhte Druckfestigkeit
annahm, z. B.
beim Erhitzen auf 415 bis 426° das Siebenfache seiner ursprüngslichen
Druckfestigkeit.
-
Es wurde nun gefunden, daß die Kügelchen blei der Druchführung der
ersten Stufe der Wärmeverfestigungsbehandlung dadruch mit einem wesentlich geringeren
Verlust and zerstörten Kügelchen über die obengenannte gefährliche Zwischen- oder
Übergangsstufe hinweggebracht werden können, daß der feuchten Teilchenmasse vor
deren Formung zu Kügelchen Stärke in einer außerdentlich kleinen Menge von z. B.
einen oder einigen weigen Kilogramm pro Tonne (Tro ckengewi cht) des Konzentrats
zugesetzt und in ihr gleichmäßig verteilt wird. Die so der Teilchenmasse einverleibte
Stärkemenge ist viel zu gering, um irgendwie auf die mechanische Festigkeit der
fertiggebrannten Kügelchen wesentlich einzuwirken, zeigt jedoch eine üblerraschende
Wirkung während der obengenannten Zwischenstufe, wo die Kügelchen trocken (oder
praktisch trocken) werden, aber noch nicht gebrannt sind.
-
Die Wirkung der Stärke ist üblerralschend. Tatsächlich zeigt sich,
daß die Einverleibung von nut 446 g Stärke in eine wassertfeuchte Konzentratmasse,
die 1 t (Trockengewicht) Eisenoxydteilchen enthält, den entstehenden Kügelchen nach
dem Trocknen nahezu das Dreifache der Druckfestigkeit eines verglecihbaren trockenen
Kügelchens ohen Stärkezusatz verleiht und daß die mechanische Festigkeit mathematisch
mit zunehmendem Stärkezusatz bis zu 2,23 kg/t zunimmt. Seltsamerweise bewirkt eine
Erhöhung des Zusatzes über 2,23 kg/t nut eine geringe weitere Verbesserung der mechnaischen
Festigkeit der getrockneten Kügelchen.
-
Die graphische Darstellung (bei der auf der horizontalen Achse die
Stärkemengen in kg pro Tonne
trockenes Konzentrat und auf der vertikalen
Achse die Druckfestigkeit der getrockneten aber ungebrannten Pellets in kg pro Pellet
aufgetragen sind) zeigt den relativen Einfluß verschieden großer Stärkezusätze in
kg pro Tonne Eisenoxydteilchen auf die Druckfestigkeit in kg-pro Kügelchen der getrodrneten,
aber nicht gebrannten Kügelchen, wobei die Druckfestigkeit eines getrockneten Kügelchen
aus Eisenoxydkonzentraten ohne Stärkezusatz etwa 0,36 kg pro Kügelchen beträgt Es
ist äußerst überraschend und konnte dlen bekannten Brikettier- und Pelletisierverfahren
nicht entnommen werden, daß derartig geringe Stärkemengen diese stark ausgeprägte
Verfestigungswirkung auf Eisenerzkonzentratkügelchen während der durch Zerbrechlichkeit
gekennzeichneten Stufe des Brennverfahrens haben. Dies ist wahrscheinlich nur wie
folgt zu erklären: Bei dem länger andauernden »Zusammenball « -Vorgang, währenddessen
die wachsen den Kügelchen unter wesentlichen Drücken (z. B. von 1050 kg/cm2) zusammengedrückt
werden, wird etwas oder ein wesentlicher Teil der gesamten Feuchtigkeit (das. ist
diejenige Menge, die für die Plastizität erforderlich ist und je nach der Teilchengröße
und der Teilchenverteilung des. pelletisierten Materials zwischen 6 und 30 Gewichtsprozent
schwankt) an die Oblerfläche des Kügelchens oder in. diese gedrängt, während die
Stärke etwa in der gleichen Richtung wie die Feuchtigkeit wandert, wodurch in dem
Kern des Kügelchen eine verhältnismäßig niedrige Konzentration und in seinen Oberflächenschichten
eine verhältnismäßig hohe Konzentration dles Zusatzmaterials entsteht und seine
Menge vom Kern zu den Ober flächenschichten hin ständig zunimmt. Die Untersuchung
der getrockneten (1000) Kügelchen, in die Stärke einverleibt war, zeigte, daß ihr
äußerer Teil viel härter (mechanisch fester) als ihr mittlerer Teil ist.
-
Es war blereits bekannt, organische Bin. demittel, unter anderem
auch Stärke, als Zusatz zu Erzkonzentraten für die Brikettierung von Erzteilchen
zu verwenden, wobei die Bindemittel ihre Wirkung während der Brikettierung entfalten.
Diese bekannte Verwendung der Stärke ist wesentlich verschieden von der erfindungsgemäßen
Verwendung der Stärke bei der Pelletisierung von feuchten Erzkonzentraten, wobei
die Stärke in außerordentlich. geringer Menge angewendet wird und eine Verfestigung
der durch Rollen erhaltenen Erzkügelchen vor dem Brennvorgang bewirkt.
-
Beispiel Das Ausgansmaterial war ein etwa 10,8 Gewichtsprozent freies
Wasser enthaltendes Filterkuchenprodukt aus Eisenoxydkonzentrat von einer Teilchengröße,
die im wesentlichen durch ein Sieb mit etwa 0,21 mm lichte Maschenweite und zu mindestens
50°/o durch ein Sieb mit etwa 0,04 mm lichte Maschenweite ging. Das Filterkuchenprodukt
wurde zusammen mit einer Stärkemege von 2,23 kg/t (Trocken-
gewicht) des Konzentrats
in eine Knetmaschine gegeben, und die Stärke wurde durch gründliches Mischen gleichmäßig
in dem Filterkuchenprodukt verteilt. Das gründlich geknetete Material wurde mittels
eines Gurtförderers in das obere Ende einer Agglomeriertrommel gebracht. In dieser
wurde das Material durch längeres Rollen über einer Schicht des feuchten. Materials,
die an der Innenwand der Trommel haftete und dauernd geschabt wurde, zu dichten
Pellets geformt. Die fertiggeformten Kügelchen wurden bei der Beendigung des Zusammenhallvorganges
unmittelbar vor dem Austritt aus der Trommel mit einer verhältnismäßig sehr kleinen
Menge, z. B. etwa 5 Gewichtsprozent, trockenem Eisenoxyd-Feinerz eingestäubt.
-
Die so erhaltenen Kügelchen wurden in einem Ofen bei 1050 bis zur
Gewichtskonstanz getrocknet und auf ihre Druckfestigkeit untersucht. Es wurde gefunden,
daß die trockenen Kügelchen durchschnittlich einen Druck von 2,9 kg aushielten.
-
Bei einem Vergleichsversuch, in dem alle obigen Bedingungen außer
der Stärkezugabe beachtet wurden, besaßen die trockenen Kügelchen druchschnittlich
eine Druckfestigkeit von 0,363 kg pro Kügelchen.
-
Der vorstehende Versuch wurde wiederholt, wobei jeweils 0,446, 0,892
und 4,46 kg Stärke pro Tonne verwendet wurden. Nachdem die so erhaltenen Kügelchen
bis zur Gewichtskonstanz getrocknet waren, besaßen sie folgende Druckfestigkeiten:
Stärkezusatz 0,446 kg/t (0, 045 °/o) etwa 0,91 kg pro Kügelchen, 0,892 lcg/t (0,089%)
1,43 kg pro Kügelchen 4,46 kg/t (0,45 °/o) 3,48 kg pro Kügelchen Erfindungsgemäß
frisch hergestellte, gerollte Kügelchen aus feinzerkleinertem Eisenoxydkonzentrat
enthalten etwa 6 bis 30 Gewichtsprozent Feuchtigkeit und etwa 0,045 bis 0,45 Gewichtsprozent
zugesetztes Bindematerial.