DE1508051A1 - Verfahren zur Herstellung vorreduzierter Kugeln (Pellets) aus eisenoxydhaltigem Material - Google Patents

Verfahren zur Herstellung vorreduzierter Kugeln (Pellets) aus eisenoxydhaltigem Material

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DE1508051A1
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DE19661508051
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Ahrendt William Arthur
Donald Beggs
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Midland Ross Corp
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Description

■ ' J
Kennwort: Fall
Patentanmeldung
Anmelder: MIDLAHD-HOSS CORPORATION Cleveland, Ohio, V.St.A.
Verfahren zur Herstellung vorreduzierter Kugeln (Pellets) aus eisenoxydhaltigem Material.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung vorreduzierter (metallisierter) Kugeln (Pellets) aus eisenoxydhaltigen Materialien, welche zur Verwendung in Hochöfen oder Stahlschmelzöfen geeignet sind. Die Erfindung befaßt sich ferner mit der Massenherstellung von Pellets, welche in ihren physikalischen und metallurgischen Eigenschaften den bekannten Pellets überlegen sind. Speziell ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung metallisierter Pellets unter Anwendung des sog. "Schnellerhitzungs"-Verfahrens gerichtet, bei dem die Reduktion von aus Eisenerz und kohlenstoffhaltigem Material bestehenden Pellets in einer
Gesamtbehandlungszeit von wenigen Minuten abläuft. 909843/0705
Damit solche Pellets in der Stahlindustrie verwendet werden können, müssen sie bestimmte Struktureigenschaften aufweisen, damit sie einer rauhen Behandlung als Schüttgut, beispielsweise beim Beladen eines Erzschiffes oder beim Entladen und Aufschütten zu einer Halde standhalten können· Darüberhinaus müssen die Pellets in hohem MaSe witterungsbeständig sein, damit sie auch bei langanhaltenden Witterungseinflüssen keine Änderung ihrer chemischen, physikalischen oder metallurgischen Eigenschaften erfahren. Ferner müssen solche Pellets eine möglichst hohe Dichte besitzen, damit eine Hochofencharge solcher Pellets eine maximale Eisenmenge je Volumeneinheit enthält.
Ein bekanntes, den vorstehenden Anforderungen genügendes Herstellverfahren verwendet den "Schnellerhitzungs"-Prozeß, bei dem verhältnismäßig hohe Temperaturen und kurze Zykluszeiten vorgesehen werden· Bei dem bekannten Verfahren wird eine granulierte Masse aus Eisenoxyd und Kohlenstoff in einem unmittelbar beheizten Ofen während
Über weniger Minuten bis auf eine Temperatur/1200 C erhitzt, wobei die Ofenatmosphäre im wesentlichen frei von ungebundenem Sauerstoff ist. Die granulierte Masse wird sehr, schnell erhitzt, damit die von der Masse erzeugten Gase diese gegenüber den Einflüssen der Umgebungsatmosphäre, d*h. der Ofenatmosphäre, schützen, so daß ein unmittelbar beheizter Ofen verwendet werden kann·
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Bei diesem bekannten Verfahren fallen jedoch nicht notwendigerweise Pellets an, die die gewünschten Eigenschaften besitzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduzierung (Metallisierung) eines kompakten, Eisenoxyde und Kohlenstoff enthaltenden Materials anzugeben, durch da· Pellets hoher Dichte erhalten werden.
Di« Grünpellet« werden aus einer Mischung hergestellt, die Eiseners, 10 bis 20 % kohlenstoffhaltiges Material, Wasser und ein geeignetes Bindemittel enthält. Die Gfrünpellets werden zunächst bei einer Temperatur von vorsugsweise unterhalb 315° C getrocknet, welcher besondere» Trocknungaschritt vorgesehen wird, um eine Abblätterung zu vermeiden, die gelegentlich beim Trocknen der Pellets unter zu rascher Aufheizung auf eine zu hohe Temperatur erfolgen kann. Die getrockneten Pellets werden dann ein oder zwei Lagen hoch auf die Oberfläche ™ eines Ofenherdes aufgegeben und dort erhitzt, indem man diese einer Wärmeitrahlungsquelle von einer Temperatur von 980 bis 1200° C aussetzt. Der Ausdruck "einer Wärmequelle aussetzen" soll hier bedeuten, daß die Pellets der Wärmequelle so nahe sind, daß jegliche nennenswerte Änderung der Temperatur der Quelle unmittelbar zu einer Änderung der Temperatur in den Pellets führt und daß die
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Pellets, falls sie ausreichend lang der Wärmequelle ausgesetzt werden, Im wesentlichen die Temperatur der Wärmequelle annehmen· Die Kugeln werden der Wärmequelle von einer Temperatur von 980 bis 1200° C für eine Zeitspanne
einer bis
von/drei Minuten ausgesetzt, welcher Verfahreneschritt als Vorerhitzungeschritt bezeichnet wird, bei dem die flüchtigen Bestandteile des Eisenerzes und der kohlenstoffhaltigen Materialien aus den Pellets ausgetrieben werden. Die Pellets werden danach für eine Zeitspanne von 4- bis 12 Minuten einer zweiten Wärmestrahlungsquelle von einer Temperatur zwischen 1260 und 14-30° C in einer Atmosphäre ausgesetzt, welche im wesentlichen keinen freien Sauerstoff und weniger als 10 % brennbare Gase enthält. Während dieser zweiten Stufe werden die Pellets metallisiert, d.h. es läuft eine Reaktion ab, bei der sich freies Eisen bildet und CO und COo freigesetzt werden, dieser Metallisierungsvorgang ist eine endotherme Reaktion; deshalb ist die Temperatur der Wärmequelle etwas höher als die Temperatur, bei der diese endotherme Reaktion abläuft. Genauer ausgedrückt bedeutet dies, daß die Pellets, obwohl die Temperatur der Wärmequelle zwischen 1260 und 1430° C liegt, auf einer etwas niedrigeren Temperatur bleiben, da ein Teil der von Pellets aufgenommenen Wärme zur Durchführung der endothermen Seaktion verbraucht wird. Nach einer zur Umwandlung der Pellets ausreichenden Zeit bleiben diese einer Wärmequelle
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von 1260 bis 1430° C ausgesetzt, jedoch wird hierbei die Atmosphäre geändert, indem der Anteil der brennbaren Gase-auf über 10 % erhöht wird. Die Pellets bleiben den letzteren Bedingungen für eine Zeitspanne von 1 bis 3 Minuten ausgesetzt, während welcher Zeit sich eine erste Schmelzphase aus Eisenoxyd und Siliziumdioxyd bildet und in einem beträchtlichen Maße eine Schrumpfung der Pellets erfolgt. Nach diesem Schrumpfen wird eine Erstarrung der
Pellets bewirkt, indem man diese einem Wärmeableiter, M
z.B. einer Abschreckplatte, zuführt.
Experimentelle Arbeiten wurden insbesondere bei hochgradigen Eisenerzkonzentraten durchgeführt, wie diese heute produziert und zur Herstellung von Oxydpellets für Hochöfen verwendet werden; das Verfahren kann Jedoch in gleicher Weise auch auf andere Eisenoxyde enthaltende Materialien angewendet werden, zum Beispiel für den Rauch oder die Flugstäube von Stahlöfen mit Sauerstoffeinbla- g sung, für den Rauch von offenen Herdofen, für Hochofen-Gichtstaub oder einige der unmittelbar übernehmbaren Eisenerzmaterialien, wie. diese in verschiedenen Teilen der Welt gefunden werden, Die Untersuchungen waren ferner in erster Linie auf die Verwendung eines verhältnismäßig billigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels gerichtet, z.B. auf die Verwendung von roher Pooahontaskohle oder Lignitbraunkohle, da die Kosten des kohlen-
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stoffhaltigen Reduktionsmittels bei der Massenherstellung metallisierter Pellets äußerst wichtig sind. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch In gleicher Weise bei anderen Arten von kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln anwendbar, z.B. bei Anthrazitkohle, Hüttenkoks oder Petrolkoks. Speziell wurden bei den Untersuchungen zwei verschiedene Eisenerzkonzentrate verwendet, von denen eines in der Hauptsache Magnetit mit etwas Hämatit und etwa 4 % Siliziumdioxyd und das andere in der Hauptsache Magnetit mit sehr wenig Hämatit und etwa ? bis 8 % Siliziumdioxyd enthielten. Als kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel wurde rohe, pulverisierte Pocahontaskohle solcher Qualität verwendet, wie diese üblicher Weise als Beschickungsmaterial für Stahlwerk-Koksöfen verwendet wird.
Die experimentellen Untersuchungen waren darauf gerichtet, Pellets mit zwei Reduktionsgraden zu schaffen, nämlich mit 60 bis 90 prozentiger Reduktion. Bei zu 60 % metallisierten Pellets liegen 60 % des Gesaateisens als metallisches Eisen und bei zu 90 % metallisierten Pellets liegen 90 % des Gesamteisens ale metallisches Eisen vor· Der Grund dafür, daß nicht nur eine Reduktion zu 90 % sondern ebenfalls eine zu 60 % untersucht wurde, bestand darin, daß bei einer Hochofencharge nicht notwenigerweise die höhere Reduktion vorgesehen werden muß, da dies dazu
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führen würde« daß der Hochofen zu sehr nach Art eines Kupolofens betrieben würde. Andrerseits kann mit einer Hochofenchsge, bei der die höher metallisierten Pellets mit üblichen Oxydpellets gemischt sind, eine optimale Hochofenleistung erreicht werden· Die Erfindung ist aber nicht nur zur Erzielung dieser speziellen Reduktionsgrade sondern für einen weiten Reduktionsbereich anwendbar.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wurde unter Verwendung
1,27 ▼on Pellets mit einem Durchmesser von XJBPDund 2,22 cm Durchmesser durchgeführt, welche entweder in einer Granuliertrommel oder auf einem Granulierteller hergestellt wurden. Das Verfahren ist jedoch in gleicher Weise anwendbar, wenn die granulierten Erze als Briketts oder in anderen Formen vorliegen.
Der erste Verfahrensschritt besteht in der Herstellung geeigneter Frischkugeln. Zu diesem Zweck wurden roh* Pocahontaskohle, die auf eine mittlere Feinheit von etwa Haschenweite 200 gemahlen war, und eine geringe Menge Bentonit einem Ei8enerzkonzentrat zugesetzt, das zu etwa 75 bis 80 % eine Feinheit besser als Haschenwelte 325 besaß· Dieser Mischung wurde eine zur Agglomerierung ausreichende Waesermenge zugesetzt· Bei einem Eigenerzkonzentrat mit etwa 95 % Elsenoxyd sind je 100 kg an trokkenem Konzentrat etwa 14,5 bis 16,8 kg Pocahontaskohle
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für eine 60 prozentige Reduktion und 21 bis 23 kg für eine 90 prozentige Reduktion erforderlich·.
Der zweite Verfahrensschritt besteht darin, die Friechkugeln in irgendeiner üblichen Weise derart zu trocknen, daß eine Abblätterung infolge zu rascher Trocknung und ebenfalls eine Oxydation oder ein Verbrennen irgendeines nennenswerten Anteiles der in den Frischkugeln enthaltenen Kohle vermieden werden. Dieser Trocknungsechritt wird vorzugsweise in einem Wanderroet-Ofen durchgeführt« bei welchem die Kugeln bis zu einer Höhe von 15 bis 20 cm aufgegeben werden; zur Trocknung wird eine Zirkulationsströmung von Heißluft oder heißen Gasen hergestellt. Bei der Trocknung muß darauf geachtet werden, daß die trockenen Kugeln nicht eine Temperatur von mehr als 3150O erreichen, falls freier Sauerstoff in den Trocknungegasen enthalten ist· Sowohl Magnetitkonzentrat als auch Pocahontaskohle besitzen einen deutlichen "Flammpunkt" bei etwa 343° C.
Nach der Trocknung der Kugeln erfolgt als nächster Verfahrensschritt die Vorerhitzung der Kugeln oder Pellets. Hierbei werden diese vorzugsweise für eine Zeitspanne von 1 bis 3 Minuten auf eine Temperatur von 8?0 bis 980° aufgeheizt, indem man die Pellets einer Strahlungswärmequelle aussetzt, welche eine Temperatur im Bereich von
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etwa 980 "bis 1200° C besitzt. Während dieser Voreriiitzung werden die flüchtigen Bestandteile der Kohle und des Eisenerzkonzentrates aus den Pellets herausgetrieben und die Pellets kalziniert. Es wurde festgestellt, daß dieser Vorerhitzungsschritt sehr schnell durchgeführt werden muß, damit verschiedene Effekte gleichzeitig erreicht werden: als erstes führt die rasche Befreiung von flüchtigen Bestandteilen zu einer beträchtlichen Entschwefelung der Kohle oder des in anderer -k'orm vorliegenden Kohlenstoffes. Die flüchtigen Schwefelverbindungen können aus den Pellets entweichen, bevor irgendeine richtige Metallisierung in nennenswertem Umfange erfolgt, die sonst eine Entschwefelung verhindern würde· Ferner werden durch die schnelle Entwicklung der flüchtigen, aus den Pellets entweichenden Bestandteilen die Pellets gegen die Gase der Ofenatmosphäre geschützt. Infolgedessen ist die Ofenatmosphäre, die zur Erzeugung der Strahlultgswärmequelle verwendet wird, nicht kritisch, ^ie Ofenatmosphäre besteht vorzugsweise aus Verbrennungsprodukten, so daß die Verwendung eines direkt beheizten Ofens ermöglicht ist. Während des Vorerhitzungsschrittes kann die die Pellets umgebende Ofenatmosphäre in einem geringen Umfang brennbare Gase oder freien Sauerstoff enthalten. Bei dieser Verfahrensstufe ist die Atmosphäre nicht kritisch, da die einzelnen Pellets durch die rasch in ihnen erzeugten flüchtigen Bestandteile geschützt werden. Als drittes werden
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durch die Vorerhitzung die Pellets für eine nachfolgende rasche Reduktion konditioniert, da hierbei alle Bestandteile der Pellets nahe bis zu der Temperatur herangebracht werden, bei der rasche Metallisierungsreaktionen ablaufen, wobei aber bei diesen Reaktionen eine Überlagerung der flüchtigen Bestandteile vermieden ist, die eben bei dieser Vorerhitzungsstufe schon ausgetrieben worden sind.
Als vierter Verfahrensschritt erfolgt die Reduktion oder Metallisierung, die vorzugsweise in einer Zeitspanne von vier bis zwölf Minuten durchgeführt wird, damit die Pellets unempfindlich gegenüber der sie umgebenden Ofenatmosphäre werden und damit eine für Eisen oxydierende Atmosphäre verwendet werden kann, die aber im wesentlichen keinen
freien
JMMMK Sauerstoff aufweist, für eine rasche Reduktion müssen die Pellets schnell auf eine Temperatur von 1095 bis 1150° C gebracht werden. Es wurde gefunden, daß bei Pellets, die durch eine Vorerhitzung bereits auf eine Temperatur von 870 bis 980° C gebracht worden sind, die Metallisierung durchgeführt werden&ann, indem man diese einer Strahlungswärmequelle von einer Temperatur von 1260 bis 1430° 0 aussetzt, wobei ein "Rosenknospenaufblühen" oder andere Formen des unerwünschten Abblätterns nicht auftreten. Während einer solch schnellen Metallisierung bewirkt der in den Pellets enthaltene Kohlenstoff eine rasche Reduktion des Eisenoxydj zu metallischem Eisen unter
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Freisetzung beträchtlicher Mengen von Kohlenstoffmonooxyd und Kohlenstoffdioxyd· Diese Reaktion ist stark endotherm und hält die Temperatur der Pellets auf etwa 1150° C1 auch wenn die Strahlungswärmequelle eine Temperatur von 1260 bis 1450° C besitzt. Die OfenatmoSphäre ist bei einer derartigem raschen Metallisierung nicht kritisch, so daß die Verwendung eines direkt beheizten Ofens möglich ist, wobei die Verbrennungsprodukte die Atmosphäre bei dem Metallisierungsschritt bilden.
Bei der fünften Stufe erfolgt die Schrumpfung oder Sinterung der Pellets. Unmittelbar anschließend an den Metallisierungsschritt werden die Pellets rasch auf eine Temperatur von etwa 1200 bis 1260° C in einer Zeitspanne Ton ein bis drei Minuten aufgeheizt, indem man sie der Wärmestrahlung eines Ofens von einer Temperatur von 1260 bis 1430° C aussetzt. Nachdem sie im wesentlichen während des Reduktionsschritteβ metallisiert worden sind, ist der restliche Kohlenstoffanteil verhältnismäßig gering und wird die endotherme Reaktion bedeutungslos oder fällt ganz weg, weshalb die Pellets sehr schnell auf die Ofentemperatur ansprechen können und annähernd die Temperatur 'des Ofens annehmen. Während des Sohrumpfungsschrittes wird in sehr kurzer Zeit eine Kugel» von 2,22 cm Durchmesser auf eine Kugel» von etwa 1,59 cm Durchmesser verkleinert. Diese rasche Schrumpfung wird vermutlich
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dadurch bewirkt, daß sich einmal eine erste eutektische Flüssigkeitsphase zwischen restlichem Wüstit und Siliciumdioxid bildet, was bei etwa 1180° 0 erfolgt, und daß »um anderen eine Sinterung stattfindet, die su» einer Agglomerierung der metallischen Eisenteilchen führt. Ba der Kohlenstoff während der Metallisierung reagiert, entsteht ein beträchtlicher Hohlraum innerhalb der Pellets; infolgedessen sind diese vor der Schrumpfung äußerst porös, wahrend der Schrumpfung oder Sinterung nehmen die Pellets einen halbplastischen Zustand an· Ss wurde festgestellt, daß sie während des SchrumpfungsSchrittes ungestört auf dem Ofenherd bleiben müssen, da sie zu plastisch sind, um mechanisch behandelt oder wegbewegt su werden. Damit die Pellets bei der Schrumpfung und der Sinterung ihre Form behalten, dürfen sie höchstens in zwei Lagen auf dem Ofenherd geschichtet werden·
Während des SchrumpfungsSchrittes ist die Ofenatmosphäre kritischer als beim Vorerhitzungsschritt und beim Metallisierungsschritt, da in allen praktischen Fällen nunmehr keine flüchtigen Bestandteile mehr aus den Pellets entweichen. Bei dem Schrumpfungs- oder Sinterungsschritt kann die Ofenatmosphäre von den Verbrennungsprodukten gebildet werden, doch sollte der Gesamtanteil an brennbaren Stoffen (CO+Wasserstoff) solcher Verbrennungspro-' dukte vorzugsweise im Bereich 10 bis 30 % liegen. Die
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Aufrechterhaltung einer Ofentemperatur von 1260 bis 1430°C erfordert bei einem solchen Anteil an brennbaren Stoffen entweder die Verwendung vorerwärmter Luft oder eine Anreicherung des Sauerstoffes in der Verbrennungsluft, damit ein direkt beheizter Ofen verwendet werden kann·
Der Schrumpfungs- oder Sinterungsschritt ist für die Eigenschaften der als Endprodukt erhaltenen metallisierten Pellets sehr wichtig· Durch das Schrumpfen und Sintern werden Pellets sehr hoher Abriebsfestigkeit erhalten, die einer rauhen Behandlung und einem Aufschütten standhalten können. Ferner wird durch das Schrumpfen und Sintern eine hohe SMHB)ichte der Pellets erreicht, was beim Hochofenprozeß sehr erwünscht ist· Es konnten leicht metallisierte Pellets mit einer Schüttdichte von 2,35 Tonnen/nr hergestellt werden. Durch den Sinterungs- und Schrumpfungsschritt erhalten die Pellets auch eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit. Sie weisen keinerlei Pyrophorizität (Neigung zur Selbstentzündung) auf, d.h., sie sind äußerst wirksam passiviert. Es ist allerdings nicht bekannt, ob durch die Ausbildung einer ersten flüssigen Phase beim Schrumpfungsprozeß, hervorgerufen durch die Reaktion des restlichen Wüsttfca mit Siliziumdioxyd oder anderen Bestandteilen des Ganggesteines, oder ob durch die Sinterung der metallischen Eisenteile die hohe Beständigkeit gegenüber einer Heoxydation erzielt wird, der die auf Halden aufgeschütteten Pellets durch Witterungseinflüsse ausgesetzt sind·
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Der sechste Verfahrensschritt besteht in einer Schnellabschreckung, bei der die sehr heißen plastischen Pellets rasch auf eine Temperatur von etwa 1095 bis 1150° C oder weniger abgeschreckt werden, indem die geschrumpften oder gesinterten Pellets der Einwirkung eines wassergekühlten Wärmeabieiters ausgesetzt werden. Eine Abschreckung, nach der die Pellets mechanisch gehandhabt werden können und nicht mehr in einem plastischen Zustand vorliegen, kann in zehn bis fünfzehn Sekunden erreicht werden, indem man sie ihre Wärme an einen solchen wassergekühlten Wärmeableiter abgeben läßt. Eine solche Abschreckung erbringt eine Erstarrung der ersten flüssigen Phase und auch eine engere Agglomerierung der metallischen Eisenteilchen. Nach dieser Abschreckperiode von zehn bis fünfzehn Sekunden können die heißen metallisierten Pellets leicht vom Herd abgestreift oder in sonstiger Weise entfernt und einer geeigneten Ablaufeinrichtung zugeführt werden, wobei sie gewünschtenfalls in einem Wasserbehälter abgeschreckt werden können· Die Ofenatmosphäre ist während dieses Abschreckschrittes nicht kritisch, da die Dauer des Schrittes zu kurz ist·
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.
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Fig. 1 zeigt in vereinfachten Teildarstellungen einen als Förderer ausgebildeten Ofen und einen Drehherdofen·
Fig· 2 stellt einen Schnitt durch den Drehherdofen gemäß der Linie 2*2 in Fig. 1 dar·
Der als Förderer ausgebildete Ofen 10 dient zur Trocknung der Frischkugeln, während in dem Drehherdofen 12 die Metallisierung oder Reduktion der Kugeln erfolgt. Der Ofen 10 umfaßt ein Gehäuse 14 und eine Wärmequelle 16, die beispielsweise durch elektrische Widerstände, Gasbrenner oder durch tob Ofen 12 sugefuhrte heiße Gase gebildet werden kann. Die Wärmequelle kann eine Temperatur bis su 315° C annehmen. Die frischen Kugeln 22 werden auf ein umlaufendes Band 20 abgegeben und in das Ofengehäuse 14 geführt, wo sie unter der Einwirkung der Wärmequelle 16 getrocknet werden. Hiernach verlassen die getrockneten ä Kugeln den Ofen 10 und wandern weiter in den Drehherdofen 12.
Der Drehherdofen 12 besitzt ein Gehäuse 24 mit einer Öffnung 25, die eine Vibrations-Einspeieevorrichtung 27 aufnimmt, mit tele der die trocknen Kugeln 22 in den Herdofen eingebracht werden.
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IDUÖUD1
Innerhalb des Ofengehäuses 24 ist ein riqförmiger Herd 26 angeordnet, der aus irgendeinem geeigneten feuerfesten Material hergestellt ist. An seiner Unterseite ist der Herd 26 mit einem Paar kreisförmiger Schienen 28 versehen, die auf Rädern 30 abgestützt sind, welche durch irgendeine übliche Antriebseinrichtung, z.B. durch einen Elektromotor 34, angetrieben werden, wobei sich dann der Herd 26 innerhalb des Gehäuses 24 dreht·
Um den Ofen 12 herum sind eine Vielzahl von Brennern 36 und Lufteinführrohren 48 angeordnet, die in die Außenwand des Gehäuses 24 eingesetzt sind. BIe Brenner 36 sind geringfügig geneigt und auf die Decke 38 des Gehäuses gerichtet, auf welche sie ihre Flammen richten. Die Brenner 36 erhitzen demgemäß die Decke 38, welche Wärme ausstrahlt. In der Decke 38 ist ein Bauchabzugskanal Wt- vorgesehen, der den durch die Decke 38 und den Herd 26 begrenzten Ofeninnenraum mit der Außenatmosphäre verbindet·
Innerhalb des Herdofens 12 ist in enger Nachbarschaft zur öffnung 25 eine Abschreckplatte 44 angeordnet, die aus einem wassergekühlten metallischen Teil besteht, dessen Oberfläche unmittelbar über dem Herd 26 liegt. Zwischen der Abschreckplatte 44 und der öffnung 25 ist eine wassergekühlte Schnecke 46 angeordnet, mit der die Kugeln oder Pellets 22 vom Herd 26 entfernt werden.
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Der Herd 26 wird, wie in Pig. 2 angedeutet ist, im Gegenuhrzeigersinn durch die Antriebseinrichtung 34 gedreht. Der Herdofen ist in vier verschiedene Zonen unterteilt, die mit A, B, C und D "bezeichnet sind. Bei der Drehung des 3HMHI 26 kommt jedem Teil des Ofens eine bestimmte "Verweilzeit innerhalb jeder Zone zu, welche Verweilzeit durch die Drehgeschwindigkeit des Ofens bestimmt wird. Innerhalb jeder Zone können die Temperatur und die Atmosphäre zum Teil durch die Brenner 36 und/oder durch Lufteinleitung über die Rohre 48 geregelt werden. Die getrockneten Kugeln 22 werden mittels der Aufgabevorrichtung in ein oder zwei Lagen auf den Herd 26 aufgebracht, so daß jede Kugel günstig der Wärme st%3U.ung der Decke 38 ausgesetzt ist. Bei Drehung des Herdes im Gegenuhrzeigersinn werden die Kugeln 22 durch die erste Zone geführt, in der die Brenner 36 die Decke bis auf eine Temperatur von 980 bis 1200° C, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 1125° C, aufheizen. Die Atmosphäre dieser Zone A ist nicht kritisch, da die aus den Pellets entweichenden flüchtigen Bestandteile eine Schut»atmosphäre gegen eine Oxydation bilden; bevorzugt wird diese Atmosphäre jedoch von den Verbrennungsprodukten gebildet mit einem Anteil an brennbaren Stoffen von weniger als 5 %· Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Herdes wird derart eingestellt, daß die Pellets in der ersten Zone ein bis drei Minuten je 2,5 cm Schichtdicke verweilen.
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In der zweiten Zone B erhitzen die Brenner 36 das Dach 38 auf eine Temperatur zwischen 1260 und 1430° C, bevorzugt auf eine Temperatur von etwa 1400° C. Während dieser Zeit durchlaufen die Pellets 22 eine endotherme Reaktion, bei der sich metallisches Eisen bildet und CO und CO2 abgegeben werden. Bas aus den Pellets 22 abgegebene CO und COo schützt diese gegenüber der OfenatmoSphäre; die Ofenatmosphäre kann für Eisen oxydiernd sein, als ob sie 1 bis 10 % brennbare Stoffe enthielte, und ein Teil des CO kann unter Wärmegewinnung verbrannt werden. Da die in den Pellets 22 ablaufende Reaktion endotherm ist, bleiben die Pellets selbst auf einer beträchtlich niedrigeren Temperatur als die des Daches 38. Die Pellets 22 werden in der zweiten Zone 10 bis 12 Hinuten je 2,5 cm Schichtdicke gehalten, so daß eine vollständige Metallisierung der Pellets durchgeführt wird. Hiernach gelangen sie in die dritte Zone C.
In der dritten Zone wird das Dach 38 auf einer Temperatur von 1260° bis 1430° C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 1370° C gehalten; da jedoch die endotherme Reaktion im wesentlichen beendet ist, steigt die Temperatur der Pellets stark an·
Die Ofengase werden im Gegenstrom zur Drehrichtung des Herdes geführt. Die dritte Zone des Ofens, d.h die
Schrumpfungs- oder Sinterungszone, ist mit üblichen 909843/0705
direkt heizenden Brennern ausgerüstet, die mit sauerstoffangereicherter oder vorerhitster Luft betrieben werden können, um einmal die Eonsentration der Verbrennungeprodukte an brennbaren Stoffen und um sum anderen die Temperatur der Zone in einem weiten Bereich variieren zu können. Die Zone B ist mit üblichen direkt heizenden Brennern und mit getrennten Lufteinführleitungen 48 ausgerüstet, welche etwa 45 cm über dem Niveau des Herdes angeordnet sind. Diese Lufteinleitrohre 48 sind vorgesehen, um den Überschuß an brennbaren Btoffen, die von der dritten sur sweiten Zone fließen, su verbrennen und um auch Kohlenet of fmonooxyd su verbrennen, was während der Reduktion aus den Pellets entweicht. Die erste Zone des Ofens ist mit Lufteinleitrohren ähnlich denen der »weiten Zone ausgerüstet, welche für denselben Zweck dienen·
In der dritten Zone wird bei Verwendung vorerhitzter Luft eine Atmosphäre mit vorzugsweise 10 bis 50 % brennbaren Grasen aufrechterhalten· Bei Verwendung von mit Sauerstoff angereicherter Luft ist der Prosentsatz an brennbaren Gasen je nach Grad der Anreicherung höher. Während dieser Periode durchlaufen die Pellets eine flüssige Phase und schrumpfen, wodurch ihre ^ichte zunimmt. Nachdem die Schrumpfung beendet ist, werden die Pellets 22 erstarrt, indem man diese der Einwirkung der Abschreckplatte 44 aussetzt, wenn sie in die vierte Zone D eintreten. Durch die Abschreckung der
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Pellets 22 an der Abschreckplatte 44 wird deren Temperatur rasch und beträchtlich unter die Schmelztemperatur herabgesetzt, so daß sie nunmehr mit der Schnecke 46 ziemlich schnell und ohne irgendeine Deformation oder ein Zusammenbacken abgeführt werden können·
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1* Verfahren zum Metallischmachen (Metallisieren) von Kugeln, (Pellets), die aus einer Mischung aus feinzerteiltem Eisenoxyd und einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets in einen Herdofen mit einer maximalen Schichtdicke von zwei Pellets eingebracht und einer Temperatur von mindestens 1315° C für eine solche Zeit ausgesetzt werden, daß ein beträchtlicher ™ Teil des Oxyds in Metall umgewandelt wird und eine Schrumpfung der Pellets erfolgt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets so lange erhitzt werden, bis sie um mindestens 5 % ihres ursprünglichen Volumens eingeschrumpft sind.
    3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge- a kennzeichnet, daß die Oberfläche der metallisierten und eingeschrumpften Pellets abgeschreckt wird und daß die Pellets nach der Abschreckung vom. Herd des Ofens angeführt werden.
    4·. Verfahren nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - zumindest
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    als Teileffekt für die Schrumpfung - die Pellets derart erhitzt werden, daß sich eine flüssige Phase zwischen den nicht umgewandelten Eisenoxyd- und Siliziumverbindungen in den Pellets bildet·
    5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets durch eine erste Zone geführt werden, in der sie soweit erhitzt werden, daß im wesentlichen ihre gesamten flüchtigen Bestandteile entweichen, daß die Pellets hiernach durch eine zweite Zone geführt werden, in der sie derart erhitzt werden, daß eine endotherme Reaktion zwischen Eisenoxyd und dem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel unter Reduzierung des Eisenoxyd zu Eisen und unter Bildung metallisierter Pellets erfolgt, daß die Pellets in eine dritte Erhitzungszone geführt werden, in der eine flüssige oder plastische Phase innberhalb der Pellets erzeugt und das Volumen der einzelnen Pellets reduziert wird, und daß die Pellets anschließend in eine vierte Temperaturzone geführt werden, in der die Temperatur der Pellets soweit herabgesetzt wird, daß die flüssige Phase erstarrt.
    6· Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Phase zwischen dem Eisenoxyd und Siliziumdioxyd in den Pellets gebildet wird.
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    S3
    7· Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets in der ersten Zone ein bisjlrei Minuten je 2,5 cm Schichtungsdicke, in der zweiten Zone vier bis zwölf Minuten je 2,5 cm Schichtungsdicke und in der dritten Zone ein bis drei Minuten je 2,5 cm Schichtungsdicke erhitzt werden.
    8· Verfahren nach Anspruch 7s dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der ersten Zone zwischen 930 und 1200° C, in der zweiten Zone zwischen 1260 und 11-30° C und in der dritten Zone zwischen 1260 und 1430° 0 beträgt·
    9· Verfahren nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einbringen der Pellets in den Herdofen das Eisenoxyd und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel mit Wasser gemischt und zu Kugeln geformt wird und daß die feuchten Kugeln unter Entzug eines beträchtlichen Waeeeranteilee getrocknet werden·
    10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 oder 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre in der ersten Zone im wesentlichen keinen freien Sauerstoff und weniger als 5 % brennbare Gase, die Atmosphäre in der zweiten Zone im wesentlichen keinen freien Sauerstoff
    9098A3/0705
    tv
    und weniger als 10 % brennbare Gase und die Atmosphäre in der dritten Zone im wesentlichen keinen fmen Sauerstoff und weniger als 10 % brennbare Gase aufweisen.
    11. Verfahren nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets zur Abschreckung über eine wassergekühlte Platte geführt werden, die in das Innere des Herdofens hineinragt.
    9098^3/0705
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