DE1903052A1 - Verfahren zur Herstellung und Waermebehandlung von Formlingen aus Erzen aller Art - Google Patents

Description

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Polysius A.G. Neubeckum

Verfahren zur Herstellung und Wärmetehandlung von Formungen aus Erzen aller Art

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung und Wärmebehandlung von Formungen aus Erzen aller Art, beispielsweise Eisenerz.

Zur Stückigmachung von Feinerz ist es bekannt, Granalien (beispielsweise in einem rotierenden Granulierteller durch gleichzeitige Zugabe von Rohmehl und Feuchtigkeit) herzustellen und diese Granalien dann zunächst auf einem Wanderrost zu trocknen und vorzubrennen und anschließend in einem Drehrohrofen fertigzubrennen. Damit die Granalien (Pellets) die Umwälzbewegung im Drehrohrofen ohne Zerfall und größeren Abrieb überstehen, müssen sie am Ende des auf dem Wanderrost erfolgenden Vorbrennvorganges eine bestimmte Druck- und Abriebfestigkeit besitzen.

Für die zur Erzielung der gewünschten Festigkeit erforderliche chemische bzw, physikalische Umsetzung des Erzes in der Vorbrennzone sind nun - je nach Art des Erzes - bestimmte Werte von Vorbrenntemperatur, Verweilzeit in der Vorbrennzone, Mahlfeinheit des Rohmateriales und Art der Gasatmosphäre erforderlich, wobei zwischen diesen Faktoren auch gegenseitige Wechselbeziehungen bestehen.

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Bestimmte Erze benötigen nun bei Wahl üblicher Werte der Verweilzeit in der Vorbrennzone und der Mahlfeinheit sehr hohe Vorbrenntemperaturen, um die gewünschten Festigkeitseigenschaften der Granalien am Ende der Vorbrennzone zu erzielen. Hohe Vorbrenntemperaturen führen jedoch - wie auf der Hand liegt - zu erheblichen technologischen Schwierigkeiten bei der Dimensionierung der Vorbrenneinrichtung. Bei Wanderrosten muß man beispielsweise die Rostelemente aus besonders hochwertigem Material herstellen und evtl. noch durch eine Schutzschicht gegen die hohen Vorbrenntemperaturen schützen. Mit zunehmender Vorbrenntemperatur steigen daher sowohl der anlagentechnische Aufwand als auch die laufenden Betriebskosten beträchtlich.

Man könnte nun daran denken, zur Verringerung der Vorbrenntemperatur die Verweilzeit des Materiales in der Vorbrennzone zu verlängern. Damit verkleinert man jedoch auch die Durchsatzleistung einer gegebenen Anlage bzw. benötigt (bei gleicher Durchsatzleistung) eine größere Anlage.

Schließlich hat man auch schon versucht, eine bestimmte Druck- und Abriebfestigkeit der vorgebrannten Granalien bei verringerter Vorbrenntemperatur durch Verwendung eines feiner aufgemahlenen Rohmaterial es zu erzielen« Diese lösung ist zunächst einmal mit dem Nachteil des durch die feinere Vermahlung bedingten größeren Aufwandes behaftet. Hinzu kommt jedoch noch ein weiterer, wesentlicher Nachteil: Man stellt nämlich fest, daß die Wärmeempfindlichkeit der Granalien, d.h. insbesondere die Gefahr eines Platzens der Granalien in der Trocknungszone, umso grosser ist, je feiner das verwendete Rohmaterial ist. Diese Erscheinung dürfte vor allem damit zu erklären sein, daß der Austritt des bei der Trocknung im Innern der Granalien erzeugten Wasserdampfes um so schlechter erfolgen

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kann, je feiner die Körnung des Rohmateriales ist.

Es ist schließlich auch bekannt, dem Rohmaterial zum Zwecke einer Erhöhung der Festigkeit der Granalien bestimmte Zusätze, beispielsweise Bentonit, zuzugeben, was jedoch nicht in allen Fällen im Hinblick auf die gewünschte Qualität des Endproduktes erwünscht ist und was vor allem eine beträchtliche Komplizierung und Verteuerung des Verfahrens darstellt.

Angesichts dieser Schwierigkeiten liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung und Wärmebehandlung von Formungen aus Erzen aller Art zu entwickeln, das es gestattet, mit einer wesentlich niedrigeren Materialvorbrenntemperatur als bisher üblich war und ohne Erhöhung der Mahlfeinheit Formlinge zu erzeugen, die nach dem Vorbrennen eine hohe Druck- und Abriebfestigkeit besitzen und sich durch eine geringe Wärmeempfindlichkeit, insbesondere im ersten Stadium der Wärmebehandlung, auszeichnen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst durch Mahlen zumindest eines Teiles des Erzes ein pulverförmiges Rohmaterial hergestellt wird, dessen spezifische Oberfläche kleiner als die des Rohmateriales für Granalien gleicher Festigkeit und gleicher Vorbrenntemperatur ist, daß dann das pulverförmige Rohmaterial mit Flüssigkeit befeuchtet und die so gebildete Paste nach eventueller Homogenisierung durch Druck- und Scherbeanspruchung zu würstchenartigen Formungen geformt wird und daß hiernach die Formlinge einer Wärmebehandlung in oxydierender oder reduzierender Atmosphäre unterworfen werden, wobei das Vorbrennen mit einer niedrigeren Temperatur als bei Granalien gleicher Festigkeit und gleicher Kornfeinheit erfolgt.

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Vorzugsweise wird das Erz so weit aufgemahlen, daß die spezifische Oberfläche des Rohmateriales «wischen 2000 und 5000 Blaine liegt und die Größe aller Teilchen kleiner als 500 Mikron ist.

Die würstchenartigen Formlinge werden vorteilhaft mit einem Durchmesser von 5 - 40 mm und einer Länge zwischen dem 0,7- und 2,5-fachen Wert des Durchmessern hergestellt. Bei Eisenerz liegt die Vorwärm-Materialtemperatur zweckmäßig zwischen 500 und 85O⁰C.

Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines an Hand der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispieles hervor. Ee zeigen

Pig.1 und 2 Diagramme zur Erläuterung der Druckfestigkeit und des Abriebes in Abhängigkeit von der spezifischen Oberfläche bzw. der Vorbrenntemperatur;

Fig.3 eine Schemadarstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig.4 ein Detail der Anlage gemäß Fig.3.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchgeführt:

Zunächst wird ein pulverförmiges Rohmaterial hergestellt, Indem zumindest ein Teil des Erzes gemahlen wird. Die spezifische Oberfläche dieses Rohmateriales ist kleiner als die von Rohmaterial für Granalien gleicher Festigkeit. Vorzugsweise wird das Erz so weit aufgemahlen, daß die spezifische Oberfläche des pulverförmigen Rohmate-

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riales zwischen 2000 und 5000 cm /g (Blaine) liegt und daß die größten Teilchen kleiner als 500 Mikron sind.

Das pulverförmige Rohmaterial wird dann mit Flüssigkeit befeuchtet und eventuell mit einem Bindemittelzusatz versehen. Die so gebildete Paste wird nach einer eventuellen Homogenisierung zu würstchenartigen Formungen geformt,

Die würstchenartigen Formlinge werden vorzugsweise mit einer völlig glatten Außenfläche hergestellt. Ihr Durchmesser beträgt vorzugsweise 5 - 40 mm; ihre Länge liegt zwischen dem 0,7- und 2,5-fachen Wert des Durchmessers. Die einzelnen Formlinge werden entweder mechanisch abgetrennt oder reißen selbst unter der Wirkung ihres Eigengewichts ab; in diesem Falle kann die Abrißlänge durch Änderung der Zusammensetzung des Rohmateriales beeinflußt werden.

Die würstchenartigen Formlinge werden beim erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise noch zur Abrundung ihrer Stirnflächenkanten gerollt und eventuell gesiebt, ehe sie einer Wärmebehandlung unterworfen werden, die in oxydierender oder reduzierender Atmosphäre erfolgen kann. Bei Eisenerz wird dabei eine Vorwärm-Materialtemperatur zwischen 500 und 850°C gewählt, also wesentlich niedriger als bisher für Eisenerzgranalien üblich.

Überraschenderweise stellt man nun Folgendes fest:

Verglichen mit Granalien, die aus dem gleichen pulverförmigen Rohmaterial hergestellt sind, besitzen die erfindungsgemäßen würstchenartigen Formlinge nach Beendigung des Vorbrennvorganges eine wesentlich höhere Druck- und Abriebfestigkeit.

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Die Fig.1 und 2 zeigen die Ergebnisse von Versuchen, die mit einem kalkhaltigen lothringischen Eisenerz durchgeführt wurden.

Pur diese Versuche wurde das Eisenerz auf unterschiedliche Feinheit aufgemahlen. Dann wurden einerseits nach dem üblichen Verfahren Granalien und andererseits nach dem erfindungsgemäßen Verfahren würstchenartige Formlinge hergestellt. Beide Arten von Formungen wurden sodann bei unterschiedlichen Temperaturen vorgebrannt.

Fig.1 zeigt, daß unabhängig von der Mahlfeinheit die Druckfestigkeit von bei 800⁰C vorgebrannten würstchenartigen Formlinge (Kurve B) größer als die Druckfestigkeit von bei 1000⁰C vorgebrannten Granalien (Kurve G1) und wesentlich größer als die Druckfestigkeit von bei 800⁰O vorgebrannten Granalien (Kurve G2) ist. Der Abrieb von bei 800⁰C vorgebrannten würstchenartigen Formungen (Kurve B^f) ist kleiner als der Abrieb von bei 100O⁰C vorgebrannten Granalien (Kurve GM) und wesentlich kleiner als der Abrieb von bei 80O⁰C vorgebrannten Granalien (Kurve G'2).

Wie aus Fig.1 ferner hervorgeht, können würstchenartige Formlinge zur Erzielung derselben Druckfestigkeit aus einem wesentlich gröberen pulverförmigen Rohmaterial als Granalien derselben Druckfestigkeit hergestellt werden. In Fig.1 ist in der Ordinate die Druckfestigkeit (in kg) bzw. der Abrieb (in fl) und in der Abszisse die spezifische Oberfläche (in cm /g) aufgetragen.

Fig.2 zeigt die Versuchsergebnisse für Granalien und aus demselben pulverförmigen Rohmaterial hergestellte würstehenartige Formlinge (spezifische Oberfläche des Rohma-

teriales 4850 cm /g) bei unterschiedlichen Vorbrenntempe-

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ratüren. In der Ordinate ist wiederum die Druckfestigkeit (in kg) bzw. der Abrieb (in $>) aufgetragen, während in der Abszisse die Vorbrenntemperatur (⁰C) angegeben ist.

Die Kurve β zeigt die Druckfestigkeit von würstchenartigen Formungen in Abhängigkeit von der Vorbrenntemperatur. Die Kurve f zeigt die Druckfestigkeit von Granalien. Bei einer Vorbrenntemperatur von 800 C weisen die Granalien eine Druckfestigkeit von etwa 2,5 kg auf, während die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten würstchenartigen Formlinge eine Druckfestigkeit von mehr als 6 kg besitzen, die von Granalien erst bei einer Vorbrenntemperatur von über 100O⁰C erreicht wird.

Fig.2 zeigt ferner in den Kurven β ' und V^f den prozentualen Abrieb für würstchenartige Formlinge bzw. für Granalien. Bei einer Vorbrenntemperatur von 800⁰C besitzen die Granalien einen Abrieb von nahezu 8 f> . Bei derselben Vorbrenntemperatur weisen die erfindungsgemäß hergestellten würstchenartigen Formlinge dagegen nur einen Abrieb von etwa 1 ^ auf.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte wesentliche Verbesserung der Druck- und Abriebfestigkeit dürfte ihren Grund u.a. darin haben, daß das Material bei der Herstellung der würstchenartigen Formlinge eine gewisse Verdichtung erfährt, die auf die Struktur der Formlinge einwirkt. Bei den würstchenartigen Formungen ist die äußere Oberfläche nämlich verhältnismäßig glatt, während die gröberen Teilchen - im Unterschied zu den Verhältnissen bei Granalien - vorwiegend im Inneren der Formlinge vorhanden sind. Durch Untersuchung des Abriebes wurde nämlich festgestellt, daß die Oberfläche von würstchenartigen Formungen einen höheren Feinanteil als die Oberfläche von

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Granalien besitzt.

Mit dieser gegenüber Granalien grundsätzlich anderen Struktur dürfte auch ein weiterer überraschender Vorteil zusammenhängen, den man durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt: Man stellt nämlich fest, daß die würstchenartigen Formlinge nicht nur bei gleicher Mahlfeinheit eine höhere Druck- und Abriebfestigkeit als Granalien besitzen, sondern eich darüberhinaus auch durch eine bessere Wärmebeständigkeit, d.h. eine geringere Wärmeempfindlichkeit bei einem "Wärmeschock" auszeichnen.

Ein weiterer beachtlicher Vorteil der erfindungsgemäßen wurstchenartigen Formlinge liegt in Folgendem: Für dasselbe Material ist der Mittelwert der Gesamtporosität bei Granalien und würstchenartigen Formungen zwar gleich; die Abweichungen vom Mittelwert sind jedoch bei würstchenartigen Formungen um ein Mehrfaches geringer.

Durch die Erfindung ergeben sich somit zahlreiche Vorteile: Das Rohmaterial muß weniger fein aufgemahlen werden als bisher für Granalien erforderlich. Es ergibt sich ferner eine wesentliche Vereinfachung in den zur Herstellung der gebrannten Formlinge dienenden Anlagenteilen. Man erreicht weiterhin eine verbesserte Produktivität bei der Wärmebehandlung in einem porösen Materialbett. Schließlich kann vor allem in dem Wanderrost-Drehrohrofen-System eine niedrigere Vorbrenntemperatur gewählt werden, was die Herstellungskosten der Anlage wesentlich senkt und die Verwendung einer Schutzschicht auf dem Wanderrost entbehrlich macht.

Die in Fig.3 veranschaulichte Anlage enthält eine Einrichtung 1 zum Mahlen des Erzes, ein gegebenenfalls auch zu Mischzwecken und zur Homogenisierung dienendes Silo

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2 für das Rohmehl, ferner eine Einrichtung 3 zur dosierten Zugabe von Flüssigkeit und eventuellen weiteren Zusätzen.

In einem Silo 4 wird die so erzeugte Paste homogenisiert, ehe sie in eine Einrichtung 5 gelangt, die zur Herstellung würstchenartiger Formlinge dient. Diese Formlinge werden dann einer Einrichtung 6 zugeführt, die beispielsweise als Trommel, Teller,oder Schrägförderband ausgebildet ist und zum Rollen der Formlinge dient. Anschließend erfolgt die Wärmebehandlung der Formlinge, beispielsweise auf einem Wanderrost 7 und einem nachgeschalteten Drehrohrofen 8.

Ein Detail der Einrichtung 5 zur Herstellung der würstchenartigen Formlinge ist in Fig.4 näher veranschaulicht. Diese Einrichtung enthält einen Behälter, dessen Boden 9 durch ein Lochblech gebildet wird, über das wenigstens ein Knetarm 10 in Richtung des Pfeiles 11 periodisch hinwegstreicht. Die Wand des dargestellten loches 12 wird durch eine eingesetzte Büchse 13 aua reibungsarmem Material, vorzugsweise Kunststoff, gebildet.

Streicht der Knetarm 10 über das Loch 12 hinweg, so wird die im Behälter befindliche Paste 14 durch das Loch 12 nach unten gedrückt, wobei sich ein würstchenartiger Formling 15 bildet, der bei einer bestimmten Länge von selbst abreißt.

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Claims (7)

Paten tansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung und Wärmebehandlung von Formungen aus Erzen aller Art, beispielsweise Eisenerz, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst durch Mahlen zumindest eines Teiles des Erzes ein pulverförmiges Rohmaterial hergestellt wird, dessen spezifische Oberfläche kleiner als die des Rohnjateriales für Granalien gleicher Festigkeit und gleicher Vorbrenntemperatur ist, daß dann das pulverförmige Rohmaterial mit Flüssigkeit befeuchtet und die so gebildete Paste nach eventueller Homogenisierung durch Druck- und Scherbeanspruchung zu würstchenartigen Formungen geformt wird und daß hiernach die Formlinge einer Wärmebehandlung in oxydierender oder reduzierender Atmosphäre unterworfen werden, wobei das Vorbrennen mit einer niedrigeren Temperatur als bei Granalien gleicher Festigkeit und gleicher Karafeinheit erfolgt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz so weit aufgemahlen wird, daß die spezifische Oberfläche des Rohmateriales zwischen 2000 und 5000 Blaine liegt und die Größe aller Teilchen kleiner als 500 Mikron ist.

3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die würstchenartigen Formlinge mit einer weitgehend glatten Außenfläche hergestellt werden.

4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die würstchenartigen Formlinge nach ihrer Herstellung, insbesondere zur Abrundung ihrer Stirnflächenkanten, gerollt werden.

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5.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die würstchenartigen Formlinge mit einem Durchmesser von 5 bis 40 mm und einer Länge zwischen dem 0,7- und 2,5-fachen Wert des Durchmessers hergestellt werden, wobei die einzelnen Formlinge entweder mechanisch abgetrennt werden oder selbst abreißen.und die Abrißlänge durch Zusätze zum Rohmaterial beeinflußt wird.

6.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die würstchenartigen Formlinge vor ihrer Wärmebehandlung noch gesiebt werden.

7.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Eisenerz die Vorwärm-Materialtemperatur zwischen 500 und 850⁰C liegt.

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