DE1903052C - Verfahren zur Herstellung und Wärmebehandlung von Formungen aus Erzen aller Art - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- lung bedingten größeren Aufwandes behaftet. Hinzu

lung und Wärmebehandlung von Formungen aus kommt jedoch noch ein weiterer wesentlicher Man-

Erzen aller Art, insbesondere Eisenerz, wobei zu- gel: Man stellt nämlich fest, daß die Wärmeempfind-

nächst durch Mahlen zumindest eines Teiles des lichkeit der Pellets, d. h. insbesondere die Gefahr

Erzes ein pulverförmiges Rohmaterial hergestellt 5 eines Platzens der Pellets in der Trocknungszone,

wird, dieses pulverförmjge Rohmaterial mit Flüssig- um so größer ist, je feiner das verwendete Rohmate-

keit angefeuchtet und die so gebildete Paste nach rial ist. Diese Erscheinung dürfte vor allem damit zu

eventueller Homogenisierung durch Druck- und erklären sein, daß der Austritt des bei der Trocknung

Scherbeanspruchung zu wiirstchenartigen Formungen im Innern der Peliets erzeugten Wasserdampfes um

geformt wird und hiernach die Formlinge einer zwei- io so schlechter erfolgen kann, je feiner die Körnung

stufigen Wärmebehandlung in oxydierender oder des Rohmaterials ist.

reduzierender Atmosphäre durch Vorbrennen auf Es ist weiterhin auch bekannt, dem Rohmaterial

einem Wanderrost und Fertigbrennen in einem Dreh- zum Zwecke einer Erhöhung der Festigkeit der

rohrofen unterworfen werden. Ptilets "bestimmte Zusätze, beispielsweise Bentonit,

Zur Stückigmachung von Feinerz ist es bekannt, 15 zuzugeben, was jedoch nicht in allen Fällen im Hin-Pellets (beispielsweise in einem rotierenden Granu- blick auf die gewünschte Qualität des Endproduktes lierteller durch gleichzeitige Zugabe von Rohmehl erwünscht ist und was vor allem eine beträchtliche und Feuchtigkeit) herzustellen und diese Pellets dann Komplizierung und Verteuerung des Verfahrens darzunächst auf einem Wanderrost zu trocknen und vor- stellt.

zubrennen und anschließend in einem Drehrohrofen ao Man hat ferner auch schon Erze in einer Vakuum-

fertigzubrennen. Damit die Pellets die Umwälz- strangpresse unter Anwendung von Druck- und

bewegung im Drehrohrofen ohne Zerfall und größeren Scherbeanspruchungen zu wiirstchenartigen Formlin-

Abrieb überstehen, müssen sie am Ende des auf dem gen geformt. Die Meinung der Fachwelt ging jedoch

Wanderrost erfolgenden Vorbrennvorganges eine be- bisher dahin, daß die Qualität dieser Formlinge nach

stimmte Druck- und Abriebfestigkeii besitzen. as ihrer thermischen Kirtung nicht so gut sei wie die

Für die zur Erzielung der gewünschten Festigkeit von Vergleichspellets. Man hat auch schon bei einer

erforderliche chemische bzw. physikalische Um- zweistufigen Wärmebehandlung von Erz in einer

setzung des Erzes in der Vorhrennzone sind nun — je Wanderrost-Drehrohrofenanlage die genannten würst-

nach Art des Erzer — bestimmte Werte von Vor- chenartigen Formlinge als Schutzschicht für darunter-

brenntemperatur, Ver-veilzeit in der Vorbrennzone, 30 liegende, wärmeempfindlichere Pellets benutzt. Die

Mahlfeinheit des Rohmaterials und Art der Gas- Herstellung zweier unterschiedlicher Formlingsarten

atmosphäre erforderlich, wobei zwischen diesen Fak- für die Wärmebehandlung auf derselben Anlage stellt

toren auch gegenseitige Wechselbeziehungen bestehen. jedoch einen erheblichen technischen Aufwand dar.

Bestimmte Erze benötigen nun bei der Wahl Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

üblicher Werte der Verweilzeit in der Vorbrennzone 35 ein einfaches Verfahren zur Herstellung und Wärme-

und der Mahlfeinheit sehr hohe Vorbrenntempera- behandlung von Formungen aus Erzen aller Art zu

türen, um die gewünschten Festigkeitseigenschaften entwickein, das es gestattet, mit einer wesentlich

der Pellets am Ende der Vorbrennzone zu erzielen. niedrigeren Materialvorbrenntemperatur als bisher

So liegt bei einem bekannten Verfahren, bei dem üblich war und ohne Erhöhung der Mahlfeinheit

Magnetitpellets auf einem Wanderrost vorgebrannt 40 Formlinge zu erzeugen, die nach dem Vorbrennen

und in einem Drehrohrofen fertiggebrannt werden, eine hohe Druck- und Abriebfestigkeit besitzen und

die Vorbrenntemperatur zwischen 870° und 900° C. sich durch eine geringe Wärmeempfindlichkeit, ins-

Hohe Vorbrenntemperaturen führen jedoch — wie besondere im ersten Stadium der Wärmebehandlung,

auf der Hand liegt — zu erheblichen technologischen auszeichnen.

Schwierigkeiten bei der Dimensionierung der Vor- 4j Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

brenneinrichtung. Bei Wanderrosten muß man bei- löst, daß die spezifische Oberfläche des pulverförmi-

spielsweise die Rostelemente aus besonders hoch- gen Rohmaterials zwischen 2000 und 5000 Blaine

wertigem Material herstellen und eventuell noch liegt und die Größe aller Teilchen kleiner als 500 Mi-

durch eine Schutzschicht gegen die hohen Vorbrenn- krön ist und daß das Vorbrennen mit einer niedrige-

temperaturen schützen. Mit zunehmender Vorbrenn- 5° ren Temperatur als bei Pellets gleicher Festigkeit

temperatur steigen daher sowohl der anlagentech- und gleicher Kornfeinheit erfolgt, bei Eisenerz mit

nische Aufwand als auch die laufenden Betriebs- einer Vorbrenn-Materialtemperatur zwischen 500

kosten beträchtlich. und 850° C.

Man könnte nun daran denken, zur Verringerung Wie an Hand der Versuchsergebnisse noch im

der Vorbrenntemperatur die Verweilzeit des Mate- 55 einzelnen erläutert wird, stellt man überraschend

rials in der Vorbrennzone zu verlängern. Damit ver- fest, daß die erfindungsgemäß hergestellten würst-

kleinert man jedoch auch die Durchsatzleistung einer chenartigen Formlinge nach dem Vorbrennen eine

gegebenen Anlage bzw. benötigt bei gleicher Durch- wesentlich höhere Druck- und Abriebfestigkeit als

satzleistung eine größere Anlage. Im Hinblick auf Pellets besitzen, die aus dem gleichen pulverförmigen

die hohen Kosten eines Wanderrostes scheidet daher 60 Rohmaterial hergestellt sind. Dies ermöglicht vor

eine solche Lösung aus wirtschaftlichen überlegun- allem eine Absenkung der Vorbrenntemperatur

gen aus. gegenüber Pellets gleicher Festigkeit und gleicher

Man hat ferner auch schon versucht, eine bc- Kornfeinheit, was eine preisgünstigere Herstellung

stimmte Druck- und Abriebfestigkeit der vorge- des Wanderrostes gestattet.

brannten Pellets bei verringerter Vorbrenntemperatur 65 Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung im

durch Verwendung eines feiner aufgemahlenen Roh- einzelnen erläutert. Es zeigt

materials zu erzielen. Diese Lösung ist zunächst ein- Fig. 1 und 2 Diagramme zur Erläuterung der

mai mit dem Nachteil des durch die feinere Vermah- Druckfestigkeit und des Abriebes in Abhängigkeit

von der spezifischen Oberfläche bzw, der Vorbrenntemperatur,

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

F i g. 4 ein Detail der Anlage gemäß F i g. 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 Rohmaterials ist kleiner als die von Rohmaterial für Pellets gleitner Festigkeit. Das Erz wird so weit aufgemahlen, daß die spezifische Oberfläche des pulverförmigen Rohmaterials zwischen 2000 und 5000cm-/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 wurstchenartigen Formungen geformt.

Die würstchenartigen Formlinge werden vorzugsweise mit einer völlig glatten Außenfläche hergestellt. Ihr Durchmesser beträgt vorzugsweise 5 bis 40 mm; ihre Länge liegt zwischen dem 0,7- und 2,5fachen 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 Rohmaterials 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 ein. Vorwärm-Materialtemperatur zwischen 500 und 850° C gewählt, also wesentlich niedriger als bisher für Eisenerzpellets üblich.

Überraschenderweise stellt man nun folgendes fest:

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

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

Für diese Versuche wurde das Eisenerz auf unter- »chicdliche Feinheit aufgemahlen. Dann wurden einerseits nach dem üblichen Verfahren Pellets und andererseits nach dem erfindungsgemäßen Verfahren würstchenartige Formlinge hergestellt. Beide Art von Formungen wurden sodann bei unterschiedlichen Temperaturen vorgebrannt.

F i g. 1 zeigt, daß unabhängig von der Mahlfeinheit die Druckfestigkeit von bei 800⁰C vorgebrannten würstchenartigen Formlinge (Kurve B) größer als die Druckfestigkeit von bei 1000° C vorgebrannten Pel- θο lets (Kurve Gl) und wesentlich größer als die Druckfestigkeit von b<ii 800° C vorgebrannten Pellets (Kurve G 2) ist. Dc- Abrieb von bei 800° C vorgebrannten wUrstchei «artigen Formungen (Kurve B') ist kleiner als der Abrieb von bei 1000° C vorge- «s brannten Pellets (Kurve G'i) und wesentlich kleiner als der Abrieb von bei 800° C vorgebrannten Pellets (Kurve G' 2).

Wie aus Fig, X femer hervorgeht, können würstchenartige Formlinge zur Erzielung derselben Druckfestigkeit aus einem wesentlich gröberen pulverförmigen Rohmaterial als Pellets derselben Druckfestigkeit hergestellt werden. In Fig, I ist in der Ordinate die Druckfestigkeit (in kg) bzw. der Abrieb (in %) und in der Abszisse die spezifische Oberfläche {in cm^a/g) aufgetragen.

F i g. 2 zeigt die Versuchsergebnisse für Pellets und aus demselben pulverförmigen Rohmaterial hergestellte würstchenartige Formlinge (spezifische Oberfläche des Rohmate riales 4850 cm²/g) bei unterschiedlichen Vorbrenntemperaturen. In der Ordinate ist wiederum die Druckfestigkeit (in kg) bzw. der Abrieb (in °/o) aufgetragen, während in der Abszisse die Vorbrenntemperatur (° C) angegeben ist.

Die Kurve β zeigt die Druckfestigkeit von würstchenartigen Formungen in Abhängigkeit von der Vorbrenntemperatur. Die Kurve ·· zeigt die Druckfestigkeit von Pellets. Bei einer Yc-brenntemperatur von 800^J C weisen die Pellets 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 Pellets erst bei einer Vorbrenntemperatur von über 1000° C erreicht wird.

F i g. 2 zeigt ferner in den Kurven ß' und -/ den prozentualen Abrieb für würstchenartige Formlinge bzw. für Pellets. Bei einer Vorbrenntemperatur von 800° C besitzen die Pellets einen Abrieb von nahezu 8°/o. Bei derselben Vorbrenntemperatur weisen die erfindungsgemäß hergestellten würstchenartigen Formlinge dagegen nur einen Abrieb von etwa 1 °/o 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 Pellets — 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 Pellets besitzt.

Mit dieser gegenüber Pellets grundsätzlich anderen Struktur dürfte auch ein weiterer überraschender Vorteil zusammenhängen, den man durch das erfinourigsgemäße Verfahren erzielt: Man stellt niimlich fest, daß die würstchenartigen Formlinge nicht nur bei gleicher Mahlfeinheit eine höhere Druck- und Abriebfestigkeit als Pellets besitzen, sondern sich darüber hinaus auch durch eine bessere Wärmcbestiindigkeit, d. h. eine geringere Wärmeempfindlichkeit bei einzm »Wärmeschock« auszeichnen.

Ein weiterer beachtlicher Vorteil der erfindungsgemäßen würstchenartigen Formlinge liegt in folgendem: Für dasselbe Material ist der Mittelwert der OesamtporositHt bei Pellets und würstchenartigen 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 Pellets erforderlich. Es ergibt sich ferner eine wesentliche Vereinfachung

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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 S niedrigere Vorbrenntemperatur gewählt werden, was die Herstellungskosten der Anlage wesentlich senkt und die Verwendung einer Schutzschicht auf dem Wanderrost entbehrlich macht.

Die in Pi g. 3 veranschaulichte Anlage enthält eine to Einrichtung 1 zum Mahlen des Erzes, ein gegebenenfalls auch zu Mischzwecken und zur Homogenisierung dienendes Silo 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 wUrstchenartiger Formlinge dient. Diese Formlinge werden dann einer Einrichtung 6 zugeführt, die als Trommel, Teller oder Schräg- *> förderbnnd ausgebildet ist und zum Rollen der Formlinge diiint. Anschließend erfolgt die Wärmebehandlung der Formlinge, beispielsweise auf einem Wanderrost ? und einem nachgeschalteten Drehrohrofen 8.

Ein Detail der Einrichtung S tat Herstellung der *$ würstchenartigen Formlinge ist in Fig.4 näher veranschaulicht. Diese Einrichtung enthält einen Behälter, dessen Bodta 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 )I3 aas reibungsannem Material, vorzugsweise Kunststoff, gebildet

Streicht der Knetann 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 IS gebildet, der bei einer bestimmten Länge von selbst abreißt

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung und Wärmebehandlung von Formungen aus Erzen aller Art,

40 insbesondere Eisenerz, wobei zunächst durch Mahlen zumindest eines Teiles des Erzes ein pulverförmiges Rohmaterial hergestellt wird, dieses ptilverförmige Rohmaterial mit Flüssigkeit angefeuchtet und die so gebildete Paste nach eventueller Homogenisierung durch Druck- und Scherbeanspruchung zu würstchenartigen Formungen geformt wird und hiernach die Formlinge einer zweistufigen Wärmebehandlung in oxydierender oder reduzierender Atmosphäre durch Vorbrennen auf einem Wanderrost und Fertigbrennen in einem Drehrohrofen unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Oberflache des pulverförmigen Rohmaterials zwischen 2000 und 5000 Blaine liegt und die Größe aller Teilchen kleiner als SOO Mikron Ht und daß das Vorbrennen mit einer niedrigeren Temperatur als bei Pellets gleicher Festigkeit und gleicher Kornfeinheit erfolgt, bei Eisenerz mit einer Vorbrenn-Materialtemperatur zwischen 500 und 850° C.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die würstchenartigen Formlinge mit einer weitgehend glatten Außenfläche hergeste/ft werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die wUrstchenartigen Formlinge nach ihrer Herstellung, insbesondere zur Abrundung ihrer Stirnflächenkanten, gerollt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die wUrstchenartigen Formlinge mit einem Durchmesser von 5 bis 40 mm und einer Länge zwischen dem 0,7- und 2,5fachen 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.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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