DE19816410A1 - Verfahren und Vorrichtung für das Sintern fein zerkleinerten Materials - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Sintern fein verteilten, Mangan enthaltenden Materials in einer Bandsintervorrichtung durch die Verwendung der Verbrennungswärme der Manganverbindungen, die im Material enthalten sind und einen hohen Oxidationsgrad aufweisen.

In Verbindung mit dem Abbau und dem Zerkleinern von Manganerz erhält man beachtliche Mengen fein zerkleinerten Erzes mit einer Partikelgröße von weniger als 6 mm. Heutzutage wird dieses fein zerkleinerte Erz nur teilweise genutzt, während der größte Teil dieses Erzes sich im Speicher befindet. Fein zerkleinertes Erz kann beim Erzschmelzen nicht in wesentli­ chen Mengen verwendet werden, da das fein zerkleinerte Mate­ rial leicht die Bildung einer festen Kruste im oberen Teil der Schmelze im Materialbett des elektrischen Ofens, der beim Schmelzen häufig verwendet wird, bewirkt. Die Ausbildung der Kruste verhindert ein gleichmäßiges Absetzen der Partie, die in den Schmelzofen gegeben werden soll, und sie erzeugt eine Kanalbildung der Reduktionsgase, die beim Schmelzverfahren erzeugt werden.

Fein zerkleinertes Manganerz wird im allgemeinen in einem Ofen gesintert, der mit einem sich bewegenden Gitter versehen ist, oder auf einem offenen gitterartigen Stahlband oder portionsweise in einer Pfanne einer Sintervorrichtung. Der zuerst erwähnte Gitterofen hat eine komplizierte Struktur und bedingt hohe Unterhaltskosten. Zusätzlich ist dieser Typ eines Gitterofens nur bei sehr großen Kapazitäten wirtschaft­ lich. Beim Sintern des Materialbettes auf einem offen gitter­ artigen Stahlband ist die Temperatureinstellung des Material­ bettes nicht sehr genau, da die Luft der Halle, die das Stahlband umgibt, direkt durch das Materialbett gesaugt wird. Bei einer Pfannensinterung bleibt die Sinterkapazität gering, und die Qualität des erhaltenen Sinterprodukts ist nicht homogen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einige der Nachteile des Standes der Technik zu eliminieren, und ein verbessertes und energiesparenderes Verfahren und eine Vor­ richtung für das Sintern fein zerkleinerten, Mangan enthal­ tenden Materials mittels eines kohlenstoffhaltigen Materials durch das Verwenden der Verbrennungswärme der Manganverbin­ dungen, die im Material enthalten sind, und die einen hohen Oxidationsgrad aufweisen, zu erzielen. Die wesentlichen neuen Merkmale der Erfindung werden aus den angefügten Ansprüchen deutlich.

Gemäß der Erfindung wird das fein zerkleinerte, Mangan ent­ haltende Material, das für das Sintern bestimmt ist, zunächst vorbehandelt, um das Sintern auf eine vorteilhafte Weise durchzuführen. Bei dieser Vorbehandlung wird dem fein zer­ kleinerten, Mangan enthaltenden Material ein Bindemittel und, sofern notwendig, etwas Brennmaterial hinzugefügt. Die erhal­ tene Mischung wird mikropelletisiert, wonach das Material für die Sinterung bereit ist. Das vorbehandelte Material, das für die erfindungsgemäße Sinterung vorgesehen ist, wird in eine Bandsintervorrichtung als ein im wesentlichen gleichmäßiges Materialbett gegeben, um das Sintern in einem im wesentlichen kontinuierlichen Betrieb durchzuführen. Gemäß der Erfindung ist die Bandsintervorrichtung vorteilhafterweise mit getrenn­ ten Zonen für das Trocknen und das Sintern des zu sinternden Materials und für das Abkühlen des gesinterten Produkts vor­ gesehen. Das aus der Kühlzone erhaltene gesinterte Material wird vorzugsweise weitergeleitet, beispielsweise zur Zerklei­ nerung, um die Partikelgröße des Materials so einzustellen, daß sie für den Schmelzofen geeignet ist. Das fein zerklei­ nerte Material, das beim Zerkleinern erzeugt wird, wird vor­ teilhafterweise zum Vorbehandlungsschritt des Sinterverfah­ rens zurückgeführt.

Wenn das Mangan enthaltende Material gemäß der Erfindung behandelt wird, so besteht das Materialbett, das einer Band­ sintervorrichtung zugeführt wird, vorteilhafterweise aus zwei Teilen. Auf der Bandoberfläche der Sintervorrichtung wird die schon gesinterte und zerkleinerte bettartige Schicht, die vorteilhafterweise aus ein und demselben Material besteht, zugeführt. Der Zweck dieses Bettes, das als Grundschicht dient, besteht darin, die Bandoberfläche, die für das Trans­ portieren des Materials verwendet wird, gegen ein Ankleben des Materials zu schützen. Auf die Grundschicht wird dann das eigentliche Mangan enthaltende Materialbett, das gesintert werden soll, zugeführt. Mindestens ein Teil des erforderli­ chen Brennmaterials kann auf die Oberfläche des zu sinternden Materials, das schon auf die Bandoberfläche gegeben wurde, hinzugegeben werden.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Bandoberfläche, die für den Transport des zu sinternden Materials verwendet wird, mit Gasflußöffnungen versehen, die in der Bewegungs­ richtung der Bandoberfläche und im Abstand zueinander ange­ ordnet sind, so daß die Gasflußöffnungen in der Bandoberflä­ che entlang deren gesamter Länge angeordnet sind. Die Gas­ flußöffnungen sind gegenseitig so angeordnet, daß sie in Querrichtung der Bandoberfläche einen Abstand zueinander aufweisen. Somit können die Gase bei der erfindungsgemäßen Behandlung des Materials vorteilhafterweise durch das sich in Behandlung befindliche Materialbett geleitet werden.

In der erfindungsgemäßen Bandsintervorrichtung sind um das Sinterband, das als Bandoberfläche des Materialbeförderungs­ teiles dient, in der direkten Nachbarschaft des Sinterbandes Gasleitungen für das Zuführen des Gases, das im Sinterverfah­ ren verwendet wird, vorteilhafterweise von einer Zone zur anderen installiert, um Zonen zu schaffen, die sich in der Temperatur unterscheiden. Solche Gasleitungen sind vorteil­ hafterweise so installiert, daß die Gase, die im Verfahren zirkuliert werden, zunächst in die Kühlungszone gebracht werden. Die Kühlungszone ist mittels der Gasleitungen in mindestens zwei Teile aufgeteilt, so daß ein Teil der Gase über Gasflußöffnungen, die auf der Materialbandoberfläche angeordnet sind, durch das heiße, gesinterte Material gelei­ tet werden, und ein Teil der Gase über die Gasflußöffnungen, die in der Materialbandoberfläche vorgesehen sind, durch das gesinterte Material, das schon im anderen Gasteil abgekühlt wurde, geleitet werden. Die Gase, die vom heißeren Teil der Kühlungszone kommen, das heißt vom ersten Teil der Kühlungs­ zone, werden mittels einer Gasleitung weiter zu einer Reakti­ onszone geführt, wo das eigentliche Materialsintern stattfin­ det. Vom Endteil der Kühlungszone, wo die Temperatur der ausgestoßenen Gase kleiner als die der Gase ist, die vom ersten Teil der Kühlungszone kommen, werden die Gase mittels einer Gasleitung zu einer kälteren Trocknungs- und Vorwär­ mungszone, die der heißen Reaktionszone vorangeht, geleitet. Die Gase, die von der Reaktionszone und von der Trocknungs- und Vorwärmungszone kommen, werden zur einer Gasreinigung und Gaskühlung geführt, von wo sie vorteilhafterweise in die Sintervorrichtung rückgeführt werden können.

In der Bandsintervorrichtung gelangt das zu sinternde, Mangan enthaltende Material zuerst durch die Trocknungs- und Vorer­ wärmungszone, wo durch das Materialbett Gase zirkuliert wer­ den, die man vom endgültigen Abkühlen des schon gesinterten Materials erhält. In der Trocknungs- und Vorerwärmungszone, wird das Material vorteilhafterweise nur teilweise getrock­ net, was hilft, daß das Materialbett vor dem Passieren der Reaktionszone zusammen bleibt.

Gemäß der Erfindung wird durch das Mangan enthaltende, zu sinternde Materialbett in der Reaktionszone Gas zirkuliert, das man vom vorbereitenden Kühlen des schon gesinterten Mate­ rials erhält. Die Temperatur des Gases befindet sich im Be­ reich von 700-800°C, wobei in diesem Fall das Materialbett schnell erwärmt wird. In Verbindung mit der Erwärmung wird Sauerstoff, der in den Manganverbindungen enthalten ist, aus dem Mangan enthaltenden Materialbett freigesetzt, und dieser Sauerstoff reagiert heftig mit dem kohlenstoffhaltigen Brenn­ material, das im Material enthalten ist oder ihm zugefügt wurde. Durch die exothermen Reaktionen, die durch den Sauer­ stoff bewirkt werden, erhöht sich die Temperatur des Materi­ albettes schnell bis zur Sintertemperatur im Temperaturbe­ reich von 1350-1450°C. Durch die hohe erhaltene Temperatur wird das zu sinternde Materialbett teilweise geschmolzen, und im Bett werden Gaskanäle und eine teilweise poröse Struktur mittels der Reaktionsgase und der Gase, die aus dem Bett freigesetzt werden, ausgebildet. Darüberhinaus werden in der Reaktionszone auch Reduktionsverfahren ausgeführt, die auf den Auswirkungen des Kohlenstoffs, der im Material enthalten ist, und dem Kohlenmonoxyd, das in diesen Reaktionen gebildet wird, beruhen, und diese Reduktionsverfahren beeinflussen sowohl die Manganverbindungen als auch die Eisenoxyde, die im Material enthalten sind.

In der erfindungsgemäßen Bandsintervorrichtung gelangt das Materialbett, das von der Reaktionszone kommt, in die Küh­ lungszone. Die Kühlung wird vorteilhafterweise in zwei Stufen ausgeführt. Am Beginn der Kühlungszone wird Gas, das weiter zur Reaktionszone zirkuliert wird, durch das Materialbett geleitet. Das Gas, das im Endteil der Kühlungszone verwendet werden soll, wird durch das gesinterte Materialbett und wei­ ter zur Trocknungs- und Vorerwärmungszone der erfindungsgemä­ ßen Sintervorrichtung geleitet. In der Kühlungszone wird das Materialbett auf eine Temperatur abgekühlt, die für die wei­ tere Verarbeitung geeignet ist. Zur selben Zeit wird die Struktur des gesinterten Materialbetts vorteilhafterweise verfestigt.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung für das Herstellen eines gesinterten Produkts können auf mehrere Mangan enthaltende Materialien angewandt werden. Solche Mate­ rialien sind beispielsweise Oxyde und kohlenstoffhaltige Manganmaterialien. Darüberhinaus ist es gemäß der Erfindung möglich, weniger des Manganmaterials zu verwenden, das einen hohen Oxydationsgrad hat. Auf der Basis des Oxydationsgrades des Mangans kann vorteilhafterweise beispielsweise die Menge des dem Material hinzuzufügenden Brennmaterials bestimmt werden.

Bei der Behandlung des Mangan enthaltenden Materials gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vor der Hochtemperatur­ behandlung ein Bindemittel und, sofern notwendig, etwas Brennmaterial zum Material hinzugefügt. Das verwendete Binde­ mittel ist Bentonit oder ein Material desselben Typs, wobei die Menge des Bindemittels vorteilhafterweise ungefähr 1 Gewichtsprozent des zu sinternden Materials beträgt. Das verwendete Brennmaterial ist Koks, Holzkohle oder ein anderes Material desselben Typs, wobei die Menge des Brennmaterials vorteilhafterweise 6-9 Gewichtsprozent des zu sinternden Materials beträgt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die angefügte Zeichnung, die ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung darstellt, näher erläutert.

Gemäß der Zeichnung werden das fein zerkleinerte, Mangan enthaltende Material 1, das behandelt werden soll, das Bento­ nit 2, das als Bindemittel dient, der Koks 3, der als Brenn­ material dient, das fein zerkleinerte Zirkulationsmaterial 4 des Verfahrens und der Zirkulationsstaub 5 in einer Mischvor­ richtung 6 gemischt, und die erhaltene Mischung wird einer Mikropelletierung 7 zugeführt. Das erhaltene, vorbehandelte Material B wird einer Bandsintervorrichtung 9 zugeführt, wobei das sich in Behandlung befindliche Material mittels eines Sinterbandes 12, das so angeordnet ist, daß es sich um Antriebs- und Umlenkrollen 10 und 11 dreht, befördert wird.

Auf das Sinterband 12 wird an seinem in Bewegungsrichtung ersten Ende durch ein Zuführteil 13 eine Schicht schon gesin­ terten Produktes zugeführt, um eine bettartige Grundschicht 23 zu bilden. Auf diese bettartige Grundschicht wird an ihrem ersten Ende, wenn man in Bewegungsrichtung des Sinterbandes 12 schaut, das eigentlich zu behandelnde Material 8 über ein Zuführteil 14 zugeführt. Ein Teil des Brennmaterials 26, das beim Sintern benötigt wird, wird durch eine Zuführvorrichtung 25 auf das zu behandelnde Material 8 zugeführt. Das sich auf dem Sinterband 12 befindliche, zu behandelnde Material B wird zuerst zur Trocknungs- und Vorerwärmungszone 15 gebracht, wo das Trocknen und die Vorwärmung mittels Gas, das vom hinteren Ende der Kühlzone 17 über eine Gasleitung 16 ausgestoßen wird, durchgeführt wird. Das Sintern des Materials B wird in der Reaktionszone 18 durchgeführt, wo Gas, das vom ersten Ende der Kühlzone 17 kommt, über die Gasleitung 19 zirkuliert wird. Durch die heißen Gase im Temperaturbereich von 700-800°C beginnt Sauerstoff, der in den Manganverbindungen enthalten ist, sich aus dem Materialbett 8 zu lösen, und dieser Sauerstoff reagiert heftig mit dem kohlenstoffhaltigen Brennmaterial, das im Material enthalten ist. Nun steigt die Temperatur bis auf die Sintertemperatur im Temperaturbereich von 1350-1450°C an. Nach dem Sintern geht das Material weiter zur zweistufigen Kühlungszone 17, wo die Kühlung mit­ tels Gasen, die durch die Gasleitungen 20 und 21 kommen, ausgeführt wird. Das Gas, das von der Gasleitung 20 kommt, wird weiter zur Gasleitung 16 geführt, und das Gas, das von der Gasleitung 21 kommt, wird zur Gasleitung 19 geführt. Das gesinterte Material, das man von der Kühlungszone 17 erhält, wird vorteilhafterweise weiter verarbeitet, beispielsweise durch das Zerkleinern in einem Brechwerk 22. Ein Teil des gesinterten Materials wird in die Sintervorrichtung 9 über das Zuführteil 13 rückgeführt, um die bettartige Grundschicht 23 für das neue zu sinternde Material neu zu schaffen. Die Gase, die aus der Sinterzone 18 und von der Trocknungs- und Vorerwärmungszone 15 abgegeben werden, werden zur Gasreini­ gung 24 geleitet, von wo sie, sofern dies gewünscht wird, zurück zum Sinterverfahren geleitet werden können.

Claims (10)

1. Verfahren zum Sintern fein zerkleinerten Materials, das Manganverbindungen mit einer Partikelgröße kleiner als 6 mm und einen hohen Oxidationsgrad enthält, mittels eines kohlen­ stoffhaltigen Materials in einer Bandsintervorrichtung (9) in einem im wesentlichen kontinuierlichen Betrieb, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch das Material (8), das in der Sinter­ vorrichtung (9) gesintert werden soll, heißes Gas (15, 18) geführt wird, das Verbrennungsreaktionen zwischen den im Material (8) enthaltenen Manganverbindungen, die einen hohen Oxidationsgrad aufweisen, und dem Kohlenstoff, der als Brenn­ material dient, bewirkt, so daß das Sintern (18) im wesentli­ chen durch die Verbrennungswärme, die vom Material (8) frei­ gegeben wird, durchgeführt wird, und daß das gesinterte Mate­ rial (8) vor seiner Abgabe aus der Sintervorrichtung (9) einer Kühlung (17) unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sintervorrichtung (9) durch das Materialbett (8)- Gas in der Trockungs- und Vorerwärmungszone (15), in der Reaktions­ zone (18) und in der Kühlungszone (17) geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung (17) des gesinterten Materials in zwei Stufen stattfindet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trocknungs- und Vorerwärmungszone (15) Gas verwendet wird, das man vom Kühlen (17) erhält.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionszone (18) Gas verwendet wird, das man vom Kühlen (17) erhält.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete zu sinternde Material (8) ein Oxydmaterial ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete zu sinternde Mate­ rial (8) ein Material auf Kohlenstoffbasis ist.

8. Vorrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der direkten Nach­ barschaft des Sinterbandes (12), das für den Transport des zu sinternden Materials (8) durch die Sintervorrichtung (9) verwendet wird, Gasleitungen (16, 17, 20, 21) installiert sind, um verschiedene Zonen (15, 17, 18) mit verschiedenen Temperaturen zu erzeugen, und um die Gase, die sich in diesen Gasleitungen ausbreiten, durch die Zonen (15, 17, 18) zu führen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trocknungs- und Vorerwärmungszone (15) und dem endgültigen Ende der Kühlungszone (17) eine Gasleitung (16) installiert ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Reaktionszone (18) und dem ersten Ende der Kühlungszone (17) eine Gasleitung (19) installiert ist.