DE2233133C2

DE2233133C2 - Aushärtung von kaltgebundenen, eisenhaltigen Pellets

Info

Publication number: DE2233133C2
Application number: DE19722233133
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing.; Fries Werner de; 4200 Oberhausen Heinrich
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1976-10-21

Description

Die Erfindung betrifft die Aushärtung von kaltgebundenen, eisenhaltigen Pellets, die aus pelletierfein aufgemahlenen HüUcnwerks-Kreislaufstoffen mit einem Anteil an Staub aus Entstaubungsanlagen von Sauerstoffaufblaskonvertern oder aus diesem Staub'65 allein unter Zusatz von pelletierfein aufgemahlenen hydraulischen Bindemitteln geformt und anschließend auseehärtet werden.

Es ist bekannt, Feinerze zusammen mit Gichtstaub unter Zusatz von Zement zu Briketts zu formen. Die Härtung des Zementanteiles erfolgt dabei durch Auslagern, Trocknen oder Brennen der Briketts oder durch Behandlung mit Dampf.

Weiterhin ist es bsim Pelletieren von Eisenerzen oder Hochofen- und Stahlwerkstaub bekannt, hydraulische Bindemittel, z. B. Zementklinker zuzusetzen Hydraulische Bindemittel sind solche anorganischen Stoffe, die unter Zusatz von Wasser zu einem Material von hoher mechanischer Festigkeit erhärten, ihre höchste Festigkeit aber erst nach einer gewissen Aushärtezeit erreichen. Diese Pellets werden durch Auslagern ausgehärtet. Dabei zeigen die Pellets die unerwünschte Neigung, zusammenzubakken Das soll bei dem bekannten Verfahren dadurch vermieden werden, daß die Pellets während der Aushärtung in filterfeuchtem Eisenerzschlich unter gegenseitig«Isolierung eingebettet werden (deutsche Patentschrift 1583 199, Grängesberg-Erz-Bncfe, Fe-

"Siese Aushärtung erfolgt in Silos, die mit den Pellets und dem Eisenerzschlich kontinuierlich gefüllt und entleert werden (»Stahl und Eisen« 90 [972] Nr 21 S 1165 bis 1167). Dabei bleibt der Füllstand in den Silos in etwa konstant. Nach dem Austrag aus den Silos muß der Schlich sorgfältig von den Pellets abgetrennt werden. Dazu muß außer einer ersten Absiebung noch eine Waschsiebung vorgenommen werden Ohne Waschsiebung wurden die Pellets einen zu hohen Anteil an Haftkorn aufweisen, das bei der Reduktion im Hochofen zu Ofenstörungen führt.

Im Anschluß an die Aushärtung der Pellets unter Einbettung in Schlich und nach der beschriebenen Abtrennung des Schliches erfolgt eine weitere Aushärtung auf Freilager. Insgesamt nimmt die Härtung etwa 28 Tage in Anspruch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei ^er Aushärtung von Pellets der eingangs genannten Art ein Zusammenkleben mit einfachen Mitteln zu verhindern. ,JO

Das geschieht gemäß der Ei-findung dadurch, daß die Pellets während ihrer Aushärtung mindestens so lange in einer Relativbewegung zueinander gehalten werden, bis kein Zusammenkleben mehr auftritt.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also auf eine Einbettung in Eisenerzschlich verzichtet. Der mit der Verwendung und der Abtrennung des Schliches verbundene Aufwand ist daher nicht erforderlich. ,

Wann der Zeitpunkt erreicht ist, zu dem kein Zusammenkleben mehr auftritt, läßt sich leicht feststellen. Es ist nur notwendig, eine Probemenge von der vorgesehenen Zusammensetzung im Labormaßstab während unterschiedlich langer Zeiten einer Relativbewegung gemäß der Erfindung auszusetzen. Es wurde gefunden, daß der maßgebende Zeitpunkt weitgehend unabhängig von der Rohstoffzusammensetzung ist und im Rahmen der Verfahrensbedingungen gemäß der Erfindung bis zu etwa 5 Stunden beträgt.

Es zeigte sich auch, daß mit Zementzusatz hergestellte Pellets aus Hüttenwerkskreislaufstoffen mit einem Anteil an Staub aus Entstaubungsanlagen von Sauerstoffaufblaskonvertern eine beträchtliche Grünfestigkeit aufweisen, die höher ist als bei zementgebundenen Pellets aus Eisenerz. Diese Pellets überstehen den Durchgang durch den Bunker trotz der dort

auf sie wirkenden punktförmigen Belastung ohne nennenswerten Abrieb oder Bruch. Der Grund dafür könnte in dem verhältnismäßig hohen Gehalt der Hüttenwerkskreislaufstoffe und insbesondere des Staubes aus Entstaubungsanlagen von Sauerstoffaufblaskonvertern au Alkalien liegen, durch den die Zementabbindung aktiviert wird. Es soüte daher stets ein gewisser Anteil an Staub aus Entstaubungsanlagen vorliegen. Dieser Anteil sollte mindestens 15°/o betragen. Pellets, die aus Siaub aus Entstaubungsanlagen von Sauerstoffaufblaskonvertem vollständig oder zu einem Anteil bestehen, sind nach einer Auslagerung von nur etwa 48 Stunden bei Raumtemperatur so weit ausgehärtet, daß sie eine hohe Trommelfestigkeit aufweisen und ohne nennenswerten Abrieb gefördert und einem Reduktionsofen zugeleitet werden können. Von dei zur Aushärtung notwendigen 48 Stunden besteht nur innerhalb der ersten 5 Stunden die Gefahr, daß die Pellets zusammenkleben. Es genügt daher, wenn die Pellets nur wäh- *° rend dieser kurzen Zeitspanne in einer Relativbewegung gehalten werden. Die Pellets können aber auch, wenn ein entsprechend groß dimensionierter Bunker verwendet wird, während der gesamten 48 Stunden in Bewegung gehalten werden. »5

Die Bewegung der Pellets relativ zueinander kann durch verschiedene Mittel, z. B. Drehtrommel, Schüttelrinne u. ä., erreicht werden. Es zeige sich jedoch, daß schon eine geringe Relativbewegung der Pellets ausreicht, um das unerwünschte Zusammenkleben zu verhindern. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, daß die Relativbewegung der Pellets vermittels Durchlauf durch einen Bunker bewirkt wird. Unter Bunker ist hier ein stillstehendes Gefäß zu verstehen, das stetig cntleerbar ist.

Die Aushärtung der Pellets kann durch das Einblasen von Heißluft oder Dampf als Wärmemittel beschleunigt werden. Für die direkte Zugabe der Pellets in ein Roheisen- oder Stahlbad (z. B. als Kühlerz bei der Stahlherstellung) ist es erforderlich, daß die Pellets trocken sind, um eine Dekrepitation zu vermeiden. Es kann daher weiter vorgesehen werden, daß die Pellets im unteren Teil des Bunkers durch das eingeblasene Wärmemiltel getrocknet werden. Diese Trocknung sollte erst dann erfolgen, wenn die Pellets eine genügende Trommelfestigkeit erreicht haben.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Relativbewegung nur so lange erfolgt, bis kein Zusammenkleben mehr auftritt, und daß die weitere Härtung dann unter Wasser vorgenommen wird. Das Wasser kann auf 40 bis 70° C aufgeheizt werden. Diese Art der Härtung bringt einen weiteren Vorteil mit sich: Durch das bei der Härtung venvendete Wasser wird der bei der Verarbeitung von Hüttenwerkskreislaufstoffen zwangläufig sich ergebende, relativ hohe Alkaligehalt aus den P?'lets teilweise ausgelaugt, ohne daß dabei der Härtevorgang beeinträchtigt wird. Durch diesen erniedrigten Alkaligehalt sind die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Pellets für den Einsatz im Hochofen besser geeignet, und das Alkalieinbringen in den Hochofen ist geringer, als wenn die Hüttenwerkskreislaufstoffe z. B. in eine Sinteranlage eingesetzt worden wären. Bekanntlich führen zu hohe Alkalimengen im Hochofen zu Ofenstörungen.

Zur Durchführung des erfindungsgemä^en Verfahrens wird ein Bunker oenutzt, der einer Pelletiervorrichtung nachgeschaltet ist und dessen Austragsvorrichtung auf eine solche Austragsgeschwindigkeit eingestellt ist, daß der Bunker stets gefüllt bleibt. Bei einer solchen an sich bekannten Vorrichtung schlägt die Erfindung vor, daß in den Bunker ein oder mehrere Einlaufrohre münden, in denen sich die Pellets zu einer Säule aufstauen und deren Volumen auf eine Verweilzeit der Pellets von 2 bis 5 Stunden ausgelegt ist. Als Einlaufrohr kann allgemein ein oben und unten offener Behälter verwendet werden, der einen beliebigen, jedoch kleineren Querschnitt als der nachgeschaltete Bunker aufweist. Durch diese Maßnahme wird die Relativbewegung der Pellets in den ersten Stunden nach der Herstellung erhöht.

Soll eine Aushärtung der Pellets unter Wasser vergenommen werden, genügt ein Volumen des Bunkers, das auf eine Verweilzeit der Pellets von 5 Stunden ausgelegt ist.

Die Erfindung sei an dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel und der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung stellt schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dar. Sie weist auf zwei Vorratsbunker 1 für pelletierfeine Hüttenwerkskreisiaufstoffe und Konvertierstaub sowie einen kleineren Vorratsbunker 2 für das hydraulische Bindemittel. Nach dem Austrag aus den Vorratsbunkern 1, 2 gelangen die Rohstoffe in eine Mischtrommel 3, wo sie innig miteinander vermischt werden. Von dort wird die Mischung dem Pelletierteller 4 zugeführt, auf dem die Pellets geformt werden.

Zur Aushärtung werden diese Pellets unmittelbar anschließend durch einen Bunker5 durchgesetzt. Aus dem Bunker 5 wird über eine regelbare Austragsvorrichtung 6 immer nur so viel Material entleert, wie vom Pelletierteller 4 zugeführt wird, so daß der BunkerS stets voll bleibt. Die einzelnen Pellets bewegen sich während des Durchganges durch der. Bunker mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Auf diese Weise entsteht eine Bewegung der Pellets relativ zueinander, die bereits ausreicht, um ein Zusammenkleben der Pellets an ihren Oberflächen zu verhindern.

Um die Relativgeschwindigkeit der Pellets während der ersten 5 Stunden der Aushärtung, in der die Gefahr des Zusammenklebens besteht, zu erhöhen, ist dem Bunker 5 ein Einfüllrohr 7 vorgeschaltet. Es können auch mehrere Einfüllrohre verwendet werden. In dem Einfüllrohr? bildet sich eine Säule aus Pellets, die auf der im BunkerS vorhandenen Polletbeschickung ruht. Durch das stetige Entleeren über die Austragsvorrichtung 6 bewegt sich die Säule in dem Einfallrohr 7 ebenso wie die Beschickung im Bunker 5 langsam abwärts. Währenddessen wird dem Einfüllrohr laufend neues Material zugeführt.

Das Volumen des Einfüllrohres 7 ist auf eine durchschnittliche Verweilzeit der Pellets von 2 bis 5 Stunden ausgelegt. Bei einer Tageserzeugung von 100 t und bei einem Schüttgewicht der Pellets von 2 t/m³ beträgt das Volumen des Einfüllrohres rund 6,25 m³ (3 Stunden Verweilzeit) und das des Bunkers rund 93,75 m^s (45 Stunden Verweilzeit). Ohne Verwendung des Einfüllrohres wäre der Bunker bei einer Verweilzeit von 48 Stunden auf einen Inhalt von rund 100 m³ auszulegen.

Der Bunker 5 kann in seinem Unterteil mit Düsen 8 versehen werden, durch die ein Wärmemittel, wie Heißluft oder Dampf, eingeblasen wird. Auf

diese Weise läßt sich der Aushärtungsprozeß beschleunigen und ein definiertes Temperaturniveau einstellen. Man kann die Temperatur und die Menge des Wärmemittels so wählen, daß die Pellets den Bunker 5 trocken verlassen.

In der Zeichnung ist eine weitere Vorrichtung zur Aushärtung dargestellt. Hierbei gelangen die Pellets vom Pelletierteller 4 aus in einen kleinen Bunker 9, der mit einem regelbaren Austrag 10 versehen ist. Durch diesen Bunker 9 wandern die Pellets mit einer solchen Geschwindigkeit, daß sich eine durchschnittliche Verweilzeit von etwa 5 Stunden für jedes Pellet ergibt. Das Volumen dieses Bunkers 9 beträgt bei der oben angegebenen Tagesproduktion von 100 t rund 10,4 m³. Nach dem Durchsatz durch diesen Bunker sind die Pellets zwar noch nicht ausreichend abriebfest, aber es besteht keine Gefahr des Zusammenklebens mehr. Die weitere Aushärtung der Pellets erfolgt dann unter Wasser. Dazu gelangen die Pellets aus dem kleinen Bunker 9 in ein mit Wasser gefülltes Becken 11, in dem sie etwa 43 Stunden verweilen. Die Pellets können aus dem Becken 11 kontinuierlich oder diskontinuierlich entnommen werden. Das Becken 11 ist mit einem Zufluß 12 und einem Abfluß 13 für das Wasser versehen.Mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpe wird das Wasser ständig umgewälzt. Im vorliegenden Falle wird das Wasser im Kreislauf geführt und nur das verbrauchte Wasser bzw. die Wasserverluste durch Frischwasser ersetzt. Es ist vorteilhaft, das Wasser auf eine Temperatur von 40 bis 70⁰C zu erwärmen. Dadurch wird die Aushärtungszeit verkürzt, und der Alkaligehalt der Pellets wird gesenkt.

Auf der beschriebenen Anlage werden die Pellets in der folgenden Weise hergestellt:

An Hüttenwerkskreislaufstoffen werden pelletierfciner Hochofengichtstaub und Walzenschlacke sowie Staub aus der Entstaubungsanlage von Sauerstoffaufblaskonvertern (LD-Staub) entsprechend Tafel 1 gemischt und mit einem hydraulischen Bindemittel versetzt. Im vorliegenden Fall wurden 10⁰O pelletierfeiner Zementklinker zugesetzt. Der Zementklinker kann auch durch ein anderes hydraulisches Bindemittel ganz oder teilwiese ersetzt werden. Als ein solches Bindemittel kann z. B. pelletierfein aufgemahlene Hochofenschlacke verwendet werden. Aus dieser Mischung werden Pellets mit der Korngröße von 16 bis 20 mm hergestellt Nach dem Durchgang durch den Bunker bei einer durchschnittlichen Verweilzeit von 48 Stunden und bei Umgebungstemperatür zeigten die Pellets im getrockneten Zustand nach den genormten Bedingungen eine ISO-Trommelfestigkeit von 70 bis 95V«>6,3mm (vgl. Tafel 2 a). Trotz der vergleichsweise kurzen Aushärtezeiten liefert somit das erfindungsgemäße Verfahren Pellets mit einer für die Weiterverarbeitung ausreichenden Abriebfestigkeit. Wenn die Pellets nicht sogleich verbraucht werden, sondern auf ein Lager gebracht werden, so verfestigen sie sich weiter, was sich in einer erhöhten Druckfestigkeit nach einer 28tägigen Lagerung bemerkbar macht überraschenderweise ändert sich jedoch die ISO-Trommelfestigkeit nicht mehr nennenswert (vgl. Tafel 2 b).

In einem Verfahrensabschnitt wurde die Aushärtetemperatur so gesteigert, daß die Pellets nach ihrer Trocknung eine Temperatur von 50⁰C aufwiesen. Das ergab nicht nur eine Verkürzung der Aushärtezeit, sondern auch eine Steigerung der ISO-Trom melfestigkeit von 74 °/o auf 81 %> > 6,3 mm.

Tafel 1

Verwendete Mischung
von Hüttenwerkskreislaufstoffen

	Zusammensetzung	LD-Staub	in°/o
Pelletsorte	Gichtstaub	100,0	Walzen schlacke
Il		30,0	_ ■
12	70,0	15,0	—
13	50,0	15,0	35,0
14	15,0	50,0	70,0
15	15,0	43,8	35,0
16	16,9	39,3

Tafel 2

ISO-Trommelfestigkeit

kaltgebundener Pellets 16 bis 20 mm

a) Aushärtungsdauer 48 Stunden

	Temperatur ~ 10⁰C	%	Temperatur ~ 20° C	°/o
Pelletsorte	°/o	— 0,5 mm	°/o	- 0,5 mrr
	+ 6,3 mm	4,9	+ 6,3 mm	7,2
Il	86.3	9,1	89,1	9,7
12	86,3	5,3	81,3	4,0
13	93.5	28,8	94.8	19,3
14	57,8	nicht bestimmt	68,8	18,1
15		74.1	16,4
	nicht bestimmt	76,1	9.8
16		88,0	6,0
		92,3

b)	Aushärtungsdauer 2!	i Tage	Vo	— 0,5 mm
Pelletsorte				9,3
		Temperatur ~ 10° C		9,5
Il		%> + 6,3 mm		5,3
		82,4		5,3
12		81,6		15,3
		93,6		9,7
13		93,7		13,1
		78,0		10,9
14		86,9		10,5
		79,5		9,2
15		83,7		7,8
		87,2		6,1 ■
16		88,0
		90,0
92,6

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahrei hergestellten Pellets klebten, unabhängig von ihre Ronslorlzusammensetzung, nach einer Zeit voi 5 Stunden nicht mehr zusammen. Die Pellets wur den nach einer im Bunker vorgenommenen Härtunj zur weiteren Aushärtung in ein Wasserbeckei gegeben. Die Wassertemperatur betrug 50⁰C Nach dieser Behandlung wurde eine ISO-Trom melfestigkeh gefunden, die über der lag, die ski bei einer Härtung ausschließlich im Bunker ein gestellt hatte (84·/· gegenüber 81Ve). Bei diesel unter Wasser vorgenommenen Härtung fiel der Al kaligehalt von 1,47·/· auf etwa die Hälfte des Aus gangswertes ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aushärtung von kaltgebundenen, eisenhaltigen Pellets, die aus Mischungen aus pelletierfein aufgemahlenen Hüttenwerkskreislaufstoffen mit einem Anteil an Staub aus Entstaubungsanlagen von Sauerstoffaufblaskonvertern oder aus diesem Staub allein unter Zusatz von pelletierfein aufgemahlenen hydraulischen Bindemitteln geformt und anschließend ausgehärtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets während ihrer Aushärtung mindestens so lange in einer Relativbewegung zueinander gehalten werden, bis kein Zusammenkleben mehr auftritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung der Pellets durch den Durchlauf durch einen Bunker bewirkt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung der Pellets durch Einblasen von Heißluft oder Dampf als Wärmemittel beschleunigt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets im unteren Teil des Bunkers durch das eingeblasene Wärmemittel getrocknet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung nur so lange erfolgt, bis kein Zusammenkleben mehr eintritt, und daß anschließend die weitere Härtung unter Wasser vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des verwendeten Wassers 40 bis 70° C beträgt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der einem Pelletierteiter ein Bunker nachgeschaltet ist, dessen Austragsvorrichtung auf eine solche Austragsgeschwindigkeit eingestellt ist, daß der Bunker stets gefüllt bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bunker (5) ein oder mehrere Einlaufrohre (7) münden, in denen sich die Pellets zu einer Säule aufstauen und deren Volumen auf eine Verweilzeit der Pellets von 2 bis 5 Stunden ausgelegt, ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, bei der einem Pelletierteller ein Bunker nachgeschaltet ist, dessen Aus- 5<> tragsvorrichtung auf eine solche Austragsgeschwindigkeit eingestellt ist, daß der Bunker stets gefüllt bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Bunkers (9) auf eine Verweilzeit der Pellets von 5 Stunden ausgelegt ist.