DE2360346A1 - Verfahren zur aufbereitung des beschickungsmaterials eines hochofens zum schmelzen von zink oder zink und blei - Google Patents

Description

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vln/au München-Pullach, 4. Dezember 1973

22912 - -

BREVETS METALLURGIQUES S.A., Boulevard de Perolles 4, Fribourg, Schweiz

Verfahren zur Aufbereitung des Beschickungsmaterials eines Hochofens zum Schmelzen von Zink oder Zink und Blei.

Die Erfindung betrifft die Aufbereitung des Beschickungsmaterials eines Hochofens oder Gebläseschachtofens, um Zink oder Zink und Blei.zu schmelzen und betrifft insbesondere die Aufbereitung von Briketts aus Zinkoxid oder Zinkoxid und Bleioxid, die für die Beschickung eines"derartigen Hochofens oder Gebläseschachtofens geeignet sind.

In der britischen Patentschrift 1 302 864 ist ein Verfahren zur Aufbereitung einer oxidhaltigen Stück-Charge für das Scheelzen in einem Hochofen beschrieben, wobei dieses Verfahren folgende Verfahrensschritte umfaßt:

a) Entschwefelung von sulfidischem Rohmaterial, welches dominierend Zink oder Blei oder eine Mischung aus Zink- und Bleigehalten enthält, wenn erforderlich, Zerkleinerung von besonderem oxidhaltigen Material; und

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inspected

b) Verdichten dieses besonderen oxidhaltigen Materials bei ei-

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nem Druck zwischen 0,155 und 3,1 t/cm ( 1 bis 20 t/lnch ) und einer Temperatur von wenigstens 500° C ohne Zugabe eines kohlenstoffhaltigen Bindemittels oder ehes anderen Bindemittels, um eine oxidhaltige Stück-Charge zu schaffen.

Obwohl dieses Verfahren gut für Röstgut anwendbar ist, d.h. für ein feines Material, welches durch Rösten von Zink/Bleisulfiderzen in einem geeigneten Röstofen (beispielsweise ein Fließbett-Röstofen) erzeugt wird, ist dieses Verfahren überhaupt nicht für sehr feine Zink-Rauchgase anwendbar, die bei einem Prozess, wie beispielsweise dem "Waelz-0fen"-Prozeß erzeugt werden, wobei verunreinigte Zink/Eisenoxid-Feststoffe mit einem kohlestoffhaltigen Reduktionsmittel in einem Rotierofen gefrischt werden, wobei eine Luftgegenströmung erzeugt wird, um eine sehr feine Suspension von Zinkoxid zu erhalten, die in Filtersäcken oder Filterschläuchen gesammelt wird.

Dieses sehr feine Zinkoxid läßt sich nur sehr schwierig handhaben und fließt auch nicht gut, wenn es zu einer Presse gefördert wird, wie beispielsweise eine Walzenpresse für die Herstellung von Briketts. Das Ergebnis besteht darin, daß das Oxid durch die Presse gelangt, ohne daß dabei Briketts geformt werden, oderteine ausreichende Verdichtung erzielt wird, damit Briketts bei einer erraten Pressung gebildet werden können.

Es wurde nun festgestellt, daß dieser sehr feine Zinkoxidpuder dazu verwendet werden kann, gute, ziemlich feste Briketts herzustellen, vorausgesetzt, daß der Puder in im wesentlichen kugelförmige Körner mit einem Durchmesser von 2 bis 10 mm geformt wird, bevor damit die Brikett-herstellende Presse beschickt wird.

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Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Her-' stellung von brikettiertem, oxidhaltigem Beschickungsmaterial ' für einen .Gebläseschachtofen und besteht aus den folgernden Verfahrensschritten:.

a) Bildung von im wesentlichen kugelförmigen Körnern aus sehr feinem Zinkoxidpuder oder Zinkoxid- und Bleioxidpuder mit einem mittleren Durchmesser von 2 bis 10 mm;

b) Aufheizen der Körner auf eine Tempera-tür von 500 bis 800 C; und

c) Brikettierung des Oxids bei einer Temperatur von 500° bis

800° C und einem Druck von 0,155 bis 5,1 t/cm² (1 bis 20 t

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/inch ), ohne die Zugabe eines Bindemittels, um dadurch fest zusammenhängende Briketts herstellen, die'für die Beschickung eines Hochofens bzw. Gebläseschachtofens geeignet sind.

• Das Öxid-Beschickungsmater.ial besteht in bevorzugter Weise dominierend aus Zinkoxid, obwohl es bis zu 5Ö Gew»-% Bleioxid enthalten kann. Wenn mehr als diese Menge an Bleioxid vorhanden ist, kann es erforderlich werden,^ die Brikettierbedingungen abzuändern. Es sei hervorgehoben, daß zusätzlich zum Bleioxid das Zinkoxidmaterial bis zu insgesamt 25 Gew.-% an Verunreinigungen enthalten kann, wie beispielsweise Kadmiumoxid, Kalziumoxid, Kieselerde oder Eisenoxid, obwohl das Material normalerweise nicht mehr als 10 Gew.-% an Verunreinigungen enthält.

In bevorzugter Weise wird der Pelletierverfahrensschritt in einer Anlage, wie beispielsweise einem Pelletierteller oder einer Pelletiertrommel durchgeführt. In einer solchen Anlage wird . feiner Puder und ein Wassersprühstrahl zu einem geneigt angeordneten umlaufenden Teller gefördert bzw. transportiert oder wer-

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den zu einer umlaufenden hohlen Trommel gefördert. Wenn sich der Teller oder die Trommel dreht, so führt sie ein Teil des Puders an der sich nach oben zu bewegenden Fläche mit und dieser Puder wird mit Hilfe einer Abschabvorrichtung von der Fläche entfernt und illlt dann auf den Boden des Tellers oder der Trommel zurück, von wo aus er dann wieder erneut von der umlaufenden Fläche nach oben mitgenommen wird. Das fortgesetzte Rollen der feuchten Puderteilchen führt zu einer Agglomerierung und damit zur Bildung von im wesentlichen kugelförmigen Pellets. Die Pellets werden dann auf eine Temperatur von 500° bis 800 C erhitzt , bevor der BrikettierverJäirensschritt durchgeführt wird.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den feinen Puder dadurch zu pelletieren, indem man ihn durch einen rotierenden erhitzten Ofen (bekannt als"Nodulierofen") (nodulizing kiln) bei einer Temperatur von 900° bis 1.300° C fordert. Die Pellets werden dann auf eine Temperatur von 500° bis 800° C abgekühlt, bevor der Brikettierverfahrensschritt ausgeführt wird.

Es ist vorteilhaft, etwas von einem fein aufgeteiltem, kohlenstoffhaltigem Feststoffmater.IaI, beispielsweise Kokslösche, dem Zinkoxid oder Zinkoxid und Bleioxid zuzugeben, bevor die Brikettierung durchgeführ-t wird, um dadurch den Brennstoffverbrauch des Schmelzvorganges durch Reduzierung der Menge des metallurgischen Koks wirtschaftlicher zu gestalten, der in den Hochofen mit den Briketts gefördert werden muß_r Derartige kohlenstoffhaltige Feststoffe arbeiten normalerweise nicht als Bindemittel, sondern dienen lediglich dazu, Kohlenstoff in die oxidhaltige Beschickung einzuführen, um dadurch die Menge des Reduktionsmittels herabzusetzen, welches getrennt in den Ofen eingegeben werden muß.

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Es wird angenommen, daß die Verbesserung der Brikettqualität, wenn vor der Brikettierung die Pellets geformt werden, sich darauf zurückführen läßt, daß die Pellets besser fließen und die Taschen in der Walzenpresse mehr ausfüllen bzw«, vollständiger ausfüllen,' was ,jedoch nicht mit Sicherheit gesagt werden kann. Allgemein wird man in bevorzugter Weise Pellets mit einem mittleren Durchmesser von 2 bis 6 mm herstellen.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wurde erfolgreich auf der Grundlage des folgenden Rohmaterials durchgeführt:

1.) Waelz-Oxidrauchgas; (Zinkdampf)

2.) "Poussiere" (Blue powder), der durch Berieselung der aus dem Kondensator des Zink-Gebläseachachtofens austretenden Gase erzeugt wird;

3.) "Sackhaus-Oxid" (Staubfilterkammeroxid) von einer Zinkoxid-Gewinnungsanlage;

von diesen Materialien sind die unter (1) und unter (3) ziemlich reines Zinkoxid, welches relativ niedrige Verunreinigungswerte aufweist, währen!das Material unter Punkt (2) ein teilweise metallisches, teilweise oxidhaltiges Zink/Bleimaterial ist, welches durch Wasserberieselung der den Bleischwall-Kondensator, eines Zink-Gebläseschachtofens verlassenden Gase erzeugt wird» Eine genauere Analyse dieser Materialien wird anhand der folgenden Beispiele angegeben»

Obwohl das bevorzugte Ausgangsmaterial für das Verfahren nach der Erfindung aus feinem Zinkoxid besteht, welches durch die Oxidation von Zink'dampf erzeugt wird, ist es auch möglich, andere Zinkoxide zu verwenden, wie diese beispielsweise beim

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Rösten von Zinksulfid und beim Mahlen des Produktes erzeugt werden. Das Hauptmerkmal besteht darin, daß das Zinkoxid derart beschaffen sein muß, daß es nicht frei in Hohlräume fließt, wie beispielsweise in die Taschen einer Brikettierpresse. Demnach bestehen die bevorzugten Ausgangsmaterialien aus feinen Oxiden, die durch Dampfphase-Oxidation erzeugt werden, beispielsweise Waelz-Oxid oder "Sackhaus"-Oxid ("Baghouse"-oxide), welches aus einem Gasstrom gesammelt wird. , -

In bevorzugter Weise werden die Pellets getrocknet und auf eine Temperatur von wenigstens 600° C gebracht, bevor die Brikettierpresse damit beschickt wird« Dies ist insbesondere dort wichtig, wo der Feuchtigkeitsgehalt der Pellets hoch ist, wie dies nach einer Trommel-Pelletieroperation bzw. Arbeitsgang der Fall ist. Die Pellets werden über einen Fülltrichter in üblicher Weise zur Walzenpresse gefördert und werden in heißem Zustand in der üblichen Weise gepreßt, um zusammenhängende Briketts mit guter mechanischer Festigkeit herzustellen.

Es wurden Briketts mit einer Kalt-RUttelfestigkeit (rattle strength) (wie dies im folgenden noch erklärt werden soll) von über 80 % und einer Heiß-Rüttelfestigkeit (wie dies im folgenden erläutert werden soll) von über 90 % aus sowohl Waelzoxid und "Poussiere" ("Blue Powder") hergestellt, wobei die Technik nach der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gebracht wurde, und zwar bei einer Brikettiertemperatur von ca. 700° C.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung.

Beispiel 1

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Deutsches Waelz-Oxid mit einer Zusammensetzung von 60,0 Gew.-% Zn, 11,6 Gew.-% Pb und 1,7 Gew.-% S wurde in Form eines feinen "Puders mit Wasser zu einem Pelletierteller gefördert und wurde in im wesentlichen kugelförmige Pellets mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2 bis 6 mm geformt. Diese Pellets wurden auf 825° C in einem vorgeheizten Ofen erhitzt und zwar in geeigneter Weise oberhalb einer Walzenpresse und wurden dann'mit Hilfe eines-Fülltrichters und eines Schneckenförderers zu den Taschen in einer Walzenpresse gefördert und die Pellets, die auf eine Temperatur von 650 C gebracht wurden, hat man dann bei dieser Temperatur und einem Drück von 211,0 kg/cm (3.000 lbs

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/inch ) brikettiert. Die Abmaße der Taschen betrugen 31 mal 21 mm und das Volumen betrug ca. 6,5 cnr (6> 5 mis). Die sich dabei ergebenden Briketts hatten eine Kalt-Schüttelfestigkeit von 87 % (cold rattle strength), eine Heiß-Rüttelfestigkeit von 95 %, ein Schüttgewicht von 4,67 g/cm und eine sichtbare Porosität oder Lunkerung von 13»5 '%*■

Beispiel 2

"Sackhaus"-Zinkoxid mit einer Zusammensetzung von 80 Gew.-% Zink als Oxid wurde in im wesentlichen kugelförmige PeELets mit einem mittleren Durchmesser von 2 bis 6 mm₉ wie beim Ausführungsbeispiel 1, geformte Diese Pellets wurden in einem Ofen auf 800° C erhitzt und wurden dann auf eine Temperatur von 660° C gebracht, wurden bei dieser Temperatur und einem Druck von 2H₉O kg/cm (3.000 lbs/inch ) in einer Walzenpresse brikettiert und zwar mit Abmessungen wie beim Ausführungsbeispiel 1. Die sich dabei ergebenden Briketts hatten eine Heiß-Schüttelfestigkeit von 95 %_t eine Kaltschüttelfestigkeit von 77 %₉ ein Schüttgewicht von 4,51 g/cm und eine sichtbare Porosität oder Lunkerung-von 19,6 %.

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Beispiel 3

Es wurde 40 Gew.-% "Poussiere" mit einer Zusammensetzung von 33,9 Gew.-% Zn, 30,9 Gew.-% Pb und 5,3 Gew.-% S mit 60 Gew.-% "Sackhaus^ir-0xid mit 80 Gew.-% Zink gemischt und wurde mit Wasser zu einem Pelletierteller gefördert und wurde in im wesentlichen kugelförmige Pellets mit einem mittleren Durchmesser, größer, als 2 mm, pelletiert. Diese Pellets wurden in einem Ofen auf 800° C erhitzt und wurden dann auf eine Temperatur von 670° C gebracht, wurden bei dieser Temperatur und einem Druck von

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211,0 kg/cm (3.000 lbs/inch ) in einer Walzenpresse brikettiert und zwar mit Abmaßen entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1. Die sich ergebenden Briketts hatten eine Kaltschüttelfestigkeit von 92 %, eine Heißschüttelfestigkeit von 99 %, ein Schüttgewicht von 4,98 g/cm und eine sichtbare Porusität oder Lunkerung von 10,6 %.

Beispiel 4

Schleif-Waelz-Oxid mit einer Zusammensetzung von 46 Gew.-% Zn, 8 Gew.-% Pb, 6 Gew.-Jo Fe, 2,6 Gew.-?6 S, 6 Gew.-% CaO und 6,3 Gew.-% SiO₂ wurde in im wesentlichen kugelförmige Pellets mit einem mittleren Durchmesser von 2 bis 6 mm pelletiert, wurde in einem Ofen auf 845° C vorerhitzt und wurde, nachdem es auf eine Temperatur von 750° C gebracht war, bei dieser Temperatur und einem Druck von 211,0 kg/cm (3.000 lbs/inch ) brikettiert. Die resultierenden Briketts hatten eine. Kalt-Rüttelfestigkeit von 84 %, ein Schüttgewicht von 3,79 g/cnr und eine sichtbare Lunkerung von 19,1 %,

Die Kaltschüttel-Kennziffer- und HeJßrüttel-Kennziffer-Versuche, die zuvor erwähnt wurden, wurden auf folgende Weise durchge-

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führt.
Kaltrüttelmaß-Versüch

Dieser Vasuch wurde bei einer 1.000 g-Probe bei Raumtemperatur in einer Stahltrommel mit 165 mm Durchmesser durchgeführt, welche .mit 25 mm Hebe stäben ausgestattet war und sich mit 75 Um-. drehungen/Min* über 6 Min. drehte. Vor dem Versuch wurde ,jeglicher, leicht entfernbarer Preßgrat, der an den Briketts anhaftete, entfernt bzw. abgeschlagen. Der Anteil bzw. Verhältnisanteil der Probe, ausgedrückt a'ls Prozentsatz, der nach der Rüttelimg nicht ditch ein 12,5 mm,-^rSieb hindurchging, wurde als Kaltschüttelfestigkeitsbeiwert oder Kennziffer angenommen. Bei ISF-Sinter nimmt man normalerweise an,,daß"er eine annehmbare Festigkeit aufweist, wenn er zu einer Kaltsehüttelfestigkeit von über 80 % führt.

Heißschüttelkennziffer-Versuch

Der + 12,5 mm-Bruchteil vom Kaltschüttelkennziffer-Versuch wurde in eine Karborundum-Trommel von 150 mm Durchmesser geschoben, die mit zwei 25 mm-rHebestäben ausgestattet war, die elektrisch auf eine Temperatur von 1.000° C aufgeheizt waren. Die Temperatur in der Trommel wurde auch auf 1.000° C gebracht (was normalerweise 10 Min. dauert). Die Trommel-wurde dann mit 90 Umdrehungen/Min. 6 Min, lang gedreht. Der Teil oder Anteil des Probestückes, ausgedrückt als Prozentsatz, der nach der Rüttelung nicht durch ein 12,5 mm—Sieb hindurchging, wurde als Heißrüttel- oder -schütteHfestigkeitskennziffer angenommen.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren technischen Einzel^· heiten sind, für die Erfindung von Bedeutung.

Claims (8)

K a rl Λ. irnse iie^i rMr-."τ-»""7, Ρ-.'-Γ'^ Minchen-Pullach, den 20. vI/Lau 22912 Aktenzeichen: P 23 60 34-6.5 Anmelder: BREVETS METALLURGIQUES S.A. NEUER PATENTANSPRUCH 1

1. Verfahren zur Herstellung eines brikettierten oxidhaltigen Beschickungsmaterials für einen Hochofen bzw. Gebläse schachtofen, gemäß welchem Zinkoxid oder Zinkoxid und Bleioxid bei einer Temperatur von 500° bis 800⁰C und einem Druck von 0,155 bis 3,1 t/em^ (1 bis 2Ö t/inch ) ohne die Zugabe eines Bindemittels brikettiert wird, um fest zusammenhängende Briketts zu bilden, die für die Beschickung eines Hochofens oder Gdiäseschachtofens geeignet sind, dadurch gekennzei chnet ,daß sehr feiner Zinkoxidoder Zinkoxid-und Bleioxid-Puder in im wesentlichen kugelförmige Pellets mit einem mittleren Durchmesser vpn 2 bis 10 mm, bevorzugt einen mittleren Durchmesser ¹VOn 2 bis 6 mm, geformt wird, und daß die Pellets auf eine Temperatur von 500° bis 800⁰C gebracht werden, bevor die Brikettierung durchgeführt wird.

2o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidpulver bis zu 50 Gew.-% Bleioxid enthält..

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pelletierverfahrensschritt in folgender Weise durchgeführt wird: Daß reiner Zinkoxidpuder oder Zinkoxid- und Bleioxidpuder und ein Wassersprühstrahl auf einen geneigt angeordneten und sich drehenden Teller oder in eine umlaufende hohle Trommel gefördert werden, und daß die Pellets dann auf eine Temperatur von 500° bis 800° C erhitzt werden, bevor die Brikettierung vergenommen wird. ^ .

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß dem Pelletierverfahrensschritt hergestellten Pellets getrocknet werden und daß die getrockneten Pellets auf eine Tem-

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peratur von*wenigstens600° C erhitzt werden, bevor die Brikettierung durchgeführt wird. .

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pelletierverfahrensschritt in folgender Weise durchgeführt wird:

Daß feines Zinkoxidpulver oder Zinkoxid- und Bleioxidpulver durch einen sich drehenden erhitzten Ofen bei einer Temperatur von 900° bis 1.300° C hindurchbewegt wird und daß die Pellets dann auf eine Temperatur von 500° bis 800° C abgekühlt werden, bevor die Brikettierung durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein fein aufgeteiltes, kohlenstoffhaltiges Feststoffmaterial, beispielsweise Kokslösche, vor dem Brikettierungsschritt dem Zinkoxid oder dem Zinkoxid und Bleioxid zugegeben wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinkoxidpuder durch Oxidation" von Zinkdampf hergestellt wurde.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinkoxid- und Bleioxidpüder durch Berieselung der aus einem Bleischwall-Kondensator eines Zink-Gebläseschachtofens austretenden Gase erzeugt wird.

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