DE2360595B2

DE2360595B2 - Verfahren zum Herstellen von Kaltpellets

Info

Publication number: DE2360595B2
Application number: DE19732360595
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Inazumi; Shunsaku Shimada
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1973-12-05
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DE2360595A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen kaltgebundener Pellets aus Feinerz, Zement und Wasser.

Für die Beschickung von Hochöfen werden zum größten Teil gesinterte Erze verwendet. Wegen der während der Verhüttung erzeugten Stäube und des Abgases führt die Verwendung gesinterten Erzes jedoch zur Umweltverschmutzung. Aus diesem Grunde begegnen Pellets und insbesondere Kaltpellets zunehmendem Interesse. Die herkömmlichen Kaltpellets besitzen schlechtere Wärmeeigenschaften, d. h. ihre Festigkeit ist bei Temperaturen von 700 bis 1300⁰C geringer. Während des Hochofenbetriebes zerfallen die Pellets demzufolge im Ofen und wiederholen das Quellen und Schrumpfen, wobei die Gasdurchlässigkeit beeinträchtigt wird und die Ofengärung instabil macht.

In der US-Patentschrift 34 90 895 ist ein Pelletisierungsverfahren beschrieben, bei dem Eisenerze mit Zement vermischt und zu Pellets verarbeitet werden.

Die derart hergestellten Pellets werden mit Feinerz umhüllt, um ein Verkleben und Deformieren zu vermeiden. Alsdann werden die Pellets etwa eine Woche gehärtet, wonach das Feinerz abgesiebt wird.

Das bekannte Verfahren ist sehr kompliziert und erfordert einen großen apparativen Aufwand sowie hohe Betriebskosten, weil die folgenden Arbeitsgänge durchgeführt werden müssen:

Beschichten mit Feinerzen, Härten der Pellets, Trennen des anhaftenden Feinerzes von den Pellets sowie weitere Arbeitsgänge. Trotz dieses Aufwandes sind die Warmeigenschaften der Pellets nicht wesentlich besser; ihr Einsatz im Hochofen unterliegt daher gewissen Beschränkungen.

Um die Verwendung von Zement als Bindemittel zu vermeiden, schlägt die deutsche Auslegeschrift 19 58 845 vor, dem Feinerz beispielsweise 2 bis 8% Eisenpulver mit einer Teilchengröße unter 45 μηι sowie ein Niedrigtemperatur-Bindemittel beizumischen. Als Niedrigtemperatur-Bindemittel eignen sich organische Stoffe wie wäßrige Lösungen, Suspensionen oder Dispersionen organischer Kleber, insbesondere Stärke und Dextrin, die eine Erhöhung der Oberflächenspannung der Pelletierflüssigkeit mit sich bringen. Der Nachteil dieser Bindemittel besteht darin, daß sie sich schon bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen zersetzen und dabei Gase mit zum Teil hohem Reaktionsvermögen abspalten. Dies kann angesichts der erheblichen Volumenvergrößerung beim Abspalten der Gase zu einem Aufspringen, d. h. zu einem Zerstören der Pellets führen. Dies kann sich wiederum sehr nachteilig auf den Ofenbeirieb auswirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Herstellen von KaltDelleis zu schaffen, dessen Pellets eine hervorragende Kalt- und Warmfestigkeit besitzen.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß Zement, eisenhaltiges bzw. metallisches Eisen enthaltendes Pulver sowie Eisenerz miteinander vermischt und in üblicher Weise pelletisiert werden. Wegen des mit Zement vermischten eisenhaltigen Pulvers kann das Härten des Zements und damit auch der Pellets, durch eine exotherme Oxidationsreaktion des in dem Pulver enthaltenen Eisens in kurzer Zeit erfolgen. Darüber hinaus lälit sich das Wachsen und Schrumpfen durch das eisenhaltige Pulver hemmen. Damit läßt sich das Verfahren vereinfachen und eine bessere Warmfestigkeit erreichen.

Im Rahmen dieser Erfindung kann mit gewöhnlichem und handelsüblichem Zement gearbeitet werden, beispielsweise mit Portlandzement, Possolanzement. Schlackenzement und mit Tonerdezement, der besonders günstig ist.

Das ^;m Rahmen der Erfindung verwendete eisenhaltige Pulver eignet sich dann, wenn es metallisches Eisen enthält, beispielsweise Eisenspäne, zerstäubtes Eisenpulver, reduziertes Eisenpulver, oder eisenhaltigen Zunder. Jedes für die Herstellung gewöhnlicher Pellets verwendete Eisenerz kann im Rahmen der Erfindung verwendet werden.

Sind der Zement, das Eisenpulver sowie die Eisenerze miteinander vermischt, dann wird dem Gemisch Wasser zugesetzt. Die exotherme Oxidation des Eisens wird zur Beschleunigung des Aushärtens des Zements und zur Verhinderung eines Wachsens und Schrumpfens während des Aushärtens genutzt, wobei das Verfahren vereinfacht und Warmfestigkeit während der Hochofenreduktion verbessert wird. Um dies zu erreichen, ist die Menge des eisenhaltigen Pulvers im Gemisch mit dem Zement auf 5 bis 85%, vorzugsweise 20 bis 60%, und die Menge des Zements und des eisenhaltigen Pulvers im Gemisch mit dem Eisenerz auf 2 bis 40%, vorzugsweise 10 bis 30% einzustellen.

Bei einem Mischungsverhältnis von eisenhaltigem Pulver zu Zement unter 5%, ist die exotherme Oxidation des Eisens unbefriedigend, so daß das Wachsen und Schrumpfen während der Reduktion beim Aushärten kaum zu verhindern ist, was wiederum zur Folge hat, daß die Warmfestigkeit des Pellets nicht verbessert wird. Liegt demgegenüber der Anteil an eisenhaltigem Pulver im Gemisch über 85%, dann ist die Menge des Zements zu gering, das Abbinden ungenügend.

Je feiner das eisenhaltige Pulver ist, desto besser ist die Pelletisierbarkeit und das Reaktionsvermögen des Eisens. Es sollten daher Partikeln mit einer Korngröße von unter 150 μπι verwendet werden. Vorzugsweise sollte die Teilchengröße der Partikeln unter 53 μιη liegen. Bei einer Korngröße über 150μιτι wird wegen des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes gegenüber dem Eisenerz die Pelletisierung erschwert.

Der Grund dafür, daß der Mischungsanteil von Zement und eisenhaltigem Pulver im Gemisch mit dem Eisenerz erfindungsgemäß auf 2 bis 40% beschränkt ist, liegt dann, daß bei einem Anteil unter 2% die Bindung nicht genügend groß ist, wohingegen bei einem Anteil über 40% der Schlackenanteil zu groß wird, was wiederum zur Folge hat, daß die Güte zu gering ist, um

in der Praxis als Eisenrohstoff für einen Hochofcnmöller verwendet werden zu können.

Unter Berücksichtigung der Pelletisierbirkeit sollte das Eisenerz eine günstige Teilchengröße aufweisen. Um ein Agglomerieren während des Aushärtens der Pellets zu vermeiden, sollten 2 bis 10% Erz mit einer Teilchengröße von 0,25 bis 1 mm vorhanden sein.

Zum Pelletisieren des Drei-Komponenten-Gemisches werden 9 bis 20% Wasser zugegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 das Schema eines herkömmlichen Verfahrens,

F i g. 2 das Schema eines erfindungsgemäßen Verfahrens und

F i g. 3 ein Diagramm, aus dem das Wärmeverhalten der Pellets während der Reduktion nach dem herkömmlichen und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ersichtlich ist.

Die in Fi g. 1 dargestellte Anlage besteht aus einem Behälter 11 für Feinerze, einem Behälter 12 für Zement, einem Mischer 13, einem Pelletisierungsteller 14. einem Behälter 15 für Feinerz, einem Behälter 16 für das vorläufige Aushärten und einem Sieb 17 für Feinerz.

Das Verfahrensschema der F i g. 2 zeigt einen Behälter 1 für Zement, einen Behälter 2 für eisenhaltiges Pulver, einen Mischer 3, einen Behälter 4 für Eisenerz, einen Mischer 5, einen Pelletisierungsteller 6, eirsn Pelletslagerplatz 7, einen Pelletslagerplatz T in einem geschlossenen Raum und einen Hochofen 8.

Das Mischen des Zements und des eisenhaltigen Pulvers erfolgt vor dem Zumischen des Eisenerzes. Der Zement und das eisenhaltige Pulver werden im Mischer 3 miteinander vermischt und dann mit dem aus dem Behälter 4 entnommenen Feinerz im Mischer 5 vermischt und dem Pelletisierteller 6 zugeführt. Der Mischer 3 kann jedoch auch wegfallen, wobei dann die drei Komponenten Zement, eisenhaltiges Pulver und Eisenerz im Mischer 5 miteinander vermischt werden. Es ist jedoch besser, den Mischer 3 zu verwenden. Die im Pelletisierteller 6 entstehenden Pellets werden gehärtet, was für gewöhnlich auf dem Lagerplatz 7 geschieht. Um solche Einflüsse wie Regen auszuschließen, können die Pellets aber auch auf einem Lagerplatz T in einem geschlossenem Raum gehärtet werden. Nach dem Härten können die Pellets eingesetzt werden.

Das im Schema der F i g. 2 dargestellte Verfahren ist gekennzeichnet durch den Wegfall des für das Pelletisieren normalerweise erforderlichen Vorhärtens und des für das Umhüllen mit Feinerz erforderlichen Arbeitsganges. Dazu ist zu bemerken, daß bei dem herkömmlichen Verfahren der Zement nur langsam aushärtet und ohne Erhöhung der Festigkeit lange in einem plastischen Zustand verharrt und daß der Grad des Wachsens und Schrumpfens beim Härten so groß ist, daß ein Druck erzeugt wird, der zusammen mit dem Eigengewicht ein Agglomerieren und ein Verformen der Pellets bewirkt. Aus diesem Grunde müssen die mit Feinerz umhüllten Pellets einem Vorhärten unterworfen werden. Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abbindegeschwindigkeit des Zements infolge der exothermen Oxidation der eisenhaltigen Pulver wesentlich höher, so daß sich schon frühzeitig eine relativ hohe Festigkeit ergibt. Demzufolge werden gelagerte Pellets nicht beschädigt bzw. deformiert. Auch das Wachsen und das Schrumpfen während des Lagerns wird durch das eisenhaltige Pulver gehemmt, so daß die Gefahr einer Agglomeration und einer Deformation wesentlich geringer ist Im Rahmen der Erfindung läßt sich ein Agglomerieren oder eine Deformation dadurch wirkungsvoll verhindern, daß dem Feinerz Grobpartikeln mit einer Teilchengröße über 0,25 mm in einer Menge von 2 bis 10% zugegeben werden.

Das Wärmeverhalten in herkömmlicher Weise und nach dem Verfahren der Erfindung hergestellter Pellets ergeben sich aus dem Diagramm der F i g. 3.(1) steht für ein herkömmliches oxidiertes und gesintertes Wayara-Pellet, (2) für ein Pellet nach Beispiel 1 der Erfindung und (3) für ein Pellet des Grangdold-Verfahrens.

Wie sich aus dem Diagramm der Fi g. 3 ergibt, weist das herkömmliche Kaltpellet (3) ein schlechteres Wärüneverhalten auf gegenüber dem Standard-Pellet (1), dies gilt besonders für die Erweichungstemperatur. Andererseits besitzt das Pellet (2) nach der Erfindung im Vergleich zum Pellet (3) des Grangdold-Verfahrens ein besseres Wärmeverhalten und kann somit in großen Mengen im Hochofen eingesetzt werden.

Was das Wärmeverhalten betrifft, so stellt weiterhin das Wachsen ein Problem dar, wenn das Pellet im Hochofen eingesetzt wird, da es bei herkömmlichen Pellets zu einem Wachsen von mindestens 10% kommen kann. Demgegenüber unterliegen die erfindungsgemäßen Pellets allenfalls einem l%igen Wachsen.

Es ist somit der Einfluß des eisenhaltigen Pulvers, der sich auf das Wärmeverhalten auswirkt und insbesondere das Wachsen unterdrückt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Warmfestigkeit herkömmlicher Pellets in der Wustit-Phase am geringsten ist und sich dann wieder erholt, wenn metallisches Eisen entsteht. Nach der Erfindung wird hingegen das Eisen vorher eingemischt, das die Festigkeit des Pellets verbessert. Das Wachsen des Pellets im Hochofen beruht auf einem faserförmigen metallischen Eisen, das während der Reduktion entsteht. Da nach der Erfindung zur Schaffung von Eisenkernen das eisenhaltige Pulver bereits vorher zugemischt wird, koaguliert das faserförmige metallische Eisen.

Beispiel 1

Bruchspäne 5 %, Korngröße < 75 μηι

Tonerdezement

(Handelsgüte) 10%

Eisensand 50 % + 0,25 mm, 6 % mit

einer Teilchengröße von durchschnittlich 0,19 mm

Sinterstaub aus

Elektroabscheider 35 % < 75 μπι

Wasser 12 % der vorerwähnten

Mischung

Bruchfestigkeit 143 kg/Pellet

Härtezeit ein Monat

Wachsen 1 %

Der Grad des Wachsens wurde als Volumenänderung bei einem dreistündigen Halten bei 900⁰C in reduzierender Atmosphäre aus 30% Kohlenmonoxid und 70% Stickstoff bestimmt.

Beispiel 2

Reduziertes Eisenpulver 10% Korngröße <75μηι Portlandzement

(Handelsgüte) 15%

Kamaishi-Konzentrate. 50 % + 0,25 mm : 7 %

Lamco-Feinerze 25% <75μηι

Wasser 14 % der vorerwähnten

Mischung

Härtezeit einen Monat

Bruchfestigkeit 205 kg/Pellet 5

Wachsen 1,1%.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen kaltgebundener Pellets aus Feinerz, Zement und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß98bis60% Feinerze mit 2 bis 40% einer Mischung aus 95 bis 15% Zement und 5 bis 85% eisenhaltigem Pulver mit einer Teilchengröße unter 150 μπι unter Zugabe von 9 bis 20% Wasser zur Grundmischung vermischt und pelletisiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daÜ das eisenhaltige Pulver aus Eisenspänen, zerstäubtem Eisen, reduziertem Eisen und eisenhaltigem Zunder einzeln oder nebeneinander besteht.