DE2428716A1

DE2428716A1 - Pelletising fine-grained ore - by heating with binder consisting of slag-formers and metal oxides of ore

Info

Publication number: DE2428716A1
Application number: DE2428716A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Chem Dr Ritzmann; Frank Dipl Ing Dr Schaberg; Hans-Gerd Dipl Ing Schulte
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1975-12-18
Also published as: DE2428716B2; DE2428716C3

Abstract

Fine-grained ore is pelletised by heating while revolving at a burning temp. >1000 degrees C together with an FeO- and SiO2-contg. binder which consists of slag-formers and metal oxides of ore to be pelletised and forms a melt having suitable viscosity for pelletising at burning temp. Spherical, even pellets are obtd., without agglomerate-deposition on furnace walls.

Description

Verfahren zur Pelletierung von feinkörnigem Erz Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pelletierung von feinkörnigem Erz. Process for Pelletizing Fine Grain Ore The invention relates to a process for pelletizing fine-grained ore.

Es ist bekannt, feinkörniges Erz zunächst unter Wasserzugabe sowie unter Zusetzung eines verhältnismäßig teuren Bindemittels (wie Bentonit) in Tellern oder Trommelnlzu Grünpellets zu formen und diese Grünpellets dann in einer geeigneten Brennanlage (z.B. einer Wanderrost-Drehrohranlage, einer Bandpelletieranlage oder einer Schachtofenpelletieranlage) zu härten. It is known to first take fine-grained ore with the addition of water as well with the addition of a relatively expensive binding agent (such as bentonite) in plates or to form drums into green pellets and then place these green pellets in a suitable Distillation plant (e.g. a traveling grate rotary kiln plant, a belt pelleting plant or a shaft furnace pelleting system).

Diese Verfahren sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet. These methods suffer from several disadvantages.

Das Erz muß auf eine ganz bestimmte, exakt einzuhaltende Feinheit aufgemahlen werden, die bei den meisten Erzen zwischen 2000 und 2500 Blaine liegt. Auch die übrigen Betriebsbedingungen bei der Grünpelletherstellung sowie beim anschließenden Brennprozeß müssen sehr exakt eingehalten werden. Die notwendigen Anlagen sind ferner apparativ sehr aufwendig. Hinzu kommen weiterhin die Schwierigkeiten, Abrieb und Zerfall der Grünpellets auf dem Wege zur Brennzone nach Möglichkeit zu vermeiden.The ore has to be of a very specific fineness that must be precisely adhered to which is between 2000 and 2500 Blaine for most ores. Also the other operating conditions for the green pellet production and the subsequent one The firing process must be adhered to very precisely. The necessary attachments are also very complex in terms of equipment. Added to this are still the difficulties, abrasion and Avoid disintegration of the green pellets on the way to the burning zone if possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das mit einem wesentlich geringeren anlagentechnischen Aufwand und einer sehr vereinfachten Betriebsführung die Pelletierung von feinkörnigem Erz gestattet. The invention is therefore based on the object of providing a method develop that with a much lower plant engineering Effort and a very simplified operational management the pelleting of fine-grained Ore permitted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Erz unter Umwälzen bei einer Brenntemperatur oberhalb 10000C zusammen mit einem FeO- und SiO2-haltigen Bindemittel erhitzt wird, das aus Schlackenbildnern und Metalloxyden des zu peletierenden Erzes zusammengesetzt ist und bei der Brenntemperatur eine Schmelz + it einer für eine Pelletierung geeigneten Viskosität bildet. This object is achieved in that the ore under Circulation at a firing temperature above 10000C together with a FeO- and SiO2-containing Binder is heated, which consists of slag formers and metal oxides of the to be peleted Ore is composed and at the firing temperature a melting + it one for a pelletizing suitable viscosity forms.

Eine Pelletierung pulverförmiger Erze gelingt in einem Drehrohrofen bei üblichen Brenntemperaturen nicht, da es an einem Bindemittel fehlt,Hdniich wie die Wasserzugabe bei der Herstellung von Grünpellets ein Aufrollen des Erzmateriales zu Kugeln bewirkt. Bei sehr reinen Erzen sind allenfalls ganz geringe Gangartbestandteile vorhanden, die im fraglichen Temperaturbereich Schmelze bilden können. Bei Erzen mit höheren Gangartanteilen tritt im Brenntemperaturbereich zwar Schmelzphase durch Aufschmelzen der Gangart auf; die Viskösität dieser Schmelze ist aber normalerweise für eine Pelletbildung ungeeignet. Es kommt also in diesen Fällen nicht zur Bildung von Pellets, sondern zu ringförmigen Agglomeraten an der Ofenwand. Powdered ores are pelletized in a rotary kiln Not at the usual firing temperatures, because there is no binding agent, Hdniich wie the addition of water in the production of green pellets a rolling up of the ore material causes bullets. In the case of very pure ores, there are only very minor gangue components present, which can form melt in the temperature range in question. With ores with a higher proportion of gangue, the melting phase occurs in the firing temperature range Melting of the gait; however, the viscosity of this melt is normally unsuitable for pellet formation. So in these cases there is no formation from pellets, but to ring-shaped agglomerates on the furnace wall.

Diese Schwierigkeiten werden nun bei dem erfindungsgemässen Verfahren durch Zugabe eines Bindemittels gelöst, das aus Schlackenbildnern und Metalloxyden des zu pelletierenden Erzes zusammengesetzt ist und bei der Brenntemperatur eine Schmelze mit einer für eine Pelletierung geeigneten Viskosität bildet. These difficulties now arise with the method according to the invention solved by adding a binder made up of slag formers and metal oxides of the ore to be pelletized and a Forms melt with a viscosity suitable for pelleting.

Die geeignete Viskosität dieser vom Bindemittel gebildeten Schmelze gewährtleistet, daß etwa kugelförmige, annähernd gleich große Pellets entstehen.The appropriate viscosity of this melt formed by the binder grants that roughly spherical, approximately pellets of the same size develop.

Die Auswahl der Zusammensetzung des Bindemittels geschieht jedoch nicht nur im Hinblick auf eine geeignete Viskosität, sondern auch unter Berücksichtigung der Schlackenführung bei der späteren Weiterverarbeitung des pelletierten Erzes im metallurgischen Prozeß. Indem das Bindemittel sowohl aus Schlakaus kenbildnern als auch/den Metalloxyden der zu pelletierenden Erze zusammengesetzt ist, wird gewährleistet, daß das Bindemittel nur teilweise als Ballaststoff eingeht. The selection of the composition of the binder is done, however not only with regard to a suitable viscosity, but also taking into account the slag management during the subsequent further processing of the pelletized ore in the metallurgical process. By kenbildern the binder from both Schlekaus as well as the metal oxides of the ores to be pelletized, it is guaranteed that that the binder is only partially used as dietary fiber.

Die Zusammenstellung der Bindemittelzusammensetzung erfolgt speziell für das jeweils zu verarbeitende Erz, wobei-die im Erz vorhandene Gangart dann berücksichtigt wird, wenn sie im Brennprozeß zur Schmelzbildung nutzbar gemacht werden kann. The composition of the binder is specially made for the ore to be processed, taking into account the gangue present in the ore if it can be made usable in the firing process for melt formation.

Dies ist abhängig vom Verwachsungsgrad der Gangart mit dem Erz sowie von der mineralogischen Form, in der die Gangart vorliegt.This is dependent on the degree of adhesion of the gangue with the ore as well of the mineralogical form in which the gait is present.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise derart erfolgen, daß das Erz zunächst in einem Wärmetauscher, insbesondere in einem durch die Abgase eines nachgeschalteten Drehrohrofens beheizten Zyklonvorwärmer, bis auf eine Temperatur vorerhitzt wird, bei der sich gerade noch keine Schmelzphase bildet, und daß dieses hoch vorgewärmte Erz dann im Drehrohrofen pelletiert wird. The method according to the invention can be carried out, for example take place in such a way that the ore is initially in a heat exchanger, in particular in a cyclone preheater heated by the exhaust gases of a downstream rotary kiln, is preheated to a temperature at which there is just no melting phase forms, and that this highly preheated ore is then pelletized in the rotary kiln.

Die Erfindung sei im folgenden anhand einiger Beispiele erläutert. The invention is illustrated below with the aid of a few examples.

Beispiel 1 Zur Pelletierung kam ein gangartarmes Chromerzkonzentrat "Transvaal" mit folgender chemischer Zusammensetzung: Cr2O3 45,3 % FeO 25,0 % Al2O3 15,9 % SiO2 2,3 % Ca0 0,2 % MgO 10,0 % P 0,002% H2O 3,55 % Das Chromerzkonzentrat wurde zunächst vermahlen und lag für den Versuch in folgender Körnung vor: Kornbild: >32 µ 35,6 % >40 µ 26,4 % >63 µ 12,2 % > 90 µ 3,0 % > 200 µ 0,01 % Blainezahl: 2246 cm2/p Als Bindemittel wurde aus Walzenzunder, Normsand und Wülfrather Kalkstein eine Mischung zusammengestellt, die aus 46 % FeO, 38 % SiO2 und 16 % CaO bestand. Nach einer gemeinsamen Vermahlung der Bindemittelkomponenten auf 3380 Blaine wurde dem Chromerzkonzentrat 5 % Bindemittel zugesetzt und homogen mit diesem vermischt. Diese Mischung aus Feinerz und Bindemittel wurde kontinuierlich einem auf mindestens 11400C vorgeheizten Drehrohrofen aufgegeben. Example 1 A low-gangue chrome ore concentrate was used for pelleting "Transvaal" with the following chemical composition: Cr2O3 45.3 % FeO 25.0% Al2O3 15.9% SiO2 2.3% Ca0 0.2% MgO 10.0% P 0.002% H2O 3.55% Das Chrome ore concentrate was first ground and was used for the experiment as follows Grain before: Grain pattern:> 32 µ 35.6%> 40 µ 26.4%> 63 µ 12.2%> 90 µ 3.0%> 200 µ 0.01% Blaine number: 2246 cm2 / p The binder was made of mill scale, Normsand and Wülfrather Kalkstein put together a mixture that consists of 46% FeO, 38% SiO2 and 16% CaO. After joint grinding of the binder components On 3380 Blaine, 5% binder was added to the chrome ore concentrate and made homogeneous mixed with this. This mixture of fine ore and binder became continuous abandoned a rotary kiln preheated to at least 11400C.

Mit zunehmender Erwärmung des Materials bildete sich Schmelze; dadurch bedingt entstanden kleine Agglomerate. As the material heated up, a melt formed; through this small agglomerates formed conditionally.

Diese Agglomerate wuchsen mit zunehmender Verweilzeit im Ofen; ihr Durchmesser konnte somit über die Ofendrehzahl beeinflußt werden.These agglomerates grew with increasing residence time in the furnace; your The diameter could thus be influenced via the furnace speed.

Eine bei einer Agglomerationstemperatur von 1230°C genommene Fertiggutprobe ergab, daß das Maximum der Kornverteilungskurve bei 7 bis 16 mm lag. Die Pellets wiesen eine Druckfestigkeit von 155 kp/Pellet auf (ermittelt an Pellets mit einem Durchmesser von 10 bis 12,5 mm). A finished product sample taken at an agglomeration temperature of 1230 ° C showed that the maximum of the particle size distribution curve was 7 to 16 mm. The pellets had a compressive strength of 155 kp / pellet (determined on pellets with a Diameter from 10 to 12.5 mm).

Dieses Beispiel zeigt, daß eine Agglomeration auch ohne wesentliche Beteiligung der Erzgangart durch Zugabe eines geeigneten Bindemittels möglich ist. This example shows that agglomeration can also occur without substantial Involvement of the vein species is possible by adding a suitable binding agent.

Beispiel 2 Russisches Manganerz mit nachstehender chemischer Analyse: MnO2 MnO Mn Fe2O3 Al2O3 SiO2 CaO MgO BaO 62 7 45 2,3 1,0 11,0 2,0 0,5 0,5 P S H2O 0,19 0,04 13,5 wurde auf 3900 cm2/p vermahlen. Dies entsprach dem Kornbild: > 32 g 68,2 % > 40 µ 61,1 % > 63 µ 44,1 % 7 90 µ 31,5 % > 200 » 9,6 % 7 300 µ 4,2 % > 500 µ 2,2 % Diesem aufgemahlenen Erz wurde das gleiche Bindemittel wie im Beispiel 1 in derselben Menge und Aufmahlung zugegeben und homogen mit ihm vermischt.Example 2 Russian manganese ore with the following chemical analysis: MnO2 MnO Mn Fe2O3 Al2O3 SiO2 CaO MgO BaO 62 7 45 2.3 1.0 11.0 2.0 0.5 0.5 PS H2O 0.19 0.04 13.5 was ground to 3900 cm2 / p. This corresponded to the grain pattern:> 32 g 68.2%> 40 µ 61.1%> 63 µ 44.1% 7 90 µ 31.5%> 200 »9.6% 7 300 µ 4.2%> 500 µ 2.2% The same binder as in Example 1 was added to this ground ore in the same amount and grinding and mixed with it homogeneously.

Unter kontinuierlicher Beschickung des Drehrohrofens bildete sich bereits bei einer Temperatur von 10900C Schmelze, womit erste kleine Agglomerate entstanden, die im weiteren Versuchsablauf zusammenfritteten. Das Fertiggut bestand aus Himbeeren, d.h. aus Agglomeraten, die aus mehreren kugeligen Bestandteilen zusammengesetzt waren und in dieser Form weiter aufrolliert wurden. With continuous loading of the rotary kiln, formed Already at a temperature of 10900C melt, with which first small agglomerates emerged, which frittten together in the further course of the experiment. The finished product existed from raspberries, i.e. from agglomerates composed of several spherical components and were further rolled up in this form.

Die Druckfestigkeit (kp/Agglomerat) dieser "Himbeeren" betrug bei einer Agglomerationstemperatur von 10900C und einem Agglomeratdurchmesser von 20 bis 25 mm etwa 435 kp/Agglomerat. The compressive strength (kp / agglomerate) of these "raspberries" was an agglomeration temperature of 10900C and an agglomerate diameter of 20 up to 25 mm about 435 kp / agglomerate.

Beispiel 3 Bei diesem Beispiel wurde dasselbe Erz wie im Beispiel 2 in der gleichen Aufmahlung eingesetzt. Diesmal sollte jedoch die im Erz enthaltene Gangart als Bindemittel mitgenutzt werden. Example 3 In this example, the same ore was used as in the example 2 used in the same grinding. This time, however, should be the one contained in the ore Gangart can also be used as a binding agent.

Laut Erzanalyse enthalten 100 kp Erz: 2,4 kp Fe203 = 1,1 kp FeO = 8,86 % 9,57 kp SiO2 = 77,12 % 1,74 kp CaO = 14,02 % Da FeO, SiQ2 und CaO in Form von Verbindungen vorliegen und somit nicht ohne weiteres völlig frei verfügbar sind, kann man nicht von der sich im Dreistoffsystem Fe0-Ca0-SiO2 ergebenden rein theoretischen Bindemittelzusammensetzung ausgehen. Ersichtlich ist aus diesem Dreistoffsystem jedoch, daß eine Erhöhung des FeO-Anteiles in jedem Falle zu einer Schmelzpunkterniedrigung fUhrt. ~ ~ ~ ~ Erhöht man im obigen theoretischen Beispiel den FeO-Gehalt durch Zugabe von Walzenzunder auf 47,5 % und nimmt man ferner an, daß CaO vollständig und SiO2 nur teilweise reagiert, so stellt sich eine Bindemittelzusammensetzung ein, die etwa der der Beispiele 1 und 2 entspricht. According to the ore analysis, 100 kp of ore contains: 2.4 kp Fe203 = 1.1 kp FeO = 8.86% 9.57 kp SiO2 = 77.12% 1.74 kp CaO = 14.02% Da FeO, SiQ2 and CaO in the form of connections are available and are therefore not readily available, one cannot rely on the purely theoretical result in the three-component system Fe0-Ca0-SiO2 Run out of binder composition. It can be seen from this three-substance system however, that an increase in the FeO content always leads to a lowering of the melting point leads. ~ ~ ~ ~ If one increases the FeO content in the above theoretical example by adding mill scale to 47.5% and it is also assumed that CaO is complete and SiO2 only partially reacts, the result is a binder composition which corresponds approximately to that of Examples 1 and 2.

Zur praktischen Überprüfung dieser Überlegung wurde aufgemahlenes Manganerz (Kornbild wie im Beispiel 2) mit 15,43 Kg Walzenzunder/kg Erz versetzt und mit diesem homogen vermischt. For a practical check of this consideration, something was ground up Manganese ore (grain pattern as in Example 2) mixed with 15.43 kg of mill scale / kg of ore and mixed with it homogeneously.

Im Drehrohrofen war oberhalb von 1200°C Agglomerattemperatur genügend Schmelze vorhanden, um erste Pellets und im weiteren Versuchsablauf "Himbeeren" entstehen zu lassen. Die Druekfestigkeit (kp/Agglomerat) des Fertiggutes betrug für eine Arbeitstemperatur von 12200C und einen Durchmesser der Agglomerate von 20 bis 25 mm durchschnittlich 236 kp/Agglomerat. In the rotary kiln, the agglomerate temperature was sufficient above 1200 ° C Melt is available to produce the first pellets and "raspberries" in the further course of the experiment. let develop. The compressive strength (kp / agglomerate) of the finished product was for a working temperature of 12200C and a diameter of the agglomerates of 20 to 25 mm on average 236 kg / agglomerate.

Beispiel 4 Zur Agglomeration von Nickelerz wurde lateritisches und silikatisches Erz folgender Analyse getrennt vermahlen und sodann im Verhältnis 1 : 1 vermischt. Silikaterz Lateriterz wt % wt % Glühverlust | 10,80 | 12,21 SiO2 36,18 13,67 Al2O3 | 3,40 | 2,75 Cr203 3 Cr 1,52 2,92 # 2,00 Fe2O3 ) | 18,68 | 57,29 # 41,47 (A= Fe FeO ) 0,72 CaO 1,02 Spur Mn2O3 # Mn | 0,26 | 0,41 # 0,29 MgO 24,79 7,96 NiO # Ni 2,03 2,14 # 1,68 CoO # Co 0,25 0,11 # 0,09 SO3 # S - 0,25 # 0,13 P2O5 # P 0,03 0,02 # 0,01 Na2O 0,10 0,04 K20 0,08 0,03 Cl | <0,01 | 0,01 Summe 99,62 99,81 Kornbild: Nicke lerz lateritisch silikatisch > 32 µ = 68,6 % > 32 µ = 65,2 % > 40 µ = 62,4 % > 40 µ = 58,5 % > 63 µ = 50,4 % > 63 µ = 46,8 % > 90 µ = 40,2 % > 90 µ = 37,0 % > 200 µ = 25,2 % > 200 µ = 20,7 % > 300 µ = 17,0 % > 300 µ = 12,2 % > 500 µ = 7,2 % > 500 µ = 4,4 % > 800 µ = 2,8 % > 800 µ = 1,6 % >1000 µ = 1,2 % >1000 µ = 0,8 % 4980 Blaine 4670 Blaine Dieser Erzmischung wurde 5 % CaO-FeO-SiO2-Bindemittel zugesetzt und nach einer homogenen VermIschung dem Drehrohrofen kontinuierlich zugesetzt. Eine Agglomeration fand im Arbeitsbereich zwischen 1280°C und 1310°C statt.Example 4 For the agglomeration of nickel ore, lateritic and silicate ore were ground separately as follows and then mixed in a ratio of 1: 1. Silicate ore laterite ore wt% wt% Loss on ignition | 10.80 | 12.21 SiO2 36.18 13.67 Al2O3 | 3.40 | 2.75 Cr203 3 Cr 1.52 2.92 # 2.00 Fe2O3) | 18.68 | 57.29 # 41.47 (A = Fe FeO) 0.72 CaO 1.02 trace Mn2O3 # Mn | 0.26 | 0.41 # 0.29 MgO 24.79 7.96 NiO # Ni 2.03 2.14 # 1.68 CoO # Co 0.25 0.11 # 0.09 SO3 # S - 0.25 # 0.13 P2O5 # P 0.03 0.02 # 0.01 Na2O 0.10 0.04 K20 0.08 0.03 Cl | <0.01 | 0.01 Total 99.62 99.81 Grain picture: Nicke lerz lateritic silicate > 32 µ = 68.6%> 32 µ = 65.2% > 40 µ = 62.4%> 40 µ = 58.5% > 63 µ = 50.4%> 63 µ = 46.8% > 90 µ = 40.2%> 90 µ = 37.0% > 200 µ = 25.2%> 200 µ = 20.7% > 300 µ = 17.0%> 300 µ = 12.2% > 500 µ = 7.2%> 500 µ = 4.4% > 800 µ = 2.8%> 800 µ = 1.6% > 1000 µ = 1.2%> 1000 µ = 0.8% 4980 Blaine 4670 Blaine 5% CaO-FeO-SiO2 binder was added to this ore mixture and, after homogeneous mixing, continuously added to the rotary kiln. Agglomeration took place in the working area between 1280 ° C and 1310 ° C.

Das Fertiggut lag im Aussehen zwischen den Erscheinungsbildern der Chromerz- und Manganerzpellets. Ein Zusammenfritten kleinster Agglomerate mit weit stärkerer Aufrollierung als beim Manganerz dürfte die Ursache dieser Agglomeratbildung sein. The finished product was in appearance between the appearances of Chrome ore and manganese ore pellets. A frying together of the smallest agglomerates with far Greater curling than with manganese ore is likely to be the cause of this agglomerate formation be.

Die Druckfestigkeit (kp/Agglomerat) für die Versuchstemperatur von 1310°C und einem Durchmesser der Agglomerate von 20 bis 25 mm betrug durchschnittlich 168 (kp/Agglomerat). The compressive strength (kp / agglomerate) for the test temperature of 1310 ° C and a diameter of the agglomerates of 20 to 25 mm was an average 168 (kp / agglomerate).

Beispiele für Bindemittelzusammensetzungen Bindemittel Zusammensetzung (%) FeO SiO2 CaO A12Q3 MgO I 46 38 16 II 47,5 40 12,5 III | 51,5-60|40 | | | 8,5-0 Examples of Binder Composition Binder Composition (%) FeO SiO2 CaO A12Q3 MgO I 46 38 16 II 47.5 40 12.5 III | 51.5-60 | 40 | | | 8.5-0

Claims

Claims 1. A method for pelletizing fine-grained ore, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the ore is under circulation at a Firing temperature above 10000C together with a binder containing FeO and SiO2 is heated, the slag formers and metal oxides of the ore to be pelletized is composed and at the firing temperature a melt with one for one Pelletizing forms suitable viscosity.

2. The method according to claim 1, characterized in that the binder contains about 46% FeO, 38% SiO2 and 16% CaO.

3. The method according to claim 1, characterized in that the binder contains about 47.5% FeO, 40% SiO2 and 12.5% Al203.

4. The method according to claim 1, characterized in that the binder contains about 51.5 to 60% FeO, 40% SiO2 and up to 8.5% MgO.

5. Plant for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the ore is first in a heat exchanger, in particular one through the exhaust gases of a downstream rotary kiln - heated cyclone preheater, is heated to a temperature at which there is just no melting phase forms, and that this highly preheated ore is then pelletized in the rotary kiln.