DE2461921C3 - 31.12.73 Japan 3871-74 24.01.74 Japan 9770-74 25.01.74 Japan 10209-74 Pelletmaterial mit einer geringeren Stickstoffoxidemission zum Herstellen von Sintererz für die Eisenerzeugung - Google Patents
31.12.73 Japan 3871-74 24.01.74 Japan 9770-74 25.01.74 Japan 10209-74 Pelletmaterial mit einer geringeren Stickstoffoxidemission zum Herstellen von Sintererz für die EisenerzeugungInfo
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22B1/2406—Binding; Briquetting ; Granulating pelletizing
Description
wobei a Gewichtsprozent Koks in der Gesamtmasse, b Gewichtsprozent der Teilchen mit einer Größe
von wenigstens 1 mm in der Gesamtmasse und C Gewichtsprozent Koks in der Außenschale bedeuten.
2. Pelletmaterial zum Herstellen von Sintererz für die Eisenerzeugung, bei welchem die Stickoxidbildung
während des Sintervorganges inhibiert wird, welches aus Eisenerz, Rückgut, Kalkstein und Koks
in Form kleiner Teilchen mit einer Verbundstruktur aus einem Kern und einer Außenschale besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß es aus den folgenden Pellet-Typen besteht:
a) Pellet vom S-Typ, bei welchem Koks mit einer Teilchengröße zwischen 1 und 10 mm den
Zentralkern bildet und an diesem Kern fein pulverisierte Teilchen aus allen Bestandteilen
mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 1 mm haften und die Außenschale bilden;
b) Pellet vom C-Typ, bei welchem Teilchen mit einer Teilchengröße zwischen 1 und 10 mm,
jedoch ohne Gehalt an Koks, den Zentralkern bilden und um den Kern fein pulverisierte
Teilchen aller Bestandteile, jedoch ohne Gehalt an Koks, mit einer Teilchengröße von nicht
mehr als 1 mm an dem Zentralkern haften und eine Zwischenschicht bilden, oder bei welchem
Teilchen mit einer Teilchengröße zwischen 1 und 10 mm, jedoch ohne Gehalt an Koks, den
Zentralkern bilden und an diesem Kern fein pulverisierte Teilchen aus allen Bestandteilen so
mit einer Teilchengröße von jeweils nicht mehr als 1 mm haften und die Außenschale bilden,
wobei das Pelletmaterial die folgende Ungleichung erfüllt:
{Gewichtsprozent Koks der gesamten Koksmenge, welcher Teilchen vom C-Typ bildet}
^ [60 + 0,5 · {Gewichtsprozent Koks der gesamten Koksmenge, welcher Teilchen vom S-Typ
bildet}], und {Gewichtsprozent Koks der gesamten Koksmenge, welcher Teilchen vom S-Typ
bildet} g 20.
55
Die Erfindung betrifft ein Pelletmaterial zum Herstellen von Sintererz für die Eisenerzeugung, bei
welchem die Stickoxidbildung während des Sintervor-
b5 gangs inhibiert wird, welches aus Eisenerz, Rückgut,
Kalkstein und Koks in Form kleiner Teilchen mit einer Verbundstruktur aus einem Erzkern und einer Außenschale
besteht
Gesintertes Erz ist ein unerläßliches Ausgangsmaterial für die Eisenherstellung bei der Massenproduktion
von Roheisen guter Qualität in einem großen Hochofen. Ein derartiges Erz kann durch Vermischen von
gepulverten Erzen, Kalkstein, Koks oder (gesintertem) Rückgut hergestellt werden, wobei man den Koks in
dem Gemisch verbrennen läßt und das Gemisch durch die Verbrennungswärme sintert. Die Abgase aus dem
Sintervorgang enthalten dabei NO* oder verschiedene
Stickstoffoxide. Dieses NO, stellt den Hauptbestandteil
des photochemischen Smogs dar. Es ist daher ein schwerwiegendes Problem, die Emission von NOx aus
Gründen des Umweltschutzes zu verhindern.
In Gmelin — Durrer, »Metallurgie des Eisens«,
Bend la, 1964, Seiten 343/344a ist die Verwendung von
äußerst fein pulverisiertem Eisenerz, wie Eisenstaub (als
»fein pulverisiertes Material« bezeichnet), beschrieben, das bei der Eisen- oder Stahlherstellung anfällt
Falls die fein pulverisierten Erze, d.h. die fein pulverisierten Materialien, bei welchen der Anteil an
Teilchen mit einer Größe von 125 μ oder weniger, in den gesamten Materialien 10% oder etwas mehr beträgt,
vermischt und als Sintermaterial verwendet werden, so lassen sich Pseudoteilchen mit der erforderlichen
Festigkeit nicht durch die übliche Vorbehandlung erzeugen. Derartige Pseudoteilchen zerbrechen vielmehr
bei der Handhabung oder während des Beschikkens in die Sintervorrichtung, wodurch eine Durchlüftung
während des Sintervorganges verhindert wird. Aus diesem Grund muß der Gehalt an fein pulverisierten
Materialien in der Gesamtmaterialmenge genau geregelt werden.
Aufgrund dieser Tatsachen muß eine Granulier- oder Mischvorrichtung verwendet werden, die eine stärkere
Agglomerier- oder Granulierwirkung als eine gewöhnliche Granuliervorrichtung aufweist, oder es muß eine
Mischvorrichtung verwendet werden, und das agglomerierte oder granulierte Material muß zu einem
Naßgranulat geringer Teilchengröße von etwa 6 bis 7 mm (sogenanntes Kleingranulat) verarbeitet werden,
das eine andere Größe wie die üblichen Pseudoteilchen des üblichen Sintermaterials aufweist, das den groben
Teilchen in dem üblichen Erzmaterial entspricht
Der in der genannten Literaturstelle beschriebene Stand der Technik bezieht sich auf ein Verfahren, bei
welchem nur die fein pulverisierten Materialien und nicht das übliche Erzmaterial granuliert werden.
Im Gegensatz hierzu beruht das Wesen der Erfindung auf der Tatsache, daß die Verteilung oder Anordnung
des Kokses in den Pseudoteilchen (Granulat) des Sintermaterials so geregelt wird, daß während des
Sintervorgangs nur eine sehr geringe NO*-Emission
eintritt.
Die Erfindung und die genannte Literaturstelle unterscheiden sich also grundsätzlich hinsichtlich der
Aufgabe und des herzustellenden Granulats.
Außerdem wird der zum Sintern erforderliche pulverförmige Koks bei dem bekannten Verfahren nicht
im Verlauf der Herstellung des Kleingranulats aus dem fein pulverisierten Material zu dem Erzmaterial
zugegeben, wodurch sich dieses Verfahren grundsätzlich von der Erfindung unterscheidet.
Bei dem bekannten Verfahren befindet sich selbstverständlich, falls ein Hochofen verwendet wird, pulverför-
miger Koks in dem Staub, so daß das Minigranulat auch
etwas pulverförmigen Koks enthalten kann. Dieser pulyerförmige Koks stammt jedoch lediglich aus dem im
Gebiäseofen teilweise pulverisierten Koks, und daher unterscheidet sich dieser pulverisierte Koks grundsätz-Hch
von dem üblichen pulverförmigen Koks zum Sintern, dessen TeilchenverteHung oder zuzugebende
Menge genau geregelt werden kann.
Bei dem bekannten Verfahren enthält das Kleingranulat,
das durch Behandeln der fein pulverisierten Materialien erhalten wurde, also kein »Koksmaterial«
als Brennstoff, wie dies für das erfindungsgemäße Sintermaterial wesentlich ist Selbst falls das Kleingranulat
»Koksmaterial« enthalten sollte, ist der Koksgehalt sehr gering, wenn dieser aus dem Hochofen-Staub
stammt Bei dem bekannten Verfahren gemäß der genannten Entgegenhaltung entstehen also lediglich
Teilchen, welche keinen pulverförmigen Koks zum Sintern enthalten und die sich somit von den
erfindungsgemäßen P-Teilchen unterscheiden, die fein pulverisierten Koks enthalten. Somit entsteht bei dem
bekannten Verfahren auch kein Kleingranulat, das ein Pelletmaterial mit einer geringeren NO^Emission
ergibt
In der DE-AS 11 90 966 ist eine Vorrichtung zum
Herstellen von Granulat beschrieben, bei welchem die Einzelteilchen eine große Festigkeit aufweisen (Granulat,
bei welchem die einzelnen Teilchen stark wärmegehärtet sind) und weiche, neben anderen Materialien, aJs
Material zur Eisenherstellung in einem Gebläseofen verwendet werden.
Dieses Verfahren unterscheidet sich wesentlich vom Agglomerieren des Sintermaterials in einer Sintervorrichtung
gemäß der Erfindung.
Die Herstellung von schalenförmigen Pellets ist bekannt Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die
Schaffung eines Pelletmaterials, bei welchem die NOjrEmission während des Sintervorgangs unterdrückt
wird.
Das Wesen der Erfindung liegt somit nicht in der Form des Pelletmaterials, sondern in der Anordnung
oder Verteilung des Kokses in den Pseudoteilchen.
Aufgabe der Erfindung ist die Unterdrückung der NOjrEmission während des Sintervorgangs.
Demgegenüber besteht die Aufgabe des in der US-PS 31 34 667 beschriebenen Verfahrens in der Verhinderung
des Zerfalls der Pellets während des Sintervorgangs. Aufgrund dieses Unterschieds ist die Verteilung
des kohlenstoffhaltigem Brennstoffs in der Pelletschichtung völlig andersartig.
Bei der Erfindung ist der kohlenstoffhaltige Brennstoff nur in der Außenschicht vorhanden, während er bei
den Pellets gemäß der US-PS sowohl in der innersten als auch in der Mittelschicht vorhanden ist.
Aufgabe der US-PS ist im einzelnen folgende:
Das Verfahren gemäß der US-PS geht aus von dem Stand der Technik, gemäß welchem Erzkonzentrate
pelletisiert und dann in einer Sintervorrichtung gesintert.werden, wobei als Nachteil in Kauf genommen
werden mußte, daß die Pellets unter dem Einfluß der Sinterhitze zerfielen und sich dadurch die Durchlässigkeit
des Sinterbetts und damit der Wirkungsgrad des Verfahrens verschlechterten.
Gemäß dem Verfahren der US-PS soll dieser Nachteil durch die Herstellung von gesinterten dreischichtigen b5
Pellets vermieden werden.
Zu diesem Zweck wird zunächst ein Primärpellet mit einer inneren Schicht und der Mittelschicht hergestellt,
indem die Erzkonzentrate und kohlenstoffhaltiger Brennstoff miteinander vermischt werden und dann eine
bruchfeste Außenschicht um dieses Primärpellet gebildet wird, wodurch ein Zerfall der Pellets verhindert
wird.
Für die Außenschicht soll zweckmäßigerweise tonartiges Erz, wie z. B. roter Hämatit oder Hämatitglanz,
verwendet werden, das sich schwer agglomeriert In der Außenschicht ist also kein Brennstoff vorhanden. Die
US-PS schafft also ein Sinterprodukt in dessen Außenschale sich schwer agglomerierbare Teilchen
befinden und das sich daher schwer agglomeriert. In der . Außenschicht befindet sich somit keinerlei Brennstoff.
Dies ist ein wesentlicher Unterschied gegenüber der Erfindung, denn gemäß der US-PS wird aufgrund dieser
Tatsache eine Unterdrückung der NO*-Emission überhaupt
nicht in Betracht gezogen.
Erfindungsgemäß wird demgegenüber durch eine andersartige Anordnung der Verbundstruktur der
Pellets, nämlich in der Anordnung des Kokses, eine neuartige Wirkung erzielt
Das erfindungsgemäße Pelletmaterial weist zwar eine ähnliche Zusammensetzung wie das Pelletmaterial
gemäß der US-PS auf, unterscheidet sich aber grundsätzlich hinsichtlich der Anordnung der einzelnen
Bestandteile.
Die Besonderheit der Erfindung besteht somit in der Anordnung des Kokses. Demgegenüber beruht das
wesentliche Merkmal bei dem Pelletmaterial gemäß der US-PS in der Anordnung der Erzkonzentrate.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Sintermaterials, bei welchem die Emission von NO1
verhindert wird, ohne daß hierbei eine große Veränderung der üblichen Verfahrensweise und der üblichen
Vorrichtung zum Sintern erforderlich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Erzkern einen Zentralkern ohne Koksgehalt und mit
einer Teilchengröße zwischen 1 und 10 mm aufweist und
die Konzentration des Kokses in der Außenschale der folgenden Formel entspricht:
2:C>
(100 -b)
100,
wobei a Gewichtsprozent Koks in der Gesamtmasse, b Gewichtsprozent der Teilchen mit einer Größe von
wenigstens 1 mm in der Gesamtmasse und C Gewichtsprozent Koks in der Außenschale bedeuten.
Eine weitere Möglichkeit, die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen, wird durch ein Gemisch der folgenden
Pellettypen erreicht:
a) Pellet vom S-Typ, bei welchem Koks mit einer Teilchengröße zwischen 1 und 10 mm den Zentralkern
bildet und an diesem Kern fein pulverisierte Teilchen aus allen Bestandteilen mit einer Teilchengröße
von nicht mehr als 1 mm haften und die Außenschale bilden;
b) Pellet vom C-Typ, bei welchem Teilchen mit einer Teilchengröße zwischen 1 und 10 mm, jedoch ohne
Gehalt an Koks, den Zentralkern bilden und um den Kern fein pulverisierte Teilchen aller Bestandteile,
jedoch ohne Gehalt an Koks, mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 1 mm an dem
Zentralkern haften und eine Zwischenschicht bilden, oder bei welchem Teilchen mit einer
Teilchengröße zwischen 1 und 10 mm, jedoch ohne
Gehalt an Koks, den Zcntralkern bilden und an
diesem Kern fein pulverisierte Teilchen aus allen Bestandteilen mit einer Teilchengröße von jeweils
nicht mehr als 1 mm haften und die Außenschale bilden, ■-,
wobei das Pelletmaterial die folgende Ungleichung erfüllt:
{Gewichtsprozent Koks der gesamten Koksmenge, welcher Teilchen vom C-Typ bildet! ^ [60 + 0,5 ·
{Gewichtsprozent Koks der gesamten Koksmenge, welcher Teilchen vom S-Typ bildet}], und {Gewichtsprozent
Koks der gesamten Koksmenge, welcher Teilchen vom S-Typ bildet} S 20, !5
Erfindungsgemäß soll die Emission von NO, durch die Struktur des zum Sintern angewendeten Materials
verhindert werden.
Falls man bei einem typischen herkömmlichen Material, wie es in Tabelle I aufgeführt ist, den
Feuchtigkeitsgehalt so einstellt, daß ein übliches
Material aus agglomerierten Teilchen bzw. ein Pseudogranulat entslehi und jedes Teilchen von dem
anhaftenden Pulver befreit, um so eine Makrosturklur der Kernteilchen und der Korngrößenverteilung zu
erzielen, so kann man die agglomerierten Teilchen in einen S-Typ, C-Typ und P-Typ einstellen, je nach den
Bedingungen für die vorhandenen Koksteilchen:
S-Typ: Koksteilchen mit einem Durchmesser von wenigstens 1 mm bilden die Kerne, und die Außenschale
besteht aus fein pulverisierten Substanzen mit einer Korngröße von nicht mehr als 1 mm, wie z. B.
pulverförmige Eisenerze, pulverförmiger Koks und pulverförmiger Kalkstein.
C-Typ: Pelletmaterial (z. B. Eisenerz, Rückgut, Kalkstein),
mit Ausnahme von Koks, mit einer Korngröße von wenigstens 1 mm bildet den Kern, und fein
pulverisiertes Material mit einer Korngröße von nicht mehr als 1 mm bildet die Außenschale.
P-Typ: Agglomerierte Teilchen aus pulverförmigem Eisenerz, pulverförmigem Koks, pulverförmigem Kalkstein
etc., ohne Kerne, die nur eine geringe Festigkeit aufweisen.
Mischver- Verteilung der Teilchengröße (mm), %
hältnis durchschnitt
liche Teilchen-10-5 -3 -2 -1 -0,5 -0,25 -0,125 0,125- größe, mm
Eisenerz | 58,8 | 6,8 | 11,9 | 8,4 | 14,9 | 14,0 | 12,0 | 20,5 | 11,5 | 1,62 |
Rückgut | 30,5 | 11,8 | 42,5 | 16,6 | 13,0 | 6,8 | 3,5 | 2,6 | 3,2 | 3,27 |
Koks | 3,1 | 3,4 | 12,2 | 10,0 | 17,2 | 16,4 | 13,4 | 11,4 | 16,0 | 1,46 |
Kalkstein | 7,6 | 0,3 | 4,9 | 21,1 | 29,1 | 20,9 | 10,0 | 5,2 | 8,5 | 1,40 |
Gemischtes Material | 100,0 | 7,7 | 20,7 | 11,9 | 15,5 | 12,4 | 9,3 | 13,6 | 8,9 | 2,09 |
Darüber hinaus weisen der S-Typ, C-Typ und P-Typ eine gewisse Ähnlichkeit zur Teilchengröße der agglomerierten
Teilchen auf, deren Teilchengrößenverteilung in Tabelle II aufgeführt ist, woraus sich ergibt, daß
die agglomerierten Teilchen mit einer Teilchengröße von wenigstens 2 mm aus dem S-Typ und dem C-Typ
und die agglomerierten Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 1 mm aus dem P-Typ bestehen.
Teilchengröße Anteil in % mm
Zuordnung der Formen
der agglomerierten
Teilchen
der agglomerierten
Teilchen
10-4,76 | 18,3 | S-Typ, C-Typ |
4,76-2 | 44,9 | |
2-1 | 21,1 | P-Typ + C-Typ |
(schwierig zu unter | ||
scheiden) | ||
1-0,5 | 10,4 | |
0,5-0,25 | 4,2 | P-Typ |
0,25- | 1,1 |
Eine Untersuchung der agglomerierten Teilchen mit 65 Kernteilchen in dem Material darstellen und die
einer Teilchengröße von wenigstens 2 mm, bei denen Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 1 mm die
die Ander Kernteilchen klar ist, ergab, daß die Teilchen Außenschale darstellen, wie dies aus Tabelle 3
mit einer Teilchengröße von wenigstens 1 mm die ersichtlich ist Falls man daher das übliche, zum Sintern
verwendete Material, das aus den typischen, in Tabelle 1
aufgeführten Materialien besteht, in die agglomerierten Teilchen des S-, C- und P-Typs aufteilt und den Anteil
des vorhandenen Kokses berücksichtigt, so erhält man die in Tabelle 4 aufgeführte prozentuale Verteilung.
Art der Kerne | Teilchengröße | der agglomerierten Teilchen | gesamte Kernteilchen | 4,76-2,0 mm |
10-4,76 mm | (%) | gesamte Kernteilchen | ||
mm | Eisenerz | Rückgut | 4,0 | (0A) |
(%) | (%) | 30,5 | 0,0 | |
1-0,5 | 3,7 | 4,1 | 14,7 | 28,4 |
0,5-0,149 | 29,7 | 30,9 | 14,2 | 15,4 |
0,149-0,105 | 14,5 | 14,9 | 9,8 | 18,7 |
0,105-0,063 | 14,6 | 14,0 | 26,8 | 11,9 |
0,063-0,044 | 10,0 | 9,7 | 25,6 | |
0,044- | 27,5 | 24,5 | ||
44,2%
C-Typ
P-Typ
33,2%
22,6%
Die Bedingungen für die Emission von NO„ bei der
Herstellung von üblichem gesinterten Erz unter Verwendung der oben beschriebenen typischen Materialien
oder die Menge des emittierten NO1 und der Anteil des umgewandelten NO, (% N in dem
Koksmaterial, der in NO1 umgewandelt wurde) bei einer üblichen Sintervorrichtung sind in Tabelle V aufgeführt:
Menge des hergestellten Sinterprodukts, to/Std.
Verwendeter Koks, kg/to
Emittiertes NOx*) Umwandlung in % m3 NO/to
mVstd. Sinterprodukt
mVstd. Sinterprodukt
Anlage A
Anlage B
Anlage B
739,5
425,4
425,4
47,3
56,8
56,8
226,1
147,3
147,3
40,4
38,1
38,1
0,3057
0,3462
0,3462
*) Hierin ist das durch die Verbrennung in dem Verbrennungsofen und Heizofen gebildete NOx nicht einbezogen.
Bei der Herstellung des gesinterten Erzes läßt man den Koks, der eines der Ausgangsmaterialien darstellt,
verbrennen, wobei das Erz durch die erzeugte Temperatur von ca. 1400°C gesintert wird.
Die Stickoxidbildung läßt sich hierbei entweder durch die Umsetzung des N2 in der Luft bei hoher Temperatur
mit O2 oder durch Oxidation des Stickstoffs in dem
Koks, welcher gewöhnlich einen Stickstoffgehalt in der Größenordnung von 1% aufweist erklären. Die Analyse
des Abgases aus dem Sintervorgang ergab, daß mehr als 95% des NOx in Form von NO vorlagen, selbst wenn die
Messung im Schornstein vorgenommen wurde. Hieraus folgt, daß das unmittelbar bei der Verbrennung von
Koks gebildete Stickoxid beinahe vollständig aus NO besteht Untersuchungen im Rahmen der Erfindung
bestätigten, daß das während der Herstellung des gesinterten Erzes gebildete NO aus sogenanntem
»Brennstoff-NO« besteht welches durch Umwandlung des in dem Koks enthaltenen Stickstoffs entstanden ist
Der Mechanismus der Bildung des Brennstoff-NO verläuft auf folgende Weise: Der Stickstoff in dem Koks,
welcher das Ausgangsmaterial für die Bildung des Brennstoff-NO darstellt, wird durch thermische Zersetzung
in atomaren Stickstoff (N*) überführt und dann gemäß den folgenden Umsetzungen in NO oder N:
so überführt:
N* + N* —N2 (1)
N*
►NO
Em Teil des so gebildeten NO wird gemäß der folgenden Formelgleichung durch CO zu N2 reduziert:
2NO + 2CO — 2CO2 + N2
Um die Bildung von NO möglichst gering zu halten,
muß die Umsetzung (2) unterdrückt und die Umsetzung (3) begünstigt werden. Hieraus ergibt sich, daß die
Umsetzung (3) besonders wichtig ist
Untersuchungen mit verschiedenen Materialien ergaben, daß die Umsetzung (3) beschleunigt wird, wenn
man einen Gasfilm von hoher CO-Konzentration auf
der Oberfläche des brennenden Kokses erzeugt, wodurch eine Umsetzung des gleichzeitig mit der
Verbrennung gebildeten atomaren Stickstoffs mit O2 verhindert und das gebildete NO in dem CO-FiIm hoher
Konzentration reduziert wird.
Die Umsetzung (3) läßt sich auf folgende Weise beschleunigen
1) Verringerung der Teilchengröße des Kokses, wodurch sich der Spalt zwischen den Koksteilchen
verkleinert.
2) Vergrößerung des Verhältnisses von Koks/Gas, das mit dem Koks in Berührung kommt.
3) Hohe Temperatur, die bereits vorhanden ist, da die Umsetzung (3) endotherm verläuft.
Aufgrund der obengenannten Untersuchungen wurde gefunden, daß sich eine Verbundstruktur, bei welcher
feinverteilter Koks an der Oberfläche der Kernteilchen, z. B. Erzen in grober Teilchenform, konzentriert ist, als
Pelletmaterial eignet, welches die Emission von NOx zu
verhindern vermag.
Einige der erfindungsgemäßen Pellets weisen einen Erzkern mit einem zentralen Kern und einer Zwischenschale
auf und andere bestehen aus Erzkernteilchen, die nur einen zentralen Kern aufweisen. Das Verhältnis der
groben Teilchen für den Zentralkern zu den feinen Teilchen für das anhaftende Pulver schwankt je nach
den verwendeten Erzen. Das Gewichtsverhältnis der feinen Teilchen zu den groben Teilchen ist bei dem
üblicherweise zum Pelletieren verwendeten Material vergleichsweise größer. Bei der Erfindung kann die
Struktur der agglomerierten Teilchen durch das Verhältnis der groben Teilchen, welche den Zentralkern
bilden, und durch die Konzentration des für die Außenschale erforderlichen Kokses bestimmt werden.
Der Koks liegt nur in der Außenschale vor, und die anderen Materialien, wie Eisenerz, Rückgut, Kalkstein
etc., sind als Strukturelemente im Zentralkern und der Außenschale verteilt.
Diese Pellets können in an sich bekannter Weise so hergestellt werden, daß man zuerst pelletiert und dann
in einem zweiten Schichtvorgang die Außenschale anpelletiert.
Das erfindungsgemäße Pellet wird hergestellt, indem man (a) pulverförmiges Eisenerz und feinkörniges
Eisenerz mit einer Teilchengröße von mehr als 1 mm, das durch Sieben eines Teils des Eisenerzes erhalten
wurde, (b) Kalkstein mit einer Teilchengröße von wenigstens 1 mm und (c) Rückgut vermischt und
pelletiert und so das Material für den Erzkern herstellt. Der auf eine Teilchengröße von 1 mm oder weniger
zerkleinerte Koks, durch Sieben eines Teils des Eisenerzes erhaltenes pulverförmiges Eisenerz mit einer
Teilchengröße von nicht mehr als 1 mm und durch Sieben erhaltener Kalkstein mit einer Teilchengröße
von nicht mehr als 1 mm, werden dann vermischt und so das Material für die Außenschale hergestellt. Das
Material für den Erzkern wird dann mit dem Material für die Außenschale vermischt und pelletiert
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform wird das
erfindungsgemäße Pelletmaterial hergestellt, indem Koks mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 1 mm
in einer ersten Pelletiervorrichtung mit anderen Pelletmaterialien, die die mit einer geringeren Wassermenge versetzt sind, als der optimalen Menge zum
Verhindern der Bildung von Granulaten entspricht, nelletiert wird, und die Teilchen mit der restlichen, in
einer zweiten Pelletiervorrichtung zugesetzten Wassermenge in einer Trommel behandelt werden, so daß das
nicht pelletierte feine Pulver aus der ersten Pelletiervorrichtung an den Verbundteilchen haftet.
Das letztgenannte Verfahren dient zur Herstellung eines Pelletmaterials, bei welchem wenigstens 60% des
gesamten Koksgehaltes in den Verbundteilchen (C-Typ) vorliegen, bei welchen der Zentralkern durch grobe
Teilchen von Kalkstein und Eisenerzen gebildet wird und die Außenschale aus feinen Koksteilchen und
Eisenerz besteht, während nicht mehr als 40% des gesamten Kokses in den Pellets (P-Typ) vorliegen, die
keinen Kern im Inneren aufweisen.
Das erfindungsgemäße Pelletmaterial kann auch hergestellt werden, indem das primäre Wasser zu den
Pelletmaterialien, wie pulverförmiges Eisenerz, Kalkstein, Rückgut zugegeben und dieses in einer ersten
Pelletvorrichtung pelletiert wird, die erhaltenen Granulate und Koks mit einer Teilchengröße von nicht mehr
als 1 mm in eine zweite Pelletiervorrichtung überführt werden und in dieser durch Trommelbewegung mit dem
zugegebenen sekundären Wasser vermengt werden, wobei der Koks von der Oberfläche der Pellets in das
Innere diffundiert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung weiter erläutert. Es bedeutet
F i g. 1 das Ergebnis von Sinterversuchen bei verschiedenen
Kokskonzentrationen in der Außenschale der Teilchen vom C-Typ,
F i g. 2 das Ergebnis von Sinterversuchen mit gemischten Materialien vom C- und S-Typ,
Fig. 3 das Ergebnis von Sinterversuchen mit gemischten Materialien vom C-Typ, S-Typ und P-Typ,
Fig. 4 das Ergebnis von Sinterversuchen mit gemischten Materialien vom C- und P-Typ,
Fig.5—7 Fließschemata für bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung,
Fig.8 die Bezeihung zwischen der zugegebenen
Wassermenge (Menge des primär zugegebenen Wassers zur optimal zuzugebenden Wassermenge) in der
ersten Pelletiervorrichtung und dem Anteil an fein pulverisierten Substanzen in den Granulatteilchen.
Die Erfindung wird nun an Hand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben:
Aus Tabelle III ist eindeutig ersichtlich, daß die anhaftenden Pulverteilchen ebenfalls kleiner sind, wenn
die Kernteilchen kleiner sind. Falls das Kernteilchen zu groß ist, wird die durch die Verbrennung des Kokses
erzeugte Hitze nicht gut in das Innere des Kernteilchens übertragen, was ein unzureichendes Sintern zur Folge
hat.
Die zentralen Kernteilchen sollen daher im Hinblick auf den Wirkungsgrad des Verfahrens eine Korngröße
zwischen 10 und 1 mm und vorzugsweise zwischen 5 und 1 mm aufweisen. Die an den zentralen Kernteilchen
mit einer Korngröße von 5 bis 1 mm anhaftenden pulverförmigen Teilchen, weiche die Zwischenschicht
und die Außenschale bilden, sollen vorzugsweise eine Korngröße von 0,5 mm oder weniger aufweisen.
Die Verhinderung der NO^-Emission bei verschiedenem Koksgehalt in der Außenschale wurde auf folgende
Weise untersucht:
Da der Einfluß der angewendeten verschiedenartigen Erze vernachlässigbar ist, wurde Swaziland-Erz als
typisches Beispiel gewählt Das Mischverhältnis der Materialien ist in Tabelle Vl aufgeführt welche
praktisch das Standardmischverhältnis der Materialien wiedergibt
Materialien
Teilchengröße
Mischverhältnis
Swaziland-Erz | 1-5 mm | als | lmm | 40% |
Swaziland-Erz | nicht mehr | als | lmm | 46% |
Kalkstein | nicht mehr | als | 1 mm | 10% |
Koks | nicht mehr | 4% | ||
10
Das Swaziland-Erz mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 1 mm und Kalkstein mit einer Teilchengröße
von nicht mehr als 1 mm wurden vermischt und dann in zwei Versuchsproben eingeteilt. Bei der einen Probe
wurde eine Zwischenschicht und bei der anderen Probe eine Außenschale erzeugt.
Zur Herstellung der Erzkernteilchen wurden die fein pulverisierten Substanzen für die Zwischenschicht und
das Swaziland-Erz mit einer Korngröße von 1 bis 5 mm gut vermischt und bei bestimmtem Feuchtigkeitsgrad
granuliert. Dann wurde das Gemisch aus Kalkstein und Erz für die Außenschale weiter mit Koks mit einer
Korngröße von nicht mehr als 1 mm vermischt, wobei sich agglomerierte Teilchen vom Verbundtyp bildeten.
Die Versuchsergebnisse von Sinterversuchen mit diesen agglomerierten Teilchen mit den in Tabelle III
aufgeführten allgemeinen Standardmaterialien in einem 60-kg-Sintertiegel sind in Tabelle VII aufgeführt.
Material
Ausbeute
NOx-Emission pro
gesintertes Produkt
Vergleich 74,1% 0,354 nrVto
(in Tabelle III
aufgeführtes Material)
aufgeführtes Material)
Verbundteilchen*) 76,4% 0,151 nvVto (Material gemäß
Tabelle Vl
Tabelle Vl
*) Konzentration des Kokses in der Außenschale: 10%.
35
40
45
Aus der obigen Tabelle ergibt sich, daß die NOx-Emission um mehr als die Hälfte der bisherigen
Menge verringert werden kann, falls die Konzentration des Kokses in der Außenschale mehr als 10% beträgt.
50
Aus F i g. 1 ergibt sich die Beziehung zwischen der Kokskonzentration in der Außenschale und der
ΝΟ,-Emission (bezogen auf die Umwandlungsmenge des in dem Koks vorhandenen Stickstoffs in NO) und
der Ausbeute an gesintertem Erzprodukt. Es ist offensichtlich, daß die Umwandlung des Stickstoffgehalts
des Kokses in NO1 um 2/3 oder mehr verringert
werden kann im Vergleich zur Verwendung der in Tabelle III aufgeführten allgemeinen Standardmaterialien.
Die Umwandlung des Stickstoffs in NO1 nimmt mit zunehmender Kokskonzentration in der Außenschale
ab, und es ist möglich, die NO»· Emission um die Hälfte oder noch mehr im Vergleich zu den bisher verwendeten
Materialien zu verringern, falls man die Kokskonzentration in der Außenschale auf wenigstens 10%
erhöht. Im Hinblick auf die Verhinderung der NO*-Emission soll daher der Koksgehalt in der
Außenschale möglichst groß sein. Falls der Koksgehalt jedoch 10% übersteigt, wird keine wesentliche weitere
Verbesserung erzielt.
Der Wirkungsgrad ist maximal, falls die Kokskonzentration in der Außenschale etwa 10% beträgt; falls diese
Konzentration weiter erhöht wird, beginnt der Wirkungsgrad zu sinken. Falls die Kokskonzentration in der
Außenschale nicht mehr als 20% beträgt, wird ein Wirkungsgrad erzielt, der gleich oder besser als bei
Verwendung der Standardmaterialien ist. Falls die Konzentration 40% übersteigt, beträgt der Wirkungsgrad
50% oder weniger, was im Hinblick auf die Kosten praktisch nicht tragbar ist.
Aus diesem Grund soll die Kokskonzentration in der Außenschale so begrenzt werden, daß sie größer ist als
die zur Bildung der Verbundstruktur erforderliche Menge, soll aber unter 40% liegen. Die Konzentration
des Kokses in der Außenschale soll im Hinblick auf die Verhinderung der NO,-Emission und dem Wirkungsgrad
des Verfahrens 10 bis 20% betragen. Es ist jedoch nicht immer notwendig, daß die Konzentrationsverteilung
des Kokses in der Außenschale gleichmäßig ist. Ferner kann der Wirkungsgrad erhöht werden, falls ein
Bindemittel während der Granulierung verwendet wird, insbesondere während der Bildung der Zwischenschicht
und der Erzkernteilchen.
Im folgenden ist ein Beispiel für die Unterdrückung der NO-Emission gemäß den Umsetzungen (2) und (3)
wiedergegeben:
Aus pulverförmigem Erz, Kalkstein und Koks wurden Pelletmaterialien vom S-, C- und P-Typ mit den in der
folgenden Tabelle VIII wiedergegebenen Teilchengrößen und Mischverhältnissen hergestellt:
Grobes, pulverförmiges Erz
Feines, pulverformiges Erz
Kalkstein Grober, pulverförmiger Koks
Feiner, pulverförmiger Koks
Teilchen | 1-5 mm | 1 mm oder | 1 mm oder | 1-5 mm | 1 mm oder |
größe | (Durch | weniger | weniger | (Durch | weniger |
schnitt | (Durch | (Durch | schnitt | (Durchschnitt | |
3-1 mm) | schnitt | schnitt | 2,3 mm) | 0,14 mm) | |
0,13 mm) | 0,17 mm) | ||||
Mischver | 40% | 46% | 10% | 3,8% | 0,2% |
hältnis |
13 | 24 | 61 921 | • | 1 mm oder | 14 | Feiner, pulver | |
weniger | förmiger Koks | ||||||
Fortsetzung | Grobes, pulver | (Durch | Grober, pulver | 1 mm oder | |||
Typ | förmiges Erz | Feines, pulver | Kalkstein | schnitt | förmiger Koks | weniger | |
1-5 mm | förmiges Erz | 0,17 mm) | (Durchschnitt- | ||||
C Teilchen | (Durch | 1 mm oder | 1 mm oder | 10% | 0,14 mm) | ||
größe | schnitt | weniger | weniger | ||||
3—1 mm) | (Durch | (Durch | 4% | ||||
schnitt | schnitt | ||||||
40% | 0,13 mm) | 0,17 mm) | 0 | 1 mm oder | |||
Mischver | 46% | 10% | weniger | ||||
hältnis | (Durchschnitt- | ||||||
P Teilchen | 1 mm oder | 0,14 mm) | |||||
größe | weniger | ||||||
(Durch | 4% | ||||||
schnitt | |||||||
0 | 0,13 mm) | 0 | |||||
Mischver | 86% | ||||||
hältnis | |||||||
Die Herstellung der entsprechenden Proben vom S-, C- und P-Typ erfolgte auf folgende Weise:
S-Typ: Kalkstein und fein pulverisiertes Eisenerz wurden gut miteinander vermischt. Eine Menge des so
erhaltenen Gemisches, welche 2% des gesamten Pelletmaterials entsprach, wurde mit fein pulverisiertem
Koks vermischt. Das erhaltene feine Pulver wurde auf einen bestimmten Feuchtigkeitsgrad eingestellt und an
der Oberfläche mit grobem pulverförmigem Koks überzogen, und so agglomerierte Teilchen 5'hergestellt.
Die Oberfläche des groben pulverförmigen Kokses wurde mit dem verbleibenden gemischten Pulver aus
Kalkstein und fein pulverisiertem Eisenerz mit geregeltem Feuchtigkeitsgehalt überzogen, und es wurden so
agglomerierte Teilchen S" hergestellt. Die agglomerierten Teilchen S' und S" wurden zu dem Pelletmaterial
vermischt.
C-Typ: fein pulverisiertes Erz und Kalkstein wurden miteinander vermischt Eine Menge des erhaltenen
Gemisches, welche 20% des gesamten Pelletmaterials entsprach, wurde bei geregeltem Feuchtigkeitsgehalt als
Überzug auf die Oberfläche von grobem pulverförmigem Erz aufgebracht und so eine Zwischenschicht
hergestellt. Diese Oberfläche der agglomerierten Teilchen wurde mit Pulvergemischen aus dem verbleibenden,
fein pulverisierten Eisenerz und Kalkstein mit fein pulverisiertem Koks bei geregeltem Feuchtigkeitsgehalt
überzogen und so die Außenschale hergestellt.
P-Typ: Die ΝΟ,-Umwandlung (berechnet als %N in dem Material, welcher in NO, umgewandelt wurde), die Ausbeute an gesintertem Produkt und der Wirkungsgrad des Sintervorganges beim Sintern der oben beschriebenen Materialien vom S-, C- und P-Typ in einem 60-kg-Versuchstiegel sind in der folgenden Tabelle IX aufgeführt.
P-Typ: Die ΝΟ,-Umwandlung (berechnet als %N in dem Material, welcher in NO, umgewandelt wurde), die Ausbeute an gesintertem Produkt und der Wirkungsgrad des Sintervorganges beim Sintern der oben beschriebenen Materialien vom S-, C- und P-Typ in einem 60-kg-Versuchstiegel sind in der folgenden Tabelle IX aufgeführt.
Tabelle IX | Umwandlungs | Ausbeute an | Wirkungsgrad |
Art des | grad von NOx | Sinterprodukt | des Sinter |
Materials | vorgangs | ||
% | to/m3 Std. | ||
55,2 | 68,1 | 1,35 | |
S-Typ | 18,1 | 76,4 | 1,71 |
C-Typ | 36,1 | 74,7 | 1,29 |
P-Typ | 39,8 | 74,5 | 1,33 |
Vergleich | |||
(gleiche | |||
Teilchen | |||
größe) | |||
Die verwendeten Pelletmaterialien vom C-Typ weisen eine Doppelverbundstruktur aus einem zentralen
Kern und einer äußeren Schicht auf. Bei diesem Beispiel wurde jedoch ein einfaches pulverisiertes
Eisenerz aus gewöhnlichen Sintererzmaterialien verwendet. Die Konzentration des Kokses in der
Außenschale betrug 10%. Die Kernteilchen bestanden iiLJS zentralen Kcrp.cn mit einer Zwischenschicht üus
Kalkstein und fein pulverisiertem Erz mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 1 mm, ohne
Koksgehalt. Als Außenschale wurde fein pulverisierter Koks angewendet. Die Teilchen wiesen also eine
dreifache Verbundstruktur auf.
Versuche ergaben, daß diese dreifache Verbundstruktur nur einen geringen Unterschied hinsichtlich der
Verhinderung der NQ.-F.mission im Vergleich zur
zweifachen Verbundstruktur aufwies. Bezüglich des Wirkungsgrads wurde gefunden, daß die Ausbeute sich
verringert, falls die Zwischenschicht zu stark ist
Unter Materialien vom »C-Typ« sind also s.owohl
Teilchen mit dreifacher ais auch mit zweifacher Verbundstruktur zu verstehen.
Aus den obigen Versuchsergebnissen folgt, daß bei Verwendung von Materialien vom S-Typ die Umwandlung
groß ist, während bei Verwendung von Materialien vom C-Typ nur eine geringe Umwandlung und damit
eine beträchtliche Verhinderung der NO*-Emission
eintritt Dagegen liegt die NCVEmission bei Verwendung von üblichen Standardsintermaterialien, bei
welchen der Gehalt an Materialien vom C-Typ '/3 des gesamten Materials beträgt, in der Größenordnung von
40%, wie aus Tabelle V ersichtlich ist und liegt somit wesentlich höher als bei einem Material, das nur
Substanzen vom C- und P-Typ enthält
Bei Verwendung von Pelletmaterialien vom C-Typ, welche am wirksamsten zur Verhinderung der NCv
Emission sind, schwankt die verhindernde Wirkung auf die NCvEmission je nach der Konzentration des
Kokses in der Außenschale.
Der Grund, warum der prozentuale Gewichtsanteil des Kokses bei den S-Teilchen in der gesamten
Koksmenge 20% oder weniger betragen soll, ergibt sich ausfolgendem:
Aus Gründen des Umweltschutzes ist es notwendig, die NOx-Emission auf weniger als 2h der bisherigen
Emissionswerte zu verringern, also unter 0,23 m3 NO*/to
Sinterprodukt. In Fig.2 ist die Abhängigkeit der NO*-Emission und der Ausbeute bei dem Verfahren von
einem annehmbaren Gehalt an Pellets vom S-Typ in den Pellets vom C-Typ bei der Herstellung von pelletiertem
Erz in einem 60-kg-Versuchssintertiegel dargestellt Aus
F i g. 2 ergibt sich, daß bei zunehmendem Gehalt an Material vom S-Typ keine ausreichende Wärmeübertragung
auf die Erzteilchen etc. erfolgt und dadurch der Anteil an geschmolzener Flüssigkeit, weicht; eine
Bindung der Erzteilchen bewirkt, gering wird. Auf diese Weise verringert sich die Ausbeute bei dem Verfahren.
Falls andererseits der Gewichtsanteil des Kokses, welcher als C-Typ-Teilchen in dem gesamten Koks
vorhanden ist, mehr als 80% beträgt, wird die Ausbeute an Pelletmaterial groß, und die ΝΟ,-Emission wird um
2/3 oder mehr der bisherigen Menge verringert. Aus diesen Gründen kann man schließen, daß der Koksanteil,
welcher in Form von S-Teilchen vorliegt, weniger als 20 Gew.-% der gesamten Koksmenge im Hinblick
auf die Erzielung einer guten Wirkungsweise des Verfahrens betragen soll.
Der Grund für die Bedingung, daß der prozentuale Gewichtsanteil des Kokses in Form von C-Teilchen in
dem gesamten Koks S 60+ 0,5 Gew.-% des Kokses in Form von S-Teilchen in dem gesamten Koks betragen
soll, ist folgender:
In F i g. 3 ist die Ausbeute an gesintertem Produkt und
die prozentuale Umwandlung in NO» bei der Herstellung von Pellets unter Verwendung der in Tabelle VIII
aufgeführten Materialien vom S-, C- und P-Typ t,o
dargestellt, wobei der Gewichtsanteil des Kokses, welcher in Form von S-Teilchcn in dem gesamten Koks
vorliegt, 20% beträgt, und der Anteil der Teilchen vom C-Typ und P-Typ veränderlich ist. Aus dieser Darstellung
ergibt sich. daß. falls der Gewichtsanteil des h<·,
Kokses, welcher in den C-Teilchen in dem gesamten Koks vorliegt, nicht 80, sondern 70% und der
Gc-1 ichisiintci! des Kokses, welcher in den P-Teiichen
vorliegt, 10% beträgt die N(VEmission pro Tonne
Sintererz auf die gleiche Menge verringert werden kann wie bei Verwendung von Koks, bei welchem der Anteil
an C-Teilchen 80% beträgt Falls also der Gewichtsanteil des Kokses, der in Form von S-Teilchen vorliegt
20% des gesamten Kokses beträgt kann die NOx-EmJssion
auf Vi der bisherigen Menge oder noch weiter
verringert werden, solange der Gewichtsanteil des Kokses, der in Form von C-Teilchen vorliegt wenigstens
70% belrägt
In Fig.4 ist das Ergebnis von Sinterversuchen mit
Materialgemischen vom C- und P-Typ bzw. für den Fall dargestellt daß der Gewichtsanteil des Kokses, welcher
in Form von S-Teilchen vorliegt 0% beträgt und der Koks somit in Form von C- und P-TeiSchen vorliegt
Falls der Gewichtsanteil des Kokses in den C-Teilchen 60% oder mehr beträgt kann die ΝΟ,-Emission auf
denselben Wert verringert werden wie für den Fall, daß 80% des Kokses in den C-Teilchen und 20% des Kokses
in den S-Teilchen vorliegen.
Im folgenden ist ein Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Materialien beschrieben:
- In F i g. 5 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Drei Materialien, nämlich (a) Rückgut (b) pulverförmiges Eisenerz und ein Teil des pulverförmigen Eisenerzes mit einer Teilchengröße von mehr als 1 mm, das durch Sieben unter Verwendung des Siebs 2 mit einer Siebgröße von 1 mm erhalten wurde und (c) Kalkstein mit einer Teilchengröße von mehr als 1 mm. der durch Sieben unter Verwendung des Siebs 3 mit einer Siebgröße von 1 mm erhalten wurde, wurden in einer ersten Pelletiervorrichtung 1 vermischt und so das Erzkernmaterial hergestellt Dann wurde Koks in einer Zerkleinerungsvorrichtung 4 auf eine Teilchengröße von weniger als 1 mm zerkleinert. Der erhaltene Koks wurde in einer Mischvorrichtung 5 mit pulverförmigem Eisenerz mit einer Teilchengröße von weniger als 1 mm, welches durch das Sieb 2 hindurchgefallen war, und mit Kalkstein mit einer Teilchengröße von weniger als 1 mm, welcher durch das Sieb 3 hindurchgefallen war, gemischt und so das Material für die Außenschale hergestellt. Das Erzkernmaterial und das Material für die Außenschale wurden dann in die zweite Pelletiervorrichtung 6 überführt und so das Pelletmaterial hergestellt.
- In F i g. 5 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Drei Materialien, nämlich (a) Rückgut (b) pulverförmiges Eisenerz und ein Teil des pulverförmigen Eisenerzes mit einer Teilchengröße von mehr als 1 mm, das durch Sieben unter Verwendung des Siebs 2 mit einer Siebgröße von 1 mm erhalten wurde und (c) Kalkstein mit einer Teilchengröße von mehr als 1 mm. der durch Sieben unter Verwendung des Siebs 3 mit einer Siebgröße von 1 mm erhalten wurde, wurden in einer ersten Pelletiervorrichtung 1 vermischt und so das Erzkernmaterial hergestellt Dann wurde Koks in einer Zerkleinerungsvorrichtung 4 auf eine Teilchengröße von weniger als 1 mm zerkleinert. Der erhaltene Koks wurde in einer Mischvorrichtung 5 mit pulverförmigem Eisenerz mit einer Teilchengröße von weniger als 1 mm, welches durch das Sieb 2 hindurchgefallen war, und mit Kalkstein mit einer Teilchengröße von weniger als 1 mm, welcher durch das Sieb 3 hindurchgefallen war, gemischt und so das Material für die Außenschale hergestellt. Das Erzkernmaterial und das Material für die Außenschale wurden dann in die zweite Pelletiervorrichtung 6 überführt und so das Pelletmaterial hergestellt.
Zur Erzielung des gewünschten Gehalts an Koks in der Außenschale bei bei gegebenem Koksanteil in dem
Gemisch wurden die Aufnahmemenge und die Siebmenge an pulverförmigem Eisenerz geregelt.
Die erste Pelletiervorrichtung wurde so betätigt, daß die pulverförmigen Materialien mit einer Teilchengröße
von weniger als 1 mm an den groben Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 1 mm anhafteten. Selbst
wenn jedoch ein Teil der Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 1 mm in die zweite Pelletiervorrichtung
unter der Bedingung von feinem Pulver/agglomerierte Teilchen ohne Kern, übergeht, treten keine
Schwierigkeiten bei der Bildung der Außenschale auf.
Der Kalkstein kann auch nach dem Zerkleinern auf eine Teilchengröße von weniger als 1 mm verwendet
werden. Falls Eisenerz, bei welchem der Anteil an Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 1 nun
100% beträgt (feinpulverisiertes Erz, das bisher als ungeeignet zum Pelletisieren betrachtet wurde, kann
ebenfalls anhaften) gleichzeitig verwendet wird, wird es selbstverständlich als Material für die Außenschale
vprwpnHpl
Probe 1
Mischverhältnis
mehr als 1 mm
Probe 2
Mischverhältnis
weniger
als 1 mm
mehr als
1 mm
weniger
als 1 mm
Rückgut 25 85
Kalkstein 10 55
Koks 4 0
65
20
10
80
15
100
100
Probe Menge der NO^-Emission
bekanntes Verfahren
erfindungsgemäBes
Verfahren*)
1 gleiches Mischverhältnis 0,115
wie in Probe 1
2 0,346 0,142
*) Der Koksgehalt in der Außenschale beträgt 20%.
20
25
30
Wie sich aus den Tabellen X und XI ergibt, nimmt die
Ausbeute an pelletiertem Material ab, und die NCvEmission pro Tonne des Produkts erhöht sich, falls
der Gehalt an feinpulverisierten Substanzen in dem pulverförmigen Eisenerz zunimmt, so daß sich ein
Verbundmaterial mit einer dicken Zwischenschicht bildet Der Anteil an feinpulverisierten agglomerierten
Teilchen ohne Kern in dem Erzkernmaterial beträgt zahlenmäßig 3% bei der Probe 1 und 5% bei der Probe
2.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folgende:
Der verwendete Koks wird auf eine Teilchengröße von weniger als 1 mm zerkleinert, um die Bildung von
S-Teilchen zu vermeiden. Pulverförmiges Eisenerz, Kalkstein oder andere verwendete Sintermaterialien
weisen die übliche Teilchengröße auf. Wie aus F i g. 6 ersichtlich, werden die verschiedenen Materialien, wie
pulverförmiges Eisenerz, Rückgut, Kalkstein und so pulverförmiger Koks mit einer Teilchengröße von
weniger als 1 mm in die erste Pelletiervonrichtung 1 überführt und dort granuliert. In diesem Fall muß
Wasser in einer geringeren als der optimalen Menge zugegeben werden, um eine Pelletierung der Materialbeschickung zu erzielen. Die Begrenzung der Wassermenge soll ein vorzugsweises Anhaften der pulverisierten Teilchen an die Teilchen mit einer Teilchengröße
von mehr als 1 mm bewirken, so daß das Wachstum der P-Teilchen aufgrund der Pelletisierung der feinpulverisierten Teilchen verhindert werden kann. Die Menge
des sekundär zugegebenen Wassers wird so eingestellt, daß der Anteil des Kokses in den C-Teilchen im Austrag
(Produktgranulate) aus der zweiten Pelletiervorrichtung 6 wenigstens 60% beträgt. Die Regelung der zugegebenen Wassermenge erfolgt aufgrund von Analysenergebnissen der Produktgranulate. Falls jedoch die Beziehung
zwischen den Analysenergebnissen der Produktgranulate und der primären Granulate (hlabfeuchte Materialien) gegeben ist, kann die Bestimmung der zuzugebenden Wassermenge auch aufgrund von Analysenergebnissen der primären Granulate erfolgen.
Der Grund, warum Wasser in einer geringeren Menge als der optimalen Menge entspricht, zugegeben
wird, ist folgender:
Falls pulverförmiger, auf eine Teilchengröße von weniger als 1 mm zerkleinerter Koks mit pulverförmigem Eisenerz, welches feine Teilchen mit einer
Teilchengröße von weniger als 1 mm enthält und mit der sogenannten optimalen Wassermenge für das
Pelletmaterial zwecks Pelletierung versetzt ist, vermischt wird, bilden sich sowohl C-Teilchen, welche
grobe Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 1 mm als Kern aufweisen, als auch P-Teilchen, welche
durch Pelletierung von feinpulverisierten Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 1 mm hergestellt
wurden. Der Anteil des Kokses in den P-Teilchen beträgt nicht weniger als 40% der gesamten Koksmenge.
Ein Pelletmaterial, bei welchem der Anteil des Kokses in den P-Teilchen wenigstens 40% beträgt, weist jedoch
eine schlechte Sinterausbeute und eine große NCv Emission auf. Untersuchungen im Rahmen der Erfindung ergaben, daß die zuzugebende Wassermenge in
enger Beziehung zur Bildung von P-Teilchen steht. Dies
ist graphisch in Fig.8{a) in Abhängigkeit von der
primär in der ersten Pelletiervorrichtung 1 zugegebenen Wassermenge und dem Gehalt an nicht granulierten,
fein pulverisierten Substanzen nach dem Pelletieren dargestellt Die hierfür verwendete Probe entsprach der
in Tabelle I aufgeführten Zusammensetzung.
Wie aus Fig.8(a) ersichtlich, wird der Anteil an feinpulverisierten Substanzen, welche aus primären
P-Teilchen bestehen, gering, falls weniger als 80% der optimalen Wassermenge zugegeben wird. Selbst falls
sich zeitweilig P-Teilchen bilden, werden diese leicht beim Behandeln in einer Trommel oder durch rollende
Bewegung zerstört, da die Wassermenge zu gering ist, um eine starke Bindung von Festsubstanz und
Flüssigkeit durch Ausfüllen der Leerräume zwischen den Erzteilchen und dem zugegebenen Wasser zu
erzielen. Andererseits wird bei C-Teilchen, welche grobe Teilchen als Kern aufweisen, die anhaftende feine
Pulverschicht leicht aufgrund der größeren Trommelkraft verdichtet, und die Leerräume werden verringert,
so daß eine stärkere Bindeschicht zwischen den Festsubstanzen und der Flüssigkeit gebildet wird.
Natürlich kann eine äußerst geringe Wassermenge die Pelletierung nicht fördern. Bei der untersuchten Probe
ergab eine 6O°/o der optimalen Menge entsprechende Wassermenge eine sehr geringe Ausbeute an Pellets
(Teilchengröße mehr als 1 mm), wodurch ein geringerer Anteil an feinpuiverisierten Substanzen vom C-Typ
erhalten wurde. Das Ergebnis von Pelletierversuchen bei solchen primären Pellets in der zweiten Pelletiervor-.
richtung 6 ist in F i g. 8(b) dargestellt woraus sich ergibt,
daß die in in der ersten Pelletiervorrichtung verbleibenden feinen Teilchen hauptsächlich zur Bildung von
C-Teilchen dienen. Um daher die Bildung einer bestimmten Miadestmange an C-Teilchen in dem
Produkt zu bewirken, ist es unerläßlich, die Bildung von P-Teilchen zu verhindern und die Bildung von
C-Teilchen in der ersten Pelletiervorrichtung zu beschleunigen, wodurch der Anteil des je nach Typ in
dem Produkt vorhandenen Kokses geregelt werden kann.
Aufgrund der obigen Ergebnisse ist es möglich, selbst wenn ilie Außenschale der in der Pelletiervorrichtung 1
hergestellten Teilchen brüchig ist, ein Produkt mit (primären) C-Teilchen herzustellen, weiche eine ausreichende
Festigkeit zur Überführung in die zweite Pelletiervorrichtung 6 aufweisen, wobei der Austrag aus
der ersten Pelletiervorrichtung in die zweite Pelletiervorrichtung 6 überführt und Wasser zur Pelletierung
zugegeben wird. Die zweite Pelletiervorrichtung 6 wird so betrieben, daß die verbleibenden Teilchen mit einer
Teilchengröße von wenigei als 1 mrn so weit wie möglich an der Außenschale der primären, in der ersten
Pelletiervorrichtung gebildeten C-Teilchen haften, so daß die Außenschale dick und dicht wird und sich hierbei
feste Teilchen bilden, die während des Transports und der Oberführung in die Pelletiervorrichtung nicht
zerstört werden. Die Berechnung der zuzugebenden sekundären Wassermenge erfolgt durch Abziehen der
primären Wassermenge von der optimalen Wassermenge. Ein Zusatz von Bindemitteln, wie einer Suspension
von Bindemitteln oder gelöschtem Kalk etc begünstigt hierbei eine Verfestigung der nassen Teilchen.
Falls eine trommeiförmige erste Pelletiervorrichtung 1 verwendet wird, ist es zweckmäßig, das Mischen und
Pelletieren getrennt in der vorderen und rückwärtigen Hälfte der Pelletiervorrichtung auszuführen. Zu diesem
Zweck dient die vordere Hälfte der Pelletiervorrichtung als Mischvorrichtung, während die hintere Hälfte als
Pelletiervorrichtung unter Wasserzugabe aus einer Brause dient
Die Ergebnisse von Vergleichsversuchen zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem bekannten
Verfahren unter Verwendung der in Tabelle I aufgeführten Probe sind in der folgenden Tabelle XII
aufgeführt
Art des Sinterverfahrens
Teilchengröße
weniger als 1 mm,
% bei der untersuchten Probe
weniger als 1 mm,
% bei der untersuchten Probe
im im Koks primär
Eisenerz
Zugegebene Wassermenge in % sekundär
% Koks in den Ergebnisse der Peiletier-Verbund- versuche
teilchen des
Produkts
teilchen des
Produkts
Ausbeute
%
%
NOjrEmission
mVto Produkt
mVto Produkt
Bekanntes Verfahren 45 58 100 0
Erfindungsgemäßes Verfahren 45 100 80 20
Anmerkung: Mischanteil des Kokses: 3%
74,3
76,5
76,5
0,346
0,174
0,174
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich ist, läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein
Pelletmaterial herstellen, in welchem wenigstens 60% des gesamten Kokses in den Doppelstrukturverbundteilchen
mit groben Erzteilchen als Zentralkern und feinpulverisiertem Koks und Erz als Außenschale
vorliegt Ferner können erfindungsgemäß auch granulierte Teilchen ohne Zentralkern hergestellt werden, bei
welchen der Anteil des Kokses auf 40% oder weniger gehalten werden kann, wobei die NOx-Emission pro
Tonne Produkt weniger als 2A der bekannten Verfahren
beträgt.
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßem Pelletmaterials ist in F i g. 7 dargestellt.
Primäres Wasser wird zum Pelletmaterial aus pulverförmigem Eisenerz, Kalkstein, Rückgut etc.
zugegeben und dieses in der ersten Pelletiervorrichtung 1 granuliert. Die erhaltenen Granulate und Koks mit
einer Teilchengröße von nicht mehr als 1 mm werden in eine zv/eite Pelletiervorrichutng 6 überführt und dort
mit dem sekundären Wasser versetzt. Der Inhalt der
Pelletiervorrichtung wird dann in einer Trommel beweet wodurch der Koks von der Oberfläche der
Granulate in deren Inneres wandert. Die Granulate und Koks mit einer Teilchengröße von 1 mm oder weniger
werden dann in einer Mischvorrichtung 8 vermischt und anschließend in eine zweite Pelletiervorrichtung überführt,
wobei auf sehr einfache Weise Verbundteilchen erhalten werden.
In F i g. 7 ist eine primäre Pelletiervorrichtung 1, eine erste Beregnungsanlage 7, eine Mischvorrichtung 8, eine
zweite Pelletiervorrichtung 6 und eine zweite Beregnungsanlage 9 dargestellt. Rückgut, pulverförmiges
Eisenerz und Kalkstein ohne Koksgehalt werden in die erste Pelletiervorrichtung 1 überführt und dort pelletiert,
wobei ein primäres Pelletprodukt entsteht. Bei dieser Pelletierung wird eine geringe Wassermenge als
der optimalen Menge entspricht, zugegeben, um die Pellets für die darauffolgende Kokszugabe ausreichend
porös zu machen und ein Eindringen des Kokses von der Oberfläche der primären Pellets in deren Inneres beim
Behandeln in der zweiten Pelletiervorrichtung 6 zu bewirke.1.
In der nach der ersten Peiletiervorrichtung 1 angeordneten Mischvorrichtung 8 werden das Pelletprodukt
und neu zugegegebener fein pulverisierter
Koks (Teilchengröße weniger als 1 mm) miteinander vermischt. Gleichzeitig wird die durch Abziehen der
primären Wassermenge von der optimalen Wassermenge berechnete Wassermenge zugegeben. Dabei haftet
der fein pulverisierte Koks an der Oberfläche des primären Pelletprodukts. In der zweiten Pelletiervorrichtung
6 wird die Außenschale der Pellets durch Behandeln in einer Trommel verdichtet. Hierbei wird
der fein pulverisierte Koks in die Außenschale gestoßen und kann so in das Innere diffundieren, wobei
Verbundteilchen entstehen, in welche fein pulverisierter
Koks eindiffundiert ist.
Die Ergebnisse von Sinterversuchen bei erfindungsgemäß hergestellten Pelletmaterialien im Vergleich zur
Verwendung von bekannten, in Tabelle I aufgeführten Sintermaterialien, sind in der folgenden Tabelle XIlI
aufgeführt:
Herstellungs | % Teilchen mit | Ergebnis | der Sinter- |
verfahren der | einer Teilchen | versuche | |
Sintermate | größe von weniger | ||
rialien | als 1 mm bei der | ||
untersuchten | |||
Probe | |||
im Erz im Koks | Aus | NO^Emission | |
beute, % | mVto Produkt | ||
Bekanntes | 45 58 | 74,3 | 0,346 |
Verfahren | |||
Erfindungs | 45 100 | 73,5 | 0,196 |
gemäßes | |||
Verfahren |
Aus den obigen Ergebnissen folgt, daß man erfindungsgemäß ein Pelletmaterial aus Verbundteilchen
herstellen kann, bei welchem fein pulverisierter Koks von der Oberfläche der agglomerierten Teilchen
in das Innere diffundiert ist. Hierdureh ist es möglich, die NO,-Emission pro Tonne gesintertes Endprodukt um 2Zi
oder mehr gegenüber den Stand der Technik zu verringern.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Pelletmaterial zum Herstellen von Sintererz für die Eisenerzeugung, bei welchem die Stickoxidbildung
während des Sintervorganges inhibiert wird, welches aus Eisenerz, Rückgut, Kalkstein und Koks
in Form kleiner Teilchen mit einer Verbundstruktur aus einem Erzkern und einer Außenschale besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß der Erzkern einen Zentralkern ohne Koksgehalt und mit einer
Teilchengröße zwischen 1 und 10 mm aufweist und die Konzentration des Kokses in der Außenschale
der folgenden Formel entspricht:
15
40>C
(100 -b)
100,
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP387074A JPS543442B2 (de) | 1973-12-31 | 1973-12-31 | |
JP743871A JPS559046B2 (de) | 1973-12-31 | 1973-12-31 | |
JP386974A JPS543441B2 (de) | 1973-12-31 | 1973-12-31 | |
JP977074A JPS559047B2 (de) | 1974-01-24 | 1974-01-24 | |
JP1020974A JPS5324161B2 (de) | 1974-01-25 | 1974-01-25 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2461921A1 DE2461921A1 (de) | 1975-07-10 |
DE2461921B2 DE2461921B2 (de) | 1978-03-23 |
DE2461921C3 true DE2461921C3 (de) | 1978-11-16 |
Family
ID=27518405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2461921A Expired DE2461921C3 (de) | 1973-12-31 | 1974-12-31 | 31.12.73 Japan 3871-74 24.01.74 Japan 9770-74 25.01.74 Japan 10209-74 Pelletmaterial mit einer geringeren Stickstoffoxidemission zum Herstellen von Sintererz für die Eisenerzeugung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4001007A (de) |
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