DE2602628A1 - Kaltpellets - Google Patents

Description

No. 6-3, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokio / Japan

"Kaltpellets"

Die Erfindung bezieht sich auf Kaltpellets mit ausgezeichneter Reduzierbarkeit und auf ein Verfahren zum Herstellen solcher Pellets.

Es ist bekannt, Feinerze in Form von Agglomeraten wie Pellets oder Briketts im Hochofen einzusetzen, um einerseits den Staubanfall im Gichtgas und in der Ofenumgebung zu vermindern und andererseits ein ausreichendes Reaktionsvermögen zu gewährleisten. Die Verwendung von Pellets bringt jedoch ihrerseits bestimmte Probleme mit sich; so besitzen unter dem Gesichtspunkt einer optimalen Möllerung hergestellte Pellets häufig keine ausreichende Abriebfestigkeit für den Transport zum Ofen und den Niedergang im Ofen, woraus sich wiederum die Gefahr eines erhöhten Staubanfalls ergibt.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Abriebfestigkeit der Pellets zu erhöhen. So ist es beispielsweise bekannt, Feinerz mit Kalkstein, Kohle und Bentonit als Bindemittel zu mischen und das Gemisch gegebenenfalls nach einem

_mv S098S1/06?i

2602G20

Anfeuchten mit Wasser zu agglomerieren, um schließlich das Agglomerat bei mehreren 100° zu brennen und auf diese Weise die Haltbarkeit bzw. Abriebfestigkeit zu erhöhen. Das Brennen des Agglomerats bzw. der Pellets oder Briketts ist jedoch mit einem erheblichen apparativen und wirtschaftlichen Aufwand verbunden. Hinzu kommt, daß die Brennabgase giftige Schwefel- und Stickstoffoxyde enthalten und daher aus Gründen des Umweltschutzes einer aufwendigen Gasreinigung unterworfen werden müssen.

Um das Brennen der Pellets zu vermeiden, sind zahlreiche Versuche angestellt worden, den Pellets auch ohne ein solches Brennen eine Abriebfestigkeit zu verleihen, die einen geringen Staubanfall beim Transport und beim Niedergehen der Pellets im Ofen gewährleistet. Bei einem bekannten Verfahren geschieht dies in der Weise, daß das Feinerz mit einem hydraulischen Bindemittel wie Portlandzement-Klinker und Wasser vermischt und das Gemisch anschließend pelletiert wird. Die Grünpellets werden dann eingebettet in einem Pulver getrocknet, das dem verwendeten Feinerz entsprechen kann. Dieses Verfahren läßt jedoch einiges zu wünschen übrig, wie sich aus folgendem ergibt.

Die Festigkeit der in der vorerwähnten Weise hergestellten Kaltpellets erreicht zwar die Festigkeit gebrannter Pellets, dafür ist aber die Reduzierbarkeit wesentlich schlechter und trägt den Ofenbedingungen insofern nicht ausreichend Rechnung, als die Pellets im Temperaturbereich von 500 bis 14OO°C Schuppen bilden und vorzeitig erweichen. Hinzu kommt, daß das Einbetten der einzelnen Pellets in ein Feinerz bis zum Abbinden des Zements unerläßlich ist, um ein Zusammenbacken der Pellets zu vermeiden. Zudem

609851 /0676

ORIGINAL INSPECTED

2602620

haftet, wie sich aus »STAHL UND EISEN» 1964, S.640 ergibt, an den Pellets eine verhältnismäßig große Menge Feinerz der Bettungsmasse, das unbedingt abgesiebt werden muß. Dabei läßt sich das anhaftende Feinerz kaum völlig entfernen, so daß mit den Pellets auch Feinerz in den Ofen eingetragen und dort freigesetzt wird. Das freigesetzte Feinerz sammelt sich im Ofen und vermindert mehr und mehr die Gasdurchläss-gkeit der BeSchickungssäule bis schließlich sogar der Ofengang beeinträchtigt wird. Hinzu kommt,daß das Absieben des anhaftenden Feinerzes sehr viel Zeit erfordert, und daß die Menge der Bettungsmasse aus Feinerz über 30%, bezogen auf das Gewicht der Pellets, beträgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile ungebrannte Hochofenpellets und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, die optimal auf die Schmelzbedingungen im Ofen abgestellt sind und insbesondere im Hinblick auf ein mögliches Anbacken beim Härten keine Bettungsmasse erfordern. Zur Lösung dieser Aufgabe werden Hochofenpellets mit einem Kalk-Kieselsäure-Verhältnis bzw. Basengrad von 1,2 bis 1,9 und 13 bis 19% Schlackenbildnern, bezogen auf das Gesamtgewicht, vorgeschlagen. Der Basengrad und der Anteil der Schlackenbildner werden erfindungsgemäß vorzugsweise durch Mischen von Feinerzen eingestellt. Die grünen Pellets härten ohne Verwendung einer pulverförmigen Bettungsmasse aus und besitzen im ausgehärteten Zustand ausgezeichnete Hochtemperatureigenschaften sowie insbesondere eine ausgezeichnete Reduzierbarkeit; sie lassen sich ohne Schwierigkeiten und insbesondere ohne die Gefahr einer Staubbildung handhaben.

609851 /0676

Um die Gefahr· eines Anbackens der Gr-ünpellets beim Aushärten ohne Bettungsmasse weiter zu verringern, können die Pellets vor dem Aushärten mit einem anorganischen Überzug versehen werden.

Die erfindungsgemäßen Kaltpellets lassen sich auf unterschiedliche Weise herstellen. So können beispielsweise Feinerzj Zuschläge und ein hydraulisches Bindemittel in einer Menge gemischt und gemahlen werden, die den Pellets die gewünschten Hochtemperatur-Sigenschaften verleihen. Andererseits kann auch die Gesamtmenge eines wasserhärtenden Bindemittels mit Teilmengen des Feinerzes und der Zuschläge zunächst vorgemischt und dem Gemisch schließlich die Restmengen aa Feinerz und Zuschlagen zugesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Gesamtmenge des hydraulischen Bindemittels und der Zuschläge mit einem Teil des Feinerzes vorzumischen und dem Gemisch später die Restmenge an Feinerz zuzumischen. In allen Fällen werden die Mischungen angefeuchtet und schließlich agglomeriert bzw. pelletiert.

Als wasserhärtende bzw- bindende Bindemittel eignen sich Portlandzement, Portlandzement-Klinker, Tonerdezement, Tonerdezement-Klinker, Zement/Hochofenschlacke-, Zement/ Flugasche-, Zemaai/Puzzolan- und Zement /Futterbruch-Gemische. Die Zuschläge können auch aus Sandstein, Küstensand, Shirasu, Hochofenschlacke, saurer Schlacke, Elektroofen-Schlacke, Flugstaub aus der Ferrosilizium-Herstellung, Futterbruch, Serpentin, Peridotit, Kalkstein, gebranntem Kalk, gelöschtem Kalk, Dolomit und Konverterschlacke bestehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

609351 /OS?S

2602623

Fig. 1 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Produktivitätsabnahme-Index vom herkömmlichen Ofeneinsatz,

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Druckverlusts ungebrannter Pellets vom Basengrad verschiedener Pellets unter Berücksichtigung der Schlackenmenge,

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Produktivitätsabnahme-Index vom Basengrad erfindungsgemäßer und herkömmlicher Pellets,

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Druckverlusts be
gemäßer Pellets,

Druckverlusts bei 1200⁰C vom Basengrad erfindungs-

Fig. 5 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Kieselsäurekonzentration, dem Basengrad und dem Feinerz bestimmter Herkunft,

Fig. 6 eine grafische D_arstellung des Zusammenhangs

zwischen dem Druckverlust und dem Kieselsäuregehalt eines Feinerzgemischs und

Fig. 7 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit der scheinbaren Dichte der Pellets von der Art des Pelletierens und des Mischens.

Der in einem Hochofen chargierte Möller einschließlich Pellets wird während der Abwärtsbewegung reduziert und erweicht, bis er schließlich mit zunehmender Ofentemperatur und zunehmendem Druck schmilzt. Dabei gelangt der

609851/0678

-β- 260262

Möller zunächst in eine Erweichungs- und alsdann in eine Schmelzzone, in der die schmelzbaren Möllerbestandteile aufgeschmolzen und einerseits in das flüssige Eisen und andererseits in die Schlacke überführt werden. Befindet sich die Erweichungszone in einem Bereich verhältnismäßig niedriger Temperatur und ist der Temperaturbereich infolge einer großen Ofenhöhe verhältnismäßig weit,dann muß der Ofenwind einen verhältnismäßig hohen Druck besitzen, da sich andernfalls keine ausreichende Reduktion und eine ungleichmäßige Temperaturverteilung ergeben; beides führt zu einer Verminderung der Produktivität. Das Bestreben geht daher allgemein dahin, die in dem Produktivitätsabnahme-Index zum Ausdruck kommende Qualität des Möllers zu verbessern. In der Praxis wird der Produktivitätsabnahme-Index in der Weise bestimmt, daß zunächst unter bestimmten Bedingungen ein Referenzmöller niedergeschmolzen und der für eine vorgegebene Produktivität erforderliche Winddruck gemessen wird. Alsdann wird der zu untersuchende Möller mit demselben Winddruck niedergeschmolzen und schließlich der Produktivitätsabnahme-Index aus dem Produktivitätsverhältnis des Referenzmöllers und des zu untersuchenden Möllers bestimmt.

Bei den dem Diagramm der Fig. 1 zugrundeliegenden Versuchen diente ein üblicher Erzsinter X als Vergleichsmöller und wurden je zwei Möller aus gebrannten Pellets A, B und aus ungebrannten Pellets A¹, B¹ untersucht. Aus dem Diagramm ergibt sich, cB3 die Kaltpellets zu einem Produktivitätsabnahme-Index von 2 führen, der wesentlich größer ist als der der gebrannten Pellets A und B. Hieran zeigt sich die mangelnde Eignung herkömmlicher ungebrannter Pellets im Vergleich zu den gebrannten Pellets A, B und dem Eisen-

609851/0878

2602623

Erzsinter X. Die Erhöhung des Produktivitätsabnahme-Index läßt sich einerseits auf eine durch das Erweichen bedingte Schuppenbildung und zum anderen auf das Entstehen einer Eisen-Silikat-Schlacke mit verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt in verhältnismäßig großer Menge zurückzuführen, die ursächlich für das vorzeitige Erweichen der Pellets ist. Um daher ausreichend stabile Pellets herzustellen, genügt es, den beiden vorerwähnten Einflußgrößen hinreichend Rechnung zu tragen. Dabei kommt es wesentlich darauf an, einerseits eine Schuppenbildung zu vermeiden und zum anderen das Entstehen großer Mengen Eisen-Silikat-Schlacke durch Basizitätserhöhung der Beschickung zu vermeiden.

Die Erfindung basiert mithin darauf, das Verhalten der Pellets in der Erweichungszone des Ofens im Wege einer Verringerung der Erweichungsneigung zu verbessern. Es ist bekannt, d# die Schuppenbildung auf das Entstehen von Eisen an der Pelletoberfläche bei einer Temperatur von etwa 90O⁰C in einer Kohlenmpnoxyd-Atmosphäre zurückzuführen ist,und daß Schuppen nur dort entstehen, wo sich in der Pelletoberfläche Eisenerzteilchen mit freiliegender Oberfläche befinden.

Erfindungsgemäß wird daher die Gefahr einer Schuppenbildung dadurch vermindert, daß die Gesamtheit der an der Pelletoberfläche freiliegenden Oberflächen des Feinerz verringert wird. Im Diagramm der Fig, 2 ist auf der Ordinate der Druckverlust beim Erweichungsversuch aufgetragen und basieren alle Angaben auf der Annahme, daß die Schlacke ausschließlich aus Kalk, Kieselsäure und Tonerde besteht. Die zu den einzelnen Meßpunkten eingetragenen Zahlen geben die jeweilige Schlackenmenge wieder. Der

609851/0676

Kurvenverlauf in dem Diagramm der Fig. 2 zeigt, daß die durch einen Kreis gekennzeichneten Pellets aus einem hochwertigen Eisenerz A mit 2_t0% Kieselsäure und 9% Zement-Mnder einen Druckverlust von über 900 mm WS ergehen. Dieser Druckverlust dürfte auf eine Schuppenbildung zurückzuführen sein, da die schlackenbildenden Bestandteile bei diesen Pellets lediglich 10,696 ausmachten und demzufolge die Gesamtheit der freiliegenden Flächen der an der Oberfläche befindlichen Eisenerzteilchen im Vergleich zur Pelletoberfläche verhältnismäßig groß ist. Zudem ist auch der Basengrad mit 1,6 im Hinblick auf die Schlackenbildung in der Reduktionszone sehr ungünstig, so daß eine Verringerung der freiliegenden Oberfläche der Erzteilchen an der Pelletoberfläche schwierig ist. Dem läßt sich jedoch durch Änderung der Konzentration der Schlackenbildner und des Basengrades entgegenwirken.

Obgleich Hochofenschlacken üblicherweise auch Magnesiumoxyd enthalten, fällt das Magnesiumoxyd im vorliegenden Falle nicht unter den Begriff Schlackenbildner, da es bei Temperaturen unter etwa 1000⁰C nicht zur Schlackenbildung beiträgt.

Dem V-förmigen Verlauf der durch Kreise gekennzeichneten strichpunktierten Kurve im Diagramm der Fig. 2 entsprechend verringert sich der Druckverlust mit abnehmendem Basengrad, d.h. mit zunehmendem KieselSäuregehalt der Schlacke bis zu einem Minimum von etwa 500 mm WS bei einem Basengrad von etwa 1,4. Mit abnehmendem ^asengrad erhöht sich alsdann der Druckverlust wiederum auf über 900mm WS entsprechend dem Verlauf der strichpunktierten Kurve. Der Grund für die Erhöhung des Druckverlustes mit abnehmendem Basengrad unterhalb von 1,3 erklärt sich aus der zunehmenden Löslichkeit des Eisenoxyduls in der Silikat-Schlacke

609851 /0676

sowie aus der damit verbundenen Verringerung des Schmelzpunkts der Schlacke. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß unter Beibehaltung eines Basengrades von 1,3 die Konzentration der Schlackenbildner auf über 13% durch Quadrate gekennzeichneten Meßpunkten erhöht und damit der Druckverlust entsprechend dem Verlauf der gestrichelten Kurve im Diagramm der Fig, 2 auf unter 200 mm WS verringert. Ein derartig niedriger Druckverlust entspricht den Anforderungen ßQ herkömmliche gebrannte Pellets. Die bei den zu der gestrichelten Kurve gehörenden Versuche verwendeten Pellets enthielten im Vergleich zu den Pellets der Versuche zu der strichpunktierten Kurve mehr granulierte Hochofenschlacke.

Die durch schwarze Punkte gekennzeichnete ausgezogene Kurve bezieht sich auf Versuche mit Pellets auf einem Eisenerz B mit etwa 5% Kieselsäure und 9% Zementbildner und einem Ausgangswert des Druckverlusts von 1000 mm WS. Dieser hohe Druckverlust erklärt sich daraus, daß die Schlackenbildner Λ5% des Gesamtgewichts ausmachten und der Basengrad bei 0,9 lag.

Unter diesen Voraussetzungen wird die Eisenoxydulaufnahme der Schlackenbildner bzw. Schlacke bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen im Bereich der Reduktionszone begünstigt, so daß sich eine verhältnismäßig große Menge niedrigschmelzender Eisen-Silikat-Schlacke bildet. Die Schuppenbildung ist demgegenüber ohne wesentliche Bedeutung, weil die nachteilige Wirkung der freiliegenden Oberflächen der Erzpartikel von der Wirkung der niedrigschmelzenden Schlacke völlig überlagert wird. Um dem ent-

603851/0678

gegenzuwlrken, wird, dem Ausgangsgemisch vor dem Pelletieren erfindungsgemäß Kalk oder ein Kalkträger zugesetzt, um den Basengrad auf einen höheren Wert einzustellen. Mit zunehmendem Kalkanteil bzw. mit zunehmendem Basengrad verringert sich der Druckverlust entsprechend dem Verlauf der ausgezogenen Kurve im Diagramm der Fig. 2 bis zu Werten unter 200 mm WS bei einem Basengrad von mindestens 1,2. Däbeikann der Basengrad bis auf 1,9 erhöht werden. Höhere Basengrade sind dagegen in der Praxis kaum gebräuchlich»

Der Verlauf der ausgezogenen und der gestrichelten Kurve im Diagramm der Fig_o 2 zeigt zudem, daß bei Basengraden über 1,9 der Druckverlust oberhalb 200 mm WS liegt. Die Pellets der Versuche zu der ausgezogenen Kurve bzw. des Erzes B enthalten etwa 15# Schlackenbildner, d.h. mehr Schlackenbildner als für das Unterdrücken der Schuppenbildung erforderlich ist. In dieser Hinsicht ist eine weitere Erhöhung des Anteils der Schlackenbildner angesichts des erforderlichen Basengrades nicht anzustreben. Im Rahmen der Erfindung läßt sich der Anteil der Schlackenbildner jedoch bis auf 1956 erhöhen, weil dadurch der Druckverlust auf unter 200 mm WS vermindert wird.

Die vorstehenden Ausführungen machen deutlich, daß dem Einstellen des Basengrades auf 1,2 bis 1,9 mittels eines, Zusatzes von Kalk und/oder Kieselsäure sowie dem Anteil der Schlackenbildner von 13 bis 1996 eine entscheidende Bedeutung zukommt.

Beispiel 1

Ein Magnetiterzkonzentrat A mit geringerem Kieselsäuregehalt und ein Hämatit-Peinerz B wurden jeweils für sich mit Portlandzement, Kalkstein, Silbersand und granulierter Hochofenschlacke in den aus der nachfolgenden Tabelle

60985!/0678

I ersichtlichen Mengen versetzt. Dabei entsprechen die
Proben 6A und 7B herkömmlichen Mischungen.

Tabelle I

Ver such	Fein- erz (*)	Port land zement (30	KaIk- - stein (*)	Silbe sand {%)
1A	88,3	9,0		2,7
2A	84,3	9,0	-	1,6
3B	85,9	9,0	2,5	-
4B	87,4	9,0	3,6	-
5B	85,9	9,0	5,1	-
6A	91,0	9,0	-	-
7B	91,0	9,0	—	—

Kalk- Silber- Schlacke (CaO/SiOp)Schlacken-—*---- —^J menge

(tf)

5,1

1,23	13,0
1,27	17,0
1,25	17,4
1,54	18,3
1,81	19,0
1,62	10,8
0,95	15,0

Die Ausgangsmi schlingen wurden 10 Minuten in einer chargenweise arbeitenden Kugelmühle gemahlen und anschließend mit Hilfe eines Labor-Drehtellers mit einem Durchmesser von 550 mm und einer Höhe von 200 mm bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 30 UPM pelletiert. Die feuchten Grünpellets härteten sieben Tage bei Raumtemperatur aus und wurden abschließend getrocknet.

Die gehärteten Pellets wurden alsdann einem Reduktionsversuch unterworfen, um den Produktionsabnahme-Index zu bestimmen.Die Daten der Versuche sind in dem Diagramm der

609851/0676

Fig. 3 grafisch dargestellt. In diesem Diagramm beziehen sich die schwarzen Funkte auf die Pellets aus dem Feinerz A, die kleinen Kreuze auf die Pellets aus dem Feinerz B und die Kreise auf herkömmliche Pellets. Die neben den Meßpunkten angegebenen Zahlen geben die jeweilige Schlackenmenge wieder.

Aus dem Diagramm der Fig. 3 ergibt sich deutlich, daß die erfindungsgemäßen Pellets den herkömmlichen Pellets weit überlegen sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Pellets ein ausgezeichnetes Schmelzverhalten besitzen und insbesondere wegen ihrer hohen Schuppenbeständigkeit und/oder der geringeren Menge niedrigschmelzender Schlacken eine hohe Gasdurchlässigkeit gewährleisten.

Es ist bekannt, daß die Aktivität der Kieselsäure in starkem Maße von deren Herkunft und Begleitelementen abhängig ist. Durch Versuche konnte nun festgestellt werden, daß die das Erz als Gangart begleitende Kieselsäure eine hohe Aktivität besitzt. Erfindungsgemäß wird daher ein stark kieselsäurehaltiges Eisenerz mit einem verhältnismäßig wenig Kieselsäure enthaltenden Erz gemischt. Das Mischen zweier Erze mit unterschiedlichem Kieselsäuregehalt besitzt eine Reihe von Vorteilen; so vermindert sich dabei die erforderliche Zusatzmenge an teurer Kieselsäure mit hoher Aktivität. Des weiteren erübrigt sich eine Vorbehandlung des Eisenerzes, wie sie bei einem Kieselsäurezusatz erforderlich wäre. Ebenso überflüssig ist das ansonsten erforderliche Mahlen der Zusatzkieselsäure; und schließlich fällt die Zusatzmenge an Schlackenbildnern entsprechend geringer aus.

Im Rahmen eines Versuchs mit vier Feinerzen A¹ bis D¹ der aus der nachfolgenden Tabelle II ersichtlichen Beschaffenheit wurden diese. Vorteile nachgewiesen.

609851/0678

	TaDeIIe	Feinerz	II	Gesamt- Fe 00	SiO2 (Ji)
		eisenreiches Erz		69,0	0,5S
Ver such	mittlerer SiOp-Gehalt (Roteisenerz)	62,7	4?78
A1	hoher SiCU-Gehalt (Magnetit )	64,46	8,54
B1	mittlerer SiOP-Gehalt (Limonit )	57,5	5,96
C
D1

Die Erze wurden mit 9% Portlandzement einzeln oder im Gemisch vermählen und entweder mit Hilfe von Kieselsäure oder von Kalk auf einen bestimmten Basengrad eingestellt und schließlich entsprechend dem Verfahrendes Beispiels zu Kaltpellets verarbeitet. Die Versuchsergebnisse sind aus dem Diagramm der Fig. 4 ersichtlich, auf dessen Ordinate der Druckverlust bei 1200⁰C und auf dessen Abszisse der Basengrad der Kaltpellets aufgetragen ist. Die drei gestrichelten Kurven beziehen sich auf die Versuche mit jeweils einem Feinerz und einem Zusatz, wobei die Kreise Versuchen mit dem Erz A¹ und einem Kieselsäurezusatz, die ^reise mit einen Punkt Versuchen mit dem Erz B¹ und einem Kalkzusatz sowie die schwarzen Punkte Versuchen mit dem Erz C^! und einem Kalkzusatz entsprechen. Die schwarzen Dreiecke entsprechen Versuchen mit einem Gemisch aus k0% Erz A¹ und 51% Erz B¹, während sich die durch halbschwarze Punkte gekennzeichnete ausgezogene Kurve auf Versuche mit einem Gemisch aus den Erzen A¹ und C mit

S09851 /067S

unterschiedlichen Mengenverhältnissen von 57%/34% bis 6890/23% und dementsprechend unterschiedlichen Basengraden beziehen. Die durch Quadrate gekennzeichnete ausgezogene Kurve bezieht sich auf Versuche mit einem Gemisch aus den Erzen A¹ und D¹ in Mengenverhältnissen von 4696/45% bis 4596/44% teilweise mit einem Kalkzusatz bis 2% zum EinstelUsi des Basengrades. Die Abhängigkeit des Basengrades vom Kieselsäuregehalt der Pellets ergibt sich aus dem Verlauf der Kurven in dem Diagramm der Fig.5, die den Kurven des Diagramms der Fig. 4 entsprechend gekennzeichnet sind.

Aus dem Kurvenverlauf in den Diagrammen der Fig. 4 und 5 ergibt sich eindeutig, daß die Aktivität der mit den Erzen B¹, C¹ und D¹ eingeführten Kieselsäure weitaus größer ist als die Aktivität der Zusatzkieselsäure. So zeigt sich beispielsweise im Falle des Erzes A¹ mit hohem Eisengehalt, daß das Einstellen des Basengrads auf über 1,2 mit Hilfe eines Kieselsäurezusatzes einen Druckverlust über 200 mm WS ergibt. Andererseits führen die einen hohen Anteil Kieselsäure enthaltenden Erze B¹ und C* mit zunehmendem Basengrad sehr schnell zu Druckverlusten unter 200 mm WS. Dabei wurden die Erze B¹ und C mit einem Kalkzusatz bzw. mit einem Schlackenbildneranteil von I896 einerseits und 21 bis 2396 andererseits verwendet. Das Ausgangsgemisch des Erzes A' mit dem Kieselsäurezusatz enthielt nur etwa 11 bis 12% Schlackenbildner, was einen weiteren Zusatz von Kieselsäure und auch Kalk erforderlich machte. Vorzugsweise kommen daher derartige Erze gemeinsam mit den Erzen B¹, C und D¹ zur Verwendung, um Druckverluste unter 200 mm WS und einen Basengrad von mindestens 1,2 zu gewährleisten, obgleich die Kieselsäur ekonz ent rat ion der auf diese Weise hergestellten

609851 /0678

Pellets nahezu der Kieselsäurekonzentration der Pellets aus dem Erz A^! und einem Kieselsäurezusatz ohne Berücksichtigung des Einstellens der Schlackenbildner entspricht .

Beim Herstellen von Kaltpellets aus mindestens zwei Erzen sollte das Erzgemisch vor dem Bindemittelzusatz und dem Einstellen des Basengrades auf mindestens 1,2 mindestens 1,596 Kieselsäure enthalten. Dies ergibt sich aus dem Kurvenverlauf im Diagramm der Fig. 6, das auf Versuchen basiert, bei denen der Basengrad mit Hilfe von Kalkstein eingestellt wurde. Im Hinblick auf die beim Schmelzen im Ofen erforderliche Schlackenmenge sollte die Kieselsäurekonzentration des Erzgemischs jedoch unter 7% liegen.

Beispiel 2

Unter Verwendung von vier Eisenerzen A¹, B¹, C¹ und D¹, Portlandzement-Klinker als Bindemittel, Kalkstein und Küstensand wurden insgesamt sieben Mischungen der aus der nachfolgenden Tabelle III ersichtlichen Beschaffenheit hergestellt. Dabei betreffen die Versuche 1 bis 4 die Verwendung von Erzgemischen, was bei den Versuchen 5 bis 7 trotz ausreichenden Basengrads nicht der Fall ist, so daß der Anteil der Schlackenbildner 1896 bei dem Versuch 6 und 22% bei dem Versuch 7 beträgt.

609851 /0676

Tabelle III

Versuch

1 2

Erz (96) SiO₂ Binde- Kalk- Sand Schlacke CaO/SiO₂ SiO₂

mittel stein
(%) (96) (96) (96) (96) {%)

A'+B¹ 40,0:51,1 2,02 9,0

A'+C 68,0:23,0 2,72 9,0

A'+D' 46,0:45,0 3,33 9,0

A'+D¹ 45,0:44,0 3,33 9,0 2,0

0 0 0 0

13,70
13,29
13,15
13,87

1,30
1,56
1,25
1,52

4,54 4,55 4,91 4,69

5 6

A¹ 88,8 B¹ 87,5 C 81,0

0,77 4,78 8,54

9,0 9,0 9,0

3,5 10

2,2

0
0

11,73
19,33
22,39

1,31
1,54
1,31

4,49 6,08

NJ9,15 cn

cn

IV) CO

Aus den Mischungen wurden in der im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 geschilderten Weise Kaltpellets hergestellt, die nach einem siebenstündigen Härten einem Abrieb- und einem Erweichungsversuch unterworfen iTurden. Die Versuchsergebnisse sind aus der nachfolgenden Tabelle IV ersichtlich.

	Erz	Tabelle IV	Druckver lust bei 12000C (mm WS)	SiO2-Gehalt Pellets 00
	A'+B1		86	4,54
Ver such	A'+C	Druckfestig keit (kp/P)	78	4,55
1	A'+D1	220	133	4,91
2	A'+D1	239	80	4,69
3	A'	169	303	4,49
4	B'	170	67	6,08
VJl	C	199	60	9,15
6	205
7	227

808851 /0876

Die Daten der Tabellen III und IV machen deutlich, daß die Verwendung eines Erzgemischs eine wesentliche Verringerung der Kieselsäurekonzentration der Pellets erlaubt und gleichwohl die erforderlichen Hochtemperatureigenschaften der Pellets, insbesondere einen Druckverlust unter 200 mm WS beim Erweichungsversuch gewährleistet.

Die Erfindung betrifft nicht nur die Zusammensetzung eines zum Herstellen ungebrannter Pellets geeigneten Gemischs, sondern darüber hinaus auch ein Verfahren zum Herstellen von Kaltpellets mit einem Basengrad von 1,2 bis 1,9 und einem Schlackenbildneranteil von 13 bis 19%«

Beim herkömmlichen Herstellen von Kaltpellets müssen die feuchten Grünpellets in einer pulverförmigen Bettungsmasse aushärten, um ein gegenseitiges Anbacken, Verformen und Zerbrechen der Pellets, wie das in einer Pelletschüttung andernfalls vorkommen würde, infolge gleichmäßiger Druckverteilung auf die Pelletoberfläche zu vermeiden. Beim Aushärten herkömmlicher Grünpellets mit einer Festigkeit unter 1,0kp je Pellet ohne Bettungsmasse besteht bei einer 2 m übersteigenden Schüttung die Gefahr einer zunehmenden Verformung der Pellets und einer dadurch bedingten Vergrösserung der gegenseitigen Berührungsflächen. Die Folge davon sind eine Blockbildung und eine Erhöhung des Bruchanteils.

Das Zusammenbacken zu Blöcken macht die Handhabung der Pellets noch schwieriger und erfordert ein Zerkleinern sowie ein Absieben vor dem Chargieren, bei dem wiederum eine erhebliche Menge Feines anfällt, das seinerseits schwierig zu handhaben ist und zu einer Umweltverschmutzung führt. Des weiteren ist die Rißbildung in den Pellets mit einer Verringerung der Druckfestigkeit und demzufolge mit einer Erhöhung

609851/0676

des Feinanteils verbunden, die wiederum die Produktivität und insbesondere den Ofengang beeinträchtigt.

Durch Versuche konnte nun festgestellt werden, daß eine Erhöhung der Druckfestigkeit der Grünpellets bei gleichzeitiger Verringerung ihrer Verformbarkeit ein Schütthärten erlaubt, ohne daß dies zu einem gegenseitigen Anbacken der Pellets und zu einem nennenswerten Anfall von Bruch führt. So eignen sich beispielsweise Grünpellets mit einem mittleren Durchmesser von etwa 15 mm, einer Druckfestigkeit von 2,0 kp je Pellet und einer Porigkeit von 30% ohne weiteres zum Härten in einer zwei Meter hohen Schüttung»

Um den Grünpellets eine ausreichende Druckfestigkeit und Porigkeit zu verleihen, ist eine bestimmte Siebanalyse ebenso wichtig wie ein bestimmter Wassergehalt^ wenngleich auch andere Faktoren die Druckfestigkeit und Verformbarkeit der Grünpellets beeinflussen. In jedem Falle sollte die Dichte des Gemische vor dem Pelletieren erhöht und der Wassergehalt so niedrig eingestellt werden, daß gerade noch ein Pelletieren möglich ist.

Erfindungsgemäß wird daher ein Gemisch aus Eisenerz, hydraulischem Bindemittel und Zuschlägen zum Einstellen des Basengrades auf 1,2 bis 1,9 sowie des Schlackenbildneranteils auf 13 bis 19% gemischt, anschließend im Hinblick auf eine möglichst gleiche Teilchengröße gemahlen und das gegebenenfalls angefeuchtete Gemisch pelletierte Das Aufmahlen der Gemischbestandteile gewährleistet außerordentlich homogene Pellets und erhöht damit auch die mittlere Druckfestigkeit. Des weiteren erhöht das gemeinsame Aufmahlen der Gemischbestandteile die Kapillarität der Pellets, da die durch das Mahlen bedingte größere Kompaktheit der Teilchen regelmäßige Öffnungen entsprechend geringerer Größe ergibt, was seinerseits zu einer Erhöhung der Druckfestigkeit führt.

609851/0676

Des weiteren Terringert sich mit größerer Kompaktheit der Teilchen die für das Pelletieren erforderliche Wassermenge und damit auch die Verformbarkeit und Porigkeit der Grünpelletsο

Erfindungsgemäß kann das Erz auch in zwei Stufen gemahlen werden, wenn eine einzige Mahlstufe nicht ausreicht, die gewünschten Eigenschaften einzustellen. Dabei kann in der ersten Mahlstufe ein Gemisch aus dem gesamten Bindemittel, einem Teil des Feinerzes und einem Teil der Zuschlagstoffe vorgemahlen werden, wonach in das Mahlgut die Restmenge des Erzes und der Zuschlagstoffe gegeben und das Gesamtgemisch alsdann erneut gemahlen wird. Vorzugsweise reicht die Menge des Feinerzes und der Zuschlagstoffe der Ausgangsmischung für die erste Mahlstufe bis zum Fünffachen der Bindemittelmenge O

Andererseits läßt sich die erste Mahlstufe auch mit einem Gemisch aus der Gesamtheit des Bindemittels und der Zuschläge sowie einem Teil des Feinerzes durchführen und dem dabei anfallenden Mahlgut die Restmenge des Feinerzes zusetzen. Vorzugsweise beträgt die Erzmenge des Ausgangsgemischs der ersten Mahlstufe das 0,75- bis 4-fache der Gesamtmenge an Bindemittel und Zuschlägen. Bei dem Diagramm der Fig. 7 sind auf der Ordinate der Index der scheinbaren Dichte, bezogen auf ein einstufiges Mischen und Mahlen entsprechend der 1,0-Linie, und auf der Abszisse das Gewichtsverhältnis aufgetragen. Die GewichtsVerhältnisse sind dabei wie folgt definiert:

δ it (Erz + Zuschläge) ^Ά Bindemittel (Bindemittel + Zuschlage;

609851/06T8

— ?. 1 —

260262E

Dem Diagramm der Fig. 7 ist zu entnehmen, daß die scheinbare Dichte der Grünpellets bei einem zweistufigen Mahlen größer ist, wenn das Ausgangsgemisch der ersten Mahlstufe aus Teilmengen der Mischungsbestandteile innerhalb der vorerwähnten Grenzen besteht.

Auch wenn die für das Härten der Pellets zur Verfügung stehende Fläche nicht ausreicht und demzufolge die Pellets in hohen Behältern wie Trichter oder Bunker gehärtet werden müssen, darf es nicht zu einem gegenseitigen Anbacken der Pellets kommen, denn selbst bei einem Anbacken von nur wenigen Pellets bilden sich Ansätze oder entsteht beim Abziehen der Pellets vom Boden des Behälters eine ungleichmäßige Abwärtsbewegung, was zu neuen Schwierigkeiten führt. Dem trägt die Erfindung in der Weise Rechnung, daß die Pellets mit einem dünnen anorganischen Überzug in einer Dicke von höchstens 0,2 mm bis 0,5 mm versehen werden» Für den Überzug eignen sich alle anorganischen Stoffe, die keine Beeinträchtigung der Eigenschaften der Pellets mit sich bringen«, Die geringe Überzugsdicke gewährleistet dabei, daß das Volumen des Überzugs bei einem Pellet mit einem Durchmesser von 15 mm etwa 3% des Pelletvolumens nicht übersteigt. Bei Versuchen ergab sich, daß sich für den Überzug insbesondere ein Gemisch aus Eisenerz und Zuschlägen eignet, das der Pelletzusammensetzung entspricht, ein Feinerz mit einem Basengrad von 1,2 bis 1,9 oder ein Pulver aus Kalkstein, gelöschtem Kalk, Dolomit sowie Hochofen- und Konverterschlacke.

Das Aufbringen des Überzugs geschieht vorzugsweise kontinuierlich in einer Drehtrommel; denn obgleich sich innerhalb von höchstens vier Minuten ein festhaftender Überzug aufbringen läßt, hängt die Überzugsdicke doch von der Verweilzeit ab, so daß sich bei unterschiedlicher Verweilzeit infolge unterschiedlich großer Grünpellets auch die Haftfestigkeit des

609851/0676

- 12. -

Überzugs mit der Beschaffenheit der Pellets ändert und demzufolge die Eigenschaften der Pellets beeinträchtigt werden,, Die Verwendung eines Pelletiertellers, bei dem die Verweilzeit und der Austrag von dem Kornband abhängig ist, muß außer Betracht bleiben, weil die Verweilzeit mit zunehmendem Pelletdurchmesser abnimmt und demzufolge die Pellets mit kleinerem Durchmesser langer, als für das Aufbringen des Überzugs erforderlich ist, im Pelletierteller verbleiben. Insgesamt ergibt sich dabei eine erheblich grössere Variationsbreite der Überzugsdicke als bei einem Aufbringen des Überzugs mit Hilfe einer Drehtrommel.

Besondere Bedeutung kommt dem Wassergehalt des Überzugsmaterials zu, das vor oder während des Chargierens zugesetzt wird. Versuche haben ergeben, daß die Feuchtigkeit - 30%, bezogen auf den Wassergehalt der Grünpellets, betragen kann. Liegt die Feuchtigkeit des anorganischen Überzugs unter dieser Grenze und beträgt beispielsweise bei Pellets mit einem Wassergehalt von 8% unter 5,5%, dann geht ein Teil des Wassers von den Pellets in den Überzug und besteht die Gefahr einer die Druckfestigkeit der Grünpellets beeinträchtigenden Rißbildung. Andererseits geht bei einer zu hohen Feuchtigkeit des Überzugs, beispielsweise bei einer Feuchtigkeit von 10% im Falle der vorerwähnten Grünpellets ein Teil der Feuchtigkeit aus dem Überzug in das Pellet über, woraus sich infolge der höheren Plastizität der Pellets Schwierigkeiten beim Aufbringen des Überzugs ergeben.

Die vorstehend erläuterten Vorteile der nach der Erfindung hergestellten Kaltpellets werden nachfolgend anhand weiterer Ausführungsbeispiele des näheren erläuterte

Beispiel 5

Um die Eignung erfindungsgemäßer Pellets für ein einfaches

609851/0876

Schütthärten im Freien nachzuweisen, sollten aus einem Gemisch von 80,1% Eisenerz, 4,5% Ofenschlacke, 8,7% Zement-Klinker und 6,7% Kalkstein Kaltpellets mit 56,0% Gesamteisen, 25% Eisenoxydul, 7,6% Kieselsäure, 0,7% Tonerde, 9,5% Kalziumoxyd, einem Basengrad von 1,25 und einem Schlackenbildneranteil von 17,8% hergestellt werden.

Die Ausgangsstoffe wurden in Teilmengen nach drei Verfahren A, B und C unterschiedlich weiterverarbeitet.

Die Teilmengen des erfindungsgemäßen Verfahrens A wurden insgesamt gemischt und einstufig aufgemahlen, während bei den Teilmengen des herkömmlichen Verfahrens B der Klinker-Zement und der Kalkstein miteinander und einer gleichen Menge Eisenerz vermischt und das Gemisch aufgemahlen wurde. Dem Mahlgut wurden dann die Restmenge des Feinerzes und der gesamte Ofenstaub zugesetzt. Alsdann wurde das Gesamtgemisch in der zweiten Mahlstufe abschließend aufgemahlen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren C wurden die einzelnen Fraktionen je für sich aufgemahlen. Das bei den drei Verfahren A, B und C angefallene Pelletiergut mit einer Teilchengröße unter 44jam wurde unter jeweils gleichen Bedingungen in einem Pelletierteller mit einem Durchmesser von fünf Metern pelletiert, wonach die Pellets in einer zwei Meter hohen Schüttung zum Aushärten gebracht wurden. Die Versuchsergebnisse sind aus der nachfolgenden Tabelle V ersichtlich. Bei dem Fallversuch wurde jeweils ein 40 kg schwerer Block aneinanderhaftender Pellets in der angegebenen Häufigkeit aus einer Höhe von zwei Metern fallengelassen, bis er sich in einzelne Pellets aufgelöst hatte.

Dabei zeigte sich, daß sowohl die Grünpellets als auch die gehärteten Kaltpellets des erfindungsgemäßen Verfahrens A hinsichtlich ihrer Druckfestigkeit, ihrer Rißanfälligkeit und des Anbackens den nach dem herkömmlichen Verfahren C

609851/0676

hergestellten Pellets überlegen sind, und daß die Pellets des erfindungsgemäßen Verfahrens B angesichts des zweistufigen Mischens und Aufmahlens eine noch bessere Qualität besitzen.

609851 /0δ7

Tabelle V

83.2

85.1

Grünpellets

Druckfestigkeit (kp)	3.9	26.4	5.0	2.0
Fallfestigkeit (Häufigkeit) 5.3	8.5	6.7	4.5
Porigkeit (%)		25.3	30.2
Feuchtigkeit (%)		7.5	9.0
Druckfestigkeit des	35
Kaltpellets	71.
1 Tag	100	40	15
2 Tage	150	75	43
6 Tage	7.5	110	64
10 Tage	wenig	150	138
Bruchanteil		4.3	18.0
Anbacken	1	sehr wenig	viel
Fallfestigkeit	3
2 Tage (Häufigkeit)	7	1	3
3 Tage	160	1	5
4 Tage	2	13
Druckverlust (mi WS)	160	190

609851/067 6

Beispiel 4

Im Rahmen eines Versuchs wurden Grünpellets aus dem Verfahren B des Beispiels 3 nach dem Verlassen des Pelletiertellers in einer Drehtrommel mit einem Durchmesser von 1 m und einer Länge von 3,5 m mit Überzügen der aus der nachfolgenden Tabelle VI ersichtlichen Zusammensetzung versehen. Nach zwei Minuten wurden die Pellets aus der Trommel abgezogen und dann bis zu einer Höhe von 3 m zum Aushärten in einen Trichter gegeben, aus dem sie nach dem Härten kontinuierlich abgezogen wurden. Nach einem drexßigtagigen Härten konnten die Pellets weitere zehn Tage unter anderen Bedingungen aushärten. Die Untersuchung der Pellets führte zu den aus der Tabelle VII ersichtlichen Ergebnissen.

Tabelle VI

Versuch Feinerz Fe FeO CaO SiO₉ Basen- Teil-

^ges> ^ grad chen_T

i.%) (%) {%) größe

44 um

1 Feinerz + 64.5 25.7 0.2 8.0 0.02 77.6 Kalkstein

55.0 21o9 8.3 6.8 1.22 76.0

Kalkstein 0„7 - 54.4 0.1 - 67.0

609851/0676

ί-/

Tabelle VII.

Versuch	OO	4.	VJl	1	7.	2	6	2	3
Feuchtigkeit (%)		4.	O		4.	O	I -P-	.5	8.7
Überzug / Pellet					.2	3.4

Überzogene Grünpellets

Druckfestigkeit (kp/P)	2.0	4.9	5.2	5.0
Pallfestigkeit (Häufig keit)	1.5	6.7	6.3	6.4
Porigkeit (%)	30.5	26.0	25.2	26.0
Feuchtigkeit (%)	7.2	7.6	7.8	7.5
Bruckfestigkeit der
Kaltpellets (kp/P)
1 Tag	15	42	45	40
2 Tage	43	80	83	78
6 Tage	61	120	120	115
10 Tage	89	155	160	155

Bruch (%)

85.0

0.1

0.3

0.1

Anbacken wenig

Abziehen aus dem Trichter schlecht gut

(Ansätze)

gut gut

Druckverlust (mm WS) Unterqualität

700 500 190 190 wenig wenig wenig wenig

609851 /0676

Die Daten der Tabelle VII zeigen, daß dem Feuchtigkeitsgehalt des Überzugs eine erhebliche Bedeutung im Hinblick auf die Druckfestigkeit und Rißbeständigkeit der Pellets sowie hinsichtlich des Abziehens aus dem Trichter zukommt. Des weiteren ergibt sich, daß ein außerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen liegender Basengrad des Überzugs die Eigenschaften der Pellets selbst dann beeinträchtigt, wenn die Pellets selbst ausgezeichnete Eigenschaften besitzen.

Von besonderem Vorteil ist bei den erfindungsgemäßen Pellets der Wegfall des außerordentlich aufwendigen und teueren Absiebens und die Tatsache, daß gleichwohl praktisch kein Feines anfällt, das zu einer Luftverschmutzung und zu einer Störung des Ofengangs führen könnte.

609851 /0678

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Kaltpellets, insbesondere zur Verwendung in Schachtofen, im wesentlichen bestehend aus Peinerz, Zuschlägen und einem Bindemittel, gekennzeichnet durch einen Basengrad von 1,2 bis 1,9 und einem Gesamtgehalt an Schlackenbildnern von 13 bis 19%.

2. Kaltpellets nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Feinerze unterschiedlichen Kieselsäuregehalts.

3ο Kaltpellets nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kieselsäuregehalt 1,5 bis 7%, bezogen auf den Erzanteil, beträgt.

4. Kaltpellets nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen anorganischen Überzug.

5. Kaltpellets nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Überzugs höchstens 0,5 mm beträgt.

6. Kaltpellets nach Anspruch 4 oder 5? dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einem Feinerz mit einem Basengrad von 1,2 bis 1,9, einem Gemisch aus Feinerz und Zuschlägen mit einem Basengrad von 1,2 bis 1,9,

609851/0676

-ZO-

260262

oder aus Kalk, Kalkstein, gelöschtem Kalk, Magnesiumkarbonat, Dolomit oder Schlacke besteht.

7. Verfahren zum Herstellen von Kaltpellets nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Basengrad eines feuchten Gemischs aus Eisenerz und Bindemittel durch Zugabe von Kalk und/oder Kieselsäure auf 1,2 bis 1,9 und der Schlackenbildneranteil durch Zugabe von Schlackenbildnern auf 13 bis 19% eingestellt, das Gemisch pelletiert und zum Aushärten gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst aus einem kieselsäurearmen und eisenreichen Feinerz sowie einem Feinerz höheren Kieselsäuregehalts ein Erzgemisch mit einem Kieselsäuregehalt von mindestens 1,5% hergestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Eisenerz, einem hydraulischen Bindemittel und den Zuschlagen vor dem Pelletieren und Aushärten aufgemahlen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel zusammen mit Teilmengen des Feinerzes und der Zuschläge bis zum 5-fachen der Bindemittelmenge vorgemahlen und vor einem abschließenden Aufmahlen in das Mahlgut die Restmengen an Feinerz und Zuschlägen gegeben werden.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulisches Bindemittel und die Zuschläge mit einer Teilmenge des Feinerzes vom 3/4- bis 4-fachen der Gesamtmenge an hydraulischem Bindemittel und Zuschlägen vorgemahlen und vor einem abschließenden Aufmahlen in das Mahlgut die Restmenge an Feinerz gegeben wird_o

609851/0678

2602620

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchten Grünpellets in einer Drehtrommel mit einem anorganischen Überzug versehen werden«,

13o Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß das anorganische Überzugsmaterial auf eine Feuchtigkeit von i 30%, bezogen auf den Wassergehalt der Grünpellets,gebracht wird.

609851/0676