DE2623689A1

DE2623689A1 - Spezifisch geformte eisenerzpellets, verfahren zu deren herstellung sowie deren verwendung im hochofenverfahren

Info

Publication number: DE2623689A1
Application number: DE19762623689
Authority: DE
Inventors: Kan Aketa; Isao Fujita; Nobuyuki Imanishi; Masaharu Kitajima; Tsutomu Nishida; Maoru Onoda; Kazumasa Taguchi; Ryo Watanabe
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1975-05-26
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1976-12-02
Also published as: US4129437A; AU1426776A; FR2312567B1; DE2623689B2; CS212764B2; NL7605673A; FR2312567A1; BR7603337A; YU127276A; DE2623689C3; IT1061428B; ES448276A1; CA1078621A; GB1480325A; RO76202A

Description

Dr.D.Thomsen PATE NTANWALTS BÜRO

& Telefon (089) 530211

...... . , ,, 530212

W.Weinkauff

expertia

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PATENTANWÄLTE

München: Frankfurt/M.:

Dr. rer. nat. D. Thomsen Dipl.-Ing. W. Welnkauff

(Fuchshohl 71)

Dresdner Bank AQ, München, Konto 5574237

8000 München 2

Kaiser-Ludwig-Platz6 26. Mai 1976

Kobe Steel, Ltd.
Kobe, Japan

Spezifisch geformte Eisenerzpellets, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung im Hochofenverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eisenerzpellet (Teilchen, vorzugsweise in Kugelform) mit bestimmten hervorragenden Eigenschaften als Eisenausgangsraaterial bei der Herstellung von Roheisen und ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Hochofens.

Die konventionellen Eisenerzpellets neigen infolge ihrer sphärischen Gestalt dazu, die Schichtdxckenverteilung des in den Hochofen eingefüllten Materials uneinheitlich zu machen, wodurch sich eine Verschlechterung des Wirkungsgrades des Hochofens ergibt.

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Nach der vorliegenden Erfindung wird, nachdem ein pulverisiertes Eisenerz einer Granulierung und einem Brennprozeß zwecks Herstellung von sphärischen Pellets unterzogen worden ist, ein anschließendes Brechen dieser Pellets vorgesehen, wobei eine Angleichung der Teilchengrößen der gebrochenen Pellets derart erfolgt, daß die äußere Oberfläche der Pellets aus sphärisch geformten Flächen und aus Bruchflächen besteht. Auf diese Weise werden Verbesserungen des Schüttwinkels und der Reduzierungseigenschaften der Eisenerzpellets und außerdem eine wirkungsvolle und hochwirtschaftliche Betriebsweise des Hochofens erreicht.

In den letzten Jahren hat die Erzaufbereitungstechnik im Bereich der eisenerzverarbeitenden Industrie einen bemerkenswerten Fortschritt erzielt, wodurch die aus den Minen geförderten pulverförmigen Erze, welche bisher üblicherweise weggeworfen wurden, nunmehr bewußt als Eisenrohmaterial, ähnlich wie die sonst hauptsächlich Ln Klumpenform anfallenden Erze, in den Hochofen eingefüllt werden. Dadurch hat sich ihr Wert als Einsatzgut auf eine beträchliche Höhe gesteigert. Wie allgemein bekannt ist, sind das Sinterverfahren und das Pelletisierungsverfahren die zwei Hauptverfahren bei dieser Erzaufbereitung, was sich - bezogen auf japanische Verhältnisse - durch den hohen Anteil von ungefähr 80% der durch diese beiden Verfahren aufbereiteten Erze, bezogen auf die Gesamtmenge des in Hochöfen verarbeiteten Rohmaterials, ausdrückt. Von diesen aufbereiteten Erzen ist der Produktionsanteil der gesinterten Erze überwältigend hoch, doch nimmt in jüngster Zeit auch der Anteil der Pellets

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ständig zu, d.h. daß ihr Anteil an den aufbereiteten Erzen nahezu 2o% ausmacht. Außerdem wurde bereits ein Massenproduktionssystem für das sogenannte selbstfließende Pellet eingerichtet, welches Pellet hinsichtlich seines Schlackenanteils für einen wirkungsvolleren Hochofenbetrieb vorweg eingestellt worden ist. Es ist bereits eine Anlage mit einem täglichen Austoß von 8000 t in Betrieb und auch in einigen anderen Anlagen beginnt sich ein Hochofenbetrieb mit einer erhöhten Zumischrate von Pellets gut zu entwickeln.

Jedoch bringt ein Hochofenbetrieb mit vielen Pellets im Vergleich mit einem Betrieb, bei welchem viele gesinterte Erze zugemischt werden, nicht immer befriedigende Ergebnisse. Die Pellets besitzen2war einige Eigenschaften, die in mehrerlei Hinsicht gegenüber denen von gesinterten Erzen vorteilhafter sind; sie weisen jedoch, als Ganzes betrachtet, auch solche Nachteile auf, daß sie als nicht voll zufriedenstellend bezeichnet werden müssen.

Im besonderen sind die den konventionellen Pellets anhaftenden Nachteile der physikalischen Eigenschaft zuzuschreiben, daß diese Pellets eine Kugelform haben, was den Hochofenbetrieb eindeutig negativ beeinträchtigt.

Im einzelnen werden die Gründe dafür nachstehend in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 erläutert. Wenn Pellets beim Hochofenbetrieb

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verwendet werden, werden vorbestimmte Mengen von kugelförmigen Pellets mit einem Durchmesser zwischen 5 und 2o mm und Koks als Reduzierungsmittel in jeweils abwechselnder Reihenfolge in einen Hochofen 1 durch die Beschickungsöffnung 2, wie in Fig. 1 dargestellt,eingefüllt, so daß im Hochofen jeweils eine Pelletlage (PL) und eine Kokslage (CL), d.h. Schicht auf Schicht, übereinander aufgeschüttet sind. Dies bedeutet, daß die im oberen Teil des Ofen aufgeschütteten Schichten in ihrem Zentralbereich eine Einsenkung und in ihrem Randbereich eine Überhöhung aufweisen, woraus sich eine V-förmige Verteilung über den Querschnitt ergibt. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die Pelletlagen (PL) und die Kokslagen (CL) innerhalb des Hochofens in radialer Richtung gleichmäßig sind und eine möglichst geringe Abweichung in der Dicke der einzelnen Lagen aufweisen. In der Praxis kann dies jedoch nicht verwirklicht werden, weil Koks und Pellets in ihren physikalischenEigenschaften sehr verschieden sind. Wenn also, wie in Fig. 2 gezeigt, Pellets (P) auf die Kokslage (CL) im Hochofen aufgeschüttet werden, wird bei einem Vergleich mit Koks (C) eine größere Menge an Pellets vom Randbereich zum Zentralbereich fließen mit dem Ergebnis, daß die innerhalb des Hochofens ausgebildete Pelletlage (PL) in ihrem Zentralbereich eine erheblich größere Schichtdicke (t..) aufweist, als die Schichtdicke(t₂) in ihrem Randbereich beträgt, was eine Ungleichmäßigkeit in radialer Richtung verursacht. Wenn dann Koks (C) auf solch eine Pelletlage (PL) aufgeschüttet wird, fließt eine geringere Menge an Koks in den Zentralbereich, weil der Koks einen größeren Schüttwinkel als die Pellets aufweist, was dazu führt, daß die innerhalb des Hochofens ausgebildete Kokslage (CL) -

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im Gegensatz zum Aufschütten von. Pellets - in ihrem Zentralbereich eine wesentlich geringere Schichtdicke (t-)¹ aufweist als in ihrem Randbereich mit der Schichtdicke (t₂)', was ebenfalls zu einer ungleichmäßigen Schichtdickenverteilung in radialer Richtung führt. Wenn das wiederholt ausgeführt wird, wird sich der Innenraum des Hochofens in einem in Fig. 2 dargestellten Zustand befinden, d.h. daß dort eine Fehlverteilung derart entsteht, daß die Pellets im Zentralbereich und der Koks im Randbereich überschüssig vorhanden sind, so daß die Fließgeschwindigkeit des Gases von unten her im Randbereich größer und im Zentralbereich geringer ist, so wie dies mit nach oben gerichteten Pfeilen in Fig. 2 dargestellt ist. Demzufolge wird auch die Temperatur im Randbereich des Hochofens höher liegen, als im Zentralbereich, wobei die Menge des erzeugten Reduzierungsgases im Randbereich als auch die Reduktionsreaktion des im Randbereich einseitig eingestellten Eisenrohmaterials größer ist.

Die Menge des zum Zentralbereich des Hochofens fließenden geschütteten Materials hängt in großem Maße vom sogenannten Schüttwinkel der eingebrachten Materialien ab. Tabelle I zeigt diese Schüttwinkel der eingeschütteten Materialien und den Neigungswinkel innerhalb des Hochofens. Wie hier dargestellt ist, weist der Schüttwinkel der Pellets gegenüber dem von Koks geringere Werte auf, und dieser Unterschied ist verantwortlich für die vorstehend beschriebene ungleichmäßige Schüttung im Hochofen. Andererseits liegen die Werte für gesintertes Erz im wesentlichen im selben Bereich wie die von Koks, so daß im Fall von gesintertem Erz das vorstehend beschriebene Problem nur

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schwerlich eintritt und eine gleichmäßige Verteilung der Schichtdicken relativ einfach erreicht werden kann. Der Grund, warum Pellets eine solche ungleichmäßige Ausbildung der Schüttung verursachen, liegt darin, daß das Pellet sphärisch, d.h. nahezu rund, ausgebildet ist, und eine glatte Oberfläche aufweist, und daß deshalb sein Berührungsreibungswiderstand extrem niedriger ist im Vergleich zu dem von gesintertem Erz oder Koks, welche beide reich an komplizierten Oberflächenunebenheiten sind.

Tabelle I

Eingeschüttetes Schüttwinkel Neigungswinkel Material innerhalb des Hochofens

Pellet 25 - 28 2o - 26

gesintertes Erz 31-34 29-31

Koks 3o - 35 33 - 38

Wie vorstehend beschrieben wurde, veranlassen sowohl das Hineinfließen der konventionellen Pellets in den Zentralbereich des Hochofens als auch die sich daraus ergebende ungleichmäßige Verteilung der Schichtdicke die Kokslagen zu einer Fehlordnung und den Reduzierungsgasstrom zu einer Umlenkung in den Randbereich bzw. zu einer ungleichförmigen und unstabilen Ausbildung, wodurch dann ein ungeordneter Hochofenbetrieb entsteht, wie z.B. ein unsymmetrisches Herunterschmelzen des Einsatzgutes im Hochofen, was zu einer Verzögerung der Reduktionsreaktion im Hochofen und zu einer Erniedrigung des Wirkungsgrades des Hochofens führt.

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Außerdem unterliegen die Pellets nach ihrem Einfüllen in den Hochofen infolge des Gasstroms einer Vibration oder einer unregelmäßigen Bewegung und werden so in die benachbarte Kokslage einverleibt, was die Dicke dieser Kokslage ungleichmäßig werden läßt, die Durchlässigkeit im Hochofen verändert und das Reaktionsvermögen des Kokses negativ beeinflußt. Genauer gesagt, es wird unmöglich, das Erz/Koks-Verhältnis zu steigern, woraus sich eine verringerte Produktivität und ein erhöhter Koksverbrauch ergibt.

Es ist bekannt, daß die Reduktionsreaktion der Pellets von der Peripherie zum Zentrum hin zwar topochemisch fortschreitet, jedoch wird in einem hohen Temperaturbereich an der Peripherie eine geschlossene und hartmetallische Eisenschicht als Reduktionsprodukt gebildet, welche das Eindringen von Reduktionsgas in das Innere verhindert, so daß ein nicht umgesetzter Kernbereich im Innern der Pellets zurückbleibt.Solch ein Nachteil ist auch der sphärischen Gestalt der Pellets zuzuschreiben. Der verbleibende, nicht umgesetzte Teil verursacht eine Erniedrigung der Erweichungs- und Schmelzpunkte der Pellets und kann auch eine Fusionserscheinung zwischen den Pellets verursachen. Infolge der sphärischen Gestalt der Pellets v/ird außerdem im Hochofen der Zustand der dichtesten Schüttung erreicht, bei dem nur eine geringe Anzahl von Zwischenräumen innerhalb der Pelletlagen vorhanden ist, wodurch das Phänomen der Fusion der Pellets noch mehr gefördert wird. Es braucht nicht besonders erwähnt zu werden, daß eine solche Fusion der Pelletlagen sich in einer geringeren Durchlässigkeit des Reduzierungsgases aus-

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drückt und ein wirkungsvoller Betrieb des Hochofens erschwert wird.

Die vorliegende Erfindung soll die vorstehend beschriebenen Nachteile ausschalten, die bei Anwendung von konventionellen sphärischen Pellets auftreten. Es ist deshalb die wichtigste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Eisenerzpellet, das einen großen Schüttwinkei und ausgezeichnete Reduktionseigenschaften aufweist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Eisenerzpellet vorzusehen, mit welchem die Schichtdickenverteilung von Eisenerzpellets und Koks im Hochofen einheitlich gestaltet und das Erz/Pellet-Verhältnis verbessert werden kann, wodurch sich ein Anstieg der produzierten Roheisenmenge erreichen läßt.Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zur Erzeugung dieses Pellets. Weiterhin gehört zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren für einen idealen Hochofenbetrieb zu finden, das hochwirksam und außerordentlich stabil sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Eisenerzpellet, wie z.B. ein oxydiertes oder reduziertes Pellet» vorgeschlagen wird, dessen äußere Form aus einer Kombination von sphärisch ausgebildeten Oberflächen und Bruchfiächen zusammengesetzt ist. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung des Eisenerzpellets nach der Erfindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß pulverisiertes Eisenerz als Ausgangsxnaterial einer Granulation und einem Brennen oder einem Umwandeln in sphärische Pellets unterworfen

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wird und daß danach diese Pellets zerbrochen werden, wobei eine Ausbildung der Teilchengröße der gebrochenen Pellets derart erstrebt wird, daß sich eine durchschnittliche Teilchengröße in der Größenordnung von 5 bis 25 mm ergibt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf den Betrieb eines Hochofens und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenerzpellets nach der Erfindung, deren äußere Form aus einer Kombination von sphärisch geformten Oberflächen und Bruchflächen besteht, in den Hochofen zur Weiterverarbeitung eingefüllt werden.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den anliegenden Patentansprüchen sowie aus den nachfolgend in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispielen hervor. In diesen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt eine Ansicht eines Hochofens, wobei die Verteilung von Pellets und Koks, die in den Ofen als Ausgangsmaterialien eingefüllt worden sind, dargestellt sind;

Fig. 2 im Längsschnitt eine Ansicht des Beschickungsbereichs des Hochofens, die die Fließcharakteristik der eingefüllten Pellets zeigt;

Fig. 3 bis 5 Draufsichten auf typische Ausführungsformen

der erfindungsgemäßen Pellets; 609849/0794

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Fig. 6 ein Fließschema, das das Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäße Pellet darstellt;

Fig. 7 Längsschnitt einer Ansicht eines Brechers, der den Zerkleinerungsschritt dieses Verfahrens darstellt;

Fig. 8 ein Diagramm, das das Ergebnis eines Experiments zeigt, bei welchem die Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis und dem Schüttwinkel der erfindungsgemäßen Pellets, die mit konventionellen Pellets vermischt wurden, untersucht ist;

Fig. 9A und 9B Photographien, die die äußere Form der erfindungsgemäßen Pellets zeigen;

Fig. 1o ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Teilchengröße und dem Druckabfall aufzeigt;

Fig. 11 und 12 Diagramme, die die Beziehung zwischen dem Reduzierungsgrad der erfindungsgemäßen Pellets sowie dem konventionellen sphärischen Pellet und der dabei verstrichenen Zeit aufzeigen;

Fig. 13 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Erz/Koks-Verhältnis und dem Druckabfall aufzeigt;

Fig. 14 die Beziehung zwischen der Produktivität und dem

Fig. 15 die Beziehung zwischen der Produktivität und dem

Verhältnis von geändertem Koksanteil zu produziertem Roheisenanteil; und

Fig. 16 die Beziehung zwischen der Produktivität und dem Verhältnis des beim Hochofenbetrieb verbrauchten Brennstoffs zu dem produzierten Roheisen.

Nach den Fig. 3 bis 5, die typische Formen des erfindungsgemäßen Pellets zeigen, ist die äußere Form dieses erfindungsgemäßen Pellets aus einer Kombination von nach außen gewölbten sphärisch geformten Oberflächen (K) und Bruchflächen (H) zusammengesetzt. Die Ausgestaltung in Fig. 3 ist das einfachste Beispiel für ein gebrochenes, in zwei Hälften geteiltes sphärisches Teilchen, wobei die Anzahl der sphärisch geformten Fläche (K) und der Bruchfläche (H) jeweils eins ist. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, in der ein sphärisches Teilchen in acht gleiche Teile zerbrochen wurde, wobei die Anzahl der geformten Flächen (K) eins und die der Bruchflächen (H) drei ist. Die Ausführungsform der Fig. 5 wurde dadurch erhalten, daß die Kappe und der Boden sowie die Vorder- und Rückseite eines sphärischen Teilchens in jeweils gleichem Verhältnis weggebrochen wurden, wobei die äußere Form des Pellets nunmehr aus zwei geformten Oberflächen (K), nämlich jeweils einer auf der rechten und einer auf der linken Seite der Zeichnung, sowie vier Bruchflächen (H) besteht.

Die "sphärisch geformte Oberfläche (K)^M entspricht der 609849/0794

äußeren Oberfläche der konventionellen Pellets, d.h. einer Oberfläche, die durch das konventionelle Pelletherstellungsverfahren durch Granulieren, Brennai, etc. erhalten wurde, wobei diese Oberfläche relativ glatt ist. Andererseits handelt es sich bei der "Bruchfläche (H)" um eine erneut und unabhängig von der geformten Oberfläche hergestellte Oberfläche, die dadurch erhalten wurde, daß ein sphärisches Peilet durch einen physikalischen Schock oder einen chemischen Effekt gebrochen und zerteilt wurde, so daß es reich an Unebenheiten ist.

Die Fig. 3 bis 5 sind Beispiele für extrem einfache äußere Formen, die zum Zweck des einfacheren Verständnisses des Konzepts der äußeren Form beim erfindungsgemäßen Pellet aufgezeigt wurden. In diesen Beispielen ist die Anzahl der Kombinationen zwischen geformten Oberflächen (K) und Bruchflächen (H) klein. Es ist aber selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist, sondern daß viele Oberflächen kombiniert werden können| im einzelnen können Pellets nach der vorliegenden Erfindung mit einer etwas größeren Anzahl von Bruchflächen als sehr vorteilhaft betrachtet werden. Fig. 9 zeigt in einer Photographie die äußere Form eines wirklich gebrochenen Pellets.

Dieses Pellet wurde dadurch hergestellt, daß ein größeres Pellet mit einer Teilchengröße von ungefähr 4o mm durch ein konventionelles Verfahren hergestellt wurde, dieses Peilet einem Brennproseß unterzogen und dann dieses so erhaltene Pellet so gebrochen wurde _f daß eine Teilchengröße von ungefähr 15 mm

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erhalten wurde. Wie aus der gleichen Photographie hervorgeht, weist das gebrochene Pellet neue Bruchflächen auf, die reich an komplizierten Unebenheiten sind, so daß es die ungewöhnliche Eigenschaft besitzt, daß der Berührungsreibungswiderstand und die Oberfläche des Pellets gegenüber den konventionellen sphärischen Pellets beachtlich vergrößert sind.

Nachfolgend soll nun hauptsächlich das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Pellets beschrieben werden. Fig. 6 zeigt ein Fließschema, mit den einzelnen Verfahrensstufen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zuerst wird in einer Verfahrensstufe zur Anpassung des Rohmaterials (A) eine Einstellung des Pelletmaterials auf an sich bekannte Weise erreicht, d.h. daß ein Zerkleinern des Erzmaterials, eine Anpassung der Teilchengröße der Bestandteile und der Feuchtigkeit etc. durchgeführt werden. Ein Zerkleinern wird durch Verwendung von geeigneten Brechern, wie z.B. einer Kugelmühle erreicht, so daß ein Teilchengrößenanteil von 6o bis 95% unterhalb von 44 u und von 15 bis 25% unterhalb von 1o u liegt. Nach diesem Zerkleinern wird eine Schlackenkomponente, wie z.B. Kalk, wenn dies erforderlich ist, in das Rohmaterial und auch Bentonit als Bindemittel in einer Menge von ungefähr o,5% und außerdem 8 bis 1o% Wasser zur Einstellung der Feuchtigkeit zugemischt.

Nach dieser Einstellung wird das Pelletmaterial der nachfolgenden Granulierstufe (B) zugeführt, wo es zu einem sphärischen, sogenannten grünen Pellet granuliert wird. Eine bevorzugte Form dieser Granulierstufe unterscheidet sich von der konventionellen

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Stufe dadurch, daß die grünen Pellets mit einem relativ großen Teilchendurchmesser, der sich zwischen 3o und 5o mm bewegt, mithilfe einer Granuliermaschine, z.B. einem Pfannenpelletizer oder einem Trommelpelletizer, hergestellt werden. Jedoch kann auch mit Pellets mit einer konventionellen Teilchengröße zwischen 1o bis 2o mm das Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht werden, doch sind Qualität und der Wert des Endprodukts, verglichen mit den Pellets mit großem Teilchendurchmesser, geringere

Die grünen Pellets werden nach dieser Granulierung der Brennstufe (C) zugeführt, wo die Pellets oxydiert und gebrannt werden, um gewisse Qualitätseigenschaften zu erhalten (Druckfestigkeit von ungefähr 2oo kg/Pellet; Trommelindex über 95% oberhalb 5 mm;Schwellindex unter 14%). Zum Brennen ist irgendein Rohrofen-, Heizgitterofen- oder Gitterbrennofensystem geeignet; Die Brenntemperatur liegt zwischen 115o°und 14oo C. Wie allgemein bekannt ist, muß dem Brennen ein vollkommenes Austrocknen und Vorwärmen der Pellets vorausgehen. Die gebrannten Pellets werden in einer Kühlstufe (D) mithilfe eines Ringkühlers oder dergleichen auf nahezu Umgebungstemperatur luftgekühlt. Bei Pellets mit Teilchengrößen zwischen 3o und 5o mm können die vorstehend erwähnten Granulier-, Brenn- und Kühlschritte ohne irgendwelche besonderen Schwierigkeiten durchgeführt werden, wobei bei einem konventionellen Anlagenmaßstab zufriedenstellende Produkte erhalten werden und ein reibungsloser Betrieb gesichert ist.

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Die Pellets werden dann einer Brechstufe (E) und einer Produktanpassungsstufe·(F) zugeführt. Diese Stufen stellen einen außerordentlich wichtigen Bestandteil im Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pellets dar. Bisher wurden Pellets nach dem Kühlen, so wie sie sind, als Eisenrohmaterial in Hochöfen verwendet. Im Verfahren nach der vorliegenden Erfindung werden jedoch die vorstehend erwähnten Verfahrensstufen neu eingeführt, wodurch ein befriedigendes Ergebnis mit einer grundsätzlichen Verbesserung der Eigenschaften von konventionellen Pellets, die die zn Anfang der Beschreibung dargestellten Nachteile aufweisen, erreicht wird. In der Brechstufe (E) wird, wie in Fig. 7 dargestellt, ein mit einem Paar von sich gegenüber stehenden Brecherplatten 4 ausgestatteter Brecher verwendet,welche Platten sich beim öffnen und beim Schließen abwechselnd nach rechts oder links bewegen, wenn sie durch Antriebsmittel (nicht dargestellt) bewegt werden. Ein sphärisches Pellet (P) wird eingeführt und zwischen die Platten 4 fallen lassen. Für diesen Fall ist die Konstruktion bereits so ausgeführt, daß beim Herunterfallen das Pellet mindestens einmal durch den minimalen Spalt zwischen den Platten hindurch geht, so daß dieses Pellet (P) durch den Stoß von beiden Platten zerkleinert wird und eine Vielzahl von zerkleinerten Pellets (P)' erneut produziert wird. Diese zerkleinerten Pellets entsprechen, wie vorstehend beschrieben, dem erfindungsgemäßen Pellet, indem sie eine äußere Form aufweisen, die aus einer komplizierten Kombination von sphärisch geformten Oberflächen mit Bruchflächen besteht. Da dieser Brecher sehr leicht zu einer einfachen Vorrichtung oder Maschine maßstäblich vergrößert werden kann, kann er vorteilhaft

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im Betrieb eingesetzt werden; es sind aber auch die bereits bekannten Brecher, wie z.B. Backenbrecher oder Hammerbrecher, anwendbar. Es ist wünschenswert, daß die im Brecher erzeugten Teilchengrößen so eingestellt werden, daß der Hauptwert der repräsentativen Teilchendurchmesser der erhaltenen gebrochenen Pellets (P)' sich in der Größenordnung von 5 bis ungefähr 25 mm bewegt. Bei Werten unter 5 mm werden die Pellets bei ihrem Einfüllen in den Hochofen so dicht gepackt, daß sich daraus eine nur noch geringe Durchlässigkeit für den Gasstrom im Hochofen ergibt, während bei Werten über 25 mm die Reduktionscharakteristik nicht genügend verbessert wird.

In der Produktanpassungsstufe (F) werden die gebrochenen Pellets dem vorstehend erwähnten Teilchengrößenbereich mithilfe einer Klassifiziereinrichtung zugeordnet, und zwar so, daß die Pellets, deren Teilchengröße jenseits der oberen Grenze liegt, in die Brechstufe (E) zurückgeführt werden, wo sie erneut zusammen mit den aus der Kühlstufe (D) kommenden Pellets gebrochen werden. Andererseits werden Pellets, deren Teilchengröße nicht die untere Grenze erreicht, in die Rohmaterialanpassungsstufe (A) zurückgeführt, wo sie als Rohmaterial wiederverwendet oder als Sinterrohmaterial (SF) verwendet werden. Diejenigen gebrochenen Teilchen, die in der Produktanpassungsstufe (F) mit den geeigneten Teilchengrößen ausgewählt worden sind, werden schließlich zum Hochofen (BF) weitergefördert, wo sie als Teil des Eisenrohmaterials oder ausschließlich als Eisenrohmaterial vorgesehen sind.

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In der vorstehend erwähnten Kühlstufe (D) ist es auch nützlich, anstelle des konventionellen Langsamkühlens Löscheinrichtungen mit Kühlwasser oder eine Druckluftkühlung vorzusehen, wodurch die Brecheffizienz in der nachfolgenden Brechstufe (E) verbessert werden kann. Es ist auch möglich, die Brechstufe (E) auszulassen, was von den Löschbedingungen abhängt.

Das vorstehend beschriebene Verfahren betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines sogenannten Oxydationspellet, das eine außerordentlich harte Form einer Fe^CU-Struktur als Endprodukt ergibt. Jedoch ist das Pellet nach der vorliegenden Erfindung auch auf Reduktions- oder Halbreduktionspellets mit hauptsächlich Fe- und FeO-Struktüren anwendbar, die durch Calcinieren in einer reduzierenden oder neutralen Atmosphäre erhalten werden. Demzufolge ist deren Herstellungsverfahren auch erreichbar durch ein Kombinieren der Brech- und Produktanpassungsstufen mit der Produktionsstufe für solche reduzierte oder halbreduzierte Pellets, V7eiterhin ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung nicht nur auf Pellets aus reinen Erzen als Ausgangsmaterial anwendbar, sondern auch auf die Techniken der Staubpellets (dust pellet) und Kaltpellets (cold pellet).

Das Pellet nach der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch die vorstehend beschriebene äußere Form. Diese Spezialisierung wurde gemacht, weil dadurch eine beachtenswerte Verbesserung im Schüttwinkel und in den Reduktionseigenschaften, wie später erläutert werden wird, und auch weil durch die Mitverwendung einer schon bestehenden sphärisch geformten Ober-

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fläche grundsätzlich das gewünschte Pellet nur durch zusätzliches Einschalten der Brech- und Anpassungsstufen in den schon bestehenden Produktionsprozeß erhalten werden kann, wie dies aus der vorstehenden Erklärung des Herstellungsverfahrenshervorgeht.

Um den hervorragende Einfluß der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wird Bezug genommen auf die nachfolgenden Versuchsergebnisse. Fig. 8 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis und dem Schüttwinkel für den Fall aufzeigt, daß gebrochene Pellets eingemischt wurden, die durch Brechen von sphärisch geformten Pellets mit einer Teilchengröße von ca. 4o mm in Pellets mit einer nunmehrigen Teilchengröße von etwa 15 mm erzeugt wurden. Daraus wird ersichtlich, daß durch Zumischen von nur 4o bis 6o% der erfindungsgemäßen Pellets zu den konventionellen Pellets ein beachtenswerter Anstieg des Schüttwinkels erreicht werden kann. Mit nur gebrochenen Pellets (1oo%) erreicht der Schüttwinkel einen Wert von ungefähr 33 , was etwa dem gleichen Wert der anderen in den Hochofen eingeschütteten Materialien, nämlich gesintertem Erz und Koks, entspricht. Allgemein ausgedrückt liegt der Schüttwinkel der gebrochenen Pellets bei ungefähr 28 bis 35°, wobei er sich je nach der angewandten Brechmethode unterscheidet, und dies stellt eine große Verbesserung der Eigenschaft dar, wenn man diese Pellets mit den konventionellen sphärischen Pellets, deren Schüttwinkel zwischen 25 und 28° liegt, vergleicht. Aus diesen experimentellen Ergebnissen wird klar, daß, wenn dieses Pellet in einem Hochofen verwendet wird, es nicht mehr notwendig ist, für die Gesamtmenge nur diese Pellets zu verwenden und daß

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eine hinreichende Verbesserung bereits dann erwartet werden kann, wenn diese Pellets in einem geeigneten Verhältnis mit konventionellen Pellets vermischt werden. Außerdem führt ein Ansteigen des Berührungswiderstandes zu einer Verbesserung des Schüttwinkels und eine vergrößerte Oberfläche führt zu einem Ansteigen der Kontaktfläche mit dem Reduziergas, was zu dem Ergebnis führt, daß die Reduktionseigenschaften verbessert werden; weil außerdem die kleinsten Abstände zum Mittelpunkt des Pellets verkleinert werden, kommt es kaum mehr vor, daß ein nicht in Reaktion getretener Kern gebildet wird, so daß Erweichungs- und Fusionserscheinungen unterdrückt werden.Das erfindungsgemäße Pellet besitzt alle diese Eigenschaften.

Fig. 1o zeigt die Beziehung zwischen der Durchlässigkeit und der Teilchengröße sowohl in den Fällen eines konventionellen sphärischen Pellets, eines gesinterten Erzes und des erfindungsgemäßen gebrochenen Pellets, wobei der Druckabfall durch Messen eines Druckabfalls in einer Apparatur bestimmt wurde, in der Luft durch zylindrische Behälter mit einem Innendurchmesser von 15o mm und einer Höhe von 15oo mm hindurchgeblasen wurde, wobei jeder der Behälter mit den vorstehend erwähnten Pellets bis zu einer Höhe von 2oo mm gefüllt war.

Die Durchlässigkeit wurde ermittelt durch Bestimmung des Druckabfallkoeffizienten aus Fig. 1o, die die Größe des Druckabfalls nach der folgenden Gleichung

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ausweist, worin K der Druckabfall, D die Teilchengröße und

ocder Koeffizient .des Druckabfalls sind,? wobei für letzteren die Ergebnisse in der Tabelle II aufgezeigt sind.

Tabelle II

! Koeffizient des Druckabfalls

konventionelles sphärisches Pellet	1o	,5	π	1o³
gesintertes Erz	7		X	1o³
gebrochenes Pellet	8	,5	X	1o³

Aus diesen Daten ist ersichtliche, daß das gebrochene Pellet nach der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Durchlässigkeit, verglichen mit konventionellen sphärischen s„ aufweist ο

Die Vorteile bei der Verwendung des erfindungsgemäßen

Pellets liegen darin _B daß nicht nur seine Kontaktfläche groß ist j sondern daß es auch eine verbesserte Durchlässigkeit für das F.eduziergas im Hochofen aufweist und daß demzufolge auch dsr Rsd'iiktionsiiirkungsgrad verbessert wird_P wie nachstehend ' aufgezeigt isto

Die Fig. 11 und 12 zeigen die Versuchsergebnisse über die Veränderung des Reduktionsgrads gegenüber der verstriehsitsn Seife für gebrochene Pellets mit einer Teilchengröße voa über 15 mrci^ÜQ bis 15 rom und 5 bis 1o vm₀ sowie für kGiwsrttionsIl© Psllets^ ^ob®i die Redusieraagstemperatur 12oc

β If?: Rl β // PS ff ff% ^ P> β

bzw. 125o°C beträgt und ein Gasgemisch aus 3o % CO und 7o % N₃ als Reduzierungsmittel verwendet wird. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, schreitet die Reduktionsreaktion in hohem Maße voran, wobei mit der vorliegenden Erfindung ein hoher Reduzierungsgrad erreicht werden kann.

Der endgültige Reduzierungsgrad eines jeden Pellets ist in Tabelle III gezeigt, während die Ergebnisse der Reduktionsversuche unter Belastung in der Tabelle IV zusammengestellt sind.

Tabelle III Temperatur

Reduzierungsgrad (%)

	2oo°C	gebrochenes Pellet nach vorliegenden Erfindung	I0-I5 mm	über	der	konventio nelles sphärisches Pellet	gesintertes Erz
	25o°C	5-10 mm	7o,3	67	15 mm	I0-I2 mm
1		65,8	24,6	16	,7	41,2	7o - 80
1	38,0	Tabelle IV	,8	11,9	3o

	gebrochenes Pellet nach der vorliegenden Erfindung	mm	1o - 15 mm	über	15	mm	conventionelles sphärisches Pellet
	5 - 1o		28,0	34,	0		1o - 12 mm
Kontrak tionsgrad	24,0		94,6	88,	8		35,8
Reduzie rungsgrad	98,1		12,9	12,	7		88,9
Schwell- Index	12,9		12 - 12,5

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Fig. 13 zeigt die Beziehung zwischen dem Erz/Koks-Verhältnis und dem Druckabfall, welcher durch die in den Hochofen eingefüllte Beschickung zustande kommt, während Fig. 14 die Beziehung zwischen der Produktivität (t/m /Tag) und dem Druckabfall zeigt, wobei die eingefülltenMaterialien zu 5o% aus Erz und außerdem zu 5o% aus sphärischen selbstfließenden Pellets (Symbol X), zu 5o% aus sphärischen Pellets mit einem MgO-Zusatz (Symbol ·) bzw. zu 5o% aus gebrochenen Pellets mit einem MgO-Zusatz (Symbol o) bestehen.

Wie diese Figuren zeigen, kann durch die vorliegende Erfindung das Erz/Koks-Verhältnis gegenüber der Verwendung von konventionellen sphärischen Pellets erheblich verbessert werden,, was sich in einem Anstieg der Produktivität ausdrückt.

Die Fig. 15 und 16 zeigen die Beziehung zwischen der Produktivität einerseits und dem Verhältnis von Koks zu produzierter Roheisenmenge bzw. dem Verhältnis von Brennstoff zu produzierter Roheisenmenge andererseits.

Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Pellets dadurch vorteilhaft, daß es infolge der vorstehend erwähnten Pelleteigenschaften und auch infolge der Verbesserung der Reduktionseigenschaften möglich ist, die Produktivität trotz Einfüllens der gleichen Menge an Eisenausgangsmaterialien (Erz und Pellet) beachtlich zu steigern, d.h. einen extrem wirtschaftlichen Hochofenbetrieb zu verwirklichen,

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Nach der vorliegenden Erfindung wird, wie bereits vorstehend herausgestellt wurde, der Berührungsreibungswiderstand und der Schüttwinkel der Pellets selbst erheblich verbessert, wodurch ein Fließen der Pellets in den Zentralbereich des Hochofens und auch eine einseitige Schüttung bei ihrem Einbringen in den Hochofen verhindert wird_p so daß eine gleichmäßige und stabile Pelletlage ausgebildet wird. Als Ergebnis davon wird der Reduziergasstrom innerhalb des Hochofens, in radialer Richtung gesehen, gleichmäßig; die Koksschicht wird ebenfalls stabilisiert und das Absinken der eingefüllten Materialien ist ausgeglichen und gleichmäßig, während die Durchlässigkeit verbessert ist; daneben wird die Reduziereigenschaft infolge der vergrößerten Oberfläche verbessert und die Reaktion innerhalb des Hochofens steigert sich in einer außerordentlich wirksamen Weise; die llochofenbedingungen sind über eine verlängerte Zeitdauer stabilisiert, so daß ein geradezu idealer Betrieb des Hochofens zustande kommt« In diesen Punkten hat die vorliegende Erfindung außerordentliche und ausgezeichnete Wirkungen auf diesem technischen Gebiet erbracht, so daß diese Erfindung von hohem technischen Wert ist. Als konkrete Vorteile sind insbesondere zu nennen: die Verkleinerung des Koksanteils und ein Anstieg der produzierten Menge.

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Claims

Patentansprüche

1. Eisenerzpellet zur Verwendung bei der Herstellung von Roheisen, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Form des Pellets aus einer Kombination von einer oder mehreren sphärisch geformten Flächen (K) und einer oder mehreren Bruchflächen (H) besteht.

2. Eisenerzpellet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Teilchengröße dieses Eisenerzpellets in der Größenordnung von 5 bis 25 nun liegt.

3. Eisenergpellet nach Anspruch 1 oder 2_e dadurch gekennzeichnet, daß dieses Eisenerzpellet entlader ein Oxydationspellet oder ein Reduktionspellet ist.

4. Verfahren zur. Herstellung von Eisenerzpellets nach den vorhergehenden Ansprüchen für die Verwendung als Eisenausgangsmaterial bei der Herstellung von Roheisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Eisenerzmaterial einem Granulieren und dann einem Brennen oder überführen in sphärische Pellets unterworfen wird und anschließend Brechen oder Zerkleinern ausgeführt wird, so daß die äußere Form eines jeden Pellets aus einer oder mehreren sphärischen Oberflächen und einer oder mehreren Bruchflächen zusammengesetzt ist, wobei die Vorgänge zur Erzielung der gewünschten Teilchengröße angepaßt werden.

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5. Verwendung der Eisenerzpellets gemäß den vorhergehenden Ansprüchen im Verfahren zum Betreiben eines Hochofens, wobei die Eisenerzpellets, deren jeweilige äußere Form aus einer Kombination von sphärisch geformten Oberflächen und Bruchflächen zusammengesetzt ist, in den Hochofen als Eisenausgangsmaterial eingebracht werden.

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