DE2721229A1 - Brikettieren von erzen - Google Patents
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Description
- Brikettieren von Erzen
- Die Erfindung befaßt sich mit dem Brikettieren von Erzen, und iEsbesondere von Mineralerzen, die bei der Herstellung von Metallen und Metallegierungen verwendet werden. Zu diesen Erzen gehören beispielsweise Chrom-,Mangan- und Eisenerze.
- Es ist allgemeine Praxis,Ferrolegierungen aus diesen Erzen durch deren Aufschmelzen bei einer hohen Temperatur in einem Lichtbogenofen herzustellen. Für die Einstellung brauchbarer Arbeitsbedingungen muß das Erz eine bestimmte Mindestgröße besitzen. Infolge der brüchigen Natur besonderer Erze besteht eine natürliche Tendenz derselben zum Zerfallen auf eine besondere Größe, die das Erz für die Verwendung in einem Ofen ungeeignet macht. Dieses Problem kann durch Agglomerieren der Feinteile im Wege einer Pelletierung, Sinterung, Brikettierung oder dergleichen überwunden werden.
- Die Sinterunss- und Pelletierungsverfahren machen einen hohen anfänglichen Kapitalaufwand erforderlich und sind in ihrem Betrieb kostspielig. Ein Brikettierungsverfahren, bei dem ein Binder verwendet wird, ist mit geringeren Anfangskosten verbunden und daher zu bevorzugen. Ein in einem Brikettierungsverfahren verwendeter typischer Binder besteht in einer Mischung aus Kalk und Melasse.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in wirtschaftlicher Hinsicht annehmbaren Binder vorzuschlagen, der im Vergleich zu herkömmlich verwendeten Bindern, wie einer Mischung aus Kalk und Melasse, verbeserte Eigenschaften besitzt.
- Die Erfindung sieht vor ein Verfahren zum Brikettieren eines Mineralerzes zwecks Aufschmelzen in einem Lichtbogenofen bei der Herstellung von Metallen und Metallegierungen, wobei das Erz mit einem Alkalimetallsilikat der Natrium- und Kaliumsilikat enthaltenden Gruppe vermischt wird und wobei die so erhaltene Mischung zu Briketts verformt wird.
- In bevorzugter Weise wird ein Härter für das Alkalimetallsilikat dem Erz beigegeben. Der Härter kann in einem Härter pulver bestehen, beispielsweise in Siliciumdioxid, Kohlenstoffpulver, Kohlenstaub, Kalkstaub oder jeder anderen Zugabe mit einer großen spezifischen Oberfläche. Somit kann Kieselsäurestaub verwendet werden, der als Nebenprodukt in der Ferrosilicium-Industrie anfällt.
- Das Natriumsilikat kann eine im allgemeinen als Wasserglas bezeichnete Silikatart sein.
- Die Briketts können ausgehärtet werden, indem sie durch einen Strom aufgeheizter Luft, der in bevorzugter Weise CO2-Gas enthält, beispielsweise als Rauchgas zur Verfügung gestellte Luft, hindurchgeführt werden.
- Die Erfindung betrifft auch Briketts, sofern diese nach dem vorstehend angegebenen Verfahren hergestellt sind.
- Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung ausschlieB-lich beispielhaft beschrieben.
- Feiner bzw. feinteiliger Chromit wird mit Kieselsäurestaub mit einer großen spezifischen Oberfläche vermischt, beispielsweise mit einer entsprechenden Teilchengröße kleiner als 37 pm.
- Kieselsäurestaub dieser Art kann aus der Ferrosilicium-Industrie erhalten werden, wo er als Nebenprodukt anfällt. Anschließend wird Wasserglas zugegeben. Nach Durchmischen in einer bekannten Anlage wird die Mischung durch eine bekannte Brikettierungsmaschine geführt, in der das Erz bei einem Druck zwischen 20 und 90 MPa verdichtet wird.
- Es sind verschiedene Versuche an in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Briketts durchgeführt worden, um die verbesserten Eigenschaften zu zeigen, die auf die Verwendung eines Binders in der erfindungsgemäßen Weise für die Herstellung der Briketts zurückgeführt werden können. Tabelle 1 gibt einen Vergleich zwischen der vergleichbaren Festigkeit zwischen erfindungsgemäß hergestellten Briketts und unter Verwendung eines herkömmlichen Melasse/Kalk-Binders hergestellten Briketts wieder. Diese Tabelle gibt auch wieder die Ergebnisse der Grünfestigkeitsversuche, die durchgeführt worden sind, um den Einfluß der Kurzzeitrocknung unter Verwendung von Rauchabgasen zum Trocknender Briketts zu bestimmen. Als Erz ist dabei Chromit verwendet worden, wie dies bei Ruighoek in Südafrika gewonnen wird.
- Tabelle 1 Einwirkung der Trocknung auf die Festigkeit von Briketts
Binder Grünfestig- Grünfestig- Festigkeit nach keit keit nach 24h.& 1000C 15 min & 100C MPa % PMa % MPa 2% Natrium silikat 2692 + 9% 2,8 127 4,9 223 14,9 677 Kieselsäure- Staub 2% Kalk + 2% Melasse 2,2 100 2,7 123 13,4 609 - Des weiteren ist aus der Tabelle 1 zu ersehen, daß mit zunehmender Länge der Dauer der Kurzeittrocknung die Kurzzeitfestigkeit der Briketts zunimmt.
- Zur Bestimmung der Hochtemperaturfestigkeit der Briketts sind mit Wasserglas und Kieselsäurestaub bzw. Kalk und Melasse gebundene Briketts erhitzt worden auf eine Temperatur von 10000C und bei dieser Temperatur untersucht worden. Die dabei festgestellten Ergebnisse sind in der Tabelle 2 wiedergegeben.
- Tabelle 2 Festigkeit der Briketts bei 10000C
Binder Grünfestigkeit Festigkeit bei 10000C MPa % MPa 2% Natrium- silikat 2692 2,8 127 24,7 1122 + 9% Kieselsäure- staub 2% Kalk + 2% Melasse 2,2 100 11,8 536 - Zur Bestimmung des Einflusses der Zugabe von Kieselsäurestaub auf die Grünfestigkeit von Briketts sind nach den vorstehend angegebenen Verfahren hergestellte Briketts verwendet worden. Drei Versuchs serien sind dabei durchgeführt worden. Für jede Versuchsserie ist Wasserglas mit einem anderen SiO2 : Na2O -Verhältnis verwendet worden. Die dabei festgestellten Ergebnisse sind in Fig. 1 wiedergegeben, in der zeigt: Linie A die Ergebnisse für eine 2 Gew.-% Wasserglasmischung, bei der das Silo, : Na2O-Verhältnis 2,6 beträgt, Linie B die Ergebnisse für eine 2 Gew.-% Wasserglasmischung, bei der das Silo, : Na2O-Verhältnis 2,9 beträgt, Linie C die Ergebnisse für eine 3 Gew.-% Wasserglasmischung, bei der das SiO2 : Na2O-Verhältnis 2,3 beträgt, und Linie D die Ergebnisse für eine Bezugs- bzw. Vergleichsmischung, bei der 2 Gew.-% Kalk und 2 Gew.-% Melasse verwendet worden sind.
- Aus diesen Ergebnissen ist zu ersehen, daß für die drei untersuchten unterschiedlichen Wassergläser die Grünfestigkeit aer Briketts mit der Kieselsäurestaubzugabe erheblich verbessert ist. Bei einem Staubgehal-t von mehr als 6 Gew-% übersteigt die Grünfestigkeit diejenige der mit 2 Gew.-% Melasse und 2 Gew.-% Kalk hergestellten Briketts.
- Es sind auch Versuche durchgeführt worden, um den Einfluß des Silo, : Na2O-Verhätlnisses auf die Grünfestigkeit zu bestimmen.
- Die entsprechenden Ergebnisse sind in Fig. 2 wiedergegeben, in der zeigt: Linie A die Ergebnisse unter Verwendung eines Binders mit 3 Gew.-* Natriumsilikat plus 9 Gew.-% Kieselsäurestaub Linie B die Ergebnisse unter Verwendung eines Binders mit 2 Gew.-% Wasserglas und 9 Gew.-% Kieselsäurestaub Linie C die Ergebnisse unter Verwendung von 2 Gew. -% Wasserglas plus 2 Gew.-% Kieselsäurestaub und Linie D die Ergebnisse unter Verwendung eines Bezugs- bzw.
- Vergleichsbinders mit 2 Gew.-% Kalk und 2 Gew.-O Melasse.
- Aus dieser Darstellung ist zu ersehen, daß bei dem minimal verwendbaren Staubgehalt von 2 Gew.-% die Grünfestigkeit von dem Silo, : Na2O-Verhältnis abhängt, wobei die maximalen Festigkeiten bei einem SiO2 : Na2O-Verhältnis zwischen 2,4 und 3,1 auftreten.
- Es sind auch Versuche zur Bestimmung des Einflusses einer Begasung mit CO2 über verschiedene Zeitspannen durchgeführt worden. Es wird angenommen, daß dann, wenn eine übermäßig-e Begasung mit CO2 in Anwesenheit von Wasser stattfindet, die Bildung Natriumbicarbonatbindung auftritt und die sich ergebenden Briketts zum Brüchigwerden neigen. Eine Kurzzeitbegasung mit CO2 führt zu der Bildung der stärkeren Natriumcarbonatbindung. Somit ergeben sich ausgehärtete Briketts mit einer vergrößerten Festigkeit aus der Verwendung aus Wasserglas mit einem verhältnismäßig hohen Natriumhydroxidanteil, d.h. aus der Verwendung von Wassergläsern mit einem geringen Sio2 : Na2O-Verhältnis.
- Aus den vorstehenden Versuchsbeschreibungen ist zu ersehen, daß Wasserglas und Kieselsäurestaub zu einem im Vergleich zu einem aus Kalk und Melasse bestehenden Binder besseren Binder für Briketts führen. Für Ruighoek-Chromerz können Briketts mit optimalen Eigenschaften unter Verwendung eines Wasserglas mit einem SiO2 : Na2O-Verhältnis zwischen 2,4 und 3,1 und einem Wasserglasgehalt von 3 Gew.-% und einem Kieselsäurestaubgehalt von 9 Gew.-% erreicht werden, obwohl ein größerer Kieselsäurestaubgehalt die Brikettqualität verbessern kann (siehe Fig. 1).
- Offensichtlich können diese Werte zur Anpassung an andere Erzarten variiert werden, und solche Werte können durch einfache Versuche ohne die Notwendigkeit einer eigenständigen erfinderischen Tätigkeit erreicht werden.
- Gleiche bzw. ähnliche Ergebnisse können unter Verwendung anderer pulverförmiger Härter, wie beispielsweise Kohlenstaub, Kohlenstoffstaub und Kalkpulver, erreicht werden.
- Vorstehend ist die Erfindung zwar unter Bezugnahme auf ein Chromerz beschrieben worden; dennoch ist sie selbstverstandlich auch in Verbindung mit anderen Erzen, wie beispielsweise Mangan- oder Eisen- oder dergleichen Erzen, anwendbar, die vor ihrer Zuführung zu einem Elektroofen brikettiert werden.
- Auch in diesem Fall führen einfache Versuche ohne erfinderische zusätzliche Leistung zu optimalen Werten für den zu verwendenden Kieselsäurestaub und des zu verwendende Wasserglas und zu der besonderen Wasserglasart, die für ein besonderes Erz am besten geeignet ist.
- Leerseite
Claims (22)
- Patentansprüche 1. Verfahren zum Brikettiereneines Mineralerzes zwecks Aus schmelzen in einem Lichtbogenofen bei der Herstetiung von Metallen und Metallegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz mit einem Alkalimetallsilikat der Natrium- und Kaliumsilikat enthaltenden Gruppe vermischt wird und daß die so erhaltene Mischung anschließend zu Briketts verformt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Natriumsilikat eine im allgemeinen als Wasserglas bezeichnete Silikatart verwendet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Erz ein Härter für das Alkalimetallsilikat beigegeben wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter in der Form eines Pulvers verwendet wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Pulver Kieselsäurestaub verwendet wird. <
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kieselsäurestaub ein solcher verwendet wird, der als Nebenprodukt in der Fewnsilicium-Industrie anfällt.
- 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenpulver verwendet wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoffpulver verwendet wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kalkpulver verwendet wird.
- 10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts verdichtet werden.
- 11. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts ausgehärtet werden, indem sie durch einen Kohlendioxid enthaltenden Luftstrom hindurchgeführt werden.
- 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als LuftRauchgas verwendet wird.
- 13. Brikett, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alkalimetallsilikat aus der Natrium und Kalium enthaltenden Gruppe bei seiner Herstellung als Binder verwendet wird.
- 14. Brikett nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallsilikat eine in allgemeinen als Wasserglas bezeichnete Silikatart ist.
- 15. Brikett nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Härter für das Alkalimetallsilikat enthält.
- 16. Brikett nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter ein Pulver ist.
- 17. Brikett nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter Kieselsäurepulver ist.
- 18. Brikett nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter Kohlenpulver ist.
- 19. Brikett nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter Kohlenstoffpulver ist.
- 20. Brikett nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter Kalkpulver ist.
- 21. Brikett nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter Kieselsäurestaub ist, der als Nebenprodukt in der Ferrosilicium-Industrie anfällt.
- 22. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Erz ein zerkleinertes Erz verwendet wird.
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