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Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets aus
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Eisen enthaltendem Staub Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung von metallisches Eisen enthaltenden Pellets, die als Beschickung bzw.
Möller fUr einen Hochofen geeignet sind.
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Bei der Eisen- und Stahlerzeugung, z.B. beim Sintern, bei Eisenerzeugungsbetrieben,
bei Stahlerzeugungsbetrieben, bei Walzwerken usw. , wird eine große Menge an Eisen
enthaltendem Staub abgeblasen. Dieser Staub verursacht eine Verschmutzung der Umgebung,
und daher unternimmt die Eisen- und Stahlerzeugungsindustrie seit langem Versuche,
den Staub zu gewinnen und wiederzuverwenden, damit die Umweltverschmutzung vermieden
und die natürlichen Resourcen erhaltenbleiben. Man hat vorgeschlagen, Eisenpellets
aus dem Staub herzustellen und diese als Beschickungsmaterial fUr einen Hochofen
wiederzuverwenden.
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Für die Erzeugung von Pellets hoher Qualität aus dem Staub ist es
erforderlich, die Oxide von Eisen, Zink und Blei, die in dem Staub enthalten sind,
chemisch zu reduzieren. Zur Reduktion des Staubs hat man zwei Verfahren vorgeschlagen.
Bei einem Verfahren wird kohlenstoffilaltiges Material in die Reduktionszone eines
Rotationsofens eingefüllt, um den Kohlenstoff zu ergänzen, der erforderlich ist,
damit die Reduktionsreaktion der Oxide vollständig abläuft.
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Ein großer Unterschied im spezifischen Gewicht und dem Winkel an der
Trennungslinie des zugefügten, kohlenstoffhaltigen Materials und der Pellets verursacht
eine Abtrennung und bewirkt, daß die Reduktionsreaktion ungenügend ist. Diese Art
des Verfahrens erfordert daher Kohlenstoff zum Reduzieren in beachtlich größerer
Menge als es theoretisch erforderlich ist. Da der Reduktionskohlenstoff teuer ist,
ist es bev(,rzugt, vor der Beschickung des Ofens,den Kohlenstoff mit den Pellets
zu vermischen. Dadurch wird es möglich, die in den Ofen eingeführte Menge an Kohlenstoff
zu verringern.
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Bei einem anderen Verfahren werden grüne Pellets, die eine ausreichende
Menge an Kohlenstoff enthalten, für die Reduktionsreaktion der Oxide hergestellt,
und es ist daher praktisch nicht erforderlich, Kohle bzw. Kohlenstoff in den Ofen
einzufüllen. Dementsprechend ist es wichtig, daß in den grünen Pellets bei beiden
Verfahren der Kohlenstoffgehalt ausreichend hoch ist.
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Eine zweite Schwierigkeit, die bei den bekannten Verfahren auftritt,
ist die Pulverisierung der Pellets während der Reduktion in dem Rotationsofen. Ein
Ofen der Größe ordnung von 10 000 oder mehr metrischen Tonnen»Monat Produktion besitzt
einen Durchmesser von ca. 4,5 m oder mehr, ist etwa 70 m oder mehr lang und wird
mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,7 U/min betrieben. Die Reaktionszone in dem
Ofen wird bei hohen Temperaturen gehalten. Es ist daher erforderlich,
daß
die Pellets eine ausreichende Beständigkeit gegenüber der Pulverisierung bei solchen
harten Bedingungen besitzen. Man hat in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, die grünen
Pellets vor der Beschickung des Ofens vorzuerhitzen oder zu trocknen.
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Ein weiteres Verfahren, die Pulvcrisierung zu verhindern, besteht
in einer Verstärkung der Pellets. In der US-PS 3 652 260 wird die Verwendung von
70 bis 30% Hochofenstaub und 30 bis 70% basischem Sauerstoffhochofenstaub als Material
für die Pellets beschrieben. Es wird weiterhin angegeben, daß Bentonit zur Verbesserung
der Festigkeit der Pellets ebenfalls geeignet ist. Bei diesem, aus der genannten
US-Patentschrift bekannten Verfahren zerfallen die Pellets, wie im folgenden näher
erläutert wird, Jedoch auch in großem Ausmaß zu Pulver.
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Eine dritte Schwierigkeit, die auftritt, ist die, daß der Eisen enthaltende
Staub, der aus gewöhnlichen, modernen Eisen- und Stahlerzeugungswerken abgegeben
wird, einen Kohlenstoffgehalt besitzt, der für die vollständige Reduktion der darin
enthaltenen Oxide ohne zusätzliche Zugabe von Kohlenstoff nicht ausreicht. Hochofenstaub
enthält etwa 3' Kohlenstoff. Staub von dem Stahlerzeugungsofen ist jedoch im wesentlichen
kohlenstofffrei. Die normalen, modernen Eisen- und Stahlerzeugungswerke, die mit
Hochöfen und basischen Sauerstofföfen und/oder elektrischen Öfen ausgerüstet sind,
geben Jedoch bei der Stahlerzeugung Ofenstaub ab,in einer Menge, die doppelt so
groß ist wie die Staubmenge eines normalen Hochofens. Der Ausdruck "Staub aus einem
Stahlerzeugungshochofen1,, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird,
bedeutet Staub, der aus Stahlerzeugungsöfen abgegeben wird einschließlich basischer
Sauerstofföfen, elektrischer Öfen und offener Öfen bzw.
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Herdöfen. Beispiele für die Mengen an Eisen enthaltenden
Stäuben,
die aus üblichen Eisen- und Stahlerzeugungswerken oder -anlagen abgegeben werden,
worden in der folgenden Tabelle aufgeführt.
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Tabelle 1 Werk Art d.Staubs Menge Zusammensetzung(Gew.eÓ) MT/Monat
Fe Zn ' C Pb (Trocken- (insbasis) ges.) A Hochofenstaub 2 342 34,0 0,70 33,4 0,24
(blast furnace dust) BOF-Staub 6 932 67,0 0,20 0 0,04 Staub aus dem elektrischen
Ofen 200 35,63 0,26 0,15 0,21 (electric furnace dust) anderer Eisenstaub 2 242 47,8
0,06 8,3 0,38 B Hochofenstaub 2 036 24,4 3,74 43,15 1,28 BOF-Staub 5 294 69,23 0,55
1,41 0,06 Staub aus dem elektrischen Ofen keine - - - -anderer Eisenstaub 6 772
41,45 0,02 1,0 0,036 C flochofenstaub 5 000 23,5 10,1 24,0 6,8 BOF-Staub 23 000
58,7 3,2 0 0,9 Staub aus dem elektrischen Ofen keine - - - -anderer Eisenstaub 7
500 43,0 1,6 - 5,3 Aus Tabelle I ist erkennbar, daß, wenn im wesentlichen der gesamte,
Eisen enthaltende Staub in dem Werk für die Herstellung reduzierter Eisenpellets
verwendet wird, es erforderlich ist, eine beachtliche Kohlenstoffmenge zu dem Staub
zuzugeben, damit eine vollständige Reduktion seiner Oxide sichergestellt ist.
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Es wurde weiterhin gefunden, daß, wenn das Verhältnis der Menge an
Hochofenstaub zu der des Staubs aus einem Stahlerzeugungsofen unter 45:55 liegt,
es erforderlih ist, Kohlenstoff zu dem Staub zuzugeben. In der oben erwähnten US-
Patentschrift
wird angegeben, daß ein Gemisch aus 70 bis 30% Hochofens taub und 30 bis 70,' Staub
aus einem basischen Sauerstoffofen immer die Menge an Kohlenstoff liefert, die erforderlich
ist, um die Reduktion der darin enthaltenen Oxide zu vervollständigen. Es wurde
jedoch gefunden, daß die Menge an Kohlenstoff in einem Gemisch aus 30% Hochofenstaub
und 70 Staub aus einem basischen Sauerstoffofen ohne Zugabe von Kohlenstoff nicht
ausreicht, die Reduktion vollständig zu bewirken.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets hoher Qualität zu schaffen,
die als Beschickungsmaterial für einen Hochofen geeignet sind.
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Erfindungsgemäß soll ein Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenpellets
mit hoher Qualität aus metallischem Eisen und einer verbesserten Pulverisierungsbeständigkeit
geschaffen werden.
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Erfindungsgemäß soll ein Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenpellets
geschaffen werden, die für großtechnischen Betrieb in modernen Eisen- und Stahlerzeugungswerken
geeignet sind.
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Erfindungsgemäß sollen weiterhin die Nachteile der bekannten Verfahren
vermieden werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung reduzierter
Eisenpellets, die eine hohe Menge an metallischem Eisen enthalten. Das erfindungsgemäße
Verfahren umfaßt die folgenden Stufen: Bildung eines Gemisches aus Eisen enthaltendem
Staub und kohlenstoffhaltigem Material, das im wesentlichen von flüchtigem Material
frei ist, wobei das Verhältnis der
Anzahl der freien Kohlenstoffatome
zu der Zahl der Sauerstoffatome, die an Eisen, Zink oder Blei gebunden sind, in
dem Gemisch auf einen Bereich von 0,75 bis 1,25 eingestellt wird; Zugabe zu dem
Gemisch von etwa 0,5 bis etwa 7 Gew.% Bentonit, bezogen auf das Gemisch; Pelletisieren
des entstehenden Gemisches unter Zugabe von Wasser, so daß die entstehenden grünen
Pellets bzw.
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Grünpellets etwa 9,5 bis etwa 15,6 Gew.% Wasser auf der Grundlage
der erzeugten grünen Pellets enthalten; Vorerhitzen der grünen Pellets auf solche
Temperatur, daß der Kohlenstoff nicht brennt, während das in den grünen Pellets
enthaltene Wasser daraus entfernt wird, unter Erzeugung getrockneter Pellets mit
einer Porosität von etwa 27,5 bis etwa 40,0%, und chemische Reduktion der getrockneten
Pellets in einem Rotationsofen, wobei reduzierte Eisenpellets mit verbesserter Verarbeitbarkeit
erzeugt werden.
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Der Eisen enthaltende Staub kann ein Gemisch aus Hochofenstaub (blast
furnace dust) und Stahlerzeugungsstaub in einem Verhältnis von weniger als 45/55
sein, und das kohlenstoffhaltige Material kann ein Koks sein.
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Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, in der die Wirksamkeit des
Bentonits bei der Erhöhung der Druckfestigkeit der getrockneten Pellets dargestellt
ist; Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, in der die Beziehung zwischen der Druckfestigkeit
der getrockneten Pellets und dem Wassergehalt der Pellets vor dem Trocknen dargestellt
ist; und Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, in der die Beziehung zwischen der
thermischen Schockbeständigkeit und dem Wassergehalt der grünen Pellets dargestellt
ist.
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Wie zuvor erwähnt, ist es erforderlich, die Oxide des Eisens, Zinks
und Bleis in den Pellets zu reduzieren, damit reduzierte Eisenpellets, die als Möller
bzw. Beschikkung fiir einen Hochofen geeignet sind, erzeugt werden. Es wurde gefunden,
daß die Reduktionder Oxide in den Pellets in einer Rate fortschreitet, die durch
die folgende Gleichung dargestellt wird: ~ d(At.O) = k exp(- E ) At.O At.C dt. RT
worin At.O die Anzahl der an Fe, Zn oder Pb gebundenen Sauerstoffatome bedeutet,
At.C die Anzahl der freien Kohlenstoffatome bedeutet k eine Konstante bedeutet T
die Re£tionstemperatur in absoluten Freien bedeutet R die Gaskonstante bedeutet
E die Aktivierungsenergie bedeutet t die Dauer der Reaktionzeit bedeutet.
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Der Ausdruck 'freie Kohlenstoffatome" bedeutet die Kohlenstoffatome,
die für die Reduktion der Oxide wirksam sind, und umfaßt somit nicht die Kohlenstoffatome
von einem Carbonat.
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Aus einer Analyse dieser Gleichung wird abgeleitet, daß die Reduktion
in dem Ofen nicht durch gasförmiges Kohlenmonoxid, sondern durch festen Kohlenstoff
bewirkt wird, und man nimmt daher an, daß die Reduktion entsprechend den folgenden
Gleichungen abläuft: Fe203 + 3C = 2Fe + 3CO FeO + C = Fe + CO ZnO + C = Zn + CO
PbO + C = Pb + CO
Es ist daher erforderlich, daß eine beachtliche
Menge an Kohlenstoff in innigem Kontakt mit den Oxiden in den Pellets vorhanden
ist. Auf dieser Grundlage wurden Versuche in einem Reduktionsrotationsofen durchgeführt,
und es wurde gefunden, daß der Kohlenstoffgehalt in den grünen Pellets einer Menge
entsprechen sollte, daß das Verhältnis der Anzahl der freien Kohlenstoffatome zu
der der Sauerstoffatome, die an Eisen, Zink oder Blei gebunden sind, in den Bereich
von 0,75 bis 1,25 fällt. Die untere Grenze des Bereichs wird dadurch bestimmt, daß,
wenn das Verhältnis unter 0,75 fällt, eine große Menge an Kohlenstoff in den Ofen
bei Material mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gefüllt werden muß. Wie zuvor erwähnt,
ist der Betrieb des Ofens mit Pellets mit solch niedrigem Kohlenstoffgehalt unwirtschaftlich.
Andererseits ist ein Verhältnis, daß 1,25 übersteigt, unerwünscht, da eine übermäßige
Menge an Kohlenstoff eine Verringerung in der Pelletfestigkeit ergibt. Pellets mit
so hohem Kohlenstoffgehalt brechen in Teilchen im Ofen, und die entstehenden Teilchen
scheiden sich in Form von "Ansätzen" bzw. "Ablagerungen" auf der Innenwand des Ofens
ab und erfordern zu ihrer Entfernung Arbeit.
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Ein Eisen enthaltender Staub, der bei gewöhnlichen, modernen Eisen-
und Stahlerzeugungswerken abgegeben wird, besitzt einen so niedrigen Kohlenstoffgehalt,
daß die oben erwähnte Forderung des Verhältnisses At.C/At.O nicht erfüllt wird.
Damit im wesentlichen der gesamte, Eisen enthaltende Staub der Eisen- und Stahlwerke
zur Erzeugung reduzierter Eisenpellets verwendet werden kann, wurde ein Verfahren
zur Zugabe von Kohlenstoff zu dem Staub entwickelt.
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Entsprechend dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der gesamte,
Eisen enthaltende Staub in dem Werk für die Erzeugung reduzierter Eisenpellets verwendet.
Zu diesem Zweck sollte Kohlenstoff zu dem Staub zugegeben werden
und
damit innigst vermischt werden. Bei dieser Ausführungsform werden Koksteilchen,
von denen mindestens 5N,6 durch ein Sieb mit einer lichten Maschenaeitc von 125/um
hindurchgehen, mit dem Staub vermischt, der Hochofenstaub, Staub von Stahlerzeugungsöfen
(wobei das Gewichtsverhältnis der Menge an Hochofenstaub zu dem Staub der Stahlerzeugungs
öfen mindestens etwa 45:55 beträgt) und anderen, Eisen enthaltenden Staub, der von
solchen Werken abgegeben wird, enthalten kann. Solche Koksteilchen werden leicht
als Schlamm von einem Abschreckturm der Eisen- und Stahlerzeugungswerke erhalten.
Das Mischen erfolgt, indem man Koksteilchen zu einer Wasseraufschlämmung gibt, die
mindestens 30 Gew.% festen Staub und Koks enthält, und dann das entstehende Aufschlämmungsgemisch
filtriert, wobei man einen Kuchen des Gemisches erhält. Mit einer Wasserauischlämmar.g,
die weniger als 30% Feststoffe enthält, ist ein inniges Vermischen schwierig, bedingt
durch die Unterschiede in dem spezifischen Gewicht zwischen den Eisenoxiden und
den Koksteilchen.
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Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt das Mischen
wirksam, indem man die Koksteilchen mit Staub in getrocknetem Zustand vermischt
bzw. verrührt.
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Das kohlenstoffhaltige Material wird zu dem Staub zugegeben und sollte
im wesentlichen von flüchtigen Materialien frei sein, da sonst die Pellets beim
Erhitzen brechen.
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Erfindungsgemäß wird Bentonit zu dem Gemisch in einer Menge von etwa
0,5 bis etwa 7 Gew.% zugegeben. Um die Wirksamkeit von Bentonit bei der Verstärkung
der Zerkleinerungsfestigkeit oder Druckfestigkeit der Pellets zu prüfen, wurden
Druckfestigkeitsversuche mit Pellets durchgeführt, die unterschiedliche Mengen an
Bentonit enthalten.
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Ein Gemisch aus 32,6 Gew.Teilen Hochofenstaub, 60,4 Gew.-
Teilen
basischem Sauerstoffofenstaub, 7,0 Gew.Teilen Koksfeinstoffen und Bentonit wird
hergestellt. Das Gemisch wird dann in Form von Kugeln pelletisiert, wobei man grüne
Pelletproben erhalt, die unterschiedliche Mengen an Bentonit enthalten. Jede Probe
wird bei 2000C auf eine Porosität von 35,1% getrocknet. Die Druckfestigkeit der
getrockneten Pellets wird bestimmt, und die Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt.
In Fig. 1 sind die Menge des Bentonits auf der Abszisse und die Druckfestigkeit
auf der Ordinate aufgetragen. Die Menge an Bentonit kann leicht aus Fig. 1 abgelesen
werden. Bentonit in einer Menge unter 0,5% ist unwirksam, und andererseits sind
Mengen über 7°h wegen der Kosten unwirtschaftlich.
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Ein Gemisch aus Eisen enthaltendem Staub, kohlenstoffhaltigem Material
und Bentonit kann nach an sich bekannten Verfahren, z.B. in einer Scheibenpelletisiervorrichtung,
pelletisiert werden. In der Pelletisiervorrichtung wird eine solche Menge an Wasser
zu dem Gemisch gegeben, daß die grünen Pellets 9,5 bis 15,6% Wasser auf der Grundlage
des Gewichts der grünen Pellets enthalten, wobei dieser Bereich einem Porositätsbereich
von etwa 27,5 bis etwa 40,0%, bezogenen auf die getrockneten Pellets, entspricht.
Die grünen Pellets enthalten bevorzugt 9,5 bis 13,0% Wasser.
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Die erhaltenen grünen Pellets werden getrocknet und auf eine solche
Temperatur vorerhitzt, daß der darin enthaltene Kohlenstoff und/oder Wustit (FeO)
nicht brennen, und Wasser bis zu einer Menge unter 0,7% entfernt wird. Die Vorerhitzungstemperatur
liegt bevorzugt unter 5170C. Wenn die Pellets eine wesentliche Menge an Wustit enthalten,
liegt die Temperatur bevorzugt unter 2300C. Die vorerhitzten Pellets werden dann
in einen Rotationsofen eingefüllt und nach an sich bekannten Verfahren darin chemisch
reduziert.
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Aus den obigen Ausführungen ist leicht erkennbar, daß es ein wesentliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, den Wassergehalt innerhalb des oben erwahnten
Bereiches einzustellen. Dies wird anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.
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Bei der Erzeugung der grünen Pellets erfolgt die Wasserzugabe zur
Kontrolle der Größe der grünen Pellets und der Porosität der getrockneten Pellets.
Der von dem Wasser in den grünen Pellets eingenommene Raum wird beim Trocknen der
Pellets in Poren bzw. in einen leeren Raum überführt. Der Wassergehalt der grünen
Pellets ist daher praktisch proportional der Porosität der getrockneten Pellets,
die ihrerseits einen großen Einfluß auf die Druckfestigkeit der getrockneten Pellets
besitzt. Damit die Wirkung des Wassergehalts auf die Druckfestigkeit der getrockneten
Pellets bewiesen wird, wurden Kompressionsversuche an getrockneten Pellets durchgeführt,
die aus grünen Pellets mit unterschiedlichen Wassermengen erzeugt wurden. (Der Kompressions-
bzw. Druckfestigkeitstest wird entsprechend dem Japanese Industrial Standard M8718
durchgeführt, und die Porosität der getrockneten Pellets wird entsprechend dem Japanese
Industrial Standard M8716 bestimmt.) Ein Gemisch der folgenden Zusammensetzung wird
hergestellt: Hochofens taub 32,6 Gew.% basischer Sauerstoffofenstaub 60,4 Gew.%
Koksfeinstoffe 7,0 Gew.% Das Gemisch wird mit etwa 1% Bentonit und unterschiedlichen
Wassermengen vermischt. Es wird dann unter Erzeugung von Proben von grünen Pellets
pelletisiert. Die grünen Pellets werden alle bei 2000C getrocknet, und die getrockneten
Pellets werden dem Druckfestigkeitstest unterworfen. Die Ergebnisse sind in Fig.
2 dargestellt, in der der Wassergehalt auf der Abszisse und die Druckfestigkeit
auf
der Ordinate aufgetragen sind. Die Ergebnisse von Pellets,
die 3°,» und 5% Bentonit enthalten, sind in Fig. 2 ebenfalls dargestellt. Aus Fig.
2 ist ersichtlich, daß die Druckfestigkeit umgekehrt proportional zu dem liassergehalt
der grünen Pellets ist. Getrocknete Pellets mit Porositäten unter 27,056 können
nach einem solchen starken Erhitzen nicht erzeugt werden, es sei denn, sie werden
in einen Vorerhitzer gegeben.
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Die Bezeichnung "X" gibt die Ergebnisse an, die man mit Pellets erhält,
die durch mildes Erhitzen der grünen Pellets erzeugt werden. Die Versuchsergebnisse
zeigen, daß grüne Pellets, die mehr als 9,3% Wasser enthalten, für den Betrieb eines
Trocknungsofens verwendet werden können. Die grünen Pellets sollten jedoch mehr
als etwa 9,tor Wasser esnthalten, damit in dem Trocknungsofen ein stabiler, technischer
Betrieb möglich ist. Andererseits sollten die grünen Pellets bevorzugt Wasser in
einer Menge unter etwa 13,0% enthalten, da die Druckfestigkeit der grünen Pellets
mit höherem Wassergehalt abnimmt.
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Im obigen Zusammenhang wurde ein thermischer Schocktest für die oben
erwähnten grünen Pellcts, die unterschiedliche Wassermengen enthalten, durchgeführt.
Bei diesem Versuch wird der thermische Schock durchgeführt, indem man die Pellets
in einen Ofen von 4000C gibt und sie dann darin 15 min hält. Die nichtgebrochenen
Pellets werden nach dem Versuch gewogen und ihr Prozentgehalt, bezogen auf die eingefüllten
Pellets, wird als thermische Schockbeständigkeit genommen. Die Ergebnisse sind in
Fig. 3 aufgeführt, wo der Wassergehalt der grünen Pellets auf der Abszisse und die
thermische Beständigkeit auf der Ordinate aufgetragen sind.
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Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß fast alle grünen Pellets mit Wassergehalten
unter 9,3% bei dem Test zerbrechen
und daß im Gegensatz dazu die
grünen Pellets, die Wasser in einer Menge über etwa 9,5So enthalten, eine ausreichende
thermische Schockbeständigkeit aufweisen. Die gestrichelte Linie zeigt, daß bei
einem Wassergehalt unter 9,3°,6 die grünen Pellets zu Teilchen beim thermischen
Schock beim Trocknen zerbrechen. Da ein normaler, praktischer Vorerhitzer bei einer
Temperatur von etwa 200 bis 300°C betrieben wird, wird angenommen, daß grüne Pellets
mit einem Wassergehalt unter etwa 9,5 für die technische Erzeugung von reduzierten
Eisenpellets ungeeignet sind.
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Die Bezeichnung "X" in Fig. 3 zeigt das Ergebnis des thermischen
Schocktests mit grünen Pellets, die eine Zusammensetzung besitzen, die ähnlich ist
wie die der oben erwähnten grünen Pellets, die aber kein Bentonit enthalten.
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Diese Ergebnisse zeigen, daß die grünen Pellets, die keinen Bentonit
enthalten, wesentlich schlechter sind als die erfindungsgemäßen Pellets.
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Die Erfindung betrifft somit reduzierte Eisenpellets mit hohem metallischem
Eisengehalt, die hergestellt werden durch: Bildung eines Gemisches aus Eisen enthaltendem
Staub und kohlenstoffhaltigem Material, so daß die Anzahl der freien Kohlenstoffatome
zu der an Fe, Zn oder Pb gebundenen Sauerstoffatome 0,75 bis 1,25 beträgt; Zugabe
einer spezifizierten Menge an Bentonit; Pelletisieren unter Zugabe von Wasser unter
Bildung von grünen Pellets mit einem Wassergehalt von 9,5 bis 15,6%; Vorerhitzen
der grünen Pellets unter Bildung getrockneter Pellets von etwa 27,5 bis 40,0% Porosität;
und chemische Reduktion der getrockneten Pellets in einem Rotationsofen. Der Fe
enthaltende Staub kann ein Gemisch aus Hochofenstaub und Staub von Stahlerzeugungsöfen
in einem Verhältnis von unter 45/55 sein, und das kohlenstoffhaltige Material kann
ein Koks sein.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
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Beispiel 1 60 Teile Eindickerstaub, der aus einem Hochofen abgeblasen
wird, werden mit 40 Teilen Staub, der aus einem Konverterofen abgeblasen wird, vermischt.
Zu dem Gemisch wird 1 Teil Bentonit zugegeben. Grüne Pellets mit einem durchschnittlichen
Durchmesser von 14 mm werden aus dem Gemisch hergestellt. Der Wassergehalt der grünen
Pellets beträgt 135.
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Das Verhältnis von freien Kohlenstoffatomen, die in den Pellets enthalten
sind, zu Sauerstoffatomen, die an Eisen, Zink und Blei gebunden sind und in den
Pellets enthalten sind, beträgt 0,91. Das Verhältnis von jeder Komponente in den
Pellets wird in der folgenden Tabelle II aufgeführt.
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Tabelle II Komponente C FeO Fe203 metall.Fe Zn Pb Teile 12,33 18,93
44,93 1,05 0,52 0,10 Die Druckfestigkeit der vorerwärmten Pellets beträgt 12 kg/Pellet.
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Die vorerhitzten Pellets werden in einem Rotationsofen mit einem
Innendurchmesser von 0,46 m und einer Länge von 6,57 m reduziert. Das Metallisierungsverhältnis
(das Verhältnis von metallischem Eisen zu gesamtem Eisen, das in den metallisierten
Pellets enthalten ist) der entstehenden metallisierten Pellets beträgt 92%. Die
durchschnittliche Druckfestigkeit beträgt 264 kg/Pellet, und der Prozentgehalt an
Pulver, der durch ein Sieb mit einer Größe von 6 mm hindurchgeht, beträgt 1,6%.
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Beispiel 2 Ein Gemisch wird aus den folgenden, in Tabelle III aufgeführten
Komponenten hergestellt:
Tabelle III JL Verdickungsstaub aus einem
Hochofen 23 Staub aus einem Konverterofen der Gasgewinniingsart 20 Staub aus einem
LD-Konverter der Gas-Ni chtgcwinnungsart 24 Staub aus einem Staubkollektor 24 Kokspulver
9 1 Teil Bentonit wird zu 100 Teilen des Gemisches zugegeben. Das Gemisch wird pelletisiert.
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Die Anteile der Komponenten in den Pellets sind in Tabelle IV aufgeführt.
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Tabelle IV Komponente C FeO Fe203 Zn Pb Teile 18,1 14,4 54,3 0,34
0,15 "At.C/At.O" der Pellets beträgt 1,23, der Wassergehalt der grünen Pellets beträgt
10,596 und die Druckfestigkeit der vorerhitzten Pellets beträgt 17,5 kg/Pellet.
Die entstehenden Pellets werden in dem gleichen Rotationsofen, wie er in Beispiel
1 verwendet wurde, reduziert. Die entstehenden, metallisierten Pellets besitzen
ein Metallisierungsverhältnis von Eisen von 96% und eine durchschnittliche Druckfestigkeit
von 140 kg/Pellet. Der Prozentgehalt an Feinstoffen, der durch ein Sieb mit einer
Größe von 6 mm hindurchgeht, beträgt 6%.
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B e i 5 p i e l 3 1 Teil Verdickungsstaub aus einem Hochofen werden
mit 2 Teilen Staub aus einem Konverterofen der Gaswiedergewinnungsart vermischt.
1 Teil Benotnit wird zu 100 Teilen des entstehenden Gemisches zugegeben. Das Gemisch
wird pelletisiert. Die Verhältnisse der Komponenten in den Rohpellets sind in Tabelle
V aufgeführt.
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Tabelle V Komponente C FeO Fe203 Zn Pb Teile 10,0 9,3 51,1 0,33 0,11
"At.C/At.O" der Pellets beträgt 0,755, der Wassergehalt der grünen Pellets beträgt
12,0% und die Druckfestigkeit der vorerhitzten Pellets beträgt 15 kg/Pellet. Die
entstehenden Pellets werden in dem gleichen Ofen, wie er in Beispiel 1 verwendet
wurde, reduziert. Die entstehenden, metallisierten Pellets besitzen ein Metallisierungsverhältnis
von Eisen von 89,7C/o und eine durchschnittliche Druckfestigkeit von 160 kg/Pellet;
der Prozentgehalt an Feinstoffen, die durch ein Sieb mit einer Größe von 6 mm hindurchgehen,
beträgt 1,5%.
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Beispiel 4 Grüne Pellets, hergestellt gemäß Beispiel 2, werden in
einen Vorerhitzer mit einem bewegbaren Gitter, 0,6 m breit x 4 m lang und 100 mm
dick, gegeben. Sie werden getrocknet und mit heißer Luft verschiedener Temperaturen
vorerhitzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI zusammengefaßt.
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Aus dem obigen Versuch ist erkennbar, daß, wenn die Pellets getrocknet
werden und bei einer Temperatur über 2300C erhitzt werden, ein Verlust an Kohlenstoff
in den Pellets auftritt, da der Kohlenstoff bei der hohen, verwendeten Temperatur
verbrennt. Werden die Pellets daher bei diesen Temperaturen erhitzt, nimmt das At.C/At.O
ab.
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Tabelle VI Temp.d. Temp.d. Wassergeh. Festigk. C-Gehalt % d. At.C/
erhitzt. getrockn. in d.ge- d.Pel- i.d.Pel- nach d. At.O Luft(0C) Pellets trockn.Pel-
lets lets nach Trockn.
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(Oc) lets (%) (kg/p) d.Trocknen zerbrochenen Pellets (%) 150 142
0,9 12 18,0 0 1,23 200 205 0,4 17 17,9 0 1,21 230 240 0,05 19 16,8 4 1,05 250 530
0 - 12,5 36 0,73 300 785 0 - 10,4 59 0,60
Bemerkungen: Die Geschwindigkeit
der erhitzten Luft, bevor sie durch die Pelletschicht geleistet wird, beträgt 0,72
m/sec.
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Die Verweilzeit der Pellets in dem Vorerhitzer beträgt 35 min.
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BeisT>iel 5 Das in Tabelle VII dargestellte Gemisch wird hergestellt.
1 Teil Bentonit wird zu 100 Teilen des Gemisches gegeben. Das Gemisch wird pelletisiert.
Dic grünen Pellets werden auf gleiche Weise, wie in Beispiel 4 beschrieben, getrocknet.
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Tabelle VII % Verdickungsstaub aus einem Ilochofen 29,5 Staub von
einem LD-Konverter des Boilertyps 30,8 Staub von einem Staubkollektor 30,7 Kokspulver
9,0 Die Anteile der Komponenten in den Pellets sind in Tabelle VIII aufgeführt.
Der FeO-Gehalt ist wesentlich niedriger als der in Beispiel 4.
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Tabelle VIII Komponente C FeO Fe203 Zn Pb Teile 17,9 3,4 65,7 0,42
0,14 Die Ergebnisse sind in Tabelle IX aufgeführt. Bei diesem Versuch wird eine
höhere Temperatur als in Beispiel 4 verwendet. Der Kohlenstoffgehalt nimmt nicht
ab.
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Tabelle IX Temperatur der erhitzten Luft (OC) 480 Temperatur der
getrockneten Pellets (OC) 495 Wassergehalt d.getrockneten Pellets (%) 0 Druckfestigkeit
d.getrockneten Pellets (kg/p) 27 % Kohlenstoff in den Pellets nach d.Trocknen(%)
17,6
Beispiel 6 Die in Tabelle X aufgeführten AuSschlcåmmungen
werden in einem Becken ohne Koksfeinstoffe vermischt.
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Tabelle X Chemische Zusammensetzung Staub- Ge-FeO Fe2O3 C Zn Pt ver-
halt 9 hältnis,% % Hochofen 14,58 32,41 33,0 0,70 0,24 35 50 LD-Konverter 17,24
76,63 0 0,20 0,04 65 30 Ein Gemisch aus Aufschlämmungen, die 37:6 Feststoffe enthalten,
wird verwendet. Man beobachtet keine Abscheidungen in dem Becken. Mit einer Entwässeningsvorrichtung
und einem Trockner wird ein getrocknetes Staubgemisch erhalten. Die chemische Zusammensetzung
des Gemisches ist in Tabelle XI dargestellt.
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Tabelle XI Komponente C FeO Fe203 Zn Pb Gehalt (°,S) 11,55 16,31
61,15 0,38 0,11 In diesem Fall beträgt "At.C/ht.O " des getrockneten Staubgemisches
0,696.
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Nach der Zugabe von 1% Bentonit, dem Verkneten und Pelletisieren
werden grüne Pellets erhalten, die 12% Wasser enthalten. Die vorerhitzten Pellets
besitzen eine Druckfestigkeit von etwa 15,4 kg/Pellet. Die getrockneten Pellets
werden in den gleichen Rotationsofen, wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, gegeben.
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Damit eine ausreichende Reduktion und Entzinkung (dezincification)
erzielt wird, ist es erforderlich, wie aus Tabelle XII erkennbar ist, eine große
Menge an Kohle in den Rotationsofen zu geben.
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Tabelle XII Zusammensetzung der Größe Menge kg/t Kohle (%) (mm) Produkt
C flüchtiges (fixiert) Material Kohle A (mit Pellets) 76,4 14,7 -10 160 Kohle B
(abgeblasen aus dem Entnalmeendc) 38,7 46,3 -5 163 B e i s p i e l 7 In einer Kugelmühle
des Naßtyps werden Koksfeinstoffe so vermahlen, daß 8O9o' von ihnen feiner als 125/u
sind.
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Sie werden mit einer }IochofenauIsclllärmmung und einer LD-Konverteraufschlämmung,
wie in Tabelle XIII angegeben, vermischt.
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Die erhaltenen grünen Peilets und vorerhitzten Pellets sind fast gleich
wie die von Beispiel 6. Die chemische Zusammensetzung der vorerhitzten Pellets ist
in Tabelle XIV angegeben.
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Tabelle XIII Chemische Zusammensetzung(%) Verhältnis FeO Fe2O3 C
Zn Pb d.Materialien, % Hochofen 14,58 32,41 33,0 0,70 0,24 32,6 LD-Konverter 17,24
76,63 0 0,20 0,04 60,4 Koksfeinstoffe 0 0,21 88,2 0 0 7,0 Tabelle XIV Komponente
C FeO Fe203 Zn Pb Gehalt (%) 16,93 15,17 56,86 0,35 0,10 In diesem Fall beträgt
"At.C/At.O" 1,098. Diese Pellets werden in dem gleichen Rotationsofen wie in Beispiel
1 reduziert. Für einen stabilen Betrieb, die ausreichende Reduktion von Eisen und
die Entfernung von Zink und Blei sind nur 50 kg Koks (10 bis 20 mm)/t Produkte erforderlich,
die
in den Rotationsofen mit den vorerhitzten Pellets eingeführt werden mjlssen.
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B c i~s p i e 7 8 Ein getrocknetos Staubgemisch, das gemäß Beispiel
6 erhalten wurde, wird in einer Kugelmühle mit Bentonit und gemahlenen Koksfeinstoffen
in trockenem Zustand in den in Tabelle XV aufgeführten Verhältnissen vermischt.
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Tabelle XV Material Staubgemisch Feine Koksstoffe Bentonit Verhältnis(Teile)
93 7 1 Die chemische Zusammensetzung ist gleich, wie in Tabelle XIV. Die gflinen
Pellets enthalten 10,7% Wasser und die Druckfestigkeit der vorerhitzten Pellets
beträgt 11,8 kg/Pellet.
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In einem Rotationsofen ist die Reduktion d Eisens und die Entfernung
von Zink und Blei fast gleich, wie bei Beispiel 7. Die Feinstoffe des Produktes
sind jedoch etwas nehr als bei Beispiel 7, und damit ein stabiler Betrieb ohne die
Bildung von Ablagerungen erhal-ten wird, muß die Temperatur des Materials in dem
Ofen sorgfältig kontrolliert werden.
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Ende der Beschreibung.