DE2816888C2

DE2816888C2 - Verfahren zur Herstellung von hochfesten Grünpellets

Info

Publication number: DE2816888C2
Application number: DE2816888A
Authority: DE
Inventors: Takeo Tokyo Furui; Katsuhiko Fukuoka Sato; Satoru Kitakyusyu Fukuoka Suzuki
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1977-04-18
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1981-11-12
Also published as: GB1586039A; SE7804050L; SE433361C; AU509601B2; FR2388053B1; IT1104843B; CA1109679A; FR2388053A1; SE433361B; JPS5621333B2; AU3505578A; IT7848935A0; US4197115A; JPS53131215A; DE2816888A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochfesten Grünpellets aus Eisenerz.

Bei bisherigen Herstellungsverfahren trat das Problem auf, daß erhebliche Mahlarbeit aufzuwenden war, um die Partikelgröße der Rohmaterialien so einzustellen, daß Pellets erhalten werden konnten, die die nötige Fallfestigkeit aufweisen.

Die Festigkeit der Grünpellets ist einer der wichtigsten Faktoren für die Kontrolle der Produktqualität und der Produktivität bei der Herstellung der Pellets. Bei der Herstellung von gebrannten Pellets nach dem Wanderrost-Drehrohrverfahren, bei dem die Festigkeit der Grünpellets nicht ausreichend ist, werden diese pulverisiert, bevor sie transportiert und in den Befeuerungsofen eingebracht werden, wodurch der Gasstrom in der Trocknungsstufe bzw. in der Vorwärmstufe behindert wird. Dies führt zur Herabsetzung der Produktivität des Verfahrens. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß das in den Ofen eingebrachte Pulver in der Brennstufe an den Innenwänden des Drehofens kleben bleibt und so einen Ring auf der Innenwand bildet, was zu einer Beeinträchtigung des Verfahrens führt

Auch Verfahren zur Herstellung von nicht gebrannten Pellets, die aufgrund der geringen Luftverschmutzung von großem Interesse sind, haben den Nachteil, daß die Festigkeit der Grünpellets nicht ausreichend ist und so die Grünpellets pulverisiert oder deformiert werden, bevor sie in die Härtungsvorrichtungen eingebracht werden können, wodurch die Produktivität des Verfahrens herabgesetzt wird. Darüber hinaus wird durch die pulverisierten Pellets ein starkes Zusammenhaften der Pellets während der Härtungsstufe verursacht, so daß das Entleeren der Gefäße sehr erschwert wird, wenn die Härtung der Pellets in trichterförmigen

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60 Behältern vorgenommen wird. Wenn für das Härtungsverfahren eine Stapelvorrichtung verwendet wird, bereitet die Zerkleinerung der zu großen Blöcken verklebten Pellets Schwierigkeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von hochfesten Grünpellets anzugeben, bei dem die Mahlarbeit erheblich verringert ist und das besonders wirtschaftlich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von hochfesten Grünpellets aus Eisenerz mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst

Es werden also dann nur Erze mit einem Mahlarbeitsindex von nicht höher als 20 kWh/t, die sich relativ leicht vermählen lassen, vermählen und dann das gemahlene Erz mit einem Erz, das sich nur schwer vermählen läßt vermischt und anschließend pelletiert

Die erfindungsgemäße Lösung hat insbesondere den Vorteil, daß hochwertige Pellets aus Erzen mit verschiedenen Eisenerzanteilen für die hütlenmäßige Verwendung in Hochöfen wirtschaftlich hergestellt werden können.

Während nämlich die Mahlarbeit bei Erzen mit einem Mahlarbeitsindex (W. I.) von nicht höher als 20 kWh/t (= 72 MJ/t) zur Erreichung einer höheren Feinheit nicht in solch hohem Maße zunimmt, wird bei den schwer vermahlbaren Erzen erheblich Mahlarbeit eingespart

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Grünpellets neigen nicht zur Pulverisierung oder Deformation, was zu Schwierigkeiten bei der Herstellung der Pellets führen würde.

Für die Festigkeit von Grünpellets sind z. B. die folgenden Faktoren von Bedeutung: Die Faktoren des Rohmaterials, z. B. Teilchengröße und Form, die Vorrichtungs- und Verfahrensbedingungen, z. B. die Arten und Mengen der verwendeten Bindemittel, der Wassergehalt, die Arten der Mischmaschinen, die Mischbedingungen, die Arten der Pelletierungsmaschinen und die Pelletierungsbedingungen. Sofern man die Vorrichtungs- oder Verfahrensbedingungen konstant hält, sind die Faktoren des Rohmaterials von grundsätzlicher Bedeutung für die Festigkeit der Grünpellets.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

F i g. 1 zeigt die Beziehung zwischen der Menge (W-10 μ) an Feinanteilen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 10 μπι im Rohmaterial und der Fallfestigkeit der erhaltenen Pellets,

Fig.2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Specular-Hämatit-Anteil und dem W—10 μ-Wert des gemahlenen Materials,

Fig.3 zeigt die Beziehung zwischen der mittleren Belastung (W. I.) des Rohmaterials und dem IV—10 μ-Wert des gemahlenen Materials,

F i g. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Mischungsanteil an Specular-Hämatit und dem W—10 μ-Wert des gemahlenen Materials zum Vergleich der Gesamtmischung und der Teilmischung,

F i g. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem volumenmäßigen Wasseranteil während der Zeit des Vermischens des Erzes und der Fallfestigkeit,

F i g. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Fallfestigkeit der Grünpellets und der Oberflächenspannung (Gas-Flüssigkeit) der wäßrigen Lösung, die während des Vermischens des Erzes hinzugefügt wird,

F i g. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Kontakt-

winkel und der Oberflachenspannung (Gas-Flüssigkeit) in Relation zur freien Benetzungsenergie.

Das Verhältnis der Teilchen mit einem Durchmesser von nicht größer als ΙΟμίη (hierin nrit IV—10 μ bezeichnet), wird hier als Wertzahl für die Materialfaktoren verwendet und die Fallfestigkelt der Pellets als eine typische physikalische Eigenschaft der Pellets, die als Maß für die Festigkeit der Grünpellets dient Es wurde gefunden, daß zwischen dem Verteüungsverbältnis der Teilchen und der Fallfestigkeit der Pellets die in F i g. 1 wiedergegebene Beziehung besteht Der IV— ΙΟμ-Index wird durch Bestimmung der Teiichengrößenverteilung nach der Absetzmethode in Isopropylalkohol bestimmt während die Fallfestigkeit der Anzahl der Fallvorgänge des Grünpellets auf eine Stahlplatte aus einer Höhe von 50 cm bis zum Zerbrechen des Pellets entspricht

Der im folgenden verwendete Ausdruck »volumenmäßiger Wasseranteil« bezeichnet das Verhältnis der Volumenmenge des Wassers zur Volumenmenge der Teilchen des Rohmaterials in der Pelletierungsvorrichtung. Wenn das volumenmäßige Wasserverhältnis oberhalb von 0,31 liegt ist die Pelletierung nicht möglich. Es werden hochwertige Pellets mit einer hohen Fallfestigkeit erhalten, wenn das Rohmaterial so aufgebaut ist, daß es einen möglichst großen Anteil feiner Teilchen enthält und wenn der W—10 μ-Index möglichst groß ist

Wie oben angegeben, spielt die Teilchengröße des Rohmaterials eine wichtige Rolle bei der Herstellung der Pellets. In den meisten Anlagen für die Herstellung von Pellets werden Mahlvorrichtungen, z. B. Kugelmühlen, für die Einstellung der Teilchengröße des Rohmaterials verwendet. Es ist bekannt daß die Mahlkosten einen großen Teil der Kosten der Herstellung der Pellets ausmachen. Da die geforderte Fallfestigkeit der Grünpellets durch die gesamte Falldistanz in der Härtungsvorrichtung bestimmt wird, kann die geforderte Festigkeit der Pellets jeweils von der Größe und der Art der Anlage zur Herstellung der Pellets abhängen. In dem Fall, in dem die geforderte Fallfestigkeit jedoch 10 beträgt und das volumenmäßige Wasserverhältnis etwa 0,3 beträgt, muß der W—10 μ-Index 12% oder mehr sein (vgl. F i g. 1). Es ist daher wünschenswert, den gewünschten Anteil an VV-10 μ-TeiIchen zu erhalten und nicht erwünscht, das Rohmaterial — wie üblich — auf eine Teilchengröße von etwa 44 μπι zu mahlen.

Es besteht ein großer Unterschied in der Festigkeit von Grünpellets aus Limo-Hämatit und denen aus Specular-Hämatit

In Fig. 1 ist das volumenmäßige Wasserverhältnis des Specular-Hämatits auf 03 eingestellt, ähnlich dem des Limo-Hämatit/Specular-Hämatits. Eine der Limo-Hämatit/Specular-Hämatit entsprechende Festigkeit wird für den Specular-Hämatit nur bei einem größeren W-10 μ-Index erreicht

Es wird angenommen, daß der Unterschied in der Festigkeit dadurch begründet ist, daß die Flüssigkeit während des Vermischens keinen ausreichenden Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Specular-Hämatitteilchen bildet Dadurch wird verhindert, daß die Flüssigkeit in den Pellets während der Pelletierungsstufe verbleibt und somit das Innere der Pellets nicht mit Flüssigkeit gefüllt ist Es ist daher kaum anzunehmen, daß der in sehr feinen Partikeln vorliegende Specular-Hämatit eine wichtige Rolle bei der Pelletierung spielt Aus der obigen Zeichnung (F i g. 1) wird ersichtlich, daß der IV—10 μ-Index in Abhängigkeit von der Erzart variiert

Aus der obigen Zeichnung ist ferner zu entnehmen, daß es nicht immer vorteilhaft ist das gesamte Erz, das für die Herstellung der Pelletnmterialien verwendet wird, zu mahlen. Es ist vorteilhafter, nur bestimmte Erzarten zu vermählen, z. B. den Limo-Hämatit, der in Form von feinen Teilchen wirksam ist

Dagegen werden andere Erzarten, z. E. der Specular-Hämatit der in Form der feinen Teilchen nicht geeignet

ίο ist, in Form von groben Teilchen von nicht größer als 03 mm eingesetzt Weiterhin ist es wünschenswert die leicht zu vermählenden Erze fein zu verteilen, damit sie als W— ΙΟμ-Teilchen vorliegen und somit der gleiche Effekt wie bei den feinen Teilchen erreicht wird.

Die in den letzten Jahren entdeckten Eisenerzlagerstätten enthalten steigende Anteile an Specular-Hämaüt-Eisenerz. Der Specular-Hämatit ist ein Hämatit der in Schuppenform vorliegt und daher für die Herstellung von Pellets nicht geeignet ist da er wesentlich schwieriger zu feinen Teilchen zermahlen werden kann als üblicher Hämatit oder Limonit

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Einmischen größerer Anteile von Specular-Hämatit in das Rohmaterial für die Pellets durch Ausnutzung bestimmter Eigenschaften der jeweiligen Eisenerzart. Dadurch wird die Festigkeit der Pellets verbessert und die Herstellungskosten der Pellets herabgesetzt.

Bei der Ermittlung des Mahlarbeitsindex der verschiedenen Erzarten und -typen hinsichtlich ihrer Vermahlungseigenschaften ist gefunden worden, daß die Eisenerze in drei Gruppen, wie in der folgenden Tabelle 1 dargestellt eingeordnet werden können.

Der W. I.-Wert ist nach JIS M4002 ein Maß für die Größe der Mahlarbeit die zum Vermählen des Erzes

J5 mit einem unendlichen Durchmesser in Teilchen mit einem Durchmesser von 100 μίτι (80%) aufgebracht werden muß.

Tabelle 1

W. 1. [kWh/t] Erzart

Limo-Hämatit A, Limo-Hämatit B, Limo-Hämatit C, Limonit A

Kalkstein, Magnetit A, Magnetit B, Hämatit A, Limonit B, Hämatit B

Specular-Hämatit A, Specular-Hämatit B, Specular-Hämatit C

10-20

>20

In die Gruppe W. I. < 10 kWh/t fallen Limonit und Limo-Hämatit, in die Gruppe W. 1.10—20 fällt Limonit, Hämatit und Magnetit und in die Gruppe W. I. > 20 fällt Specular-Hämatit.

Die F i g. 1 zeigt die Ergebnisse der Pelletierungsversuche der feinen Teilchen der Erze (—10 μΐη) mit einem W. I.-Wert von kleiner als 10 und von feinen Teilchen der Erze ( — 10 μπι) mit einem W. I.-Wert von mehr als 20. Auch bei den Pelletierungsversuchen von Magnetit, Hämatit und Limonit (Gruppe W. 1.10—20) wurden mit den feinen Teilchen (—10 μπι) ähnliche Ergebnisse wie bei den Erzen der Gruppe W. I. < 10 erhalten.

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß es wünschenswert ist, ule Erze der Gruppe W. L>20 zu verwenden, ohne sie zu mahlen, oder sie in Form von grob aufgeteilten

Teilchen einzusetzen. Die Erze der Gruppe W. I.<20

werden in Form der fein verteilten Teilchen verwendet,

. so daß der Anteil der feinen Teilchen bei —10 μηι liegt.

Es ist von besonderem Vorteil, den leicht vermahlbaren Limo-Hämatit so zu mahlen, daß er in Form von — 10 μηι-Teilchen vorliegt. Der Specular-Hämatit wird in Form von groben Teilchen einer Größe von nicht mehr als 0,5 mm verwendet. Für das Zerteilen der Eisenerze in fW die Pelletierung geeignete Teilchen wird üblicherweise ein geschlossenes Kreislaufsystem verwendet, in dem die zerkleinerten Erze durch eine Klassiervorrichtung geführt werden, wo die feinen Teilchen des Erzes mit einem kleineren Durchmesser als der Klassifizierungspunkt abgetrennt und aus dem System herausgenommen werden. Die groben Teilchen, die größer sind als der Klassifizierungspunkt, werden in eine Zerkleinerungsvorrichtung gebracht und nach dem Zerkleinern in der Klassifizierungsvorrichtung zusammen mit dem für die Zerkleinerung vorgesehenen Ausgangserz klassifiziert. Auf diese Weise wird das zerkleinerte Erz, das feiner als der Klassifizierungspunkt ist, aus dem System herausgenommen und direkt für die Pelletierung eingesetzt.

Der Mischungsanteil des Specular-Hämatits in der für die Zerkleinerung vorgesehenen Rohmaterialmischung für die Pellets steht bei der Verwendung des geschlossenen Zerkleinerungskreislaufsystems mit dem W— 10 μ-Wert der zerkleinerten Erze in Beziehung. Die Beziehungen sind in der F i g. 2 wiedergegeben. Wenn der Anteil des Specular-Hämatits zunimmt, nimmt der IV—10 μ-Wert des zerkleinerten Erzes zur Seite der groben Partikel ab. Das Ansteigen der Specular-Hämatitanteile ist begleitet von einer merklichen Verringerung der Festigkeit der Grünpellets, wie in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2

Anteil des	Fallfestigkeit	Bruchfestigkeit
Specular-Hämatits	(Anzahl!	(kg pro Pellet)
im Gemisch
(Gew.. -"■'<■!
0	20	3.5
15	12	4.2
30	8	4.8
45	4	4,7

Ein Anteil von etwa 30% an Specular-Hämatit stellt die obere Grenze für das Vermischen des Erzes für die meisten Pelletierungsanlagen dar. Bei der Verwendung von höheren Anteilen in der Mischung ergeben sich beir acfiMiuiic v'cfärucitünjiSSCii Widrigkeiten.

Der Zerkleinerungsgrad des Specular-Hämatits kann aus der folgenden F i g. 2 entnommen werden. Der W—10 μ-Wert für den Fall, daß kein Specular-Hämatit zugemischt ist, ist 50%. während der VV-10 μ-Wert des Specular-Hämatits vor dem Zerkleinerungsvorgang fast Nuil ist. Für den Fall, daß der Specular-Hämatit in dem Gemisch nicht zerkleinert ist und der Anteil an Specular-Hämatit 30 beträgt, errechnet sich der W—10 u- Wert der Mischung zu 50x0,7 = 35%, während der W—10 μ-Wert im gleichen Fall gemäß Fig. 2 30 bis 35% beträgt. Wenn das Erzgemisch in einem geschlossenen Kreislaufsystem zerkleinert wird, ist wie aus F i g. 1 und Tabelle 2 entnehmbar, die Zerkleinerung der leicht vermahlbaren Erze behindert, obgleich der Specular-Hämatit in gewissem Maße zerkleinert wird, und somit die Fallfestigkeit der Pellets verringert

Wie oben ausgeführt, ist es also notwendig, für den Specular-Hämatit mehr Zerkleinerungsarbeit aufzuwenden, wenn er als Rohmaterial für die Pellets verwendet wird. Es wird daher vorgeschlagen, entweder den Klassifizierungspunkt herabzusetzen oder die Zerkleinerung des Specular-Hämatits getrennt vorzunehmen. Die Herabsetzung des Klassifizierungspunktes hat jedoch den Nachteil, daß dadurch die Kapazität der Anlage herabgesetzt wird und mehr Energie verbraucht wird, und das getrennte Zerkleinern des Specular-Hämatits eine zusätzliche komplizierte Verfahrensstufe notwendig macht und dadurch zusätzliche Kosten verursacht werden. Das Verfahren weist also wirtschaftliche Nachteile auf.

Durch das neu vorgeschlagene Verfahren werden diese Nachteile beseitigt. Es wurden intensive Versuche zur Untersuchung der Beziehung zwischen dem W. I. Wert der verschiedenen Erzarten und den W— 10 μ-Werten des zerkleinerten Erzes durchgeführt und festgestellt, daß zwischen der mittleren Belastung (W. I.), die erhalten wird, wenn die Erzarten gemäß Tabelle 1 vermischt werden, und dem IV—ΙΟμ-Index des zerkleinerten Produkts beim Mahlen der Mischung in einem geschlossenen Kreislaufzerkleinerungssystem eine Beziehung besteht, wie in F i g. 3 wiedergegeben. Es besteht eine sehr enge Beziehung zwischen der mittleren Belastung W. I. und dem W- 10 μ-Index und zwar wird der IV—ΙΟμ-Index 60 oder größer, wenn man Erze mit einem W. 1. von nicht mehr als 10 verwendet, bzw. nur 10 oder kleiner, wenn man Erze mit einem W. 1. von nicht weniger als 20 verwendet.

Aufgrund der Ergebnisse der obigen Versuche wurde versucht, nur die Erze mit einem W. I. Wert von nicht mehr als 20 zu zerkleinern und die Erze mit einem W. I. Wert von mehr als 20 direkt bzw. ohne weitere Zerkleinerung, jedoch in Form der Teilchen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 0,5 mm, zu dem zu zerkleinernden Ausgangsmaterial zu mischen. Es wurde gefunden, daß der Klassifizierungspunkt aufgrund des kleineren Anteils des Erzes in der Zerkleinerungsstufe zur Seite des Feinanteils verschoben werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, den IV—10 μ- Wert des zerkleinerten Produkts zu erhöhen, so daß im Vergleich zur zerkleinerten Mischung ein höherer IV—10 μ-Wert erhalten werden kann, wie in F i g. 4 dargestellt.

Wenn man die Ergebnisse des Gemisch-Zerkleinems, bei dem der Specular-Hämatit mit einem W. 1. Wert von 24 dem Zerkleinerungsmaterial zugemischt ist (Bedienung A nach F i g. 4) mit den Ergebnissen vergleicht, die man erhält wenn man nur das Erz mit einem W. I. Wert von 12 zerkleinert und das nicht zerkleinerte Specular- ! !ärnatiipuivcr mit dem zerkleinerten Erz in einem ähnlichen Mischungsverhältnis (Bedingung B) vermischt so stellt man fest daß der W—10 μ-Wert bis zu einem beachtlichen hohen Mischungsanteil an Specular-Hämatit erhalten werden kann.

Die untere Grenze von 12% des W-IO μ-Wertes (vgl. Fig. 1) wird erhalten, wenn der Mischungsanteil des Specular-Hämatits bis zu 80% Bedingung B, F i g. 4) beträgt Bei diesen Mischungsanteilen besitzen die Grünpellets die gleiche Festigkeit wie die Grünpellets, die bei der Zerkleinerung von leicht zermahlbarem Erz, bei einem Anteil von 20% Erz, erhalten werden kann. Auf diese Weise kann die Zerkleinerungsbelastung im Vergleich zu üblichen Zerkleinerungsverfahren, bei denen die gesamte Erzmischung zerkleinert wird, verringert werden.

Weitere Erläuterungen zum erfindungsgemäßen

Verfahren werden bei den Angaben zu den Mischungsbedingungen gemacht.

Die Pelletierungsversuche wurden unter Verwendung von Limo-Hämatit- und Specular-Hämatit-Erzen, in Form sehr feiner Pulver mit einem Durchmesser von 10 μ oder weniger, durchgeführt. Die Ergebnisse, formuliert als Verhältnis zwischen dem volumenmäßigen Wasserverhältnis bzw. -anteil und der Fallfestigkeit der Grünpellets, sind in Fig. 5 wiedergegeben. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß die Fallfestigkeit ansteigt, wenn der volumenmäßige Wasseranteil 0,25 oder höher ist. Das bevorzugte Material ist hier der Limo-Hämatit. Es wird kein wesentlicher Effekt erreicht, wenn der Specular-Hämatit gemahlen ist. Weiterhin wurde festgestellt, daß die Teilchen mit einem Durchmesser von 10 μιτι oder weniger an den groben Teilchen haften, wenn der volumenmäßige Wasseranteil erhöht wird. Es wird angenommen, daß die anhaftenden feinen Teilchen zu einer Verbesserung der Pelletierbarkeit führen und die Fallfestigkeit der Grünpellets erhöhen. Es ist daher wichtig, auf ein gutes Vermischen der Erze zu achten, damit die Pelletierung erfolgreich durchgeführt werden kann.

Für eine Verbesserung der Vermischung der Erze ist es von Vorteil, die Art der den Erzen zugesetzten Flüssigkeit zu modifizieren und zwar durch Zusatz verschiedener Zusatzmittel. Die Zusätze führen zu besseren Ergebnissen als die Erhöhung der Menge der zugesetzten Flüssigkeit.

Das Vermischen der Erze für die Herstellung der Pellets wird üblicherweise durch Vermischen der befeuchteten Erze in einer Kugelmühle vorgenommen. Es sind bisher keine Vorrichtungen bekannt, bei denen bessere Mischungsergebnisse erhalten werden. Die erfindungsgemäßen Pelletierungsversuche wurden daher derart durchgeführt, daß man das Vermischen der Erze in einer Naßkugelmühle durchführt und das Pelletieren in einem Tellerpelletierer vornimmt. Bei diesen Versuchen wurde festgestellt daß die Festigkeit der erhaltenen Grünpellets merklich erhöht werden kann, wenn eine Flüssigkeit zum Erz gegeben wird, die, wie z. B. Äthylenglykol, einen sehr kleinen Kontaktwinkel und eine sehr kleine Oberflächenspannung (Gas-Flüssigkeit) im Vergleich zu Wasser aufweist.

Es ist also von Bedeutung, daß das Erz angemessen benetzt wird, wenn man eine ausreichende Vermischung erreichen will. Für die Benetzung sind die folgenden drei Aspekte von Bedeutung, die durch die Größe der freien Oberflächenenergie definiert sind.

Adhäsionsarbeit

Wu₁,—-fo'L {< τ cos Θ) (dyn/crn)
Ausbreitungsarbeit

Sus= -yG/t(l —cos θ) (dyn/cm)
Eintaucharbeit

Aus= }"c/tcos θ (dyn/cm)

θ = Kontaktwinkel

yc/L=Oberflächenspannung

(Gas-Flüssigk.) (dyn/cm)

Es ist notwendig, um die Adhäsion, das Ausbreiten und die Eintaucharbeit zu vergrößern, die W_Us-, Susuno Λ/ys-Werte entsprechend zu erhöhen. Um eine ausreichende Vermischung der Erze zu erreichen ist es wichtig, alle obigen Werte zusammen zu erhöhen. Bei allen Benetzungsmitteln muß der Kontaktwinkel θ möglichst klein sein. Die Oberflächenspannung (Gas-Flüssigkeit) für die Expansionsbenetzung muß klein sein.

während die Oberflächenspannung für die Adhäsionsbenetzung und die Eintauchbenetzung groß sein muß. Aus diesen Daten ist zu entnehmen, daß der Kontaktwinkel und die Oberflächenspannung (Gas-Flüssigkeit) sehr -, klein sein muß (verglichen mit üblichem Wasser).

Aufgrund der obigen Überlegungen wurden Pelletierungsversuche durchgeführt, wobei Substanzen mit verschiedenen Kontaktwinkeln und Oberflächenspannungen (Gas-Flüssigkeit) unter Konstanthaltung des

ίο Expansionskoeffizienten bzw. der Adhäsionsarbeit verwendet wurden. Es wurde Specular-Hämatit aus Südamerika mit Specular-Hämatit aus Nordamerika vermischt und die Mischung mit 10 Gew.-% Zementklinker versetzt. Zu der Mischung wurde während des

ι ■-, Mischens in einer Kugelmühle eine wäßrige Lösung der obigen Substanzen hinzugefügt und dann wurden in einer Tellerpelletiervorrichtung Pellets hergestellt. Die Ergebnisse sind in den F i g. 6 zusammengefaßt.

Die Fallfestigkeit der hierbei verwendeten Grünpel-

:ii lets ist definiert als die Anzahl der natürlichen Fallvorgänge der Pellets auf eine Stahlplatte aus einer Höhe von 50 cm bis zum Zerbrechen der Pellets.

In F i g. 7 ist die Beziehung zwischen dem Kontaktwinkel und der Oberflächenspannung (Gas-Flüssigkeit) in Verbindung mit der freien Benetzungsenergie wiedergegeben. Die Fig.7 zeigt, daß bei konstantem Sus eine Änderung von yc/L zu einer Veränderung von Wus und Aus führt und bei konstantem Aus und Wus eine Änderung von yc/L zu einer Änderung von Sus

κι führt. Die Fig.6 zeigt, daß bei Sus^ —10(dyn/cm) beachtliche Effekte erreicht werden, wenn }'G/i.ä40 (dyn/cm) ist, und bei Aus^ 30 (dyn/cm) beachtliche Effekte erhalten werden, wenn jo/z.^40 ist.

Bei WUs^ 60 (dyn/cm) stellt sich kein Effekt ein. Aus

ji der F i g. 7 ist zu entnehmen, daß die bemerkenswerten Effekte in der Zone A erhalten werden und die Wirkung bei einem Wert von Wus± 60 (dyn/cm) nicht eindeutig ist. In der Zone A ist der Sus Wert mehr als zweimal so hoch wie der von gewöhnlichem Wasser und die

Ao Adhäsionsspannung ist 0,6fach so hoch oder größer als die Adhäsionsspannung von gewöhnlichem Wasser.

Der Kontaktwinkel wird über die Durchlässigkeitsrate unter Verwendung einer Glasrohre mit einem Durchmesser von 0,7 cm, die mit Glasteilchen mit einem

4-, Durchmesser von 120 μπι und einem Raumverhältnis von etwa 0,38 gefüllt ist, gemessen.

Die Konzentration der wäßrigen Lösung, die während der Zeit des Vermischens der Erze zugegeben wird, hängt von der Art der Erze und der Teilchengröße der Erze ab. Ein Anteil von weniger als 0,1 Vol.-% der Lösung ist nicht wirksam, während ein Anteil von mehr als 5 VoL-⁰Zg der Lösung das Material blockiert und eine Adhäsion der Erzteilchen aneinander verhindert Es ist daher notwendig, daß die Lösung in einer Menge von 0,1

s-, bis 5 Vol.-% zu dem Erzgemisch hinzugegeben wird.

Dann wurde Zementklinker zu einem Pulver mit einem Blaine-Index (JIS R5201) von 3OOOcm²/g vermählen und in einer Menge von 10 Gew.-°/o zu der Erzmischung hinzugegeben. Das Vermischen des Erzes

bo wurde wie oben beschrieben vorgenommen und die Pelletierung wurde in einem Tellerpelletierer durchgeführt Danach wurden die erhaltenen Pellets gehärtet Die Ergebnisse zeigen, daß ähnliche Festigkeitswerte erreicht werden, wie sie beim Vermischen des Erzes mit

to gewöhnlichem Wasser und anschließender Pelletierung erhalten werden. So kann die Festigkeit der Grünpellets ohne nachteilige Wirkungen erhöht werden, durch eine weitere Entwicklung der Härtungsfestigkeit in dem

ungebrannten Pelletierungsverfahren.

Es ist — wie oben näher dargelegt — auch möglich, das Roherz zu pelletieren, wenn die Anteile an groben Teilchen beachtlich größer sind als die Anteile bei üblichen für die Pelletierung vorgesehenen Roherzmischungen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dabei ausreichende Festigkeiten der Grünpellets erreicht. Weiterhin ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Specular-Hämatit, der sich nach üblichen Methoden nur schwer einsetzen läßt, zu pelletieren, wobei auch hier die gewünschten Festigkeiten der Grünpellets erreicht werden.

Wie oben bereits angegeben, kann das Erzgemisch hinsichtlich der Menge und der Qualität der Flüssigkeit wesentlich verbessert werden, wenn man eine wäßrige Lösung in einer Menge verwendet, die einem volumenmäßigen Wasseranteil von nicht weniger als 0,25 entspricht. Die Einhaltung dieses Anteils führt zu vorteilhaften Ergebnissen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft für die Herstellung von nicht gebrannten Pellets aus pulverförmigen Eisenerzen geeignet. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Rohmaterial für die Pelletierung durch Vermischen von 20% oder mehr zerkleinertem Limonit mit 80% oder weniger unzerkleinertem oder rohzerkleinertem Specular-Hämatit, vorzugsweise mit einer Teilchengröße von maximal 0,5 mm hergestellt. Dann wird dem Gemisch ein wasserhärtbares Bindemittel hinzugegeben, z. B. Portlandzement und Portlandzementklinker. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können dem Gemisch auch andere Eisenerzarten oder Zusätze, z. B. Kieselerde, Hochofenschlacke und Dolomit, zugemischt werden, so daß das CaOVSiO₂-Verhältnis der sich ergebenden Mischung im Bereich von 1,2 bis 3,1 liegt. Das Verhältnis ist vorzugsweise so eingestellt, daß das Verhältnis der Schlackenmenge des gesamten Rohmaterials im Bereich von 13 bis 35% liegt.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das

Rohmaterial mit Wasser in einem volumenmäßigen Wasseranteil von 0,25 oder mehr während des Vermischens der Roherze vermischt und/oder mit einer wäßrigen Lösung vermischt, die einen Ausbreitungskoeffizienten für das Rohmaterial aufweist, der wenigstens zweimal so groß ist wie der von reinem Wasser, und die eine Adhäsionsspannung mit einem Wert aufweist, der wenigstens 0,6 mal so groß wie der von reinem Wasser. Danach wird das Rohmaterial zu Grünpellets Delletiert, und die Grünpellets werden dann ohne Verwendung von Feinerz gehärtet. Hierbei werden die Pellets aufgeschichtet und ohne Bewegung gehärtet (1. Härtungsstufe). Die Pellets werden nach der ersten Härtungsstufe wieder neu aufgeschichtet und gehärtet, bis sie eine ausreichende Festigkeit für den Hochofen (2. Härtungsstufe) aufweisen. Falls notwendig, können anorganische Substanzen zu den Grünpellets hinzugefügt werden, wobei die Pellets durch eine sich kontinuierlich drehende Trommel geführt werden, so daß sich eine feste dünne Schicht von 0,5 mm oder weniger an anorganischen Substanzen auf der Oberfläche der Pellets bildet. Diese Pellets werden mit oder ohne Grünpellets in das oben angegebene Härtungsverfahren eingesetzt. Auf diese Weise werden nicht gebrannte Pellets erhalten, die ausgezeichnete Bruchfestigkeit und eine sehr gute Reduktionsfähigkeit im Hochofen aufweisen.

Die Erfindung wird durch die folgenden bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

In die folgenden Mahlversuche wurde ein Limonit aus Australien für die Erzgruppe mit einem W. I. von nicht größer als 20 kWh/t und ein Specular-Hämatit aus Südamerika für die Erzgruppe mit einem W. I. von größer als 20 kWh/t eingesetzt Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengefaßt.

Tabelle 3

Rohmaterialien
A

Anteile Erz der Gruppe
W. I. nicht größer als
20 kWh/t (Gew.-⁰/,)

Anteile Erz der Gruppe
W. I. größer als 20 kWh/t

(Gew.-%)

Mittlere Belastung des
Rohmaterials W.';. (kWh/t)
Mahlbedingungen

W-10 μ des gemahlenen
Materials (Gew.-%)

100

insgesamt
gemischt u.
gemahlen

85 60 30

15 40 70

15

15,0	15,0 17,5
wie A	nur ein Erz d. wie
	Gruppe W. I. nicht
	größer als 20 kWh/t
	wurde gemahlen
23	42 26

In der Tabelle 3 bedeutet A das Standardrohmaterial, B die Mischung mit 15% Specular-Hämatit und Cbis E bedeuten Erze, in denen andere Materialien als der Specular-Hämatit gemahlen sind, so daß gemahlene Erze erhalten werden, die mit nichtgemahlenem Specular-Hämatit gemischt sind.

Somit ist der W—10 μ-Wert selbst bei einer Zumischung von 40% Specular-Hämatit höher als der, der beim Mahlen einer Mischung erhalten wird, die 15% Specular-Hämatit (B) enthält Dies zeigt den bemerkenswerten technischen Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Weiterhin wurden 10% Zementklinker zu dem Rohmaterial wie in labeile 3 hinzugefügt, und die Mischungen wurden dann in einer Naßkugelmühle gemischt, unter Zugabe von Wasser in einem volumenmäßigen Wasseranteil von 0,3. Das Material wurde in

Tabelle 4

Rohmaterial
A

einem Tellerpelletierer mit einem Durchmesser von 1,5 m pelletiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefaßt. Es wurde ein Zementklinker mit einer Teilchengröße mit einem Blaine-lndex von 3300 cmVg (JIS R5201) verwendet.

Fallfestigkeit (Anzahl) 45,0

Bruchfestigkeit (kg/pro Pellet) 3,8

7,3 2,3 41,5
3,3

24,6 4,0

Die Tabelle 4 zeigt, daß man dann, wenn man nur die Erze mit einem W. I. von nicht größer als 20 (C-D) mahlt, Specular-Hämatit hinzufügt und die Gemische zu Grünpellets pelletiert (C-E), Pellets erhält mit Eigenschaften, die wesentlich besser sind, als die :n Eigenschaften der Pellets, die unter Verwendung von Mischungen hergestellt worden sind, bei denen die gesamte Mischung gemahlen worden ist (B), und die etwa so gut sind wie die Eigenschaften der Standardmischungen (A). _>">

Beispiel 2

Für die Herstellung der Rohmaterialien und für die Pelletierung wurden die folgenden Materialien verwendet: Limonit aus Australien für die Gruppe mit W. I. jn nicht größer als 20 kWh/t und Specular-Hämatit aus Südamerika für die Erzgruppe mit einem W. 1. von größer als 20 kWh/t. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 5 zusammengefaßt.

Tabelle 5 '"'

Material (A)

Erzanteil mit W. I. nicht
größer als 20 kWh/l
Erzanteil mit W. 1. größer
als 20 kWh/t
Mahibedingungen

W—10 μ des gemahlenen
Materials
Material (B)

Erzanteil mit W. 1. größer
als 20 kWh/t
Mahlbedingungen

W—10 μ des gemahlenen
Materials

30 Gw.-o/o

44!

70 Gew.-o/o

nur eines der Erze W. I. nicht größer als 20 kWh/t wurde gemahlen 4^r>

15Gew.-%

100Gew.-% so

nur 30% des Erzes war zerkleinert

15Gew.-%

55

Bei dem Material (A) bestand der Feinanteil mit einem Durchmesser von 10 μπι oder weniger aus dem Erz mit einem W. L von nicht größer als 20 kWh/t und bei dem Material (B) bestand der Feinanteil aus dem Erz mit einem W. I. von größer als 20 kWh/t Diese Materialien waren mit 10% Zementklinker (Blaine Index 3500 cmVg) vermischt worden und dann war die Mischung in einer Naßkugelmfihle vermählen worden. Während des Mischens wurde eine Mischung aus Äthylenglykol Lind Wasser in verschiedenen Konzentrationsverhältnissen (wie in der folgenden Tabelle 6 angegeben) zu der Mischung hinzugegeben. Die so hergestellten Materialien wurden dann in einem Tellerpelletierer mit einem Durchmesser von 1,5 m pelletiert. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 zusammengefaßt.

Tabelle 6	Volumenmäßiger 0,05	Wasseranteil 0,25	0,3
Äthylenglykol (Vol.-%)	7,0	13,4	21,3
0	3,1	5,8 21,1	8,1 38,2
1		7.9 39,2	13,0 60,8
3

12,8

30,6

In der obigen Tabelle stehen die oberen Zahlen für die Fallfestigkeit (Anzahl) des Materials A und die unteren Zahlen für das Material B. Das in diesem Beispiel verwendete Äthylenglykol besitzt einen Ausbreitungskoeffizienten gegenüber dem Rohmaterial, der wenigstens zweimal größer ist als der entsprechende Koeffizient von reinem Wasser und eine Adhäsionsspannung, die wenigstens 0,6mal so groß ist wie die von reinem Wasser. Wenn man die Materialien A in der Tabelle 6 mit den Materialien B vergleicht, so zeigt ssch, daß die Wirkung des volumenmäßigen Wasseranteils in dem Material A erheblich größer ist als in dem Material B. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Verwendung von Äthylenglykol mit einer beachtlichen Erhöhung der Festigkeit der Pellets verbunden ist, wobei auch die Festigkeit der aus dem Material B hergestellten Pellets zunimmt Die Erhöhung der Festigkeit der Pellets ist bei den aus den Materialien A hergestellten Pellets jedoch erheblich höher.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist einen hohen technischen Fortschritt auf, da es die Verwendung von Eisenerz mit einem W. I. von nicht kleiner als 20, das schwer in großen Mengen zu vermählen ist, ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren, das sehr wirtschaftlich ist, ist sowohl für die Herstellung von oxidierten Pellets, reduzierten Pellets als auch für die Herstellung von nicht gebrannten Pellets geeignet

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von hochfesten Grünpellets aus Eisenerz dadurch gekennzeichnet, daß man ein leicht vermahlbares Eisenerz mit einem Mahlarbeitsindex von nicht mehr als 2OkWh pro Tonne zu Teilchen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 10 μπι vermahlt, mindestens 12 Gew.-% der erhaltenen feinen ι ο Teilchen mit einem schwervermahlbaren Eisenerz in Form von groben Teilchen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 0,5 mm mit einem Mahlarbeitsindex von mehr als 20 kWh pro Tonne, die allein nicht geeignet sind, die Festigkeit der herzustellenden Pellets zu erhöhen, vermischt und anschließend das Teilchengemisch pelletiert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der Erzmischung Wasser in einer Menge hinzufügt, so daß ein volumenmäßiger Wasseranteil von 0,25 bis 0,31 vor der Pelletierung erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Erzen während des Mischens eine wäßrige Lösung hinzufügt, die einen ₂-5 Ausbreitungskoeffizienten aufweist, der wenigstens zweimal größer ist als der von reinem Wasser und die eine Adhäsionsspannung aufweist, die wenigstens 0,6mal größer ist als die von reinem Wasser.

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