DE2826505A1

DE2826505A1 - Brikett aus metallhaltigem material und bindemittel, sowie verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE2826505A1
Application number: DE19782826505
Authority: DE
Inventors: Wolfgang B Pietsch; Charles A Schroer
Original assignee: Midrex Corp
Current assignee: Midrex Corp
Priority date: 1977-06-22
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1979-01-04
Also published as: JPS5410203A; DE7818120U1; GB1600711A

Description

ZWIRNER-HIRSCH-BREHM ?ß?ß505

Patentconsult Radeckestraße 43 8DQ0 München £0 Telefon (089)883403/883604 Telex 05-212313 Telegramme Palentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)5i2943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

Midrex Corporation One NCNB Plaza Charlotte, North Carolina 28280,

U. S. A.

Brikett aus metallhaltigem Material und Bindemittel, sowie Verfahren zur Herstellung

Beschreibung:

Diese Erfindung betrifft das Stückigmachen bzw. Agglomerieren von mineralischen Erzen; insbesondere betrifft die Erfindung das Agglomerieren von direktreduzierten metallisierten Teilchen oder oxidischen Feinstoffen.

Zu diesem Zweck sind im Lauf der Jahre eine außerordentlich grosse Anzahl von Bindemitteln entwickelt und patentiert worden. Bislang ist jedoch kein Bindemittel bekannt geworden, das für die Agglomerierung hochmetallisierter, feinteiliger Teilchen geeig-

MUnchen: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P.Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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net ist, etwa für Eisenfeinteile, die "bei der Direktreduktion, in einem Walzwerk, in einer Gießerei oder dgl. anfallen, wobei diese Peinstoffe entweder gemeinsam mit oder ohne Meia lloxidfeinstoffe anfallen; schließlich gehören zu solchen Peinstoffen auch der Erzstaub, welcher bei der Erzbehandl">ing in der Eisen- und Stahlindustrie anfällt. Wesentlich für eine solche Agglomerierung hochmetallisiez'ter feinteiliger Teilchen ist, daß diese ohne eine Oxidation der metallischen Peinstoffe erfolgt.

Beim Betrieb eines Direktreduktionsofens werden bekanntlich Eisenerz oder Pellets zu hochmetallisierten Teilchen wie Pellets oder Stücken durch direkten Kontakt mit einem Reduktionsgas, etwa einem Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, reduziert; hierbei fällt ein merklicher Prozentgehalt an feinteiligen Eisenteilchen oder Peinstoffen an. Diese Feinstoffe werden üblicherweise verworfen oder auf Halde gelagert und stellen ein Abfallmaterial dar, da bislang kein geeignetes Bindemittel zur Agglomerierung dieser Peinstoffe verfügbar war. Eine Sinterung oder eine andere Behandlung führt üblicherweise zu einer Oxidation der Peinstoffe, so daß eine zusätzliche Reduktionsstufe erforderlich wird. Eine solche Behandlung ist naturgemäß außerordentlich unwirtschaftlich, da die Peinstoffe zweimal reduziert werden.

Ein anderes Verfahren zur Wiederverwendung dieser Peinstoffe besteht darin, diese Peinstoffe in Passer einzuschließen, und die mit Peinstoffen gefüllten Fässer in den Ofen zur Stahlerzeugung einzubringen. Dieses Verfahren zur Aufarbeitung der Pein-

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stoffe ist jedoch außerordentlich teuer, wegen der hohen Kosten für die Handhabung und den Aufwand für die Passer. Darüberhinaus stellen die feinverteilten Teilchen eine Gefahr für die Gesundheit der Arbeitskräfte dar und verursachen Staubprobleme im Ofen.

Bekanntlich stellen Briketts ein wünschenswertes Beschickungsmaterial bei der Eisen- und Stahlherstellung dar. Weiterhin werden Briketts in GieJPereien eingesetzt. Das hohe spez. Gewicht solcher Briketts gewährleistet, daß diese die Schlackeschicht auf einem geschmolzenen Metallbad in einem Induktionsofen leichter durchdringen, als andere, leichtere Beschickungsmaterialien. Die relativ großen Abmessungen solcher Briketts gewährleisten, daß diese im Ofen nicht umherwandern, wie das Feinstoffe üblicherweise tun, insbesondere, wenn dio Beschickung von Cupolöfen betrachtet wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, aus den genannten Feinstoffen und einem bestimmten Bindemittel Briketts bereitzustellen, welche hohe Grünfestigkeit aufweisen, gegen Wasser unempfindlich sind und insgesamt eine rauhe Behandlung und lagerung im Freien vertragen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist ein Brikett mit

* den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. ein Verfahren mit den in Anspruch 4 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Mit der vorliegenden Erfindung wird somit ein Brikett bereitgestellt, das aus agglomerierten Teilchen aus Eisenerz, Eisenoxid, metallisierten Eisenteilchen oder aus einem Gemisch aus diesen Komponenten "besteht,sowie aus einem Bindemittel, das seinerseits aus gelöschtem Kalk (hydrated lime), Natriumsilikat und Wasser besteht. Die Qualität dieses besonderen Bindemittels erlaubt den Zusatz von Koksgrus, Eisenlegierungen und anderen Materialien zu den Briketts, welche solche Festigkeit aufweisen, daß sie in gleicher Weise wie Stahlschrott gehandhabt und gelagert werden können. Insbesondere die hohe Festigkeit der erfindungsgemäßen Briketts und die vom Bindemittel ausgehende Rostfestigkeit erlauben die Lagerung im Freien und insgesamt eine rauhe Handhabung. Die Bindemittelzusammensetzung erlaubt weiterhin die Herstellung ganz bestimmter Briketts für besondere Anwendungsfälle.

Aus der US-Patentschrift 2 205 043 ist für diesen Zweck ein Bindemittel aus Wasserglas, d.h. Natriumsilikat, und Kalkstein oder Dolomit bekannt. Wie jedoch aus den nachfolgende! Untersuchungsergebnissen hervorgeht, werden mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Bindemittel wesentlich bessere Briketts erhalten, als mit jenem bekannten Bindemittel.

Wie bereits ausgeführt, besteht das erfindungsgemäße Bindemittel hauptsächlich aus flüssigem Natriumsilikat, gelöschtem Kalk und Wasser. Dieses spezielle Bindemittel gewährleistet außerordentlich gute Eigenschaften, einschl. hoher Grünfestigkeit und Rost-

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beständigkeit.

Das Bindemittel wird mit feinteiligem metallisiertem Material, etwa mit Peinstoffen aus direktreduziertem Schwämmeisen, vermischt, und aus dem Gemisch ein frei fließender Materialstrom gebildet. Die Vermischung der Komponenten und die Vorverdichtung zu dem Materialstrom erfolgt in geeigneten Vorrichtungen, etwa in einem Mischkollergang; anschließend werden aus dem vorverdichteten Materialstrom mittels bekannter Einrichtungen Briketts oder andere dichte kompakte Körper geformt; eine hierfür geeignete Brikettiervorrichtung ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 897 183 bekannt.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Bindemittel kann aus ungefähr 15 bis 40 Gew.-% gelöschtem Kalk, ungefähr 15 bis 45 Gew.-% flüssigem Natriumsilikat und bi-s zu 60 Gew.-% Wasser bestehen. Vorzugsweise besteht das Bindemittel aus 15 bis 30 Gew.-% gelöschtem Kalk, 30 bis 45 Gew.-% flüssigem Natriumsilikat, Rest Wasser. Eine andere, besonders wirtschaftliche Zusammensetzung des Bindemittels besteht aus ungefähr 30' bis 40 Gew.-% gelöschtem Kalk, ungefähr 15 bis 25 Gew.-% flüssigem Natriumsilikat und bis zu 55 Gew.-% Wasser.

Das flüssige Natriumsilikat ist eine wässrige Lösung mit einer Peststoffkonzentration von 30 bis 55 Gew.-^, was von dem jeweiligen Natriumsilikat abhängt. Natriumsilikat ist eine allgemeine Bezeichnung für eine Pamilie verschiedener Verbindungen aus Na-

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triumoxid (Na₂O), Siliciumdioxid (SiOp) und üblicherweise Wasser (HpO). Zur Bezeichnung von Natriumsilikaten wird üblicherweise das Gew.- -Verhältnis von Na₂O zu SiOp verwendet, wobei der Alkali-Gehalt bei 1 gehalten wird. Handelsübliche Qualitäten an flüssigem Natriumsilikat weisen eine an eine bequeme Handhabung angepaßte Konzentration auf. Zum Beispiel kann Natriumsilikat mit einem Gewichtsverhältnis von 3,22 leicht gehandhabt werden, weil es einen Peststoffgehalt bis zu ungefähr 39,8% aufweist, was einer Dichte von angenähert 43° Baume entspricht.

Die im Rahmen dieser Erfindung vorzugsweise eingesetzte Lösung von flüssigem Natriumsilikat hat ein Gewichtsverhältnis von 3,22, was einem Peststoffgehalt von 37,6% entspricht, und weist eine Dichte von 41,0° Baume , sowie eine Viskosität von 180 Centipoise auf. Sofern im Rahmen dieser Unterlagen von flüssigem Natriumsilikat gesprochen wird, beziehen sich diese Angaben auf diese Natriumsilikatlösung mit einem Peststoffgehalt von 37,6%, sofern keine anderen Angaben gemacht sind.

Andererseits können im Rahmen der Erfindung auch andere Natriumsilikate eingesetzt werden, vorzugsweise wird jedoch der Anteil an Na₂O bei dem geringstmöglichen Verhältnis gegenüber SiO₂ gehalten. Aus diesem Grunde ist ein Gemisch mit dem Gewichtsverhältnis von 3,22, das handelsüblich besonders leicht zugänglich ist, ein Gemisch mit dem bevorzugten Verhältnis.

Die Natriumsilikatlösung des Bindemittels gewährleistet an den damit hergestellten Agglomeraten oder Briketts Rostbeständigkeit.

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Der gelöschte Kalk des Bindemittels liegt vorzugsweise in Pulverform vor; besonders bevorzugt hat dieses Pulver eine Teilchengröße unter 0,15 mm (minus 100 mesh). Der Anteil an gelöschtem Kalk verleiht dem zu brikettierenden Gemisch die Plastizität und erhöht die Brikattfestigkeit.

Die trockene Komponente des erfindungsgemäß vorgesehenen Bindemittels wird gemeinsam mit den flüssigen Komponenten, dem eigentlichen Material für die Brikettherstellung zugeführt, wenn sämtliche Materialien vor der Brikettherstellung vermischt werden.

Nachfolgend wird über die Eignung verschiedener Bindemittel im Hinblick auf die Fähigkeit, dasfeinteilige Material zu Briketts zusammenzubinden, berichtet. Hierbei entspricht das Bindemittel A dem aus der US-Patentschrift 2 205 043 bekannten Bindemittel; das Bindemittel B wird in der US-Patentanmeldung 682 418 erwähnt; schließlich entspricht das Bindemittel C der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen dieser Bindemittel angegeben.

Tabelle 1

Komponente	Bindemittel A	Bindemittel B	Bindemittel C
Natrium	21,296	21,296	21,296
gelöschter Kalk	0	18,296	36,496
gepulvertes Pech	0	18,296	0
Kalkstein	36,496	O	0
Wasser	42 ?496	42,496	42,4%

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Zur Herstellung sämtlicher Briketts wurde 2 min lang im Koller« gang gemahlen; die Brikettiermaschine unter einem hydraulischen Druck von 112,5 kg/cm gehalten und ein Akkumulatordruck von 63,3 kg/cm angewandt.

Das die Brikettierwalzen verlassende Material wurde auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 36 mm gesiebt, um die Ausbeute der Brikettierung zu bestimmen. Zur Untersuchung der Briketts wurde ein Fälltest durchgeführt, bei dem man einmal frisch erzeugte Briketts und ein andermal gealterte Briketts (ungefähr 24 Std. nach der Herstellung) aus einer bestimmten Höhe auf eine Stahlplatte herabfallen ließ. Jede Probe bestand aus 2 kg Briketts, welche aus einer Höhe von 3,6 m auf eine Stahlplatte herabfielen. Zu jedem Versuch wurden 2 Durchgänge durchgeführt, und die Versuchsergebnisse gemittelt. Für das Bindemittel B wurden die Versuche wiederholt.

Die ermittelten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.

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Tabelle

Bindemittel

B (wiederh.)

Brikettier-Leistung (%, Briketts 12,7 mm)

20,9%

22,5%

	mm	einmal.	fünfmal.	einmal.	fünfmal.	einmal.	fünfmal.	einmal.	fünfmal.
	mm	Fall	Fall	Fall	Fall	Fall	Fall	Fall	Fall
frische Briketts	mm
(%) Größe >12,7	mm	68,8	18,2	62,4	16,8	73,4	20,5	84,1	56,1
> 6,7	74,5	25,6	70,9	26,0	79,0	50,0	86,8	46,6
>3,3	79,0	31,8	76,1	33,6	85,4	58,9	89,9	54,9 :
<3,3	21,0	68,2	23,9	66,4	16,6	61,1	10,1	45,1 '

24 h lang gealterte Briketts

(%) Größe

>12,7 mm

> 6,7 mm

>3,5 mm

<5,5 mm

76,1	24,7	84,5	31,5	87,9	38,1	93,2	60,4
8o,9	30,5	87,5	41,3	90,9	49,4	94,7	67,2
85,3	36,1	90,4	5o,2	92,9	57,8	96,0	• 73,2
16,2	65,9	9,6	49,8	7,1	42,2	4,0	26,8
							INJ 00 NJ CD Cn O cn

Aus den Versuchsergebnissen ist ohne weiteres ersichtlich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Briketts mit dem Bindemittel C den Briketts mit bekannten Bindemitteln überlegen sind. Hierbei ist zu beachten, daß die Brikettier-Leistung größer ist, sowie die Festigkeit der frischen Briketts (Grünfestigkeit) und der gealterten Briketts höher ist. Darüberhinaus sind Briketts mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Bindemittel gegenüber frischem Wasser passiviert. Werden solche Briketts mit frischem Wasser benetzt und 4 Tage lang in einem isolierten, belüfteten Behälter (Fassungsvermögen ca. 250 1) aufbewahrt, so tritt im Verlauf der Versuchsdauer keinerlei Erwärmung auf; am Ende des Versuchs konnte keinerlei Rostentwicklung festgestellt werden. Weiterhin wird an solchen Briketts, die 3 Tage lang in frischem Wasser eingeweicht waren, bei der nachfolgenden Trocknung an Luft keinerlei Rostentwicklung festgestellt.

Aus obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Bindemittel ein Brikett erhalten wird, das hohe Grünfestigkeit, hohe Festigkeit nach der Aushärtung, und insgesamt eine hohe Qualität aufweist, sowie gegen Feuchtigkeit unempfindlich ist.

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Claims

Patentconsult Radedcestraße 43 8000 München 60 Teleforr(0S9) 883603/88 J604 Telex 05-212313 Telegramme Paientconsult Patentconsult Sonnenberger StraCe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186257 Telegramme Patentconsult

Midrex Corporation 78/0702

One NCNB Placa Charlotte, North Carolina 28280,

U. S. A.

Brikett aus metallhaltigem Material und Bindemittel, sowie Verfahren zur Herstellung

Patentansprüche:

Λ. Brikett aus metallhaltigem Material und Bindemittel, dadurch gekennzeichnet;, daß
das Brikett im wesentlichen aus

ungefähr 85 bis 95 Gew.-% direktreduziertem feinteiligem metallisiertem Material, metallisierten Oxidfeinstoffen und/oder feinteiligen Metallerzen und

ungefähr 15 "bis 5 Gew.-% Bindemittel "besteht; wobei das Bindemittel seinerseits aus

München: R. Kramer Dipl.-Ing. - W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. not. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergan Dipl.-Ing. Dr. jur. . 3. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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ORIGINAL INSPECTED

ungefähr 15 bis 40 Gew.-% gelöschtem Kalk, ungefähr 15 "bis 45 Gew.-% flüssigem llatriumsilikat, und bis zu 60 Gew.-% Wasser besteht.
2. Brikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Eisen ist.
3. Brikett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall direktreduziertes, metallisiertes Eisen ist.
4. Verfahren zur Herstellung von Briketts nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

a) 85 bis 95 Gew.-% feinteiliges Material, nämlich direktreduziertes feinteiliges metallisiertes Material, Metalloxidfeinstcffe und/oder feinteilige Metallerze mit ungefähr 5 bis 15 Gew.-% Bindemittel aus

1) ungefähr 15 bis 40 Gew.-% pulverförmigem gelöschtem Kalk,

2) ungefähr 15 bis 45 Gew.-% wässriger lösung Ton flüssigem Natriumsilikat, und

3) bis zu 60 Gew.-% Wasser

vermischt und aus diesen Komponenten ein frei fliessender Materialstrom erzeugt wird;

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b) dieser Materialstrom verdichtet wird; und

c) aus dem Materialstrom Briketts geformt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Eisen verv/endet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Teilchengröße des Pulvers aus gelöschtem Kalk unter 0,15 mm gehalten wird.

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