DE3013922A1

DE3013922A1 - Poroeses pellet aus eisenerz und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3013922A1
Application number: DE19803013922
Authority: DE
Inventors: Keishiro Hanaoka; Keisuke Honda; Koichi Ikeda; Hiroshi Isako; Masaru Kanemoto; Kazumasa Taguchi
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1979-04-12
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1980-10-23
Also published as: NL8002138A; BR8002291A; DE3013922C2; AU536226B2; CA1149617A; US4350523A; AU5742380A; SE438511B; SE8002716L

Description

Beschreibuncj

Die Erfindung bezieht sich auf poröse Pellets aus Eisenerz und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben. Die Pellets haben eine Porengrößenverteilung, die sich aus mehr als 3o% Poren mit einem Durchmesser von größer als 1o um und einem Porenrest mit einem Durchmesser von kleiner.als 1 ο um zusammensetzt, wobei die Gesamtporosität größer als 3o% und der FeO-Oehalt kleiner als 1 Gew.% ist.

Die Erfindung befaßt sich ganz allgemein mit porösen Pellets aus Eisenerz und insbesondere mit Pellets aus Eisenerz, die zusätzlich zu den bei der Verwendung als Einsatzgut im Hochofen erforderlichen Eigenschaften insbesondere hinsichtlich der Reduzierbarkeit sowie der Eigenschaften im Zusammenhang mit hohen Temperaturen, wie z.B. der Erweichung und Haftung, dem Schüttwinkel, dem Vermögen nicht in eine Koksschicht zu fliessen und der Druckfestigkeit verbessert sind. Auch soll ein Verfahren zur Herstellung derartiger Pellets aus Eisenerz geschaffen werden.

Wenn ein Hochofen mit großen Pelletmengen beschickt wird, ist es schwierig, den Hochofenbetrieb im ausreichenden Maße im Vergleich zu der Verwendung von Sinterstoffen zu stabilisieren. Dieser Trend ist auf die kugelähnliche

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Form, den kleinen Schüttwinkel infolge der hohen Dichte und den Eigenschaften hinsichtlich der Erweichung und Haftung der Pellets zurückzuführen. Die Pellets besitzen die Neigung, sich im Mittelbereich des Ofens abzusondern, wenn sie über die Oberseite des Ofens eingegeben werden. Auch ist das Vermögen der Pellets, die nur in Berührung mit benachbarten Pellets an einem Punkt sind, geringer, eine Lage zu bilden, und deshalb löst sich die Pelletlage bei der Abwärtsbewegung des Beschickungsguts leicht auf, wodurch die Verteilung des Beschickungsguts und die Gasströmung gestört wird. Auch sind die Pellets im Hinblick auf die Eigenschaften hinsichtlich der Erweichung und Haftung schlechter als Sinterstoffe.

Verschiedene Versuche wurden bisher mit dem Ziel unternommen, Pellets mit verbesserten Eigenschaften und anderen Formen zu erzeugen, um einen stabilen Ofenbetrieb selbst bei der Verwendung von Pellets in großen Mengen zu gewährleisten. So sind beispielsweise selbstgängige Pellets mit verbesserter Reduzierbarkeit und verbesserter physikalischer Festigkeit und selbstgängige Pellets, die MgO enthalten, mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich der Erweichung und Haftung vorgeschlagen und in der Praxis verwendet worden.

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Die selbstgängigen Pellets, die MgO enthalten, haben bei hohen Temperaturen eine relativ gute Reduzierbarkeit, die jedoch aus den nachstehend angegebenen Gründen nicht so gut wie bei Sinterstoffen ist.

Wenn sich die Pellets in einem Hochofen abwärts bewegen, sind sie höheren Temperaturen ausgesetzt und es läuft eine Reduktion mit einem Gas ab, das in die feinen Poren der Pellets eindringt bzw. diffundiert, wobei Eisenoxid zu FeO und dann zu Fe reduziert wird.Hierbei wird FeO enthaltende Schlacke mit einem niedrigen Schmelzpunkt gebildet, wenn sich die Pellets in dem Hochtemperaturbereich befinden. Die im Hochtemperaturbereich gebildete Schlacke mit niedrigem Schmelzpunkt scheidet sich aus und verstopft die feinen Poren der Pellets, so daß eine Erscheinung auftritt, die im allgemeinen als "Verzögerung der Reduktion" bezeichnet wird.

Bei selbstgängigen Pellets, die MgO enthalten, enthält die Schlacke MgO und hat somit einen höheren Schmelzpunkt, so daß die Ausscheidung der Schlacke und das Verstopfen der Poren unterdrückt werden können. Jedoch ist der nachteilige Einfluß der Schlacke nicht vernachlässigbar, da die Poren sehr kleine Durchmesser haben.

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Durch das Verstopfen der Poren wird die Reduktion in den Pellets an einem weiteren Ablauf bis zu einem ausreichenden Maße behindert. Beim Eintritt in den Hochtemperaturbereich erweichen und verdichten sich die Pellets, die FeO enthaltende Schlacke mit sich führen, wobei der Permeabilitätswiderstand der Pelletlage aus Eisenerz zunimmt, die Pellets gleichzeitig erschmelzen und im direkten Kontakt mit einer Kokslage von hoher Temperatur verbrennen, wodurch die Durchlässigkeit der Kokslage beeinträchtigt und ein gleichmässiger Betriebsablauf des Hochofens behindert wird.

Die Reduzierbarkeit der Pellets (die sogenannte Verzögerung der Reduktion) im Hochtemperaturbereich kann wirksam dadurch verbessert werden, daß die Porosität und die Porendurchmesser der einzelnen Pellets vergrößert werden. Durch die Zunahme der Porosität der Pellets aus Eisenerz kann die Reduzierbarkeit in den zu dem Hochtemperaturbereich führenden Bereichen verbessert, insbesondere die Menge an FeO in dem Hochtemperaturbereich herabgesetzt werden, während durch den größeren Porendurchmesser die Reduzierbarkeit verbessert und die Verstopfungsgefahr der Poren durch die Schlacke mit niedrigem Schmelzpunkt abgeschwächt wird.

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Die Porosität und der Porendurchmesser lassen sich durch folgende Maßnahmen vergrößern:

a) Absenkung der Brenntemperatur; und

b) Zugabe eines brennbaren Materials.

Wenn die Brenntemperatur niedriger ist, wird die Porosität entsprechend der Kurve 4 in Fig. 2 größer, aber der Porendurchmesser wird kleiner, so daß sich eine schlechtere physikalische Festigkeit infolge einer ungenügenden Sinterung der Eigenstruktur ergibt. Die Pellets erweichen und verdichten sich in einem solchen beträchtlichen Maß, daß sie für die praktische Verwendung ungeeignet sind.

Ein Verfahren zur Herstellung poröser Pellets durch Zugabe eines brennbaren Materials ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 1194o3/1977 und 1o313/1978 angegeben. Bei beiden Anmeldungen wird ein Material zugegeben, das bei einer relativ hohen Temperatur entflammbar ist. Die nach diesen Verfahren erzeugten Pellets haben Poren mit großen Durchmessern, die aber aus den nachstehend angegebenen Gründen zur tatsächlichen Verwendung in einem Hochofen ungeeignet sind.

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-1ο-

(1) Die Pellets neigen zur Rißbildung und haben eine niedrige Druckfestigkeit infolge eines großen FeO-Gehalts;

(2) die Verwendung eines hochkalorischen Materials bewirkt eine übermässige Schlackenbindung und verzögert die Reduktion nach der FeO-Bildung; und

(3) die Porendurchmesser sind zu groß, um eine geeignete Druckfestigkeit zu gewährleisten.

Für das darauffolgende Pelletieren sollte das mit dem Eisenerz zu vermischende brennbare Material auf eine Teilchengröße von kleiner als 2 mm zerkleinert sein. Wenn das brennbare Material in einer Menge von o,5 bis 8 Gew.% in Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 2 mm zugegeben wird, besteht die Gefahr, daß sich beim Pelletieren Kernzonen bilden. Wenn daher das brennbare Material einen grossen Anteil an groben Teilchen enthält, werden die kernähnlichen Teilchen beim Pelletieren in einer Pelletiervorrichtung (z.B. einer Scheiben- oder Trommel-Pelletiervorrichtung) abnorm.größer, wodurch bewirkt wird, daß feinere Teilchen nur vereinzelt auftreten, die aber für das Wachstum der Kerne notwendig sind. Hierdurch wird insbesondere das Wachstum der Pellets behindert oder in einigen Fällen das Pelletieren sogar unmöglich. Selbst wenn ein Pelletieren

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zu gewünschten Größer erreicht wird, enthalten die erhaltenen Pellets grobe Teilchen an den Außenflächen oder enthalten Ansammlungen von agglomerierten groben Teilchen, wodurch die Produktivität an Grünpellets in geeigneten Größen verringert wird oder sich viele Schwierigkeiten beim darauffolgenden Brennen ergeben. Die groben, kernähnlichen Teilchen lösen sich beispielsweise leicht von den Pelletoberflächen und die Ansammlungen von agglomerierten groben Teilchen lösen sich beim Brennen leicht auf, wodurch das Gitter verstopft oder Staub in größeren Mengen anfällt, was beides für die Effizienz des Ablaufs des Brennens und die Standzeit der Brenneinrichtung nachteilig ist. Zusätzlich verringern die groben Teilchen die Ausbeute in beträchtlichem Umfang.

Ferner erschwert die Existenz von groben Teilchen die gleichmässige Vermischung des brennbaren Materials mit dem Eisenerz und es wird schwierig, eine gleichförmige Porosität unter den einzelnen Pellets zu erreichen. Eine weitere auf die groben Teilchen zurückzuführende Schwierigkeit ist darin zu sehen, daß der Fallwiderstand der Grünpellets, die mit brennbarem Material einschließlich groben Teilchen vermischt sind, 5o bis 60 % des Fallwiderstands von Grünpellets ist, denen kein brennbares Material zugesetzt ist. Diese große Verringerung des Fallwiderstandes ist vermut-

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lieh ausschließlich auf den Einschluß von groben Teilchen in den Pellets zurückzuführen. Die Grünpellets neigen daher leicht zur Rißbildung oder zum Brechen in kleinere Stücke, selbst wenn sie von einer Pelletier-Vorrichtung zu einer Brenneinrichtung weiterbefördert werden. Auch hierdurch wird die Ausbeute an Pellets in nennenswertem Umfang vermindert.

Zur überw indung dieser Schwierigkeiten sollte ein brennbares Material verwendet werden, das grobe Teilchen in möglichst kleinen Mengen enthält und das auf eine Teilchengröße oder Korngröße zerkleinert ist, die kleiner als 2 mm, vorzugsweise kleiner als o,5 mm ist.

Die zuvor angegebenen brennbaren Materialien besitzen im allgemeinen eine äußerst niedrige Brechbarkeit. Der Abrieb bzw. Zerkleinerungsbeiwert Wi (JIS M 4oo2) von Sägemehl beläuft sich auf etwa 600 kwh/t im Gegensatz zu dem Zerkleinerungsbeiwert Wi von Eisenerz, der 6-25 kwh/t ist oder dem Wi-Wert von Petrolkoks, der etwa bei 7o kwh/t liegt. Ferner besteht die Gefahr einer Staubexplosion, wenn ein brennbares Material alleine zwangsweise pulverisiert wird und es ist schwierig, die Explosionsgefahr vollständig auszuschließen, selbst wenn man übliche Maßnahmen zur Explosionsvermeidung trifft.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Pellets zu schaffen, die hinsichtlich der Reduzierbarkeit und der Eigenschaften im Zusammenhang mit der Erweichung und Haftung verbessert sind und die insbesondere große Poren mit einer Porosität von größer als 3o% haben, deren Qualität vergleichmässigt ist und die eine ausreichende Druckfestigkeit besitzen. Erreicht wird dies dadurch, daß man für die Teilchengröße, die Verteilung und die Zuschlagmenge des mit dem Erz zu vermischenden brennbaren Materials sowie für die Bedingungen beim Brennen im Anschluß an das Pelletieren bestimmte Bereiche vorgibt.

Der wesentliche Gedanke nach der Erfindung liegt darin, daß dem Eisenerz auf trockener Basis o,5 bis 8 Gew.% eines brennbaren Materials zugegeben wird, daß eine Teilchengröße von kleiner als 2 mm, vorzugsweise von kleiner als o,5 mm hat und das bei einer Temperatur von kleiner als 400 C entflammbar ist, daß ferner geeignete Mengen an Bindemittel und Wasser zugegeben werden, daß das sich ergebende Gemisch pelletiert wird, die Pellets vorab gebrannt werden, um wenigstens 9o Gew.% des brennbaren Materials zu verbrennen, bevor die Brenntemperatur in dieser Vorbrennstufe 8oo°C erreicht, daß hierbei Poren in den Pellets gebildet werden und daß ferner die zuvor gebrannten

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Pellets bei einer Temperatur von 123o°C bis 13 5o°C gebrannt werden.

Die porösen Pellets aus Eisenerz nach der Erfindung haben eine Porengroßenverteilung, die sich aus mehr als 3o% Poren mit einem Durchmesser von größer als 1o um und einem Porenrest mit einem Durchmesser von kleiner als 1o um zusammensetzt/ wobei eine Gesamtporosität von größer als 3o% und ein FeO-Gehalt von kleiner als 1 Gew.% vorhanden ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm, in dem die Ergebnisse einer differentiellen Thermoanalyse eingetragen sind,

Fig. 2 ein Diagramm über die Teilchengrössenverteilungen,

Fig. 3 ein Diagramm, in dem die Ergebnisse des Reduktionsversuchs unter Belastung eingetragen s ind und

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Fig. 4 und 5 Schaubilder, in denen die Teilchengrößenverteilungen eingetragen sind, die man beim einmaligen Mahlen und beim gemischten Mahlen erhält.

Die porösen Pellets aus Eisenerz nach der Erfindung haben eine Porosität von größer als 3o% und eine Porengrößenverteilung, die sich aus mehr als 3o% Poren mit einem Durchmesser von größer als 1o um und einem Porenrest mit einem Durchmesser von kleiner als 1o um zusammensetzt. Hierdurch wird sichergestellt, daß eine wesentlich größere Reduzierbarkeit als bei üblichen Pellets erreicht wird. Eine Porosität von größer als 3o% ist insbesondere im Hinblick darauf wichtig, daß wie nach der Erfindung angestrebt,eine hohe Reduzierbarkeit erreicht wird.

Der zuvor angegebene Bereich der Porengrößenverteilung und dessen nähere Bestimmung ergibt sich aus den nachstehenden Ausführungen. Um eine ausreichende Druckfestigkeit aufrecht zu erhalten, ist es zweckmässig, den FeO-Gehalt auf einen Wert von kleiner als 1 Gew.% herabzusetzen und den Porendurchmesser so klein wie möglich zu machen. Eine Porengrössenverteilung mit einem größeren Anteil von kleinen Poren steht jedoch dem nach der Erfindung angestrebten Ziel entgegen, nach dem ein Verstopfen der

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Poren verhindert werden soll, das sonst zu einer Verzögerung der Reduktion führt.

Erfindungsgemässe Pellets mit einer starken Porosität haben zusätzlich ein Schüttgewicht , das um mehr als 1o% geringer als bei üblichen Pellets mit derselben Zusammensetzung ist, so daß diese Pellets langsamer in die Kokslage eindringen und die Durchlässigkeit des Reduziergases und den zentralen Gasdurchgang im Ofen unterstützen, um Störungen des Ofenbetriebs weitgehend einzudämmen.

Wie zuvor im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert worden ist, haben gebrannte Pellets mit einer starken Porosität eine unzulängliche Druckfestigkeit und brechen bei der Handhabung oder im Ofen leicht in teilchenförmige Stücke, wodurch verschiedene Störungen beim Hochofenbetrieb verursacht werden. Bei der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß der FeO-Gehalt der Pellets niedriger als 1 Gew.% gehalten wird.

Durch die Abnahme des FeO-Gehalts in den Pellets wird die Bindefestigkeit von spröder Schlacke in der Pellet-Struktur vermindert, die Bindung von Hämatit aber verstärkt, so daß man eine ausreichende Druckfestigkeit trotz

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der starken Porosität aufrechterhalten kann.

Deshalb sind bei den porösen Pellets nach der Erfindung die Eigenporosität und die Porengrößenverteilung in den speziellen Bereichen vorgegeben, und der FeO-Gehalt wird auf einen Wert so eingestellt ,daß man eine hohe Reduzierbarkeit und ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Erweichung und Haftung bei gleichzeitiger Aufrechterhai tung einer hohen Druckfestigkeit sicherstellt.

Nach der Erfindung kann eine geeignete Menge an CaO dem Eisenerz als Ausgangsstoff zugegeben werden, um die Basizität (CaO/SiO₂) auf o,7 bis 2 einzustellen, so daß man die Fähigkeit einer Selbstgängigkeit und gleichzeitig noch eine weitere Verbesserung der Reduzierbarkeit erreicht. Darüberhinaus können o,5 bis 2,5 Gew.% MgO mit dem Ausgangsmaterial vermischt werden, wodurch die Eigenschaften hinsichtlich der Erweichung und der Haftung bei hohen Temperaturen verbessert werden.

Die Verwendung eines teilchenförmigen brennbaren Materials ist für die Porenbildung in den Pellets mit der zuvor angegebenen Porosität und Porengröße wesentlich. Das bei der Erfindung zu verwendende brennbare Material sollte in Form von Teilchen vorliegen, die eine Korngröße bzw.

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Teilchengröße von kleiner als 2 mm, vorzugsweise von kleiner als o,5 mm haben und die bei einer Temperatur von kleiner als 4oo C entflammbar sind. Der zuvor angegebene Bereich der Teilchengrösse wird mit dem Ziel bestimmt, eine Porengrößenverteilung zuverlässig zu erreichen, die die Reduzierbarkeit der fertiggestellten Pellets so weit wie möglich erhöht. Auch ist die Vorgabe der Teilchengröße in diesem Bereich im Hinblick auf die Pelletierung zweckmässig, da sich hierbei günstige Werte für den Wirkungsgrad bei der Pelletherstellung ergeben. Die Teilchengröße sollte jedoch vorzugsweise größer als 5o um sein, da sich sonst die Porengrößenverteilung der fertiggestellten Pellets einseitig zu kleineren Durchmessern verlagert. Ein brennbares Material mit nur großen Teilchengrößen führt hingegen zu einer Porengrößenverteilung, die sich einseitig zu größeren Durchmessern verlagert, was bei den fertiggestellten Pellets zu einer geringeren Druckfestigkeit führt. Teilchengrößen, die größer als der zuvor angegebene Bereich sind, ergeben zusätzlich eine geringe Peiletier-Effizienz des brennbaren Materials.

Die Entzündungstemperatur bzw. die Flammtemperatur des brennbaren Materials sollte kleiner als 4oo C sein, um in den Pellets Poren bei relativ niedrigen Brenntemperaturen zu bilden, und um trotz einer starken Porosität eine hohe Druckfestigkeit zu gewährleisten. Bei einem

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brennbaren Material mit einer niedrigen Flammtemperatur kann beim Brennen insbesondere von einer relativ niedrigen Temperatur ausgegangen werden und der Brennvorgang innerhalb kurzer Zeit beendet sein. Hierdurch wird die Porenbildung erleichtert und die Diffusion von Sauerstoff wird unterstützt, um die Oxidation von Magnetit zu beschleunigen. Wenn ein brennbares Material mit einer hohen Flammtemperatur verwendet wird, läuft der Brennvorgang bei einer hohen Temperatur ab, bei der Fe₃O₃ in den Pellets reduziert wird, wobei die zuvor erwähnte FeO enthaltende Schlacke mit niedrigem Schmelzpunkt entsteht, wodurch die Druckfestigkeit herabgesetzt und die Reduzierbarkeit beeinträchtigt bzw. verringert wird. Als geeignetes brennbares Material kommt beispielsweise Braunkohle (Flammpunkt: 312°C), Sägemehl (Flammpunkt: 342°C) u.dgl. in Betracht. Koks mit einem Flammpunkt von etwa 55o C ist zur Anwendung bei der Erfindung ungeeignet.

Das brennbare Material sollte bezogen auf das Eisenerz des Ausgangsmaterials in einer Menge von o,5 bis 8 Gew.% zugegeben werden, um die Porosität auf den zuvor angegebenen Bereich einzustellen. Eine Zugabemenge von kleiner als o,5 Gew.% ist zu gering, um die Gesamtporosität in ausreichendem Maße zu vergrößern.

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-2ο-

Eine Zugabemenge an brennbarem Material von größer als 8 Gew.% mindert andererseits die Druckfestigkeit der Pellets auf Grund einer zu starken Gesamtporosität und die Reduktion von Fe₉Oo wird durch den hohen Brennwert unterstützt, so daß eine größere Menge an FeO erzeugt und die Reduzierbarkeit der Pellets herabgesetzt wird. Größere Zugabemengen als in dem zuvor angegebenen Bereich beeinträchtigen die Pelletiereffizienz beträchtlich.

Um ein brennbares Material mit bestimmten Teilchengrößen nach der Erfindung zu erreichen, kann unzerkleinertes oder grob zerkleinertes brennbares Material mit dem Eisenerz zum trockenen gemischten Mahlen in einer Mahlvorrichtung wie z.B. einer Kugel- oder einer Stabmühle vermischt werden. Das gemischte Mahlen ermöglicht eine gleichmässige effiziente Pulverisierung des brennbaren Materials auf Grund nachstehend erläuterter Abläufe.

(1) Wenn das brennbare Material durch das Auftreffen und durch die Reibung des Mahlmittels bzw. Zerkleinerungsmittels, wie z.B. die Kugeln oder die Stäbe gemahlen bzw. zerkleinert wird, wirkt das Eisenerz als ein Keil oder ein Hilfsmahlmittel zur Unterstützung des Mahlvorgangs, wodurch sich die Mahleffizienz drastisch verbessert.

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(2) Das brennbare Material wird durch die Hilfsmahlfunktion des Eisenerzes selektiver pulverisiert, wobei das Eisenerz ein zu starkes Zermahlen verhindert und gleichzeitig das brennbare Material so verdünnt, daß die Möglichkeit von Staubexplosionen ausgeschlossen ist.

(3) Das brennbare Material wird bei dem Mahlvorgang gleichmässig mit dem Eisenerz vermischt, wodurch eine gleichmässige Porosität bei den als Endprodukt gebildeten Pellets sichergestellt wird.

An Hand von Versuchen haben sich diese Effekte bestätigt, bei denen Sägemehl und Eisenerz oder Eisenstaub zu Vergleichszwecken unter den nachstehenden Bedingungen sowohl einzeln als auch gemischt zur Pulverisierung zerkleinert wurden.

Mahlbedingungen

Mahlvorrichtung:

Abmessung der Mahlvorrichtung:

Drehzahl:

Zeit:

Kugelfüllung:

Trockene Satz-Vorrichtung

Durchmesser 165 mm, Länge 17o mm (Kugelmühle)

6 ο Upm

2o Minuten

43 Kugeln mit 3o mm Durchmesser und 9,87 kg.

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Versuch 1:

Probe 1: 0,26 1 (57,5 g ) Sägemehl allein Probe 2: 0,52 1 (1325,8 g) Eisenerz allein Probe 3: Gemisch aus 0,26 1 (57,5 g) Sägemehl und 0,26 1 (651,8 g) Eisenerz.

Versuch 2:

Probe 4: 0,26 1 (5o g) Sägemehl allein Probe 5: 0,52 1 (1395 g) Eisenstaub allein Probe 6: Gemisch aus 0,26 1 (5o g) Sägemehl und 0,26 1 (7 25 g) Eisenstaub.

In den Fig. 4 und 5 sind die Ergebnisse der vorstehend beschriebenen Versuche 1 und 2 jeweils gezeigt. Mit 3-1 ist in Fig. 4 die Teilchengrößenverteilung von der gemischten Probe 3 gesonderten Sägemehls und mit 3-2 die Teilchengrößenverteilung entsprechend für das von der gemischten Probe gesonderten Eisenerzes bezeichnet. Mit 6-1 ist in Fig. 5 die Teilchengrößenverteilung des von der gemischten Probe 6 gesonderten Sägemehls und mit 6-2 die Teilchengrößenverteilung für den von der gemischten Probe gesonderten Eisenstaub bezeichnet.

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Wie sich aus den Fig. 4 und 5 und den Ergebnissen der Versuche ergibt, enthält das Sägemehl beim einzelnen oder gesonderten Mahlen (Proben 1 und 4) infolge eines ungenügenden Mahlens noch große Teilchen, in nicht vernachlässigbaren Mengen. Dieses Ergebnis steht im Gegensatz zu dem Sägemehl, das sich beim gemischten Mahlen zusammen mit Eisenerz oder Eisenstaub (Probe 3 und Probe 6) bildet. Das Eisenerz oder der Eisenstaub wird beim gemischten Mahlen gleichstark wie bei dem gesonderten Mahlen von Eisenerz oder Eisenstaub (Proben 2 und 5) pulverisiert. Beim Vergleich der Proben 1 und 3-1 in Fig. 4 oder der Proben 4 und 6-1 in Fig. 5 ergibt sich, daß durch gemischtes Mahlen zusammen mit Eisenerz oder Eisenstaub pulverisiertes Sägemehl ultrafeine Teilchen in einer weit geringeren Menge im Vergleich zu dem Sägemehl beim gesonderten Mahlen auf Grund der zuvor erwähnten selektiven Mahlwirkung enthält, durch die ein zu starkes Zermahlen bzw. Zerkleinern vermieden wird. Dieser Umstand und die Verdünnungsfunktion des Eisenerzes oder des Eisenstaubes schließen die Möglichkeiten einer Staubexplosion aus. Das gemischte Mahlen dient ferner zusätzlich dazu, die Teilchengrößenverteilung auf den gewünschten Bereich einzuengen, damit die Durchmesser der in den Pellets zu bildenden Poren vergleichmässigt werden.

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Wenn das Mahlgemisch aus brennbarem Material und Eisenerz durch eine pneumatische Klassifiziereinrichtung mit geschlossenem Kreislauf klassifiziert wird, können das brennbare Material und das Eisenerz infolge ihres unterschiedlichen spezifischen Gewichts an voneinander abweichenden Stellen klassifiziert werden. Ein Klassifizierungs-Kennwert für Eisenerz von etwa 1oo u entspricht beim Sägemehl 3oo bis 4oo u, bei Petrolkoks 160 bis 19o u, bei Koks 17o bis 2oo u und bei Kautschuk 21o bis 27o u. Durch dieses gemischte Mahlen kann das brennbare Material auch auf Teilchengrössen verkleinert werden, die zum Pelletieren geeignet sind. Auch soll noch zusätzlich erwähnt werden, daß hierbei ein zu starkes Zermahlen des brennbaren Materials vermieden werden kann, da es einen höheren Klassifizierungs-Kennwert infolge eines kleineren spezifischen Gewichts hat.

Bei der Erfindung wird eine vorbestimmte Menge an brennbarem Material in das Eisenerz des Ausgangsmaterials erforderlichenfalls zusammen mit CaO und MgO gemischt, um die Selbstgängigkeit zu erreichen. Dem sich daraus ergebenden Gemisch werden geeignete Mengen eines Bindemittels und eine geeignete Wassermenge zugesetzt, und anschliessend wird diese Masse geknetet und pelletiert.

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Die so erhaltenen Pellets werden zuvor gebrannt, um wenigstens 9o% des brennbaren Materials in den Pellets zu verbrennen, bevor die Temperatur beim Vorbrennen einen Wert von 800 C erreicht. Wenn das brennbare Material bei einer hohen Temperatur verbrannt wird, wirkt es als ein Reduktionsmittel, so daß von selbst die Erzeugung von FeO durch die Reduktion von Fe^O., in verstärktem Maße eingeleitet wird, wodurch sowohl die Druckfestigkeit, als auch die Reduzierbarkeit der Pellets gemindert wird. Wenn jedoch das brennbare Material bei einer Temperatur von kleiner als 800 C verbrannt wird, wird die Reduktion von Fe₃O₃ unterdrückt, so daß die Menge an FeO bei einem Prozentsatz von kleiner als 1% bleibt, wodurch eine hohe Druckfestigkeit für die Pellets gewährleistet und der Oxidationsgrad für eine höhere Reduzierbarkeit verbessert wird.

Die sich beim vorläufigen Brennen ergebenden porösen Pellets werden weiter bei einer Temperaturzunahme gebrannt, bis eine Endtemperatur in der Größenordnung von 123o bis 135o C erreicht ist. Durch dieses Brennen wird die Eisenoxidbindung zwischen den einzelnen Eisenerzteilchen bei sauren Pellets und ferner die Bindung von der CaO enthaltenden Schlacke bei selbstgängigen Pellets verstärkt, so daß eine endgültige Einstellung der verschiedenen Eigenschaften der Pellets auf gewünschte Werte möglich ist.

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Wenn die Brenntemperatur kleiner als 123o°C ist, läßt sich der zuvor beschriebene Zweck nur schwerlich erreichen und die sich ergebenden gebrannten Pel.lets sind infolge eines unzulänglichen Brennens von minderwertiger Güte. Eine Brenntemperatur von größer als 135o C führt andererseits zum Schmelzen und zum Zerstören der Poren, die in der vorausgehenden Verfahrensstufe mit Absicht gebildet wurden. Hierdurch wird ein Teil von Fe₃O₃ thermisch zersetzt, wobei FeO in grösseren Mengen entsteht, so daß die Druckfestigkeit der Pellets abnimmt. Aus diesem Grunde sollte die Brenntemperatur innerhalb des zuvor angegebenen Bereichs gewählt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel noch näher erläutert.

Beispiel:

Die in dem Beispiel angegebenen Teile und Prozentsätze sind gewichtsbezogen, wenn nicht zusätzliche Angaben gemacht sind. 7 5 Gew.-Teile Eisenoxid, das kleine Blöcke aus Eisenerz enthält, wurden mit Kalkstein und Dolomit in solchen Mengen gemischt, daß die endgültigen Pellets eine Basizität (CaO/SiO-) von 1,35 und einen MgO-Gehalt von 1,8% hatten. Dieses Gemisch wurde in einem geschlossenen Kreislauf zerkleinert bzw. gemahlen und das so erhaltene Aus-

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gangsmaterial wurde in einem Mischsilo gelagert. Dem mit Hilfe einer Silo-Ausgabeeinrichtung abgegebenen Ausgangsmaterial wurde eine geeignete Menge an Wasser zugesetzt und dann erfolgte ein Kneten in einer Schlägermühle. In einem Trommelmischer erfolgte ein Vermischen mit 25 Teilen Magnetit, 4 Teilen Sägemehl mit den vorbestimmten Teilchengrößen (d.h. mit einer Teilchengroßenverteilung nach der nachstehenden Tabelle I) und o,8 Teilen Bentonit, das als Bindemittel dient. Auch wurde Wasser zur Einstellung des Wassergehalts dem Kuchen zugegeben. Der erhaltene Kuchen wurde mittels einer Scheiben-Pelletier-Vorrichtung pelletiert.

Tabelle I - Sägemehl Teilchengroßenverteilung

Teilchen größe (mm)	2-1	1-0,5	0,5-0,	25	0,25-0,1	0,1-0,05	mittlere Größe (mm)
Prozent satz	4	23	51		14	8	O_t45

Die so erhaltenen Grünpellets wurden vorab auf einem Rost gebrannt, insbesondere getrocknet, dehydriert und vorgewärmt (die Brenntemperaturen beliefen sich hierbei auf 18o°C in der Trockenkammer, auf 4oo°C in der Dehydrierungskammer und 1o5o bis 135o C in der Vorwärmkammer). Die physikalischen Eigenschaften der grünen und vorab gebrannten Pellets sind in Tabelle II angegeben.

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Wie sich insbesondere aus Fig. 1, der differenziellen Thermoanalyse bei der Erfindung bei der Methode mit Zugabe von Koksgrus und bei üblichen Grünpellets ergibt, verbrennt das Sägemehl im Gegensatz zu Koksgrus bei einer Temperatur in der Nähe von 51 ο C, während Koksgrus selbst bei einer Temperatur von über 9oo C noch unverbrannt bleibt.

Die Versuche wurden unter ümgebungsbedingungen bei einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 1o C/min durchgeführt. Bei tatsächlichen, im industriellen Maßstab ablaufenden Vorgängen jedoch beläuft sich die Erwärmungsgeschwindigkeit im allgemeinen auf 5o - 1oo /min und die Sauerstoffkonzentration beträgt 13 - 18%, so daß sich die in der Zeichnung eingetragenen Werte vermutlich geringfügig in Richtung höherer Temperaturen verschieben. Da trotzdem der C-Gehalt bei den vorab gebrannten Pellets auf Werte wie bei üblichen Pellets entsprechend der Tabelle II verringert ist, wird das zugegebene Sägemehl in einem Bereich mit relativ niedriger Temperatur verbrannt. Die physikalischen Eigenschaften von Pellets, denen anstelle von Sägemehl eine äquivalente Koksmenge zugegeben wurde, und die physikalischen Eigenschaften, von nach üblichen Verfahren gewonnenen Pellets, sind ebenfalls in Tabelle II nachstehend angegeben.

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Tabelle II - Physikalische Eigenschaften der

Grünpellets und der vorab gebrannten Pellets

	2O_r5	Porosi tät	vorab gebrannte Pellets	Poro sität	FeO- Gehalt	C-Gehalt
Grünpellets	20,0	33,2	Druck festig keit (kg/Pel let)	48,3	0,62	^ 0,1
Fallwi- lerstand (Zeit)	35,0	28,0	19,0	44,8	3,65	0,9
Pellets mit Sägemehl- zuschlag (Erfindung)	30,0	18,0	34,0	25,0	40,Γ
Pellets nit Kokszu schlag (Vergleich)	24,0
übliche Pellets

Die in der Tabelle II angegebenen üblichen Pellets beziehen sich auf selbstgängige Pellets (Pellets aus Dolomit) mit einem Zuschlag von MgO, deren Zusammensetzung in Tabelle V angegeben ist. Unter Pellets mit Kokszuschlag sind Pellets ähnlicher Zusammensetzung zu verstehen, denen Koksstaub oder pulverförmiger Koks in einer Menge von 4 Gew.% vor dem Pelletieren und Brennen zugegeben wurden.

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-3ο-

Die vorab gebrannten Pellets wurden in einem Drehrohrofen bei 1315 C nochmals gebrannt und nach dem Abkühlen mit Hilfe eines Ringkühlers wurden feine Teilchen ausgesiebt. Die physikalischen Eigenschaften, die Porengrößenverteilung und die chemische Zusammensetzung der dann erhaltenen Pellets sind in den Tabellen III und V angegeben.

In Fig. 2 sind die Porengrössenverteilungen der Pellets 1 und 2 nach der Erfindung graphisch dargestellt. Hieraus ergibt sich, daß die Pellets nach der Erfindung auffallend größere Porendurchmesser und eine größere absolute Porenmenge im Vergleich zu üblichen Pellets 3 aus Dolomit haben.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, die die Ergebnisse eines Reduktionsversuchs unter Belastung bis zum Schmelzen wiedergibt, sind die Pellets nach der Erfindung hinsichtlich des maximalen Druckabfalls und der Reduzierbarkeit im Vergleich zu üblichen Pellets überraschend besser. Der Reduktionsversuch lief unter folgenden Bedingungen ab.

Erwärmungsgeschwindigkeit: 10 C/min bis auf 1000 C

5°C/min über 1000⁰C

Gaszufuhr: N₂ : CO = 70 : 30 (7,2 Nl/min)

Belastung: 1 ,0 kg/cm

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Tabelle III - Eigenschaften der Pellets

	230	Poro sität (%)	Schütt gewicht	Schwel1- Index (%)	+) Reduktion unter Belastung bei 1100°C	Reduk tions- grad (%)	Reduk tions- grad nach JIS (%)
Druck festig keit (kg/ Pellet)	114	34,9	1,8	8,4	Kontrak tions- grad (%)	91,2	92,3
Pellets mit Sägemehl zuschlag (Erfindung)	320	27,0	2,1	3,5	8,0	69,7	71,3
Pellets mit Kokszu schlag (Vergleich)	24,0	2,2	8,0	11,4	80,0	82,5
Übliche Pellets	5,0

+) Gaszufuhr: N₂ : CO = 70 : 30 (15 Nl/min) Belastung: 2 kg/cm

Tabelle IV - Porengrößenverteilung

	5	5-6	Porenqröße ( ι	7-10	»	10-100	100-3000
Pellets mit Säge- nehlzuschlag (Erfindung)	20	13	6-7	18	39	0
Pellets mit Koks- suschlag (Vergleich)	22	12	10	16	18	21
Jbliche Pellets	23	42	11	9	5	0
		21

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Tabelle V - Chemische Zusammensetzung

	Fe ins- . ge samt	FeO	SiO₂	Al	2°3	CaO	MgO	CaO/SiO₂
Pellets mit Sägemehlzu schlag (Erfindung)	6OjO	0,40	4 _T0	1	,60	5_t4O	1 _t82	1,35
Pellets mit Kokszuschlag (Vergleich)	61,0	3,25	3,9	1	,50	5,30	1 ,80	1,36
Übliche Pellets	60,1	0,50	4 ,0	1	,57	5,40	1 ,85	1,35

Wie sich aus den Tabellen III bis V und den Fig. 2 und 3 ergibt, haben die Pellets nach der Erfindung (Pellets mit Sägemehlzuschlag) Poren mit großen Durchmessern und einer starken Porosität, eine verminderte Menge an FeO, eine ausgezeichnete Reduzierbarkeit und ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf die Erweichung und Haftung sowie gleichzeitig eine Druckfestigkeit, die zur Verwendung der Pellets in einem Hochofen geeignet ist.

Die als Vergleich dienenden Pellets andererseits, bei denen anstelle eines Sägemeh!Zuschlags ein Kokszuschlag verwendet wird, haben Poren mit grossen Durchmessern, enthalten aber FeO in extrem größeren Mengen und besitzen eine geringe Druckfestigkeit. Auch die Reduzierbarkeit und die Eigenschaften hinsichtlich der Erweichung und Haftung sind

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schlechter als bei üblichen Erzeugnissen.

In der nachstehenden Tabelle VI sind die Ergebnisse von tatsächlichen Arbeitsabläufen gezeigt, bei denen die Pellets nach der Erfindung einem Hochofen zusammen mit Stückerz eingegeben wurden, wobei die üblichen Pellets in unterschiedlichen Mengenanteilen ersetzt wurden.

Tabelle VI - Ergebnisse bei tatsächlichen Arbeitsablaufen

	Anteile	Schwankungen beim Wind druck (g/cm /h)	502	an Pellets	mit Sägemehlzuschlag.„.	75
Erzeugte Menge (t/Tag)	0	25	35	1219
Koksverbrauch (kg/t)	1107	1154	1142	445
Ölverbrauch (kg/t)	491	465	458	31
Brennstoffverbrauch (kg/t)	35	32	35	476
Korrigierter Brenn stoffverbrauch (kg/t)	525	497	483	475
Windvolumen (Nm /min)	529	504	495	999
Winddruck / Volumen	1002	998	998	0,99
Erz/Koks	1,18	1 ,08	1 ,06	3,41
Schlupf (Kai/Tag)	3,07	3,20	3,31	4,8
Hängen (Mal/Tag)	26,0	7,0	6,7	0
0.4	0	0_r14	355
502	472

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Aus der Tabelle VI ergibt sich eindeutig, daß bei größer werdendem Anteil der Pellets nach der Erfindung der Koks- und der Brennstoffverbrauch beträchtlich geringer werden, gleichzeitig die Schlupfanzahl (d.h. das Rutschen der Gicht) und die Schwankungen beim Winddruck geringer werden, so daß sich ein stabilerer Betriebsablauf ergibt. Auch wird zusätzlich die Produktivität verbessert und die erzeugte Menge kann um etwa 1o% gesteigert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Poröses Pellet aus Eisenerz, dadurch gekennzeichnet , daß dem Eisenerz ein brennbares Material zugemischt wird, das eine Teilchengröße von kleiner als 2 mm hat und bei einer Temperatur von kleiner als 400 C entflammbar ist, daß das Gemisch pelletiert und das brennbare Material verbrannt wird und daß das Pellet aus Eisenerz eine Porengrößenverteilung hat, die sich aus mehr als 3o% Poren mit einem Durchmesser von größer als 1o pm und einem Porenrest mit einem Durchmesser von kleiner als 1o pm zusammensetzt, wobei die Gesamtpo-

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rosität größer als 3o% und der FeO-Gehalt kleiner als 1% ist.

2. Pellet nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Basizität (CaCVSiO₂) von o,7 bis 2.

3. Pellet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß es mit o,5 bis 2,5 Gew.% MgO vermischt ist.

4. Pellet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das brennbare Material in einer Menge von o,5 bis 8 Gew.% des Eisenerzes auf trockener Basis zugemischt wird.

5. Pellet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das brennbare Material eine Teilchengröße von vorzugsweise kleiner als o,5 mm hat.

6. Verfahren zur Herstellung von porösen Pellets aus Eisenerz, dadurch gekennzeichnet , daß dem Eisenerz ein brennbares Material mit einer Teilchengröße von kleiner als 2 mm in einer Menge von o,5 bis 8 Gew.% auf trockener Basis beigemengt wird, das bei einer Temperatur von kleiner als 400 C entflammbar ist, das ferner

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geeignete Mengen an Bindemittel und Wasser zugegeben werden, daß das sich ergebende Gemisch pelletiert wird,
daß die so gebildeten Pellets vorab gebrannt werden, wobei mehr als 9o Gew.% vom brennbaren Material verbrannt wird,
bevor die Brenntemperatur bei dieser Vorbrennung 800 C erreicht und daß ferner die Pellets bei Temperaturen von
123o°C bis 135o°C gebrannt werden, wobei sich eine Vielzahl von Poren in den Pellets bildet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenerz ferner mit CaO so gemischt wird, daß eine Basizität (Ca(VSiO₂) von o,7 bis 2 eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Eisenerz ferner mit o,5 bis

2,5 Gew.% MgO vermischt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Pellets eine Porengrößenverteilung haben, die sich aus mehr als 3o % Poren mit
einem Durchmesser von größer als 1o 11m und einem Porenrest mit einem Durchmesser von kleiner als 1o um zusammensetzt, wobei die Gesamtporosität größer als 3o% und der FeO-Gehalt kleiner als 1 Gew.% ist.

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10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das brennbare Material zusammen mit dem Eisenerz vor dem Pelletieren trocken zerkleinert bzw. gemahlen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6 oder 1o, dadurch g e kennzeichnet, daß das brennbare Material zu Teilchen zerkleinert wird, die kleiner als o,5 mm im Durchmesser sind.

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