DE4109396A1 - Verfahren zum herstellen von eisenerz-pellets - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Eisenerz-Pellets, bei dem Grünpellets auf einen mit einem Wanderrost mitgeführten Rostbelag aufgegeben, getrocknet, gebrannt, gekühlt und vom Rostbelag getrennt der Verhüttung zugeführt werden.

Das Pelletieren hat in den letzten Jahren eine außergewöhnlich starke Verbreitung gefunden, und die Pellets stellen in vielen Ländern einen wesentlichen Bestandteil des Hochofenmöllers für die Eisengewinnung und als Einsatzstoff für die Stahlherstellung über die Direktreduktion dar.

Der Einsatz von Pellets in Hochöfen erlaubt, die Schmelzleistung zu steigern bei gleichzeitig vermindertem Koksverbrauch. Diese Vorteile ergeben sich dadurch, daß die Pallets bei hohem Eisengehalt verhältnismäßig geringe Gangartbestandteile aufweisen, so daß der Hochofen von der Schlackenarbeit wesentlich entlastet wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich die physikalischen und metallurgischen Eigenschaften mit den Pellets gezielt und optimal sowohl auf die Erfordernisse eines leistungsfähigen Hochofenbetriebes als auch auf die der Direktreduktion einstellen lassen.

Diese Vorteile, die sich aus einer günstigen Reaktionskinetik ergeben, wenn die Pellets mit einer aus Erfahrungen gewonnenen mittleren Pelletgröße, die bei einem Durchmesser von 10 mm liegt, eingesetzt werden, gehen jedoch teilweise verloren, wenn die Pellets eine ungenügende Niedrigtemperatur-Reduktionsstabilität aufweisen. Dies ist der Fall, wenn keine starken Bindungskräfte vorhanden sind, die das Kornhaufwerk zusammenhalten, so daß Risse in und zwischen den Eisenoxidkörnern entstehen und die Pellets bei Reibung und Druck zerfallen, wie dies bei niedriger Reduktionstemperatur und längerem Aufenthalt, entsprechend den Verhältnissen im obersten Teil des Hochofens geschieht.

Bei Untersuchungen in Pelletieranlagen wurde gefunden, daß die Niedrigtemperatur-Reduktionsstabilität von Pellets durch eine thermische Beanspruchung unterhalb der Brenntemperatur nachteilig beeinflußt wird. Diese Temperatur, die zu einer als "Temperung" bezeichneten Nachbehandlung führt, kann beispielsweise durch eine ausgedehnte Nachbrennzone auf dem Wanderrost oder durch Absenken der Temperatur am Auslaufende eines Drehrohrofens eintreten.

Dieser Zusammenhang ergibt sich besonders deutlich bei dem Rostbelag in einer Wanderrostanlage, der bei der heute üblichen Arbeitsweise aus gebrannten Pellets einer vorgegebenen Kornfraktion besteht. Bei der Pelletsiebung gelangt ein Teil dieser Rostbelagpellets in die Produktion und beeinflußt gemäß seinem mengenmäßigen Anteil die Qualität der für die Verhüttung bestimmten Pellets.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von qualitativ hochwertigen Eisenerz-Pellets zu schaffen, die keinen oder nur einen geringfügigen Anteil an Bestandteilen aufweisen, die aufgrund einer Temperung bei einer Temperatur knapp unter der Brenntemperatur eine unzureichende Niedrigtemperatur-Reduktionsstabilität aufweisen.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, erfindungsgemäß als Rostbelag gleichgeformte, innerhalb enger Toleranzen gleichgroße, regelmäßig geformte geometrische Körper mit mindestens dem 1,5fachen der mittleren Größe der Pellets zu verwenden und diese Körper im ständigen Umlauf nach dem Trennen von den gebrannten Pellets zum Anfang des Wanderrosts zurückzuführen. Diese Körper können als Quader, Zylinder oder vorzugsweise Kugeln gestaltet sein, die sich mit sehr engen Größentoleranzen im Bereich von einigen Zehntel Milimetern herstellen lassen.

Demgegenüber umfaßt die Verteilungskurve der Durchmesser der Pellets einen großen Bereich, der von staubförmigem Abrieb bis zu mehreren agglomerierten Pellets, "Cluster" genannt, reicht. Durch Auswahl eines Größenbereichs für die Körper, der einen ausreichenden Abstand zu den größten Pellets aufweist, ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die Pellets und die Körper nach dem Abkühlen im Anschluß an den Wanderrost voneinander zu trennen, die Körper zum Anfang des Wanderrosts zurückzuführen und wieder als Rostbelag aufzugeben und die Pellets zur Verhüttung weiterzuleiten. Die Körper können aus einem beliebigen geeigneten Material wie Metall, Metallkarbid, Siliziumkarbid vorzugsweise aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit, z. B. einem Keramikmaterial bestehen und als Kugeln geformt sein.

Wenn der Rostbelag aus Keramikkugeln eines engen Durchmesserbereichs besteht, weist der Rostbelag einen gleichbleibenden Widerstand für die durch den Rostbelag hindurchgeführten Gase zum Trocknen, Brennen und Abkühlen auf, was sich auf die erforderliche Gebläseleistung und die Temperaturregelung günstig auswirkt.

Vorzugsweise können die Keramikkugeln aus Aluminiumoxid bestehen. Sie weisen eine hohe Abriebfestigkeit, Hitzebeständigkeit und mechanische Widerstandsfähigkeit auf, so daß sie sich über einen langen Zeitraum einsetzen lassen. In besonders vorteilhafter und kostensparender Weise lassen sich auf den als Rostbelag erforderlichen Durchmesser abgenutzte Keramikkugeln aus Kugelmühlen verwenden, die sonst entsorgt werden müßten. Auch Metallkugeln aus Kugelmühlen lassen sich verwenden.

Das Trennen des Rostbelags von den gebrannten Pellets kann in verschiedener, geeigneter Weise durchgeführt werden vorzugsweise können die gebrannten Pellets und die Keramikugeln im Anschluß an den Wanderrost durch Sieben voneinander getrennt werden.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorteilhafterweise ein Wanderrost mit Rostwagen aus einem Rahmen mit Rädern und auf Querträgern angeordneten Roststegen Verwendung finden, bei denen die Roststäbe auf den Querträgern mittels kleinflächiger Vorsprünge aufliegen. Auf diese Weise wird eine Entlastung der Rostwagen von der Wärmebeanspruchung erreicht, so daß sich die Rostwagen weniger schnell verformen. Durch die kleinflächige Auflage der Roststäbe auf den Querträgern der Rostwagen wird nämlich der Wärmeübergang von den Roststäben auf die Querträger der Rostwagen erheblich vermindert. Die Vorsprünge können entweder an der Auflagefläche der Roststäbe oder an der Auflagefläche der Querträger angeordnet und nockenartig oder leistenartig gestaltet sein.

Eine weitere Verminderung des Wärmeübergangs von den Roststäben auf die Querträger der Rostwagen läßt sich erreichen, indem die Vorsprünge aus wärmeisolierendem Material, vorzugsweise aus Keramikmaterial bestehen.

Die Roststäbe selber lassen sich gegen eine Wärmebelastung dadurch schützen, daß sie als Verbundroststäbe mit einer Auflage aus Keramikmaterial gestaltet sind.

Diese Auflage aus Keramikmaterial kann vorzugsweise aus Aluminiumoxid bestehen und in entsprechende Führungen der Roststäbe eingesteckt, eingeschoben oder festgeklemmt sein. Eine dauerhafte Verbindung zwischen der Auflage aus Keramikmaterial und den Roststäben läßt sich auch dadurch erreichen, daß die Auflage Hinterschnitte oder Vorsprünge aufweist und jeweils eine Auflage in eine Gußform eingelegt und der Roststab daran angegossen wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Ablaufplan einer Pelletieranlage,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Rostwagens und

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Verbundroststabes.

Ein umlaufender Förderer 1 besteht aus aneinandergereihten schienengeführten Rostwagen 2. Diese Rostwagen 2 laufen mit Rädern in den Schienen des Förderers 1, werden in nicht dargestellter Weise im Umlaufangetrieben und bestehen aus Stahl, so daß sie vor den hohen Brenntemperaturen von über 1300°C geschützt werden müssen. Dies geschieht durch einen Rostbelag 5 aus Keramikkugeln, der von einem Silo 3 am Anfang des Förderers 1 in einer Dicke von 5 bis 10 cm, vorzugsweise B cm auf die Rostwagen 2 aufgebracht wird. Danach werden Grünpellets aus einer Pelletierungsvorrichtung 4 in einer relativ dicken Schicht 6 von 20 bis 35 cm aufgebracht.

Danach gelangen die Rostwagen 2 mit dem Rostbelag 5 und der Schicht 6 aus Grünpellets in einen Trocknungsbereich 1, der mittels eines Gebläses 8 mit vorgewärmter Luft beaufschlagt ist. Diese vorgewärmte Luft tritt durch die Schicht 6 und den Rostbelag 5 hindurch und gelangt unterhalb des Förderers 1 in eine Kammer des Trocknungsbereichs 1, von wo die angewärmte Luft ins Freie geleitet oder mit ihrem Wärmeinhalt auf andere Weise verwendet wird.

Nach dem Trocknen werden die Grünpellets einer Brennzone 9 zugeführt. Diese Brennzone 9 ist, wie schematisch dargestellt, mit Brennern 10 beaufschlagt und die Brenngase treten durch die Schicht 6 von getrockneten Grünpellets und den Rostbelag 5 hindurch. Die Grünpellets werden hier bei einer Temperatur von ca. 1300°C gebrannt, jedoch schützt der Rostbelag 5 die Rostwagen 2 vor einer direkten Einwirkung dieser hohen Temperaturen. Die Brenngase werden ebenfalls unterhalb der Rostwagen 2 in einer Kammer der Brennzone 9 zusammengefaßt und einem Kamin, ggf. nach einer Reinigung, zugeführt.

Danach werden die gebrannten Pellets in einem Kühlbereich 11 abgekühlt, indem mittels eines Gebläses 12 kalte Luft von unten durch die Schichten 5, 6 hindurchgeblasen wird. Auch hier ist eine Kammer 11 angeordnet, aus der die erwärmten Kühlgase entweder ins Freie abgelassen oder zur Ausnutzung ihres Wärmeinhalts weitergeleitet werden.

Im Umkehrbereich des Förderers 1 im Anschluß an den Kühlbereich 11 ist ein erstes Rüttelsieb 13 für Feines angeordnet. Durch dieses Rüttelsieb 13 fallen die Bestandteile hindurch, deren Korngröße kleiner als 5 mm ist. Im Anschluß an das Rüttelsieb 13 ist ein weiteres Rüttelsieb 15 angeordnet, das den Korngrößenbereich bis zu einem Durchmesser von maximal 15 mm hindurch fallen läßt. Der somit auf eine Auffang- und Transportvorrichtung 16 gelangende Korngrößenbereich von 5 bis 15 mm Durchmesser entspricht der für die Verhüttung geeigneten Korngröße der Pellets und wird daher der Verhüttung zugeführt.

Ein weiteres Rüttelsieb 17 dient dazu, die Keramikkugeln mit einem Durchmesser von etwa 20 mm von agglomerierten Pellets mit einem Durchmesser von mehr als 20 mm zu trennen, die Keramikkugeln fallen durch das Rüttelsieb 17 hindurch auf eine Auffang- und Transportvorrichtung 18 und werden von dort dem Silo 3 zugeführt. Die nicht durch das Sieb 17 hindurchfallenden agglomerierten Pelletsclusters gelangen in eine weitere Auffang- und Transportvorrichtung 19 und können entweder ebenfalls direkt zur Weiterverarbeitung mit den Pellets auf der Auffang- und Transportvorrichtung 16 zusammengeführt oder vorher zerkleinert werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine einfache Trennung des ständig umlaufenden Rostbelags 5 aus Keramikkugeln von den gebrannten Pellets erreicht. Die Abnutzung der Keramikkugeln ist sehr gering, so daß sie sich über einen langen Zeitraum einsetzen lassen. Der Aufwand zum Trennen der Keramikkugeln von den gebrannten Pellets ist ebenfalls sehr gering, da die beschriebenen Rüttelsiebe an jeder üblichen Pelletierungsanlage vorhanden sind und nur in ihrer Maschenweite angepaßt werden müssen. Es können keine Pellets oder Abrieb davon in den Kreislauf des Rostbelags gelangen, so daß nicht mehr die Gefahr besteht, daß getemperte Pellets mit ihrer verringerten Niedertemperatur- Reduktionsstabilität in die Produktion gelangen. Umgekehrt können Keramikkugeln, sollte dies tatsächlich einmal geschehen, ohne Schaden anzurichten, mit gebrannten Pellets in einen Hochofen gelangen, da sie aus reinem Aluminiumoxid bestehen und die Verhüttung in keiner Weise beeinträchtigen.

Die Körper können auch aus Metallkarbid, Siliziumkarbid oder gegebenenfalls aus Metall bestehen.

Die Rostwagen bestehen aus einem Stahlrahmen 20 mit parallelen Querträgern 21. Am Stahlrahmen 20 sind Räder 22 angeordnet, die auf Führungsschienen 23 laufen. Roststäbe 24 sind im Rahmen 20 durch die Querträger 21 gehalten und dienen als Träger für den auf dem Wanderrost mitgeführten Rostbelag, der gegen seitliches Herabfallen durch Seitenwände 30 am Rostwagen 2 gesichert ist. Die Roststäbe 24 können verschiedenartig geformt sein, wie sich aus den herausgezogenen Roststäben 24a, 24b und 24c ergibt. Diese Roststäbe 24a, 24b, 24c weisen Füße 28 auf, die die Querträger 21 untergreifen.

Um den Wärmeübergang von den Roststäben 24 auf den Rahmen 20 und die Querträger 21 des Rostwagens 2 so gering wie möglich zu halten, weisen die Roststäbe 24 an der Auflagefläche nocken- oder leistenartige Vorsprünge 29 auf, so daß die Roststäbe 24 nur in Punkt- oder Linienberührung mit dem Rahmen 20 und den Querträgern 21 stehen. Die nocken- oder leistenartigen Vorsprünge 29 können vorzugsweise aus wärmeisolierendem Material, z. B. Keramikmaterial bestehen. Ebenso können die Roststäbe 24 eine wärmeisolierende Auflage 26, vorzugsweise aus Keramikmaterial aufweisen. Diese Auflage 26 dient zur Wärmeisolierung der Roststäbe 24.

Da Keramikmaterial, z. B Aluminiumoxid einen erheblich höheren Schmelzpunkt hat als das Material der Roststäbe 24, das aus liegiertem Stahlguß bestehen kann, lassen sich Verbundroststäbe in der Weise herstellen, daß eine Auflage 26 aus gebranntem Aluminiumoxid, das Hinterschnitte in Form eines Schwalbenschwanzes 27 und Vorsprünge 29 aufweist, in eine Gußform eingelegt wird und anschließend das metallische Unterteil 25 des Roststabs 24 an die keramische Auflage 26 angegossen wird.

Auf diese Weise lassen sich Verbundroststäbe 24 herstellen, die eine erhöhte Lebensdauer aufgrund der Auflage 26 aus Aluminiumoxid aufweisen und die Rostwagen 2 zusätzlich zum Rostbelag 5 aus Keramikkugeln oder Kugeln aus anderem Material durch die punktweise Auflage über die einstückig mit der Auflage 26 hergestellten nockenartigen Vorsprünge 29 vor übergroßer Wärmeeinwirkung schützen.

Claims (16)

1. Verfahren zum Herstellen von Eisenerz-Pellets, bei dem Grünpellets auf einen mit einem Wanderrost mitgeführten Rostbelag aufgegeben, getrocknet, gebrannt, gekühlt und vom Rostbelag getrennt der Verhüttung zugeführt werden und bei dem der Rostbelag aus gleichgeformten, innerhalb enger Toleranzen gleichgroßen, geometrischen Körpern mit mindestens dem 1,5fachen der mittleren Größe der Pellets besteht, die im ständigen Umlauf nach dem Trennen von den gebrannten Pellets zum Anfang des Wanderrosts zurückgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von kugelförmigen Körpern mit einem Durchmesser, der etwa das 1,5- bis 2,5fache des mittleren Durchmessers der Pellets beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von auf den benötigten Durchmesser abgenutzte Kugeln aus Kugelmühlen.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Keramikkugeln mit einem Durchmesser, der das 2fache des mittleren Durchmessers der Pellets beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von Aluminiumoxid-Keramikkugeln.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrannten Pellets und die Keramikkugeln im Anschluß an den Wanderrost durch Sieben voneinander getrennt werden.

7. Rostwagen aus einem Rahmen mit Rädern und auf Querträgern angeordneten Roststäben für einen Wanderrost zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe (24) auf den Querträgern (21) mittels kleinflächiger Vorsprünge (29) aufliegen.

8. Rostwagen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (29) an der Auflagefläche der Roststäbe (24) angeordnet sind.

9. Rostwagen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (29) an der Auflagefläche der Querträger (21) angeordnet sind.

10. Rostwagen nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (29) nockenartig gestaltet sind.

11. Rostwagen nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (29) leistenartig gestaltet sind.

12. Rostwagen nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (29) aus wärmeisolierendem Material bestehen.

13. Rostwagen nach dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (29) aus Keramikmaterial bestehen.

14. Rostwagen nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe, (24) als Verbundroststäbe mit einer Auflage (26) aus Keramikmaterial gestaltet sind.

15. Rostwagen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (26) in entsprechende Führungen des Roststabs (24) eingesteckt ist.

16. Rostwagen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (26) Hinterschnitte (27) aufweist und der Roststab (24) an die Auflage (26) angegossen ist.