DE60015414T2

DE60015414T2 - Verfahren zur Herstellung legierter Briketten durch Heissbrikettieren von direkt-reduziertem Eisen

Info

Publication number: DE60015414T2
Application number: DE60015414T
Authority: DE
Inventors: Henrique Machado Zuloaga; Oscar G. Dam
Original assignee: International Briquettes Holding
Current assignee: International Briquettes Holding
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: JP4010526B2; ATE281536T1; MXPA00003063A; US6030434A; EP1041163A1; DE60015414D1; JP2000309840A; EP1041163B1; KR20000063090A; ES2234469T3; AU723294B1; KR100336013B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von heißbrikettiertem Eisen und insbesondere ein Verfahren zum Heißbrikettieren von festen metallisierten Eisenpartikeln zum Herstellen von legierten Briketts.
Heißgeformte Eisenbriketts werden mit Kohlenstoffgehalt in einem breiten Bereich hergestellt, und solche Briketts sind als Einsatzmaterialien für die Eisen- und Stahlherstellung nützlich. Solche Briketts werden im Handel als heißbrikettiertes Eisen oder HBI bezeichnet. Die Heißbrikettierungstechnik ist nützlich und wird angewendet, um Reoxidation und Selbstzündung von metallisierten Eisenoxiden entweder als Feingut oder in Pelletform zu reduzieren, die vorteilhafterweise Seetransport zulässt.
Das US-Patent Nr. 5,698,009 betrifft ein Verfahren zum Brikettieren von vorreduzierten Heißeisenpartikeln zum Erzeugen von heißem Roheisen. In diesem Patent wird vorreduziertem heißem Eisen oder Partikeln ein Bindemittel wie z.B. ein aluminiumhaltiges Metallpulver zugegeben, bevor es einem Schmelzofen zugeführt wird. Ziel ist es, eine ausreichende mechanische Kompressionsfestigkeit in resultierenden Feststoffen zu erzeugen, damit sie die Belastung in einem Schmelzofen aushalten können. Die eingesetzten Bindematerialien haben einen negativen Einfluss auf die Energieausnutzung bei diesem Prozess und können auch die Qualität des erzeugten Metalls beeinträchtigen.
Es besteht weiterhin Bedarf an einem geeigneten Verfahren zur Herstellung von heißbrikettiertem Eisen in einem effizienten Prozess, mit dem sich auch ein Produkt hoher Qualität ergibt.
Darüber hinaus erfordern Stahlherstellungsverfahren häufig kostspielige Legierungsadditive oder Metalle, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.
Es ist daher die hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Eisenlegierungsbriketts auf eine effiziente Weise zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Eisenlegierungsbriketts zur Verfügung zu stellen, die wünschenswerte Legierungsmetalle beinhalten, die in speziellen Stahlherstellungsverfahren nützlich sind.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Eisenlegierungsbriketts bereitzustellen, bei dem das Brikettendprodukt ein hohes Maß an Metallisierung hat.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend aufgezeigt.
Die Probleme werden mit den Lehren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Besondere Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen dargelegt. Alle Kombinationen von wenigstens zwei der beschreibenden Elemente und technischen Merkmale, die in den Ansprüchen und/oder in der Beschreibung offenbart sind, fallen in den Rahmen der Erfindung.
Die obigen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden problemlos erreicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Eisenlegierungsbriketts durch Heißbrikettierung zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen heißer, metallisierter Eisenpartikel mit einer Temperatur von zumindest etwa 650°C und einem anfänglichen Metallisierungsgrad von zumindest etwa 90 Gew.-%; Bereitstellen eines Additivs, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Ferrolegierungspulver, metallhaltiger Asche und Gemischen davon, wobei das genannte Additiv ein Legierungsmetall enthält; Mischen von Eisenpartikeln auf der genannten Temperatur mit dem genannten Additiv, um ein Gemisch aus den genannten Partikeln und dem genannten Additiv zur Verfügung zu stellen; und Ausformen des Gemisches zu Briketts, die das genannte Legierungsmetall enthalten.
In einem weiteren erfinderischen Schritt enthält das genannte Additiv ferner ein reduzierendes Metall, wobei der genannte Mischschritt das genannte reduzierende Metall mit den genannten Partikeln reagieren lässt, so dass die genannten metallisierten Eisenpartikel weiter auf einen Metallisierungsgrad reduziert werden, der höher ist als der anfängliche Metallisierungsgrad. Der Mischschritt soll derart ausgeführt werden, dass ein Molverhältnis von metallisiertem Eisen in den genannten metallisierten Eisenpartikeln zu dem genannten Legierungsmetall und dem genannten reduzierenden Metall in dem genannten Additiv zwischen etwa 1 und etwa 3 zur Verfügung gestellt wird. Weitere Vorschläge sind, dass das Additiv ein partikuläres Material ist und eine Partikelgröße zwischen etwa 5 Mikron und etwa 250 Mikron hat und/oder dass das genannte Ferrolegierungspulver wenigstens ein Element aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chrom, Nickel, Vanadium, Mangan, Silizium, Niob und Mischungen davon. Die genannte metallhaltige Asche enthält das genannte Legierungsmetall, das ausgewählt werden kann aus der Gruppe bestehend aus Titan, Cobalt, Vanadium, Chrom, Niob, Mangan, Nickel und Mischungen davon. Das genannte Ferrolegierungspulver umfasst vorzugsweise Ferrosilizium und die genannte metallhaltige Asche umfasst Asche, die Vanadiumoxid und Nickeloxid enthält.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die genannte metallhaltige Asche zwischen etwa 11 Gew.-% und etwa 48 Gew.-% Vanadiumoxid und zwischen etwa 12 Gew.-% und etwa 44 Gew.-% Nickeloxid umfassen; das genannte Additiv beinhaltet die genannte metallhaltige Asche, und die genannte Asche ist ein Abfallprodukt, das von einem separaten Prozess erhalten wird. Das Pulveradditiv beinhaltet vorzugsweise sowohl Ferrolegierungspulver als auch metallhaltige Asche. Das am meisten bevorzugte Ferrolegierungspulver ist Ferrosilizium, und es wird bevorzugt, dass die metallhaltige Asche ein oder mehrere Übergangsmetallelemente enthält, am meisten bevorzugt werden Vanadiumoxid und Nickeloxid. Eine solche Asche ist ein aus verschiedenen Verbrennungsprozessen von Kohlenwasserstoff leicht zu gewinnendes Abfallprodukt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung sieht vorteilhafterweise die Verwendung von Abfallprodukten aus der Verbrennung von Kohlenwasserstoff und die Nutzung von Wärme auf effiziente Weise vor, um Briketts hoher Qualität bereitzustellen, die erwünschte Legierungsmetalle enthalten, und um gleichzeitig den Energieverbrauch und die Kosten der Abfallentsorgung zu reduzieren.
Der genannte Schritt des Bereitstellens der genannten heißen, metallisierten Eisenpartikel kann die Zuführung von Eisenoxid zu einem Reduktionsbehälter und das Kontaktieren des genannten Eisenoxids mit einem Reduktionsgas in dem genannten Reduktionsbehälter umfassen, um die genannten heißen, metallisierten Eisenpartikel mit dem genannten anfänglichen Metallisierungsgrad hervor zu bringen. Der Behälter kann ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Blasenschichtreaktoren, Sprudelschichtreaktoren, umlaufenden Flüssigkeitsbettreaktoren, Kammeröfen und Schachtöfen. Der genannte Mischschritt erfolgt vorzugsweise in dem genannten Reaktor.
Das Additiv beinhaltet das genannte Ferrolegierungspulver, das ein reduzierendes Metall enthält, wobei der genannte Mischschritt bewirkt, dass das reduzierende Metall mit dem Sauerstoff in den genannten heißen, metallisierten Eisenpartikeln reagiert, so dass sich reduzierende Metalloxide bilden, wobei bei der Bildung der genannten reduzierenden Metalloxide vorzugsweise Hitze frei wird, so dass die Energieanforderungen für anschließende Schmelzprozesse verringert werden.
Die genannten heißen, metallisierten Eisenpartikel können etwa 2 Gew.-% Kohlenstoff enthalten. Diese heißen, metallisierten Eisenpartikel und das genannte Additiv werden bei einer Temperatur zwischen etwa 700°C und etwa 800°C, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen etwa 740°C und etwa 790°C gemischt. Der genannte Formungsschritt erfolgt bei einer Temperatur zwischen etwa 650°C und etwa 740°C, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen etwa 670°C und etwa 720°C.
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen hervor, die schematisch einen mehrstufigen Prozess gemäß der vorliegenden Erfindung illustrieren. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Eisenlegierungsbriketts und insbesondere ein Verfahren zum Heißbrikettieren von massiven, metallisierten Eisenpartikeln zum Erzeugen von legierten Briketts.
1 illustriert schematisch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Verfahren werden Partikel aus Eisenoxid durch die Leitung 12 einem Reduktionsbehälter 10 zugeführt. Der Reduktionsbehälter 10 kann ein Reaktor oder ein Behälter sein, der für eine Hochdruckbehandlung von Eisenoxidfeingut geeignet ist, wie z.B. ein Blasenschichtreaktor, ein Sprudelschichtreaktor oder ein umlaufender Flüssigkeitsbettreaktor, oder er könnte ein Reaktor sein, der für die Niederdruckbehandlung von Grobgut oder partikulärem Eisenoxid unter Verwendung eines Batch- oder Schachtofens geeignet ist. Durch einen Reduktionsgaskreis 14 wird Reduktionsgas zum Reduktionsbehälter 10 geleitet, der eine Gaseinlassleitung 16 und eine Gasauslassleitung 18 aufweist, die typischerweise zu einer Staubbeseitigungseinheit 20, einer Entwässerungseinheit 22 und ei ner Kohlendioxid-Beseitigungseinheit 24 führt. In den Einheiten 20, 22, 24 behandeltes Gas wird dann durch einen Kompressor 26 geleitet und nach Bedarf mit frischem Reduktionsgas aus der Leitung 28 gemischt und durch die Leitung 16 zum Reduktionsbehälter 10 zurückgeführt. Im Reduktionsbehälter 10 reagiert Eisenoxid mit dem Reduktionsgas, um heiße, metallisierte Eisenpartikel zu erzeugen, die den Reaktor 10 durch die Leitung 30 verlassen.
Dieses heiße, metallisierte partikuläre Eisenprodukt hat vorzugsweise einen Metallisierungsgrad von wenigstens etwa 90 Gew.-%, wobei der Metallisierungsgrad als das prozentuale Verhältnis von metallischem oder reduziertem Eisen zum Gesamteisen definiert wird. Dieses heiße, metallisierte partikuläre Eisenmaterial enthält gewöhnlich auch etwa 2 Gew.-% Kohlenstoff und zwischen etwa 1 und etwa 2 Gew.-% Sauerstoff.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Additiv mit dem heißen, metallisierten partikulären Eisenmaterial gemischt, z.B. durch die Leitung 32, und dann vorzugsweise zu einem Mischbehälter 34 gespeist, wo das Pulveradditiv die Aufgabe hat, die heißen, metallisierten Partikel weiter zu reduzieren oder zu metallisieren und bestimmte wünschenswerte Legierungsmetalle in die heißen, metallisierten Eisenpartikel einzuleiten, alles während Reaktionen, die exotherm sind und die vorteilhafterweise zusätzliche Wärme für nachfolgende Schmelz- oder andere Prozesse abgeben.
Das Additiv wird vorzugsweise mit dem heißen, metallisierten, partikulären Eisenmaterial bei einer Temperatur von wenigstens etwa 650°C, vorzugsweise zwischen etwa 700°C und etwa 800°C, am meisten bevorzugt zwischen etwa 740°C und etwa 790°C, gemischt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Additiv vorzugsweise ein partikuläres Additiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ferrolegierungspulver, metallhaltiger Asche und Mischungen davon. Am meisten bevorzugt wird, wenn das Additiv sowohl Ferrolegierungspulver als auch metallhaltige Asche enthält.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das Additiv vorteilhafterweise ein Legierungsmetall, das nach dem Abschluss des Prozesses in das Brikettendprodukt integriert wird. Dies ist dahingehend wünschenswert, dass die Briketts in verschiedenen Stahlherstellungsprozessen verwendet werden können, wo das jeweilige partikuläre integrierte Legierungsmetall bereits in den Briketts vorhanden ist. Weiter kann das Additiv gemäß der vorliegenden Erfindung auch vorteilhafterweise Reduktionsmetall beinhalten, das vorteilhafterweise während des Brikettierungsprozesses mit in den metallisierten Eisenpartikeln verbliebenem Eisenoxid reagiert, um eine zusätzliche Metallisierung zu bewirken und demzufolge eine Erhöhung des Metallisierungsgrades des resultierenden heißen, brikettierten Eisens zu erzielen.
Gemäß der Erfindung beinhalten geeignete Ferrolegierungspulver Ferrolegierungen aus Eisen mit wenigstens einem Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chrom, Nickel, Vanadium, Mangan, Silicium, Niob und Mischungen davon. Stärker bevorzugt wird, wenn das Ferrolegierungspulver Ferrosilizium, Ferromangan und Mischungen davon enthält, am meisten bevorzugt wird Ferrosilizium. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil, wie nachfolgend erörtert, Silizium als Reduktionsmetall dient und mit restlichem Sauerstoff in dem metallisierten Eisen, in einer exothermen Reaktion Siliziumoxid zu erzeugen. Zusätzlich zum Bereitstellen der wünschenswerten zusätzlichen Reduktion oder Metallisierung des partikulären Eisenmaterials können auch ein oder mehrere der oben genannten Metalle, die in dem Ferrolegierungspulver enthalten sind, ein wünschenswertes Legierungsmetall in dem Endprodukt sein.
Die metallhaltige Aschekomponente des Pulveradditivs ist vorzugsweise Flugasche, die als Abfall- oder Nebenprodukt aus verschiedenen anderen Prozessen wie der Verbrennung von festem oder flüssigem Kohlenwasserstoff erhalten werden kann. Die Aschekomponente des Additivs enthält typischerweise ein oder mehrere Metalle, die in dem Brikettendprodukt als Legierungsmetalle für die Verwendung in nachfolgenden Stahlherstellungsprozessen wünschenswert sind. Beispiele für wünschenswerte Legierungsmetalle sind unter anderem Titan, Cobalt, Vanadium, Chrom, Niob, Mangan, Nickel und beliebige weitere wünschenswerte Metalle, vorzugsweise solche, die hexagonal dichtgepackte (HCP), kubisch raumzentrierte (BCC) und kubisch flächenzentrierte (FCC) kristallografische Eigenschaften besitzen. Solche Asche beinhaltet vorzugsweise Übergangsmetalle, die gewöhnlich als Oxide, bevorzugt als Vanadiumoxid und Nickeloxid vorliegen. Diese Metalle können als Legierungsmetalle nützlich sein und sind daher wünschenswert und werden vorteilhafterweise in das Brikettendprodukt integriert. Geeignete Flugasche enthält vorzugsweise zwischen etwa 11 und etwa 48 Gew.-% Vanadiumoxid und zwischen etwa 12 und etwa 44 Gew.-% Nickeloxid, wobei am meisten bevorzugt wird, wenn das Vanadiumoxid als V₂O₃ oder V₂O₅ vorliegt. Der Rest einer solchen Asche kann gewöhnlich aus Siliziumoxid, Eisenoxid, Aluminiumoxid, Kohlenstoff und anderen typischen Verbrennungsprodukten bestehen.
Ein besonders bevorzugtes Additiv beinhaltet Ferrosilizium und Flugasche, die die oben identifizierten Anteile an Nickeloxid und Vanadiumoxid enthält.
Heiße, metallisierte Eisenpartikel und das Pulveradditiv werden vorzugsweise in einem Molverhältnis von metallisiertem Eisen zu Metallen in dem Additiv zwischen etwa 1 und etwa 3 gemischt.
Das Additiv ist vorzugsweise ein partikuläres Material mit Partikelgrößen zwischen etwa 5 und etwa 250 Mikron.
Wie nachfolgend ausführlicher erörtert wird, lässt sich leicht eine metallhaltige Asche erhalten, die ein wünschenswertes Legierungsmetall enthält, und gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung liegt dieses Legierungsmetall vorzugsweise in dem Endprodukt so vor, dass Briketts erhalten werden, die für spezifische Stahlherstellungsprozeduren äußerst nützlich sind.
Die heißen, metallisierten Eisenpartikel können geeigneterweise als Partikel, Feingut, Klumpen oder Pellets oder in einer beliebigen anderen geeigneten Form für die Behandlung im Reaktor 10 wie oben beschrieben bereitgestellt werden, und alle diese Formen werden nachfolgend allesamt als Partikel bezeichnet.
In dem Mischbehälter 34 werden die heißen, metallisierten Eisenpartikel und das Additiv vorzugsweise innig vermischt, um ein im Wesentlichen homogenes chemisches und mechanisches Gemisch aus den Elementen zu erhalten, vorzugsweise während sie einem Strom von heißem Inertgas wie reinem Stickstoff unterzogen werden, das durch Verbrennen von Kohlenwasserstoff oder mit einem beliebigen anderen verfügbaren Gas aus dem Reduktionskreis 14 erzeugt werden kann. Dieses Gas ist in Bezug auf die Prozessumgebung inert. Die Wahl eines geeigneten Inertgases ist von dem Oxidationspotential der in dem Pulveradditiv verwendeten Ferrolegierung und dem Kohlenstoffgehalt in den metallisierten Eisenpartikeln abhängig.
Inertgas kann dem Mischbehälter 34 geeigneterweise durch die Leitung 36 zugeführt werden.
Während des Mischschrittes dient der reduzierende Metallanteil des Additivs dazu, mit restlichem Eisenoxid in den heißen, metallisierten Eisenpartikeln zu reagieren, um eine weitere Reduktion oder Metallisierung derselben zu bewirken. Ferner werden die Legierungsmetallkomponenten des Additivs ebenfalls reduziert und in das Endprodukt integriert, so dass das Endprodukt einen höheren Grad an metallisiertem Eisen aufweist und reduzierte Legierungsmetallelemente und entfernbare Oxide wie z.B. Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Silica enthält.
Die oben genannten Reaktionen sind exotherm, so dass sie überschüssige Wärme erzeugen, die in dieser Stufe des Prozesses vorteilhafterweise zum Reduzieren des Energieverbrauchs verwendet werden kann, der für nachfolgende Schmelzprozesse und dergleichen benötigt wird. Darüber hinaus ist die Zunahme des Metalleisengehaltes des Produktes wünschenswert und ergibt ein Endprodukt höherer Qualität.
Von dem Mischbehälter 34 wird das heiße, feste Gemisch aus wenigstens teilweise reagierten heißen, metallisierten Eisenpartikeln und Pulveradditiv durch die Leitung 38 zu einer Brikettiermaschine typischerweise bei einer Temperatur zwischen etwa 650°C und etwa 740°C, bevorzugtermaßen zwischen etwa 670°C und 720°C gespeist, um die gewünschten heißlegierten Briketts zu erzeugen, die gewünschte Mengen an Legierungsmetallen enthalten, und solche heißen Briketts können entweder wie schematisch in 1 dargestellt ei nem Kühlkreislauf 40 zugeführt oder über die Leitung 42 in einen Schmelzofen gegeben werden.
Die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten heißen Briketts können so bearbeitet werden, dass sie eine Reihe verschiedener Metalle oder eine Kombination von Metallen oder anderen Legierungsadditiven enthalten, je nach der Endverwendung der Briketts. So können beispielsweise Briketts hergestellt werden, die vorgegebene Mengen an Nickel und Chrom als Legierungsmetalle enthalten, um ein Brikettendprodukt zu erzeugen, das für die Herstellung von Edelstahl nützlich sein würde. Alternativ können Briketts hergestellt werden, die vorgegebene Mengen an Vanadium und Mangan als Legierungsmetalle enthalten, die für die nachfolgende Verarbeitung von niedriglegierten Stählen oder Kohlenstoffstählen hoher Festigkeit nützlich sein würde. Es ist natürlich auch eine Reihe verschiedener anderer Typen von Briketts für andere spezifische Stahlherstellungstypen verfügbar.
Mit Bezug auf 2 wird eine alternative Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert. 2 ist im Wesentlichen mit 1 identisch, mit der Ausnahme, dass Additiv mit heißen, metallisierten Eisenpartikeln durch die Leitung 32a im Reduktionsbehälter 10 gemischt wird. Die Gemischauslassleitung 30 geht zur Mischkammer 34, um das gewünschte Reaktormaterial zur Bildung von Briketts wie oben beschrieben zuzuführen. Somit wird dem Reduktionsbehälter 10 in der Ausgestaltung von 2 im Rahmen der vorliegenden Erfindung partikuläres Additiv zugegeben. Es ist jedoch zu bemerken, dass bevorzugt wird, das partikuläre Additiv der vorliegenden Erfindung hinter dem Reduktionsbehälter 10, wie in 1 gezeigt, metallisiertem, partikulärem Eisenmaterial zuzuführen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines partikulären oder ein Pulveradditiv enthaltenden Ferrosiliziumpulvers und Asche, die Vanadium- und Nickeloxid enthält. Das Mischen eines solchen Pulveradditivs mit metallisierten Eisenpartikeln führt zu den folgenden exothermen Reaktionen, die entweder während des Brikettierverfahrens oder in der Vorheizstufe bei Temperaturen zwischen den Arbeitstemperaturbereichen und etwa 850°C vor dem vollständigen Schmelzen erfolgen. Die Reaktionen lauten wie folgt: 2 FeO + FeSi = 3Fe + SiO₂ FeO + C = Fe + CO 2 NiO + FeSi = Fe + 2 Ni + SiO₂ 2 V₂O₃ + FeSi = 3 Fe + 4 V + 3 SiO₂
Ähnliche Reaktionen können auch für Gemische aus Nickeloxid und Ferromangan-, Ferrosilizium- und Ferroaluminiumpulver stattfinden. Nickel und Vanadium reagieren im festen Zustand mit metallischem Eisen und bilden Eisenlegierungen für den Schmelzschritt bei Stahlherstellungsprozessen. Silizium reagiert mit Eisenoxid zu Siliziumoxid und reduziertem Eisen, und überschüssige Wärme aus der Siliziumoxid trägt auch zur Reduzierung des für den Schmelzprozess benötigten Energieverbrauchs bei.
Beispiel
In diesem Beispiel wurden Reduktionsreaktionen in einem Reduktionsbehälter durchgeführt, um ein heißes, metallisiertes, partikuläres Eisenmaterial mit einem Metallisierungsgrad von 92–93 Gew.-% zur Verfügung zu stellen. Dieses Material enthielt etwa 1,5–1,8 Gew.-% Kohlenstoff und etwa 1,8–2,0 Gew.-% Sauerstoff. Das Pulveradditiv enthielt etwa 100–120 kg Ferrosilizium pro Tonne heißes, brikettiertes Eisen und etwa 135–150 kg Flugasche pro Tonne heißes, bri kettiertes Eisen. Die Asche enthielt 48% Vanadiumoxid als V₂O₃ und V₂O₅ und 12% Nickeloxid. Das Eisen und das Additiv wurden in einem Molverhältnis von metallisiertem Eisen zu Nickel- und Vanadiumoxid von etwa 1,59 bis etwa 2,66 gemischt. Bei einer Prozesstemperatur von etwa 560°C erhöhte sich die Metallisierung des ursprünglichen heißen, metallisierten, partikulären Eisenmaterials um zwischen etwa 2 und etwa 3,5 Prozentpunkten vor dem Schmelzen durch Reagieren mit Kohlenstoff; und Nickel und Vanadium lagen in dem Endprodukt vor.
Die vorliegende Ausführungsform ist in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht als beschränkend anzusehen, der Umfang der Erfindung wird durch die beiliegenden Ansprüche definiert.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Eisenlegierungs-Briketts durch Heißbrikettierung, aufweisend die Schritte: Bereitstellen heißer, metallisierter Eisenpartikel mit einer Temperatur von zumindest etwa 650°C und einem anfänglichen Metallisierungsgrad von zumindest etwa 90 Gew.-%; Bereitstellen eines Additivs, das aus der Gruppe gewählt ist, welche aus Ferrolegierungspulver, metallhaltiger Asche und Mischungen daraus besteht, wobei das Additiv ein Legierungsmetall enthält; Mischen von Eisenpartikeln mit der genannten Temperatur und dem Additiv, um ein Gemisch aus den Partikeln und dem Additiv zur Verfügung zu stellen; und Ausformen des Gemisches als Briketts, welche das Legierungsmetall enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Additiv weiterhin ein reduzierendes Metall enthält, wobei der Mischschritt das reduzierende Metall mit den Partikeln reagieren lässt, derart, dass die metallisierten Eisenpartikel weiter auf einen Metallisierungsgrad reduziert werden, der höher als der anfängliche Metallisierungsgrad ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Mischungsschritt derart ausgeführt wird, dass ein molares Verhältnis von metallisiertem Eisen in den metallisierten Eisenpartikeln zum Legierungsmetall und dem reduzierenden Metall im Additiv von etwa 1 bis etwa 3 zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Additiv ein aus Partikeln bestehendes Material ist und eine Partikelgröße zwischen etwa 5 μm und etwa 250 μm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ferrolegierungspulver zumindest ein Element aufweist, welches aus der Gruppe gewählt ist, welche aus Chrom, Nickel, Vanadium, Mangan, Silizium, Niob und Mischungen daraus besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die metallhaltige Asche das Legierungsmetall enthält, und wobei das Legierungsmetall vorzugsweise aus der Gruppe gewählt ist, welche aus Titan, Kobalt, Vanadium, Chrom, Niob, Mangan, Nickel und Mischungen daraus besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die metallhaltige Asche zwischen 11 Gew.-% und 48 Gew.-% Vanadiumoxid und zwischen 12 Gew.-% und 44 Gew.-% Nickeloxid aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ferrolegierungspulver Ferrosilizium aufweist, und wobei die metallhaltige Asche Asche aufweist, die Vanadiumoxid und Nickeloxid enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Additiv metallhaltige Asche enthält und die Asche ein Abfallprodukt ist, welches bei einem separaten Prozess erhalten wird, vorzugsweise bei einem Verbrennungsprozess von Kohlenwasserstoffen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schritt des Bereitstellens der heißen, metallisierten Eisenpartikel das Zuführen von Eisenoxid zu einem Reduktionsbehälter sowie das Kontaktieren des Eisenoxids mit einem Reduktionsgas im Reduktionsbehälter umfasst, derart, dass heiße, metallisierte Eisenpartikel mit dem anfänglichen Metallisierungsgrad produziert werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Behälter aus der Gruppe gewählt ist, welche Blasenschichtreaktoren, Sprudelschichtreaktoren, umlaufende Flüssigkeitsbettreaktoren, Kammeröfen und Schachtöfen umfasst und/oder wobei der Mischschritt im Reaktor ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Additiv das Pulver aus Ferrolegierung enthält, welches ein reduzierendes Metall enthält, und wobei der Mischungsschritt bewirkt, dass das reduzierende Metall mit dem Sauerstoff in den heißen, metallisierten Eisenpartikeln derart reagiert, dass sich reduzierende Metalloxide bilden, wobei vorzugsweise bei der Bildung der reduzierenden Metalloxide Hitze frei wird, so dass die Energieanforderungen für anschließende Schmelzprozesse verringert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die heißen, metallisierten Eisenpartikel etwa 2 Gew.-% Kohlenstoff enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die heißen, metallisierten Partikel und das Additiv bei einer Temperatur zwischen 700°C und 800°C, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 740°C und 790°C, gemischt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Ausformungsschritt bei einer Temperatur zwischen 650°C und 740°C, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 670°C und 720°, durchgeführt wird.