DE60216734T2

DE60216734T2 - Verfahren zur härtung von selbst-reduzierenden agglomeraten

Info

Publication number: DE60216734T2
Application number: DE60216734T
Authority: DE
Inventors: Marcos de Albuquerque Rio de Janeiro RJ CONTRUCCI; Edmar Saul Marcheze
Original assignee: Startec Iron LLC
Current assignee: Startec Iron LLC
Priority date: 2001-03-20
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: ES2274969T3; RU2310691C2; DK1370698T3; CA2441524A1; CA2441524C; EP1370698B1; WO2002075009A1; EP1370698A1; US6565623B2; DE60216734D1; RU2003130757A; US20020166414A1; BR0208171B1; ATE348195T1; PT1370698E; BR0208171A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten von selbstreduzierenden Agglomeraten, die Eisenoxid und Zement als Bindemittel enthalten, um die mechanischen Festigkeitseigenschaften zu erreichen, die zu deren Verwendung in nachfolgenden Raffinationsprozessen für die Herstellung von Eisen erforderlich sind.
Die Aufbereitung eisenhaltiger Agglomerate begann in den 50iger Jahren. Diese Agglomerate hatten hauptsächlich die Form von Pellets mit der Aufgabe, die Verwendung mineralischer Feinanteile zu ermöglichen, die mit den konventionellen Methoden, wie sie beispielsweise in Hochöfen angewendet wurden, in Kupolöfen, Elektroöfen und anderen, als Ausgangsmaterialien wegen ihrer feinen Korngröße nicht akzeptabel waren, was speziell für den Fall von Eisenerz galt. Einige Zeit danach begann die Entwicklung selbstreduzierender Agglomerate. Diese Entwicklung war gekennzeichnet durch die Verwendung von kalt härtenden Bindemitteln und speziell Zement, Kalk und Siliciumdioxid, die als Härtungsmechanismus hauptsächlich Reaktionen mit Wasser (Hydratisierung) und in geringerem Umfang mit in der Luft vorhandenem Kohlendioxid (Carbonisierung) zeigen. Obgleich diese Reaktionen dem Agglomerat die gewünschten mechanischen Eigenschaften vermitteln, handelt es sich bei ihnen um langsame Reaktionen, die bis zur Vollständigkeit zwischen 10 und 30 Tage erfordern und in Abhängigkeit von den Wetterbedingungen sogar noch mehr (die Härtungsgeschwindigkeit verringert sich mit abnehmender Umgebungstemperatur).
Vor der Beschleunigung der vorgenannten Reaktionen der Hydratation wurden einige Alternativen entwickelt über die Behandlung der Agglomerate in Druckkesseln (Autoklaven) durch Aufbringung von Drücken in der Größenordnung bis zu 20 Atmosphären und Wasserdampf bei 250°C entsprechend der US-P-4 528 029. Der Hauptnachteil dieser alternativen Praxis besteht in den erforderlichen hohen Anlagenkosten und den komplizierten Betriebsbedingungen, die deren kommerzielle Anwendung schwierig machen. Aus der der US-P-4 468 253 ist ein Verfahren zur Herstellung von Pellets aus Eisenfeinerz, einem hydraulischen Bindemittel und Wasser bekannt, welches Verfahren das Trocknen mit Heißgas bei 65° bis 250°C, das Hydratisieren mit Wasserdampf bei 50° bis 100°C und das abschließende Trocknen mit Heißgas bei 100° bis 300°C umfasst.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von selbstreduzierenden Agglomeraten zur Verwendung bei der Erzeugung von Eisen gewährt.
In das Verfahren einbezogen ist die Herstellung einer Eisenoxid aufweisenden Partikelmischung, die Partikel aus Kohlenstoff mit einem Reduktionsmittel und einem Zement-Bindemittel enthält. Der Partikelmischung wird Wasser zugegeben, um darin einen Feuchtegehalt von etwa 7 bis 12% zu erzeugen. Danach wird die Partikelmischung zu Agglomeraten geformt. Die Agglomerate werden sequentiell und kontinuierlich vorgetrocknet, indem man sie mit Heißgas bei einer Temperatur von 80° bis 180°C kontaktiert, um den Feuchtegehalt der Agglomerate zu verringern.
In die Partikelmischung kann ein Flussmittel einbezogen werden.
Die Agglomerate können so angewendet werden, dass sie während des sequentiellen und kontinuierlichen Vortrocknens, Härtens und Trocknens eine absteigende Säule aufbauen.
Vorzugsweise kann der Feuchtegehalt der Partikelmischung etwa 8 bis 10% betragen.
Das sequentielle und kontinuierliche Vortrocknen, Härten und Trocknen kann bei Atmosphärendruck ausgeführt werden.
Der Schritt des Härtens wird über 4 bis 12 Stunden ausgeführt.
In die Eisenoxid enthaltenden Partikel können mindestens ein Eisenerz und Industrierückstand einbezogen sein.
Die absteigende Säule von Agglomeraten für sequentielles und kontinuierliches Vortrocknen, Härten und Trocknen kann sich in einem einzelnen Reaktorbehälter befinden.
Ferner wird gemäß der Erfindung ein Apparat zum Herstellen von ein Zement-Bindemittel aufweisenden, selbstreduzierenden Agglomeraten für die Anwendung in der Eisenerzeugung gewährt. Der Apparat schließt eine langgestreckte, vertikale Kammer zum Härten und Trocknen ein. Im oberen Teil der Kammer ist ein Einlass zum Einführen einer Partikelmischung der Agglomerate vorgesehen. Die Agglomerate weisen Eisenoxid enthaltende Partikel auf und Partikel aus einem Kohlenstoff enthaltenden Reduktionsmittel sowie ein Zement-Bindemittel mit einem Feuchtegrad darin von etwa 7 bis 12%. In der Kammer ist in einem oberen Abschnitt davon eine Vortrocknungszone zum Vortrocknen der Partikelmischung vorgesehen. Im mittleren Abschnitt der Kammer ist zum Härten des Zement-Bindemittels eine Härtungszone vorgesehen. Im unteren Abschnitt der Kammer ist zum Trocknen der Partikelmischung eine Trocknungszone vorgesehen.
In der Vortrocknungszone der Kammer sind Vorrichtungen zum Kontaktieren der Partikelmischung mit einem Heißgas bei einer Temperatur von etwa 80° bis 180°C zum Trocknen der Partikelmischung vorgesehen. In der Härtungszone sind Vorrichtungen zum Kontaktieren der Partikelmischung mit Wasser enthaltendem Heißgas bei einer Temperatur von etwa 70° bis 110°C zum Härten des Zement-Bindemittels vorgesehen. In der Trocknungszone sind Vorrichtungen zum Kontaktieren der Partikelmischung mit Heißgas bei einer Temperatur von etwa 80° bis 180°C zum Trocknen der Partikelmischung vorgesehen.
Im Inneren der Kammer sind Vorrichtungen zum Kontrollieren der durch Mischung des Gases von der jeweiligen Zone der Kammer vorgesehen. In diesem Zusammenhang kann das Gas zwischen den Zonen dosiert werden, um das durch Mischen zu regeln oder zu ermöglichen. Dieses schließt Mittel ein, um das Gas, das in die Vortrocknungszone eingeführt wurde, zu kanalisieren, um die Kammer in ihrem oberen Abschnitt zu verlassen, sowie um das in die Härtungszone eingeführte Gas zu kanalisieren, um die Kammer von einem Seitenaustritt an der Härtungszone zu verlassen, sowie um das in Vortrocknungszone eingeführte Gas zu kanalisieren, um die Kammer von einem Seitenaustritt an der Trocknungszone zu verlassen.
Es können Mittel vorgesehen werden, um Heißgas zum Kontakt mit einem äußeren Abschnitt der Kammer an deren Vortrocknungszone umzuleiten. In diesem Zusammenhang lässt sich das Heißgas umlenken, indem um den äußeren Abschnitt der Kammer herum zu ihr beabstandet ein Mantel vorgesehen wird sowie ein Durchlass, durch den das Heißgas in einen Zwischenraum gelenkt wird, der zwischen dem äußeren Kammerabschnitt und dem Mangel gebildet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht einer der Ausführungsformen des Apparates zur Verwendung beim Härten und Trocknen von Agglomeraten gemäß dem Verfahren der Erfindung und
2 ist eine Draufsicht auf den Apparat von 1.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorstehend beschriebenen selbstreduzierenden Agglomerate werden in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Apparates entsprechend der Darstellung in den 1 und 2 gehärtet und getrocknet. Dieser Apparat weist einen Reaktionsbehälter auf, der verallgemeinert mit V bezeichnet ist. Die Agglomerate treten in dem oberen Teil des Behälters an einer mit 1 bezeichneten Öffnung ein und durchlaufen sequentiell und kontinuierlich eine Sektion 2 zum Vortrocknen, eine Sektion 3 zum Härten und eine Sektion 4 zum Trocknen. Diese werden aus dem Behälter durch eine Auslassöffnung in dessen Boden aus getragen.
In der Sektion 2 zum Vortrocknen wird das Material mit Heißgas einer Temperatur von 80° bis 180°C durch ein Ventil 6 kontaktiert. Das vorgetrocknete Material fällt den Behälter entlang nach unten und tritt die Sektion zum Härten ein, wo es mit einem Wasser enthaltendem Heißgas bei einer Temperatur von 70° bis 110°C durch Ventil 7 kontaktiert wird. Das gehärtete Material, das in der Sektion zum Trocknen getrocknet worden ist, wird aus dem Behälter durch eine Öffnung 5 in dessen unteren Teil abgezogen. Ein Teil des Abgases tritt an der Öffnung 9 aus dem oberen Teil des Behälters aus. Ein weiterer Teil wird durch einen Raum 10, der durch einen zylindrischen Ansatz 11 gebildet wird, in Kontakt mit dem äußeren der Sektionen zum Vortrocknen, Härten und Trocknen gebracht. Dieses verhindert ein Durchmischen des Gases von den jeweiligen drei Sektionen.
Gemäß der Erfindung wurden Agglomerate in Form von Pellets sowohl im Labor (Labormaßstab) als auch in einer maßstabgerechten Anlage (Pilotanlage) erzeugt, wie sie in Tabelle 1 ausgeführt ist. Die Agglomerate wurden aus einer Mischung von Feinanteilen von Eisenerz, Kohle und Koks mit Zement als Bindemittel erzeugt. Diese Grünagglomerate werden durch Vortrocknen, Härten im Kontakt mit Wasserdampf und Trocknen gehärtet. Beim Härten und Trocknen wurden die Agglomerate auf Kaltdruckfestigkeit getestet, indem der Widerstand gegen Bersten durch Kompression gemessen wurde.
Tabelle 1

Claims

Verfahren zum Herstellen von selbstreduzierenden Agglomeraten zur Verwendung in der Erzeugung von Eisen, welches Verfahren umfasst: Herstellen einer Partikelmischung, die Eisenoxid enthaltende Partikel aufweist und Partikel eines Kohlenstoff enthaltenden Reduktionsmittels sowie ein Zement-Bindemittel; Zugeben von Wasser zu der Partikelmischung, um darin einen Feuchtegehalt von etwa 7 bis 12% zu erzeugen; anschließend Formen dieser Partikelmischung zu Agglomeraten; sequentiell und kontinuierlich den Feuchtegehalt der Agglomerate durch Kontaktieren der Agglomerate mit Heißgas bei einer Temperatur von 80° bis 180°C reduzieren, um die Agglomerate zu trocknen; Kontaktieren der Agglomerate mit Dampf bei einer Temperatur von 70° bis 110°C zwischen 4 und 12 Stunden zum Härten der Agglomerate und Trocknen der gehärteten Agglomerate mit Heißgas bei einer Temperatur von 80° bis 180°C, um einen ausgewählten Feuchtegehalt zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Partikelmischung ein Flussmittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Agglomerate während des sequentiellen und kontinuierlichen Vortrocknens, Härtens und Trocknens eine absteigende Säule daraus bilden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Feuchtegehalt der Partikelmischung etwa 8 bis 10% beträgt.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das sequentielle und kontinuierliche Vortrocknen, Härten und Trocknen bei Atmosphärendruck ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Anspüche, wobei die Eisenoxid enthaltenden Partikel mindestens ein Eisenerz und Industrierückstand einschließen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei sich die absteigende Säule im Inneren eines einzelnen Reaktorbehälters befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Flussmittel Schlacke aus der Stahlerzeugung im Elektroofen ist.
Apparat zum Erzeugen selbstreduzierender Agglomerate mit einem Zement-Bindemittel zur Verwendung in der Erzeugung von Eisen, umfassend: eine langgestreckte, vertikale Kammer zum Härten und Trocknen; einen Einlass im oberen Teil der Kammer zum Einführen einer Partikelmischung der Agglomerate, die Eisenoxid enthaltende Partikel aufweisen sowie Partikel aus einem Kohlenstoff enthaltenden Reduktionsmittel und einem Zement-Bindemittel, und zwar mit einem Feuchtegehalt darin von etwa 7 bis 12 Prozent; eine Vortrocknungszone in der Kammer in einem oberen Abschnitt der Kammer zum Vortrocknen der Partikelmischung; eine Härtungszone in der Kammer in einem mittleren Abschnitt der Kammer zum Härten des Zement-Bindemittels sowie eine Trocknungszone in der Kammer in einem unteren Abschnitt der Kammer zum Trocknen der Partikelmischung; und wobei der Apparat ferner im Inneren der Kammer eine Vorrichtung zum Kontrollieren des Durchmischens des Gases aus jeder Zone aufweist und worin die Vorrichtung zum Verhindern des Durchmischens des Gases von jeder Zone das Gas, das in die Vortrocknungszone eingeführt ist, so kanalisiert, dass es die Kammer im oberen Teil der Kammer verlässt; das in die Härtungszone eingeführte Gas so kanalisiert, dass es die Kammer an einem Seitenaustritt an der Härtungszone verlässt; und das in die Trocknungszone eingeführte Gas so kanalisiert, dass es die Kammer an einem seitlichen Austritt an der Trocknungszone verlässt.
Apparat nach Anspruch 9, wobei an der Vortrocknungszone Mittel zum Kontaktieren der Partikelmischung mit heißem Gas bei einer Temperatur von 80° bis 180°C vorgesehen sind, um die Partikelmischung zu trocknen: wobei an der Härtungszone Mittel zum Kontaktieren der Partikelmischung mit Wasser enthaltendem Heißgas bei einer Temperatur von 70° bis 110°C vorgesehen sind, um das Zement-Bindemittel zu härten, und wobei an der Trocknungszone Mittel zum Kontaktieren der Partikelmischung mit Heißgas bei einer Temperatur von 80° bis 180°C vorgesehen sind, um die Partikelmischung zu trocknen.
Apparat nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei Mittel vorgesehen sind, um das Heißgas in Kontakt mit einem äußeren Abschnitt der Kammer an ihrer Vortrocknungszone zu bringen.
Apparat nach Anspruch 11, wobei die Mittel, das Heißgas in Kontakt mit dem äußeren Abschnitt der Kammer an der Vortrocknungszone zu bringen, einen den äußeren Abschnitt umgebenden Mantel zu diesen beabstandet einschließen sowie einen Durchlass, durch den das Heißgas zu dem zwischen dem äußeren Abschnitt und dem Mantel gebildeten Zwischenraum gerichtet wird.