DE69810579T3

DE69810579T3 - Verfahren zur Herstellung von Eisenoxidpellets mit niedrigem Bentonitgehalt

Info

Publication number: DE69810579T3
Application number: DE69810579T
Authority: DE
Inventors: Osamu Osaka-shi Tsuchiya; Hidetoshi Kakogawa-shi TANAKA; Takao Kakogawa-shi HARADA; Jun Osaka-shi Jimbo; Shoichi Osaka-shi KIKUCHI; Yasuhiko Osaka-shi Igawa
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2018-10-31
Also published as: US20020175441A1; US6811759B2; EP0916742A1; US6579505B2; CA2251339A1; EP0916742B1; DE69810579D1; ATE230806T1; EP0916742B2; US20030198779A1; DE69810579T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Eisenoxidpellets, die in einem Drehherdofen oder dergleichen reduziert werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen der Eisenoxidpellets. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen von reduzierten Eisenpellets.
Das Midrex-Verfahren ist ein wohlbekanntes Verfahren zum Herstellen von reduziertem Eisen. Im Midrex-Verfahren wird ein aus Erdgas hergestelltes Reduziergas durch eine Winddüse in einen Schachtofen gespeist und es ihm ermöglicht, zur Reduktion von darin vorgelegten Eisenerz- oder Eisenoxidpellets aufzusteigen, um dadurch reduziertes Eisen herzustellen. Da das Verfahren jedoch eine Zuführung einer großen Menge von teurem Erdgas als ein Brennstoff benötigt, ist der Ort einer Fabrik, die das Midrex-Verfahren verwendet, auf eine Erdgas herstellende Region beschränkt.
In den letzten Jahren ist eine bestimmte Art von Verfahren zum Herstellen von reduziertem Eisen interessant geworden, in der anstelle von Erdgas relativ billige Kohle als Reduktionsmittel verwendet werden kann. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist im US-Patent No. 3443931 offenbart. In diesem Stand der Technik-Verfahren wird ein Gemisch eines Eisenerzpulvers und eines kohlenstoffhaltigen Materials pelletisiert und dann in einer Hochtemperatur-Atmosphäre reduziert, um dadurch reduziertes Eisen herzustellen. Dieses Verfahren hat hinsichtlich anderen die folgenden Vorteile: Kohle kann als ein Reduktionsmittel verwendet werden, ein Eisenerzpulver kann direkt verwendet werden, die Reduktion verläuft bei einer hohen Rate und der Kohlenstoffanteil eines Produkts kann reguliert werden.
Da kohlenstoffhaltiges Material jedoch im wesentlichen keine Wirkungen beim Zusammenbinden von Pelletkörnchen aufweist, ist der Zusammenhalt von kohlenstoffhaltiges Material enthaltenden Pellets im Vergleich mit dem von Pellets, die kein kohlenstoffhaltiges Material enthalten, gering. Wenn der Zusammenhalt von grünen Pellets vor dem Trocknen gering ist, werden die Pellets in der Handhabung während des Trocknungsverfahrens zerdrückt und pulverisiert, was in einer geringen Ausbeute an Eisenoxidpellets resultiert. Wenn der Zusammenhalt der Eisenoxidpellets nach dem Trocknen gering ist, werden die Pellets auch zerdrückt und pulverisiert, wenn sie in einen Reduktionsofen gegeben werden, was eine niedrige Ausbeute an reduziertem Eisen ergibt. Die während des Zugebens der Pellets auftretende Pulverisation führt auch zu einer erniedrigten Qualität der reduzierten Eisenpellets.
Die Japanische Patenveröffentlichung (kokoku) No. 52-26487 offenbart ein Stand der Technik-Verfahren, das auf eine Verbesserung des Zusammenhalts reduzierter Eisenpellets in einem Reduktionsverfahren und getrockneter Eisenoxidpellets abzielt. In diesem Stand der Technik-Verfahren wird Bentonit (ein Koagulationsmittel) in einer Menge von 1 Massen-% oder mehr zu einer Kombination von feinem Pulver von Erzmaterial und einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel zugegeben, und das resultierende Gemisch wird mit Konditionierungswasser, das durch Lösen eines Dispergiermittels (0,3 Massen-% oder weniger) in einem organischen Bindemittel wie Stärke hergestellt wird, geknetet und granuliert, während eine ausreichende Menge Wasser darauf gesprüht wird, um dadurch Pellets zu erhalten.
Dieses Stand der Technik-Verfahren ermöglicht eine Verbesserung des Zusammenhalts von Pellets, weist aber die folgenden Nachteile auf:
Ein erster Nachteil wird beschrieben. Da ein als Koagulierungsmittel dienendes Bentonit die Eigenschaft aufweist, zu einem großen Ausmaß aufzuquellen, muß eine große Menge Wasser während des Pelletisierungsschritts unter Verwendung eines Pelletisierers zugegeben werden. Eine Zugabe von Wasser führt zum Erweichen und leichter Deformation der Pellets. Die Deformation behindert die Ventilation von Trocknungsgas im Trocknungsverfahren derart, daß ein langer Zeitraum benötigt wird, um eine ausreichende Trockenheit zu erreichen. Da Pellets, die in eine flache Form deformiert sind, weiter geringen Zusammenhalt aufweisen, sind die Pellets für Zerdrücken und Pulverisation empfänglich, wenn sie in einen Reduktionsofen gegeben werden. Wenn der Bentonitgehalt steigt, nimmt zusätzlich die mittlere Korngröße der grünen Pellets ab.
Als nächstes wird ein zweiter Nachteil beschrieben. Da Bentonit als eine Verunreinigung in reduzierten Eisenpellets verbleibt, steigt die Menge an Schlacke während des Stahlherstellens durch Reduktion von reduzierten Eisenpellets. Das bedeutet, daß der Produktwert der reduzierten Eisenpellets erniedrigt ist. Zusätzlich vergrößert die Zugabe von Bentonit die Kosten.
US-A-4,161,501 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen mechanisch fester Metalloxidpellets, wobei die rohen Pellets durch Kombinieren des Metalloxid enthaltenden Materials mit einem geeigneten Bindemittel und Wasser gebildet werden. Geeignete Bindemittel schließen Sulfitlauge, Bentonit und Molassen ein.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Eisenoxidpellets bereitgestellt, die großen Zusammenhalt nach dem Trocknen zeigen und kleinere Mengen an Verunreinigungen aufweisen, und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen reduzierter Eisenpellets bereitgestellt, die einen hohen Metallisationsgrad bei hoher Ausbeute aufweisen.
Ein Rohmaterialgemisch gemäß der vorliegenden Erfindung enthält Eisenoxid als die Hauptkomponente, eine ausreichende Menge eines kohlenstoffhaltigen Materials zum Reduzieren des Eisenoxids, eine ausreichende Menge an organischem Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Weizenmehl, Maismehl, Kartoffelstärke und Dextrin, zum Verbinden des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials, und ein anorganisches Koagulierungsmittel in einer Menge von nicht weniger als 0,05 Massen-% und weniger als 1 Massen-%. Wasser wird dem Rohmaterialgemisch zur Pelletisierung zugegeben, um grüne Pellets zu erhalten. Als nächstes werden die grünen Pellets getrocknet, bis sich der Feuchtigkeitsgehalt auf 1,0 Massen-% oder weniger reduziert, wodurch Eisenoxidpellets hergestellt werden.
In diesem Verfahren wird die Menge des anorganischen Koagulierungsmittels, das in dem Rohmaterialgemisch enthalten ist, unter weniger als 1 Massen-% gedrückt, und Wasser wird zu dem Rohmaterialgemisch gegeben, um dadurch grüne Pellets herzustellen. Damit kann die Menge an während der Pelletisierung zugegebenem Wasser verringert werden, was einen vergrößerten Zusammenhalt der grünen Pellets und eine minimierte Deformation der grünen Pellets in eine flache Form ergibt. Daraus folgend ist der Durchtritt von Trocknungsgas nicht gehindert, so daß die Pellets in kurzer Zeit auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 1,0 Massen-% oder weniger getrocknet werden können. Das geringe Auftreten von Deformation verbessert auch den Zusammenhalt der resultierenden Pellets, was im Gegenzug das Auftreten von Zerdrücken und Pulverisation der Pellets zum Zeitpunkt der Zugabe der Pellets in einen Reduktionsofen verringert. Die grünen Pellets können weiter eine geeignete mittlere Korngröße errreichen. Da die Menge des Koagulierungsmittels, das im Rohmaterialgemisch enthalten ist, auf weniger als 1 Massen-% erniedrigt ist, verbleibt zusätzlich das Koagulierungsmittel nicht als Verunreinigung in den reduzierten Eisenpellets, so daß die Menge an Schlacke reduziert wird, die sonst während der Herstellung des reduzierten Eisens hergestellt würde.
Des weiteren kann ein Dispergiermittel (Natriumhydroxid, etc.), das grenzflächenakivierende Wirkungen aufweist, vorteilhaft zu den grünen Pellets in einer Menge von 0,1 Massen-% oder weniger zugegeben werden.
Da das Dispergiermittel das hydrophobe kohlenstoffhaltige Material in hydrophiles umwandelt, durchdringt in diesem Fall Feuchtigkeit hinreichend den Raum zwischen dem Eisenoxid und dem kohlenstoffhaltigen Material, was in verbesserter Homogenität und Zusammenhalt der Eisenoxidpellets resultiert.
Weiter vorteilhaft wird der Durchmesser der grünen Pellets auf 6 bis 30 mm eingestellt.
In diesem Fall kann eine stabile Pelletisierung bei einer konstanten Pelletisierungsrate durchgeführt werden.
Ein Handhaben der Pellets in einem Reduktionsofen ist einfach, und der Pelletdurchmesser wird nicht so groß, daß die Fallversuchszahl der Pellets erniedrigt wird.
Weiter vorteilhaft wird der Feuchtigkeitsgehalt der grünen Pellets auf 11 bis 14 Massen-% eingestellt.
In diesem Fall wird das Pelletisierungsverfahren einfach durchzuführen, und der Zusammenhalt der grünen Pellets wird ausreichend. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt weniger als 11 Massen-% beträgt, wird der Pelletisierungsprozess schwieriger. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt 14 Gew.-% übertrifft, werden die grünen Pellets weich und flach in ihrer Form, was die zum Trocknen benötigte Zeit verlängert.
Als das Eisenoxid und kohlenstoffhaltiges Material kann Hochofenstaub, Konverterstaub, Staub eines Sintervorgangs, Elektroofenstaub oder eine Mischung davon verwendet werden.
Die Verwendung dieser Stäube führt zur Reduzierung der Menge an industriellem Abfall und zur Reduzierung von Herstellungskosten und beseitigt die Notwendigkeit der Zugabe von Natriumhydroxid.
In dem Verfahren zum Herstellen von reduziertem Eisen gemäß der vorliegenden Erfindung werden die in dem oben erwähnten Herstellungsverfahren hergestellten Eisenoxidpellets in einen Reduktionsofen gegeben und reduziert, um dadurch reduzierte Eisenpellets herzustellen.
Da die als Rohmaterial dienenden Eisenoxidpellets eine kleinere Menge an Verunreinigungen enthalten, enthalten die in diesem Verfahren hergestellten reduzierten Eisenpellets eine kleinere Menge an Verunreinigungen, wodurch hochqualitative reduzierte Eisenpellets, die einen höheren Metallisationsgrad aufweisen, hergestellt werden können. Da die Eisenoxidpellets einen großen Zusammenhalt aufweisen, ist es zusätzlich schwierig, sie zu zerdrücken und zu pulverisieren, wenn sie in einen Reduktionsofen gegeben werden, was Verbesserungen der Ausbeute und des Metallisationsgrades der reduzierten Eisenpellets ergibt.
Des weiteren kann vorteilhaft ein Drehherdofen, der eine bei 1100 bis 1450°C beibehaltene Ofentemperatur aufweist, als Reduktionsofen verwendet werden.
Da im wesentlichen keine Belastung oder Einwirkung auf Eisenoxidpellets in dem Reduktionsverfahren durch Verwendung eines Drehherdofen ausgeübt wird, wird in diesem Fall dem Zerdrücken und der Pulverisation in einem größeren Ausmaß vorgebeugt, und die Ausbeute an reduzierten Eisenpellets wird demgemäß weiter verbessert.
1 ist eine Tabelle, welche die in dem Eisenerz und der Kohle enthaltenen Komponenten in Beispiel 1 zeigt,
2 ist eine Tabelle, welche die Testergebnisse für die Eisenoxidpellets nach Trocknen in Beispiel 1 zeigt,
3 ist eine Tabelle, welche die Testergebnisse für die Eisenoxidpellets nach Trocknen in Beispiel 2 zeigt,
4 ist eine Tabelle, welche die Testergebnisse für die Eisenoxidpellets nach Trocknen in Beispiel 4 zeigt,
5 ist eine Tabelle, welche die in den Hochofenstäuben und Konverterstaub enthaltenen Komponenten in Beispiel 5 zeigt,
6 ist eine Tabelle, welche die Testergebnisse für die Eisenoxidpellets nach Trocknen in Beispiel 4 zeigt,
7 ist ein Diagramm, welches die Verteilung der Fallversuchszahl zeigt, wie unter den aktuellen Verfahrensbedingungen für die trockenen, kohlenstoffhaltiges Material enthaltenden Eisenoxidpellets gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt, wie in Beispiel 3 beschrieben,
8 ist ein Diagramm, welches die Verteilung des Drehtrommelfestigkeit T150 Index zeigt, wie unter den aktuellen Betriebsbedingungen für die trockenen kohlenstoffhaltiges Material enthaltenden Eisenoxidpellets gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt, wie in Beispiel 3 beschrieben,
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Bentonitmenge und der Festigkeit in Beispiel 4 zeigt, und
10 ist ein Diagramm, das den Metallisationsgrad und die Pulverisierungsrate der reduzierten Eisenpellets in Beispiel 6 zeigt.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen von Eisenoxidpellets gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Als erstes enthält ein Rohmaterialgemisch gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ein Eisenoxid als die Hauptkomponente, eine ausreichende Menge eines kohlenstoffhaltigen Materials zum Reduzieren des Eisenoxids, eine ausreichende Menge eines organischen Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Weizenmehl, Maismehl, Kartoffelstärke und Dextrin, um das Eisenoxid und das kohlenstoffhaltige Material aneinander zu binden, und ein anorganisches Koagulierungsmittel in einer Menge von nicht weniger als 0,05 Massen-% und weniger als 1 Massen-%.
Als das Eisenoxid, welches als die Hauptkomponente des Rohmaterialgemisches dient, kann Eisenoxid-Walzzunder oder -Pulver verwendet werden. Gleichsam können auch Hochofenstaub, Konverterstaub, Staub eines Sintervorgangs, Elektroofenstaub oder Gemische davon verwendet werden. Da diese Stäube kohlenstoffhaltiges Material enthalten, ist die Zugabe von zusätzlichem kohlenstoffhaltigem Material nicht notwendig.
Das kohlenstoffhaltige Material der vorliegenden Ausführungsform dient als ein Reduktionsmittel, das für das Erreichen einer Reduktion des im Eisenoxidpellet enthaltenen Eisenoxids unter Verwendung eines Reduktionsofens nötig ist. Deshalb sind die Komponenten des kohlenstoffhaltigen Materials nicht speziell beschränkt, so lange sie Kohlenstoff enthalten. Beispiele für in der vorliegenden Ausführungsform verwendbares kohlenstoffhaltiges Material beinhalten Kohle, Koks, künstliche Kohle und Kohlenstoff-enthaltenden Hochofenstaub.
Die Menge des zugegebenen kohlenstoffhaltigen Materials in der vorliegenden Ausführungsform ist so bestimmt, daß sie zum Reduzieren des Eisenoxids ausreichend ist. Die aktuelle Zugabemenge hängt von den erwünschten Qualitäten der erwünschten reduzierten Eisenpellets ab, wie Eisenoxidgehalt in den Eisenoxidpellets, fester Kohlenstoffanteil im kohlenstoffhaltigen Material, Metallisationsgrad und Restkohlenstoffverhältnis nach Reduktion. Im allgemeinen liegt die Zugabemenge im Bereich von 10 bis 30 Massen-%. Wenn die Zugabemenge weniger als 10 Massen-% beträgt, werden keine ausreichenden Wirkungen des Reduktionsmittels erhalten. Wenn die Zugabemenge 30 Massen-% übersteigt, wird die Festigkeit der Eisenoxidpellets nach dem Trocknen verringert, und der Gehalt an kohlenstoffhaltigem Material darin wird übermäßig, was wirtschaftlich unerwünscht ist.
Das organische Bindemittel der vorliegenden Ausführungsform wird dem Rohmaterialgemisch zugegeben, um die Festigkeit der Eisenoxidpellets nach dem Trocknen zu erhöhen. Das Material des organischen Bindemittels ist aus der Gruppe, bestehend aus Weizenmehl, Maismehl, Kartoffelstärke und Dextrin, ausgewählt. Die stärkehaltige Komponente des organischen Bindemittels ist wasserlöslich, und eine wäßrige Lösung davon verteilt sich über die Teilchenoberflächen des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials, was eine verringerte Menge an zugegebenem Wasser ergibt.
Von den als organisches Bindemittel verwendbaren Materialien weisen Weizenmehl, Maismehl und Kartoffelstärke die hauptsächlich stärkehaltigen Komponenten auf. Nach Wasserzugabe werden diese stärkehaltigen Komponenten bei 50 bis 60°C unter Wärme zu Brei, und die Viskosität davon erreicht bei 80 bis 90°C eine Spitze. Währenddessen ist Dextrin ein von der stärkehaltigen Komponente modifiziertes Material und weist in einer Breiform Bindungskraft auf, wenn Wasser zugegeben wird. In der vorliegenden Erfindung ergibt die Nutzung der bindenden Wirkungen des organischen Bindemittels ein festes Aneinanderbinden des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials, die in dem Rohmaterialgemisch zur Herstellung von Eisenoxidpellets enthalten sind.
Die in dem organischen Bindemittel enthaltene Stärke löst sich in Wasser, um eine wäßrige Lösung zu bilden, die sich über die Teilchenoberfläche des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials unter Pelletisierung verteilt, und wird zu einem Brei, wenn die Temperatur unter Trocknen steigt, wodurch die resultierenden Eisenoxidpellets eine erhöhte Festigkeit erhalten. Wenn die Temperatur weiter steigt, wird die Feuchtigkeit verdampft, so daß die viskose, gelartige Stärke fest wird. Als ein Ergebnis vergrößert sich die Bindungsstärke der Partikel des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials. Wenn die grünen Pellets bis zum Erreichen dieser Bedingungen getrocknet werden, werden Eisenoxidpellets erhalten, die eine ausreichende Festigkeit aufweisen, was keine Probleme im Handhaben während des Reduktionsverfahrens aufwirft. Wenn die Stärke jedoch bei einer Temperatur von 220°C oder mehr getrocknet wird, beginnt sie zu brennen, was eine reduzierte Festigkeit der resultierenden Pellets ergibt. Deshalb wird die Stärke bevorzugt in einem Temperaturbereich von 80 bis 220°C getrocknet.
Die Menge an zugegebenem Bindemittel ist so bestimmt, daß sie für das Zusammenbinden des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials ausreichend ist. Im allgemeinen beträgt die Menge 5 Massen-% oder weniger. Selbst wenn die Menge 5 Massen-% überschreitet, wird der Bindungseffekt nicht weiter vergrößert und es können sich Nachteile in der Wirtschaftlichkeit ergeben, da die Wirkungen des Bindemittels erschöpft sind. Die Menge, welche die optimalen Wirkungen des Bindemittels bereitstellt, liegt im Bereich von 1 bis 2 Massen-%. Wenn das organische Bindemittel in diesem Bereich zugegeben wird, erhalten die Pellets nach dem Trocknen eine ausreichende Festigkeit.
Das anorganische Koagulierungsmittel der vorliegenden Ausführungsform wird verwendet, um die Festigkeit der Eisenoxidpellets nach dem Trocknen zu vergrößern, die Bindungskraft unter Wärme bei hohen Temperaturen beizubehalten, die Festigkeit der reduzierten Eisenpellets nach der Reduktion zu vergrößern und die Ausbeute an reduzierten Eisenpellets zu verbessern. Das Material des anorganischen Koagulierungsmittels ist solange nicht speziell begrenzt, bis solche Funktionen übertrieben werden, und Bentonit, Quarzmehl oder dergleichen können vorteilhaft verwendet werden.
Wenn eine kleine Menge Bentonit, dessen Teilchengröße viel kleiner als die von Eisenoxid und die von kohlenstoffhaltigem Material ist, während einer Herstellung zu den Eisenoxidpellets zugegeben wird, dringen die Bentonitteilchen in die Lücken zwischen den Teilchen des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials ein. Indem sie als ein Aggregat in der aus dem organischen Bindemittel gebildeten Stärkepaste dienen, verstärken die Bentonitteilchen die Bindungskraft zwischen Teilchen des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials derart, daß sie die Festigkeit der Eisenoxidpellets nach dem Trocknen verstärken.
Bentonit enthält Natrium und Kalium zusätzlich zu Siliciumdioxid und Aluminiumoxid. Bentonit wird deshalb geschmolzen, um in Natriumsilicat und dergleichen unter Wärme bei hohen Temperaturen von 1000 bis 1200°C in einem Reduktionsverfahren überzugehen, wenn die Stärke ihre Bindungskraft verliert, wodurch die Bindungskraft in den Eisenoxidpellets beibehalten wird.
Wenn jedoch die Menge an zugegebenem Bentonit steigt, nimmt die Qualität der Eisenoxidpellets ab. Da Bentonit eine Ausdehnungseigenschaft aufweist, wenn Wasser zugegeben wird, erzeugt es auch schnell Keime, die als die Kerne für das Binden dienen. Als ein Ergebnis wird die Pelletisierungsrate der oxidierten Pellets erniedrigt und eine große Menge Wasser wird für die Pelletisierung benötigt. Weiter ist die Trocknungseffizienz erniedrigt, da die grünen Pellets weich und verformt werden. Darüberhinaus verschlechtert die Verformung der Pellets wechselseitig die Festigkeit der Eisenoxidpellets nach dem Trocknen. Deshalb ist die Menge an zugegebenem anorganischen Koagulierungsmittel in der vorliegenden Erfindung derart, daß Bentonit nicht weniger als 0,05 Massen-% und weniger als 1 Massen-% beträgt. Die Menge 0,05 Massen-% ist die untere Grenze, bei der das anorganische Bindemittel seine Bindungswirkungen ausbilden kann.
Vorteilhafter beträgt die Menge an zugegebenem anorganischen Koagulierungsmittel 0,08 Massen-% oder mehr und 0,9 Massen-% oder weniger. Wenn die Menge übermäßig ist, nehmen nicht nur Verunreinigungen, sondern auch die Kosten zu, und die Menge beträgt bevorzugt 0,5 Massen-% oder weniger. Mehr bevorzugt beträgt die Menge 0,1 bis 0,3 Massen-%, da die Wirkungen des anorganischen Koagulierungsmittels ausreichend ausgeübt werden und die Menge an migrierten Verunreinigungen ausreichend erniedrigt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform können Dispergiermittel, die grenzflächenaktivierende Wirkungen aufweisen, den grünen Pellets in einer Menge von 0,1 Massen-% oder weniger zugegeben werden. Als das Dispergiermittel kann ein Natriumhydroxid- oder Alkylbenzol-grenzflächenaktives Mittel verwendet werden.
Wenn als Dispergiermittel dienendes Natriumhydroxid den grünen Pellets zugegeben wird, wird das hydrophobe kohlenstoffhaltige Material in hydrophiles kohlenstoffhaltiges Material umgewandelt, so daß Feuchtigkeit die Räume zwischen den Teilchen des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials adequat durchdringt. In diesem Fall wird die Bindung zwischen den Teilchen des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials aufgrund der vorhanden Feuchtigkeit zwischen den Teilchen gestärkt.
Die Menge an zugegebenem Dispergiermittel wie Natriumhydroxid ist derart bestimmt, daß sie für das Umwandeln des hydrophoben kohlenstoffhaltigen Materials in ein hydrophiles kohlenstoffhaltiges Material ausreichend ist. Da eine über das Notwendige hinausgehende Menge zu Korrosion von Einrichtungen und dergleichen führt, beträgt die Menge bevorzugt 0,1 Massen-% oder weniger. In der Praxis beträgt die Menge vorteilhaft ungefähr 0,01 bis 0,03 Massen-%.
Der Durchmesser (die Größe) der grünen Pellets vor dem Trocknen beträgt bevorzugt 30 mm oder weniger und wird durch Verwendung eines Siebes wie ein Rollensieb vereinheitlicht, so daß eine stabile Pelletisierung bei gleichbleibender Pelletisierungsrate durchgeführt werden kann. Der Durchmesser beträgt auch bevorzugt 6 mm oder mehr hinsichtlich der Handhabbarkeit in einem Reduktionsofen. Wenn der Durchmesser der Eisenoxidpellets groß wird, wird die Masse der Eisenoxidpellets groß, was eine verringerte Fallversuchszahl bzw. Falltestzahl ergibt. Weiter erniedrigt ein übermäßig großer Durchmesser die Reaktionsrate der Reduktion in einem Reduktionsofen. Aus diesen Gründen beträgt der Durchmesser der grünen Pellets bevorzugt 15 bis 25 mm. In aktuellen Betriebsbedingungen beträgt der Durchmesser am meisten bevorzugt 17 mm ± 3 mm und ist einheitlich. In diesem Zusammenhang stellt der Bereich der Teilchengröße präzise den Bereich dar, in den die meisten Teilchen (beispielsweise 99%) fallen. Es ist unnötig zu sagen, daß eine kleine Menge an Teilchen, die außerhalb des Bereichs fallen, in den grünen Pellets enthalten sind.
Die Festigkeit der Eisenoxidpellets nach dem Trocknen wird gemäß der Drehtrommelfestigkeit bestimmt, die eine enge Korrelation mit der Pulverisierungsrate in aktuellen Betriebsbedingungen zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Drehtrommelfestigkeit T150 Index auf 5 Massen-% oder weniger gebracht werden. Der Drehtrommelfestigkeit T150 Index wird in Übereinstimmung mit dem in Kapitel 10.7 des „Iron Manufacture Handbook 1979" beschriebenen Reduktions- und Pulverisierungstest für Eisenerze (gesintertes Erz) erhalten. In diesem Test werden etwa 100 g trockene Pellets in einen metallischen Behälter gegeben, umfassend eine Zylinder, der einen inneren Durchmesser von 12,66 cm und eine Länge von 20 cm aufweist, mit zwei Einhaltsblechen bzw. Unterteilungsblechen, die eine Höhe von 2,5 cm und eine Dicke von 0,6 cm aufweisen und darin in Längsrichtung so angeordnet sind, daß sie sich gegenüberliegen. Danach werden die Pellets 50 Mal bei 30 Upm rotiert, einem Sieben unterworfen, und es werden die Massen-% der abgetrennten Pellets, die eine Größe von 3,55 mm oder weniger aufweisen, gemessen. Je kleiner der Massen-%-Wert, desto größer die Festigkeit der getrockneten Pellets.
Als nächstes wird spezifisch das Verfahren zum Herstellen der Eisenoxidpellets gemäß der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Als erstes wird in einem Mischer ein Material, das ein Eisenoxid als die Hauptkomponente, eine ausreichende Menge eines kohlenstoffhaltigen Materials zum Reduzieren des Eisenoxids, eine ausreichende Menge eines organischen Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Weizenmehl, Maismehl, Kartoffelstärke und Dextrin, zum Verbinden des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials und ein anorganisches Koagulierungsmittel in einer Menge von nicht weniger als 0,05 Massen-% und weniger als 1 Massen-% enthält, einheitlich gemischt. Als nächstes wird das Rohmaterialgemisch nach Zugabe von Wasser in grüne Pellets durch Verwendung eines Pelletisierers pelletisiert. Die Pellets weisen einen Durchmesser von 6 bis 30 mm und einen Feuchtigkeitsgehalt von 11 bis 14 Massen-% auf. Anschließend werden die grünen Pellets in einen Trockner gegeben und bei 80 bis 220°C in einem Trockner getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt 1,0 Massen-% oder weniger beträgt.
Die Menge an zu grünen Pellets zugegebenem Wasser ist bevorzugt 11 bis 14 Massen-%. Wenn die Menge weniger als 11 Massen-% beträgt, sind die grünen Pellets durch Verwendung eines Pelletisierers schwierig zu pelletisieren, wohingegen, wenn die Menge 14 Massen-% überschreitet, die grünen Pellets weich und flach in ihrer Form werden. Als ein Ergebnis wird die Festigkeit der grünen Pellets erniedrigt, und das Trocknen der grünen Pellets erfordert einen langen Zeitraum. Deshalb ist die Menge an zugegebenem Wasser bevorzugt innerhalb des Bereichs von 11 bis 14 Massen-% hinsichtlich des Rohmaterialgemisches. Wasser kann im Mischverfahren durch den Mischer und in dem Pelletisierungsverfahren durch den Pelletisierer zugegeben werden.
Die grünen Pellets werden bevorzugt bei 80 bis 220°C getrocknet. Wenn die Trocknungstemperatur weniger als 80°C beträgt, wandelt sich die Stärke, die im organischen Bindemittel enthalten ist, nicht in einen Brei um, und ein Zeitraum für das Trocknen der Pellets wird verlängert. Wenn die Trocknungstemperatur 220°C überschreitet, beginnt das organische Bindemittel zu brennen, was eine Wirkungslosigkeit des organischen Bindemittels ergibt. Die Temperatur kann durch Verwendung von Abgas, wärmegetauschtem Gas oder Stickstoffgas oder dergleichen geregelt werden. Das zum Trocknen verwendete Gas ist nicht speziell beschränkt.
Der Feuchtigkeitsgehalt der grünen Pellets muß 1,0 Massen-% oder weniger nach dem Trocknen betragen. Dies ist so, da, wenn die Feuchtigkeit 1,0 Massen-% oder weniger ist, die Festigkeit der Eisenoxidpellets drastisch zunimmt. Wenn Feuchtigkeit in einer 1,0 Massen-% überschießenden Menge verbleibt, kann keine ausreichende Festigkeit erhalten werden, welche die Pellets dazu befähigt, den Handhabungsbetrieb und dergleichen zu überstehen.
Die Zugabe eines anorganischen Koagulierungsmittels wie Bentonit zu dem Rohmaterialgemisch ist schwierig, wenn das Rohmaterialgemisch Feuchtigkeit enthält, da Bentonit und dergleichen Aufquelleigenschaften aufweisen. Deshalb wird Bentonit in der Form eines trockenen Pulvers zum Rohmaterialgemisch, umfassend Eisenoxid, kohlenstoffhaltiges Material und organisches Bindemittel, zugegeben. Das resultierende Gemisch in der Form eines Pulvers wird einheitlich durch Verwendung eines Mischers gemischt, gefolgt von Wasserzugabe.
Wenn ein Dispergiermittel wie Natriumhydroxid zu dem Rohmaterialgemisch zugegeben wird, kann das folgende Verfahren durchgeführt werden: Natriumhydroxid in festem Zustand wird zu dem Rohmaterialgemisch zugegeben, gefolgt von einheitlichem Mischen durch Verwendung eines Mischers, und Wasser wird nachfolgend zugegeben. Alternativ werden die von Natriumhydroxid verschiedenen Rohmaterialgemischkomponenten zuerst gemischt und danach wird eine Lösung von Natriumhydroxid zugegeben und das Rohmaterialgemisch durch Verwendung eines Mischers gemischt.
Als nächstes wird das Verfahren zum Herstellen reduzierten Eisens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung spezifisch beschrieben.
Die oben erwähnten Eisenoxidpellets werden durch Verwendung eines Reduktionsofens reduziert. Die Art des Reduktionsofens ist solange nicht speziell beschränkt, als der Ofen zum Reduzieren von Eisenoxid fähig ist, und es kann zum Beispiel ein Drehofen oder ein Rostofen verwendet werden.
Getrocknete Eisenoxidpellets werden vorübergehend in Trichter derart aufgenommen, daß eine Ausbeuteschwankung der Pelletisierung mit einem Pelletisierer ausgeglichen wird. Anschließend werden die Pellets in einen Drehherdofen gegeben und bei einer Ofentemperatur von 1100 bis 1450°C mit in den Eisenoxidpellets enthaltenem kohlenstoffhaltigen Material reduziert. Alternativ können die Pellets direkt von dem Trockner ohne Aufnahme in die Trichter in den Drehherdofen gegeben werden. Die Reduktionstemperatur kann eine allgemein verwendete Reduktionstemperatur sein, und ein Reduktionszeitraum von etwa 8 bis 10 Minuten ist ausreichend.
Da die Eisenoxidpellets hohe Festigkeit aufweisen, sind sie in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schwer zu zerdrücken und zu pulverisieren, wenn sie in einen Drehherdofen gegeben werden, was eine niedrige Pulverisierungsrate der reduzierten Eisenpellets ergibt, die aus dem Inneren des Ofens nach Reduktion entnommen werden. Weiter ist die Menge des anorganischen Koagulierungsmittels, das eine Verunreinigung ist, klein, was einen hohen Metallisationsgrad ergibt. Darüberhinaus wird bevorzugt ein Drehherdofen verwendet, da darin keine Belastung oder Einwirkung auf Pellets ausgeübt wird.
Beispiel 1
Das Eisenerz (Material des Eisenoxids) und die Kohle (kohlenstoffhaltiges Material), welche die in 1 gezeigten Komponenten enthalten, wurden in einem Mischer mit den in 2 gezeigten Mischungsverhältnissen gemischt. Wasser wurde zu jedem der resultieren Rohmaterialgemische zugegeben und das Gemisch wurde in grüne Pellets, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 12 bis 14 Massen-% aufweisen, durch Verwendung eines Pelletisierers, ausgerüstet mit einem Teller, der einen Durchmesser von 0,9 m aufweist, pelletisiert. Nach der Pelletisierung wurden die einen Durchmesser von 16 bis 19 mm aufweisenden grünen Pellets durch ein Sieb geführt, bei einer Pellettemperatur von 110°C für 15 bis 24 Stunden im einer elektrischen Thermostatkammer getrocknet und gekühlt, um dadurch trockene Eisenoxidpellets zu erhalten. Ein Vergleichstest wurde für jede Gruppe von resultierenden Eisenoxidpellets durchgeführt. Der Feuchtigkeitsgehalt und die Testergebnisse sind in 2 gezeigt.
Die Pellets von Vergleichsproben Nrn. 2 und 3 und Erfindungsprobe Nr. 4 jedoch wurden für eine kürzere Zeit als die Pellets der anderen Proben getrocknet, um die Wechselbeziehung zwischen Feuchtigkeitsgehalt und Festigkeit der Pellets zu untersuchen. Die Pellets der Vergleichsprobe Nr. 1 enthielten kein Weizenmehl. Die Pellets der Vergleichsproben Nrn. 6 und 8 enthielten kein Bentonit.
Die Festigkeit von Eisenoxidpellets wurde für Fallversuchszahl, Zerdrückfestigkeit, Drehtrommelfestigkeit T150 Index festgestellt. Die in Tabelle 2 gezeigte Fallversuchszahl stellt die Fallanzahl aus einer Höhe von 45 cm auf die horizontale Oberfläche einer Eisenplatte dar, während der das Eisenoxidpellet nicht zersprang und seine ursprüngliche Form beibehielt.
Wie in 2 gezeigt, da die Pellets der Vergleichsprobe 1 kein organisches Bindemittel wie Weizenmehl enthielten, betrug die Fallversuchszahl 3,2, die Zerdrückfestigkeit 9,5 kg/Pellet und der Drehtrommelfestigkeit T150 Index betrug 18,5 Massen-%.
Da die Pellets der Vergleichsproben Nrn. 2 und 3 einen Feuchtigkeitsgehalt aufwiesen, der nach dem Trocknen 1 Massen-% überstieg, war der Drehtrommelfestigkeit T150 Index verschlechtert.
Da die Pellets der Erfindungsprobe Nr. 4 nach dem Trocknen einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,5 Massen-% aufwiesen, war der Drehtrommelfestigkeit T150 Index verbessert. Dies bedeutet, wenn der Feuchtigkeitsgehalt nach dem Trocknen erniedrigt war, wurde der Drehtrommelfestigkeit T150 Index verbessert, das heißt, wenn der Feuchtigkeitsgehalt nach dem Trocknen 1 Massen-% oder weniger betrug, betrug der Drehtrommelfestigkeit T150 Index 5 Massen-% oder weniger. Die Testergebnisse für die Pellets der Erfindungsproben Nrn. 5 und 7 und der Pellets der Vergleichsproben Nrn. 6 und 8 variierten mit der Menge an zugegebenem Weizenmehl. Die Pellets der Vergleichsprobe Nr. 6, die 1 Massen-% Weizenmehl enthielten, wiesen eine Fallversuchszahl von 6,4 auf, eine Zerdrückfestigkeit von 14,5 kg/Pellet und einen Drehtrommelfestigkeit T150 Index von 3,5 Massen-%. Die Pellets der Vergleichsprobe Nr. 8, die 1,5 Massen-% Weizenmehl enthielten, wiesen weiter verbesserte Festigkeit nach dem Trocknen auf. Wie aus dem Vergleich zwischen den Pellets der Vergleichsprobe Nr. 6 und denen der Erfindungsprobe Nr. 7 ersichtlich, wurde durch Zugabe von 0,2 Massen-% Bentonit und 0,02 Massen-% Natriumhydroxid sowie Weizenmehl die Festigkeit der Eisenoxidpellets nach dem Trocknen und die Festigkeit der grünen Pellets weiter erhöht, wodurch Zerdrücken und Pulverisation der grünen Pellets während des Handhabens vor dem Trocken verhindert wurden.
Zuletzt wiesen die Pellets der Vergleichsproben Nrn. 6 und 8 ausreichende Festigkeit in einem trockenen Zustand auf, sie wiesen jedoch ungenügende Festigkeit bei hoher Temperatur in einem Reduktionsofen auf.
Beispiel 2
Die Probenpellets von Beispiel 2 enthielten Maismehl, Dextrin oder Kartoffelstärke anstatt Weizenmehl, welche als ein organisches Bindemittel dienten. Das Eisenerz und die Kohle, die in 1 gezeigten Komponenten enthaltend, und die in 3 gezeigten Komponenten wurden in einem Mischer zu den in 3 gezeigten Mischverhältnissen gemischt und das Gemisch wurde gemäß dem in Beispiel 1 verwendeten Verfahren pelletisiert und getrocknet, um dadurch Proben von Eisenoxidpellets zu erhalten. Es wurde ein Vergleichtest zum Untersuchen der Pelleteigenschaften für jede Gruppe der Eisenoxidpellets durchgeführt. Der Feuchtigkeitsgehalt und die Testergebnisse sind in 3 gezeigt. Der Durchmesser der grünen Pellets betrug 16 bis 19 mm.
Wie in 3 gezeigt, wiesen die Maismehl, Dextrin oder Kartoffelstärke enthaltenden Eisenoxidpellets eine Verbesserung sowohl in Fallversuchszahl als auch Drehtrommelfestigkeit T150 Index im Vergleich mit den Pellets auf, die ein herkömmliches organisches Bindemittel, das als Hauptkomponente dienendes CMC und Bentonit (Vergleichsprobe Nr. 1 in 2) enthält, enthielten, obwohl die Pellets von Probe Nr. 14 eine etwas niedrige Zerdrückfestigkeit aufwiesen. Wie aus dieser Tabelle ersichtlich, können Maismehl, Dextrin und Kartoffelstärke anstelle von Weizenmehl als ein organisches Bindemittel verwendet werden.
Im strengen Sinn sind die Pellets der Proben Nrn. 14 bis 16 keine Proben der vorliegenden Erfindung, da sie weder Bentonit noch Natriumhydroxid enthalten. Es ist jedoch ersichtlich, daß dieselben Wirkungen erhalten werden, wenn Maismehl, Dextrin oder Kartoffelstärke anstelle von Weizenmehl als ein organisches Bindemittel verwendet werden.
Beispiel 3
Beispiel 3 bezieht sich auf die durch ein fortlaufendes Verfahren erhaltenen Pellets. Zu dem in 1 gezeigten Eisenoxid wurde die in 1 gezeigte Kohle (20–22 Massen-%), Weizenmehl (1,2 Massen-%), Bentonit (0,2 Massen-%) und Natriumhydroxid (0,02 Massen-%) zugegeben und das Gemisch einheitlich in einem Mischer gemischt, um dadurch ein gemischtes Material zu erhalten. Nach Zugabe von Wasser wurde das Gemisch in einen Pelletisierer vom Scheibentyp eingefüllt und fortlaufend in grüne Pellets pelletisiert, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 12–13% aufwiesen. Nach Pelletisierung wurden die grünen Pellets durch ein Rollsieb geführt, um dadurch einen Durchmesser von 16 bis 20 mm aufweisende grüne Pellets auszusortieren. Die grünen Pellets wurden fortlaufend in einem Durchfließ-Trockner (Abgas: 180°C) getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt unter 1 Massen-% fiel, um dadurch Eisenoxidpellets herzustellen. Die Oberflächentemperatur der Pellets betrug am Ausgang des Trockners 150 bis 170°C.
Als die Vergleichsprobe wurden Eisenoxidpellets hergestellt, die CMC (Carboxymethylcellulose-Na) (0,1 Massen-%), Bentonit (0,8 Massen-%) und Natriumhydroxid (0,02 Massen-%) enthalten.
Die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Eisenoxidpellets und die als Vergleichsprobe dienenden Eisenoxidpellets wurden in einem gängigen Verfahren hergestellt und die Festigkeitsverteilungen untersucht. Die Ergebnisse sind in 7 und 8 gezeigt.
Wie in 7 gezeigt, betrug die Fallversuchszahl der gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Eisenoxidpellets im Durchschnitt 12, was eine riesige Verbesserung verglichen mit 5 im Fall der Eisenoxidpellets der Vergleichsprobe darstellt. Auch betrug, wie in 8 gezeigt, der Drehtrommelfestigkeit T150 Index der gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Eisenoxidpellets 2 Massen-%, was ein riesige Verbesserung verglichen mit 7 Massen-% im Fall der Eisenoxidpellets der Vergleichsprobe darstellt. Desweiteren behielten die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Eisenoxidpellets stabile Festigkeit über einen verlängerten Zeitraum bei.
Beispiel 4
Beispiel 4 zeigt die Wirkungen von Bentonit, das ein anorganisches Koagulationsmittel ist, auf die Festigkeit von trockenen Pellets.
Eisenerz und Kohle, die in 1 gezeigten Komponenten enthaltend, und die in 4 gezeigten Komponenten wurden bei den in 4 gezeigten Mischverhältnissen in einem Mischer gemischt. Nach Zugabe von Wasser wurde jedes Gemisch in einen Pelletisierer vom Scheibentyp eingefüllt und in grüne Pellets pelletisiert, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 12 bis 13 Massen-% aufwiesen. Nach der Pelletisierung wurden die grünen Pellets durch ein Rollsieb geführt, um dadurch einen Durchmesser von 16 bis 20 mm aufweisende grüne Pellets auszusortieren. Die grünen Pellets wurden in einem Duchfließ-Trockner (Abgas: 180°C) getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt unter 1 Massen-% fiel, um dadurch Eisenoxidpellets herzustellen. Die Oberflächentemperatur der Pellets betrug am Ausgang des Trockners 150 bis 170°C. Die somit gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Eisenoxidpellets wurden auf ihre Festigkeit hin untersucht. Die Feuchtigkeitsgehalte und die Untersuchungsergebnisse sind in 4 gezeigt und die Wechselbeziehung zwischen Bentonitanteil und Festigkeit ist in 9 gezeigt.
Wie in 9 gezeigt, wurde die Festigkeit, speziell die gemäß dem Drehtrommelfestigkeit T150 Index gemessene Festigkeit, von getrockneten Pellets durch Zugabe einer kleinen Menge eines Gemisches von Bentonit und Weizenmehl vergrößert. Da Bentonit eine Quelleigenschaft aufweist, wird auch eine große Menge Wasser in der Pelletisierung durch Verwendung eines Pelletisierers benötigt, was eine verringerte Festigkeit der grünen Pellets ergibt. Deshalb sollte die Zugabe von Wasser vermieden werden. Bevorzugt beträgt die Menge an zugegebenem Bentonit 0,1 bis 0,3 Massen-%.
Beispiel 5
Die Probepellets von Beispiel 5 wurden durch Verwendung von Konverterstaub und zwei Arten von Hochofenstaub anstatt Eisenoxid, als Quelle für Eisenoxid dienend, hergestellt. Die in 5 gezeigten Konverterstaub und Hochofenstäube und die in 6 gezeigten Komponenten wurden bei den in 6 gezeigten Mischverhältnissen in einem Mischer gemischt. Wasser wurde in einer Menge von 4 bis 5 Massen-% zu jedem der resultierenden gemischten Materialien zugegeben. Das Gemisch wurde in einen mit einer Scheibe, die einen Durchmesser von 0,9 m aufweist, ausgestatteten Pelletisierer gefüllt und in grüne Pellets, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 13 bis 14 Massen-% aufweisen, pelletisiert. Nach der Pelletisierung wurden die grünen Pellets durch ein Sieb geführt und die, welche einen Durchmesser von 16 bis 20 mm aufweisen, wurden bei 110°C für 15 bis 20 Stunden in einer elektrischen Thermostatkammer getrocknet, gefolgt von Kühlen, um dadurch trockene Pellets zu erhalten. Ein Vergleichstest zum Untersuchen der Eigenschaften von Pellets wurde für jede Gruppe der Eisenoxidpellets durchgeführt. Die Feuchtigkeit der trockenen Pellets und die Testergebnisse sind in 6 gezeigt. In Beispiel 5 wurde, da die in den Hochofenstäuben enthaltenen kohlenstoffhaltigen Komponenten als ein Reduktionsmittel wirkten, kein zusätzliches kohlenstoffhaltiges Material zugegeben. Deshalb stellt die Menge an in 6 gezeigtem kohlenstoffhaltigem Material den Kohlenstoffanteil in dem Hochofenstaub dar.
Wie in 6 gezeigt, wiesen die Pellets der Erfindungsproben Nr. 23 bis 26, in denen Konverterstaub oder Hochofenstaub als Hauptkomponenten (Eisenoxidquellen) verwendet wurden, ausreichende Festigkeit der Pellets nach dem Trocknen auf. In den Fällen, wenn Stäube verwendet werden, wird keine Zugabe von Natriumhydroxid benötigt, da Kohle nicht als Reduktionsmittel verwendet wird.
Beispiel 6
Jede der gleichen beiden Proben von kohlenstoffhaltigem Material enthaltenden, wie in Beispiel 3 verwendeten Eisenoxidpellets wurde in einen Drehherdofen, der eine Ofentemperatur von 1100 bis 1450°C aufweist, eingefüllt und zwei Proben von reduzierten Eisenpellets wurden hergestellt. Der Metallisationsgrad und die Pulverisierungsrate dieser Proben sind in 10 gezeigt.
Da die Festigkeit der gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellten Eisenoxidpellets wie in 7 und 8 in Verbindung mit Beispiel 3 gezeigt verbessert war, wurde die Menge an kleinen Stücken und Pulver, die zum Zeitpunkt des Einfüllens der Eisenoxidpellets in den Drehherdofen entstehen, verringert. Die Ergebnisse sind in 10 gezeigt. Die Pulverisierungsrate der reduzierten Eisenpellets der Erfindungsprobe betrug die Hälfte oder weniger als die der Vergleichsprobe. Die Pulversierungsrate wird durch Massen-% von Teilchen, die ein 3,35 mm Sieb passiert haben, dargestellt.
Da kleine Stücke und Pulver, die zum Zeitpunkt des Einfüllens der Eisenoxidpellets in den Drehherdofen entstehen, eine größere spezifische Oberfläche als die der Pellets aufweisen, werden sie im Ofen nach Reduktion wieder oxidiert, und der Metallisationsgrad wird demgemäß verringert. Da die kleinen Stücke und Pulver kleine Teilchen sind, schirmen sie die Pellets in vielen Fällen auch von Strahlung ab und so erreicht die Strahlungswärme in dem Ofen nicht leicht die kleinen Teilchen.
Weiter ist es schwierig, ein Reduktionsgas in den kleinen Stücken und Pulver zurückzuhalten, und deshalb wurden die kleinen Stücke und Pulver entnommen, während sie ungenügend reduziert waren. Deshalb ist der Metallisationsgrad von kleinen Stücken und Pulver 20 bis 50% niedriger als der von Pellets. In der vorliegenden Erfindung wird, da die Menge an erzeugten kleinen Stücken und Pulver, die aus dem Ofen nach Reduktion entnommen werden müssen, verringert ist, der Metallisationsgrad des reduzierten Eisen, einschließlich kleiner Stücke und Pulver davon, auf 85,5 bis 89,0% vergrößert.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Eisenoxidpellets, umfassend die Schritte: das Zugeben von Wasser zu einem Ausgangsmaterialgemisch, umfassend Eisenoxid, das als eine primäre Komponente dient, ein kohlenstoffhaltiges Material in einer für das Reduzieren des Eisenoxids ausreichenden Menge, ein organisches Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Weizenmehl, Maismehl, Kartoffelstärke und Dextrin, in einer für das Binden des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials ausreichenden Menge, und ein anorganisches Koagulationsmittel in einer Menge von nicht weniger als 0,05 Massen-% und weniger als 1 Massen-%, das Pelletisieren des erhaltenen Gemisches, um dadurch grüne Pellets zu erhalten, und das Trocknen der grünen Pellets, bis der Feuchtigkeitsgehalt auf oder weniger als 1,0 Massen-% reduziert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das organische Bindemittel Weizenmehl ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das anorganische Koagulationsmittel Bentonit ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Menge an zugegebenem Bentonit 0,1 bis 0,3 Massen-% ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei das grüne Pellet ein Dispergiermittel, das eine oberflächenaktivierende Wirkung aufweist, in einer Menge von 0,1 Massen-% oder weniger enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Dispergiermittel, das eine oberflächenaktivierende Wirkung aufweist, Natriumhydroxid ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das zugegebene Natriumhydroxid 0,01 bis 0,03 Massen-% ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei das grüne Pellet einen Durchmesser von 6 bis 30 mm aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei das grüne Pellet einen Durchmesser von 14 bis 20 mm aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei das grüne Pellet auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 11 bis 14 Massen-% eingestellt ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüch 1 bis 10, wobei das Eisenoxid und das kohlenstoffhaltige Material Hochofenstaub, Konverterstaub, Staub eines Sintervorgangs, Elektroofenstaub oder eine Mischung davon sind.
Eisenoxidpellet, hergestellt durch ein Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt.
Verfahren zum Herstellen eines reduzierten Eisenpellets, umfassend die Schritte: das Zugeben von Wasser zu einem Ausgangsmaterialgemisch, umfassend Eisenoxid, das als eine primäre Komponente dient, ein kohlenstoffhaltiges Material in einer für das Reduzieren des Eisenoxids ausreichenden Menge, ein organisches Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Weizenmehl, Maismehl, Kartoffelstärke und Dextrin, in einer für das Binden des Eisenoxids und des kohlenstoffhaltigen Materials ausreichenden Menge, und ein anorganisches Koagulationsmittel in einer Menge von nicht weniger als 0,05 Massen-% und weniger als 1 Massen-%, das Pelletisieren des erhaltenen Gemisches, um dadurch ein grünes Pellet zu erhalten, das Trocknen der grünen Pellets, bis der Feuchtigkeitsgehalt auf oder weniger als 1,0 Massen-% reduziert ist, und das Beladen der erhaltenen Eisenoxidpellets in einen Reduktionsofen, um dadurch die Eisenoxidpellets zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Reduktionsofen zum Reduzieren der Eisenoxidpellets ein Drehherdofen ist, der eine Ofentemperatur aufweist, die bei 1100 bis 1450°C beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das grüne Pellet ein Dispergiermittel, das eine oberflächenaktivierende Wirkung aufweist, in einer Menge von 0,1 Massen-% oder weniger enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, wobei das grüne Pellet einen Durchmesser von 6 bis 30 mm aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Eisenoxid und das kohlenstoffhaltige Material Hochofenstaub, Konverterstaub, Staub eines Sintervorgangs, Elektroofenstaub oder eine Mischung davon sind.