EP0161721A1 - Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost - Google Patents

Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost Download PDF

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EP0161721A1
EP0161721A1 EP85200718A EP85200718A EP0161721A1 EP 0161721 A1 EP0161721 A1 EP 0161721A1 EP 85200718 A EP85200718 A EP 85200718A EP 85200718 A EP85200718 A EP 85200718A EP 0161721 A1 EP0161721 A1 EP 0161721A1
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pellet
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/2413—Binding; Briquetting ; Granulating enduration of pellets

Definitions

  • the invention relates to a process for the hard burning of iron ore pellets on a traveling grate under oxidizing conditions by means of hot gases passed through them, the pellets containing solid, carbon-containing material incorporated, which provides part of the amount of heat required for hard burning.
  • pellet burning machines The hard burning of iron ore pellets at temperatures of around 1200 to 1350 ° C takes place on straight or round traveling grates, which are equipped with gas hoods and which are also referred to as pellet burning machines.
  • pellet burners have - seen in the direction of travel - different treatment zones, namely drying zone, burning zone and cooling zone. These zones can be divided, e.g. in pre-drying and post-drying zones, heating zone, pre-firing zone, main firing zone, post-firing zone and first and second cooling zones.
  • the iron content of the finished pellets is largely in the highest oxidation state, ie as Fe203.
  • Fe203 the highest oxidation state
  • the amount of heat to be introduced by means of the hot gases is less than with hematoma table pellets, since the oxidation of Fe 3 0 4 to F e 2 0 3 is exothermic.
  • the specific throughput of a pellet burning machine depends to a large extent on the level of the magnetite content of the ore to be processed and increases with increasing magnetite content. Therefore, many attempts have been made to increase the throughput in the processing of hematites.
  • a C fix content of about 1.3% C fix gives about as much heat when burned as would be generated by the oxidation of Fe 3 0 4 to Fe 2 0 3 , and would be sufficient to reduce Fe 2 0 3 to Fe 3 O 4 Incorporation of solid, carbon-containing material in magnetite pellets led to a sharp decrease in the strength of the pellets.
  • the invention is based, with good throughput of the pellet burning machine and good pellet quality, to reduce the energy consumption even further.
  • the object is achieved according to the invention in that the C fix content of the solid, carbon-containing material incorporated in pellets is above the stoichiometric amount required to reduce hematite to magnetite and / or above the amount required for decomposition is required of the heat consuming aggregates, and that the Hei ß gases are conducted into the burning zone of the traveling grate with a lower pressure of 5 to 20 mbar through the pellet bed.
  • the pellets can be made from pure hematitic ores or from a Mixture of hematitic and magnetitic ores exist.
  • the solid, carbonaceous material can consist of highly reactive coals or weakly reactive coals.
  • the coals can contain low or high levels of volatile components.
  • the C fix content introduced by the coals can be up to about 50% above the stoichiometric amount. The stoichiometric amount is always based on the hematite content of the dry ore or dry ore mixture.
  • additives such as basic carbonates are added to these ores, these additives consume heat when they decompose.
  • the C fix content can be increased accordingly, beyond the amount required by combustion to cover this heat consumption.
  • the amount added can again be up to about 50% higher.
  • C fix can only be added if such heat-consuming additives are mixed in, and the amount is calculated accordingly.
  • the carbonaceous material is introduced into the mixture in the grain size required for pelleting.
  • the negative pressure with which the hot gases are conducted through the pellet bed in the firing zone is reduced considerably from 5 to 20 mbar compared to the values normally used in pellet burning from about 30 to 40 mbar (millibars).
  • hard burning means the thermal treatment of the pellets at temperatures above about 1250 ° C.
  • the specific amount of gas (amount of gas in Nm 3 / kg of the feed in the combustion zone) is also reduced accordingly.
  • firing zone includes both the heating zone in which the dried pellets are heated to the desired firing temperature and the actual firing zone in which the pellets are kept at the desired firing temperature.
  • the combination of reduced vacuum in the firing zone and increased C fix content in the pellets can maintain the mechanical strength of the pellets, increase the reducibility of the pellets, maintain the performance of the pellet burning machine, and the consumption of electrical energy and hot Gases are lowered.
  • the C fix content of the pellets can be slightly higher than with coals with a higher proportion of volatile flammable components.
  • the cheapest C fix content and negative pressure for each operating case can be determined empirically.
  • a preferred embodiment consists in that the hot gases in the suction drying zone are passed through the pellet bed with a negative pressure of 5 to 20 mbar. Drying is generally carried out in two stages. In the first stage, pressure drying takes place, whereby hot gases are forced upwards through the pellet bed. In the second stage, drying takes place by suction, with hot gases being sucked through the bed from top to bottom. The advantages are further increased by reducing the negative pressure and the specific amount of gas in the suction drying.
  • a preferred embodiment is that the hot gases in the burning zone of the traveling grate are passed through the pellet bed with a negative pressure of 10 to 15 mbar. With this negative pressure and the corresponding specific amount of gas, particularly favorable results are achieved.
  • a preferred embodiment consists of pelleting 1.7 to 2.0% by weight of C fix " based on dry ore in hematitic pellets.
  • the addition of C fix is made to the H ämatitgehalt the ore or the ore mixture based. If heat-consuming additives are added to the ore, their amount can be added to the hematite content. This addition of C fix gives very good results.
  • a preferred feature is that in hematite pellets 1.8 to 1.9 wt .-% C fix, based on dry ore, are einpelletiert. Here too, any admixed, heat-consuming additives can be added. This addition gives particularly good results.
  • the hematite concentrate had the following analysis (in% by weight, based on dry ore):
  • the magnetite concentrate had the following analysis (in% by weight, based on dry Lrz):
  • the charcoal had the following analysis (in% by weight, based on dry coal):
  • the anthracite had the following analysis (in% by weight, based on dry coal):
  • the coke had the following analysis (in% by weight, based on dry coal):
  • the pellet firing was carried out on a 26.5 cm diameter pan.
  • the pellets were produced with the addition of 10% by weight of dolomite and 0.5% by weight of bentonite.
  • the humidity of the green pellets was between 9.0 and 9.3%.
  • the advantages of the invention are that the heat consumption and energy consumption of the pellet burning machine is reduced, the burned pellets have good mechanical strength and reducibility and the investment costs for the plant are reduced with the same throughput.

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Abstract

Zur Senkung des Energieverbrauches während des oxidierenden Brennens wird in die Pellets festes kohlenstoffhaltiges Material in einer Menge eingebunden, dass der Cfix-Gehalt in den Pellets über der stöchiometrischen Menge liegt, die zur Reduktion von Hämatit zu Magnet erforderlich ist, und/oder über der Menge liegt, die zur Zersetzung von wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffen erforderlich ist. Die heissen Gase werden in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost unter oxidierenden Bedingungen mittels hindurchgeleiteter heißer Gase, wobei die Pellets festes, kohlenstoffhaltiges Material eingebunden enthalten, das einen Teil der zum Hartbrennen erforderlichen Wärmemenge liefert.
  • Das Hartbrennen von Eisenerzpellets bei Temperaturen von etwa 1200 bis 1350 °C erfolgt auf geraden oder runden Wanderrosten, die mit Gashauben versehen sind, und die auch als Pelletbrennmaschinen bezeichnet werden. Diese Pelletbrennmaschinen haben - in Laufrichtung gesehen - verschiedene Behandlungszonen, nämlich Trockenzone, Brennzone und Kühlzone. Diese Zonen können unterteilt sein, wie z.B. in Vortrocknungs- und Nachtrocknungszone, Aufheizzone, Vorbrennzone, Hauptbrennzone, Nachbrennzone und erste und zweite Kühlzone.
  • Beim oxidierenden Hartbrennen liegt der Eisengehalt der fertigen Pellets weitgehend in der höchsten Oxidationsstufe vor, d.h. als Fe203. Beim Hartbrennen von magnetitischen oder Magnetit (Fe304) enthaltenden Pellets ist die mittels der heißen Gase einzubringende Wärmemenge geringer als bei hämatitischen Pellets, da die Oxidation von Fe304 zu Fe203 exotherm verläuft. Die spezifische Durchsatzleistung einer Pelletbrennmaschine hängt in starkem Maße von der Höhe des Magnetitgehaltes des zu verarbeitenden Erzes ab und steigt mit zunehmendem Magnetitgehalt. Deshalb wurden viele Versuche gemacht, die Durchsatzleistung bei der Verarbeitung von Hämatiten zu steigern. Dazu wurde festes, kohlenstoffhaltiges Material in feinkörniger Form in die Pellets eingebunden. Dadurch tritt zwar eine beträchtliche Steigerung der spezifischen Durchsatzleistung ein, jedoch nimmt die Druckfestigkeit der Pellets bei Gehalten über etwa 1,3 % Cfix stark ab und auch die spezifische Durchsatzleistung fällt bei höheren Cfix-Gehalten wieder ab. Bis zu diesem Cfix-Gehalt wird eine Steigerung der Durchsatzleistung bei guter Pelletqualität erzielt, die Abgasmengen und die Temperaturen werden reduziert (wAuf- bereitungs-Technik", Nr. 12, 1973, Seiten 783 - 788). Ein Cfix-Gehalt von etwa 1,3 % Cfix ergibt bei seiner Verbrennung etwa so viel Wärme, wie bei der Oxidation von Fe304 zu Fe203 erzeugt würde, und würde etwa zur Reduktion von Fe203 zu Fe3O4 ausreichen. Ein Einbinden von festem, kohlenstoffhaltigem Material in Magnetit-Pellets führte zu einer starken Erniedrigung der Festigkeit der Pellets.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei guter Durchsatzleistung der Pelletbrennmaschine und guter Pelletqualität den Energieverbrauch noch weiter zu senken.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Cfix-Gehalt des in uie Pellets eingebundenen festen, kohlenstoffhaltigen Materials über der stöchiometrischen Menge liegt, die zur Reduktion von Hämatit zu Magnetit erforderlich ist, und/oder über der Menge liegt, die zur Zersetzung von wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffen erforderlich ist, und daß die hei- ßen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. Die Pellets können aus reinen hämatitischen Erzen oder aus einem Gemisch von hämatitischen und magnetitischen Erzen bestehen. Das feste, kohlenstoffhaltige Material kann aus hochreaktiven Kohlen oder schwachreaktiven Kohlen bestehen. Die Kohlen können geringe oder hohe Gehalte an flüchtigen Bestandteilen enthalten. Der durch die Kohlen eingebrachte Cfix-Gehalt kann bis zu etwa 50 % über der stöchiometrischen Menge liegen. Die stöchiometrische Menge wird immer auf den Hämatitgehalt des trockenen Erzes oder der trockenen Erzmischung bezogen.
  • Wenn diesen Erzen Zuschlagstoffe, wie z.B. basische Karbonate, zugemischt werden, dann verbrauchen diese Zuschlagstoffe bei ihrer Zersetzung Wärme. In diesem Fall kann der Cfix-Gehalt entsprechend erhöht werden, und zwar über die Menge hinaus, die durch Verbrennung zur Deckung dieses Wärmeverbrauchs erforderlich ist. Die zugesetzte Menge kann wieder bis zu etwa 50 % höher liegen.
  • Bei reinen magnetitischen Erzen kann ein Zusatz von Cfix nur dann erfolgen, wenn solche wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffe zugemischt werden, und die Menge berechnet sich entsprechend.
  • Das kohlenstoffhaltige Material wird in der für das Pelletieren erforderlichen Korngröße in die Mischung eingebracht.
  • Der Unterdruck, mit dem die heißen Gase in der Brennzone durch das Pellet-Bett geleitet werden, wird gegenüber den sonst beim Pelletbrennen üblichen Werten von etwa 30 bis 40 mbar (Millibar) beträchtlich auf 5 bis 20 mbar gesenkt. Mit dem Ausdruck "Hartbrennen" ist die thermische Behandlung der Pellets bei Temperaturen über etwa 1250 °C gemeint. Die spezifische Gasmenge (Gasmenge in Nm3/kg der Beschickung in der Brennzone) wird ebenfalls entsprechend verringert. Der Ausdruck "Brennzone" umfaßt sowohl die Aufheizzone, in welcher die getrockneten Pellets auf die gewünschte Brenntemperatur aufgeheizt werden, als auch die eigentliche Brennzone, in welcher die Pellets auf der gewünschten Brenntemperatur gehalten werden.
  • Überraschenderweise kann durch die Kombination von verringertem Unterdruck in der Brennzone und erhöhtem Cfix-Gehalt in den Pellets die mechanische Festigkeit der Pellets erhalten bleiben, die Reduzierbarkeit der Pellets erhöht werden, die Leistung der Pelletbrennmaschine aufrechtgehalten werden, und der Verbrauch an elektrischer Energie und heißen Gasen gesenkt werden.
  • Bei Kohlen mit geringem Anteil an flüchtigen brennbaren Bestandteilen kann der Cfix-Gehalt der Pellets etwas höher sein als bei Kohlen mit höherem Anteil an flüchtigen brennbaren Bestandteilen.
  • Der für jeden Betriebsfall günstigste Cfix-Gehalt und Unterdruck kann empirisch ermittelt werden.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die heißen Gase in der Saugtrocknungszone mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. Die Trocknung erfolgt im allgemeinen zweistufig. In der ersten Stufe erfolgt eine Drucktrocknung, wobei heiße Gase von unten nach oben durch das Pellet-Bett gedrückt werden. In der zweiten Stufe erfolgt die Trocknung im Saugzug, wobei heiße Gase von oben nach unten durch das Bett gesaugt werden. Durch die Verringerung des Unterdruckes und der spezifischen Gasmenge in der Saugtrocknung werden die Vorteile nochmals vergrößert.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die heißen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 10 bis 15 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. Bei diesem Unterdruck und der entsprechenden spezifischen Gasmenge werden besonders günstige Ergebnisse erzielt.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in hämatitische Pellets 1,7 bis 2,0 Gew.-% Cfix" bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden. Der Zusatz an Cfix wird auf den Hämatitgehalt des Erzes oder der Erzmischung bezogen. Falls dem Erz wärmeverbrauchende Zuschlagstoffe beigemischt werden, kann deren Menge dem Hämatitgehalt zugerechnet werden. Dieser Zusatz an Cfix ergibt sehr gute Ergebnisse.
  • Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in hämatitische Pellets 1,8 bis 1,9 Gew.-% Cfix, bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden. Auch hier können eventuell beigemischte, wärmeverbrauchende Zuschlagstoffe zugerechnet werden. Dieser Zusatz ergibt besonders gute Ergebnisse.
  • Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutert.
  • Das Hämatit-Konzentrat hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockenes Erz):
    Figure imgb0001
  • Das Magnetit-Konzentrat hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockenes Lrz):
    Figure imgb0002
  • Die Holzkohle hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockene Kohle):
    Figure imgb0003
  • Der Anthrazit hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockene Kohle):
    Figure imgb0004
  • Der Koks hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockene Kohle):
    Figure imgb0005
  • Das Brennen der Pellets wurde auf einer Pfanne von 26,5 cm Durchmesser durchgeführt.
  • In Tabelle I sind Versuche mit Hämatitpellets dargestellt. Die Pellets wurden unter Zusatz von 2 Gew.-% Ca(OH)2 und 2 Gew.-% CaCO3 hergestellt. Eingebundener fester Brennstoff ist in der Tabelle angegeben. Die Feuchtigkeit der Grünpellets lag zwischen 8,8 und 9,75 %. Die erste Stufe der Trocknung erfolgte als Drucktrocknung, d.h. die Gase wurden von unten nach oben durch die Beschickung gedrückt. Die Saugtrocknung, das Aufheizen und das Brennen erfolgten unter Hindurchsaugen der Gase von oben nach unten. Die "Saugzone" umfaßt diese drei Schritte.
  • In Tabelle II sind Versuche mit Magnetitpellets dargestellt.
  • Die Pellets wurden unter Zusatz von 10 Gew.-% Dolomit und 0,5 Gew.-% Bentonit hergestellt. Die Feuchtigkeit der Grünpellets lag zwischen 9,0 und 9,3 %.
  • Figure imgb0006
    Figure imgb0007
    Figure imgb0008
    Figure imgb0009
    Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Wärmeverbrauch und Energieverbrauch der Pelletbrennmaschine gesenkt wird, die gebrannten Pellets eine gute mechanische Festigkeit und Reduzierbarkeit haben und die Investitionskosten für die Anlage bei gleicher Durchsatzleistung gesenkt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost unter oxidierenden Bedingungen mittels hindurchgeleiteter heißer Gase, wobei die Pellets festes, kohlenstoffhaltiges Material eingebunden enthalten, das einen Teil der zum Hartbrennen erforderlichen Wärmemenge liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Cfix-Gehalt des in die Pellets eingebundenen festen, kohlenstoffhaltigen Materials über der stöchiometrischen Menge liegt, die zur Reduktion von Hämatit zu Magnetit erforderlich ist, und/oder über der Menge liegt, die zur Zersetzung von wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffen erforderlich ist, und daß die heißen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase in der Saugtrocknungszone mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 10 bis 15 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in hämatitische Pellets 1,7 bis 2,0 Gew.-% Cfix,1 bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in hämatitische Pellets 1,8 bis 1,9 Gew.-% Cfix, bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden.
EP85200718A 1984-05-18 1985-05-07 Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost Expired EP0161721B1 (de)

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