FI60192C - Foerfarande foer framstaellning av braenda karbonatmaterial - Google Patents

Description

rftl KUULUTUSJULKAISU £nioo ™ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 6019 2 (45) patent nellelat ^ ^ (51) Kv.lk?/lnt.ci.3 C 04 B 1/02 SUOMI —FINLAND (21) P»t«nttlh»k.mu«-Pmt«itti»6knlnI 2690/72 (22) HakemUplivt — Anaökninpdkg 29.09.72 * (2J) AlkupUvl—Gilti|htt*dt( 29.09.72 (41) Tulkit (ulklMkal — Bllvlt off «nti l| qq . 73

Patentti- ja rekisterihallitus .... , _ ^ ^ . . (44) NlhttvUulpsnon ] kuuL|ulkslwn pvm. —

Patent-och registerstyrelsen Amektn utlsgd oeh utl^krlfton publkored 31.08.8l (32)(33)(31) l^ydotty «uolkwt—Begird prlorltot 08.10.71

Norja-Norge(NO) 3699/71 Toteennäytetty-Styrkt (71) Elkem a/s, Middelthuns gate 27, Oslo 3, Norja-Norge(NO) (72) Erik Qvale Dahl, Kristiansand, Norja-Norge(NO) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä poltettujen karbonaattimateriaalien valmistamiseksi -Förfarande för framställning av brända karbonatmaterial

Keksinnön kohteena on menetelmä poltettujen karbonaattimateriaalien valmistamiseksi agglomeraattien muodossa, joilla on hyvät mekaaniset lujuusominaisuudet ja jotka hyvin sopivat käytettäviksi lisäaineina metallurgisessa teollisuudessa, jauhamalla karbonaattiraaka-aine, kunnes tuloksena olevat hiukkaset ovat niin hienojakoisina, että kiderajat ovat rikkoutuneet, so. kunnes jauheen ominaispinta-ala on n. 8000-12000 cm /cm , minkä jälkeen hienoksi jauhettu materiaali agglomeroidaan lisäämällä sideainetta ja vettä, kuonaa muodostavan aineen ja/tai raffinointiaineen läsnäollessa, ja kuivaamalla raaka-agglomeraatit ja polttamalla yli 900°C:een lämpötiloissa, edullisesti lämpötilavälillä 1000-1500°C.

Tärkeimmät karbonaattimineraalit ovat kalkkikivi ja dolomiitti, ja niitä käytetään laajasti sulatusteollisuudessa raaka-aineena valmistettaessa esimerkiksi kalsiumkarbidia ja metallituotteita kuten magnesium-metallia ja metalliseoksia, joissa magnesium ja/tai kalsium ovat aineosina seoksissa. Sen lisäksi mineraaleja käytetään kuonaa muodostavana ja kuonaa säätelevänä lisäaineena sekä puhdistusaineena terästeollisuudessa ja tulenkestäviin aineisiin. On edullista kalsi-noida karbonaattimineraalit ennen kuin niitä käytetään sulatusteollisuudessa. Kalsinoinnin aikana, joka tavallisesti tapahtuu lämpötiloissa väliltä 1000-1500°C, 60192 hajoavat karbonaatit CO^rn vapautuessa.

KarbonaattiraineraaJ.it esiintyvät luonnossa kahdessa eri muodossa, nimittäin amorfisessa ja kiteisessä muodossa. Amorfiset lajit säilyttävät suureksi osaksi muotonsa ja kokonsa kalsinoinnin aikana, kun taas kiteiset lajit kutistuvat, ts. hajoavat yksittäisiksi kiteiksi kalsinoinnin aikana. Tämän pölyn ja hienojakoisen muodostumisen perusteella on kiteiset kalkkikivet ja dolomiitit tähän asti katsottu käyttökelvottomiksi elektrotermisissä sulatusprosesseissa.

Nyt on kuitenkin keksitty, että on mahdollista valmistaa agglomeraatti siten, että sideaineena käytetään pölyä, jota karbonaattiaine itse muodostaa kalsinoinnin aikana, ja lisäksi bentoniittia, sulfiittilipeää, melassia, pölymäistä piidioksidia, alumiinioksidia tai poltettuja karbonaattiaineita.

On tunnettua valmistaa karbonaattiaineagglomeraatteja, joilla on hyvä mekaaninen lujuus, agglomeroimalla hienojakoista karbonaattiainetta, jolloin lisätään sideainetta ja vettä, sekä haluttaessa myös kuonaa muodostavaa ainetta tai raffinointiainetta, ja kuivataan ja poltetaan agglomeraatit (ks. GB 8j8 U83, GB 1 086 2h7, DE 881» 620 ja DE 1 131 131). Tunnetun menetelmän mukaan karbonaatti-aine pelletoidaan sammutetun kalkin läsnäollessa.

Nyt on kuitenkin havaittu, että sideaineena voidaan käyttää sitä pölyä, jota karbonaattiaine itse muodostaa kalsinointivaiheessa, jolloin voidaan lisätä sideaineeksi myös bentoniittia, sulfiittilipeää, melassia, silikaattipölyä, aluminiumoksidia tai poltettua karbonaattiainetta. Agglomeraatit valmistetaan sinänsä tunnetulla tavalla pelletointilaitteessa käyttäen lisäaineina vettä ja sideainetta, jonka jälkeen agglomeraatit kuivataan, ja ne poltetaan yli 900°C lämpötilassa. Keksinnön mukaisella menetelmällä on saatu hyviä tuloksia sekä pellettejä että brikettejä valmistettaessa.

Keksinnön mukaisen menetelmän mukaisesti karbonaattiraaka-aine ensin murskataan ja jauhetaan tavalliseen hienousasteeseen pelletointia varten, esim.

2 3.

ominaispinta-alaan noin 10 000 cm /cm . Voidaan käyttää sekä kuiva- että märkä-jauhatusta. Oleellista on, että aineet jauhetaan niin pitkälle, että kiderajat murtuvat, niin että raesuuruus tulee pienemmäksi kuin kidekoko. Jauhettu raaka-aine briketoidaan tai pelletoidaan tavallisella tavalla rummussa tai pelletointi-lautasella lisäten vettä ja sideainetta, minkä jälkeen raaka-agglomeraatit siirretään erilliseen kuivausuuniin tai suoraan pyörivään uuniin tai malmiuuniin, jossa poltto tapahtuu ja jossa kuivaus tapahtuu vyöhykkeessä, jossa on alempi lämpötila. Polttaminen tapahtuu yli 900°C:een lämpötiloissa, edullisesti välillä 1000-1500°C.

Keksinnön mukaisesti käytetään siis sideaineena pölyä, jota muodostuu polttamisen aikana. Palauttamalla näin muodostunut pöly prosessiin saavutetaan sekä teknillisiä että taloudellisia etuja. Voidaan myös lisätä muita, sinänsä tunnettuja sideaineita, ja aineita, jotka ovat samalla reagoivia aineita, sula- 3 60192 tusaineita ja/tai metalliseoksen komponenttina kulloisessakin sulatusprosessissa, niin että voidaan valmistaa pelletit puhdistusta ohjaaviksi jne. Voidaan valmistaa myös synteettisiä sulatusaineita valmiiden agglomeraattien muodossa.

On käynyt ilmi, että keksinnön mukaisesti valmistetuilla pelleteillä on yllättävän suuri lujuus verrattuna luonnossa esiintyviin kalkkikiviin ja dolomiit-teihin. Kalsinoinnin jälkeen pyörivässä uunissa 1100°C:een asti on saatu seuraa-vat seulonta-analyysit muutamalle aineelle, joiden kappalekoko uuniin pantaessa oli +10 mm.

Dolomiitti- luonnon Amorfinen dolomiitti, Amorfinen dolomiitti, pelletit kiteinen tavallista tyyppiä erittäin luja 3 % palautuspölyä ja dolomiitti 1 % bentoniittia % % % % + 16 mm 0 3,3 15,0 1+8,1 + 8 " 99,0 6,8 38,5 82,1*

+ 1* " 99,0 8,0 55,9 87,U

+ 2 " 99,0 8,8 62,3 89,5 + 1 " 99,6 11,0 67,2 90,1* + 1 " 0,1* 89,0 32,8 9,6

On myös käynyt ilmi, että kalsinoiduilla pelleteillä on huomattavasti parempi käsittelylujuus kuin luonnon dolomiiteilla ja kaikkikivillä. Käsittely-lujuuden vertailua varten käytetään testiä rummussa, joka on varustettu sisäpuolisin rivoin hankauksen aikaansaamiseksi. Pelletit, jotka oli valmistettu kiteisestä dolomiitista keksinnön mukaisesti ja poltettu pyörivässä uunissa 1100°C:ssa, antoivat 0,5~3 % pölyä 200 rumpukierroksen jälkeen ja 1-10 % 1000:n rumpukierroksen jälkeen. Poltettu palasina oleva kalkki antoi 10-1*0 % hieno-jaetta 200 kierroksen jälkeen, tavallisen poltetun dolomiitin antaessa niin paljon kuin 20-90 % hienojaetta saman käsittelyn jälkeen.

Seuraavissa esimerkeissä on agglomeraattien lujuus ilmoitettu puristus-lujuutena ja alle 1 mm:n aineen ^-osuutena 1000 kierroksen jälkeen rummussa. Esimerkki 1

Valmistettiin pellettejä murskatusta kiteisestä dolomiitista lisäämällä 2 % bentoniittia ja 2 % pölymäistä piidioksidia sekä 10 % vettä. Raakojen pellettien puristuslujuus oli 1,6 kg ja kuivassa tilassa oli puristuslujuus 7 kg. Pelletit kuivattiin erillisessä kuivausuunissa ja poltettiin sen jälkeen pyörivässä uunissa, jonka lämpötila nousi 1200°C:een asti. Näytteet, jotka otettiin 1100, 1150 ja 1200°C:ssa antoivat puristuslujuuksiksi vastaavasti 12, l6 ja 18 kg. Pölynmuodostus (% alle 1 mm) aineelle, joka oli poltettu 1150°C:ssa oli 3,5 % 100 kierroksen jälkeen rummussa.

k 60192

Esimerkki 2

Valmistettiin pellettejä murskatusta kiteisestä dolomiitista lisäten sideaineeksi 8 % alumiinioksidia ja 5 % palautuspölyä, sekä pellettien muodostumiseen tarvittava määrä vettä. Puristuslujuudet raaoille ja kuivatuille pelleteille olivat vastaavasti 2,8 ja 20 kg, kun se polttamisen jälkeen pyörivässä uunissa 1200°C:ssa oli noussut 26 kg:aan. Pölynmuodostus rummutuksen jälkeen aineelle, joka oli poltettu 1200°C:ssa oli 3 %.

Esimerkki 3

Valmistettiin pellettejä kiteisestä dolomiitista lisäämällä sideaineeksi 8 % alumiinioksidia ja 3 % bentoniittia. Pelletit kuivattiin ja poltettiin pyörivässä uunissa, jossa suurin lämpötila oli 1100°C. Raa'at ja kuivatut pelletit kestivät vastaavasti 1,5 ja 11 kg. Seula-analyysit osoittivat, että 99 #:lla poltetusta aineesta oli jyväkoko suurempi kuin U mm. Poltettujen pellettien puris-tuslujuus oli keskimäärin 55 kg ja pölynmuodo stu s rummutuksen jälkeen i*,5 %.

Esimerkki k

Esimerkin 3 pellettejä poltettiin malmiuunissa, jossa maksimilämpötilaa vaihdeltiin. Tulokset lujuusmittauksista on esitetty alla:

Polttolämpötila, °C 1150 1250 1350

Puristuslujuus, kg 9 33 60 Pölynmuodo stus, 37 5,0 l+,0 (% yli 1 mm)

Esimerkki 5

Valmistettiin brikettejä kiteisestä dolomiitista, joka oli murskattu alle 1/2 mm:n kokoon. Käytettiin 3 % bentoniittia sideaineena. Polttamisen jälkeen malmiuunissa 1330°C:een asti oli pölynmuodostus rummutuksessa 35 %

Esimerkki 6

Valmistettiin pellettejä kalkkikivestä lisäten 3 % bentoniittia sideaineeksi. Polttamisen jälkeen malmiuunissa 1125 ja 1325°C:een asti olivat puristus-lujuudet vastaavasti 3 kg ja *+6 kg ja pölynmuodo stus vastaavasti 2 5 % ja 1 %, rummuttamisen jälkeen.

Keksintöä on edellä kuvattu dolomiitin agglomeroinnin suhteen mutta sitä voidaan luonnollisesti käyttää myös kaikkiin muihin karbonaatti-aineisiin, joita käytetään sulatusteollisuudessa. Tällä tavalla voidaan esimerkiksi löytää käyttöä hienojakeelle, jota muodostuu louhittaessa, murskattaessa ja käsiteltäessä tavallisen tyyppisiä amorfisia karbonaattimineraaleja.