NL8004932A - Ijzerertspellets. - Google Patents

Description

Λ ^ -1- j VO 0928

Ij zerertspellets.

De uitvinding heeft betrekking op een verbetering van ijzer-ertspgilet-3, die als toevoermateriaal voor hoogovenbewerkingen worden gebruikt.

Momenteel zijn meer dan 90% van de in de wereld als toevoer-5 materiaal voor hoogovens bereide ijzerertspellets (verder in deze beschrijving als pellets aangeduid) zure pellets, verkregen door branden en harden van geselecteerde ijzerertsen. Slechts in enkele gevallen worden specifieke slakcomponenten in dergelijke zure pellets gemengd. Daardoor is de belangrijkste component van dergelijke zure pel-lets 10 SiOgs en in het geval van niet geselecteerde ertsen bedraagt het maximum gehalte aan Si02 ongeveer 80$, terwijl in uitgangsmateriaal voor pellets de hoeveelheid Si02 in het algemeen minder dan 8 gew. % bedraagt. Er zijn een paar zure pallets, die een grote hoeveelheid bevatten, maar van deze pellets zijn er maar weinig vergeleken 15 met pellets die Si02 bevatten. In de meeste gevallen is de verhouding AlgOs/SiOs minder dan 0,5 of 0,79 op zijn hoogst·. Het is gewoonlijk gewenst om het AlgO^ gehalte zo laag mogelijk te houden.

Wanneer dergelijke zure pellets in een hoogoven worden gevoerd, kan onder reducerende omstandigheden bij hoge temperaturen van 20 meer dan 1100°C een reductiestagnatie optreden. In een geval van reduc-tiestagnatie treedt geen reductie in het inwendige van de pellets- op.

In een dergelijk geval stijgt de hoeveelheid slak met hoog FeO gehalte in de hoogoven, waardoor het waarschijnlijk wordt, dat slik wordt gevormd ("slopping"), hangverschijnselen optreden ("hanging"), de 25 gaspermeabiliteit daalt, waardoor de hoogcvenwerking inefficient wordt.

Wanneer verder dergelijke zure pellets aan een hoge tempera-tuur-be lasting-verwekingsproef worden onderworpen, wordt bij betrekkelijk lage temperaturen van ongeveer 1000°C een significante vervorming waargenomen en wordt bij temperaturen van meer dan 1150°C een 30 aanzienlijke vervorming waargenomen, vergezeld van de vorming van ongewenste gesmolten slakken. Omdat een dergelijke vervorming tot open ruimten tussen de onderste lagen van pellets in de hoogoven leidt, wordt een aantal ijzerlagen met slechte gaspermeabiliteit gevormd en tegelijkertijd kan als gevolg van de vorming van gesmolten slakken ge-35 makkelijk verstopping van ertslagen optreden, waardoor het rendement van de hoogovenwerking sterk verlaagd wordt.

O Λ Λ /. 0 X O

-2-

De laatste jaren zijn pellets gemodificeerd door verschillende stoffen toe te voegen, "bijv. kalksteen, dat alleen of in combinatie met andere alkalimetaal- of aardalkalimetaaloxyden of zouten als vloei-middel in hoogoveribewerkingen gedurende vele jaren is toegepast. On-5 danks deze talrijke modificaties bestaat echter nog steeds behoefte aan pellets met betere hogere temperatuureigenschappen.

Doel van de uitvinding is derhalve om betere ijzerertspellets te verschaffen.

Een ander doel van de uitvinding is om pellets te verschaf-10 fen met betere hoge temperatuurreductieeigenschappen.

Een ander doel van de uitvinding is om .pellets te verschaffen met een betere belastingverweking bij hoge temperaturen.

Zoals uit de volgende beschrijving en tekening duidelijker zal worden, zijn deze en andere doeleinden gereduceerd door aan het 15 uitgangsmateriaal voor pellets magnesiumoxyde of een bron daarvoor toe te voegen in een bepaalde verhouding tot het siliciumdioxy de gehalte van het uitgangsmateriaal en door het calciumoxydegehalte van het uitgangsmateriaal in te stellen op een voorafbepaald niveau ten opizchte van het siliciumdioxydegehalte.

20 De uitvinding heeft betrekking op betere ijzerertspellets met buitengewone hoge temperatuureigenschappen.

Volgens de uitvinding wordt magnesiumoxyde aan het uitgangsmateriaal voor pellets toegevoegd, waardoor de reductie- en verwekings-eigenschappen van de pellets onder hoge temperaturen worden verbeterd.

25 Behalve magnesiumoxyden kunnen ook MgO bronnen, bijv. een materiaal dat bij branden MgO vormt, bijv. magnesiet (MgCO^), 'oruciet (MG(0H)2), zeewater mag (Mg(0H)2) en magnesiumoxydesteenslak worden toegepast.

De keuze van een MgO bron kan overeenkomstig de heersende prijzen worden vastgesteld, maar in het algemeen kunnen magnesiten alsook andere 30 magnesium bevattende mineralen, die met de MgO bron kunnen worden gecombineerd, kunnen worden toegepast. Het MgO gehalte van het uitgangsmateriaal wordt niet als een absolute hoeveelheid MgO bepaald, maar wordt bij voorkeur in relatie tot de in het uitgangsmateriaal aanwezige hoeveelheid Si02 vastgesteld. Volgens de uitvinding wordt het MgO 35 gehalte van het uitgangsmateriaal bij voorkeur zodanig ingesteld, dat de Mg0/Si02 verhouding groter dan 0,5 is.

Zoals eerder gezegd, is SiO^ veelal als ertsadermateriaal van uitgangsmateriaal voor nellets aanwezig en de maximale hoeveelheid 8004932 * * -3-

SiOg in natuurlijke ertsen kan vel 80 gew.% bedragen, maar is in het algemeen minder dan ongeveer 8 gev.%. De reductieeigenschappen en de belastingverwekingseigenschappen bij hoge temperaturen van pellets, die bereid zijn uit uitgangsmateriaal dat een grote hoeveelheid SiC>2 5 bevat, zijn slecht en deze eigenschappen worden door toevoeging van MgO volgens de uitvinding verbeterd.

Met betrekking tot MgO houdende pellets die een betrekkelijk grote hoeveelheid SiO^ bevatten, heeft CaO de neiging om de in de hoogoven gevormde hoeveelheid slakken met laag smeltpunt te vergroten.

10 Daarom heeft het de voorkeur om de hoeveelheid CaO zoveel mogelijk te verminderen, opdat uitstekende hoge temperatuurreductieeigenschappen behouden blijven. Volgens de uitvinding is gevonden, dat het nodig is om de basiciteit, d.v.z. de CaO/SiO^ verhouding van de pellets beneden 0,5 te houden.

15 Verder kunnen uitgangsmaterialen een kleine hoeveelheid ΑΙ^Ο^ als ertsadermateriaal bevatten. De aanwezigheid van Al^O^ heeft echter weinig invloed in het componentensysteem, waarin het CaO-gehalte, zoals boven beschreven, op een basiciteit van 0,05 is ingesteld. Bij voorkeur is echter het AlgO^ gehalte zo laag, dat 20 de slakvorming niet wordt . vergroot.

Volgens de uitvindig worden betere ijzerertspeZlets bereid met voorafbepaalde gehalten aan magnesiumoxyde en calciumoxyde ten opzichte van het siliciumdioxydegehalte van het uitgangsmateriaal.

Het is essentieel, dat het relatieve magnesiumoxydegehalte van de 25 Pellets veel groter is dan dat van calciumoxyde. In het bijzonder worden de pellets volgens de uitvinding bereid uit uitgangsmateriaal, waaraan voldoende magnesiumoxyde of MgO bron wordt toegevoegd om een MgO/SiOg verhouding van tenminste ongeveer 0,5 te bereiken, waarbij het ijzererts in het uitgangsmateriaal 30 gew.% of minder SiO^ bevat.

30 De basiciteit, d.w.z. de CaO/SiOg verhouding wordt eveneens ingesteld op minder dan ongeveer 0,05.

De voordelen van de verbeterde pellets volgens de uitvinding kunnen uit de volgende proef worden ingezien.

Magnesiet, kalksteen en silicazand werden toegevoegd aan 35 speculair-hematiet, om pellets te verkrijgen met verschillende hoeveelheden SiOg, MgO/SiOg verhoudingen en CaO/SiO^ verhoudingen, waarna de reductieeigenschappen en de verwekings-krimpeigenschappen van elke 8004932 -1- soort pellet bij hoge temperatuur werden vastgesteld. De resultaten van een chemische analyse van elke soort pellet zijn in onderstaande tabel weergegeven.

Monster Totaal FeO SiOg MgO CaO AlgO^ MgO/SiOg CaO/SiOg 5 no. Fe 1 66,20 0,11 1,10 0,08 0,10 1,0¾ 0,01 0,02 2 65,27 0,19 1,11 1 ,08 0,11 0,96 0,25 0,03 3 61,10 0,22 1)-,51 2,65 0,13 1,01 0,59 0,03 I 63,36 0,26 1,55 1,11 0,16 0,96 0,90 0,01 10 5 62,69 0,26 1,51 5,50 0,18 0,97 1,22 0,01 6 68,81 0,12 8,29 0,08 0,08 0,93 0,01 0,01 7 ’ 61,16 0,18 8,30 1,86 0,13 0,9.2 0,22 0,02 8 59,76 0,26 8,33 5,81 0,19 0,98 0,70 0,02 9 58,00 0,32 8,28 8,36 0,23 0,89 1,01 0,03 15 10 56,11 0,37 8,11 11,1! 0,29 0,91 1,32 0,03 II 66,57 0,17 2,20 1,36 0,12 0,92 0,62 0,05 12 61,85 0,27 5,97 1,11 0,17 0,98 0,69 0,03 13 61,56 0,13 5,99 1,11 0,55 0,91 0,7! 0,09 11 61,20 0,86 5,96 1,51 1,02 0,93 0,76 0,17 20 15 60,85 1,87 5,99 1,58 1,51 0,89 0,76 0,25 16 58,68 1,28 7,23 1,87 3,27 1,31 0,67 0,15 17 56,90 1,08 7,l0 1,51 6,03 1,28 0,61 0,81 18 56,58 3,61 6,09 1,61 7,68 0,91 0,76 1,26 19 65,5 0,26 3,18 2,95 0,3l 0,18 0,93 0,11 25 Om de reductie onder hoge temperaturen vast te stellen, wer den péLletsmonsters vooraf bij 900°C gereduceerd tot usutiet (FeO) onder reductieatmosfeer van CO/CO^ = 60/I0 en vervolgens verder gereduceerd gedurende 2 uur bij 1250°C als reductietemperatuur onder een reductiegasatmosfeer van 00/1^= 80/70. De reductieverhouding werd 30 daarna bepaald.

Wat de belastingverwekingsproef onder hoge temperatuur betreft, werden pelletmonsters tussen aluminiumstaven geplaatst en een belasting van 0,5 kg/pellet uitgeoefend, teneinde de temperatuur te verhogen. De temperatuur werd continu verhoogd tot aan het smeltpunt 35 met een snelheid van 10°C/minuut, terwijl CO/^ = 80/70 vanaf 100°C werd ingeleid.

Tijdens deze werkwijze werden de pellets gedurende 90 minuten 80 0 4 9 3 2 * * -5- op de trap van 1000°C gehouden. Terwijl de temperatuur steeg, werd de temperatuur, waarbij b0% krimp optrad, genoteerd. Deze temperatuur is belangrijk, omdat een snel compressieverlies wordt aangegeven wanneer het krimppercentage meer dan kQ% bedraagt in een belastingver-5 wekingsproef van vullagen, en bij voorkeur wordt het krimppercentage bij het smelten beneden b0% gehouden.

De resultaten van de boven' beschreven proeven zijn weergegeven in de tekening, waarin: figuur 1 een grafiek voorstelt, welke de MgO/SiO^ verhouding 10 en de reductieverhouding toont wanneer SiCU tot vaste hoeveelheden van b,b% of 8,3$ is beperkt; figuur 2 een grafiek is, welke het verband toont tussen de CaO/SiOg verhouding, waarbij de MgO/SiOg verhouding tussen ongeveer 0,6-0,78 ligt, in termen van de reductieverhouding; 15 figuur 3 een grafiek is, die het verband toont tussen de

MgO/SiOg verhouding en de kö% krimptemperatuur, met een SiO^ gehalte van b,b% resp. 8,8$; en figuur b een grafiek is, die het verband toont tussen CaO/SiOg verhouding en de b0% krimptemperatuur, waarbij MgO/SiOg 20 verhouding ongeveer 0,72 bedraagt.

In figuur 1 kan men zien, dat de reductieverhouding aanzienlijk wordt beïnvloed door de MgO/SiOg verhouding, en dat de invloed van het SiO^ gehalte gering is. In het algemeen is een reductieverhouding, waarbij geen reductiestagnatïe optreedt, ongeveer bQ% (na 2 25 uur op 1250°C). Teneinde deze gewenste reductieverhouding te bereiken, is het nodig, dat de MgO/SiOg verhouding tenminste 0,5 bedraagt. Wanneer verder de MgO/SiOg verhouding neer dan 0,7 is, is het mogelijk om een hoge reductieverhouding van meer dan 60$ te bereiken.

Zoals duidelijk uit de in figuur 2 weergegeven resultaten 30 kan worden afgeleid, neemt de reductiesnelheid wanneer de CaO/SiO^ verhouding in de pellets aanzienlijk boven nul wordt verhoogd, snel af en bereikt hij minimum waarden bij ongeveer 0,3-0,5- Wanneer de CaO/

SiOg verhouding verder vergroot wordt, stijgt de reductieverhouding geleidelijk.

35 Teneinde een reductieverhouding van meer dan b0% te verze keren, welke nodig wordt geacht om reductiestagnatie te verhinderen, dient de CaO/SiOg verhouding, zoals uit deze figuur blijkt, minder dan o η n l o n 9 -6- 0,05 of meer dan 1,1 te bedragen. Wanneer de hoeveelhèid CaO echter te groot is, stijgt de hoeveelheid slacken in ertsen, die een grote hoeveelheid Si02 bevatten, aanzienlijk, waardoor de productiviteit wordt verlaagd. Volgens de uitvinding is derhalve de toestand waaronder 5 de CaO/SiOg verhouding meer dan 1,1 bedraagt, niet wenselijk.

Met betrekking tot de hoge temperatuurbelastingsverwekings-proef van figuur 3, werden platinaplaten boven en beneden een pellet-monster aangebracht, om reakties met andere materialen te verhinderen. Wanneer dezelfde proef werd uitgevoerd door koolstofplaten aan te bren-10 gen met het oog op de feitelijke toestanden in een hoogoven, drong koolstof daarin door, waardoor bijna alle pellets rond 1400°C waren gesmolten. Met dit in gedachte wordt bij beschouwing van de in figuur 3 weergegeven resultaten geconcludeerd, dat de omstandigheden bij de temperatuur waarbij\0% krimp optreedt, tenminste hoger dan ongeveer 15 1 i+00°C zouden moeten zijn, d.w.z. waarbij de Mg0/Si02 verhouding onge veer 0,05 of hoger is.

Uit figuur 4 kan men zien, dat met een vaste Mg0/Si02 verhouding, verhoging van de verhouding tot aanzienlijk boven nul tot een snelle daling in de h0% krimptemperatuur leidt tot een minimum van 20 0,4, waarna opnieuw een neiging tot stijgen aanwezig is.

In elk geval is voor het verhogen van de k0% krimptempera-tuur tot boven 1400°C nodig, dat de Ca0/Si02 verhouding ongeveer 0,05 of minder bedraagt.

Zoals duidelijk uit de in de figuren 1-4 weergegeven resul-25 taten blijkt, is de invloed van Mg0/Si02 verhouding en de Ca0/Si.02 verhouding op de hoge temperatuurreductieeigenschappen en hoge tem-peratuurbelastingverwekingseigenschappen omgekeerd. Wanneer volgens de uitvinding pellets worden bereid met een Mg0:Si02 verhouding van tenminste ongeveer 0,5 en een CaO/SiO^ verhouding van minder dan 0,05, 30 is het mogelijk om uitstekende pellets met deze twee eigenschappen te verkrijgen.

De pellets volgens de uitvinding zijn zeer gunstig, omdat hun soepele krimpsnelheid bij hoge temperatuur en hun hoge temperatuur-belastingsverwekingseigenschappen uitstekend zijn en het daardoor moge-35 lijk is om een goede luchtpermeabiliteit te verkrijgen, terwijl tegelijkertijd de reductie vanwege hun uitstekende reductieeigenschappen in de hoge temperatuurzones van de oven plaatsvindt, waardoor reductie- 8004932 -7- stagnatie wordt verhinderd. Bovendien is de geproduceerde hoeveelheid gesmolten slak geringer en druppelen geen gesmolten slakken van de Pellets·. Derhalve wordt luchtpermeabiliteit in lagen van ertsen in een hoogoven in hoge temperatuurgebieden in stand gehouden, waardoor 5 een grote hoeveelheid gas in de toegevoerde materialen kan worden geblazen. Dienovereenkomstig is een verlaging van de cokesverhouding en een verhoging van de ruw ijzerverhouding in de toevoer mogelijk.

In vergelijking met bekende zelfoplosbare kalksteenpellets, waarin bijv. de CaO/SiOg verhouding 1,3 of hoger is, is de aan de pellets 10 volgens de uitvinding toegevoegde hoeveelheid MgO gering en is het voorts mogelijk om de kosten voor uitgangsmateriaal voor pellets volgens de uitvinding te verlagen, omdat de hoeveelheid CaO op een zeer kleine waarde wordt geregeld. In het bijzonder kunnen de pellets volgens de uitvinding geschikt worden toegepast op gebieden waar kalk-15 steen plaatselijk moeilijk te verkrijgen is. ¥anneer de MgO/Si0^ verhouding en de CaO/SiOg verhouding van pellets geschikt volgens de uitvinding worden ingesteld, ondervinden de hoge temperaturen-reduc-tieeigenschappen geen invloeden van lichte variaties in het SiO^ gehalte. Daaruit volgt, dat volgens de uitvinding pellets met uitstekende 20 hoge temperatuurreductieeigenschappen kunnen worden verkregen uit uitgangsmaterialen voor zure pellets, waarvan het SiOg gehalte moeilijk kan worden verlaagd.

8004932

Claims (5)

1. Ijzerertspellets, met het kenmerk, dat deze gevormd vor-den door een SiOg "bevattend ijzererts te mengen met een voldoende hoeveelheid magnesiumoxyde of MgO leverend materiaal, teneinde een MgO/

5 SiOg verhouding van tenminste ongeveer 0,5 te verkrijgen en een zodanige hoeveelheid calciumoxyde, dat de CaO/SiOg verhouding minder dan ongeveer 0,05 bedraagt.

2. Ijzerertspellets volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ijzererts minder dan 30 gev.% SiO^ bevat.

3. Ijzerertspellets volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de MgO/Si0^ verhouding tenminste ongeveer 0,7 bedraagt. U. Ijzerertspellets volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de MgO bron gekozen wordt uit de groep magnesiet, bruciet, zeer-watermag en magnesiumoxydesteenslak.

5. Ijzeroxydepellets volgens conclusie U, met het kenmerk, dat de MgO bron magnesiet is. 8004932