NO121505B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved herdning av agglomererte legemer

som kuler, briketter, stykker eller lignende, fortrinnsvis av malmslig eller -sliger.

Ved malmfremstilling anvendes malm av forskjellige slag og

i forskjellige former som utgangsmateriale. Med den stadig mer vidt-drevne anrikningsteknikk er man gått over til å utnytte stadig fatti-gere malmer, og dermed er malmene blitt stadig mer finmalte så de ikke egner asg til i den resulterende pulverformede tilstand å beskikkes i reduksjonsovnene.

Man har derfor vært nodt til å agglomerere malmpulveret. Sintring i panner eller på bånd har vært vanlige metoder for å tilveie-bringe en håndterlig sammenbakning eller sammenklumpning av malmpulveret. I sinterchargen har man i dén forbindelse foruten nodvendig brensel også innfdrt andre tilsetninger, f.eks. for å sette sinteren istand til å beskikkes direkte i reduksjonsovnen uten ytterligere tilsetninger, særlig når det gjelder spesielle slaggdannsre, så ovns-.slaggen får en på forhånd bestemt sammensetning.

En annen agglomereringsmetode, som i den senere tid har funnet utstrakt anvendelse, særlig ved jernmalmsliger, består i å fremstille slig-kuler, pellets, ved rulling av finmalt malmslig , resp. malmsliger, i en noe hellende, roterende trommel som beskikkes med slig , fuktemiddel, eventuelle slaggdannere samt bindemiddel. De rå fuktige kuler man får ved denne metode, egner seg ikke til å settes på en masovn i ubehandlet tilstand, og de kan heller ikke håndteres eller transporteres,

•Briketter som på en eller annen kjent måte er fremstilt av

slig , fuktemiddel, eventuelle slaggdannere samt bindemiddel, kan heller ikke håndteres eller transporteres uten efterbehandling.

Denne efterbehandling, som i hovedsaken tar sikte på en herdning av agglomeratet, kan skje ved torking, brenning og sintring, avhengig av de i utgangsblandingene innblandede bindemidler. Der har også vært foreslått lagring under fuktige forhold eller anvendelse av hydrauliske bindemidler, som findelt cementklinker.

I.U.S.A. patentskrift nr. 3.235.37I har det vært foreslått

å anvende kalkhydrat som bindemiddel ved agglomerering av mineraler,særlig til slig-briketter. Brikettene blir her efterherdet ved hydrotermal behandling, d.v.s. en behandling med vanndamp ved hoyt trykk og temperatur.

Man har også blandet sligen med findelt masovnslagg, lesket kalk og sand og derefter behandlet de agglomererte legemer i damp ved 120°C, efterfulgt av torkning i skjul, hvor agglomeratets bindemidler torker, herdner og binder agglomeratets bestanddeler sammen ved luftens innvirkning som beskrevet i U.S.A. patentskrift nr. 3»214-263.

Alle de ovenfor omtalte metoder krever betydelig tid og lager-plass og torde bare med vanskelighet og med store omkostninger kunne avpasses for kontinuerlig drift.

Å meddele det fremstilte agglomerat en tilstrekkelig mekanisk fasthet umiddelbart efter og i tilslutning til dets fremstilling er av vesentlig betydning for å kunne håndtere og transportere det. I den forbindelse bor den opprinnelige oppnådde fasthet være stor nok til at agglomeratene også kan stables på hverandre uten å knuses eller smuldre.

Denne oppgave å gjore agglomeratet hardt loses på en elegant måte i henhold til den foreliggende oppfinnelse, hvor de rå agglomerater som kuler, briketter, stykker eller lignende, fremstilt på en eller annen kjent måte av slig , fuktemiddel, slaggdanner og bindemiddel, fores gjennom et hoyfrekvent vekselfelt. Allerede efter 3 - 5 sekunder i det høyfrekvente felt får f.eks kuler, såkalte pellets, av jernmalmslig tilstrekkelig hardhet til å kunne stables på hverandre i skikt opp til en tykkelse av flere decimeter.

Denne herdning skjer på en måte som hittil ikke er klarlagt, formodentlig under innvirkning av hvirvelstrommer indusert i agglomeratene når legemene passerer det høyfrekvente vekselfelt.

I henhold til oppfinnelsen blir anglomeratene utsatt for vek-selfeltets innvirkning så lenge at temperaturen i det stiger til en på forhånd bestemt verdi av 90 - 100°C, særlig 90 - 95°C«

En ytterligere herdning av de i vekselfeltet forbehandlede agglomerater skjer i henhold til oppfinnelsen ved at disse underkastes en hydrotermalbehandling ved hoyt trykk, ca. 12,5 - 13 ato, og ved en temperatur av ca. 190°C, hvorved der i lopet av 0,5 - 3 timer ved nevnte trykk og temperatur meddeles de således fremkomne agglomerater en fasthet som helt oppfyller de krav som stilles til agglomeratene ved reduksjons- og smelteprosessene. Tiden for hydrotermalbehandlingen varierer med slike faktorer som komponentenes findelingsgrad, kulenes diameter etc.

Det kan nevnes at herdning av slaggbundne malmbriketter ved hydrotermal behandling allerede har vært foreslått fra mere enn 60 år tilbake, men at metoden ikke har kunnet anvendes i praksis uten en tilhorende forbehandling med sprekkdannelse og sonderfall i autoklåven som folge. Forsok på å oke hårdheten og fastheten ved hydrotermal behandling av rå agglomerater vil likeledes bare fore til en smuldring av disse. Derimot gir den foreliggende behandling i hoyfrekvent vekselfelt sammen med en efterfSigende hydrotermal behandling ved hoyt trykk og hoy temperatur et materiale som egner seg godt til beskikning av reduksjonsovner. Behandlingen i vekselfelt alene er dog tilstrekkelig til å gi håndterbare agglomerater som ikke faller sammen under håndte-ringen, og som fremfor alt kan mates inn i en autoklav.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen har vist seg meget vel-skikket og fordelaktig når agglomeratene som eneste bindemiddel inne-holder granulert finmalt slagg fra en-eller annen metallurgisk smelteprosess. Særlig gode resultater er oppnådd med masovnslagg som eneste bindemiddel. Agglomerater av jernmalmslig med findelt, granulert masovn-slagg som eneste bindemiddel og forovrig behandlet i samsvar med oppfinnelsen har vist seg å få overordentlig stor fasthet og dermed egnet seg til å settes direkte på masovn eller tilsettes i stålsmelte-ovner ved stålfremstilling.

Skjont der i de folgende eksempler for enkelthets skyld bare er nevnt jernmalmslig , er det selvsagt underforstått at fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen ikke på noen måte er ment å være begrenset ved disse eksempler på oppfinnelsens utforelse, og at oppfinnelsen dermed er anvendelig for å herde agglomerater av enhver annen malmslig eller blanding av malmsliger.

Eksempel 1.

100 vektdeler anriket magnetittslig av nedenstående sammensetning ble torket og blandet med ca. 15 vektdeler separat torket og malt masovnslagg med en korast orrel se av ca. 2200 - 3000 cm /g.

Fe304 94,12 %

Fe203 4,52 %

MnO 0,05 %

CaO 0,11 56

MgO 0,31 %

A1203 0,27 % '

Si02 0,46 %

Ti02 0,16 %

v2o5 0,19 %

P20^ 0,02 %

s 0,015%

co2 0,14 %

Na20 0,05 % . K20 0,08 %

CuO 0,01 %

Fe 71,26 %

Mn 0,04 %

P 0,10 fo Spesifik overflate 950 cm /m-> Volumvekt 2,6-3,3 g/crn-^ Tetthet 5,1 g/ cxt?

Slaggens sammensetning:

Det blandede pulvermateriale ble fort på transportbånd til en rulletallerken med en heldning på ca. 45°• Gjennom dyser.plasert ovenfor

pelleteringstallerkenene ble der sproytet inn varmt vann (35 - 60°C)

i findelt form i en mengde av 12 - 17 vektdeler regnet på slig-mengden, idet vanntilsetningen avhenger av pulverkomponentenes kornstorrelse.

De oppnådde halvplastiske slig-kuler ble overfort fra tallerkenen til et transportbånd av elektrisk ikke-ledende materiale, f.eks. gummi eller lignende, som med kulene glissent utspredd transporterte disse gjennom et hoyfrekvent elektromagnetisk vekselfelt frembragt med i og for seg kjente anordninger. Hovedretningen for det frembragte vekselfelt var lagt horisontalt i forhold til transportbåndet, slik at de forste kuler på båndet ble transportert gjennom induksjonsspolen.

Hoyfrekvensanordningen blir matet med en effekt av 4 - 6 kW og induksjonsspolen med en frekvens av ca. 1 MHz. Kulenes behandlings-tid i vekselfeltet kunne påvirkes ved endring av transportbåndets hastighet. Ved kuler med diameter 15 - 20 mm ble tilstrekkelig opp-varmning og herdningsvirkning oppnådd efter 3 _ 5 sekunder i det høy-frekvente vekselfelt.

For andre malmsliger kommer stort sett tider, effektverdier og frekvenser av lignende storrelsesorden på tale. Kulene, som anta-gelig var påvirket av hvirvelstrømmer indusert i dem, ble overfort til kurvlignende nettbeholdere med lave sider eller til flatbunnede metall-kasser. Efter behandlingen i det høyfrekvente vekselfelt hadde kulene fått en fasthet som tillot stabling i skikt med en hoyde av flere decimeter uten at der forelå risiko for knusning. Slike beholdere fylt med kuler ble i sin tur stablet ovenpå hverandre på en vogn forsynt med ruller eller hjul, og en sats som i praksis kan omfatte flere tonn pellets, ble transportert videre til en hydrotermal behandling i autoklav for ytterligere herdning.

Efterat autoklaven var lukket, ble den fylt med helt mettet eller med delvis umettet vanndamp, slik at. trykket i autoklaven sukses-sivt ble hoynet til 12 ato. Dette trykknivå ble vedlikeholdt i en tid av 1/2 - 3 timer avhengig av hvor strenge fasthetskrav sluttproduktene skulle tilfredsstille.

Trykket i autoklaven ble derefter utjevnet ved utblåsning av overtrykket så raskt som dette var praktisk gjennomførlig, d.v.s. i lopet av ca. 30 minutter eller mer.

Ved undersøkelsen viste det seg at fastheten av de slaggbundne slig-kuler oket fra noen kp per kule efter behandlingen i vekselfeltet til 60 - 100 kp per kule ved hydrotermalbehandlingen i autoklaven. Eksempel 2.

100 vektdeler slig med nedenstående analyse ble blandet med 12 vektdeler granulert og finmalt slagg med anlayse som i eksempel 3 videre med 2,5 vektdeler finmalt kalkstenmel og 0,5 vektdeler magnee karbonat, likeledes i finfordelt form. Alle ingrediensene ble godt blandet.

Sliganalyse:

Fe 65 %

Mn 0,18 %

P 0,64 fa

F 0,13 % Specifik overflate 75O cm o/g Volumvekt 2,6 - 2,9 g/crn^ Tetthet 4,8 g/crn^

Kalkstensmelet kan med fordel bestå av slikt pulverformet .avfallsmateriale som fås som biprodukt ved knusning av denne bergart til en viss, onsket kornstorrelse. Dog bor kalkstensmelet for pelleti-seringen være så findelt at det for minst 90$'s vedkommende har en spesifik overflate av 2500 - 3500 cm 2/g. Kalkstensmelet kan eventuelt erstattes med ca. 3% dolomitt eller i sin helhet med magnesittmel. Av den ovenfor beskrevne blanding ble der fremstilt slig-kuler på samme måte -som i eksempel 1. For behandlingen i det høyfrekvente vekselfelt ble effektbehovet dog oket med ca. 20$ på grunn av den delvis unagnetiske bestanddel som var innfort i denne blanding, og på grunn av det redu-sérte bindemiddelinnhold av slagg fikk man slig-kuler hvis fasthet lå ca.. 10% lavere efter hydrotermalbehandlingen, sammenholdt med eksempel 1.

Eksempel 3:

Av 89% mellomsvensk blandingsslig , hovedsakelig bestående av magnetitt og for en mindre dels vedkommende (ca. 12,6%) hematitt, samt 11% finmalt masovnslagg ble der rullet kuler med vann som fuktemiddel på i og for seg kjent måte. Fastheten av de ferske, rå kuler ble målt opp på en veieanordning ved hjelp av en trykkplate og ble funnet å variere mellom 75O og 1100 g pr. kule med diameter cå. 12 mm. Kulene veiet gjennomsnittlig 3,1 g pr. stk. i denne tilstand. Det er alminne-lig kjent at de nytilvirkede kuler er særlig omfintlige for påkjenninger ved håndtering og stabling under den fortsatte behandling.

En del av de rå halvplastiske kuler ble fort i to etapper, hver på 5 sekunder med et mellomliggende opphold på 20 til 25 sekunder, gjennom et hoyfrekvent elektromagnetisk vekselfelt tilveiebragt ved hjelp av en vertikalt avflatet avlang og bred spole.

Ved målinger utfort umiddelbart efter behandlingen av kulene

i det hoyfrekvente vekselfelt ble trykkfastheten målt t^l 1400 - 2350 g pr. kule med diameter som angitt ovenfor. En gjentagelse av den beskrevne behandling i det hoyfrekvente vekselfelt forte til den for torkeprosessen typiske fargeskiftning på kulenes overflate, samtidig som okningen av fastheten ble begrenset til noen hundre gram pr. kule, oyensynlig på grunn av alt for stort vanntap fra bindingssystemet.

Under selve behandlingen i det hoyfrekvente vekselfelt kunne vanndamp iakttas å unnvike fra de rå kuler som utdiffunderende gass---slor uten at der kunne iakttas dannelse av overflateriss.

Ved hjelp av kortvarige behandlingsperioder i et hoyfrekvent elektromagnetisk vekselfelt kunne således trykkfastheten av de rå malm-kuler okes til mer enn det dobbelte og ofte til det tredobbelte av ut-gangsverdien, samtidig som sammenbindingen mellom kornene ble forbedret.

Sokerne har iakttatt at trykkfastheten av de rå kuler med tilsetning av slagg som bindemiddel og efter behandling i hoyfrekvent magnetfelt oker ytterligere dersom disse-kuler bevares i ro i noen timer for hydrotermalbehandlingen. Denne okning ble målt lik ca. 11

kg. pr. kule efter 24 timer, noe som kan virke forbausende når det gjelder slagg som bindemiddel, da den jo ellers er kjent som et lavby-draulisk bindemiddel og således ved værelsetemperatur blir å anse som et langsomtbindende materiale. Noen lignende hardhetsokning kunne ikke iakttas når bindemiddelet f.eks. utgjores av lesket kalk eller dolomitt istedenfor malt slagg. Dette antyder at bindingsreaksjonen i slaggbindemiddelet blir påvirket og initiert på en annen måte - trolig ved iontransporter mellom tidligere dannede kalciumsilikathydratkrystal--ler og slaggpartikler - enn når det hydrauliske bindemiddel består av kalkhydrat eller kalk-magnesiumhydrat.

En fremgangsmåte ifolge den foreliggende oppfinnelse til å herde agglomererte legemer, særlig kuler, briketter eller lignende ved forst å utsette dem for virkningen av et hoyfrekvent vekselfelt og derefter underkaste agglomeratene hydrotermalbehandling gir, foruten fordelen av at man med reduserte omkostninger får agglomerater egnet for reduksjons- eller smelteprosessen, også en indirekte fordel når det gjelder slagghåndteringen ved reduksjonsprosessene, og kan ved passende disponering av de komponenter som inngår i agglomeratene, fore til en omfattende minskning av forbruket av kalksten eller dolomitt, særlig ved fremstilling av råjern fra jernmalmsliger.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved herdning av agglomererte legemer som kuler, briketter, stykker eller lignende av malmslig eller -sliger f.eks. jernmalmslig hvor slig , fuktemiddel, slaggdanner og bindemiddel er rullet, presset eller på annen måte agglomerert til kuler, briketter eller stykker, karakterisert ved at de rå agglomerater utsettes for innvirkning av et hoyfrekvent vekselfelt inntil temperaturen i dem er stegetttL..90 - 100°C.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at agglomeratet herdes ytterligere ved å underkastes en i og for seg kjent hydrotermalbehandling ved hoyt trykk og ved en temperatur av ca. 190°C.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakt eri-* sert ved at der benyttes agglomerater med tilsetning av granulert finmalt slagg fra en metallurgisk smelteprosess, fortrinnsvis masovn-slagg som eneste bindemiddel.