NO123781B

NO123781B -

Info

Publication number: NO123781B
Application number: NO16055065A
Authority: NO
Inventors: J A Bakan
Original assignee: Ncr Co
Priority date: 1964-11-23
Filing date: 1965-11-19
Publication date: 1972-01-17
Also published as: CH458294A; NL6515181A; SE303733B; DE1283191B; GB1071170A; FR1453745A; BE672621A; DK109893C; AT262937B

Description

Fremgangsmåte til brenning og herdning av pellets som inneholder jernoksyder i oksyderbar form. Process for burning and curing pellets containing iron oxides in oxidizable form.

Finkornede malmer som f. eks. jernmalmer, kan som kjent ved behandling i granuleringsinnretninger, som f. eks. gra-nuleringstromler, granuleringstallerkner, Birich-blandere, strengpresser osv. omdan-nes til kule-, egg-, sylinderformige eller lignende pellets, hvorved man får en tilstrekkelig grovstykket beskikning for de metal-lurgiske viderebearbeidningsovner. Frem-for alt for opparbeidelsen av de store taco-nit- og magnetittleier i Nord-Amerika og Sverige får denne fremgangsmåte stadig mer betydning. De således fremstilte, så-kalte råpellets er som regel mekanisk tem-melig ømfintlige og må snarest mulig etter fremstillingen gjøres faste ved termisk behandling. Dette skjer ved brenning, som oftest på sinterbånd eller i sjaktovn ved hjelp av varme gasser, eller på den måte at råpelletene blandes med fast brennstoff og ved varmetilførsel utenfra bringes på brennstoffets antenningstemperatur, hvor-etter brennstoffet forbrennes ved at det over eller gjennom beskikningen ledes luft, hvorved pelletene opphetes til herdningstemperatur. Alt etter malmens sammenset-ning ligger denne temperatur mellom ca. 1150° og 1350° C. Fine-grained ores such as iron ores, as is known, can be treated in granulation devices, such as e.g. granulating drums, granulating plates, Birich mixers, string presses, etc. are converted into spherical, egg-shaped, cylindrical or similar pellets, whereby a sufficiently coarse coating is obtained for the metallurgical further processing furnaces. Above all, for the processing of the large taconite and magnetite deposits in North America and Sweden, this method is becoming increasingly important. The so-called raw pellets produced in this way are usually mechanically rather delicate and must be made solid by thermal treatment as soon as possible after production. This happens by burning, most often on a sintering belt or in a shaft furnace using hot gases, or in such a way that the raw pellets are mixed with solid fuel and brought to the fuel's ignition temperature by external heat supply, after which the fuel is burned by passing it over or through the coating air, whereby the pellets are heated to curing temperature. Depending on the composition of the ore, this temperature is between approx. 1150° and 1350° C.

Som regel søker man å lede herdningen As a rule, one seeks to guide the hardening

slik at det fåes høyest mulig oksyderte pellets, det vil si at disses jerninnhold skal foreligge mest mulig i form av Fe2C>3. Grun-nen hertil er for det ene den at Fe203-pellets har den største styrke, og for det annet den at Fe^Oi også hyttemessig egner seg be-dre enn alle andre jernforbindelser for beskikning av høyovner. Dette mål oppnås so that the highest possible oxidized pellets are obtained, that is to say that their iron content should be as much as possible in the form of Fe2C>3. The reason for this is, firstly, that Fe2O3 pellets have the greatest strength, and secondly, that Fe2O3 is also better suited than all other iron compounds for lining blast furnaces. This goal is achieved

derved at pelletene under opphetningen til de høyere temperaturer utsettes for oksyderende betingelser. whereby the pellets are exposed to oxidizing conditions during heating to the higher temperatures.

Selv om denne fremgangsmåte arbeider tilfredsstillende i det store og hele tatt, kan den dog forbedres i forskjellige henseender. En vanskelighet består deri at også det underste lag av beskikningen må oppvar-mes ved varmetilførsel til herdningstemperatur, det vil si til minst 1150° C, og som oftest endog høyere. Derfor treffes risten, selv om den er beskyttet av et tykt lag av ristbelegg, av avgasser hvis temperatur er så høy at risten blir termisk påkjent meget sterkt. Selv det å holde en temperatur på 700° C i gassen som treffer risten, kan som regel bare oppnås ved spesielle forholds-regler, som egen ristkjøling, spesiell utformning av ristbelegget og lignende. Although this method works satisfactorily on the whole, it can be improved in various respects. A difficulty lies in the fact that the lowest layer of the coating must also be heated by heat supply to the curing temperature, that is to say at least 1150° C, and often even higher. Therefore, the grate, even if it is protected by a thick layer of grate coating, is hit by exhaust gases whose temperature is so high that the grate is thermally stressed very strongly. Even maintaining a temperature of 700° C in the gas that hits the grate can usually only be achieved by special precautions, such as separate grate cooling, special design of the grate coating and the like.

Varmeinnholdet i de varme gasser som passerer risten må også nyttiggjøres for å oppnå en teknisk brukbar varmeøkonomi. Hvordan enn dette er blitt gjort, måtte man i alle tilfelle anvende store varmegassvifter og meget godt isolerte gassledninger som hadde stort tverrsnitt. Allikevel går en be-tydelig del av den i det anvendte brennstoff inneholdte varme tapt. Dessuten kre-ves det over sinterbåndet forskjellige het-ter, av hvilke de siste må være innrettet for særlig høye temperaturer. The heat content of the hot gases that pass through the grate must also be utilized in order to achieve a technically usable heat economy. However this has been done, in all cases large hot gas fans and very well insulated gas lines with a large cross-section had to be used. Even so, a significant part of the heat contained in the fuel used is lost. In addition, various hoods are required above the sinter belt, the last of which must be designed for particularly high temperatures.

I norsk patent nr. 79 146 er det blitt foreslått å unngå disse ulemper derved at pelletene fordeles på to forskjellige kammere, i hvilke de anbringes ovenpå allerede brente pellets. Opphetningsgassstrøm-men ledes i vekslende retning gjennom disse to kammere, og før innføringen i det annet kammer ble den i et spesielt rom opphetet ved hjelp av brennstoffer av vilkår-lig art. In Norwegian patent no. 79 146, it has been proposed to avoid these disadvantages by dividing the pellets into two different chambers, in which they are placed on top of already burned pellets. Heating gas flow is led in an alternating direction through these two chambers, and before being introduced into the second chamber it was heated in a special room using fuels of any kind.

Også her har man, som allerede oven-for beskrevet som kjent, når det gjaldt behandling av jernmalmer arbeidet med hen-blikk på oksydasjon til FesOs ved å anvende tilsvarende luftmengder og derunder be-visst utnyttet denne reaksjon til å spare brennstoff. Hvis nødvendig har man ved denne fremgangsmåte også utført reduk-sjoner ved å regulere luftmengden under opphetningen av gasstrømmen. Ulemper ved denne fremgangsmåte ligger i den for metoden nødvendige apparatur og at det er nødvendig å sirkulere forholdsvis store luftmengder. Here, too, as already described above, as is known, when it came to the treatment of iron ores, work was done with a view to oxidation to FesOs by using corresponding amounts of air and, in doing so, deliberately utilized this reaction to save fuel. If necessary, reductions have also been carried out in this method by regulating the amount of air during the heating of the gas flow. Disadvantages of this method lie in the equipment required for the method and the fact that it is necessary to circulate relatively large amounts of air.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte til herdning av jernmalm-pellets, hvor disse ulemper unngåes. Oppfinnelsen beror på den overraskende er-kjennelse at det ved en passende innstil-ling av surstoffpartialtrykket er mulig å påskynne oksydasjonen av jernets lavere oksydasjonstrinn til treverdig, i sådan grad at allerede denne oksydasjonsvarme er tilstrekkelig til i løpet av omtrent samme tid som ved varmetilførsel utenfra, ofte endog hurtigere, å bringe pelletene fra antenningstemperatur til herdningstemperatur. The present invention concerns a method for hardening iron ore pellets, where these disadvantages are avoided. The invention is based on the surprising realization that, by a suitable setting of the oxygen partial pressure, it is possible to speed up the oxidation of the iron's lower oxidation stage to trivalent, to such an extent that this oxidation heat alone is sufficient during approximately the same time as when heat is supplied from outside , often even faster, to bring the pellets from ignition temperature to hardening temperature.

I henhold til oppfinnelsen bringer man derfor ved hjelp av varme gasser og/eller ved forbrenning av tilblandet fast brennstoff, pelletene på antenningstemperatur. Denne ligger, alt etter pelletenes innhold av oksyderbart jernoksyd, i alminnelighet mellom 600° og 900° C, ved de fleste mag-netitter mellom ca. 700° og 800° C, og kan ved kunstige produkter gå ned til 300° C. Hvis oksydasjonsvarmen er tilstrekkelig til å bringe pelletene fra antenningstemperatur til herdningstemperatur, oppheter man etter oppnåelse av tenningstemperaturen ikke videre ved hjelp av varme gasser eller faste brennstoffer, men fra dette punkt av blir det over pelletene ledet en gass med passende høyt surtoffinnhold. Ligger der-imot antenningspunktet så lavt og er pelletenes oksyderbare jerninnhold så lite, at jernets oksydasjonsvarme ikke ville strek-ke til til å opphete pelletene fra tennings-temperatur til herdningstemperatur, må pelletene før omkoblingen til brennstoffrie, surstoffholdige gasser opphetes så høyt over antenningstemperaturen, at jernets oksydasjonsvarme er tilstrekkelig til å bringe pelletene fra den før oppnådde temperatur, som i det følgende kalles omkoblingstemperatur, til herdningstemperatur. Man kan imidlertid også arbeide med forvarmet surstoff eller gasser som er anriket med.surstoff. Derved blir oksydasjonen påskynnet og differensen mellom omkoblingstemperatur og den ved oksydasjonen oppnådde temperatur øket. According to the invention, the pellets are therefore brought to ignition temperature by means of hot gases and/or by burning mixed solid fuel. Depending on the pellets' content of oxidizable iron oxide, this is generally between 600° and 900° C, with most magnets between approx. 700° and 800° C, and with artificial products can go down to 300° C. If the oxidation heat is sufficient to bring the pellets from the ignition temperature to the hardening temperature, after reaching the ignition temperature, the heating is not continued using hot gases or solid fuels, but from this point on, a gas with a suitably high acid content is passed over the pellets. If, on the other hand, the ignition point is so low and the pellets' oxidizable iron content is so small that the iron's heat of oxidation would not be sufficient to heat the pellets from ignition temperature to hardening temperature, the pellets must be heated so high above the ignition temperature before switching to fuel-free, oxygen-containing gases, that the iron's heat of oxidation is sufficient to bring the pellets from the previously achieved temperature, which is hereinafter called the switching temperature, to the hardening temperature. However, you can also work with preheated oxygen or gases that are enriched with oxygen. Thereby, the oxidation is accelerated and the difference between the switching temperature and the temperature achieved during the oxidation is increased.

En forutsetning for anvendbarheten av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er den at pelletenes oksyderbare jernoksydinnhold ikke blir vesentlig oksydert før den temperatur oppnås, ved hvilken det omkobles til brennstoffri, surstoffholdige gasser. Det har vist seg at det er mulig å unngå oksydasjon av jernoksydinnholdet under opp-hetningsperioden til omkoblingstemperatur, ikke bare ved å overholde reduserende eller nøytrale betingelser, men endog i svakt oksyderende atmosfærer. A prerequisite for the applicability of the method according to the invention is that the oxidizable iron oxide content of the pellets is not significantly oxidized before the temperature is reached at which it switches to fuel-free, oxygen-containing gases. It has been shown that it is possible to avoid oxidation of the iron oxide content during the heating period to switching temperature, not only by observing reducing or neutral conditions, but even in weakly oxidizing atmospheres.

Hos mange jernspatter ligger tenningstemperaturen så lavt som 400° C. Det er klart at i dette tilfelle er det toverdige jerns oksydasjonsvarme ikke tilstrekkelig til opphetning til 1250° C, som er disse spat-ters herdningstemperatur, når pelletene består av meget rent FeCO,-!. Det har videre overraskende vist seg nettopp ved disse pellets at det er mulig å gjennomføre den endotermiske reaksjon, utdrivning av CO2, ved hjelp av varme gasser eller ved forbren-nnig av tilblandet fast brennstoff på en slik måte at til tross for forbrenningen av brennstoffet, blir ingen av betydning værende andel av det toverdige jernoksyd oksydert. With many iron spatters, the ignition temperature is as low as 400° C. It is clear that in this case the oxidation heat of the divalent iron is not sufficient for heating to 1250° C, which is the hardening temperature of these spatters, when the pellets consist of very pure FeCO, !. It has also surprisingly been shown precisely with these pellets that it is possible to carry out the endothermic reaction, the expulsion of CO2, by means of hot gases or by burning mixed solid fuel in such a way that despite the burning of the fuel, no significant proportion of the divalent iron oxide is oxidized.

Surstoffinnholdet av de gasser som etter omkoblingspunktet ledes over pelletene blir hensiktsmessig innstillet slik at vel oppnåes herdningstemperaturen med sikkerhet, men den optimale behandlings-temperatur overskrides ikke. Overhetning kan på enkel måte unngåes enten ved inn-stilling av kvelstoffinnholdet, eller ved re-gulert tilførsel av tilbakegående gasser eller andre inerte gasser. Innen visse grenser kan også oksydasjonshastigheten undertiden reguleres i kombinasjon med omkob-lingstemperaturen ved hjelp av surstoffinnholdet i oksydasjonsgassen. The oxygen content of the gases that are passed over the pellets after the switching point is appropriately adjusted so that the curing temperature is reached with certainty, but the optimum treatment temperature is not exceeded. Overheating can be easily avoided either by adjusting the nitrogen content, or by regulated supply of return gases or other inert gases. Within certain limits, the oxidation rate can also sometimes be regulated in combination with the switching temperature by means of the oxygen content in the oxidation gas.

Ved samme innhold av oksyderbart jernoksyd skal i alminnelighet omkoblings-temperaturen velges desto høyere jo lavere surstoffinnholdet i oksydasjonsgassen er. At the same content of oxidizable iron oxide, the switchover temperature should generally be chosen the higher the lower the oxygen content in the oxidation gas.

Vil man etter foretatt oksydasjon holde pelletene på herdningstemperatur ennå en tid for å øke deres styrke, kan det til oksydasjonen sluttes en etterbehandling. Her-under blir det fremdeles ikke avkjølt og det tilføres ikke noe eller bare lite surstoffhol-dig gass. Undertiden kan det være hensiktsmessig å tilføre pelletene små mengder varm gass for å dekke avkjølingstapene. If, after oxidation, the pellets are kept at the curing temperature for a while to increase their strength, a post-treatment can be added to the oxidation. Below, it is still not cooled and no or only little oxygen-containing gas is supplied. Sometimes it may be appropriate to add small amounts of hot gas to the pellets to cover the cooling losses.

Arbeidsmåten i henhold til oppfinnelsen frembyr frem for alt den fordel at man ikke utenfor selve pelletlaget har noen av betydning værende varmemengder som har særlig høy temperatur. Det behøves derfor ikke hetehetter for høyere temperaturer enn normalt 700—900° C, og det behøver ikke å regnes med store mengder av varme avgasser. De store varmeisolerende varm-gassledninger med varmgassvifter kan derfor i vidtgående grad sløyfes. Da det ikke eller nesten ikke fåes varme avgasser, skå-nes risten meget sammenlignet med de kjente fremgangsmåter. Selv den lille ter-miske påkjenning på risten som skyldes de små mengder varme avgasser, kan i henhold til en videre utformning av oppfinnelsen utskj altes fullstendig, derved at i slutt-oksydasjonstrinnet blir oksydasjonsgassen ikke ledet ovenfra og nedover, men neden-fra og oppover gjennom risten. Unngåelsen av hetehetter for særlig høye temperaturer bevirker også en nedsatt stråleinnvirkning på sideveggene. Omkostningene ved anrik-ningen av surstoffet i oksydasjonsgassen blir utlignet ved besparelsen av brennstoff. The working method according to the invention offers above all the advantage that outside the pellet layer itself there are no significant amounts of heat that have a particularly high temperature. Heat hoods are therefore not needed for higher temperatures than the normal 700-900° C, and there is no need to count on large quantities of hot exhaust gases. The large heat-insulating hot-gas lines with hot-gas fans can therefore be bypassed to a large extent. As there is no or almost no hot exhaust gas, the grate is very spared compared to the known methods. Even the small thermal stress on the grate caused by the small amounts of hot exhaust gases can, according to a further design of the invention, be eliminated completely, whereby in the final oxidation step the oxidation gas is not led from above downwards, but from below upwards through the grate. The avoidance of heat hoods for particularly high temperatures also results in a reduced radiation effect on the side walls. The costs of enriching the oxygen in the oxidation gas are offset by the savings in fuel.

I henhold til en videre utformning av oppfinnelsen kan pellets av jernmalm, hvis innhold av lavere jernoksyder også omfat-ter treverdige jernoksyder, gjøres brukbare for den foreliggende oppfinnelses formål derved at opphetningen til omtrent omkoblingstemperatur skjer i reduserende atmosfære, hvorved innholdet av treverdig jern helt eller for en overveiende del overføres til et lavere oksydasjonstrinn, som deretter uten tilførsel av følbar varme og bare ved tilbakeoksydasjon ved hjelp av oksyderende gasser, kan brennes hårde. Reduksjonen under foropphetningen blir hensiktsmessig bare drevet til FesO*, da dette reduksjons-trinn er vesentlig lettere å oppnå og kan oppnås med mindreverdigere gasser, med hensyn til reduserende bestanddeler, enn den videre reduksjon til FeO. Som oksyderbart jernoksyd i oppfinnelsens forstand, er ikke bare å forstå lavere jernoksyder, men også metallisk jern som foreligger i mange pulverformige avfallsprodukter. According to a further design of the invention, pellets of iron ore, whose content of lower iron oxides also includes trivalent iron oxides, can be made usable for the purposes of the present invention by heating them to approximately the switching temperature in a reducing atmosphere, whereby the content of trivalent iron completely or for the most part is transferred to a lower oxidation stage, which can then be burned hard without the input of sensible heat and only by back-oxidation with the help of oxidizing gases. The reduction during the preheating is suitably only driven to FesO*, as this reduction step is significantly easier to achieve and can be achieved with lower-value gases, with regard to reducing components, than the further reduction to FeO. Oxidizable iron oxide in the sense of the invention is not only understood to mean lower iron oxides, but also metallic iron which is present in many powdery waste products.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen blir i det følgende forklart nærmere i forbindelse med tegningen, som viser en foretrukken anvendelsesform, nemlig på sinterbånd. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til utførelse på sinterbånd, men kan også utføres f. eks. i sjaktovn, tunnelovn, ring-ovn eller roterende rørovn. Malm av sammensetningen: Si02 .......... = 1,3% Total Fe ...... = 70,5% Derav Fe11 = 25,6 % AlaO:i = spor CaO = spor formes på en granuleringstallerken, til gra-nalier som har 25 mm diameter. Beskikningen 3 blir ved hjelp av en chargeringsinn-retning 1 påført på sinterbåndets ristbelegg 2 og blir under hetten 5 forvarmet til ca. 300° C ved hjelp av varme gasser, som f. eks. fåes ved trykkjølingen i hetten 9, og som f. eks. trekkes bort under hetten 5 og eventuelt også 8. De forvarmede pellets blir deretter opphetet videre under hetten 6 ved hjelp av en brenner 7 til omkoblingstemperatur, som f. eks. er 850° C. De til 850° C opphetede pellets kommer deretter under hetten 8, fra hvilken det gjennom beskikningen suges luft som er anriket med surstoff til ca. 95 % Oj. Derved stiger temperaturen til 1280° C og hele beskikningen blir på ristbelegget fullstendig gjennomoksydert og gjennomherdet. Den gjennomherdede varme beskikning kommer deretter under hetten 9, hvor den avkjøles ved hjelp av en strøm av koldere gasser 10. Etter den på tegningen viste arbeidsmåte blir de opp-varmede kjølegasser anvendt som hetegass for tørkehetten 5. I henhold til en annen utformning av oppfinnelsen er det imidlertid også mulig å foreta avkjølingen under hetten 9 helt eller delvis ved hjelp av med surstoff anrikede oksydasjonsgasser, og å innføre disse forvarmede, med surstoff anrikede gasser i hetten 8. Man vil forstå at den hetehette som er utsatt for størst var-mepåkjenning, nemlig hetten 6, ikke be-høver å utholde høyere temperaturer enn 900° C. The method according to the invention is explained in more detail in the following in connection with the drawing, which shows a preferred form of application, namely on sinter tape. However, the method according to the invention is not limited to execution on sinter tape, but can also be carried out, e.g. in a shaft furnace, tunnel furnace, ring furnace or rotary tube furnace. Ore of the composition: Si02 .......... = 1.3% Total Fe ...... = 70.5% Hence Fe11 = 25.6% AlaO:i = traces CaO = traces are formed on a granulation plate, for granules that have a diameter of 25 mm. By means of a charging device 1, the coating 3 is applied to the grid coating 2 of the sinter belt and is preheated under the hood 5 to approx. 300° C using hot gases, such as obtained by the pressure cooling in the hood 9, and which e.g. is drawn away under the hood 5 and possibly also 8. The preheated pellets are then heated further under the hood 6 with the help of a burner 7 to the switching temperature, which e.g. is 850° C. The pellets, heated to 850° C, then come under the hood 8, from which air enriched with oxygen to approx. 95% Oops. Thereby, the temperature rises to 1280° C and the entire coating is completely oxidized and hardened on the grid coating. The thoroughly hardened hot coating then comes under the hood 9, where it is cooled by a stream of colder gases 10. According to the working method shown in the drawing, the heated cooling gases are used as hot gas for the drying hood 5. According to another embodiment of the invention however, it is also possible to carry out the cooling under the hood 9 in whole or in part with the help of oxygen-enriched oxidation gases, and to introduce these preheated, oxygen-enriched gases into the hood 8. It will be understood that the hot hood which is exposed to the greatest heat stress , namely the cap 6, does not need to withstand higher temperatures than 900° C.

Også de for transporten av kjølegassen 10 og avgassene 11 og 12 nødvendige vifter Also the fans necessary for the transport of the cooling gas 10 and the exhaust gases 11 and 12

13, 14 og 15 er praktisk talt ikke utsatt for varmepåkjenninger. Viften 13 transporterer helt kold luft, viften 14 gasser på ca. 250° C og viften 15 gasser på ca. 150° C. Den eneste vifte som må transportere gasser med en temperatur på ca. 600° C, er viften 16, men denne transporterer forholdsvis små gassmengder og har nesten ingen trykktap å overvinne, da den bare skal transportere disse gasser fra hetten 9 til hetten 5 resp. 8, for å kunne regulere det indre trykk i hettene med de få mm vann-søyle som er nødvendig for å unngå inn-sugning av falsk luft. 13, 14 and 15 are practically not exposed to heat stress. The fan 13 transports completely cold air, the fan 14 gasses at approx. 250° C and the fan 15 gases at approx. 150° C. The only fan that must transport gases with a temperature of approx. 600° C, the fan is 16, but this transports relatively small amounts of gas and has almost no pressure loss to overcome, as it only has to transport these gases from hood 9 to hood 5 or 8, to be able to regulate the internal pressure in the hoods with the few mm water column that is necessary to avoid the suction of false air.

Claims

1. Process for hardening pellets of ore containing iron by burning

oxides in oxidisable form, possibly also metallic iron, characterized in that the heat supply by means of sensible heat only occurs up to a temperature point, from which temperature point the oxidation heat of the iron compounds is sufficient for the hardening temperature to be reached, since from this switching point of just passing oxygen or with oxygen-enriched air over the pellets.

2. Method according to claim 1, characterized in that the heating to switching temperature takes place in a reducing neutral or at most a weakly oxidizing atmosphere.

3. Method according to claim 1, characterized in that the oxygen or the oxygen-enriched air which is passed over the pellets is preheated.

4. Method according to claims 1 and 2, characterized in that pellets, whose content of lower iron oxides is less than their total iron content, are heated to switching temperature under reducing conditions.

5. Method according to claims 1-4, characterized in that the temperature to which the pellets are brought with the help of the oxidation gas is set by regulating the oxygen content of the oxidation gas.

6. Method according to claims 1-5, characterized in that the oxidation is followed by a post-treatment, the temperature being maintained for a certain time while little or no oxygen is passed through the charge.

7. Method according to claim 1-6, characterized in that it is carried out on sinter tape.