NO123781B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til brenning og herdning av pellets som inneholder jernoksyder i oksyderbar 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.

Som regel søker man å lede herdningen

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

derved at pelletene under opphetningen til de høyere temperaturer utsettes for oksyderende betingelser.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Ved samme innhold av oksyderbart jernoksyd skal i alminnelighet omkoblings-temperaturen velges desto høyere jo lavere surstoffinnholdet i oksydasjonsgassen er.

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.

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.

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.

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.

Også de for transporten av kjølegassen 10 og avgassene 11 og 12 nødvendige vifter

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.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til ved brenning å herde pellets av malm som inneholder jern-

oksyder i oksyderbar form, eventuelt også metallisk jern, karakterisert ved at var-metilførselen ved hjelp av følbar varme bare skj er til et temperaturpunkt, fra hvil-ket temperaturpunkt av, jernforbindelse-nes oksydasjonsvarme er tilstrekkelig til at herdningstemperaturen oppnås, idet det fra dette omkoplingspunkt av bare ledes surstoff eller med surstoff anriket luft over pelletene.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, ka-rakterterisert ved at opphetningen til om-koplingstemperatur skjer i reduserende nøytral eller i det høyeste svakt oksyderende atmosfære.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at surstoffet eller den med surstoff anrikete luft som ledes over pelletene er forvarmet.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 og 2, karakterisert ved at pellets, hvis innhold av lavere jernoksyder er mindre enn deres totaljerninhold, opphetes til omkoplings-temperatur under reduserende betingelser.

5. Fremgangsmåte ifølge påstand 1—4, karakterisert ved at temperaturen som pelletene bringes på ved hjelp av oksydasjonsgassen, innstilles ved regulering av oksyda-sjonsgassens surstoffinnhold.

6. Fremgangsmåte ifølge påstand 1—5, karakterisert ved at det til oksydasjonen sluttes en etterbehandling, idet temperaturen opprettholdes en viss tid mens lite eller intet surstoff ledes gjennom chargen.

7. Fremgangsmåte ifølge påstand 1—6, karakterisert ved at den utføres på sinterbånd.