NO148961B - Fremgangsmaate ved behandling av jernsvamp for beskyttelse mot reoksydasjon. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for behandling av jernsvamp til beskyttelse mot reoksydasjon og/eller korrosjon ved lagring og transport. Jernsvamp fremstilles ved direkte reduksjon av jernerts ved hjelp av en reduksjonsgass. Jernoksydet reduseres av den hovedsaklig av hydrogen og karbon-monooksyd bestående reduksjonsgassen til metallisk jern, hvorved det behandlede materialet forblir i fast aggregattilstand. Det metalliserte sluttproduktet har en høy porøsitet og av den grunn reoksyderes det også lett. Under reoksydasjon forstås herved både en oppoksydasjon til magnetitt eller hematitt i nærvær av oksygen (3Fe+202 = Fe^ O^ henholdsvis 2Fe+ 1 1/2 C^—<* >Fe2°3^ ' °9 rustprosessen under nærvær av fuktighet og oksygen (Fe+H20+l/202 = Fe(OH)2).

Reoksydasjonen av det metalliserte produktet forårsaker et stort kvalitetstap da metalliseringsgraden (~F tot*^ ' som Fe met gjelder som kriterium for jernsvampkvaliteten, derved senkes. Jernoksydet som er oppstått ved reoksydasjonen går tapt under innsmeltingen ved stålfremstillingen enten gjennom slagget eller må reduseres tilbake under høyt energiforbruk., hvorved man grovt kan regne med 15 kWh pr. tonn jernsvamp og prosent metalliseringsgradtap.

Det er tidligere foreslått å forsyne jernsvamp med organiske eller uorganiske belegg for å beskytte jernsvampen mot reoksydasjon eller korrosjon. Denne kjente fremgangsmåten har alltid den ulempen at de materialene som påføres som beskyttelsessjikt forstyrrer ved en etterfølgende stål fremstilling og er et fremmedelement som det eksempelvis ved anvendelse av silikat-holdige belegg må tas hensyn til ved økning av kalksatsen. Foreliggende oppfinnelsen søker nå å tilveiebringe en fremgangsmåte for behandling av jernsvamp som muliggjør fri lagring og transport i udekkede beholdere uten fare for reoksydasjon gjennom vann eller luftfuktighet og unngår de ovenfor nevnte ulemper ved en etterfølgende stål fremstilling. Oppfinnelsen for å løse denne oppgave består i det ve-sentlige i at jernsvamppartiklene etter jernsvampfremstillingen rulles i en blanding av brent kalkstøv og tilsetninger slik som jern og jernoksyder, spesielt Fe2C>2°9 Fe3°4 for bedring av klebeevnen, og deretter fuktes med en vannmengde som er mindre enn nødvendig for fullstendig hydratisering av den brente kalken. Ved overtrekningen av jernsvamppartikler med brent kalk og en etterfølgende delvis lesking av denne brente kalken oppnås en svelling av overflatebelegget til jernsvamppartiklene, hvorved dannelsen av et beskyttende magnetittsjikt på overflaten av jernsvampen samtidig mulig-gjøres gjennom hydratiseringsvarmen til oksygenet, som ennå kunne diffundere gjennom skallet. Tilsetningen av støvformige jernoksyder i overtrekket øker klebeevnen til blandingen på jernsvampoverflaten. På denne måten oppnås en utstrakt passi-visering av jernsvamppartiklene, og den avgjørende fordel oppnås at ved en etterfølgende stålfremstilling forstyrrer ikke beskyttelsessjiktet rundt jernsvamppartiklene, men tvert imot kan en reduksjon av kalksatsen foretas ved stålfremstillingen.

Ifølge en foretrukken utførelsesform bringes jernsvamppartiklene før overtrekningen på en sikt med en maskevidde på minst 2 mm, fortrinnsvis minst 4 mm, og derpå overtrekkes partiklene med dimensjoner som overstiger maskevidden med blandingen av brent kalkstøv og støvformige jernoksyder. På denne måten kan man oppnå en jevn overtrekning av partiklene. Partikler med mindre tverrsnitt kan agglomereres før overtrekningen til store partikler og eksempelvis agglomereres i et separat fremgangsmåtetrinn. Fortrinnsvis overtrekkes jernsvamppartiklene med et tverrsnitt >8 mm med en blanding av brent kalkstøv og støvformige jernoksyder.

For fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det fordelaktig når brent kalk anvendes i blandingen av brent kalkstøv og jernoksydstøv i en mengde på minst 80 vekt-%, hvorunder fortrinnsvis LD-støv i mengder på 1 til 20 vekt-%, fortrinnsvis 10 vekt-%, som jernoksyd tilsettes blandingen med kalkstøv. Jernsvamppartiklene som er utstyrt med et slikt overtrekk, har vist en særlig god stabilitet overfor reoksydasjon og korrosjon.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse utføres fortrinnsvis ved at jernsvamppartiklene overtrekkes i pelle-teringstromler eller på pelleteringsfat med en blanding av brent kalkstøv og jernoksyder og fuktes ved påsprøyting med vann i form av en vanntåke. For en tilstrekkelig passi-visering av overflaten til jernsvamppartiklene er det nød-vendig at blandingen av brent kalkstøv og støvformige jernoksyder påføres jernsvamppartiklene i en mengde på 3 til 6 vekt-%, fortrinnsvis 4 til 5 vekt-% beregnet på vekten av jernsvamppartiklene. Ved en slik mengde av blandingen oppnås et tilstrekkelig tykt skall, som sikrer en tilfor-latelig beskyttelse. Den ru og porøse struktur til jernsvampoverflaten har en avgjørende innflytelse på opptaks-evnen for overtrekksmaterialet. Når jernsvampmaterialet f.eks. p.g.a. forutgående slitasje eller p.g.a. en sotpels har en meget glass overflate eller materialet er meget kan-tete, kan ifølge en foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen behandlingen utføres i to på hverandre følgende overtrekkstromler, hvor de beskytte-de partikl^he som kommer ut fra den første overtrekkstrommel oversprøytes med en tilmålt vannmengde som er mindre enn den etter utgangen fra den andre overtrekkstrommel til-førte vannmengde for innstillingen av den ønskede hydratiseringsgrad til den brente kalk i overtrekket. På denne måten sikres i hvert fall et tilstrekkelig tykt beskyttelsessjikt.

På særlig enkel måte lar fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen seg gjennomføre når en mengde av blandingen av brent kalkstøv og støvformige jernoksyder bringes inn i overtrekkstrommelen, hvis vekt svarer til halvparten av vekten til jernsvamppartiklene som skal bringes inn i overtrekkstrommelen.

Ifølge en foretrukken videreutvikling av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilsettes de overtrukne partikler vann i en mengde som tilsvarer en ca. 80%-s hydratisering av den brente kalk i overtrekket. De øvrige ikke-hydratiserte, brente kalkpartikler i overtrekket til jernsvamppartiklene gir en ytterligere beskyttelse mot inntrenging av regnvann, da de er i stand til å avbinde den inndiffunderte luftfuktigheten henholdsvis regnvannet. Skallet til jernsvamppar-tiklen herder ved henstand og medfører på denne måte samtidig en høyere trykk- og sli tasjebestanddighet hos jernsvampen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnlesen kan på fordelaktig måte utføres ved at overtrekningen av partiklene og befuktningen av disse foretas ved omgivelsestemperatur. Omstendige temperaturkontrollanordninger som er nødvendig ved de kjente fremgangsmåter bortfaller derfor ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.

En anordning for gjennomføring av fremgangsmåten kan ha en overtrekkstrommel, en blander for blanding av brent kalk-støv med støvformiqe jernoksyder, spesielt LD-støv, en do-seringsinnretning for tilsetning av innveide mengder av denne blanding i en overtrekkstrommel, en anordning for dosert tilførsel av jernsvamppartikler med forutbestemt minste tverrsnitt tiL overtrekkstrommelen, en anordning for utførsel av jernsvamppartiklene som er besjiktet med blandingen, en sikt for adskillelse av den ikke-heftende blanding av brent kalkstøv oq støvformiqe jernoksyder, en anordning for påføring av tilmålte vannmengder på de overtrukne jernsvamppartikler samt en anordning for adskillelse av fuktig blanding av lesket kalk- oq jernoksyder som etter befuktningen ikke hefter til jernsvamppartiklene. I videreførinq kan denne anordning ha et organ for transport av den etter utgangen fra overtrekkstrommelen fraskilte tørre blanding av brente kalk- og jernoksyder til påfø-ringsstedet av denne blanding i' overtrekkstrommelen og/ eller en annen overtrekkstrommel, idet denne blanding før innføringen i overtrekkstrommelen føres over en anordning for bestemmelse av blandingens vekt. Når jernsvamppartikler med meget glatt overflate skal beskyttes, kan anordnin-gen med fordel være slik utformet at den har en annen overtrekkstrommel som er tilkoblet en anordning for adskillelse av den ikke-heftende tørre blanding av brente kalk- og jernsokyder på de allerede en gang besjiktede partikler samt en anordning for påføring av en tilmålt vannmengde.

Oppfinnelsen anskueliggjøres i det følgende nærmeré gjennom tegningen. I denne viser fig. 1 skjematisk en utførel-sesform av en anordning som er egnet for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og fig. 2 tidsforløpet av metallise-r ringsgraden til en behandlet jernsvampprøve i sammenligning med en ubehandlet i form av et diagram.

I fig. 1 er et direkte reduksjonsanlegg betégnet med 1 fra hvilket jernsvamppartikler kommer ut i nedre ende og over et transportband 2 kommer til en sikt 3. Siktingen av de små jernsvamppartikler i umiddelbar tilslutning til jernsvampfremstillingen er for denne nødvendig, fordi den fine andelen har en tendens til å oksyderes så sterkt av luft at den tar til å brenne. Dertil ville denne fine andelen opp-ta en for stor kalkandel i en overtrekksanordning.

Jernsvamppartiklene kommer etter siktingen i en overtrekkstrommel 4. Fra en lagringsbeholder 5 tilføres brent kalk-støv og fra en lagringsbeholder 6 jern henholdsvis jernoksyder til en blander 7. Blandingen 8 som kommer ut av blanderen 7 veies på en vekt 9 og tilføres likeledes overtrekkstrommelen 4. Det overtrukne jernsvampmaterialet som kommer ut av overtrekkstrommelen 4 kommer på en sikt 10, hvorved den tørre, ikke-klebende kalk-jern-jernoksyd-støvblanding siktes fra, hvoretter en dosert mengde vann tilføres de overtrukne jernsvamppartikler ved 11. Mengden av tilført vann registreres av en gjennomløpsteller 12, hvorunder vannmengden som skal settes til gjøres avhengig av over-trekkets tykkelse, dvs. vekten av den påførte mengde fraskilte kalkstøv. Kalk-jern-jernoksyd-støvblandingen som siktes fra sikten 10 veies igjen (vekten 14) og kan, som vist i tegningen i fig. 1, føres til en annen overtrekkstrommel 13. Det"er dog likeledes mulig å føre denne blanding etter veiing på ikke vist måte til den første overtrekkstrommel 4. I den andre overtrekkstrommelen 14 til-føres i likhet med i den første overtrekkstrommelen 4 fra blanderen utført kalk-jernoksyd-støvblanding etter en veiing (vekt 15). Jernsvampmaterialet som nok en gang er overtrukket i den andre overtrekkstrommelen 13 føres til en sikt 16 hvor igjen overskudd ikke-heftende tørr kalk-jernoksyd-støvblanding siktes fra og forenes med blandingen som er siktet gjennom sikten 10. Deretter kommer det atter overtrukne jernsvampmateriale i en ytterligere fuktestasjon 17, hvor det tilsettes den mengde vann som er nødvendig for å oppnå den ønskede hydratiseringsgrad. Vannmengden måles her av en gjennomløpsmengdemåler 18.

Både materialet som befinner seg ved 11 og ved den andre fuktestasjon 17 adskilles samtidig med fuktingen gjennom en sikt fra ikke-heftende fuktig blanding, slik at bare jernsvamppartikler med upåklagelig heftende beskyttelses-sjiktoverflate bringes til den andre overtrekkstrommelen 13, eller også gjennom en transportanordning 19 til et ik-ke vist lager.

Den forbedring med hensyn til reoksydasjon og/eller korrosjon som oppnås ved overtrekket ifølge oppfinnelsen, er tydeliq vist i fig. 2 gjennom en ubehandlet og en behandlet prøve av jernsvamppartikler. I fig. 2 er metalliseringsgraden inntegnet som ordinat oq som abscisse antall sykler som prøven ble underkastet i et korrosionsapparat.

Linjen 20 viser i denne fiq. 2 metal1 i seringsqrad for1øpet til en jernsvampprøve som er behandlet ifølge fremgangsmåten ved foreliggende oppfinnelse, og 21 metalliserings-gradforløpet til en ubehandlet prøve. For dette formål ble jernsvamp behandlet med CaO-Fe-oksyd-støv (9:1) og ubehandlet underkastet et korrosjonsforsøk i et korrosjonsapparat (Kerternichapparat) over et tidsrom på fem dager ifølge et normert skjema. Gjennom tilsetning av SC>2 og CC^-gass fikk man en 'aggressiv atmosfære. Forsøksrekken besto av fem sykler. En syklus varte 24 timer. På begynnelsen av en syklus ble 2 liter S02 og CO^ ledet inn i det lukkede apparat og temperaturen innstilt på 55°C. Etter en oppvarmningstid innstilte temperaturen seg på 55°C og luftfuktigheten på 100%. Etter en varighet av 8 timer ble oppvarmningen stop-pet og apparatet åpnet, hvorved etterhvert den atmosfære som hersket i laboratoriet innstilte seg. Etter åpning av dørene forble prøvene 16 timer i app.ar,at<et.> Etter hver syklus ble det tatt prøver og metallinnholdet og totaljern-innholdet undersøkt. Den metalliseringsgrad som er inntegnet i bildet er forholdet mellom metallinnhold og totalt

Fe met

jerninnhold ( ' ,<*> X 100). Fig. 2 viser at ved en simu-Fe tot. 3

lering av meget aggressiv og fuktig atmosfære, oksyderes de behandlede prøvene bare ubetydelig sammenlignet med ubehandlete prøver av samme jernsvampkvalitet. Den lave utgangsmetalliseringsgraden0 hos den ubehandlede prøve skyldes dannelsen av det beskyttende magnetittsjiktet på jernsvampoverflaten.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte ved behandling av jernsvamp for beskyttelse mot reoksydasjon og/eller korrosjon ved lagring og transport, karakterisert ved at jernsvamppartiklene etter jernsvampfremstillingen rulles i en blanding av brent kalkstøv og støvformige tilsetninger som jern- og jernoksyder, spesielt Fe203 og Fe304, for bedring av klebeevnen, og deretter fuktes med en vannmengde som er mindre enn nødvendig for den fullstendige hydratisering av den brente kalk.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at jernsvamppartiklene før overtrekningen bringes på en sikt med en siktvidde på minst 2 mm, fortrinnsvis minst 4 mm, og deretter overtrekkes partiklene med dimensjoner som overstiger maskevidden, med en blanding av brent kalkstøv og støvformige jernoksyder.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at jernsvamppartiklene med et tverrsnitt på ) 8 ■ overtrekkes med blandingen av brent kalkstøv og støvformige jernoksyder.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at brent kalk anvendes i blandingen av brent kalkstøv og jernoksydstøv i en mengde på minst 80 vekt-?-..

Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 4, karakterisert ved at jernoksydstøv i mengder på 1 til 20 vekt-?;, fortrinnsvis 10 vekt-% settes til blandingen med kalkstøv.

6. Fremgangsmåte ifølqe ett av kravene 1 til 5, karakterisert ved at jernsvampnartiklene overtrekkes i pe1leteringstromlor eller på pellet-ringstallerken med blanding av brent kalkstøv og jernoksyder og fuktes ved påsprøytning med vann eller vanndamp i form av en vanntåke.

7. ' Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 6, karakterisert ved at blandingen av brent kalkstøv og støvformige jernoksyder påføres jernsvamppartiklene i en mengde fra 3 til 6 vekt-%, fortrinnsvis 4 til 5 vekt-% beregnet på vekten av jernsvamppartiklene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den mengde av blandingen av brent kalkstøv og støvformige jernoksyder som bringes inn i over-trekningstrommelen i vekt tilsvarer ca. halve vekten av jernsvamppartiklene som skal bringes inn i overtreknings-trommelen.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 8, karakterisert ved at de overtrukne partikler tilsettes vann i en mengde som tilsvarer en ca. 80%-ig hydratisering av den brente kalk i overtrekket.

10. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 9, karakterisert ved at den utføres i to på hverandre følgende overtrekningstromler hvorved de overtrukne partikler som kommer ut av den første overtrekningstrommel oversprøytes med en tilmålt vannmengde som er mindre enn den vannmengde som tilføres etter utgangen fra den andre overtrekningstrommel for innstillingen av den ønskede hydratiseringsgrad til den brente kalk i overtrekket .

11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 10, karakterisert ved at overtrekningene av partiklene og fuktingen av disse foretas ved omgivelsestemperatur .