NO326336B1 - Fremgangsmate for sintring av finfordelt manganholdig materiale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for sintring av finfordelt, manganholdig materiale i en sintringsanordning av transportørtypen ved å gjøre bruk av forbrenningsvarmen til manganforbindelsene som er tilstede i materialet og ha en høy grad av oksidasjon.

I forbindelse med gruvedrift og knusing av manganmalm, oppnås det betydelige mengder finfordelt malm med en partikkelstørrelse på mindre enn 6 mm. Nå for tiden blir denne finfordelte malmen kun delvis anvendt, mens hoveddelen av malmen blir lagret. Den finfordelte malmen kan ikke brukes i noen betydelig grad ved malm-smelting, fordi det finfordelte materialet lett medfører dannelse av en fast skorpe i den øvre delen av smeiten i materialsjiktet i den elektriske ovnen som i stor grad anvendes for smelting. Dannelsen av denne skorpen forhindrer en jevn settling av porsjonen som mates inn i smelteovnen og danner en kanaldannelse for reduksjonsgassene som dannes ved smelteprosessen.

Finfordelt manganmalm blir generelt sintret i en ovn tilveiebragt med en rist eller på et

åpent målbånd av risttypen eller porsjonsvis i en pannesintringsmaskin. Ristovnen som ble nevnt først, har en komplisert konstruksjon og krever høye vedlikeholdskostnader. I tillegg er denne typen ristovner kun økonomisk med meget stor kapasitet. Ved sintring av materialsjiktet på et åpent stålbånd av risttypen, er temperaturreguleringen av materialsjiktet ikke dekket nøyaktig, fordi luften i hallen som omgir stålbåndet suges direkte gjennom materialsjiktet. Ved pannesintring er sintringskapasiteten lav og kvaliteten til det erholdte sintrede produktet er ikke-homogent.

US 5270022A beskriver fremgangsmåte og apparat for å redusere manganmalmer, der fremgangsmåten omfatter blanding av malmen med fast karbonholdig brennstoff og vann og overføring av blandingen i pelletsform til et transportbånd hvor materiallaget antennes og glødes.

US 4221559 beskriver en prosess og et apparat for brenning av pelleter. Grønne pelleter av malm og additiver mates i en ovn med flere soner på et transportørbånd. De varmeste gassene fra brenningen føres via en spillvarmekjel til den andre tørkesonen, mens gasser fra den andre kjølesonen som ikke har blitt mye oppvarmet føres via kanaler til den første tørkesonen.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å unngå noen av ulempene med kjent teknikk og oppnå en forbedret og mer energieffektiv metode og anordning for sintring av finfordelt manganholdig materiale ved hjelp av noe karbonholdig materiale, ved å gjøre bruk av forbrenningsvarmen til manganforbindelsene i materialet og ha en høy grad av oksidasjon. De karakteristiske nye trekk ved oppfinnelsen fremgår fra de medfølgende krav.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt en fremgangsmåte ved sintring av finfordelt manganinneholdende materiale som har en partikkelstørrelse mindre enn 6 mm ved hjelp av et karbonholdig materiale som omfatter å tilsette et bindemiddel og eventuelt ytterligere karbonholdig materiale til nevnte finfordelte materiale, mikropelletisere nevnte resulterende blanding, sende den mikropelletiserte sammensetningen gjennom en første sone der den mikropelletiserte sammensetningen blir i det minste delvis tørket og forvarmet, særpreget ved deretter å sende den forvarmede sammensetningen igjennom en reaksjons- og sintringssone, og deretter sende det reagerte sintrede materialet igjennom en avkjølingssone, der gassene som kommer ut fra avkjølingssonen resirkuleres til den første sonen for å forvarme sammensetningen i den første sonen, og reaksjonsvarmen mellom det manganinneholdende materialet og det brennbare materialet i den andre reaksjonssonen brukes til å frembringe sintringstemperaturen i nevnte reaksjonssone, og utføre sintringsoperasjonen hovedsakelig kontinuerlig på en transportøroverflate.

Fordelaktige utførelsesformer av fremgangsmåten fremgår av de uselvstendige kravene 2 til 7.

I henhold til oppfinnelsen blir det finfordelte manganholdige materialet som skal sintres først forvarmet for å utføre sintringen på en fordelaktig måte. Ved denne forbehand-lingen blir det til det finfordelte manganholdige materialet tilsatt noe bindemiddel og, om nødvendig, noe brennbart materiale. Den erholdte blandingen blir mikropelletisert, hvoretter materialet er klart til å sintres. Det forbehandlede materialet som skal sintres i henhold til oppfinnelsen, mates inn i et sintringsapparat av transpor-tørtypen som et i det vesentlige jevnt materialsjikt, for å utføre sintringen som en i det vesentlige kontinuerlig operasjon. Sintringsapparatet av transportørtypen er fordelaktig tilveiebrakt med separate soner for tørking og sintring av materialet som skal sintres, og for avkjøling av det sintrede produkt. Det sintrede materialet erholdt fra kjølesonen blir fordelaktig ført videre for eksempel til knusing for å regulere partikkelstørrelsen til materialet slik at det er passende i smelteovnen. Det finfordelte materialet dannet ved knusingen, blir fortrinnsvis ført tilbake til forbehandlingstrinnet i sintringsprosessen.

Ved behandling av manganholdig materiale i henhold til oppfinnelsen, består materialsjiktet som skal mates på sintringsapparatet av transportørtypen fordelaktig av to deler. På transportøroverflaten til sintringsapparatet blir det matet det allerede sintrede og knuste sjiktlignende laget som fordelaktig består av ett og samme materialet. Hensikten med dette sjiktet som virker som bunnlag er å beskytte transportøroverflaten som brukes for overføring av materialet mot enhver klebing fra materialet. På bunnlaget mates deretter det manganholdige materialsjiktet som er ment å sintres. Minst en del av det brennbare materialet som er nødvendig kan tilføres på overflaten av materialet som skal sintres og som allerede er matet på transportøroverflaten.

I apparatet er transportøroverflaten som anvendes for overføring av materialet som skal sintres tilveiebragt med gasstrømsåpninger som er anordnet i bevegelsesretningen til transportøroverflaten og har innbyrdes avstand, slik at gasstrømsåpningene er anordnet i transportøroverflaten langs hele lengden derav. I forhold til hverandre, er gasstrøms-åpningene anbragt slik at de har en innbyrdes avstand også i transportøroverflatens tverrgående retning. Ved behandling av materialet i henhold til oppfinnelsen, kan gassene derved fordelaktig føres gjennom materialsjiktet som er under behandling.

Ved sintringsmaskinen av transportørtypen, rundt sintringsbeltet som virker som transportøroverflate for det materialoverførende legemet, i umiddelbar nærhet av sintringsbeltet, er det anbragt gasskanaler for å føre gassene som brukes under sintringsprosessen hensiktsmessig fra en sone til en annen for å danne soner som er forskjellige med hensyn til temperatur. Disse gasskanalene er fordelaktig anbragt slik at gassene som sirkulerer i prosessen, først bringes til avkjølingssonen. Avkjølingssonen er oppdelt, ved hjelp av gasskanalene, i minst to deler, slik at en del av gassene føres, via gasstrømsåpningene tilveiebragt i materialtransportøroverflaten gjennom det varme, sintrede materialet og en del av gassene føres, via gasstrømsåpningene tilveiebragt i materialtransportøroverflaten, gjennom det sintrede materialet allerede avkjølt i den andre gassdelen. Gassene som kommer fra den varmere delen av avkjølingssonen, d.v.s. fra den første delen av avkjølingssonen, føres ved hjelp av en gasskanal, videre til en reaksjonssone, hvor materialsintringen skjer. Fra ende-delen av avkjølingssonen, hvor temperaturen til de utgående gassene er lavere enn gassene som kommer fra den første delen av avkjølingssonen, blir gassene ført, ved hjelp av en gasskanal, til en kaldere tørke- og forvarmingssone som skjer foran den varme reaksjonssonen. Gassene som kommer fra reaksjonssonen og fra tørke- og forvarmingssonen føres til gassrensing og avkjøling, hvorfra de hensiktsmessig kan føres tilbake til sintringsapparatet.

Ved sintringsapparatet av transportørtypen blir det manganholdige materialet som skal sintres først ført gjennom tørke- og forvarmingssonen, hvor det gjennom materialsjiktet sirkuleres gass erholdt fra den endelige avkjølingen av det allerede sintrede materialet. I tørke- og forvarmingssonen blir materialet fordelaktig tørket kun delvis, noe som hjelper materialesjiktet å holde sammen før det føres over til reaksjonssonen.

I henhold til oppfinnelsen blir det gjennom det manganholdige materialsjiktet som skal sintres i reaksjonssonen, sirkulert gass erholdt fra den innledende avkjølingen av det allerede sintrede materialet. Temperaturen til gassen er i området 700 - 800°C, i hvilket tilfelle materialsjiktet oppvarmes raskt. I forbindelse med oppvarmingen blir oksygen i manganforbindelsene frigjort fra det manganholdige materialsjiktet og dette oksygenet reagerer kraftig med det karbonholdige brennbare materialet i materialet eller tilsatt til dette. På grunn av de eksoterme reaksjonene forårsaket av oksygenet, øker temperaturen til materialsjiktet raskt opptil sintringstemperatur, til temperatur i området 1350 - 1450°C. Som et resultat av denne høye oppnådde temperaturen, blir materialsjiktet som skal sintres delvis smeltet og i sjiktet dannes det gasskanaler og en delvis porøs struktur ved hjelp av reaksjonsgassen og gassene frigjort fra sjiktet. Videre i reaksjonssonen utføres det også reduksjonsprosesser på grunn av virkningene av karbonet i materialet og karbonmonoksidet dannet i reaksjonene, og disse reduksjons-prosessene påvirker både manganforbindelsene og jernoksidene i materialet.

I sintringsapparatet av transportørtypen fortsetter materialsjiktet som kommer fra reaksjonssonen til avkjølingssonen. Avkjølingen utføres fordelaktig i to trinn. I begynnelsen av avkjølingssonen, føres det gjennom materialsjiktet gass som videre sirkuleres til reaksjonssonen. Gassen som skal anvendes i endedelen av avkjølings-sonen føres gjennom det sintrede materialsjiktet og videre til tørke- og forvarmingssonen i sintringsapparatet egnet anvendt for oppfinnelsen. I avkjølingssonen blir det sintrede materialsjiktet avkjølt ned til en temperatur passende for viderebehandling. Samtidig er strukturen til det sintrede materialsjiktet fortrinnsvis fast.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for fremstilling av et sintret produkt, kan anvendes for flere manganholdige materialer. Slike materialer er for eksempel oksid- og karbonholdige manganmaterialer. Videre i henhold til oppfinnelsen er det mulig å anvende mindre av slike manganmaterialer som har en høy grad av oksidasjon. På basis av oksidasjonsgraden til mangan, kan for eksempel mengden av brennbart materiale som tilsettes i materialet hensiktsmessig bestemmes.

Ved behandling av manganholdig material i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, før høytemperaturbehandlingen, tilsettes det noe bindemiddel og om nødvendig noe brennbart materiale i materialet. Det anvendte bindemidlet er bentonitt eller et annet materiale av samme type, slik at bindemiddelmengden hensiktsmessig er ca. 1 masse-% av materialet som skal sintres. Det anvendte brennbare materialet er koks, kull eller et annet materiale av samme type, slik at mengden av brennbart materiale fordelaktig er 6 - 9 masse-% av materialet som skal sintres.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli mer detaljert beskrevet med henvisning til den medfølgende tegningen som viser et flytdiagram av en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen.

I henhold til tegningen, blir det finfordelte manganholdige materialet 1 som skal behandles, bentonitten 2 som virker som bindemiddel, koksen 3 som virker som brennbart materiale og det finfordelte sirkulerende materialet 4 til fremgangsmåten og sirkulasjonsstøvet 5 blandet i et blandeapparat 6, og den fremstilte blandingen føres til mikropelletisering 7. Det fremstilte forbehandlede materialet 8 føres til et sintringsapparat 9 av transportørtypen, hvor materialet under behandling overføres ved hjelp av et sintringsbånd 12 som er anordnet til å rotere rundt transmisjonen og avbøynings-tromler 10 og 11.

På sintringsbåndet 12, til dets første ende sett i bevegelsesretningen, mates det først, gjennom matelegemet 13, et lag av allerede sintret produkt som danner et sjiktlignende bunnlag 23. På toppen av det sjiktlignende bunnlaget, ved den første enden sett i bevegelsesretningen til sintringsbåndet 12, tilføres det materiale 8 som skal behandles via matelegemet 14. En del av det brennbare materialet 26 som er nødvendig ved sintringen, mates gjennom en mateanordning 25 på materialet 8 som skal behandles. Materialet 8 som skal behandles og som er anbragt på sintringsbåndet 12 føres først til tørke- og forvarmingssonen 15 hvor tørking og forvarming utføres ved hjelp av gass som sendes ut fra sistnevnte ende av avkjølingssonen 17 via en gasskanal 16. Sintringen av materialet 8 utføres i reaksjonssonen 18, hvor gassen som kommer fra den første enden av avkjølingssonen 17 sirkuleres via gasskanalen 19. På grunn av de varme gassene, innen temperaturområdet 700 - 800°C, begynner oksygen i de manganholdige forbindelsene og frigjøres fra materialsjiktet 8, og dette oksygenet reagerer kraftig med det karbonholdige brennbare materialet i materialet. Nå stiger materialtemperaturen opptil sintringstemperatur, til temperaturområdet 1350 - 1450°C. Etter sintring fortsetter materialet til en totrinns kjølesone 17, hvor avkjølingen utføres ved hjelp av gasser som kommer via gasskanalene 20 og 21. Gassene som kommer fra gasskanal en 20 blir videre ført til gasskanalen 16 og gassen som kommer fra gasskanalen 21 føres til gasskanalen 19. Det sintrede materialet som er holdt fra avkjølingssonen 17 blir fordelaktig viderebehandlet, for eksempel ved knusing i en knuser 22. En del av det sintrede materialet resirkuleres til sintringsapparatet 9 via matelegemet 13 for å gjenskape det sjiktlignende bunnlaget 23 for nytt materiale som skal sintres. Gassene som kommer ut fra sintringssonen 18 fra tørke- og forvarmingssonen 15 føres til gassrensing 24, hvorfra de om ønskelig kan resirkuleres tilbake til sintringsprosessen.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved sintring av finfordelt manganinneholdende materiale som har en partikkelstørrelse mindre enn 6 mm ved hjelp av et karbonholdig materiale som omfatter å tilsette et bindemiddel og eventuelt ytterligere karbonholdig materiale til nevnte finfordelte materiale, mikropelletisere nevnte resulterende blanding, sende den mikropelletiserte sammensetningen (8) gjennom en første sone (15) der den mikropelletiserte sammensetningen blir i det minste delvis tørket og forvarmet, karakterisert ved deretter å sende den forvarmede sammensetningen igjennom en reaksjons- og sintringssone (18), og deretter sende det reagerte sintrede materialet igjennom en avkjølingssone (17), der gassene som kommer ut fra avkjølingssonen resirkuleres til den første sonen (15) for å forvarme sammensetningen i den første sonen, og reaksjonsvarmen mellom det manganinneholdende materialet og det brennbare materialet i den andre reaksjonssonen brukes til å frembringe sintringstemperaturen i nevnte reaksjonssone, og utføre sintringsoperasjonen hovedsakelig kontinuerlig på en transportøroverflate (12).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at i sintringsapparatet (9), føres det gass gjennom materialsjiktet (8) i tørke- og forvarmingssonen (15), i reaksjonssonen (18) og i avkjølingssonen (17).

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at avkjølingen (17) av det sintrede materialet skjer i to trinn.

4. Fremgangsmåte i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at i tørke-og forvarmingssonen (15) anvendes det gasser erholdt fra kjølingen (17).

5. Fremgangsmåte i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at i reaksjonssonen (18) anvendes det gasser erholdt fra kjølingen (17).

6. Fremgangsmåte i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendte manganholdige materialet (8) som skal sintres er oksidholdig.

7. Fremgangsmåte i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendte manganholdige materialet (8) som skal sintres er karbonholdig.