NO763433L

NO763433L -

Info

Publication number: NO763433L
Application number: NO763433A
Authority: NO
Inventors: H E Goetzman
Original assignee: Uss Eng & Consult
Priority date: 1975-10-10
Filing date: 1976-10-08
Publication date: 1977-04-13
Also published as: ZA765773B; BR7606720A; AU1819376A; DE2645551A1; SE7611102L

Description

■En rekke fremgangsmåter for direkte reduksjon av jernmalmer er blitt utviklet i de senere år. De mest fremtredende av disse er visse prosesser hvor de ønskede reduksjoner utføres i en sjaktovn i' motstrøm til en gassformig atmosfære. Råmaterialet eller til-førselsmaterialet for sjaktovnen kan utgjøres av naturlige malmer, mén er hyppigere et jernmalmkonsentrat i pelletisert form. Pellet-, formige tilførselsmaterialer kan ha varierende siliciumdioxydinnhold, og de mest foretrukne er de som har et lavt siliciumdioxydinnhold på under 2,5% siliciumdioxyd. En hovedsakelig mengde av de pellets som ellers ville ha kunnet anvendes, i sjaktovnene, har den ugunstige egenskap at de kleber eller baker seg sammen under reduksjonen, og dette gjør dem utilfredsstillende som tilførselsmateriale for en direkte reduksjon. Nærmere bestemt e"r det pellets med lavt siliciumdioxydinnhold som har den største tilbøyelighet til å ■A number of methods for the direct reduction of iron ores have been developed in recent years. The most prominent of these are certain processes where the desired reductions are carried out in a shaft furnace in countercurrent to a gaseous atmosphere. The raw material or supply material for the shaft furnace can be natural ores, but is more often an iron ore concentrate in pelletised form. Pellet-shaped feed materials can have varying silicon dioxide content, and the most preferred are those that have a low silicon dioxide content of less than 2.5% silicon dioxide. A substantial amount of the pellets that would otherwise have been used in the shaft furnaces have the disadvantageous property of sticking or caking together during the reduction, and this makes them unsatisfactory as feed material for a direct reduction. More specifically, it is pellets with a low silicon dioxide content that have the greatest tendency to

bake seg sammen. bake together.

Innen dette angjeldende tekniske område utelukkes som regel Within this relevant technical area is excluded as a rule

de materialer som er tilbøyelige til å bake seg sammen, fra anvendelse i en sjaktovn da de forårsaker■store vanskeligheter med å regulere strømmen av materiale gjennom ovnen, hovedsakelig på grunn av.sammenbakning som innebærer at pelletene smelter sammen på deres kontaktpunkter. Når dette hender, blir produktet av dårlig kvalitet, produksjonen reduseres, og en ovn vil ofte bli fullstendig tilstoppet. En reduksjon utført som en belastnings-prøve for å måle graden av sammenbakning, har vist at når pelletene har et lavt siliciumdioxydinnhold, vil over 60% av pelletene ofte bli sterkt sammensmeltet. those materials which are prone to caking, from use in a shaft furnace as they cause great difficulty in controlling the flow of material through the furnace, mainly due to caking which involves the pellets fusing together at their points of contact. When this happens, the product becomes of poor quality, production is reduced, and a furnace will often become completely clogged. A reduction carried out as a load test to measure the degree of caking has shown that when the pellets have a low silicon dioxide content, more than 60% of the pellets will often be heavily fused.

Et middel for å forbedre strømmen av pellets i en'sjaktovn A means of improving the flow of pellets in a shaft furnace

har vært å forsyne ovnen med en omrøringsarm for å rotere og bryte opp agglomeratene efterhvert som de dannes. Denne metode er imidlertid kostbar og møysommelig å utføre uten et omfattende has been to supply the oven with a stirring arm to rotate and break up the agglomerates as they form. However, this method is expensive and laborious to perform without a comprehensive

vedlikehold ved de ofte anvendte temperaturer av 704-982°C. En annen fremgangsmåte som er beskrevet i US patentsøknad nr. 494108, er basert på å belegge oxydpelletene med et kalkholdig materiale for å forandre pelletenes overflatesammensetning. I enkelte til-feller kan denne metode være uegnet dersom kalk er uønsket ved stålfremstillingsprosessen eller dersom kalk ikke er tilgjengelig til en aksepterbar pris. maintenance at the frequently used temperatures of 704-982°C. Another method, which is described in US patent application no. 494108, is based on coating the oxide pellets with a calcareous material to change the pellets' surface composition. In some cases, this method may be unsuitable if lime is unwanted in the steelmaking process or if lime is not available at an acceptable price.

Det kan angående disse kjente fremgangmsåter dessuten vises til US patentskrifter nr. 3745116, nr. 2806776, nr. 2806777, Regarding these known methods, reference can also be made to US patent documents no. 3745116, no. 2806776, no. 2806777,

nr. 2511400 og nr. 3759693. No. 2511400 and No. 3759693.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å forbedre strømningsegen-skapene -for jernmalmpellets under varmereduserende betingelser ved å forandre jernmalmpelletenes overflate. Et tilførsels-materiale av pellets fremstilt ved denne fremgangsmåte strømmer jevnt gjennom en sjaktovn uten sammenbakning, og derved unngås behovet for mekanisk hjelpeutstyr. Det er også sterkt ønsket å The invention aims to improve the flow properties of the iron ore pellets under heat-reducing conditions by changing the surface of the iron ore pellets. A feed material of pellets produced by this method flows evenly through a shaft furnace without caking, thereby avoiding the need for mechanical auxiliary equipment. It is also strongly desired to

tilveiebringe et tilførselsmateriale for direkte reduksjon og som reagerer gunstig i alle typer av sjaktovner uten å måtte forandre ovnenes konstruksjon. provide a feed material for direct reduction and which reacts favorably in all types of shaft furnaces without having to change the construction of the furnaces.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved fremstilling av jernoxydpellets som ikke vil bake sammen i en vertikal reduk-sjonssjaktovn med bevegelig lag og med det faste tilførsels- i materiale for ovnen ført i motstrøm til gassen gjennom ovnen, og fremgangsmåten er særpreget ved de i krav l's karakteriserende del angitte trekk. The invention thus relates to a method for the production of iron oxide pellets that will not stick together in a vertical reduction shaft furnace with a moving layer and with the solid supply material for the furnace carried in countercurrent to the gas through the furnace, and the method is characterized by those in claim 1 characterizing part specified features.

Den fremgangsmåte som anvendes for'fremstilling av de forbedrede pellets, består således i at pelletene rulles på ny eller belegges med en jernmalm eller et jernmalmkonsentrat som ikke er en hematittmalm med lavt siliciumdioxydinnhold. Dette belegg på-føres på pelletene straks efter at de er blitt laget fra jernoxydet (i form av en malm eller konsentrat) som utgjør den hovedsakelig malmkilde. Disse pellets betegnes vanligvis som "grønne kuler" eller "grønne pellets" eller "råpellets" som antyder at de ikke er blitt varmebehandlet, og har en gjennomsnittlig diameter av 6,35-19,05 mm. De inneholder 0,5-3,0% siliciumdioxyd, 7-12% fuktighet og 96,5-99,0% jernoxyd og kan inneholde opp til 1% bentonitt som bindemiddel, fortrinnsvis 0,5-1,0%. Belegget kan påføres på råkulene på flere forskjellige måter, som ved hjelp av en ring for fornyet rulling som er festet til kuledannelses-tallerkenen, eller i en egen kuledannelsestrommel. Jernmalmen eller jernmalmkonsentratet som skal tilsettes, tilføres i målte mengder på pelletene og festes til kulenes overflate ved den vel-kjente virkning ved rulling av sneballer på grunn av anvendelse av en liten mengde pådusjet vann. Beleggmengden kan variere, men er vanligvis 3-10 vekt% av råkulene for å oppnå de beste resultater. Efter at pelletene er blitt belagt, overføres de til et vannbe-handlingsanlegg for brenning. De tørkes først i 2-6 minutter ved en temperatur av 260-371°C og forvarmes derefter ved en temperatur av 926-1093°C. Varmebehandlingsanlegget kan være et hvilket som helst av de typer anlegg som for tiden anvendes av fagmannen for pelletisering. Under brenning ved en temperatur av 1148-1343°C herdes pelletene til et sterkt jernoxydagglomerat med en overflate som hovedsakelig består av det ikke-klebende malmtilsetningsmiddel. Det prdenne forandring av pelletenes overflate som nedsetter pelletenes tilbøyelighet til å danne agglomerater under reduksjon med en gass i en sjaktovn. En ytterligere fordel ved den foreliggende fremgangsmåte er at pelletene bare . inneholder jernoxydmaterialer slik at de ikke innfører andre bestanddeler ved stålfremstilling hvor de reduserte pellets til slutt anvendes. Det kan således oppsummeres at en tilsetning av 3-10% findelt jernoxyd av den ikke-klebende type, dvs. et konsentrat av en annen jernmalm enn en hematittmalm med lavt siliciumdioxydinnhold, påføres på overflaten av ubrente jernmalmpellets for dannelse av en overflate med.en slik egenskap når pelletene utsettes for brenning ved høy temperatur, The method used for the production of the improved pellets thus consists in the pellets being re-rolled or coated with an iron ore or an iron ore concentrate that is not a hematite ore with a low silicon dioxide content. This coating is applied to the pellets immediately after they have been made from the iron oxide (in the form of an ore or concentrate) which constitutes the main ore source. These pellets are usually referred to as "green balls" or "green pellets" or "raw pellets" implying that they have not been heat treated, and have an average diameter of 6.35-19.05 mm. They contain 0.5-3.0% silicon dioxide, 7-12% moisture and 96.5-99.0% iron oxide and may contain up to 1% bentonite as binder, preferably 0.5-1.0%. The coating can be applied to the raw balls in several different ways, such as by means of a re-rolling ring attached to the balling plate, or in a separate balling drum. The iron ore or iron ore concentrate to be added is added in measured quantities to the pellets and is attached to the surface of the balls by the well-known effect of rolling snowballs due to the use of a small amount of sprinkled water. The amount of coating can vary, but is usually 3-10% by weight of the raw balls to achieve the best results. After the pellets have been coated, they are transferred to a water treatment plant for burning. They are first dried for 2-6 minutes at a temperature of 260-371°C and then preheated at a temperature of 926-1093°C. The heat treatment plant can be any of the types of plant currently used by the person skilled in the art for pelletisation. During firing at a temperature of 1148-1343°C, the pellets harden into a strong iron oxide agglomerate with a surface consisting mainly of the non-adhesive ore additive. The progressive change of the pellets' surface which reduces the pellets' tendency to form agglomerates during reduction with a gas in a shaft furnace. A further advantage of the present method is that the pellets only . contain iron oxide materials so that they do not introduce other components during steel production where the reduced pellets are finally used. It can thus be summarized that an addition of 3-10% finely divided iron oxide of the non-adhesive type, i.e. a concentrate of an iron ore other than a hematite ore with a low silicon dioxide content, is applied to the surface of unburnt iron ore pellets to form a surface with such property when the pellets are subjected to burning at high temperature,

at en sammenklebing av pelletene med hverandre i det vesentlige unngås og materialstrømmen under den påfølgende reduksjon forbedres. that a sticking of the pellets with each other is essentially avoided and the material flow during the subsequent reduction is improved.

Materialer som er best egnede for anvendelse som et ikke-klebende jernoxydbelegg, kan graderes ved undersøkelse i et reduksjon-under-belastning-apparat. Pellets fremstilt fra det jernoxyd som er beregnet som et belegningsmateriale, underkastes et reduk-sjonsforsøk hvor forholdene i en sjaktovn efterlignes, og sammen-klebningsgraden eller agglomereringen måles for det reduserte'produkt. Dersom under 5% av produktet agglomererer, betraktes jernoxydet som et ønsket belegningsmateriale. Dersom imidlertid under 12% av produktet agglomerer, betraktes ifølge oppfinnelsen materialet som anvendbart. Magnetitter og gøtfiittmalmer kleber vanligvis mindre sammen enn andre malmer, men selvfølgelig er enkelte av disse foretrukne fremfor andre. Eksempler på foretrukne malmer er taconittkonsentrater og malm fra Venezuela. Materials most suitable for use as a non-stick iron oxide coating can be graded by examination in a reduction-under-load apparatus. Pellets produced from the iron oxide intended as a coating material are subjected to a reduction test where the conditions in a shaft furnace are simulated, and the degree of sticking or agglomeration is measured for the reduced product. If less than 5% of the product agglomerates, the iron oxide is considered a desired coating material. If, however, less than 12% of the product agglomerates, according to the invention the material is considered usable. Magnetites and cast fiite ores usually stick together less than other ores, but of course some of these are preferred over others. Examples of preferred ores are taconite concentrates and ores from Venezuela.

Den forbedrede pelletegenskap som erholdes ved anvendelse av den.foreliggende fremgangmåte, er beskrevet i det følgende eksempel. The improved pellet property obtained by using the present method is described in the following example.

Eksempel 1 Example 1

Et jérnglanskonsentrat inneholdende 1,5% S102ble blandet med 0,75% bentonitt og pelletisert på en pelletiseringstallerken med ca. 7% fuktighet til en størrelse av -1,27 til +1,11 cm. Råkulene ble derefter belagt på tallerkenen med 3% av en ikke-klebende magnetitt som var blitt malt til en partikkelstørrelse av 90% -325 mesh. En 34 kg sats av pelletene ble fylt i et apparat av digelstørrelse og utsatt for de følgende behandlings-betingelser: An iron luster concentrate containing 1.5% S102 was mixed with 0.75% bentonite and pelletized on a pelletizing plate with approx. 7% moisture to a size of -1.27 to +1.11 cm. The crude balls were then coated on the plate with 3% of a non-adhesive magnetite which had been ground to a particle size of 90% -325 mesh. A 34 kg batch of the pellets was filled into a crucible-sized apparatus and subjected to the following treatment conditions:

Tørking i 6 minutter - 315°C Drying for 6 minutes - 315°C

Forvarming i 6 mirtutter - 1038°C Pre-heating for 6 minutes - 1038°C

Brenning i 15 minutter 1232°C Burning for 15 minutes 1232°C

Avkjøling til 204°C. Cooling to 204°C.

Efter sikting ga de erholdte pellets den følgende kjemiske analyse: 68,4% Fe og 1,9% Si02. En måling av pelletenes fysikalske egenskaper ga et tumletall (-28M) av 2,0% og en gjennomsnittlig trykkfasthet av 311 kg. After sieving, the obtained pellets gave the following chemical analysis: 68.4% Fe and 1.9% SiO2. A measurement of the pellets' physical properties gave a tumble number (-28M) of 2.0% and an average compressive strength of 311 kg.

Disse pellets ble derefter utsatt for forsøk ved reduksjon under belastning i en sjaktovn ved en temperatur av 788°C og med en gass med en sammensetning av 53% H2, 42% CO og 5% C02. Varig-heten av forsøket var 6 timer, og den påførte belastning var 0,7-1,4 kg/cm 2 under de siste 4 timer. Pellets som var blitt redusert under disse forsøksbetingelser, strømmet fritt ut av sjaktovnen og viste en sammenbakning på 0% og en reduksjon på .98%. These pellets were then subjected to tests by reduction under load in a shaft furnace at a temperature of 788°C and with a gas having a composition of 53% H 2 , 42% CO and 5% CO 2 . The duration of the experiment was 6 hours, and the applied load was 0.7-1.4 kg/cm 2 during the last 4 hours. Pellets that had been reduced under these test conditions flowed freely out of the shaft furnace and showed 0% caking and .98% reduction.

Til sammenligning aar sammenbakningen 69% for pellets fremstilt fra det samme konsentrat, men uten magnetittbelegget.• Reduksjonsgraden var med 97% tilnærmet den samme.som for de belagte pellets. In comparison, the caking is 69% for pellets made from the same concentrate, but without the magnetite coating.• The degree of reduction was, at 97%, approximately the same as for the coated pellets.

Det ovenstående eksempel viser de gunstige pelletstrømnings-egenskaper som kan oppnås ved anvendelse av den foreliggende fremgangsmåte. Lignende resultater er blitt erholdt med andre typer av jernoxydkonsentrater, som vist i den nedenstående tabell I. The above example shows the favorable pellet flow properties that can be achieved using the present method. Similar results have been obtained with other types of iron oxide concentrates, as shown in Table I below.

For den ovenstående tabell I ble "Fire Lake", Quebec-malm-konsentrat anvendt for fremstilling av råkulene på vanlig måte. Minntac-konsentratet og Venezuela-malmen ble tilsatt i form av finmalte•belegningsmaterialer på råkulene i den angitte tyk-kelse. Reduksjonsforsøk ble utført ved å føre tre adskilte satser av hver pellettype gjennom en prøvesjaktovn under de samme betingelser hva gjelder temperatur, reduserende gass og forsøks-tid. Det fremgår åt agglomeratdannelsen ble betydelig nedsatt ved anvendelse av den foreliggende fremgangsmåte. For the above Table I, "Fire Lake", Quebec ore concentrate was used to prepare the ore in the usual manner. The Minntac concentrate and the Venezuela ore were added in the form of finely ground coating materials to the raw balls in the specified thickness. Reduction tests were carried out by passing three separate batches of each pellet type through a test shaft furnace under the same conditions in terms of temperature, reducing gas and test time. It appears that agglomerate formation was significantly reduced when using the present method.

Claims

1. Method for the production of iron oxide pellets that will not bake together in a vertical shaft reduction furnace with a moving layer and for counterflow reduction, characterized by. that a) raw pellets with an average diameter of 6.35-19.05 mm are produced from iron ore or a concentrate with a composition of 0.5-3.0% silicon dioxide, 7-12% moisture and 96.5-99.0 % iron oxide, and with up to approx. 1.0% bentonite as binder, b) a surface coating of a finely divided iron ore other than a hematite ore with a low silicon dioxide content is formed on the raw pellets, c) the pellets are dried and preheated to prepare them for firing, and d) the pellets are fired in 5- 15 minutes at a temperature of 1148-1343°C to form a hard surface containing an iron ore other than a hematite ore with a low silicon dioxide content.

2. Method according to claim 1, characterized in that a surface coating of iron ore is applied to the raw pellets in - an amount of 3-10% by weight of the raw pellets.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the pellets in the drying step are heated for 2-6 minutes at a temperature of 260-371°C.

4. Method according to claims 1-3, characterized in that the preheating step is carried out at a temperature of 926-1093°C.

5. Method according to claims 1-4, characterized in that the hematite ore with a low silicon dioxide content contains less than 2.5% silicon dioxide.

6. Method according to claims 1-5, characterized in that the bentonite binder is used in an amount of 0.5-1.0% of the raw pellets. ■