SE443806B - Jernmalmspellets innehallande grova jernmalmspartiklar - Google Patents

Description

8007040-2 målet att förbättra reducerbarheten för järnmalmpellets vid höga temperaturer, och det har visat sig att järnmalmpellets, som erhållits genom pelletisering och sintring av fint malm- pulver innehållande 25-40 vikt% av grova partiklar med diame- tern 0,1 mm eller däröver uppvisar förbättrad reducerbarhet vid höga temperaturer. De pellets, som bildas från fint malm- pulver innehållande en lämplig mängd grova malmpartiklar, upp- visar bryggliknande slaggbildningar bildade genom självfluss- ning av fina partiklar mellan de individuella grövre partiklarna och innehåller ett ökat antal öppna porer. Sålunda är pelletsen fria från metalliska järnskal, vilka är den huvudsakliga orsaken till låg reducerbarhet, och det metalliska järnet bildas även i de inre områdena av de individuella pelletsen. Till följd därav reduceras mängden wustit, som bildar slagg med låg smältpunkt, och de öppna porerna blir mindre känsliga för tilltäppning och mjukningskontraktionen vid höga temperaturer sänkes. Vid mjuk- ning under belastade högtemperaturbetingelser spelar dessutom de grova malmpartiklarna en roll för bildning av aggregat. som minskar deformationerna vid höga temperaturer och tillförsäkrar utmärkt reducerbarhet vid höga temperaturer. Där halten grov malm är begränsad till ca 40% förhindras sänkning av oelletiserbarhet och hållfasthet hos pelletsen i viss utsträckning även om värdena är skenbart lägre än för pellets, som framställdes från enbart fint malmpulver.

Under dessa omständigheter har som grund för föreliggande upp- finning undersökningar gjorts med ändamålet att ytterligare för- bättra pelletiserbarhet och hållfasthet för pelletsen under bi- behållande av god reducerbarhet för malmpellets vid höga tempe- raturer, och det har visat sig att detta ändamål kan uppnås ge- nom begränsning av halten grova partiklar till ett speciellt om- råde tillsammans med halten av medelgrova och fina malmpartiklar så att en lämplig partikelstorleksfördelning erhålles för pellets, såsom beskrives nedan.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till järnmalmpellets innehållande grova järnmalmpartiklar, vilka pellets kännetecknas av att de innefattar järnmalmpulver med en partikelstorleksför- delning bestående av 25-40 viktprocent grova malmpartiklar, som är större än 0,1 mm i diameter, varvid de grova malmpartiklarna innehåller mindre än 20 viktprocent extra stora partiklar, som s ' 8007040-2 är större än 1 mm i diameter; mindre än 21 viktprocent medel- grova malmpartiklar av diametern 0,1-0,04 mm och mer än 39 vikt- procent fina malmpartiklar, som är mindre än 0,04 m i diameter, varvid basiciteten, dvs förhållandet Ca0/Si02, för den totala mängden av fina och medelgrova malmpartiklar är större än 1,0 och mineralhalten i gângarten, dvs halten CaO+SiO2+Al2O i den _ 3' totala mängden av de fina och medelgrova malmpartiklarna är mind- re än 10 viktprocent.

Ytterligare egenskaper och fördelar med uppfinningen framgår av följande speciella beskrivning av uppfinningen och bifogade pa- tentkrav, i förbindelse med bifogade ritningar.

I de bifogade ritningarna visar fig. 1 en kurva över sambandet mellan halten medelgrova malmpartiklar (0,1-0,04 mm) i pellets och fallhâllfastheten, fig. 2 är en kurva som visar sambandet mellan mineralhalten i gângarten (CaO+Si02+Al203) i fina/medel- grova malmpartiklar i pellets och reducerbarheten, och fig. 3 är en kurva, som visar sambandet mellan mineralnalten i gångar- ten (CaO+SiO2+Al2O3) i grova malmpartiklar i pellets och tempe- raturen då en krympning uppvisas av 40%.

Uppfinningen beskrives nedan mera speciellt med hänvisning av vad som för närvarande betraktas som föredragna utföringsformer av uppfinningen. Emellertid är det underförstått att uppfinning- en icke är begränsad till de speciella beskrivna utföringsfor- merna, utan innefattar samtliga modifikationer och förändringar som är möjliga inom ramen för uppfinningen.

I enlighet med föreliggande uppfinning fastställdes den ovan angivna partikelstorleksfördelningen för malmpulvret för pel- ' lets av följande skäl.

För det första är halten grov malm med en partikelstorlek större än 0,1 mm begränsad till området 25-40 vikt%. Skälet till detta är att en halt grov malm av minst 25 vikt% är nödvändig för att i tillfredsställande utsträckning säkerställa effekterna av ök- ning av den öppna porositeten för förhindrande av försämrad re- ducerbarhet och undertryckande av mjukningskrympning vid höga temperaturer, tillsammans med effekten såsom ett aggregat, som förhindrar deformationer av pellets vid höga temperaturer för tillförsäkrande av hög reducerbarhet vid höga temperaturer. En 8007040-2 alltför stor halt av grova partiklar sänker emellertid pelle- tiseringsförmågan och pellet-hâllfastheten även om innehållet av medelgrova och fina malmpartiklar ligger i de förutbestämda områdena, varför halten grov malm bör vara lägre än 40 vikt%.

I detta sammanhang torde noteras att stora malmpartiklar, som är större än 1 mm i diameter, avsevärt sänker pelletiserings- förmågan och pellet-hâllfastheter, varför det är lämpligt att den grova malmen uppvisar en partikelstorlek mellan 0,1 mm och 1 mm, och proportionen av alltför stora partiklar över 1 mm regleras till ett värde mindre än 20 vikt%.

Vid framställning av malmpelletsen har enligt tidigare teknik någon speciell hänsyn till proportionen av medelgrova och fina malmpartiklar, mindre än 0,1 mm, icke tagits vid partikelstor- leksfördelningen för pellets. Emellertid har det genom experi- ment fastställts att proportionen av medelgrova malmpartiklar av 0,1-0,04 mm har en stor inverkan pà hâllfasthetsvärdena för osintrade pellets. I de ovannämnda exoerimenten bildades sålunda olika slag av iärnmalmpellets genom variation av proportionen medelgrova malmpartiklar av 0,1-0,04 mm i pulvret, som innehöll ca JO vikt% grova malmpartiklar om 1-0,1 mm, och fallhållfast- heten i varje slag av pellet mättes (genom att pelletsen uppre- pade gânger bringades att falla från en höjd av 30 cm tills de krossades till två eller flera stycken, varvid hållfastheten mä- tes genom det genomsnittliga antalet fall under fem fallprov).

Resultaten visas i tabell 1 och fig. 1; Hänvisningssiffrorna i fig. 1 motsvarar pellet-numreringen i tabell 1.

Tabell 1 Pellet Partikelstorleksfördelning (víktß) Fall-hållfasthet nr_ (antal fall) 1-0,1 0,1-0,0h 0,0u-0,01 0,01 mm mm mm - mmf 1- 3u,2 16,3 2u,2 2u,3 13,6 2 30,7 19,6 26,1 23,6 12,6 3 31,9 21,0 25.7 21,” 10,0 u 31,u 21,h 26,ü 20,8 8,2 5 31,5 22,3 28,3 17,9 5,6 6 29,3 23,2 29,1 18,9 5,6 7 28,9 26,2 10.3 1ß,6 “,2 2 27,6 27,1 31,7 13,6 ",0 9 53,5 19,0 27,8 1fl,2 15,0 S 8007040-2 Som framgår av tabell 1 och fig. 1 föreligger ett signifikant samband mellan halten av medelqrova malmpartiklar avlh1-OAM mm och fallhállfastheten för de erhållna osintrade pelletsen, vil- ket faller abrupt då halten medelgrova malmpartiklar ökas över vändounkten vid ca 21 vikt%. Sålunda bestämmes halten medel- grova malmpartiklar till ett värde under 21 vikt%, företrädes- vis under 20 vikt%, för tillförsäkrande av en högre fallhåll- fasthet. Det kan även noteras att pellet nr 9, som uppvisar en hög halt grov malm (38,b vikt%), vilket ligger nära den övre gränsen, uppvisar en hög fallhållfasthet även om halten fina malmpartiklar (mindre än 0,01 mm) är så lag som 14,2 vikt%.

Detta anses kunna tillskrivas den låga halten medelgrova malm- partiklar (19,0 vikt%) och visar likaså inverkan av den medel- grova malmhalten på pellet-hållfastheten.

Halten fina malmpartiklar, mindre än 0,04 mm, är väsentlig för förbättring av utbytet vid pelletisering och måste vara åtmin- stone större än 59 vikt% för att tillförsäkra en pelletiserings- förmåga, som är acceptabel vid tillämpning i industriell skala.

Vid pelletisering av malmpulver innehållande grova och medel- grova partiklar, såsom vid föreliggande uppfinning, forsämrar en halt fina partiklar mindre än 39 vikt% i hög grad pelleti- seringsförmågan,och resulterar i oregelbundna pelletstorlekar, isynnerhet beroende på det begränsade området för fukthalten, som gör det svårt att uppnå den optimala fukthalten för pelle- tisering och sålunda erhålles ett sänkt utbyte av pellets med de önskade storlekarna.

Förutom partikelstorleksfördelningen vid pelletiseringen av malmpulvret har undersökningarna även omfattat inverkan av mineralhalten i gångarten (S102, ÅIZO3, CaO etc) i malmpulvret.

Till följd därav har det även fastställts att mineralkomponen- terna i gångarten (1) smälter PeO vid höga temperaturer och bil- dar smält slagg, som förhindrar fortskridandet av reduktionen genom tilltäppning av öppna porer i pelletsen eller genom be- läggning av ytorna på malmpartiklar, (2) medför bildning av en stor mängd smält slagg, som har benägenhet att utsöndras från .-.,. . . så" ~ -.« s. .imfßmh ytorna på de individuella pelletsen och bringar dessa att klibba fast vid varandra, och (3) till följd därav medför stagnation av reduktionen i högtemperaturzonen i masugnen, varvid de hopklibba- laoo7o4o-2, de pelletsen åstadkommer onormala rörelser i det nedsjunkande beskickade materialet i ugnen och medför instabila ugnsbeting- ~ » n.. :wavåwidkz elser genom nedhängning och genomblâsningsfenomen, som stör fördelningen av gasflödena och värmebalansen. Sålunda basera- des ovannämnda undersökningar på antagandet att den förbätt- rande effekten, som härrör från begränsningen av partikelstor- leksfördelningen, även kan utökas genom begränsning av gângart- halten. ' Till följd därav har det fastställts att bildningen av slagg med làg smältpunkt undertryckes och pellet-hållfastheten efter sintring och lâgtemperatur-reduktion förbättras genom reglering av pellet-kompositionen på sådant sätt att basiciteten för sum- man av fina och medelgrova malmkomponenter (i fortsättningen be- nämnt "fin/medelgrov malm“) blir högre än 1,0. Det har även vi- sat sig att basiciteten för grov malm, vilken har en stor ytarea har föga inverkan på ovannämnda effekter. 2*Al2O3) i de fina/medelgrova och grova malmpartiklarna har en stor in- Det har även visat sig att gångartinnehållet (Ca0+Si0 verkan på reducerbarheten vid höga temperaturer. Idetta samman- hang undersöktes slaggkomponenter i pellets av samma partikel- storleksfördelning efter reduktion för fastställande av om redu- cerbarheten vid höga temperaturer höggradigt paverkas genom bild- ningen av smält slagg. Eftersom slaggfasen med låg smältpunkt be- star av Si0-CaO-SiO¿-Al2O3 antogs att bildningen av slagg med låg smältpunkt skulle minska och reducerbarheten vid höga temperatu- rer skulle förbättras desto mera vid sänkning av halten CaO+si0¿+ Al20¿. Inverkan av gângarthalterna undersöktes med avseende på respektive partikelstorlekar då det förutsattes att de fina/me- delgrova och grova malmpartiklarna skulle ha olika inverkan lik- som vid fallet av basiciteten.

Efter reglering av basiciteten genom tillsats av en lämplig mängd CaO blandades 70 vikt% fina/medelgrova malmpartiklar mind- re än 0,1 mm (med de i tabell 2 angivna sammansättningarna) med 30 vikt% grova malmpartiklar mellan 0,1 mm och 1,0 mm (tabell 3) för bildning av pellets av de i tabell 4 visade sammansättning- arna följt av mätning av gångarthalterna (CaO+SiO2+Al2O3) i de fina/medelgrova malmpartiklarna i förhållande till reducerbar- heten vid höga temperaturer i enlighet med följande procedurer. 8007040-2 Respektive pellets upphettades till 900°C i en gasatmosfär av CO/C02 = 60/40 för framställning av prover, vilka preli- minärt reducerades till stadiet av wustit (PeO), och utsat- tes därefter för reduktionstest med användning av en redu- cerande gas bestående av CO/N2 = 30/70 vid 1250°C under 2 timmar.

Resultaten visas i fig. 2, där hänvisningssiffrorna beteck- nar provnumren. _ ; 8007040-2 «°.m~ °».fi ~».~ °«.~ «fi.> °m.m >@.~ °m.@m MH ~m.«H ««.¿ <«.~ @m.H °m.ß ~<.m @~.° »«.>m ~H m@.nH °°.~ H@.H >@.~ mm.m mm.m >H.° @~.~m Hflfi<.> >m.~ fi@.H fl~.fl «°.« @°.~ @~.° °«.~@ OH. >°.°H «m.fl °~.~ mm.~ m«.m @@.~ @~.~ «@.°m G @@.HH >@.H >~.~ >m.H «A.@ >@.n w°.« m>.mm Q .fl°.~H >@.H ««.~ m>.H mn.w nm.n MN." n«.@m ß @~.@ m@.H >w.H @~.~ ~H.~ @@.fl ~@.° ~°.«@ m °@.@ ~«.fl ~°.~ «m.H fi~.« ~O.n «°.H n«.>m m w~.°H -.H m~.~ m>.H A@.« @@.~ Hw.H w>.°w w >~.@ ~H.H @«.~ >@.H w@.fi «~.~ m~.H @>.~@ n @@.@ @H.« H>.a «>.H °«.q ~>.n. «H.~ wm.Hw ~ ~>.°A «~.« °@.H >>.fi @m.« °°.« «@.~ H«.H@ W ~o~H<+~o«m+o~u wwwm om: flø-< own. Noflm om» H%wwm >wmm ^nuxfl>v EHME >o»wH@@@e\_=«@ nu Ldu:::pmæ=æ:æm - N Hflwnmß f! Wfislfißlfl 10 11 12 13 8007040-2 ÉÉPÄÅÄ 3 ' Säflmânsätfníngpågrov malm (víktí) sioz cao A12ø3 Mgo 1.25 0.07 0.58 0.03 Tabell H -Sammansättning påpellets (viktí) Peo 5102 cao A12o3 Mgo 2.01 3.18 3.49 1.41 1.34 1.52 2.98 3.10 1.39 1.21 0.92 2.65 2.58 1.20 1.03 1.15 2.94 3.39 1.42 1.66 0.75 2.50 3.05 é1.25 1.46 0.45 1.68 2.31 1.07 1.11 2.28 3.06 4.49 1.42 1.72 2.86 2.95 4.32 1.48 1.67 1.62 2.47 3.86 1.28 1.48 0.57 1.82 2.85_ 1.09 _ 1.14 0.14 4.50 4.14 .1.48 1.28 0.22 4.21 5.53 1.26 1.72 2.59 4.23 5.02 1.85 1.91 i. efter; = 8007040-2 10 gir, v Som framgår av fiq. 2 påverkas reducerbarheten vid höga tempe- raturer för pelletsen avsevärt genom gângarthalterna (CaO+Si02+ AIZO3) i de fina/medelgrova malmpartiklarna, och blir högre med mindre gångarthalter. Då vidare reducerbarheten varierar abrupt i gângarthaltområdet $45%,föredrages att man undertrycker gångart- halten till ett värde under 10% för att tillförsäkra reducerbar- het över 50%, vilket är ett generellt accepterat kriterium för tillfredsställande reducerbarhet vid höga temperaturer.

Efter reglering av basiciteten genom tillsats av en lämplig mängd Ca0 blandades därefter 75 vikt% fina/medelgrova malmpar- É tixlar, mindre än 0,1 mm (med de i tabell S visade sammansätt- Å ningarna), med 25 vikt% grova malmpartiklar, större än 0,1 mm (med de i tabell 6 visade sammansättningarnal, för bildning av pellets av de i tabell 7 visade sammansättningarna. Gângarthal- terna (Ca0+SiO2+Al2O¿) i de grova malmpartiklarna i respektive pellets mättes i relation till temperaturen för 40% kontraktion i enlighet med följande procedurer. Varje provpellet placerades mellan övre och undre aluminiumoxidstänger genom platinaplåtar och reducerades under upphettningsbetingelser, varvid uppifrån en belastning pålades av 0,5 kp/pellet, varpå deformationen för pelleten mättes med en förskjutningsmätare. Temperaturen höjdes med en hastighet av 10°C/minut upp till 10U0°C och efter upprätt- hållande av denna temperatur under 90 minuter, höjdes den ytter- ligare med en hastighet av 10°C/minut upp till 150U°C. En reduce- rande gas av CO/N2 = 30/70 inmatades till ugnen med hastigheten 1,0 l/minut då temperaturen 400°C uppnåtts.

Kontraktionen fastställdes på basis av pellet-diameternföre tes- tet och efter förskjutningen.

Tabell S - Sammansättningar på fin/medelgrov malm (vikt%) šrov Total LP. halt Fe Peo sio cao A1 o Mgo 2 3 Q i8,0 8,10 3,96 U,67 1,78 1,27 í-fl y-- f" s so,1 2,59 ß,2o w,99 1,85_ 1,91 11 Tabell 6 - Sammansättningar på grov malm 8007040-2 (viktß) šr»v Total CaO+SiO2 nr. halt FeO SíO Ca0 A1 0 MgO +Al 0 Fp _ 2 2 3 2 3 i 65,2 0,03 0,9" 0,05 0,55 0,05 1,5" L 66,9 0,70 1,82 0,09 0,56 0,06 2,07 ' t 50,1 0,19 5.82 0.00 2,21 0,00 6,09 -_- 52,7 10,90 5,61 1,03 1,07 1,58 7,71 ¿ 52,3 13,70 5,78 1,11 1,07 1,57 7,96 * Tabell 7 - Sammansättning för pellet Pellet nr. fin/medelgrov malm grov malm :I y A a í2 B b 9 33 B c Hy s a '5 B - e Resultaten av kontraktionsproverna visas i fig. 3, där hänvis- ningssiffrorna anger pellet-numret.

Som framgår därav är temperaturen för 40% kontraktion anmärk- ningsvärt påverkad av gångarthalten (CaO+SiO2+Al grova malmpartiklarna är mindre än 6 vikt%.

Föreliggande uppfinning definierar sålunda den lämpliga partikel- storleksfördelningen för malmpulvret för de pelletsen, som till- försäkrar fysikalisk hållfasthet och förbättrad reducerbarhet 203! i grova malmpartiklar och blir högre med en lägre gångarhalt. I detta sammanhang visar det sig, att om det packade skiktet av pellets visar en kontraktion större än 40%, kommer motståndet mot gas- strömningar i masuanen att ökas abrupt så att strömningarna av den reducerande gasen hindras. Om emellertid temperaturen för 40% kontraktion ligger över 1300°C inträffar icke några sådana problem vid verklig drift. “ör att uppfylla detta villkor före- drages sålunda att gångart-mineralhalten (CaO+SiO2+Al2O3) 1 de ;; .FJ ¿, 1 »is m., , 8007040-2 12 vid hög temperatur, tillsammans med basiciteten för fina/ medelgrova_malmpartixlar och gångarthalterna i fina/mede1- grova och grava malmpartiklar, vilket bidraget till en yt- terligare förbättring av reducerbarheten vid hög temperatur. :i '.

Va f.

R . få

Claims (3)

8007040-2 lö Patentkrav

1. Järnmalnpellets innehållande grova järnnalnpartiklar. K ä n n e t e c k n a d e av att pelletsen innefattar järn- nalmpulver med en partikelstorleksfördelning bestående av 25-40 viktprocent grova nalnpartiklar. sol är större än 0.1 nn i diameter. varvid de grova nalnpartiklarna innehåller mindre ån 20 viktprocent extra stora partiklar. son är större än 1 nn i diameter; mindre än 21 viktprocent ledelgrova lalnpartiklar av diametern 0.1-0.04 mn och ner än 39 viktprocent fina nall- partiklar. som är mindre än 0.04 nu i diameter. varvid basici- teten. dvs. förhållandet Ca0/SiO2. för den totala nängden av fina och medelgrova nalnpartiklar är större än 1.0 och nine- ralhalten i gängarten. dvs. halten Ca0+Si02+Al203. i den totala mängden av de fina och nedelqrova nalnpartiklarna är nindre än 10 viktprocent.

2. Järnmalnpellets enligt krav 1. k 3 n n e t e c k n a d e av att nineralhalten i gânqarten. dvs. halten Ca0+Si02- +A1203. i de grova nalnpartiklarna är :indre än 6 vikt- procent.

3. Järnnalnspellets enligt krav 1. k 5 n n e t e c X n a d e av att pulvret innehåller :indre än 20 viktprocent ledelgrova nalnpartiklar. son är 0.1-0.04 nn i diameter. "' and' mi.. av." Ä - f, _ .g “W ,v._.,,,,...,..,_..;-.:æf~.it t., . ..>~_-3..~.;,...4.».-. -=. »,».».\ ”utlån f,