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Verfahren zur Vorbehandlung von auf Rosten zu sinternden Erzen, Erzkonzentraten
und metallhaltigen Rückständen Die Erfindung bezieht sich auf das Sintern von Erzen,
Erzkonzentraten und metallhaltigen Rückständen auf Sinterrosten, auf denen man aus
dem stückig zu machenden Gut eine gasdurchlässige Schicht herstellt, durch die Luft
entweder aufwärts oder abwärts hindurchgeleitet wird. Die Schicht muß brennbare
Bestandteile enthalten, z. B. Koksklein, sofern die Beschickung nicht aus Pyriten
oder einem anderen, von sich aus exotherm verbrennenden Gut besteht.
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Das zu sinternde Gut setzt sich im allgemeinen aus einer Mischung
von zwei oder mehr Bestandteilen, z. B. aus Erzkonzentraten und Rückgut oder aus
zwei Konzentraten unterschiedlilcher Zusammensetzung zusammen, obschon es auch nur
aus einem einzigen Stoff mit oder ohne Brennstoff bestehen kann.
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Unabhängig von der Zahl der beteiligten Bestandteile ist es erwünscht,
daß das Gut als Agglomerat auf den Sinterrost gelangt, d. h. zu kleinen kugelförmigen
Stückchen zusammengeballt. Eine solche Beschickung besitzt gute Durchlässigkeit,
so daß die zum Sintern erforderliche Luft leichter und ohne zu großen Kraftaufwand
durch sie hindurchgesaugt oder hindurchgepreßt werden kann und der Rostdurchfall
verringert wird.
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Zur Herstellung der Agglomerate gelangt das Ausgangsgut in einen Mischer,
der üblicherweise aus einer mit Hubelementen ausgerüsteten Drehtrommel besteht,
in der das feinkörnige Gut zu kleinen kugelförmigen Stückchen zusammenrollt. Feuchtigkeit
muß immer vorhanden sein, und wenn das Gut nicht schon von sich aus genügend Feuchtigkeit
mit sich bringt, muß Wasser zugesetzt werden. Diese Wassermenge ist entscheidend,
obschon sie naturgemäß je nach der Art des Gutes schwanken kann. Sie muß einerseits
genügend groß sein, um eine Agglomeratbildung zu ermöglichen, darf aber andererseits
nicht so hoch sein, daß die Oberfläche der Agglomerate feucht und klebrig wird,
weil feuchte und klebrige Agglomerate nicht genügend fest sind sowie die Neigung
zeigen, unter ihrem eigenen Gewicht zusammenzufallen, wodurch die Gasdurchlässigkeit
der Beschickung verlorengeht. Des weiteren darf die Verweilzeit des Gutes im Mischer
nicht so lang sein, daß die gebildeten Agglomerate übereinanderrollen und hierbei
Feuchtigkeit aus dem Inneren jedes Agglomerates an seine Oberfläche gepreßt wird.
Die Bedingungen, unter denen ein geeignetes Agglomerat aus jedem gegebenen Gut erhalten
werden kann, können in der Praxis leicht ermittelt werden.
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Wenn die aus Agglomeraten bestehende Beschickung auf den Rost gebracht
und gezündet ist, geht die Verbrennung nicht gleichzeitig in der ganzen Tiefe der
Beschickung vor sich. Sie ist im Gegenteil in irgendeinem Augenblick auf eine nahezu
waagerechte Zone begrenzt, deren Dicke bei einer z. B. 25 bis 50 cm hohen Beschickung
im allgemeinen weniger als 2,5 cm beträgt. In dieser Zone wird das Agglomeratgefüge
zerstört und durch eine schwammartige Masse ersetzt, wobei der Übergang innerhalb
weniger Sekunden durch örtliches Schmelzen der Beschickung erfolgt. Beim abwärts
gerichteten Saugzug wird diese Zone vom fertigen Sinter überlagert und liegt auf
ungebranntem Gut. Beim aufwärts gerichteten Verblasen dagegen befinden sich der
fertige Sinter und das ungebrannte Gut in umgekehrter Lage.
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Es wird durchweg beobachtet, daß bald nach dem Einsetzen der Verbrennung
in der Beschickung die Durchlässigkeit des ungebrannten Teiles der Beschickung bis
auf einen Wert abnimmt, der erheblich unter dem Wert vor dem Beginn der Zündung
liegt, und daß dieser niedrige Wert aufrechterhalten bleibt, bis die Verbrennung
sich der Vollendung nähert. Dieser Durchlässigkeitsverlust ist auf eine Reihe von
Gründen zurückgeführt worden.
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Es ist nun gefunden worden, daß er insbesondere durch die Verdampfung
des Wassers aus dem ungebrannten Gut in und nahe der Verbrennungszone herbeigeführt
wird. Dieses Wasser gelangt in das aus der Verbrennungszone abgezogene Abgas, das
durch das ungebrannte Gut gekühlt wird, wobei ein großer Teil
seines
Wassergehaltes kondensiert und das kondensierte Wasser die Poren der Beschickung
teilweise verstopft. Das Kondensat wird teilweise von dem ungebrannten Gut aufgenommen,
wodurch eine örtliche Erhöhung des Wassergehaltes eintritt, was zur Folge hat, daß
die Festigkeit der Agglomerate verringert wird und die Beschickung unter einem entsprechenden
Durchlässigkeitsverlust zusammenfallen kann. Diese Tendenz macht sich insbesondere
bei abwärts gerichtetem Saugzug bemerkbar, weil das Zusammenfallen durch die Saugung
und das Gewicht des aufliegenden Gutes begünstigt wird..
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Die vorbeschriebenen Erscheinungen schränken die Durchlässigkeit der
Beschickung während der größeren Dauer der Sinterung ein und bestimmen in demselben
Maße die Geschwindigkeit, mit welcher die Verbrennung fortschreitet, Erfindungsgemäß
werden diese Schwierigkeiten und Nachteile nun dadurch vermieden, daß den Agglomeraten
eine geringe Menge an Kalk in Pulverform zugesetzt wird, bevor sie auf den Sinterungsrost
gelangen. An Stelle von Kalk oder zusammen mit ihm kann auch Magnesia in Pulverform
Verwendung finden. Der Anteil an Kalk oder an Magnesia oder an beiden braucht 3%
des Gewichtes der Agglomerate nicht zu überschreiten. Es wurde gefunden, daß sich
durch den Kalk- und/oder Magnesiumzusatz der Durchlässigkeitsverlust während des
Sinterns verringert, weil durch diesen Zuschlag die Beständigkeit der Agglomerate
in Gegenwart des während des Sinterns kondensierten Wassers erhöht wird. Das in
dem ungebrannten Gut wie vorbeschrieben kondensierte Wasser reagiert mit dem Kalk
oder der Magnesia, so daß die Beständigkeit der Agglomerate aufrechterhalten bleibt.
Damit diese Reaktion erfolgen kann, muß der Kalk oder die Magnesia gelöscht werden
können. Wegen seines Preises und seiner Verfügbarkeit wird vorzugsweise Kalk verwendet,
und zwar in Form von feingepulvertem ungelöschtem Kalk (gebranntem Kalk) oder in
Form von trockengelöschtem Kalk (nicht vollständig gelöschtem Kalk), wie er in der
Landwirtschaft verwendet wird. Die Magnesia kann als gebranntes Magnesiumoxyd oder
als magnesiahaltiger Kalk, der in der Tat eine Mischung von Kalk und Magnesia darstellt,
Verwendung finden, und zwar entweder in gebrannter oder in trocken gelöschter Form.
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Wenn die Agglomerate in einer drehbaren Mischtrommel mit Hubelementen
hergestellt werden, kann der Kalk oder die Magnesia in Pulverform durch einen Förderer
zugeführt werden, der die Trommel in der Nähe ihres Auslaufendes speist.
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Zur Herstellung von festen Agglomeraten muß außer der Feuchtigkeit
noch ein Bindemittel zugegen sein. Da einige Erze bereits in gefördertem Zustand
ein Bindemittel enthalten, nämlich Ton oder Eisenoxydhydrat, kann in diesen Fällen
das Agglomerieren lediglich durch Regelung des Wassergehaltes bewirkt werden. Die
Erfindung ist indes bevorzugt anwendbar bei eisenhaltigem Gut, wie bei Erzen oder
Pyritrückständen, die in der Regel von vornherein entweder kein Bindemittel oder
nicht genug davon enthalten, um feste Agglomerate herstellen zu können. Dann wird
dem Erz oder einem anderen zu sinternden Gut ein Bindemittel zugesetzt, vorzugsweise
Bentonit oder ein anderer Ton, der eine gallertähnliche oder kolloidale Suspension
mit Wasser bildet. Beispielsweise kann eine derartige Natrium-Bentonit-Emulsion
auf das Gut gespritzt werden, bevor oder wenn es in den Mischer eintritt oder in
den Anfangsstadien des Mischens. Ihre Verteilung im Gut kann vorteilhaft durch ein
System von feststehenden oder drehenden Schaufeln erfolgen, die an einem Sammelband
angebracht sind, das das Gut in den Mischer fördert.
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Der Feuchtigkeitsgehalt des Gutes sollte so eingestellt werden, daß
der Mischer soweit als möglich Agglomerate mit einem Durchmesser von 3,2 bis 9,6
mm erzeugt. Diese Korngröße kann Änderungen unterworfen sein. Es scheint aber, daß
sie einen optimalen Wert für schnelles Sintern darstellt. Wenn die Agglomerate den
Mischer verlassen, wird Kalkpulver oder ein anderes Pulver aufgebracht. Bei der
Verwendung von Kalk findet ein nennenswerter Austausch der Kationen in Bentonit
mit dem Kalzium des Kalkes statt, was zur Folge hat, daß die Viskosität des Bentonits
gesteigert wird und die Agglomerate weiter verfestigt werden. Es scheint, daß die
Reaktion zwischen einem Teil des Kalkes und den Abgasen eine zusätzliche Festigkeitssteigerung
durch Absorption von in der Verbrennungszone entwickelter Kohlensäure ergibt.
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Bei der Herstellung der Agglomerate können auch andere Tone entweder
in Form von Pulvern oder von Suspensionen zugesetzt werden. Bentonit der vorbeschriebenen
Art ist jedoch besonders geeignet, weil er dem Gut schnell einverleibt wird. Kolloidale
oder pseudokolloidale anorganische Verbindungen, wie Natriumsilikat, können Anwendung
finden. Organische Bindemittel, wie Stärke, Dextrin und Sulfitlauge, können ebenfalls
verwendet werden. Sie verlangen aber gewöhnlich eine genauere Kontrolle des Wassergehaltes
als Tonbindemittel; darüber hinaus können sie ein Kleben in den Rutschen und den
Förderern der Anlage hervorrufen.
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Es ist schwieriger, Konzentrate in Agglomerate überzuführen als Feinerze,
und die einmal erhaltene Struktur geht im ersteren Fall auch leichter wieder verloren.
Nachstehend wird an einem Beispiel die Anwendung des Erfindungsgegenstandes auf
ein Gut beschrieben, das in großem Umfange aus Konzentraten besteht. Beispiel 1
Die zu sinternde Mischung hatte folgende Zu-
| Äußerst feine norwegische Sydvaranger- |
| Konzentrate ... ........ ............. 65°/o |
| Aus Eisenerz abgesiebte Feinerze |
| (-9,6 mm) .. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15% |
| Rückgeführtes Feingut (zwecks nochmali- |
| ger Sinterung wieder aufgegebener Rost- |
| durchfall) ........................... 20% |
| 1000/0 |
Dieser Mischung wurden 3% Koksklein, weniger als 6,4 mm, und 0,25% Bentonit in Form
einer wässerigen Suspension zugegeben. Der Feuchtigkeitsgehalt der so gebildeten
Mischung betrug etwa 8%. Die in Agglomeratform übergeführten Mischungsbestandteile
befanden sich in einem Drehmischer. Trocken gelöschter Kalk in einer Menge von 1,9
Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge an Konzentraten und Feingut, wurde
auf die Agglomerate beim Verlassen des Mischers gestreut. Anschließend wurden die
mit einer dünnen Kalkschicht überzogenen Agglomerate gesintert, wobei die Höhe der
Beschickung 305 mm und der Anfangssaugzug 1016 mm Wassersäule betrug. Nach 20 Minuten
war das Sintern beendet. Wenn dieselben Agglomerate, aber ohne Bentonit-oder Kalkzusatz,
in der gleichen Weise hergestellt und
gesintert wurden, war das
Sintern erst nach mehr als 40 Minuten beendet, obschon der Anfangssaugzug bei über
1145 mm Wassersäule lag.
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Beispiel 2 Es wurde ein Erz verwendet, das Ton als Bindemittel enthielt.
Dem Mischer wurden zugeführt:
| Äußerst feine norwegische Sydvaranger- |
| Magnetitkonzentrate . . ............... 20% |
| Aus tonhaltigem Eisenerz abgesiebtes |
| Feinerz (-9,6 mm) . . . . . . . . . . . . . . . . . 60% |
| Rückgeführtes Feingut (zwecks nochmali- |
| ger Sinterung wieder aufgegebener Rost- |
| durchfall) ........................... 20% |
| 100% |
Dieser Mischung wurde Koksklein, weniger als 6,4 mm, in einer Menge von 51Y9 zugesetzt
und kein Bentonit. Der Wassergehalt der Gesamtmischung betrug 9%. Trocken gelöschter
Kalk in einer Menge von 1,2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge an Konzentraten
und Feingut, wurde auf die im Mischer gebildeten Agglomerate gestreut. Die Dauer
der Sinterung betrug bei einer Schichtdicke auf dem Rost von 305 mm und einem Anfangssaugzug
von 1016 mm Wassersäule 17 bis 18 Minuten. Wenn dagegen kein Kalk zugesetzt wurde,
stieg die zur vollständigen Sinterung benötigte Zeit auf 27 Minuten.
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Als ein weiteres Beispiel von Stoffen, auf die der Erfindungsgegenstand
Anwendung finden kann, seien Bleierzkonzentrate genannt.
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Der Erfindungsgegenstand kann Anwendung finden beim Sintern auf feststehenden
Rosten, z. B. nach Art der Greenawalt-Roste, oder beim Sintern auf bewegten Rosten,
z. B. nach Art der Dwight-Lloyd-Roste.
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Einer der Vorteile des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der
Anteil an sehr feinem Gut über die gewöhnliche Menge hinaus gesteigert werden kann,
ohne daß das Ausbringen an fertigem Sinter hierdurch irgendwie beeinträchtigt wird.