DE1914018B2 - Verfahren zur Herstellung von kaltgebundenen Pellets aus metallhaltigem Erzkonzentrat - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von kaltgebundenen Pellets aus metallhaltigem ErzkonzentratInfo
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- C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- ·τ>
lung von kaltgebundenen Pellets aus metallhaltigem Erzkonzentrat vorzugsweise aus Eisenerzkonzentrat.
Aus der US-PS 3 214263 ist ein Verfahren bekannt, wonach feinteiliges Eisenerz mit einem Bindemittel,
wie gebrannter Kalk, gemischt, zu Briketts gepreßt, -,o
getrocknet und mit Wasserdampf von 120° C unter Druck behandelt und anschließend getrocknet wird.
Abgesehen davon, daß eine Brikettierung relativ aufwendig und daher eine Pelletierung vorzuziehen ist,
werden durch übliche Pelletierung feinteiligcr Stoffe stark poröse Pellets ohne hohe Festigkeit gegen ein
Zerdrücken erhalten.
Ein Verfahren, wonach gelöschter Kalk und Wasser dem gemahlenen Eistnerzkonzentrat zugeführt,
gründlich gemischt, zu Pellets geformt und in einem Druckautoklaven auf ungefähr 200° C dampfgehärtet
wird, ist beispielsweise in der US-PS 3235 371 beschrieben.
Hierbei werden Calciumhydroxyd und Alkali als Beschleuniger zugegeben. Versuche haben jedoch
Vorteile der Zumischung von Alkali nicht (,5
gezeigt. Vielmehr beeinflußt das Alkali das Hochofenverfahren dahingehend, daß es Störungen in dem
Materialfluß durch den Ofen verursacht.
Höhere Festigkeiten und ein widerstandsfähiges Agglomerat erhält man durch Verwendung von hydraulischen
Bindemitteln, wie beispielsweise Portlandzement. Wenn hydraulische Bindemittel verwendet
werden, wird die Härtung durch den Niederschlag von Gel- oder Kristallsubstanzen nach Reaktionen
zwischen CaO, SiO2 und H2O mit großen oder kleinen
Anteilen AI2O, erreicht, bit Verwendung von genormtem
Zement ist jedoch nachteilig, da diesem hydratisiertes Calciumsulfat (Gips) zugefügt ist, welches
verhindert, daß das Calciumsilikat, das in das Verfahren mit dem Zement eingeführt wird, in der Form von
Schlacke eine merklich geringere Schwefelabsorption im Hochofen bewirkt. Ferner enthält der Zement Kieselsäure,
welche aber die Schlackenmenge, die für die Aufrechterhaltung der optimalen Schlackenbasizität
notwendig ist, stark erhöht. Kein Gips enthaltender Zement gibt etwas zufriedenstellendere Schlackenbedingungen.
Zement und/oder CaJciumhydratbindemittel in solchen Mengen zuzufügen, die für ein Erzkonzentrat
in Form von kaltgebundenen Pellets notwendig sind, bietet aber Schwierigkeiten, insbesondere wenn
Stahlotenschlacke zurückgeführt wird, um den Phosphorpro7.entgehalt
innerhalb geduldeter Grenzen zu halten und/oder für alle wertvollen Bestandteile der
Stahlofenschlacke, wie Eisen, Mangan usw., Sorge zu tragen.
Feingemahlene Hochofenschlacke ist ein bekanntes hydraulisches Bindemittel und mit Zement oder gelöschtem
Kalk vermischte Hochofenschlacke ein bekanntes Bindemittel für verschiedene Arten von Baumaterialien.
Hochofenschlacke ist auch früher als ein Bindemittel für die Kaltbindung von Eisenerzkonzentraten
vorgeschlagen worden, doch hat dieses Verfahren infolge der Nachteile, die sich mit der Rückführung
der Hochofenschlacke in den Hochofenprozeß ergeben, keine große Bedeutung in der modernen
Eisenprodukiion erhalten.
Wenn Stahlofenschlacke als Bindemittel verwendet wird, sollte die Schlacke zuerst in Wasser in der gleichen
Weise wie gelöschter Kalk gelöscht werden. Hierdurch wird die Bindefähigkeit beim Autoklavenverfahren
in bemerkenswerter Weise derart verbessert, daß sie mit der Bindefähigkeit von Zement verglichen
werden kann. Kalk, Zement oder andere Bindemittel, wie auch beispielsweise Beschleuniger,
welche die chemischen Reaktionen bei der Härtung des Agglomerate beschleunigen, können zusätzlich zur
Stahlofenschlacke verwendet werden, wodurch jene wertvollen Bestandteile (verschiedene Metalle) zurückgeführt
werden, welche in der bei der Raffinierung und Entkohlung von geschmolzenem Stahl erhaltenen
Schlacke anwesend sind.
Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung kaltgebundener Pellets an metallhaltigem Erzkonzentrat
höherer Festigkeit als sie bisher möglich war.
Es wurde gefunden, daß zur Erzielung schlakkengebundener Pellets vergleichbarer Festigkeit mit
derjenigen von zementgebundenen Pellets, die Homogenisierung des Erzkonzentrats und des Bindemittels
sehr wesentlich ist, insbesondere wenn lediglich oder im wesentlichen lediglich Kalk als Bindemittel
verwendet wird. Daher sind allgemeine Mischvorrichtungen, wie Schneckenmischer, nicht in einer zufriedenstellenden
Weise geeignet, das Agglomerat zu homogenisieren. Bei einem gewissen Grade der vereinigten Mahlung von Erzkonzentrat und Binde-
mittel werden jedoch die Festigkeitsmerkmale wesentlich verbessert, und die Erfindung ist daher in erster
Linie auf eine solche Verbundmahlung gerichtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zui Herstellung von kaltgebundenen Pellets aus metallhaltigem Erz- '
konzentrat durch Mischen des feuchten Erzkonzentrats mit einem oder mehreren Bindemitteln aus der
Gruppe feingemahlene und gelöschte Schlacke, gelöschter Kalk, Zement, Bilden der Pellets und Behandeln
der Pellets mit Wasserdampf unter Druck, ist da- "' durch gekennzeichnet, daß man das Erzkonzentrat
derart einstellt, daß ungefähr zwei Drittel der Konzentratmenge aus einer groben Komponente mit Partikelgrößen
von 80%: feiner als 0,4 mm und das restliche Drittel aus einer Fraktion besteht, die eine '>
Korngröße von 80% feiner als 0,08 mm hat, daß man das Konzentrat mit dem Bindemittel durch gemeinsames
Mahlen homogenisiert und daß man die Pellets vor der Behandlung mit Wasserdampf -nter Druck
auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 % vortrock- 2»
net.
Wie gefunden wurde, werden hohe Festigkeiten der Pellets, die für Transport und Hochofenbeschickung
erforderlich sind, nicht erhalten, wenn ein Konzentrat verwendet wird, das in der üblichen Weise gemahlen
worden ist, und bei dem wenigstens 80% der Partikel feiner als 0,08 mm sind. Wenn jedoch erfindungsgemäß
die Pellets aus zu verschiedenen Partikelgrößenverteilungen vermahienen Erzkonzentraten zusammengesetzt
sind, ist die Möglichkeit gegeben, eine JO höhere Packungsdichte und dadurch eine höhere Festigkeit
der in einem Autoklaven behandelten Pellets zu erhalten. Durch diese selektive Mahlung werden
widerstandsfähigere Pellets geschaffen und eine wesentliche Einsparung an Kosten und Arbeit gewonnen,
weil nur eine ziemlich kleine Fraktion zu den kleinsten Partikelgrößen gemahlen werden muß.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung eines Verfahrens für die
Herstellung kaltgebundener Pellets aus Eisenerzkon- -to zentrat unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert.
Das Rohmaterial 1 besteht aus Eisenerz, welches in einer Mühle 2 zu für das Anreicherungsverfahren
optimalen Partikelgrößen gemahlen wird. Nach dem Anreicherungsverfahren wird das Eisenerzkonzentrat
in zwei Teile geteilt. Ein Teil, der ungefähr ein Drittel der Gesamtmenge betragen sollte, wird in einer
Mühle 3 zu einer Partikelgrößenverteilung von 80% feiner als 0,08 mm feingemahlen. Durch diese selek- so
tive Mahlung werden Bedingungen für eine wirksame Pelletformung erhalten, ohne daß die gesamte Anreicherungsmenge
gemahlen werden muß, und außerdem, wie weiter oben erwähnt worden ist, wird außerdem
eine höhere Festigkeit in dem endgültigen Agglomerat wegen einer verbesserten Packungsdichte
erhalten. Natürlich ist es ebenfalls möglich, an Stelle einer solchen selektiven Mahlung einer bestimmten
Erzmenge zwei vorgemahlene Fraktionen zu wählen, von denen eine Fraktion grobe und die andere Frak- t>o
tion feine Korngrößen aufweist.
Nach vorliegenden Versuchen wurden als Bindemittel Stahlofenschlacken 4 von Kaldo-Öfen verwendet.
Die Erfindung jedoch ist nicht auf Schlacken begrenzt, die von einem Kaldo-Verfahren stammen.
Ebenso können Schlacken sowohl von anderen Stahlprozessen, in welchen eine Schmelze rr.i: Sauerstoff
behandelt wird, als auch von einem basischen Siemens-Martin-Ofen-Verfahren
verwendet werden. Das einzige Erfordernis ist, daß das Stahlherstellungsverfahren
eine basische Schlacke liefert, welche die erforderlichen Bindemittelsubstrinzen enthält, wobei
sie gleichzeitig im wesentlichen frei von für Eisen-Stahl-Herstellungsverfahren schädlichen Substanzen
ist.
Die Stahlofenschlacke wird in einer Mühle 5 zu einer
Feinheit gemahlen, die annähernd der Feinheit von normalem Zement entspricht. Hierauf wird die
Schlacke im Wasser 6 in der gleichen Weise gelöscht, wie wenn Kalk gelöscht wird. Durch diese Reaktion
wird der Schlacke völlig überraschend eine Bindefähigkeit verliehen, welche mit der von Zement vergleichbar
ist.
Feuchtes Erzkonzentrat, gelöschte Stahlofenschlacke und gegebenenfalls eine gewisse Menge Zement
und/oder gelöschter Kalk und/oder ein Beschleuniger 7 werden sorgfältig vermischt und gemeinsam
auf einen gewissen Grad in einer Rohrmühle 8 gemahlen, welche geeignet ist, eine hervorragende
Homogenisierungswirkung mit einer Verteilung des Bindemittels über alle Erzpartikelchcn und
vermutlich ein gewisses sogenanntes mechanisch-ehemisches Anwachsen der Reaktionsneigung zu geben.
Die Festigkeit der unter Verwendung einer Rohrmühle als Homogenisator hergestellten Pellets ist größer
als das, was lediglich auf Grund einer besseren Verteilung des Bindemittels und einer verbesserten
dichten Packung erklärt werden kann. In gewissen Fällen beträgt die Festigkeitserhöhung mehrere hundert
Prozent, und man kann es daher für möglich erachten, daß eine überraschende chemische Reaktion
und/oder eine Oberflächenwirkung zwischen den Bindemitteln und den Oberflächen des Eisenkonzentrats
während des Mahlvorganges stattgefunden hat. Zwar sind Mühlen aus U I Im an η »Enzyklopädie der
technischen Chemie« Bd. I, 1951, Seite 717 für die Teilchenhomogenisicrung bekannt. Bei Rohr- bzw.
Stangenmühlen wird jedoch auf Teilchen, die kleiner als 1-2 mm sind, keine Mahlwirkung ausgeübt. Vielmehr
erfolgt die Homogenisierung durch eine Knetwirkung.
Während eines Versuches hatte die Mischung in der Rohrmühle 8 die folgende Zusammensetzung:
Konzentrat (Eisenerz + Gangart) 84,4 Gew.%
gelöschte Stahlofenschlacke 10,4 Gew.%
Zement 5,2 Gew.%
Die vereinigte Mahlung wurde zu einem Grad durchgeführt, der einer Brutto-Energiezufuhr zur
Mühle von ungefähr 3 kwh/t Erz entspricht.
Ein gewisser Feuchtigkeitsgrad war für die folgende Pelletierung erforderlich, wobei Wasser 9 zugeführt
wurde, um eine perfekte Pelletformung zu bekommen. Die Pelletierung wurde mittels eines gewöhnlichen
Pelletiertellers 10 durchgeführt, doch könnte er ebensogut mittels einer anderen Pelletiervorrichtung,
beispielsweise einer Trommel oder eines Konus, durchgeführt werden.
Die homogenisierte Mischung wurde unmittelbar von der Rohrmühle zum Pelletierteller überführt.
Während einiger Versuche wurde die Mischung für eine kurze Zeit in einem Behälter aufbewahrt, bevor
sie zu Pellets geformt wurde. Es wurde festgestellt, daß die Festigkeit des endgültigen Pellet hierbei wesentlich
beeinträchtigt wurde.
Die mittels des Pelletiertellers hergestellten Pellets wurden auf einen mit einer niedrieen GeschwinHinkr it
laufenden Förderer gebracht. Dem Förderer war eine Trockenanlage 11 für den Betrieb mit erhöhter Temperatur
und mit Windfrischung zugeordnet. Nach einem Erhitzen in einem Autoklaven 12 während K)
Stunden bei einer Temperatur von ungefähr 200° C und einem Druck von ungefähr 20 Atmosphären wurden
Pellets erhalten, welche alle Forderungen sowohl an Festigkeit als auch an Porosität zufriedenstellten.
Die Festigkeit im kalten Zustand betrug mehr als 200 kp für einen Pellet mit einem Durchmesser von
15 mm. Die Porenzahl (Porenvolumen/Festvolumen) war ungefähr 0,25. Wenn jedoch die Vortrocknung
ausgelassen wurde, zerfielen die Pellets in dem Autoklaven infolge des hohen Feuchtigkeitsgehaltes in den
Pellets. Es ist daher notwendig, den freien Feuchtig-
keitsgehalt auf ungefähr 5% zu verringern, was ein
fach durch Lagerung der Pellets auf dem Trockenbct durchgeführt werden kann. Das Vortrocknen kam
natürlich mittels eines Ventilators und/oder mitte mäßigem Erhitzen beschleunigt werden. Weiterhin is
es wichtig, daß die Stahlofenschlacke gelöscht wird bevor die Pellets geformt werden. Wenn das Ablö
sehen innerhalb der geformten Pellets stattfinde würde, würden die Pellets wegen der Ablöschungsre
aktion zerbrechen.
Die endgültigen Pellets werden schließlich in ei Silo 13 gebracht. Ihre Zerdrückfestigkeit beträgt 70
bis 800 kg/cm: gegenüber 190 kg/cm2 bei wie üblicl
aus feingemahlenem Konzentrat und Bindemittc hergestellten Pellets.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von kaltgehundenen
Pellets aus metallhaltigem Erzkonzentrat durch Mischen des feuchten Erzkonzentrats mit
einem oder mehreren Bindemitteln aus der Gruppe feingemahlene und gelöschte Schlacke,
gelöschter Kalk, Zement, Bilden der Pellets und Behandeln der Pellets mit Wasserdampf unter
Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erzkonzentrat derart einstellt, daß ungefähr
zwei Drittel der Konzentratmenge aus einer groben Komponente mit Partikelgrößen von 80%
feiner als 0,4 mm und das restliche Drittel aus einer Fraktion besteht, die eine Korngröße von 80%
feiner als 0,08 mm hat, daß man das Konzentrat mi; dein Bindemittel durch gemeinsames Mahlen
homogenisiert und daß man die Pellets vor der Behandlung mit Wasserdampf unter Druck auf einen
Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 % vortrocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, didurch gekennzeichnet,
daß man die homogenisierende Mahlung mittels einer Rohrmühle durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erzkonzentrat und
das Bindemittel durch Brutto-Energiezufuhr zu der Mühle von 1 bis 10 kwh/t des Gemisches homogenisiert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung unmittelbar nach dem Homogenisieren zu Pellets
formt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dampfbehandlung der Pellets in einem Autoklaven bei
einer Temperatur von 160° C bis 230° C und einem Druck bis etwa 70 Atmosphären bis zu 24
Stunden durchführt.
10
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