DE1914018C3 - Verfahren zur Herstellung von kaltgebundenen Pellets aus metallhaltigem Erzkonzentrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kaltgcbundenen Pellets aus metallhaltigem Erzkonzentrat vorzugsweise aus Eisenerzkonzentrat.

Aus der US-PS 3 214 263 ist ein Verfahren bekannt, wonach fcinteiliges Eisenerz mit einem Bindemittel, wie gebrannter Kalk, gemischt, zu Briketts gepreßt, 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 Eisenerzkonzentrat zugeführt, gründlich gemischt, zu Pellets geformt und in einem Druckautoklaven auf ungefähr 200° C dampfgehärtet wird, ist beispielsweise in der US-PS 3 235 371 beschrieben. Hierbei werden Calciumhydroxyd und Alkali als Beschleuniger zugegeben. Versuche haben jedoch Vorteile der Zumischung von Alkali nicht 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 Al₂O₃ erreicht. Die 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 Calciumhydratbindemittel in solchen Mengen zuzufügen, die für ein Erzkonzentrat in Form von kaitgebundenen Peiiets notwendig sind, bietet aber Schwierigkeiten, insbesondere wenn Stahlofenschlacke zurückgeführt wird, um den Phosphorprozentgehalt 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 Eisener/.konzentraten 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 Eisenproduktion erhalten.

Wenn Stahlofenschlacke als EJincicmittcl 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 uuch beispielsweise Beschleuniger, welche die chemischen Reaktionen bei der Härtung des Agglomerats beschleunigen, können zusätzlich zur Stahlofenschlacke verwendet werden, wodurch jene wertvollen Bestandteile (verschiedene Metalle) zurückgeführt werden, welche in der bei der Raffinierrng und Entkohlung von geschmolzenem Stahl erhaltenen Schlacke anwesend sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung kaltgebundcncr 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 zur Herstellung von kaltgebundenen Pellets aus metallhaltigem Erzkonzentrat durch Mischen des feuchten Erzkonzentrats mit einem oder mehreren Bindemitteln aus der Gruppe feingemahlene und gelöschte Schlacke, gelöschter Kalk, Zement, Buden der Pellets und Behandeln der PeIIrU mit Wasserdampf unter Druck, ist da- ι 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 ι 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 unter Druck auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5% vortrock- net.

Wie gefunden wurde, werden hohe Festigkeiten der Pellets, die für Transport und Hochofenb^schickung 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 vermahlenen Erzkonzentraten zusammengesetzt sind, ist die Möglichkeit gegeben, eine ν 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 wesent.iche Einsparung an Kosten und Arbeit gewon- η nen, weil nur eine ziemlich kleine Fraktion zu den klein .ten Partikelgrößen gemahlen werden muß.

Ei ι Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung eines Verfahrens für die Herstellung kaltgebundener Pellets aus Eisenerzkon- in /entrat unt.r 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 η Anreichcrungsvcrfahren wird das Eisenerzkonzerstrat in zwei Teile geteilt. Ein Teil, der ungefähr ein Drittel der Gesamtmenge betragen sollte, wird in einer Mühle 3 zu einer Partikclgrößenverteilung von 80% feiner als 0.08 mm feingemahlen. Durch diese sclcktive Mahlung werden Bedingungen für eine wirksame Pelletformung erhalten, ohne daß die gesamte Anreicherunysmenge gemahlen werden muß. und außerdem, wie weiter oben erwähnt worden ist, wird außerdem eine höhere Festigkeit in dem cndgüjtigen r> Agglomerat wegen einer verbesserten Packungsdichte erhalten. Natürlich ist es ebenfalls möglich, an Stelle einer solchen selektiven Mahlung einer bestimmten F.rzmenge zwei vorgcmahlene Fraktionen zu wählen, von denen eine Fraktion grobe und die andere Frak- _h<> tion feine Korngrößen aufweist.

Nach vorliegenden Versuchen wurden als Bindemittel Stahlofcnschlacken 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 Stahlprozesscn, in wclcnen eine Schmelze mit Sauerstoff behandelt wird, als .inch von einem basischen Siemens-Martin-Ofen-Verfahren verwendet werden. Das einzige Erfordernis ist, daß das Stahlherstellungsverfahren eine basische Schlacke liefert, welche die erforderlichen Bindemittelsubstanzen 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 geeign--. ist, eine hervorragende Homogenisierungswirkung rr.it einer Verteilung des Bindemittels über alle Erzpartikelchen und vermutlich ein gewisses sogenanntes mechanisch-chemisches 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 k.-ϊηπ. 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 Ullmann »Enzyklopädie der technischen Chemie« Bd. I, 1951, Seite 717 für die Teilchcnhomogenisierung bekannt. Be' Rohr- bzw. Stangenmühlen wird jedoch auf Teilchen, die kleiner als 1-2 mm sind, keine Mahlwirkung ausgeübt. Vielmi hr 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-Encrgiczufuhr zur Mühle von ungefähr 3 kwh/t Erz entspricht.

Ein gewisser Fcuchtigkeitsgrad war für die folgende Pelletierung erforderlich, wobei Wasser 9 zugeführt wunK um eine perfekte Pelletformung zu bekommen. Die Pcllcticrung wurde mittels eines gewöhnlichen Pelletiertelicrs 10 durchgeführt, doch könnte er ebensogut mittels einer anderen Pclle'.iervorrichtunjj, beispielsweise einer Trommel oJer eines Konus, durchgeführt werden.

Die homogcni .iertc 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, hi daß die Festigkeit des endgültigen Pellet hierbei wesentlich beeinträchtigt wurde.

Die mittels des Pelletiertelicrs hergestellten Pellets wurden auf einen mit einer niedriecn Gcschwindipkeit

laufenden Förderer gebracht. Dem Förderer war i:ine Trockenanlage 11 für den Betrieb mit erhöhter Temperatur und mit Windfrischung zugeordnet. Nach einem Erhitzen in einem Autoklaven 12 während 10 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 200kp für einen Pellet mit einem Durchmesser von 15mm. Die Porenzahl (Porenvolumen/Festvoluinen) war ungefähr 0.2?. Wenn jedoch die Vortroeknimg ausgelassen wurde, zerfielen die Pellets in dem Autoklaven infolge des hohen Feuchtigkeitsgehaltes in den Pellets. Ks isl daher notwendig, den freien Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 5'tf zu verringern, was einfach durch Lagerung der Pellets auf dem Trockenbett durchgeführt werden kann. Das Vortrocknen kanu natürlich mittels eines Ventilators und oder mittel· mäßigem Erhitzen beschleunigt werden. Weiterhin isl es wichtig, daß die Stahlofenschlacke gelöscht wird bevor die Pellets geformt werden. Wenn das Ablöschen innerhalb der geformten Pellets stattfinder würde, wurden die Pellets wegen der Ablöschungsreaktion zerbrechen.

Die endgültigen Pellets werden schließlich in eir Silo 13 gebracht. Ihre 7.crdmckfcstigkci1 beträgt 7(K bis SOO kg cm gegenüber I¹JO kg cm' bei wie übliil aus feingemahlenem Konzentrat und Hindcmittc hergestellten Pellets.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von kaltgebundenen 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 mit dem 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, dadurch 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 BruUo-Energiezufuhr zu der Mühle von 1 bis 10 kwh/t des Gemisches homogenisiert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung unmittelbar lach dem Homogenisieren zu Pellets formt.

5. Verfahren nach e^;nem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, d,?': 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.