DE1945341C - Verfahren zum Agglomerieren einer be netzten Masse aus feinkornigem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Agglomerieren einer benetzten Masse aus feinkörnigem Material, insbesondere Erz, unter Anwendung eines Bindemittels auf Harzbasis, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man zu der benetzten Masse vor dem Agglomerieren ein wasserlösliches Pfropfcopolymerisat aus Acrylsäure und polymerer Polyhydroxyverbindung oder ein wasserlösliches Salz dieses Pfropfcopoly merisats oder ein Gemisch aus diesem Pfropfcopolymerisat bzw. dessen Salz und einem bentonitischen Ton zugibt.

Das Agglomerieren der verschiedensten Materialarten ist allgemein bekannt. Es gibt viele Agglomerierungsverfahren und -vorrichtungen. Ihnen ist allen gemeinsam, daß eine physikalische Veredelung hinsichtlich Größe. Dichte und Gleichmäßigkeit der feinverteilten Materialien zwecks besserer Verarbeitung. Gewinnung oder Handhabung vorgesehen ist. wobei gewöhnlich ein geeignetes Bindemittel verwendet wird.

Das Agglomerieren wird technisch in Industriezweigen angewendet, wo man es mit Materialien in einer Form zu tun hat, die zu feinkörnig zur wirkungsvollen und anschließenden bequemen Verarbeitung und oder Handhabung ist. Dieses Material kann beispielsweise in einem derartigen fein verteilten Zustand angetroffen werden, weil es in der Natur so vorkommt oder in diesem Zustand hergestellt wird oder weil es in diesem Zustand zu einem bestimmten Zweck vor der Verarbeitung gebracht worden ist. Es kann notwendig oder erwünscht sein, die feinkörnigen Teilchen vor der Weiterverarbeitung zu Sintermaterialien. Briketts oder Pellets zu agglomerieren.

In der Meiallraffinierungsindustric ist die Agglomerierung besonders nutzlich. In vielen metallurgischen Verfahrensstufen wird Er/ in sehr feinverteillcm Zustand auf Grund der Zurückführung auf diesen Zustand /weeks Veredelung bzw. Aufbereitung angetroffen. Typisch für ein solches Erz ist Taconit. ein sehr minderwertiges eisenhaltiges Gestein, das in einen feinverteilten Zustand gebracht und dann einem Veredelungsverfahren unterworfen wird, um das Eisen /j: konzentrieren und ein Er/ mit dem erforderlichen Gehalt für herkömmliche Hochofenverfahren verfügbar zu machen. Wenn der Taconit. der bei dem Veredelungsverfahren anfällt, nicht in Pellets übergeführt wird, bringt das feinverteilte Er/ viele Staubprobleme bei der Handhabung mit sich und kann aus dem Hochofen durch die Luft und die Verbrennungsprcdukte. die durch den Rauch des Hochofens hochgetrieben werden, ausgeblasen werden. Das gleiche Ergebnis würde bei Verwendung von Rauchgusslaub eintreten, der. während er gesammelt und wieder cingcsct/t werden könnte, nichtsdestotrot/ bei der nachfolgenden Wiederverwendung ohne Pelletisieren wieder mit dem Rauch b/w. Abgas verlorengehen würde. Bei anderen metallurgischen Verfahren mit anderen Erzen können ähnliche Schwierigkeiten vorliegen, wodurch es wünschenswert oder notwendig wird, daß es in sehr feinvcrtciltcr Form bei einem vorangegangenen Arbeitsverfahren voiag.

Obgleich die Erfindung uuf das Agglomerieren einer Anzahl der verschiedensten Arten von feinvertcillen Materialien anwendbar ist, wird sie hier unter Bezugnahme auf das Pelletisieren von Taconit zum Zwecke der Erläuterung beschrieben. Bei der Taconitvcrarbeilung wird das isinvcfteilte Erz in Pellets übergeführt, die fast kugelförmig sind und einen Durchmesser haben, der von 1,27 bis 2,54 cm oder mehr schwankt. Diese Pellets werden durch Agglomeriert-!! von nassem Tuconil in einer ueeigneten Vorrichtung, z. B. durch Walzen in einer Kigeltrommel, gebildet und anschließend in einem Ofen gesintert. Die Pellets werden infolge des Austrocknens während der Sinterung schwächer, und sie können infolgedessen durch das Gewicht der über ihnen liegenden Pellets gebrochen werden, wenn man sie

ίο in "Haufen lagert. Diese gebrochenen Pellets erzeugen Staub, der sehr unerwünscht ist.

Es ist eine Vielzahl von Substanzen zur Verwendung als Bindemittel vorgeschlagen worden, um den Pellets Grünfestigkeit zu geben, womit eine Zunahme

der Pelletgröße "einhergeht. Bekannte Substanzen, wie Ätz- bzw. Beizflüssigkeil, gebrannter K,\k. Stärke oder andere natürlich vorkommende organische Materialien, sind mit wenig Erfolg versucht worden. Diese bekannten Bindemittel versagen entweder, wenn sie den Pellets die erforderliche Grüniestigkeit erteilen sollen oder gewöhnlich dann, wenn die Pelletgröße erhöht werden soll, so daß sie zur wirksamen Verwendung beim nachfolgenden Hochofenverfahren ausreicht.

Es ist auch bekannt, zum Agglomerisieren feinteiliger Metalloxyde ein Gemisch aus verseifter Stearinsäure, wasserlöslichem Phenol-Formaldehyd-Harz, wasserlöslichem teilkondensiertem Hamstoff-Formaldehyd-Harz und Plastifizierungsmittel für die Harze

in bestimmten Mengenverhältnissen anzuwenden, um dadurch insbesondere die Plastifizierungs- und Gleiteigenschaften der Massen zu verbessern.

Ein anderes Material, das gewöhnlich als Bindemittel verwendet wird, ist Bentonit. ein natürlich vorkommender Ton. Die Natur-Natriumbentonit-Tone sind fast ausschließlich als Bindemittel beim Pelletisieren von Taconit verwendet worden, da gefunden wurde, daß diese Tone Pellets ergeben, die solchen überlegen sind, welche bei Verwendung

von unterbentoniiischen Tonen hergestellt werden Der Unterschied in den den Pellets erteilten Eigenschaften ergibt sich auf Grund der unterschiedlichen chemischen und mineralogischen Zusammensetzung des Tons. Unterbentonitischc Tone sind allgemein Calcium- oder Magnesiumvarianten des Montmorillonits und können wesentliche Anteile und Nichttonoder Nicht-Montmorillonit-Verunreiiiigungen enthalten. Die bentonitischen Tone sind natürlich vorkommende Natrium-Tone und werden hier manchmal nur als »bcntonitische« Tone bezeichnet.

Die Verwendung von Ton als Bindemittel für Taconit-Pellets hat den Nachteil, daß Kieselsäure /u den Pellets gegeben wird. Diese Kieselsaure, der Hauptbestandteil aller Bentonitc, verursacht große Mengen an unbrauchbarer und störender Schlacke beim Hochofenverfahren. F^;.s wird deshalb notwendig, calciumearbonathaltigcs Material, bevorzugt Kalkstein, als Gangart zu verwenden, um die in dem Bentonit enthaltene Kieselsäure während des Hochofcnprozesscs zu entfernen. Ein anderer Nachteil bei der Verwendung von Ton als Bindemittel besteht darin, daß es im allgemeinen nötig ist, Nalur-Natriumbentonit-Ton zu verwenden. Diese Beschränkung auf die Art eines brauchbaren Tons bedeutet für solche Gebiete einen Nachteil, wo der Typ des unterbentonitischen Tons technisch mehr verfügbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Agglomerierverfahrcn zu schaffen, durch das die

bisher auftretenden Nachteile beseitigt werden und eine rasche Agglomerierung unter Erzielung erhöhter Grün- und Trockendruckfcstigkeiten der Agglomerate erreicht wird sowie die Möglichkeit zur Verwendung sonst nicht ersetzbaren Tonarten gegeben wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Verwendung des speziellen definierten Bindemittels gelöst.

hm Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Bindemittel dem feinkörnigen zu pelletu.ierenden Taconit zugegeben werden kann, so daß die Pelletkernbildung begünstigt wird und eine schnelle Pelletisierung erlaubt und den gebildeten Pellets eine Ciiündruckfestigkeit verleiht, die eine beträchtliche physikalische Belastung ohne Zusammenbruch der Peiletform erlaubt. Ein anderer Vorteil wird dadurch erreicht, daß dieses Bindemittel in Kombination mit einem natürlichen Bentonit verwendet werden kann. j,o daß die Meng;.· des erforderlichen Tons vermindert vwrd. Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, daß dieses Bindemittel in Kombination mit einem nativen oder unterbentonitischen Ton verwendet wird, um aus einem Ton. der bisher als Bindemittel nicht verwendbar war. ein zufriedenstellendes Bindemittel zu machen.

Die erfindungsgemäß eingesetzten wasserlöslichen Pfropfpolymerisate aus Acrylsäure und polymerer Polyhydroxyverbindung, die polymeres Material darstellen, und die wasserlöslichen Salze derselben sind äußerst brauchbu. bei der Agglomerierung von feinverteilten Materialien. Diese Pfropfpolymerisate können sowohl ais alleiniges Binden.κtcl als auch in Kombination mit Bentonit-Tonen ;owohl der bentomtischen aK auch der unterbentonitischen Arten verwendet werden. Die Pfropfpolymerisate und Tonkombinationen sind besonders als Bindemittel beim Agglomerieren von feinkörnigen Materialien wie Eisenerzen brauchbar, mit welchen bisher Tone als Bindemittel verwendet wurden. Wenn sie in Kombination mit den Bcntonit-Toncn verwendet werden. bewirken die Pfropfpolymerisate eine Herabsetzung der erforderlichen Tonmenge und oder steigern die Wirksamkeit des Tons als Bindemittel. Die Polymerisate werden in einer zur Bindung ausreichenden Menge eingesetzt.

Das crfindungsgcmäße Verfahren eignet sich zum Pelletisieren feinvertcilter Teilchen eines Minerals oder Erzes wie Taconit unter Verwendung einer bindenden Menge eines Bentonit-Tons und eines wasserlöslichen Pfropfcopolymerisats aus Acrylsäure mit einer polymeren Polyhydroxyverbindung. wozu auch die wasserlöslichen Salze derselben zählen, wobei dieses Pfropfcopolymerisat in ausreichender Menge vorhanden ist. um Pellets herzustellen, die eine größere Festigkeit und einen größeren Zusammenhalt haben, als wenn Ton allein verwendet würde.

Ein wichtiger Vorteil bei der Verwendung der Pfropfcopolymerisate, entweder allein oder in Kombination mit Ton, zur Agglomerierung von feinvcrtciltcm Material bestehi darin, daß der Wassergehalt des zu agglomerierenden Gemisches allgemein weniger entscheidend ist. als er es bisher war. Zum Beispiel ist der Wassergehalt einer Pfropfcopolymcrisat-Ton-Bindemittelmasse zum Pelletisieren von Taconit weniger entscheidend und kann über einen breiteren Bereich variiert werden, als wenn Ton allein verwendet würde.

Die Pfropfcopolymerisate der Erfindung sind, allein oder in Kombination mit einem Bentonit-Ton, bei Verfahren zum Agglomerieren einer großen Vielzahl von feinverteilten Materialien verwendbar. Das erfindungsgemäß zu pelletisierende Material kann fast jede Art von metallischem Mineral oder Erz sein. Zum Beispiel können die vorherrschenden MetallbestarJteile Blei. Kupfer, Nickel, Zink, Uran, Eisen od. ä. sein. Gemische der obigen Metalle oder andere Metalle, die in freiem oder molekular kombiniertem Zustand natürlich als Mineral vorkommen, oder ein; Kombination der obigen oder andere Metalle, die zur Pelielisierung fähig sind, können erfindungsgemäß agglomeriert werden. Besonders wirkungsvolle Ergebnisse werden beim Pelletisieren von Mineralien erhalten, die vorwiegend Eisen enthalten. Die zu pelletisierenden Materialien können Eisenerzablagerungen, die direkt aus dem Abbau, aus Ei2->>Verschnitten« kommen. Flugstaub, kalte und heiße Brocken aus einem Sinterverfahren, oder Eisenerz, das in einem Schlammzustand als wäßrige Eisenerzkonzentrate aus natürlichen Quellen gefunden oder aus verschiedenen Verfahren gewonnen wird sein. Jede dieser Eisenquellen oder eine mögliche Kombination derselben kann gemäß ihrer Verfügbarkeit und dem besonderen Verfahrensaufbau der Pelletisieiungseinheit verwendet werden. Eisenerz oder eines aus einer großen Vielzahl der folgenden Mineralien kann einen Teil des zu pelletisierenden Materials bilden: Magnetit. Hämatit, Limonit. Goethit.Siderit, Franklinii. Ilmenit,Chromit. Pwitu.a. Außer den metallischen Mineralien können erfindungsgemäß z. B. folgende Materialien agglomeriert werden. Phosphatgestein. Kalkstein, Talk oder Dolomit. Weitere Materialien, die erfindungsgemäß agglomeriert werden können, sind Düngemittelmaterialien, wie Kaliumsulfat, Kaliumchlorid und das Doppelsulfat des Kaliums und Magnesiums. Magnesiumoxid.

Tierfuttermaterialien, wie Calciumphosphut. Rußkohle. Kohleprodukte. Natriambisulfat. Katalysatorgemische, mit der Spritzpistole t -jfbringbarc feuerfeste Gemische. Glasansatzgemische. Wolframcarbid und Antimon.

Da? zu agglomerierende Material weist am besten zu etwa 90% eine Korngröße von 149 -ι auf. Feinteiliges Materini mit einer Größe zu etwa ¹X)⁰O von 74 7. ist zur praktischen Durchführung der Erfindung gut geeignet, jedoch kann auch ein Material verwendet werden, das zu etwa 90% eine Korngröße von 44 -x aufweist.

Die wasserlöslichen Pfropfcopolymerisate aus Acrylsäure und pokmercr Polyhydroxyverbindung werden durch CopoK icrisicrcn von Acrylsäure mit einer

kleineren Menge einer polymeren Polyhydroxyverbindung als Substrat hergestellt Die Menge der polymeren Polyhydroxyverbindung. die mit Acrylsäure zur Reaktion gebracht wird, kann zwischen etwa 0.1 und 10%. bevorzugt zwischen etwa 0.25 und 5%. bezogen auf das Gesamtgewicht der verwendeten Acrylsäure, variieren Die wasserlöslichen Salze des Pfropfcopolymerisats sind gleichfalls crh'nduni· maß verwendbar.
Die Substrate, die mit der Acrylsäure /ur Herstcllung der brauchbaren Pfropfcopolymerisate zur Reaktion gebracht werden, sind wasserlösliche polyhydroxylhalt'ge polymere Verbindungen. Allgemein können diese polymeren Verbindungen derart gekennzeichnet werden, daß sie ein Molekulargewicht von mehr als etwa 350 haben und mindestens etwa 5% freie Hydroxylgruppen enthalten. Die polymeren Verbindungen können bis zu 30% und sogar noch mehr freie Hydroxylgruppen enthalten. Es ist klar, daß die

polymeren Polyhydroxyverbindungen außer den Hy- mit einer Alkaliverbindung behandelt, die wasserlös-

droxylgruppen-Substituenten noch andere Substituen- lieh, ionisierbar ist und ein Ion aufweist, das mit

ten enthalten können, soweit diese inert sind, d· li. Calcium unter Bildung eines wasserunlöslichen Nie-

nicht mit der Acrylsäure unter den Reaktionsbedin- derschlags reagieren kann. Zu solchen Verbindungen

gungen reagieren. Beispiele fur andere Substituenten 5 zählen z. B. Alkalicarbonale, -hypophosphate, -oxa-

als die bloßen Hydroxylgruppen, die die polymeren late, -phosphate, -silikaie, -sulfite und -tartrate. Natri-

Verbindungen enthalten können, sind Halogen-, Aryl-, umcarbonat oder wasserfreie Soda werden besonders

Carboxyalkyl-, Hydroxyalkyl-, Halogenhydroxyalkyl-, bevorzugt. Die Menge der verwendeten Alkaliverbin-

Arylhydroxyalkylreste u. ä. dung hängt etwas vom Anteil des Calciummont-

Zu den verwendbaren polymeren Substraten ge- io morülonits in dem Ton ab. Im allgemeinen werden

hören wasserlösliche Polysaccharide und polyhydroxy- Mengen von etwa 0,5 bis 6 Gewichtsprozent des Tones

haltige Derivate derselben. Obwohl Disaccharide und verwendet. Die bevorzugten Mengen zur Behandlung

Trisaccharide erfindungsgemäß verwendet werden liegen bei etwa 2 bis 4 Gewichtsprozent Ton.

können, sind die bevorzugten polymeren Verbin- Die Menge an Pfropfcopolymerisat oder an kombi-

dungen Tetra-, Penta- und höhere Polysaccharide und 15 niertem Ton und Pfropfcopolymerisat, die zu dem zu

Oligosaccharide, d. h. Saccharide, die mindestens vier agglomerierenden Material zugegeben wird, schwankt

verbundene Monosaccharid-Moleküle enthalten, und je nach den besonderen Notwendigkeiten des Agglo-

Derivate derselben, die die oben bezeichneten Substi- merierungsverfahrens. Im allgemeinen werden befrie-

tuenten enthalten. Zu den am meisten bevorzugten digende Ergebnisse erhalten, wenn etwa 0,0009 bis

Substraten zählen Derivate der Cellulose und die bio- 20 9,05 kg Pfropfcopolymerisat ; 1,016 t zu agglomerie-

chemisch synthetisierten Heteropolysaccharide rendes Material eingesetzt werden und es werden etwa

Einige der spezifischen polymeren Poly hydroxy ver- 0 bis 13,6 kg Bentonit je !,016 t zu agglomerierendes

bindungen, die zur Herstellung der neuartigen Copoly- Material verwendet.

merisate dieser Erfindung verwendet werden können. Wenn das Pfropfcopolymerisat als alleiniges Bindesind wasserlösliche Derivate der Cellulose, wie Chlor- 25 mi. ei verwendet werden soll, d. h. wenn kein Bentonit hydroxypropylcellulose, Phenylhydroxyäuiylcellulose, verwendet wird, wird das Pfropfcopolymerisat im Hydroxybutylcellulosc, Hydroxyäthylcellulose, Me- allgemeinen in einer Menge von etwa 0,0¹J bis 9.05 kg thylcellulose, Äthylcellulose, Hydroxyäthylmethylcel- je 1,016 t zu agglomerierendes Material verwendet, lulose, Hydroxypropylmethylccllulose, Carboxyme- Eine Menge von etwa 0,227 bis 2,27 kg Pfropfcopolythylcellulose und ähnliche Celluloseäther. Andere 30 merisat je Tonne Material wird bei Verfahren zum polymere Verbindungen, die mit Acrylsäure erfin- Pelletisieren von Eisenerz bevorzugt, wobei eine dungsgemäß zur Reaktion gebracht werden können. Menge im Bereich von etwa 0,45 bis 0,905 kg je Tonne sind Stärke und wasserlösliche Derivate der Stärke, am meisten bevorzugt wird.

z. B. Chlorhydroxypropylstärke, Phenylhydroxyäthyl- Wenn das Pfropfcopolymerisat in Kombination mit stärke. Hydroxybutylstärke, Methylstärke. Äthyl- 35 einem bentonitischen Ton zum Agglomerieren eines stärke. Hydroxyäthylstärke, Hydroxyäthylmethyl- Minerals oder Erzes, wie Taconit, verwendet wird, ist stärke. Hydroxypropylmethylstärke und Carboxyme- die Menge an Ton indirekt propor'iona¹ der Menge thylstärke. Weitere polymere Materialien, die ver- des verwendeten Pfropfcopolymerisats. Ein Gemisch wendet werden können, sind die sogenannten aus etwa 0,0009 bis 0,068 kg Pfropfcopolymerisat und »Zucker«, wie Saccharose, Maltose, Lactose. Raffinose. 40 etwa 3.62 bis 13,6 kg bentonitischem Ton je 1.016t zu Stachyose und Vertascode; geätzter Lignit, bioche- agglomerierendes Material ist typisch. Wenn das misch synthetisierte Heteropolysaccharide. z. B.solche. Pfropfcopolymerisal in Kombination mit einem unterdie durch Bakterieneinwirkung der Gattung Xantho- bentonitischen Ton /um Agglomerieren eines Minerals monas oder der Gattung Arthrobacter auf Kohlen- oder Erzes, wie Tacmiii. verwendet wird, beträgt die hydrate hergestellt werden; Polyvinylalkohol und 45 Menge an verwendetem Ton allgemein etwa 5.45 bis Polyalkylenglykole und Derivate derselben, wie Alk- 13.6 kg je 1,016 t zu nelletisierendes Material. Die oxypolyalkylenglykole. z. B. Polyäthylcnglykole und Menge des in Kombination mit dem untcrbentoniti-Methoxypolyäthylenglykole. Für den Fachmann ist sehen Ton verwendeten Polymerisats reicht aus. um klar, daß zu den verwendbaren Verbindungen solche die Wirksamkeit des Tons als Bindemittel zu steigern. Verbindungen zählen, die die oben definierten poly- 50 was allgemein in einer Menge von etwa 0.0018 bis meren Verbindungen ^;n dem sauren Reaktionsmedium 0,068 kg je 1,016 t ?u agglomerierendes Material vorbilden, und diese Verbindungen fallen in den Erfin- liegt.

dungsbereich. Zum Beispiel wird Carboxymethyl- Der einzige andere Bestandteil. de^r beim erfindungs-

cellulose aus dem Natriumsalz derselben im sauren gemäßen Verfahren zusätzlich zu dem feinkörnigen, zu

Reaktionsmcdium gebildet. 55 agglomerierenden Material und dem Pfropfcopoly-

Dic Pfropfcopolymerisate können entweder in der merisat (möglicherweise in Kombination mit Ton) Säure oder in der Salzform (z. B. Ammonium- oder erforderlich iu, ist Wasser. Im allgemeinen wird Feuch-Alkalisalz) als alleiniges Bindemittel oder in Kombi- tigkeil benötigt, um die Kompaktheit und den Zunation mit einem Bcntonit-Ton verwende! werden. sammenhalt der Agglomerate zu begünstigen, so daß Die Kombination aus dem Pfropfcopolymerisat und 60 sie einer nachfolgenden Handhabung standhalten, einem Ton ist besonders beim Agglomerieren von Das Wasser wirkt zusammen mit dem Bindemittel ein Materialien, wie z. B. Taconit, der bisher unter Ver- und ergibt eine gute Bindewirkung. Das zu agglowcndung von Tofj agglomeriert wurde, verwendbar. mcricrcndc Gemisch enthält allgemein etwa 2 bis Bcntonit-Tone, sowohl die Natur-Natriumbentonit' 20 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf das Gewicht Arten als auch die n&tivcn oder untcrbcntonitischcn 65 des feinkörnigen Materials. Ein typischer Feuchlig-Arten können verwendet werden. Wenn ein unter' keitsgchalt bei Verfahren zum Pelletisieren von Minebcntonitischeroderca'ciummontmorillonitartigerTon ralen und Erzen, wie Taconit, ist etwa 5 bis 12 Geverwendet wird, wird der Ton vorzugsweise zunächst wichtsprozent Wasser, bezogen auf das Gewicht des zu

pellctisicrenden Materials. Der Wassergehalt eines zu agglomerierenden Taconit enthaltenden Gemisches liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 8,5 bis 10,5 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf das Gewicht des Taconits.

Wenn das Pfropfcopolymerisat und der Ton im erfindungsgemäßen Verfahren zum Pelletisieren von Eisenerz, wie Taconit. verwendet werden, kann das zu pclletisiercnde Gemisch auch kleine Mengen an Zuschlagen enthalten, die aus einer Anzahl bekannter Substanzen gewählt werden. Die Gegenwart dieser Zuschlagmaterialien könnte ervvünschtermaßen zur Entfernung des Kicselsäuregehaltes des Tons aus der Metallschmelze als Schlacke beitragen. Eine Calciumcarbonat enthaltende Substanz wird im allgemeinen verwendet, weil sie gut verfügbar und billig ist. Unter diesen ist Kalkstein oder eine weniger reine Kalksteinquelle, wie Calcit. geeignet.

Zur Durchführung der Erfindung kann das Pfropfcopolymerisat zu dem feinkörnigen zu agglomerierenden Material an jeder Stelle vor dem Agglomerierungsverfahren zugegeben werden. Die Bestandteile des Agglomerierungsgemisches (d. h. feinverteiltes Material. Wasser. Pfropfcopolymerisat und Ton. wenn dieser in Kombination mit dem Pfropfcopolymerisat verwendet wird) können in einer herkömmlichen Weise und Reihenfolge gemischt werden. Es wird jedoch besonders bevorzugt, daß jede Alkaliverbindung, wie wasserfreie Soda, zu dem Ton zugefügt wird, bevor der Ton mit einem der anderen Bestandteile des Agglomerierungsgemisches kombiniert wird, wenn man einen unterbentonitischen Ton oder Calciumbentonit verwendet.

Zudem werden, wenn Eisenerz erfindungsgemäß pelletisiert werden soll, die Pfropfcopolymerisate vorzugsweise nicht sofort mit dem Eisenerz kombiniert, sondern erst kurz vor dem Agglomerieren. Die Wirksamkeit der Pfropfpolymerisate als Bindemittel kann verschlechtert werden, wenn die Pfropfpolymerisate mit dem Eisenerz während einer wesentlichen Zeitperiode, z. B. 8 Stunden, vor dem Agglomerieren vermischt werden.

Geeignete Verfahren zum Kombinieren des Agglomerierungsgemisches sind dem Fachmann geläufig. Zum Beispiel kann das Pfropfcopolymerisat in trockener feinverteilter Form mit dem feinkörnigen Material, welches agglomeriert werden soll (und dem Ton. wenn solcher verwendet wird), gemischt werden, um eine Masse zu bilden, zu welcher lediglich die richtige Menge Wasser zugegeben werden muß. Soweit die Pfropfcopolymerisate sowohl in der Säure- als auch der Salzform wasserlöslich sind, können si? in einer wäßrigen Lösung zu dem zu agglomerierenden trockenen, feinteiligen Material gegeben werden. Bei einem weiteren möglichen Kombinierungsverfahren für die Bestandteile des Agglomerierungsgemisches können die Säure- oder Salzform des Pfropfcopolymerisats in trockener Form oder in wäßriger Lösung zum Ton gegeben werden, bevor der Ton mit dem feinteiligen Material kombiniert wird. Wenn eine wäßrige Lösung des Pfropfcopolymerisats verwendet wird, kann die Konzentration der Lösung so eingestellt werden, daß ein Agglomerierungsgemisch mit dem gewünschten Gesamtfeuchtigkehsgehalt gegeben ist.

Das Vermischen der Bestandteile des Agglomerierungsgemisches kann mit der Hand, in einem Innenmischer, in einem paddelartigen Mischer oder in einer Kollermaschine erfolgen. Es braucht keine besondere Sorge wegen der Mi^h/t:it und -temperatur getragen zu werden.

Es ist auch wenig entscheidend, welcher besondere Typ von Agglomerierungsvorrichtung verwendet wird. und es kann eine der allgemein bekannten Arten von Agglomerierungsvorrichtungen beim erfindungsgemäßcn Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel kann das Agglomerieren mit einem Scheiben- oder Trommel-Pellelisator ausgeführt werden. Diese Vorrichtung, die besonders beim Pelletisieren mmi Mineralien und Erzen, wie Taconit. verwendb.ii im. besteht aus einer sich drehenden geneigten Oberfläche, die das Gemisch /u Pellets agglomeriert, während dieses auf die geneigte Oberfläche aufprallt. Mehrfachkonische Trommel-Pclletisatoren sind besonders wünschenswert. Andere T) pen \on brauchbaren Agglomerierungsvorrichtungen für das erfindungsgemäße Verfahren sind Mörtelmischer. Knet- und Granuliermühlen. Extruder u. ä.

Das in die Agglomericrungsvorrichtung gegebene Agglomerieruntisgemisch wird dann zu Pellets der gewünschten Größe verformt. Zum Beispiel wird beim Pelletisieren von Iaconit das Agglomerierungsgemisch zu einem Scheiben- oder Trommel-Pelletisator gegebe,v. der betrieben wird, um Pellets mit einer Größe von etwi 2.54 cm Durchmesser herzustellen. Die erhaltenen Pellets werden dann aus dem Pelletisator entfernt und in einen Trockenofen gegeben, wo sie bis zu einem maximalen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0.2% getrocknet werden.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel I

Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Wirksamkeit der Piropfeopolymerisatc der Erfindung als alleinige Bindemittel für fein verteilte Materialien zu zeigen. Es wurden mehrere Mengen an Hämatit-Eisenkonzentrat mit einer Teilchengröße zu etwa 90% von 44 <i in einer Kollermaschine und einem Zerkleinerer mit variierenden Mengen Wasser und 0.075 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Erzes, eines Natriumsalzes des Pfropfcopolymerisats aus Acrylsäure und Methylcellulose vermengt.

Es wurden aus jedem der so hergestellten Gemische Pellets hergestellt, indem man in einer 40-cm-Trommel. die sich mit 53 UpM drehte, umwälzu·.. Zunächst wurde eine Handvoll des Gemisches gerollt, bis Ansatzkeime oder kleine Pellets gebildet waren. Eine kleine Menge Wasser wurde zu dem Pelletisator gegeben, um das Wachstum dieser Ansatzkeime zu fördern. Der Inhalt wurde dann aus dem Pelletisator entfernt und auf -4000. 4-4760 μ gesiebt. Die Ansaukeime wurden in die Trommel zurückgegeben und mit mehr Agglomeriergemisch gerollt, um die Ansatzkeime auf Pelletgröße zu bringen. Das Agglomeriergemisch wurde in den Pelletisator mit einer Geschwindigkeit gegeben, um die Keime innerhalb von etwa 3 Minuten auf Pellelgröße zu bringen. Die Pellets wurden aus dem Pelletisator entfernt urid auf —1.33. + 1.27 cm zu sieben, und die gesiebten Pellets wurden dann getestet.

Der durchschnittliche Feuchtigkeitsgehalt jeder Produktmenge an Pellets wurde bestimmt, indem 15 PeI-lets gewogen und dann 10 Minuten bei etwa 130 C getrocknet wurden. Die getrockneten Pellets wurden wieder gewogen und der Prozentgehalt Feuchtigkeit der Pellets berechnet.

209 614/314

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Die trockene Druckfestigkeil wurde bestimmt, indem 10 der 15 trockenen Pellets auf Brechen mit einer modifizierten Harry W. Dictert-Company-Sandfestigkeitstestmaschinc getestet wurden. Die Skala wurde jeweils bei Bruch eines Pellets abgelesen und der Durchschnitt der 10 Ablesungen in kg cm² festgehalttvi.

Die Grünfestigkeit der Pellets wurde bestimmt, intlem 10 rohe Pellets die dem gesiebten Produkt aus dem Pellctisator entnommen waren, nach dem Verfahren wie oben zur Prüfung auf trockene Druckfestigkeit getestet wurden.

Die «Fallzahl« der Pellets wurde bestimmt, indem 10 rohe Pellets, die dem gesiebten Produkt aus dem Pellctisator entstammten, aus einer Höhe von 45.7 cm iiuf eine harte Oberfläche fallen gelassen wurden. Diese Pellets wurden so lange fallen gelassen, bis sie zerbrachen, und der Durchschnitt der Fallzahlen der Pellets wurde bestimmt.

Die in diesem Versuch erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I wiedergegeben.

Tabelle I

/lisa I/

0.075%

Copolymerisat

Feuchtigkeit

9.1

10.0
10,8

Grünfestigkeit

kg 1.!TT

10-

2,1

2,24 · 10"

Trocken-

druck-

festigkeit

Jcg_cm-

2.03

1,61 1.54

Fall/ahl

30

24

31

60

10

Die Werte zeigen eindeutig, daß die Pfropfpolymerisate diesei Erfindung sehr wirksame Bindemittel beim Agglomerieren von feinverteiltem Material über einen verhältnismäßig breiten Feuchtigkeitsbereich sind. Die Pellets, die die Mindestbedingungen, die gewöhnlich in der Taconit-Industrie für Pelleteigenschaften verwendet werden, überschreiten, wenn ein Bindemittel aus 5.45 kg Natriumbentonit je 1,016 t Taconit verwendet wird, zeigen folgende Werte:

üründruckfestigkeii .. 1.4 bis 2.1
Trockendruckfestigkeit 5.6 bis 7.0
Fallzahl 6 bis 8

Beispiel 2

10
10

kg enr kg env

Es wurde eine andere Versuchsreihe durchgeführt, um die Brauchbarkeit der Pfropfpolymerisate der Erfindung in Kombination mit Ton zu zeigen. Die im Beispiel I erläuterte Arbeitsweise wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß 0.15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Tongewicht, des Natriumsalzes eines Pfropfcopolymerisats aus Acrylsäure und Methylcellulose in Kombination mit einem Natriumbentonit. einem gutbekannten technischen Bindemittel, das zum Agglomerieren von Eisenerz verwendet wird, eingesetzt wurden Der Bentonit wurde in Mengen von 5.45 kg je 1.016 t Konzentrat (0.6 Gewichtsprozent), diese Menge wird gewöhnlich zur Bentonit-Bewertuns: in der Taconit-Industrie benutzt, und in zwei Dritteln dieser Menge oder 3.63 kg je 1.016 t Taconit (0.4 Gewichtsprozent) verwendet. Zudem wurden Blindversuche unter Verwendung des Tons ohne Pfropfpolymerisate mit diesen Tonmengen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe sind in Tabelle Il gezeigt.

Tabelle II

Zusatz

0.6% Natriumbentonit

desgl.

desgl.

0,6% Natriumbentonit und 0.0009% Copolymerisat

desgl.

desgl.
0.4% Natriumbentonit

desgl.

desgl.

0.4% Natriumbentonit und 0,0006% Copolymerisat

desgl.

desgl.

desal.

Feuchtigkeit

8.20 8.99 9,24

8.60 9.30 10.4 8.37 9.02 9/5

8.62 8.73 9.04 9.58 Grünfestigkeit
kg errr

2.4 ■ ΙΟ'¹

2.84· 10"'
2.73 -ΙΟ"¹

2.97 · 10"¹
2,82· 10"¹
4.0 ■ ΙΟ"'
2.7! Ι (T¹
2.2 · ΙΟ"¹
1.83 - 10"'

2.29- 10^M
2.35 · 10"'
2.88 ■ 10"'
2.42- 10"'

Trockendruckfestigkeit
kg errr

.564
.376
,257

.445

.495

1.080

1,038
0.974

0,913
1,124
1.04
1.038

Fall/ahl

2.7
9.2

8.9

15.7

36.5

5.0

6.3

10.8

7.4

8.2

8.8

11.5

Die Brauchbarkeit der Pfropfcopolymerisate der Kombination mit 3.65 kg Ton je 1,016 t Konzentrc Erfindung in Kombination mit einem Natriumbento- 65 hergestellt wurden, die Mindestbedingungen der Tacc nit als Bindemittel ergibt sich klar aus den Werten der Tabelle II. Zum Beispiel ist zu bemerken, daß die Pellets, die unter Verwendung des Polymerisats in

nit-Industrie überschreiten, die für den Fall geltei
wenn Tone in einer Menge von 5.45 kg je Ϊ.0Ι6
Taconit verwendet werden.

2183

Beispiel 3

Eine andere Versuchsreihe wurde durchgeführt, um die Brauchbarkeit der Ffropfcopolymerisate der Erfindung ?ur Verwendung in Kombination mit einem Calciumbentoriit zu zeigen, wenn zufriedenstellende Pellets herzustellen sind. Die Arbeitsweise aus Beispiel 2 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß der Ton ein mit wasserfreier Soda behandelter Calciumbentonit war. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle III wiedergegeben.

	Tabelle III	Grünfestigkeit	8.4	2.45 ■ Η)"1	Trockenei ruck- festigkeit	Fallzahl
?.usal.'	Feuchtigkeit	kg cm* L . .. .	8.8	2.45- 10 '	kg/cm1
		I	9.4	2,5'-J ■ 10 '
0.6% Calciumbentonit. behandelt mit 5%
wasserfreier Soda, bezogen auf das			1.282	5.6
Tongewicht	10.4	2.94· 10 !	1.297	7.1
desel.	10.5	2.59· 10'	1,247	14.9
desgl.
().(>% Calciumbentonit, behandelt mit 3%
wasserfreier Soda, bezogen auf das	1,64	19.0
Tongewicht, und O.(X)O6% Copolymerisat	1,57	26.2
desgl.

Aus der Tabelle III ist zu entnehmen, daß die Pellets, die aus dem das Pfropfcopolymerisat enthaltenden Polynicrisationsgemisch hergestellt wurden, den Pellets überlegen sind, die man herstellt wenn kein Polymerisat vorhanden ist, jedoch die wasserfreie Soda in größerer Menge verwendet wurde.

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Agglomerieren einer benetzten Masse aus feinkörnigem Material, insbesondere Erz, unter Anwendung eines Bindemittels auf Harzbasis, dadurch gekennzeichnet, daß man zu der benetzten Masse vor dem Agglomerieren ein wasserlösliches Pfropfcopolymerisat aus Acrylsäure nnd polymerer Polyhydroxyverbindung oder ein wasserlösliches Salz dieses Pfropfcopolymerisate oder ein Gemisch aus diesem Pfropfcopolymerisat bzw. dessen Salz und einem bentonitischen Ton zugibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet·, daß man als Pfropfcopolymerisat das PfropfcopolymerisationsproduktausO,! bis 10 Gewichtsprozent der polymeren Verbindung, bezogen auf das Gewicht der Acrylsäure, verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als polymere Polyhydroxyverbindung

a) Derivate der Cellulose aus Chlorhydroxypropylcellulose.Phenylhydroxyäthylcellulose.Hy- droxybutylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Methylcellulose. Äthylcellulose, Hydroxyäthylmethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose und/oder Carboxymethylcellulose,

b) Stärke.

c) Derivate der Stärke aus Chlorhydroxypropylstärke. Phenylhydroxyäthylstärke, Hydroxybutylstärke, Hydroxyäthylstärke, ÄthylstSrke, Hydroxyäthylmethylstärke, Hydroxypropylmethylstärke, Carboxymethylstärke und/oder Methylstärke,

d) Zucker.

e) geätzten Lignit,

Π biochemisch synthetisierte Heteropolysaccharide.

55

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g) Polyvinylalkohol,
h) Polyalkylenglykole und/oder i) Alkoxypolyalkylenglykole

verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1. 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß man als Pfropfcopolymerisationsprodukt das Produkt einer durch ultraviolettes Licht oder eine Peroxidverbindung induzierten Pfropfcopolymerisation verwendet und etwa 0,0009 bis 9,05 kg dieses Pfropfcopolymerisats je 1.016 t des Materials und etwa 0 bis 13,6 kg eines Bentonit-Tons je 1,0161 des Materials zu der benetzten Masse gegeben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß man als Pfropfcopolymerisationsprodukt das Produkt einer durch ein Peroxid freiradikalisch induzierten Pfropfcopolymerisation aus Acrylsäure und etwa 0,25 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Acrylsäure, eines Cellulosederivate oder eines biochemisch synthetisierten Heteropolysaccharids verwendet, und die benetzte Masse etwa 2 bis 20 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf das Gewicht dieses Materials, enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein Mineral agglomeriert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß als Bentonit-Ton eir bentonitischer Ton, ein unterbentonitischer Tor oder ein mit wasserfreier Soda behandelter unter bentonitischer Ton verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0.09 bis 9.05 k; des Pfropfcopolymerisats je 1,016 t des Material zu der benetzten Masse gegeben werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenr zeichnet, daß etwa 0,227 bis 2,27 kg des Pfrop copolymerisate je 1,016 t des Materials zu der bx netzten Masse gegeben werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis⁽ dadurch gekennzeichnet, daß a;s Pfropfcopol; merisationsprodukt das Produkt einer durch Wa:

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scrstoffpcroxk' oder ein Hydroperoxid induzierten Pfropfcopolymerisation aus Acrylsäure und Carboxymethylcellulose oder Methylceüulose verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eisenerz agglomeriert wird und die benetzte Masse etwa 5 bis 12 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf das Gewicht des Eisenerzes, enthält.

12. Verfahren nach Anspruch II, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß Taconit agglomeriert wird.

13. Verfahren nach Anspruch II. dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0,(XX)9 bis 0.068 kg des Pfropfcopolymcrisats je 1,016 t des Materials und etwa 3,63 bis 13,6 kg eines bentonitischen Tons ji 1,016 t des Materials zu der benetzten Masse ge geben werden.

14. Verfahren nach Anspruch II. dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0.0018 bis 0.068 kg de> Pfropfcopolymerisats je 1,016 t des Materials unc etwa 5,45 bis 13,6 kg eines mit wasserfreier Sod; behandelten unterbentonitischen Ton; je 1.016' des Materials zu der benetzten Masse zugegeber werden.

15. Verfahren nach Anspruch II. dadurch ge kennzeichnet, daß ein feinkörniges Material ver wendet wird, das zu etwa 90% eine Korngröße vor 44 μ aufweist.

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