EP0968313A1 - Verfahren zur herstellung eines agglomerates - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines agglomerates

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EP0968313A1
EP0968313A1 EP98916943A EP98916943A EP0968313A1 EP 0968313 A1 EP0968313 A1 EP 0968313A1 EP 98916943 A EP98916943 A EP 98916943A EP 98916943 A EP98916943 A EP 98916943A EP 0968313 A1 EP0968313 A1 EP 0968313A1
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EP
European Patent Office
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mass
metal
mill scale
agglomerate
raw material
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Application number
EP98916943A
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Inventor
Hansdieter Sütterlin
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Application filed by Individual filed Critical Individual
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/243—Binding; Briquetting ; Granulating with binders inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/04—Working-up slag
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an agglomerate from a powdery to coarse-grained metal or metal oxide-containing fines and a mineral binder by mixing the fines with a clay mineral-containing raw material to form a mass, forming individual mass bodies and solidifying them to form an agglomerate.
  • the invention relates to a method of the type mentioned for producing an agglomerate from scale obtained in rolling mills, in particular oil-containing scale scale.
  • mill scale into agglomerates which can be fed to a blast furnace process as iron or iron oxide carriers, is of particular importance because of the large quantities of mill scale that arise.
  • mill scale which is preferably fed to an iron and steel extraction process in order to recover its iron content.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for producing an agglomerate from a powdery to coarse-grained metal or metal oxide-containing fine material, in particular mill scale, according to the preamble of claim 1, the procedural steps of which are adapted to the quality requirements and inexpensive, economical processing - allow the mill scale.
  • mass bodies Because the mass is transported in blocks, it is portioned into masses in which the mass is left largely at rest. The behavior of the mass caused by the clay is maintained in this way in a portioning process. Due to the fact that the mass blocks are then only divided, that is to say the inner rest of the mass is largely maintained even when shaping to mass bodies, mass bodies are obtained whose plastoviscosity gives the mass body sufficient stiffness. The mass bodies formed therefore have good stability against puncture and embossing loads and for the further treatment process such as the hardening process. The mass treatment is therefore carried out under low process loads.
  • the mass bodies are further preferably thermally treated with a residual moisture content of greater than or equal to 3%.
  • the mass bodies can therefore be placed in a firing unit entirely without or without extensive drying.
  • the heat of vaporization of the water has a positive effect on the reduction of thermal voltages.
  • the mass bodies therefore show a structure-related and textural higher resilience to thermal stress. chung.
  • the hydrocarbon-enriched fine sludge which is produced in the steel rolling process and in the steel processing industry and has previously been deposited, can be agglomerated in this way and then recycled.
  • the invention relates to a method for producing an agglomerate from a metal or metal oxide-containing fine material and a mineral binder by mixing the fine material with a clay mineral-containing raw material to form a mass, forming individual mass bodies and solidifying the same to form an agglomerate.
  • the fine material is preferably scale produced in rolling mills, in particular oil-containing mill scale.
  • the mill scale to be agglomerated can be added with particle grain sizes in the fine to coarse grain range, with up to 50 Ma in the grain size range between 1 and 10 mm.
  • the mill scale can also be up to 90% powdery fines, i.e. with grain sizes up to ⁇ 100 ⁇ m ⁇ can be added.
  • the mill scale is generally in a puncture-resistant, gritty / muddy, at least grain-digested form.
  • the proportion of mill scale in the batch can be partially replaced by another metal-containing fine material, such as, in particular, metallic grinding dust or chips.
  • the clay mineral-containing raw material is preferably added in very fine-grained form, in particular in the grain sizes 0.5 ⁇ m to 80 ⁇ m, with 50 to 80% of the proportion of the clay mineral-containing raw material preferably being added in the grain size between 20 and 60 ⁇ m. Furthermore, the clay mineral-containing raw material is preferably added with an essentially continuous grain size distribution.
  • the clay mineral-containing raw material preferably contains one or more two- and / or three-layer clay minerals as the main constituent. Clays whose cation exchange capacity is increased due to an at least low degree of diagenesis are preferred as two-layer clay minerals.
  • additional strengthening substances such as inorganic thickeners, in particular water glass, sugar solution, aluminum chromate or a phosphate
  • inorganic thickeners in particular water glass, sugar solution, aluminum chromate or a phosphate
  • organic additives in particular molasses
  • Another additive to lower the hardening temperature are low-melting silicate substances, such as, in particular, a glass powder or phonolite, which can replace the raw material containing clay minerals up to 10 to 40% of its proportion when mixed with mill scale.
  • the mixing of the batch into a doughy mass, in which the incorporated air is generally distributed over the smallest gas bubbles, is preferably carried out by means of a twin-shaft mixer.
  • the mass is transported in blocks to a cutting tool, which divides the mass blocks into individual mass bodies, which are then hardened. The mass is not earned at all or only marginally when transported in blocks. tet.
  • the mass is preferably transported in blocks using a piston press which is only subjected to low pressures.
  • the applied pressures are between 0.4 and 2.5 MPa.
  • An outlet nozzle of the piston press can divide the mass transported in blocks into individual rods, from which individual mass bodies can be sheared off.
  • the mass transported in blocks can be ejected in Hubein and then go through a stamping and / or embossing process.
  • the individual mass bodies are then thermally treated with a residual moisture content of greater than or equal to 3%.
  • the mass bodies are preferably brought directly into a firing unit without drying.
  • the thermal treatment serves to harden the mass bodies to form agglomerates, the hardening preferably being based on a sintering process with the formation of a silicate sintering matrix which has a glass phase and optionally a crystalline phase, in particular a mullitic phase.
  • the silicate sinter matrix is then a glassy matrix in which crystalline particles are embedded, which are preferably a primary mullite.
  • the hardening process is preferably carried out by means of a thermal treatment at temperatures between 800 and 1200 ° C and a holding time of less than 90 min, so that the clay mineral-containing raw material can form a melting phase, which preferably consists of a glassy solidified sintered matrix with a crystalline fraction, in particular granular mullite or Primary mullite, in which the mill scale particles are embedded.
  • the mass bodies are preferably fed directly to this baking firing, so that the heating phase lies in the initial phase of the baking firing. During this initial phase of the cooking or sintering firing, the mass bodies are given an outer, load-bearing crust, which leads to such inherent stability that the mass bodies can even be fired in a roller furnace.
  • agglomerates with a proportion of more than 90% by mass of mill scale and a silicate mineral sinter matrix can be produced, the structure of which gives the agglomerate a high pressure and abrasion resistance.
  • the mass is not or only slightly compressed during block-by-block transport and the mass bodies only contain slurry-like amounts of mineral binder in terms of moisture content, larger pore spaces remain after firing, due to the removal of moisture and the particle structure occupied by the mill scale particles.
  • the essentially glassy binder, preferably clay is not sufficient to fill the cavities of the mill scale particle framework. Due to the processing, however, the solidifying silicate melt with mineral precipitation forms molten skins around the mill scale particles as well as fusible links between the mill scale particles, which leads to a reliable compacting of the mill scale grains. This gives mass bodies which have a desired, preferably high porosity after the hardening process.
  • Foaming effects due to the introduction of moist mass bodies into the cooking firing and the escaping water vapor can also reduce the porosity. if increase.
  • the agglomerate therefore has a pore fraction of the total volume of 20 to 50% by volume, in particular 35 to 45% by volume, more than 60% of this porosity being formed by an open porosity.
  • the proportion of open porosity is between 75 and 95%.
  • metal powder, metallic grinding dusts and / or metal chips are used as the metal or metal oxide-containing fine material, which are preferably mixed with the mineral binder in fine-grained form and are processed into agglomerates as described above.
  • the shape of the agglomerate can be selected and can take on flat or rounded shapes.
  • the agglomerate is preferably given a punching or piercing body shape with a crater depth on the head side via a shaping process.
  • the crater depth can make up to 70% of the total height of the body shape. Crater depths of 50 to 60% of the total height are preferred.
  • the crater depth can have funnel widths of 50 to 80% of the total diameter or the total length of the agglomerate.
  • the crater depth is also preferably formed centrally on the body so that the agglomerate has wall thicknesses that are as uniform as possible. Such a shape has a larger body surface and causes a change in the core tension, so that core cracks occur less frequently. Such a body shape also shortens the thermal treatment required.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Agglomerates aus einem metall- oder metalloxidhaltigen Feingut und einem mineralischen Bindemittel durch Vermengen des Feingutes mit einem tonmineralhaltigen Rohstoff zu einer Masse, Ausbilden einzelner Massekörper und Verfestigen derselben zu einem Agglomerat. Für eine kostengünstige und wirtschaftliche Verarbeitung von metall- oder metalloxidhaltigem Feingut, insbesondere Walzenzunder, ist vorgesehen, dass 2 bis 10 Ma% des tonmineralhaltigen Rohstoffs in der Korngrösse 0,5 mu m bis 200 mu m mit 98 bis 90 Ma% des metall- oder metalloxidhaltigen Feingutes unter Einstellung einer Massefeuchte von 6 bis 20 % vermengt werden zu einer teigigen Masse, die blockweise transportiert wird zu einem Zerteilwerkzeug, das die Masseblöcke in einzelne Massekörper teilt, die anschliessend gehärtet werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Agglomerates
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Agglomerates aus einem pulvrigen bis grobkörnigen metall- oder metalloxidhaltigen Feingut und einem mineralischen Bindemittel durch Vermengen des Feingutes mit einem tonmineralhaltigen Rohstoff zu einer Masse, Ausbilden einzelner Massekörper und Verfestigen derselben zu einem Agglomerat.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren der genannten Art zur Herstellung eines Agglomerates aus in Walzwerken anfallendem Zunder, insbesondere ölhaltigem Walzenzunder.
Die wirtschaftliche Verarbeitung von Walzenzunder zu Agglomeraten, die als Eisen- oder Eisenoxidträger einem Hochofenprozeß zugeführt werden können, ist wegen der anfallenden großen Mengen an Walzenzunder von besonderer Bedeutung. Bei der Warmformgebung und Wärmebehandlung von Stählen bilden sich bekanntlich auf den Stahloberflächen Eisenoxide, der sogenannte Walzenzunder, der zur Rückgewinnung seines Eisengehaltes vorzugsweise einem Eisen- und Stahlgewinnungsprozeß zugeführt wird.
Aus wirtschaftlichen und metallurgischen Gründen kommen für den Hoch- ofenprozeß allerdings nur Eisenoxide in Frage, die frei von unerwünschten Begleitelementen sind und als gehärtete Agglomerate ausreichende Druckfestigkeit und Abriebfestigkeit aufweisen. Bekannte Walzenzunder- Agglomerate, wie beispielsweise aus DE 31 49 013 A1 in Form von betonähnlichen Produkten unter Verwendung eines hydraulischen Bindemittels bekannt, erfüllen diese gestellten Anforderungen nur unzureichend, so daß der anfallende Zunder auch heute noch häufig einfach im Freien, in sogenannten Deponien, gelagert wird. Der anfallende Walzenzunder ist nämlich im allgemeinen stark ölhaltig. Zur Herstellung von Agglomeraten greift man deshalb gerne auf Verfahren mit gesteuerter Wärmebehandlung zurück, um den Anteil an Kohlenwasserstoffen zu verbrennen. Eine solche Wärmebehandlung von aus Walzenzunder vorzugsweise vorgepreßten Pulverformteilen führt immer wieder zu einem Zerbrechen einzelner Formteile, was zur Folge hat, daß der Ausschußanteil, insbesondere die Staubemission, hoch ist.
Aus DE 196 29 099 A1 ist es ferner bekannt, den im allgemeinen pulvrigen Walzenzunder unter Beimengung eines mineralischen Bindemittels, insbesondere eines tonmineralhaltigen Rohstoffs, als keramischen Formkörper auszubilden, der anschließend getrocknet und gebrannt wird. Der für das Ausbilden keramischer Formkörper notwendige Anteil an tonmineralhaltigem Rohstoff ist jedoch zu hoch, um dem Reinheitsgebot an Eisenoxid ohne unerwünschte Begleitelemente zu genügen. Eine Verringerung des Anteils an tonmineralhaltigem Rohstoff auf unter 10 Ma% hat bisher zu keinen brauchbaren Agglomeraten geführt, da die aus solchen Walzenzunder-Gemengen hergestellten Formkörper keine ausreichende Standfestigkeit für einen nachfolgenden Härtungsvorgang besitzen. Die Beimengung zusätzlicher Festigungsstoffe scheitert an der Vorgabe, Begleitelemente in den Agglomeraten so gering wie möglich zu halten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines Agglomerates aus einem pulvrigen bis grobkörnigen metall- oder metalloxidhaltigen Feingut, insbesondere Walzenzunder, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, dessen verfahrenstechnischen Schritte an die Qualitätsforderungen angepaßt sind und eine kostengünstige, wirtschaftliche Verarbei- tung des Walzenzunders erlauben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch wird ein Verfahren geschaffen, das durch die erfindungsgemäße Aufbereitung einer Masse aus einem metall- oder metalloxidhal- ten Feingut, insbesondere Walzenzunder, und tonmineral altigem Rohstoff die Einstellung einer plasto-viskosen Mischgutkonsistenz bei nur geringem tonmineralhaltigem Zuschlagstoffanteil erlaubt. Vorteilhaft wirkt sich dabei der hohe Feuchtegehalt in bezug auf den Anteil an tonmineralhaltigem Rohstoff aus, der zu tonschlickerartigen Verhältnissen führt mit der Folge, daß die Feingutpartikel in dem Agglomerat über eine feinverteilte silikatische Mineral-Sintermatrix zusammengefügt sind.
Dadurch, daß die Masse blockweise transportiert wird, erfolgt eine Portionierung zu Massestücken, bei der die Masse weitgehend im Ruhezustand belassen wird. Das vom Ton bewirkte Stellverhalten der Masse wird auf diese Weise in einem Portionierungsverfahren aufrechterhalten. Dadurch, daß die Masseblöcke anschließend nur geteilt werden, also auch bei der Formgebung zu Massekörpern die innere Masseruhe weitgehend aufrechterhalten wird, werden Massekörper erhalten, deren Plastoviskosität dem Massekörper eine ausreichende Ansteifung verleiht. Die gebildeten Massekörper besitzen deshalb eine gute Standfestigkeit gegenüber Stech- und Prägebelastung und für den weiteren Behandlungsprozeß wie u.a. den Härtungsvorgang. Die Massebehandlung erfolgt also unter geringer prozessua- ler Beanspruchung.
Die Massekörper werden weiterhin vorzugsweise mit einem Restfeuchtegehalt von größer gleich 3 % thermisch behandelt. Die Massekörper können deshalb gänzlich ohne oder ohne größere Trocknung in ein Brennaggregat gebracht werden. Die Verdampfungswärme des Wassers wirkt positiv auf den Abbau von Thermospannungen. Die Massekörper zeigen also eine gefügebedingte und texturelle Höherbelastbarkeit gegenüber thermischer Beanspru- chung.
Insbesondere die kohlenwasserstoffangereicherten Feinschlämme, die beim Stahl-Walzprozess sowie in der stahlbearbeitenden Industrie anfallen und bisher deponiert wurden, können auf diese Weise agglomeriert und dann einer Wiederverwertung zugeführt werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Agglomerates aus einem metall- oder metalloxidhaltigen Feingut und einem mineralischen Bindemittel durch Vermengen des Feingutes mit einem tonmineralhaltigen Rohstoff zu einer Masse, Ausbilden einzelner Massekörper und Verfestigen derselben zu einem Agglomerat.
Bei dem Feingut handelt es sich vorzugsweise um in Walzwerken anfallenden Zunder, insbesondere ölhaltigen Walzenzunder. Der zu agglomerierende Walzenzunder kann mit Partikelkorngrößen im fein- bis grobkörnigen Bereich zugesetzt werden, wobei bis zu 50 Ma im Korngrößenbereich zwischen 1 und 10 mm liegen können. Der Walzenzunder kann auch bis zu 90 % als pulvriges Feingut, d.h. mit Körnungen bis ^ 100 μm^ zugegeben werden.
90 bis 98 Ma% des Walzenzunders werden mit 2 bis 10 Ma% eines tonmineralhaltigen Rohstoffes in der Korngröße 0,5 μm bis 200 μm unter Einstellung einer Massefeuchte von 6 bis 20 % vermengt zu einer teigigen Masse. Die gewünschte Massefeuchte kann je nach Feuchtegehalt des metallischen oder metalloxidischen Feinguts, gegebenenfalls dessen ölgehalts, als auch des Feuchtegehalts des tonmineralischen Rohstoffs durch den Entzug oder die Zugabe von Wasser eingestellt werden. Der Walzenzunder liegt im allgemeinen in stichfester, griesiger/schlammiger, jedenfalls kornaufgeschlossener Form vor. Der Anteil des Walzenzunders in dem Gemenge kann teilweise ersetzt werden durch ein anderes metallhaltiges Feingut, wie insbesondere metallische Schleifstäube oder Späne.
Vorzugsweise wird der tonmineralhaltige Rohstoff sehr feinkörnig zugesetzt, insbesondere in den Korngrößen 0,5 μm bis 80 μm, wobei 50 bis 80 % des Anteils des tonmineralhaltigen Rohstoffs vorzugsweise in der Körnung zwischen 20 und 60 μm zugesetzt werden. Weiterhin wird der tonmineralhaltige Rohstoff vorzugsweise mit einer im wesentlichen kontinuierlichen Korngrößenverteilung zugesetzt.
Der tonmineralhaltige Rohstoff enthält vorzugsweise als Hauptbestandteil ein oder mehrere Zwei- und/oder Dreischichttonminerale. Als Zweischichttonminerale sind solche Tone bevorzugt, deren Kationenaustausch- kapazität aufgrund eines zumindest niedrigen Diagenesegrades erhöht ist.
Dem Gemenge aus Walzenzunder und tonmineralhaltigem Rohstoff können 0,3 bis 1,5 Ma% zusätzliche Verfestigungsstoffe, wie anorganische Verdik- kungsmittel, insbesondere Wasserglas, Zuckerlösung, Aluminiumchro at oder ein Phospat, zugesetzt werden. Geringfügige Anteile, vorzugsweise bis zu 0,5 Ma%, an organischen Versatzzusätzen, insbesondere Melasse, können ebenfalls zugesetzt werden. Ein weiterer Versatzzusatz zur Erniedrigung der Erhärtungstemperatur sind niedrig schmelzende silikatische Stoffe, wie insbesondere ein Glasmehl oder Phonolith, die den tonmineralhaltigen Rohstoff bis zu 10 bis 40 % seines Anteils ersetzen können bei der Vermengung mit Walzenzunder.
Das Vermengen des Versatzes zu einer teigigen Masse, bei der sich die eingearbeitete Luft im allgemeinen auf kleinste Gasbläschen verteilt, erfolgt vorzugsweise mittels eines Doppelwellenmischers. Nachdem der Versatz zu einer Masse vermengt worden ist, wird die Masse blockweise transportiert zu einem ZerteilWerkzeug, das die Masseblöcke in einzelne Massekörper teilt, die anschließend gehärtet werden. Die Masse wird bei dem blockweisen Transportieren gar nicht oder nur geringfügig verdien- tet.
Bevor die Masse diesem blockweisen Transport zugeführt wird, kann deren Verarbeitungskonsistenz, d.h. deren Feuchtegehalt, nochmals geprüft werden, wobei als Korrekturmedium Wasser dient. Damit wird sichergestellt, daß die Masse mit der gewünschten Massefeuchte von 6 bis 20 % in eine Beschickungsvorrichtung für den blockweisen Transport gelangen kann.
Das blockweise Transportieren der Masse erfolgt vorzugsweise unter Verwendung einer Kolbenpresse, die nur mit geringen Preßdrücken beaufschlagt wird. Die angewandten Preßdrücke liegen je nach Feuchtegehalt der Masse zwischen 0,4 und 2,5 MPa.
Eine Austrittsdüse der Kolbenpresse kann die blockweise transportierte Masse in Einzelstjänge teilen, von denen einzelne Massekörper abgeschert werden können. Alternativ kann die blockweise transportierte Masse in Hubein ausgestoßen werden und danach ein Stanz- und/oder Prägeformverfahren durchlaufen.
Entscheidend ist stets, daß die Masse bei der Formgebung keinem Mischvorgang unterliegt, der zu einer Zerstörung der Standfestigkeit der Masse führen würde.
Die einzelnen Massekörper werden mit einem Restfeuchtegehalt von größer gleich 3 % anschließend thermisch behandelt. Vorzugsweise werden die Massekörper ohne Trocknung direkt in ein Brennaggregat gebracht. Die thermische Behandlung dient der Härtung der Massekörper zu Agglomeraten, wobei der Härtung vorzugsweise ein Sintervorgang zugrundeliegt unter Ausbildung einer silikatischen Sintermatrix, die eine Glasphase sowie gegebenenfalls eine kristalline Phase, insbesondere eine mullitische Phase, aufweist. Die silikatische Sintermatrix ist dann eine glasige Matrix, in die kristalline Partikel eingelagert sind, bei denen es sich vorzugsweise um einen Primärmullit handelt. Der Härtungsvorgang erfolgt vorzugsweise mittels einer thermischen Behandlung bei Temperaturen zwischen 800 und 1200°C und einer Haltezeit von weniger als 90 min, so daß der tonmineralhaltige Rohstoff eine Schmelzphase bilden kann, die vorzugsweise eine glasig erstarrte Sintermatrix mit einem kristallinen Anteil, insbesondere körnigem Mullit oder Primärmullit, ergibt, in die die Walzenzunderpartikel eingebettet sind. Die Massekörper werden diesem Garbrand vorzugsweise unmittelbar zugeführt, so daß die Aufheizphase in der Anfangsphase des Garbrandes liegt. Während dieser Anfangsphase des Gar- oder Sinterbrandes erhalten die Massekörper eine äußere tragfähige Kruste, die zu einer solchen Eigenstabilität führt, daß die Massekörper sogar in einem Rollenofen gebrannt werden können.
Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren können Agglomerate mit einem Anteil von mehr als 90 Ma% Walzenzunder sowie einer silikatischen Mineral-Sintermatrix hergestellt werden, deren Gefüge dem Agglomerat eine hohe Druck- und Abriebfestigkeit verleiht.
Da die Masse bei dem blockweisen Transport gar nicht oder nur geringfügig verdichtet wird und die Massekörper in bezug auf den Feuchtegehalt nur schlickerähnliche Mengen an mineralischem Bindemittel enthalten, verbleiben nach dem Brennen größere Porenräume, bedingt durch den Feuchtigkeitsentzug und das von den Walzenzunderpartikeln eingenommene Partikelgerüst. Der im wesentlichen glasig erstarrende Bindemittelanteil, vorzugsweise Ton, reicht nicht aus, die Hohlräume des Walzenzunderpartikelgerüstes auszufüllen. Verarbeitungsbedingt bildet hier jedoch die erstarrende Silikatschmelze mit Mineralausscheidung Schmelzhäute um die Walzenzunderpartikel als auch Schmelzstege zwischen den Walzenzunderpartikeln aus, was zu einer sicheren Kompaktierung der Walzenzunderkörner führt. Man erhält so Massekörper, die nach dem Härtungsvorgang eine erwünschte, vorzugsweise hohe Porosität aufweisen.
Aufschäumeffekte durch ein Einbringen feuchter Massekörper in den Garbrand und den dabei entweichenden Wasserdampf können die Porosität eben- falls erhöhen.
Selbst nach einer nassen Sinterung besitzt das Agglomerat deshalb einen Porenanteil am Gesamtvolumen von 20 bis 50 Vol %, insbesondere 35 bis 45 Vol %, wobei diese Porosität zu mehr als 60 % von einer offenen Porosität gebildet wird. Der Anteil an offener Porosität liegt trotz Kompak- tierung der Walzenzunderpartikel mittels einer flüssigen Phase bei 75 bis 95 %.
Die vorstehenden Ausführungen gelten entsprechend, wenn als metall- oder metalloxidhaltiges Feingut Metallpulver, metallische Schleifstäube und/oder Metallspäne verwendet werden, die vorzugsweise feinkörnig mit dem mineralischen Bindemittel vermengt werden und wie vorstehend beschrieben zu Agglomeraten verarbeitet werden.
Die Gestalt des Agglomerates ist wählbar und kann flächige oder gerundete Formen annehmen.
Vorzugsweise erhält das Agglomerat über einen Formungsvorgang eine Stanz- oder Stechkörperform mit einer kopfseitigen Kratertiefe. Die Kratertiefe kann bis zu 70 % der Gesamthöhe der Körperform ausmachen. Bevorzugt sind Kratertiefen von 50 bis 60 % der Gesamthöhe. Die Kratertiefe kann Trichterweiten von 50 bis 80 % des Gesamtdurchmessers oder der Gesamtlänge des Agglomerates aufweisen. Die Kratertiefe ist ferner vorzugsweise mittig an dem Körper ausgebildet, damit das Agglomerat möglichst gleichmäßige Wanddicken aufweist. Eine solche Form hat eine größere Körperoberfläche und bewirkt eine Ab inderung der Kernspannung, so daß Kernrisse weniger häufig auftreten. Ferner verkürzt eine solche Körperform die erforderliche thermische Behandlung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Agglomerates aus einem pulvrigen bis grobkörnigen metall- oder metalloxidhaltigen Feingut und einem mineralischen Bindemittel durch Vermengen des Feingutes mit einem tonmineralhaltigen Rohstoff zu einer Masse, Ausbilden einzelner Massekörper und Verfestigen derselben zu einem Agglomerat, das als Hochofeneinsatzstoff verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 10 Ma% des tonmineralhaltigen Rohstoffs in der Korngröße 0,5 μm bis 200 μm mit 98 bis 90 Ma% des metall- oder metalloxidhaltigen Feingutes unter Einstellung einer Massefeuchte von 6 bis 20 % vermengt werden zu einer teigigen Masse, die blockweise transportiert wird zu einem Zerteilwerkzeug, das die Masseblöcke in einzelne Massekörper teilt, die anschließend gehärtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als metall- oder metal loxidhaltiges Feingut ein in Walzwerken anfallender Zunder, insbesondere ölhaltiger Walzenzunder, mit fein- und/oder grobkörnigen Partikeln verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenzunder mit bis zu 50 % der Körnung im grobkörnigen Bereich größer gleich 1 mm und kleiner gleich 10 mm zugesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenzunder mit bis zu 90 % als pulvriges Feingut mit Körnungen 4: 100 μm zugegeben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Walzenzunders in dem Gemenge teilweise ersetzt wird durch ein anderes metall- oder metal loxidhaltiges Feingut.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metall- oder metalloxidhaltige Feingut aus Metallpulvern, metallischen Schleifstäuben und/oder Metallspänen besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerteilwerkzeug die blockweise transportierte Masse in Einzelstränge teilt, von denen die einzelnen Massekörper abgeschert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerteilwerkzeug die blockweise transportierte Masse durch Stanzen in einzelne Massekörper teilt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der tonmineralhaltige Rohstoff in der Korngröße 0,5 μm bis 80 μm zugesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß 50 bis 80 % des Anteils des tonmineralhaltigen Rohstoffs in der Körnung zwischen 20 und 60 μm zugesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Massekörper für einen Sintervorgang mit einem Restfeuchtegehalt von ^ 3 % in ein Brennaggregat für einen Garbrand gebracht werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse mittels einer Kolbenpresse in Blöcke zerlegt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die angewandten Preßdrücke je nach Feuchtigkeitsgehalt der Masse zwischen 0,4 und 2,5 MPa liegen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der tonmineralhaltige Rohstoff mit einer im wesentlichen kontinuierlichen Korngrößenverteilung zugesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der tonmineralhaltige Rohstoff als Hauptbestandteil ein oder mehrere Zweischichttonminerale enthält.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Zweischichttonminerale solche Tone zugesetzt werden, deren Kationenaus- tauschkapazität aufgrund eines zumindest niedrigen Diagenesegrades erhöht ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem metall- oder metalloxidhaltigen Feingut zu vermengende Anteil an tonmineralhaltigem Rohstoff zu 10 bis 40 % ersetzt ist durch niedrig schmelzende silikatische Stoffe.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als niedrig schmelzender silikatischer Stoff Glasmehl oder Phonolith verwendet werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus tonmineralhaltigem Rohstoff und metall- oder metal 1- oxidhaltigem Feingut 0,3 bis 1,5 Ma% eines Versatzzusatzes aus einem anorganischen Verdickungsmittel zugesetzt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als ein anorganisches Verdickungsmittel ein Silikat, insbesondere Wasserglas, ein Aluminiumchromat oder ein Phosphat verwendet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Massekörper unmittelbar in einen Garbrand eingebracht wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Massekörper bei einer Temperatur von 800 - 1200°C und einer Ge- satbehandlungsdauer von 20 bis 90 min. thermisch behandelt wird.
23. Agglomerat nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das pulvrige bis grobkörnige metall- oder metal loxidhaltige Feingut eingebettet ist in eine Sintermatrix aus einer glasig erstarrten Silikatschmelze mit Mineralausscheidung bei einer Porosität von 20 bis 50 Vol % am Gesamtvolumen, dessen Anteil an offener Porosität bei 75 bis 95 % liegt.
24. Agglomerat nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralausscheidung von eingelagerten, kristallinen Einschlüssen aus einem Primärmull it gebildet wird.
25. Agglomerat nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das metall- oder metal loxidhaltige Feingut ein körniger Walzenzunder ist.
26. Agglomerat nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der körnige Walzenzunder mit fein- bis grobkörnigen Walzenzunderpartikeln in die Sintermatrix eingebettet ist, wobei bis zu 50 % des Anteils an Walzenzunder Walzenzunderpartikel im Korngrößenbereich zwischen 1 und 10 mm sind.
27. Agglomerat nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der körnige Walzenzunder bis zu 90 % aus Walzenzunderpartikeln mit einer Korngröße kleiner 1 mm besteht.
28. Agglomerat nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das metall- oder metal loxidhaltige Feingut aus Metallpulver, metallischen Schleifstäuben und/oder Metal lspänen besteht.
29. Agglomerat nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Agglomerat eine Stanz- oder Stechkörperform mit einer kopfseitigen Kratertiefe besitzt.
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