DE2538864C3

DE2538864C3 - Verfahren zur Herstellung von reduzierten Pellets

Info

Publication number: DE2538864C3
Application number: DE2538864A
Authority: DE
Inventors: Takashi Chichibu Saitama Shoji; Ryoichi Yokohama Yoshimura
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1974-09-09
Filing date: 1975-09-01
Publication date: 1979-01-04
Also published as: DE2538864B2; US3993471A; FR2283956B1; IN144034B; DE2538864A1; JPS5130504A; ZA755595B; FR2283956A1

Description

Es ist bereits bekannt, reduzierte Pellets in der Weise herzustellen, daß ein pulverisiertes Erz, ein pulverisiertes kohlenstoffhaltiges reduzierenaes Material und ein Bindemittel vereinigt werden, die erhaltene Mischung pelletisert und die Pellets in einem Ofen, wie einem Drehofen, geröstet werden. Reduzierte Pellets, die aus Eisenerz als Ausgangsmaterial hergestellt werden, werden in ihrer nicht modifizierten Form als reduziertes Eisen eingesetzt Reduzierte Pellet:,, die unter Verwendung von entweder Chromerz oder Manganerz als Ausgangsmaterial hergestellt werdet. werden in einem Elektroofen zur Herstellung einer entsprechenden Ferrolegierung einer weiteren Veredelung unterzogen. Die Hauptziele, die man mit der Herstellung von reduzierten Pellets aus einem derartigen Mineralerz verfolgt, sind folgende: Zunächst ist ein Rohmineralerz, das in Pulverform vorliegt, nicht bequem zu handhaben, wenn es als Rohmaterial für eine Veredelung eingesetzt wird, während das gleiche Erz bequem gehandhabt werden kann, wenn es in pelletisierter Form eingesetzt wird. Da die Pellets bereits in einem teilweise reduzierten Zustand vorliegen, ist eine weitere Veredelung, die in einem Elektroofen durchgeführt wird, sehr produktiv. Bei der Herstellung einer Ferrolegierung erfolgt die Veredelung im allgemeinen in der Weise, daß ι der Elektroofen mit dem Roherz zusammen mit Kohle beschickt wird. Bei der Veredelung iu dieser Form wird in erheblichem Ausmaße teure elektrische Energie verbraucht Wird in diesem Falle die Veredelung in der Weise durchgeführi.. daß zuerst reduzierte Pellets

in hergestellt werden, worauf der Elektroofen mit diesen reduzierten Pellets beschickt wird, dann können die Gesamtkosten des Energieverbrauchs herabgesetzt werden, weil die Pellets bereits geröstet und durch die Verbrennung von Schweröl oder dergleichen reduziert worden sind. Daher ist die elektrische Energie, die tatsächlich in dem Elektroofen verbraucht wird, geringer als in dem geschilderten bekannten Fall. Die Ersparnis ist auf den Einsatz von weniger teurem Schweröl zur Durchführung der Reduktion zurückzu-

2o führen. Zur Herstellung von reduzierten Pellets wird im allgemeinen Koks aus Kohle als kohlenstoffhaltiges reduzierendes Material verwendet Für einen Einsatz zur Herstellung von reduzierten Pellet muß das

>> kohlenstoffhaltige reduzierende Material in einem feinvermahlenen Zustand vorliegen. Da der Koks aus Kohle sehr schlecht mahlbar ist, erfordert das feine Vermählen dieses Kokses sehr viel Energie. Außerdem nützen sich die Auskleidungen der Mahlvorrichtungen,

jo beispielsweise einer Kugelmühle, in welcher der Koks behandelt wird, sehr stark ab. Ferner tritt ein beschleunigter Verschleiß an den Anlagen auf, die zur Verarbeitung des Kokses aus Kohle eingesetzt werden, beispielsweise an den Fördersystemen, den Trocknungs-

Jj gebläsen in Trocknungssystemen etc. Daher ist die Größenverminderung sehr kostspielig.

Anthrazit ist als kohlenstoffhaltiges reduzierendes Material bekannt, das sich zur Herstellung von reduzierten Pellets einsetzen läßt für diesen Zweck besitzt Anthrazit sowohl Vor- als auch Nachteile. Von den Vorteilen seien erwähnt daß Anthrazit sehr gut vermahlbar ist und keinen beschleunigten Verschleiß der zu seiner Handhabung eingesetzten Anlagen bedingt. In der Tabelle I sind die Eigenschaften von > Koks aus Kohle sowie von Anthrazit angegeben.

Tabelle I

Eigenschaften von Koks aus Kohle sowie aus Anthra/it

Koks aus Kohle Anthrazit A
(hergestellt
in Südafrika)

1 Festkohlenstoff 88 Gew-%

2 Flüchtige Bestandteile 2

3 Aschegehalt 10

4 Heizwert 44.0

5 Vermahlbarkeit (A) 82 kWh/t

6 Abnützung (B) 2,0%

76 Gew-%

12

6.3
22 kWh/t

0,08%

Anthra/il B
(hergestellt
in China)

83 Gew.-%

9.2
2} kWh/t

0,5%

Unter dem Begriff »Heizwert«, wie er in der Vermahlbarkeit (A) stellt den Wert des Arbeitsindex Vorstehenden Tabelle gebraucht wird, ist der Quotient b5 dar, der von Fred. C Bond in »British Chemical

zu verstehen, der durch Dividieren des Gehaltes (Gewichts-%) an Festkohlenstoff durch den Gehalt (Gewichts-%) an flüchtigem Material erhalten wird. Die Engineering« (Juni 1961) 6, auf Seite 378 definiert wird. Eine weitere Definition findet sich in »Testing Method of Grinding Work Index«, M 400,1969, des japanischen

Industriestandards. Er gibt den Grad der Vermahlbarkeit eines gegebenen kohlenstoffhaltigen reduzierenden Materials wieder. Der Wert W, wird in der Weise erhalten, daß eine Fraktion einer 700 ccm-Probe in einer kleinen Testmühle mit einem Durchmesser von 305 mm und einer Höhe von 305 mm, die mit 70 UpM getrieben wird, vermählen wird, worauf das vermahlene Pulver mit einem 149-ujn-Sieb (P₁) gesiebt wird, wodurch das Pulver in einen Teil aufgeteilt wird, der auf dam Sieb zurückbleibt und einen anderen Teil, der sich unter dem Sieb sammelt, worauf eine andere Fraktion der Probe in einer Menge, die der durch das Sieb hindurchgegangenen Menge entspricht, dem auf dem Sieb zurückgebliebenen Teil zugesetzt wird. Dann werden das Sieben und das Zugeben wiederholt, bis der durch das Sieb hindurchgegangene Teil ein konstantes Gewicht erreicht hat Dann wird anhand des gefundenen Gewichts gemäß folgender Gleichung eine Berechnung angestellt

W₁ =

44,5
10

M'an . 'so'

wobei P\ die Maschengröße (μπι) des zum Testmahlen eingesetzten Siebs bedeutet, G_bp das vermahlene Nettogewicht (in Gramm) pro eine Drehung der Testmühle bedeutet Fm die Teilchengröße von 80% der durchgesiebten Teilchen (in μηι) der Probe darstellt und Pm die Teilchengröße von 80% der durchgesiebten Teilchen (in μπι) des vermahlenen Produktes wiedergibt.

B gibt die Abnützung durch das kohlenstoffhaltige reduzierende Material wieder, die als Ergebnis des nachfolgend beschriebenen Abnützungstestes erhalten wird. In einem Bett aus einem gegebenen kohlenstoffhaltigen reduzierenden Material, das in Form eines Zylinders mit einer Tiefe von 100 mm und einem Innendurchmesser von 220 mm gepackt ist, werden 4 Teststücke aus Flußstahl mit jeweils einem Gewicht von ungefähr 140 g und einer Abmessung von 90 χ 10,2 mm (Durchmesser) in einer solchen Position fixiert, daß sie einem gleichmäßigen Kontakt mit den Teilchen aus dem kohlenstoffhaltigen reduzierenden Material innerhalb des Bettes ausgesetzt sind. Der zylindrische Behälter wird mit einer Geschwindigkeit von 1500UpM während ekier Zeitspanne von 3 Stunden gedreht. Nach Beendigung der Drehung werden die Teststücke zur Ermittlung des Gewichtsverlustes gewogen. Der ermittelte Gewichtsverlust wird als Prozent angegeben. Der auf diese Weise erhaltene Wert dient als Kriterium zur Bestimmung des Ausmaßes, bis zu welchem das kohlenstoffhaltige reduzieiende Material 'eine Abnützung der verwendeten Anlagen bedingt

Aus der Tabelle I ist zu ersehen, daß Anthrazit andere Eigenschaften bezüglich der Vermahlbarkeit (A) und der Abnützung (B) als Koks aus Kohle besitzt. Insbesondere besitzen die zwei Anthrazitmaterialien erheblich niedrigere kWh-Werte pro Tonne, wobei ferner wesentlich kleinere Prozentsätze der Abnützung als im Falle des Kokses festzustellen sind. Daraus geht hervor, daß Anthrazit Eigenschaften besitzt, die dieses Material für eine Verwendung zur Herstellung von reduzierten Pellets geeignet machen. Sollen reduzierte Pellets Unter Verwendung von Anthrazit als Rohmaterial hergestellt werden, dann tritt jedoch in unvermeidbarer Weise insofern ein Nachteil auf, als die gebildeten Pellets während des Röstens zerfallen, oder, falls sie zufällig nicht zerfallen, art einer unzureichenden

Festigkeit leiden. Der Hauptgrund für diesen Nachteil besteht darin, daß die flüchtigen Komponenten von Anthrazit entweichen, während der Anthrazit selbst sich ausdehnt oder schrumpft, während er einer intensiven Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird. Folglich besitzen die gebildeten Pellets während oder nach dem Rösten keine Festigkeit Dieser Nachteil tritt dann besonders zutage, wenn es sich um einen Anthrazit-Typ handelt der einen relativ niedrigen Heizwert von ungefähr 4 bis 10 besitzt. Es ist bisher keine Methode zur Herstellung von reduzierten Pellets aus einer Anthrazitmischung mit einem derartig niedrigen Heizwert, wie er in Tabelle I angegeben ist, bekannt

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von reduzierten Pellets unter Einsatz eines Anthrazits mit einem niedrigen Heizwert, ohne daß dabei ein großer Energieverbrauch bei der Reduktion in Kauf zu nehmen ist wobei ferner keine beschleunigte Abnützung der eingesetzten Her-Stellungsanlagen erfolgt und die ^rr duzierten Pellets beim Rösten zur Reduktion nicht zTfpüen und auch danach eine hohe Festigkeit besitzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gemäß Anspruch gelöst.

In der US-PS 36 53 876 wird die Hersteilung von eisenhaltigen Pellets beschrieben. Gemäß Beispiel 3 wird Anthrazit pulverisiert, der pulverisierte Anthrazit auf 800⁰C erhitzt dem wärmebehandelten Anthrazit Hämatitpulver zugesetzt und die erhrltene Mischung zur Herstellung von reduzierten Pellets erhitzt

Demgegenüber wird erfindungsgemäß Anthrazit erhitzt und anschließend pulverisiert Wird Anthrazit einer Wärmebehandlung nach seiner Pulverisierung unterzogen, dann muß man Vorsichtsmaßnahmen treffen, um eine Verbrennung zu verhindern. Insbesondere muß man der Art und Weise, nach welcher der pulverisierte Anthrazit in den Heizofen eingeführt wird, besondere Aufmerksamkeit schenken. Di^s bedeutet, daß viele Handhabungsprobleme auftreten. Demgegenüber wird eine einfachere Handhabung möglich, wenn Anthrazit erhitzt und anschließend pulverisiert wird. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren dem aus dieser US-PS bekannten Verfahren terhniscli überlegen. . Die reduzierten Pellets, die unter Verwendung eines Eisenerzes als Mineralerzmaterial hergestellt werden, können ohne weitere Modifizierung als reduziertes Eisen verwendet werden. Werden sie unter Verwendung eines Mangan- oder Chromerzes als Ausgangsmaterialerz erzeugt, dann können die reduzierten Pellets zur Herstellung von veredeltem Mangan oder Chrom eingesetzt werden.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher erläutrrt. Es zeigt

F i g. 1 ein Diagramm, das den Ausdehnungskoeffizienten eines kohlenstoffhaltigen reduzierenden Materials als Funktion der Heiztemperatur wiedergibt.

Fig. 2 ein Diagramm, das den Ausdehnungskoeffizienten von nichterhitztem Anthrazit und erhitztem Anthrazit zeigt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein Verfahren zur Herstellung von reduzierten Pellets möglich ist, die, wie aus der Tabelle I hervorgeht, die gewünschten Eigenschaften von Anthrazit bei einer Verwendung als kohlenstoffhaltiges reduzierendes Material bei der Herstellung von reduzierten Pellets beibehalten, wobei kein Zerfall während des Röstens auftritt und die PellSts eine hohe Festigkeit nach dem Rösten zeieen.

Es wurden Versuche im Hinblick auf das Verhalten der verschiedenen kohlenstoffhaltigen reduzierenden Materialien, die in der Tabelle I angegeben sind, durchgeführt, insbesondere im Hinblick auf die Ausdehnung und die Schrumpfung bei wechselnden Temperatu- -. ren. Die Ergebnisse gehen aus der F i g. 1 hervor. Bei der Durchführung dieser Versuche wurden Blöcke aus den jeweiligen kohlenstoffhaltigen reduzierenden Materialien in Form von 25-mm-Würfeln in einer inerten AMnosphäre auf immer höhere Temperaturen erhitzt, m wobei sie zwischenzeitlich bei verschiedenen Temperaturen gemessen wurden, um die linearen Ausdehnungskoeffizienten zu ermitteln. Dabei svurden die Volumina der Würfel mit den Ursprungsvolumina verglichen.

In Fig. 1 ist auf der vertikalen Achse der lineare Ausdehnungskoeffizient und auf der horizontalen Achse die Temperatur angegeben. Die in der Nähe von 600⁰C beobachtete Ausdehnung ist diejenige der flüchtigen Komponente, wühicüd die piui^ncnt: Schrumpfung, die bei 700⁰C beobachtet wird, der Umlagerung der >n Kohlenstoffatome zuzuschreiben ist, die bei dem Entweichen der flüchtigen Komponente erfolgt. Um zur Herstellung von reduzierten Pellets geeignet zu sein, soll das kohlenstoffhaltige reduzierende Material sich hur gering ausdehnen oder schrumpfen, wenn es merklichen Temperaturänderungen ausgesetzt wird. In F i g 1 gibt die Kurve 1 die Werte von Anthrazit A, die Kurve 2 die Werte von Anthrazit B und die Kurve 3 die Werte von Koks aus Kohle wieder. Der lineare Ausdehnungskoeffizient hat sich, wie man erkennt, im ω wesentlichen bei dem Koks aus Kohle nicht verändert. Er steigt kontinuierlich im Falle der zwei Anthrazittypen bis in die Gegend von 600 bis 700⁰C an und fällt dann plötzlich in der Nähe von 700 bis 800⁰C ab. Aus F i g. 1 geht daher hervor, daß Anthrazit mit einer Veränderung der Temperatur eine merkliche Änderung des Ausdehnungskoeffizienten im Vergleich zu Koks aus Kohle zeigt.

Anschließend wurde ein kohlenstoffhaltiges reduzierendes Mittel, das durch Erhitzen von Anthrazit A erhalten worden ist, in ähnlicher Weise verformt und bezüglich des linearen Ausdehnungskoeffizienten untersucht. Die Ergebnisse gehen aus der F i g. 2 hervor. In diesem Diagramm gibt die Kurve 4 die Werte wieder, die anhand eines Teils des Anthrazits erhalten werden, der nicht der Wärmebehandlung unterzogen worden ist, während die Kurven 5,6 und 7 die Werte wiedergeben, die anhand von Teilen des Anthrazits ermittelt worden sind, die auf 400, 600 bzw. 1000⁰C während einer Zeitspanne von 60 Minuten erhitzt worden sind. Die so vertikale Achse gib-L den linearen Ausdehnungskoeffizienten und die horizontale Achse die Erhitzungstemperatur wieder (wie in F i g. 1).

Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß der lineare Ausdehnungskoeffizient für den Teil des Anthrazits, der bei 400⁰C behandelt worden ist, etwas von demjenigen des nichtbehandelten Teils verschieden ist Die linearen

Tabelle III

Ausdehnungskoeffizienten nehmen in dem Maße ab, in welchem die Heiztemperaturen auf 600,900 und 1000⁰C steigen, Bei 1000° C handelt es sich praktisch um den selben Ausdehnungskoeffizienten wie er Koks aus Kohle zukommt. Bei der Durchführung eines Versuchs wurde festgestellt, daß der lineare Ausdehnungskoeffizient bei 1000° C deutlich abfällt, Aus wärmewirtschaftlichen Erwägungen sollte daher die Heiztemperatur auf l000°C beschränkt werden. Ferner wird die Vermahlbärkeit des Anthrazits verschlechtert* wenn er auf eine Temperatur von mehr als 1000⁰C erhitzt wird. Auch unter diesem Gesichtspunkt ist es zweckmäßig, das Heizen des Anthrazits nicht bei einer Temperatur oberhalb 1000⁰C durchzuführen.

Aus den Ergebnissen der vorstehend beschriebenen Tests ist ersichtlich, daß dann, wenn reduzierte Pellets unter Verwendung von Anthrazit aus kohlenstoffhaltigem reduzierendem Material hergestellt werden, det auf Temperaturen zwischen ööö und üXKrC erhitzt worden ist, die gebildeten Pellets während des Röstens nicht zerfallen, wobei die reduzierten Pellets eine hohe Pelletfestigkeit aufweisen. Die Erhitzungszeit wird innerhalb eines geeigneten Zeitbereiches durchgeführt, und zwar je nachdem Heizwert des jeweils eingesetzten Anthrazits sowie der Heiztemperatur.

Die folgende Tabelle II zeigt typische Kombinationen aus Heizwert, Heizzeit und niedrigster Heiztemperatur, due für Anthrazit erforderlich ist, um zu einem kohlenstoffhaltigen reduzierenden Material zu gelangen, das für die Erzeugung von reduzierten Pellets geeignet ist.

Die Länge der Heizzeit, die in der vorstehenden Tabelle angegeben ist, ist das Minimum, welches für die angegebenen Bedingungen zulässig ist Die längste zulässige Heizzeit beträgt 2 Stunden.

Die Anthrazitteile, die unter den in der vorstehenden Tabelle angegebenen Bedingungen wärmebehandelt worden sind, werden mit dem Teil des gleichen Anthrazits verglichen, der nicht dieser Wärmebehandlung unterzogen worden ist, wodurch bestätigt wird, daß trotz der Wärmebehandlung die erwünschten Eigenschaften des Anthrazits für die Zwecke als kohlenstoffhaltiges reduzierendes Material, nämlich die Vermahlbarkeit (A) und die Abnützung (B) gemäß Tabelle I, im Falle der wärmebehandelten Teile unverändert bleiben. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle III hervor.

	Behandlungstemperatur.	9,2	C	■9,2	1000	9,2	1200	9,2
	400	33	600	49	6,3	40	63	68
Heizwert des Anthrazits	6,3		6,3		36		63
A (Vermahlbarkeit in	25	0.4	46	1,3		2.0		5.2
kWh/t)				1.5		4.8
B (Abnützung in %)	0,2	0,9

Tabelle II Heizzeit (in Minuten)	Heizwert 4	6	10	S
Iteiztemperatur	90 60	80 50	60 40	f.:
600 C 1000 C

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß der Wert B (Kriterium für die Bestimmung des Ausmaßes der Abnützung der verwendeten Vorrichtungen) mit zunehmender Temperatur der Wärmebehandlung ansteigt, wobei be! 1200⁰C die Zunahme im Vergleich zu der Zunahme bei Temperaturen bis zu 1000⁰C merklich ist. Wenn auch die Beziehung zwischen A (Vermahlbarkeit) und ücf Temperatur der Wärmebehandlung nicht einfach ist, so sind dennnoch die Werte von A für Temperaturen bis zu 1000⁰C beträchtlich kleiner als diejenigen für 1200⁰C. Dieses legt die Vermutung nahe, daß die Teile des Anthrazits, die bei Temperaturen bis zu 1000⁰C wärmebehandelt worden sind, die gewünschte Vermahlbarkeit besitzen. Die Werte der Tabelle III lassen daher den Schluß zu, daß es zweckmäßig ist, die Wärmebehandlungstemperatur auf 1000⁰C zu beschränken. Unter Berücksichtigung des linearen Ausdehnungskoeffizienten sowie seiner Wirkungen wird die Wärmebehandlung in zweckmäßiger Weise bei Temperaturen von nicht weniger als 600° C durchgeführt, damit aus dem Anthrazit ein kohlenstoffhaltiges reduzierendes Material wird, das für die Herstellung von reduzierten Pellets geeignet ist. Daher wird die Heiztemperatur in zweckmäßiger Weise auf einen Wert zwischen 600 und 1000° C eingestellt.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, zeigt der wärmebehandelte Anthrazit, wenn reduzierte Pellets unter Einsatz von Anthrazit hergestellt werden, der bei Temperaturen zwischen 600 und 1000⁰C wärmebehandelt worden ist, nur eine geringfügige Expansion oder Schrumpfung, d. h. er besitzt einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten. Daher zerfallen die gebildeten Pellets nicht während ihrer Herstellung, wobei die letztlich hergestellten reduzierten Pellets eine hohe Pelletfestigkeit aufweisen. Ferner besitzt der in dem vorstehend angegebenen Temperaturbereich wärmebehandelte Anthrazit eine vorteilhafte Vermahlbarkeit während der Pelletisierung, wobei eine mögliche Abnützung der für die Pelletherstellung verwendeten Vorrichtung nur sehr gering ist.

Nachfolgend wird die Methode, nach welcher reduzierte Pellets aus einem Mineralerz und einem kohlenstoffhaltigen reduzierenden Material hergestellt werden, näher erläutert.

Ein Mineralerz, wie Eisenerz, Chromerz oder Manganerz, sowie der Anthrazit, der zuvor bei Temperaturen zwischen 600 und 1000⁰C in der beschriebenen Weise wärmebehandelt worden ist, werden pulverisiert. Die Pulverisierung wird beispielsweise in einer Kugelmühle durchgeführt. Das durch die Pulverisierung erhaltene Pulver besitzt in zweckmäßiger Weise eine derartige Teilchengrößenverteilung, daß die Teilchen, die durch ein 150 mesh-Tyler-Sieb hindurchgehen, mehr als 90% des ganzen Pulvers ausmachen.

Die Pulverisierung kann unter Verwendung der zwei Komponenten entweder getrennt oder nach dem

10 Vermischen durchgeführt werden. Erfolgt die Pulverisierung getrennt, dann werden die zwei getrennten Pulver nach der Pulverisierung vermischt Wird Eisenerz verwendet, dann ist das Mischverhältnis in zweckmäßiger Weise derart, daß die Menge des kohlenstoffhaltigen Materials, das zugemischt werden soll, zwischen dem 0,6· und l,3facheh des theoretischen Werts beträgt, welcher anhand der folgenden Gleichungen ermittelt wird, die auf FeO oder Fe₂O₃ als Komponenten in dem Erz basieren:

FeO + C

Fe + CO

20

25

30

Fc₂O₃ + 3 C > 2 Fe + 3 CO

Dieser Bereich stellt die Grenzen des gewöhnlichen Ausmaßes der durchzuführenden Reduktion dar, wenn das Rösten zur Erzeugung von reduzierten Pellets in einem Drehofen durchgeführt wird. Daher kann das Mischverhältnis in geeigneter Weise innerhalb dieses Bereiches ausgewählt werden.

Im Falle von Chromerz und Manganerz können ihre Reaktionen zur Reduktion in verschiedenen Formen erfolgen.Typische Reaktionen sind folgende:

Im Falle einer Verwendung von Chromerz als Rohmaterial:

7Cr₂O₃ + 27 C > 2 Cr₇C₃ + 21 CO

7FeO + IOC > Fe₇C₃ + CO

Im Falle einer Verwendung von Manganerz als Rohmaterial:

7Mn₂O₃ + 27 C ► 27 Mn₇C₃ + 21 CO

35 7FeO + IOC

Fe₇O₃ + CO

Bei der Herstellung von reduzierten Pellets beträgt die geeignete Menge des zuzumischenden kohlenstoffhaltigen Materials das 0,6-bis l,3fache der theoretischen Kohlenstoffmenge, die aus den relevanten, vorstehend angegebenen Gleichungen errechnet wird. Dieser Bereich wird unter Berücksichtigung der Tatsache festgelegt, daß möglicherweise ein gewisser Verlust während des Röstens auftritt. Natürlich ist der Wert mehr oder weniger mit dem Prozentsatz der Reduktion bei der jeweiligen Verfahrensweise variierbar.

Unter dem Begriff »Prozentsatz der Reduktion« soll der Anteil (in %) der Sauerstoffatome, die durch die

so reduktive Röstbehandlung entfernt werden, zu allen Sauerstoffatomen verstanden werden, die mit den Metallatomen in dem eingesetzten Mineralerz verknüpft sind.

Im Falle von Chromerz liegen beispielsweise Eisen und Chrom, die Metalle sind, im allgemeinen in Form von FeO bzw. Cr₂O3 vor. In diesem Falle wird der Prozentsatz der Reduktion wie folgt berechnet:

ProzentsatzderReduktion =

Red ■ Cr%
52,01

I ⁺

Menge an entferntem Sauerstoff Gesamtmenge an vorliegendem Sauerstoff" GesamtCr% 3 Gesamt Fe%

Red · Fe%
55,85

52,01

55,85

wobei Gesamt Cr% die Gesamtmenge an Chrom in dem zur Reduktion verwendeten Chromerz, Gesamt Fe% die Gesamtmenge an Eisen in dem Erz, Red · Cr°/o die Menge beim Rösten reduzierten Chroms und Red · Fe% die Menge beim Rösten reduzierten Eisens bedeutet

Im Falle von O2O3 oder Mn₂O₃ ist es schwierig, die Reduktion bis zu einem Ausmaß Von mehr als 80% durchzuführen. Ist die Menge der in den reduzierten Pellets vorliegenden kohlenstoffhaltigen Substanz zu groß, dann treten verschiedene Schwierigkeiten auf. Beispielsweise besitzen die Pellets keine ausreichende Festigkeit, so daß sie leicht zerfallen, während sie gebrannt, transportiert oder in einen Elektroofen eingebracht werden. Das Vorliegen eines Überschusses an Kohlenstoff in den reduzierten Pellets ist nicht zweckmäßig. Ein zu geringer Kohlenstoffgehalt hat andererseits eine Verminderung des Prozentsatzes der Reduktion zur Folge. Daher ist die Menge des wärmebehandelten Anthrazits, der mit dem Mineralerz vermischt wird, auf den vorstehend angegebenen Bereich beschränkt.

Die Mischung der Pulver aus Mineralerz und kohlenstoffhaltigem reduzierendem Material, die in der

t L. Λ l» l~ ' 1~. Yl/ * Ul* *».*-! Λ Λ

"υ! uiviiuiiu L/uuviii IVUWIiUIi f τ ufjv. vi IiUiLVsIi rr Il Vi) rr Ii VJ dann mit Bentonit, Stärke etc. als Bindemittel versetzt. Die Pelletisierung wird unter Verwendung eines Pelletiertellers oder einer Pelletiertrommel in Gegenwart von Wasser durchgeführt. Die geeignete Pelletgröße schwankt zwischen ungefähr 10 und 30 mm im Durchmesser.

Die auf diese Weise erhaltenen Grünpellets werden dann einem reduktiven Rösten unterzogen. Ein Drehofen, ein Schachtofen oder eine ähnliche Vorrichtung kann zum Rösten der Grünpellets verwendet werden. Es ist besonders zweckmäßig, die Pellets unter einer Atmosphäre geringer Oxydation in einem Drehofen zu halten und während des Röstens durch Drehen des Drehofenzylinders derart zu drehen, daß eine kleine Menge des kohlenstoffhaltigen reduzierenden Materials in den Pellets verbrannt wird. Durch dieses Rösten wird die Oberfläche der Pellets mit einem zähen Film überzogen, der aus dem Metalloxyd besteht, das ursprünglich in dem Mineralerz vorhanden war. Dieser Film dient als Schutzüberzug für das reduzierte Metallcarbid darunter. Die reduzierten Pellets werden, falls sie der Einwirkung von Luft ausgesetzt werden, leicht reoxydiert Wäre dev Film, der auf das Metalloxyd zurückgeht, nicht vorhanden, dann würden die reduzierten Pellets eine starke Reoxydation bei der Kontaktierung mit einer kleinen Luftmenge erleiden, wenn sie vor der Behandlung in dem Elektroofen gelagert werden, was verschiedene Probleme mit sich bringen würde, beispielsweise ein Zusammenhaften von einzelnen Pellets. Der Metalloxydfilrn bietet einen schützenden ■> Überzug, welcher derartige Probleme ausschließt.

Ist die Rösttemperatur zu niedrig, dann werden die Pellets nicht in ausreichendem Maße reduziert. Liegt die Rösttemperatur zu hoch, dann besteht die Wahrscheinlichkeit, das die Pellets aneinander anhaften; Rösttemperaturen zwischen 1200 und 1500°C sind am geeignetsten.

Im Hinblick auf den Wärmewirkungsigrad ist es zweckmäßig, die reduzierten Pellets in den Elektroofen unmittelbar nach ihrer Erzeugung einzubringen, d. h.

j ohne ihnen Gelegenheit zu geben, sich abzukühlen. Der Elektroofen, der mit den reduzierten Pellets beschick;.

wird, wird in zweckmäßiger Weise mittels eines verdeckten Lichtbogens betrieben.

Die folgenden Arbeiisbeispieie erläutern die Ei'findung.

Beispiel 1

Eine pulverisierte kohlenstoffhaltige Substanz mit einer solchen Teilchengrößenverteilung, daß die Teilchen, die durch ein 150-mesh-Tyler-Sieb hindurchgehen, mehr als 90% ausmachen, wird in der Weise hergestellt, daß Anthrazit mit den in der Tabelle I angegebenen Eigenschaften (Überschrift »Anthrazit A>:<) in einem Drehofen bei Temperaturen zwischen 600 und 1000° C während einer Zeitspanne von 80 Minuten behandelt wird. 16 Gewichtsteile dieser pulverisierten kohlenstoffhaltigen Substanz werden mit 100 Gewichtsteilen eines pulverisierten Chromerzes mit einer solchen Teilchengrößenverteilung, daß die Teilchen, die durch ein 150-mesh-Tyler-Sieb hindurchgehen, mehr als 90% ausmachen, vermischt, wobei die Vermischung in der Weise durchgeführt wird, daß die nachfolgend angegebene Zusammensetzung erzielt wird. Ferner werden 3% Bentonit der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung sowie 13% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht aus kohlenstoffhaltiger Substanz und J.lineralerz, zugesetzt Die erhaltene Mischung wird mittels eines Pelletiertellers zur Erzeugung von Grünpellets mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 mm pelletisiert

	Cr₂O₃	FeO	Al₂O₃	SiO₂	MgO
Pulverisiertes Chromerz (Gew.-%)	44,6	25,5	14,3	3,3	11,0
	SiO₂	AI₂O₃	FeO	MgO	CaO

Bentonit (Gew.-%)

62,5 12,1 2,3 3,0 2,2

Die Grünpellets werden getrocknet und dann in einem Drehofen während einer Zeitspanne von 2 Stunden zur Erzeugung von reduzierten Pellets erhitzt, wobei die Verbrennungszone auf Temperaturen zwischen 1200 und 1450⁰C eingestellt wird.

Getrennt werden der Koks aus der Kohle und der Anthrazit A (jeweils in der Tabelle I angegeben) jeweils bis zu einer solchen Teilchengrößenverteilung pulverisiert, daß die durch ein 90-mesh-Tyler-Sieb hindurchgehenden Teilchen mehr als 90% ausmachen. Grünpellets werden aus diesen pulverisierten Produkten hergestellt, wobei die vorstehend beschriebenen Methoden angewendet werden. Die Grünpellets werden dann unter genau den gleichen Bedingungen geröstet Dabei

6*; herden reduzierte Pellets erhalten.

Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen reduzierten Pellets werden auf ihre Festigkeit in gesintertem Zustand, ihr Pulververhältnis sowie den

Prozentsatz der Reduktion untersucht. Die Ergebnisse sind nachfolgend zusammengefaßt:

Kohlenstoff haltige Substanz	Festigkeit in gesintertem Zustand	Pulver- verhälfnis	Prozent satz der Reduktion
	(kg)	(%)	(%)
Anthrazit A, behandelt in dem Drehofen	92	3	65
Anthrazit Λ	71	22	52
Koks aus Kohle	96	3	66

Untcf dein Begriff »Festigkeit lii gesiniefieiii Zustand« ist die Größe des Drucks zu verstehen, der erforderlich ist, um einen Zerfall eines gegebenen reduzierten Pellets zu bewirken, das auf normale Zimmertemperatur abgekühlt worden ist Unter dem Begriff »Pulververhältnis« ist das Verhältnis (in Gewichts-%) der Menge an reduzierten Pellets, die durch ein 4-mm-Maschensieb hindurchgehen, zu der Gesamtmenge an reduzierten Pellets in einer gegebenen Probe zu verstehen.

Aus der vorstehenden Tabelle geht deutlich hervor, daß die reduzierten Pellets, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind gcna'J die gleiche Festigkeit in gesintertem Zustand, das gleiche Pulververhältnis sowie den gleichen Prozentsatz der Reduktion wie die reduzierten Pellets aufweisen, die unter Einsatz von Koks aus Kohle als kohlenstoffhaltige

ίο Substanz hergestellt worden sind. Darüber hinaus geht aus den verschiedenen Eigenschaften der Tabelle III hervor, daß diese reduzierten Pellets die vorteilhaften Eigenschaften des Anthrazits beibehalten,

_|5 Beispiel 2

Pulverisierte Mischungen werden in der Weise hergestellt, daß die in Beispiel 1 beschriebene Methode eingehalten wird, mit der Ausnahme, daß die in der folgenden Tabeiie angegebenen Substanzen ais kohienstoffhaltige Substanzen eingesetzt werden. Die Mischungen werden in einer Pelletiertrommel zur Gewinnung von Grünpellets mit einem Durchmesser von 20 mm behandelt. Die Grünpellets, die auf diesj Weise erhalten worden sind, werden auf ihre Heißfestigkeit getestet. Die Ergebnisse gehen aus der folgenden Tabelle hervor:

Nr. Kohlenstoffhaltige Substanz

Heißrestigkeit (kg/Pellet)

100' C 600°C 900°C 1200"C

1 Pulverisierter Koks

2 Anthrazit A gemäß Tabelle I

3 Substanz, die durch Erhitzen von Anthrazit A in einem Muffelofen bei 400"C während einer Zeitspanne von 90 Minuten erhalten worden ist

4 Substanz, die durch Erhitzen von Anthrazit A in einem Muffelofen bei 600⁰C während einer Zeitspanne von 90 Minuten erhalten worden ist

5 Substanz, die durch Erhitzen von Anthrazit A in einem Muffelofen bei 1000°C während einer Zeitspanne von 90 Minuten erhalten worden ist

6 Substanz, die durch Erhitzen von Anthrazit A in einem Muffelofen

bei 1200°C während einer Zeitspanne von 90 Minuten erhalten worden ist

18	26	52	85
21	18	13	61
23	25	20	58
20	27	48	82
19	23	51	88

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Die Heißfestigkeit wird wie folgt gemessen: In einem vertikalen zylindrischen Ofen, dessen innere Atmosphäre einstellbar ist, wobei dieser Ofen mit einem sich automatisch erhöhenden Stab in seinem Mittelteil, dessen Oberteil eine Befestigungsmöglichkeit vorsieht, versehen ist, wird ein reduziertes Pellet als Probe an der Befestigungsmöglichkeit befestigt, unter Argongas auf allmählich ansteigende Temperaturen erhitzt und bei der vorgeschriebenen Temperatur während einer Zeitspanne von 30 Minuten gehalten. Ein Stab, der direkt mit einem Gewicht in Verbindung steht wird 30 mm oberhalb der Befestigungsmöglichkeit angebracht Die Größe des Drucks, die erforderlich ist, um einen Zerfall des reduzierten Peliets bei der erhöhten Temperatur zu bewirken, wird in der Weise gemessen, daß der sich automatisch anhebende Stab in einer solchen Weise steigen gelassen wird, daß die Probe gegen den oberen Stab gedrückt wird.

In der vorangegangenen Tabelle bedeuten die Produkte Nr. 3 und 4 Produkte, die erfindungsgemäß erhalten worden sind. Die Werte der Heißfestigkeit dieser Produkte übersteigen diejenigen der Produkte Nr. 2, 5 und 6 und sind gleich dem Wert des Produktes, das aus pulverisiertem Koks hergestellt worden ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von reduzierten Pellets durch Vermischen eines Eisen-, Mangan- oder Chromerzes mit einem kohlenstoffhaltigen reduzierenden Material, Pelletisieren der erhaltenen Mischung zusammen mit einem zugesetzten Bindemittel und anschließendes Rösten der gebildeten Pellets, dadurch gekennzeichnet, daß als kohlenstoffhaltiges reduzierendes Material Anthrazit mit einem Heizwert von 4 bis 10, der auf eine Temperatur zwischen 600 und 1000° C erhitzt und pulverisiert worden ist, wobei die Menge an calciniertem Anthrazit das 0,6- bis l,3fache der theoretischen Menge beträgt, die für die Reduktion des Mangan-, Chrom- und Eisenoxids in dem Erz zu Mn₇C₃, Cr₇C₃ bzw. Fe₂O₃ erforderlich ist, verwendet wird und die Reduktionstemperatur auf einen Wert zwischen 1200 und 1500° C eingestellt wird.