DE2709327A1

DE2709327A1 - Gebrannte eisenerz-pellets und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2709327A1
Application number: DE19772709327
Authority: DE
Inventors: Isao Fujita; Fumikaza Kawaguchi; Mamoru Onoda; Yoshimichi Takenaka; Tadao Tsutaya; Ryo Watanabe
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1976-03-03
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1977-09-15
Also published as: CA1099518A; FR2343054A1; DE2709327B2; AU2273977A; DE2709327C3; SE7702318L; SE435937C; AU499367B2; FR2343054B1; SE435937B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf gebrannte Eisenerz-Tellets und ein Verfahren zu ihrer Herstellung; sie betrifft insbesondere Pellets zur Verwendung bei der Herstellung von Roheisen in einem Hochofen, die hervorragende Reduktionseigenschaften sowie ausgezeichnete Seiger- und Bindeeigenschaften bei hohem Temperaturbereich aufweisen, das heißt Pellets mit ausgezeichnetem Verhalten und Eigenschaften bei hohem Temperaturbereich.

Die bisher zur Beschickung eines Hochofens eingesetz-Len Pellets werden in einige wenige Arten eingeteilt, d.h. saure Pellets und selbstfließende, kalkhaltige Pellets usw.

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Diese Pellets werden insbesondere zu dem Versuch hergestellt, den Tumbler-Index zu erhöhen und die Reduzierbarkeit von Pellets zu verbessern, was in Japanese Industrial Standards (JIS M-8713) festgelegt ist, indem die Druckfestigkeit und die Porosität von Pellets verbessert wird. Die Pellets sind jedoch nicht notwendigerweise zufriedenstellend in ihrem Reduktionsverhalten bei hoher Temperatur im unteren Teil eines Hochofens (im Ofenmittelteil und im unteren Teil), und zwar aufgrund behinderter Gasströmung in die inneren Teile der Pellets, weil die Porenabmessungen in den Pellets kleiner als 0,1 mm sind und das metallische Eisen in den äußeren Randteilen der Pellets schalenartige Schichten ausbildet. Die Folgen sind eine nur zögernd verlaufende Reduktion und die Bildung niedrig schmelzender Schlacken in den Pellets, so daß diese erweicht werden und selbst aneinander kleben, was zu zahlreichen Störungen im Hochofen führt.

Mit der Zunahme der Forderungen zur Verhinderung von Luftverunreinigungen nimmt auch die rückgewonnene Menge verschiedener Arten von Staub aus den jeweiligen Stufen der Eisen- und Stahlgewinnung aufgrund der Anbringung hochwirksamer Staubkollektoren zu. In jüngerer Zeit sind verschiedene Staubarten wiederverwendet worden. Beispielsweise wurde Staub von Hochöfen, Konvertern und dergleichen als Pellet-Rohmaterial verwendet. Dieser Staub enthält mehr oder weniger Kohlenstoff und ist von winziger Korngröße, so daß in gebrannten Pellets die Tendenz zur Bildung von Mikro-Poren besteht. Zudem enthalten

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diese Staubarten eine große Menge an Verunreinigungen, die wiederum die Qualität des Eisens herabsetzen. Und weiter setzen diese Staubarten die Druckfestigkeit und den Reduktionsgrad von Pellets, wie in JIS festgelegt, herab und sind als Rohstoffe für Pellets nicht erwünscht.

Ferner führt in reduzierender Atmosphäre bei hoher Temperatur metallisches Eisen in den äußeren Schichten der Pellets zu einer kompakten Lage darin, während die Bildung einer flüssigen Schlackenphase in den inneren Bereichen der Pellets beschleunigt wird, was zu einem Verschließen der Poren darin führt, dessen Folge wiederum eine verzögerte Reduktion ist. Zudem weisen Pellets Kugelform auf und stehen miteinander oberflächlich in Berührung und neigen dazu, unter Last wegen der Bildung metallischen Eisens und dem Ausschluß von Schlacke aus den Pellets sich erheblich zusammenzuziehen, mit der Folge, daß sich im Ofen leicht große Verstopfungsbereiche bilden.

Folglich wird eine Diffusion von Gasen in das Innere der Pellets in einem Hochofen behindert, was zu erhöhtem Verbrauch von Brennstoffen führt.

So verläuft beim Absenken bisher bekannter gebrannter Pellets, mit denen ein Hochofen beschickt ist, in eine Hochtemperaturzone die Reduktion nur zögernd bei zugleich beschleunigtem Erweichen und Verkleben der Pellets unter Ausbildung großer Verstopfungsbereiche von Pellets. Dies führt zu ungleichmäßigem Gasstrom, zum Hängen der Gicht, zum Abrutschen,

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zum Brechen der Winddüse und dergleichen, was zahlreiche Störungen im Hochofenbetrieb verursacht.

Die Erfindung ist daher auf eine vernünftige Verhinderung der Nachteile gerichtet, wie sie sich mit herkömmlichen gebrannten Pellets erwiesen haben.

Es ist folglich Aufgabe der Erfindung, gebrannte Eisenerzpellets mit Makro-Poren zur Verwendung in einen' Hochofen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen; es sollen Eisenerzpellets mit einem Verhalten und Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden, die denen herkömmlicher Pellets nicht nur in einem hohen Temperaturbereich, sondern auch im Bereich der Raumtemperatur überlegen sind, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung; ferner sollen gebrannte Eisenerzpellets angegeben werden, die eine hohe Gasnutzungsleistung aufweisen und die Reduktion selbst in erhöhtem Temperaturbereich in einem Hochofen nicht verzögern, um so ein hohes Maß an Reduktion sicherzustellen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung; und schließlich soll die Erfindung gebrannte Eisenerzpellets zur Verfügung stellen, die in einem hohen Temperaturbereich in einem Hochofen nicht erweichen und verkleben und Betriebsstörungen, wie z.B. ungleichförmigen Gasfluß, Hängen der Gicht, Abrutschen und dergleichen verringern und dadurch die Produktivität eines Hochofens erhöhen und das Koksverhältnis senken, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Makro-Poren von O,1 bis 3 mm Durchmesser in jedem der Pellets in einem Verhältnis von bis zu 25 % der gesamten darin enthaltenen Poren gewollt verteilt sind.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß gemäß dem ersten Aspekt die Pellets Schlackenstrukturen mit MgO-Gehalt aufweisen.

Ein anderer Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß gemäß dem zweiten Aspekt MgO in einer Menge von bis zu 3 Gewichtsprozent zugesetzt ist.

Der vierte Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß gemäß dem ersten Aspekt der bevorzugte Bereich der Verhältnisse von Makro-Poren zu den gesamten Poren in jedem der Pellets zwischen 5 und 25 % liegt.

Der fünfte Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der am meisten bevorzugte Bereich der Verhältnisse von Makro-Poren zu den gesamten Poren in jedem der Pellets zwischen 15 und 25 % liegt.

Der sechste Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gebrannter Eisenerzpellets, wonach Rohstoffe für Eisenerzpellets gebrochen, pelletisiert und ge-

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brannt werden,das sich dadurch auszeichnet, daß kohlenstoffhaltige Stoffe mit Korngrößen von 0,1 bis 3 nun Durchmesser den Rohstoffen zum Mischen nach dem Brechen der Rohstoffe zugesetzt werden.

Der siebente Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß kohlenstoffhaltige Stoffe mit Teilchengrößen von 0,1 bis 3 mm Durchmesser und MgO-haltiges Flußmittel den Rohstoffen für Eisenerzpellets zum Vermischen zugesetzt werden.

Der achte Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß den Rohstoffen für Pellets MgO-haltiges Flußmittel in einer Menge von bis zu 3 Gewichtsprozent zugesetzt wird.

Der neunte Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß Makro-Poren von 0,1 bis 3 mm Durchmesser in jedem der gebrannten Eisenerzpellets in einem Verhältnis von bis zu 25 % zu den gesamten, in jedem der Pellets enthaltenen Poren absichtlich verteilt werden.

Der zehnte Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß diese Verteilung in einem Verhältnisbereich zwischen 5 und 25 % erfolgt.

Der elfte Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Verteilung der Makro-Poren in jedem der gebrann-

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ten Eisenerzpellets insbesondere bevorzugt im Verhältnisbereich zwischen 15 und 25 % erfolgt.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Makroporosität und einem Reduktionsgrad bei einer hohen Temperatur (1250 ⁰C) von erfindungsgemäßen Pellets zeigt;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Makroporosität und einem gemäß JIS festgesetzten Reduktionsgrad zeigt;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung von Makroporosität gegen eine Erweichungstemperatur zeigt;

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Beziehung zwischen Makroporosität und Schmelztemperatur;

Fig. 5 ist ein Diagramm zur Beziehung zwischen Makroporosität und Druckfestigkeit;

Fig. 6 ist ein Diagramm zur Beziehung zwischen Makroporosität und Mengen kohlenstoffhaltiger Zusatzstoffe;

Fig. 7 ist ein Diagramm zur Beziehung zwischen einer Koksgrusmenge, angegeben als Menge zugesetzten Dolomits, und Reduktionsgrad bei einer hohen Temperatur (1250 °C);

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Fig. 8 ist ein Diagramm zur Beziehung zwischen einer Menge Koksgrus und Erweichungstemperatur, auch zwischen dieser und der Schmelztemperatur,

Fig. 9 zeigt weitere physikalische Relationen, und Fig. 10 ist ein Diagramm zur Beziehung zwischen dem Verhältnis von Makro-Poren zu den gesamten Poren in den Pellets und der darin enthaltenen Menge an FeO.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine vernünftige Lösung der vorgenannten Mangel bei den Eigenschaften und dem Verhalten bisheriger gebrannter Eisenerzpellets anzugeben. Insbesondere werden gebrannte Eisenerzpellets zur Verfügung gestellt, in denen Makro-Poren von 0,1 bis 3 mm Durchmesser absichtlich in einem Verhältnis von bis 25 % der gesamten Poren verteilt sind. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung der gebrannten Eisenerzpellets angegeben, bei dem kohlenstoffhaltige Stoffe von 0,1 bis 3 mm Durchmesser den Pellet-Rohstoffen zum Zumischen in einer Menge von bis zu 4 % zugesetzt werden und dann ein so hergestelltes Gemisch pelletisiert und gebrannt wird.

Es sollte jedoch festgestellt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht darauf gerichtet ist, Pellets zur Verfügung zu stellen, in denen natürliche Makro-Poren ausgebildet sind, sondern Pellets, in denen Makro-Poren absichtlich oder gewollt verteilt sind.

Der Grund dafür, warum die Obergrenze der Korngrößen

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(als Durchmesser) kohlenstoffhaltiger Stoffe auf 3 mm angesetzt ist, liegt darin, daß, wenn diese Obergrenze überschritten wird, dann eine Schwierigkeit beim Pelletisieren auftritt. Zudem liegt der Grund dafür, warum die Korngrößen der kohlenstoffhaltigen Stoffe auf die Abmessungen von Makro-Poren (0,1 bis 3 mm) angesetzt werden, darin, daß kohlenstoffhaltige Stoffe beim Brennen herausgebrannt werden, so daß in Pellets MakroPoren der gleichen Abmessungen wie die der kohlenstoffhaltigen Stoffe zurückbleiben.

Mit anderen Worten werden erfindungsgemäß kohlenstoffhaltige Stoffe verhältnismäßig grober oder großer Teilchengrößen mit Rohstoffen für Pellets in geeigneter Menge zunächst gleichförmig gemischt, und dann wird ein so hergestelltes Gemisch in einer Brennstufe gebrannt, wodurch Makro-Poren in jedem der Pellets absichtlich und gleichförmig gebildet werden, während Erzteilchen um die Poren herum aufgrund der Verbrennungswärme der kohlenstoffhaltigen Stoffe fest zusammengesintert werden, was den erzeugten Pellets die gewünschten Eigenschaften verleiht.

Erfindungsgemäß wurden folgende Tests und Versuche zur Bestimmung der Beziehung zwischen der Qualität oder den Eigenschaften der hergestellten Pellets und Art und Menge der kohlenstoffhaltigen Stoffe durchgeführt, die ein Volumenverhältnis der erzeugten Makro-Poren zu den gesamten Poren sowie die Abmessungen der Makro-Poren beeinflussen. Bei diesen Tests ver-

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wendete Pellets wurden auf folgende Weise hergestellt: Koksgrus von 0,1 bis 3 nun Durchmesser und Braunkohle von 0,1 bis 2 mm wurden als kohlenstoffhaltige Stoffe Hämatit zugesetzt (Korngrößen von bis zu 44 jum: 60 bis 95 %; Korngrößen von bis zu 10 um: 15 bis 25 %); dann wurden Bentonit und Wasser zugegeben, um die Ausgangsstoffe zu frischen Pellets von 11 bis 13 mm von Hand zu pelletisieren, worauf die frischen Pellets in einen Elema-Ofen zum Brennen unter vorgegebenen Bedingungen der Temperatur, Erhitzungsdauer und Sauerstoff-Partialdruck gebracht wurden. Dann wurden verschiedene Eigenschaften der Pellets gemessen oder bestimmt.

Die Figuren 1 bis 6 zeigen die Zusammenfassung der Testergebnisse, in denen die Beziehung von Makroporosität zu einer Erweichungstemperatur, Schmelztemperatur, zu Hochtemperatur-Reduktionsgrad, JIS-Reduktionsgrad, Druckfestigkeit und zur Menge kohlenstoffhaltiger Zusatzstoffe wiedergegeben ist. In diesem Zusammenhang ist der Begriff "Hochtemperatur-Reduktionsgrad", wie er hier verwendet wird, definiert als der Grad der Reduktion, der erhalten wird, wenn Produktpellets zu FeO (Wustit) reduziert und dann die Pellets bei einer gegebenen Temperatur von 1250 C in einer CO:N~-Atmosphäre von 3O:7O reduziert werden. Ferner ist der Begriff "Erweichungstemperatur" definiert als eine Temperatur, bei der unter einer Belastung von 0,12 kg/cm und in einer Atmosphäre von CO:N = 3O:7O-Atmosphäre erwärmte Pellets eine Kontraktion von 10 % erfahren, während eine Schmelztemperatur als die Temperatur definiert ist,

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bei der sich die Pellets abrupt zusammenziehen und dann von einem Behälter abzutropfen beginnen.

Die Testergebnisse zeigen, daß metallurgische Eigenschaften von Pellets, wie z.B. der Hochtemperatur-Reduktionsgrad, der JIS-Reduktionsgrad, die Erweichungstemperatur, die Schmelztemperatur, mit einer Steigerung der Makroporosität erhöht oder verbessert werden. Eine Makroporosität von über 5 % zeigt deutliche Verbesserungen dieser Eigenschaften. Zudem ist eine besonders deutliche Verbesserung der Schmelztemperatur bei einer Makroporosität von über 15 % festzustellen. Hieraus ist zu ersehen, daß diese Tendenz unabhängig von der Art der kohlenstoffhaltigen Stoffe ist. Unter dem Gesichtspunkt der Hochtemperatureigenschaften ist es wünschenswert, die Makroporosität von Pellets auf wenigstens über 5 % festzulegen, una es wird vorzugsweise eine Makroporosität von über 15 % angesetzt. Hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften der Pellets ist Fig. 5 zu entnehmen, daß die Druckfestigkeit der fertigen Pellets der von Pellets gemäß dem Stand der Technik gleich bleibt, so lange die Makroporosität bis zu 25 % beträgt. Wenn jedoch die Makroporosität 25 % überschreitet, fällt die Druckfestigkeit der Pellets scharf ab. In diesen Figuren erweisen sich die Druckfestigkeiten als verhältnismäßig niedrig, was auf dem vereinfachten Pelletisierungsvorgang beruht, wie z.B. dem Pelletisieren von Hand. Im praktischen Betrieb hat sich gezeigt, daß die Druckfestigkeiten von Pellets bis zu 150 bis 2OO kp/Pellet gesteigert werden können. Für wünschens-

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werte physikalische Eigenschaften der Pellets sollte die Makroporosität unter 25 % gehalten werden. Folglich führt eine Betrachtung der metallurgischen und physikalischen Eigenschaften von Pellets zu dem Schluß, daß ein Verhältnis von MakroPoren zu den gesamten Poren bevorzugt im Bereich von 5 bis 25 % und besonders wünschenswert zwischen 15 und 25 % liegen sollte.

Fig. 6 zeigt die Mengen und Arten kohlenstoffhaltiger Stoffe, die einen starken Einfluß auf die Makroporosität der fertigen Pellets ausüben. Die Mengen kohlenstoffhaltiger Zusatzstoffe und die gebildeten Makro-Poren liefern eine positiv-lineare Beziehung. Im Falle von Koksgrus entspricht die Obergrenze der Makroporosität von 25 % einem 4%igen Koksgruszusatz. Andererseits entspricht im Falle der Braunkohle die Obergrenze nur 1,3 % Braunkohle. Dies mag der Tatsache zuzuschreiben sein, daß Braunkohle eine große Menge flüchtiger Stoffe (46 %) enthält, verglichen mit Koksgrus, so daß die Porenbildung aufgrund der Vergasung flüchtiger Stoffe, was hohe Reaktivität bedeutet, beschleunigt wird. In jedem Falle setzt das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pellets der Menge kohlenstoffhaltiger Stoffe eine Grenze von bis zu 4 %. Die Art der kohlenstoffhaltigen Stoffe unterliegt keiner besonderen Beschränkung. So schließen erfindungsgemäß zu verwendende kohlenstoffhaltige Stoffe zusätzlich zu Koksgrus und Braunkohle, wie bereits erwähnt, Kohle, wie z.B. Fettkohle, Steinkohle und dergleichen und Holzkohle sowie anorganische und organische Ma-

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terialien, wie schäumendes Styrol, Stärke und dergleichen ein. Stoffe, die eine große Menge flüchtiger Anteile enthalten oder zur Bildung einer großen Gasmenge neigen, sind jedoch nicht zu empfehlen, da diese Stoffe leicht zur Bildung von Brüchen oder Rissen in den Pellets selbst führen. Je höher die durch die Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Stoffe gegebene Verbrennungswärme ist, umso höher ist der Sinterungsgrad der Teilchen um die Makro-Poren herum. Folglich führt eine Erhöhung der Verbrennungswärme dazu, eine Herabsetzung der Festigkeit der fertigen Pellets zu verhindern. Aus diesem Grunde ist es vorzuziehen, kohlenstoffhaltige Stoffe mit hohem Verbrennungswert, wie z.B. Fettkohle, Steinkohle, Koksgrus und dergleichen, zu verwenden.

Die nach der Reduktion gemäß den Tests angestellte Bruchbeobachtung der Pellets zeigt, daß die bislang bekannten, von kohlenstoffhaltigen Stoffen freien Pellets, erfindungsgemäß verwendet, eine schalenartige Schicht metallischen Eisens in den äußeren Randbereichen der Pellets liefern und Anzeichen für eine verzögerte Reduktion in den Innenteilen der Pellets zeigen, und daß die Pellets mit durch Koksgrus und dergleichen gemäß der Erfindung gebildeten Makro-Poren bis zu den Innenteilen der Pellets gleichförmig reduziert werden, wenngleich dieses Phänomen bei der Hochtemperatur-Reduktion stärker in Erscheinung tritt als bei der Tieftemperatur-Reduktion (900 C gemäß JIS).

Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung

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wird ein MgO-haltiges Flußmittel den Pellet-Rohstoffen zusammen mit kohlenstoffhaltigen Stoffen zugesetzt, um zu versuchen, den Schmelzpunkt der zu bildenden Schlacken zu erhöhen sowie die Verzögerung der Reduktion im Hochtemperaturbereich durch Verteilen von Makro-Poren über das Innere der gebrannten Eisenerzpellets zu verhindern.

Im einzelnen wurden kohlenstoffhaltige Stoffe von O,1 bis 3 mm Durchmesser und Flußmittel, wie z.B. Dolomit mit MgO, den Pellet-Rohstoffen in Mengen von bis zu 4 % bzw. bis zu 3 % zugesetzt. Hierzu enthält der Dolomit Teilchen von bis zu 44 pm in einer Menge von über 60 %. Dann wurde ein so hergestelltes Gemisch pelletisiert und gebrannt.

Der Grund dafür, warum die MgO-Menge auf bis zu 3 % begrenzt ist, liegt darin, daß, wenn die MgO-Menge über 3 % hinausgeht, dann die Schmelztemperatur der Pellets nicht erhöht wird, so daß die Effekte für das Erweichen und die Kontraktion der Pellets verloren gehen, begleitet von einer Herabsetzung der Reduzierbarkeit.

Ferner werden erfindungsgemäß kohlenstoffhaltige Stoffe und MgO-Flußmittel verhältnismäßig großer oder grober Teilchengrößen mit Pellet-Rohstoffen zunächst in geeigneter Menge gemischt, und dann wird ein Gemisch zu frischen Pellets pelletisiert. Dann werden die frischen Pellets einem vorerhitzenden Brennen zum Verbrennen der kohlenstoffhaltigen Stoffe unterwor-

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fen, wodurch in den Pellets absichtlich Makro-Poren in gleichförmiger Verteilung gebildet werden, während Asche der kohlenstoffhaltigen Stoffe, Ganggestein, Flußmittel und dergleichen als Schlacke anfallen, wodurch fest gesinterte Pellets entstehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann den Pellet-Rohstoffen zugesetztes Flußmittel Carbonat sein, so daß eine endotherme Reaktion in der Vorerhitzungsstufe durch Wärme unterstützt werden kann, die sich aus der Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Stoffe ergibt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Beispiele.

O, 1,5, 3,0 % Koksgrus als kohlenstoffhaltiger Stoff von 0,1 bis 3 mm Durchmesser bzw. 0, 3, 6, 9% MgO-haltiger Dolomit (Korngrößen von bis zu 44 pm: 70 %, Korngrößen bis zu 10 pm: 52 %) wurden Pellet-Rohstoffen (Korngrößen bis zu 44 um: 60 bis 70 %, Korngrößen bis zu 10 pm: 10 bis 20 %) zugesetzt (Kalk wird zugegeben, um das Verhältnis von CaO/SiO₂ in den Stoffen auf 1,2 einzustellen). Darauf wurden die Rohstoffe zu frischen Pellets von 1O bis 12 nun in einem reifenartjgon Pelletierer pelletisiert, worauf in einem Elema-Ofen unter vorgegebenen Bedingungen der Temperatur, Brenndauer und des Sauerstoff-Partialdrucks vorerhitzt und gebrannt wurde, wodurch gebrannte Eisenerzpellets mit Schlackenstrukturen und Makro-Poren von

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0,1 bis 3 mm Durchmesser anfielen.

Die Feststellung der Qualität der so hergestellten Pellets erfolgte nach den Messungen physikalischer und metallurgischer Eigenschaften der fertigen Pellets, wobei zu den ersteren die Festigkeit der Pellets bei Transport und Handhabung, die Porositäten der die Festigkeit und Reduzierbarkeit der fertigen Pellets beeinflussenden Elemente und die Mengen an FeO, und zu den letzteren die Reduzierbarkeit bei hoher Temperatur und die Erweichungs- und Schmelztemperaturen der Pellets gehören, weil, wie zuvor beschrieben, das Verhalten der Pellets im ausgebauchten Mittelteil eines Hochofens und in dessen unterem Teil die Produktion eines Hochofens stark beeinflußt.

Die Figuren 7 bis 10 zeigen die Meßergebnisse von fertigen Pellets, ausgedrückt als Menge zugesetzten Koksgruses gegen Hochtemperatur-Reduktionsgrad, Erweichungstemperatur, Schmelztemperatur, Druckfestigkeit, Makro-Porosität und FeO-Menge. Mit Hochtemperatur-Reduktionsgrad ist der Prozentsatz an Reduktion gemeint, der erhalten wird, wenn Proben zunächst zu FeO und dann bei einer gegebenen Temperatur von 125O C in einer CO:N_? (30:70)-Atmosphäre reduziert werden. Ferner ist die Erweichungstemperatur als eine Temperatur definiert, auf die fertige Pellets unter einer Belastung von 0,12 kp/cm und einer CO:N_(30:70)-Atmosphäre erhitzt werden, wobei die Kontraktion der Pellets 10 % erreicht. Die Schmelztemperatur ist als die

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Temperatur definiert, bei der die Pellets abrupt eine Kontraktion erfahren und dann von einem Behälter abzutropfen beginnen.

Die Ergebnisse dieser Tests zeigen, daß die Hochtemperatureigenschaften von Pellets, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, z.B. der Hochtemperatur-Reduktionsgrad, die Erweichungstemperatur und die Schmelztemperatur von Dolomit und Koksgrus enthaltenden Pellets, im Vergleich mit denen, die bei herkömmlichen, kalkhaltigen, selbstfließenden Pellets erhalten wurden, verbessert sind. Zudem bietet eine Kombination von Dolomit und Koksgrus weitere Verbesserungen gegenüber jedem dieser Fälle.

Der Hochtemperatur-Reduktionsgrad gipfelt bei einer Dolomitmenge von 6 %. Eine Kombination von Dolomit und Koksgrus, bei der Koksgrus zu 3 % Dolomit hinzugegeben wird, ist jedoch in der Wirkung Koksgrus bei alleiniger Verwendung überlegen. Im wesentlichen wird ein konstanter Reduktionsgrad erzielt mit einer Kombination von Koksgrus (3 %) und Dolomit unabhängig von den verwendeten Dolomitmengen.

Mit anderen Worten wird, wenngleich die Zugabe von Dolomit den Hochtemperatur-Reduktionsgrad wirksam verbessert, die Verteilung von Makro-Poren durch den Zusatz von Koksgrus stark beeinflußt, so daß die Verwendung von Koksgrus die zu verwendende Dolomitmenge herabsetzen kann. Mit anderen Worten kann die Qualität des Eisens in gebrannten Pellets verbessert

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werden.

Sowohl die Erweichungs- als auch die Schmelztemperatur können durch Zusatz von Dolomit stark verbessert werden. Der Einfluß von Koksgrus kann in Tests von dolomitfreien Pellets nachgewiesen werden. Im Falle der Erweichunqstemperatur wird bevorzugt eine Kombination von Dolomit und Koksgrus verwendet, die eine höhere Erweichungstemperatur liefert als bei Verwendung von Dolomit alleine. Diese Tendenz wird mit zunehmender Menge an Koksgrus stärker. Insbesondere ist der Einfluß von Koksgrus zu 1,5 % äußerst deutlich.

Hieraus folgt, daß die Verteilung von Makro-Poren aufgrund der Zugabe von Koksgrus die Reduzierbarkeit von Pellets stark beeinflußt, während die Erweichungstemperatur und die Schmelztemperatur von der Zugabe von Dolomit abhängen. Die kombinierte Verwendung von Koksgrus und Dolomit liefert bessere Ergebnisse für Hochtemperatureigenschaften als jeder Fall der Zugabe einer einzelnen Komponente alleine. Dies mag auf ihren sich vervielfältigenden Einflüssen beruhen. Daher sind unter dem Gesichtspunkt der Hochtemperatureigenschaften Pellets mit einem Gehalt von 3 bis 9 % Dolomit und bis zu 3 % Koksgrus bei weitem vorzuziehen, verglichen mit bisherigen, Kalk enthaltenden, selbstfließenden Pellets.

War. die physikalischen Eigenschaften betrifft, bleibt die Druckfestigkeit der Pellets relativ zu den Mengen zugesetzten Dolomits unverändert, wie in Fig. 9 gezeigt. Steigende

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Mengen an zugesetztem Koksgrus führen in jedem Fall zu verringerter Druckfestigkeit. Jedoch ist eine Senkung der Druckfestigkeit in jedem Fall nicht ausgeprägt. Selbst in Fall der Zugabe von 3 % Koksgrus können Druckfestigkeiten von 2 50 bis 270 kp/Pellet beibehalten werden, was zeigt, daß die Festigkeit für Transport und Handhabung hoch genug ist. Die Druckfestigkeit von Pellets wird durch die FeO-Menge und die Porosität der gebrannten Pellets gesteuert. Die Zugabe von Dolomit (HgO) und Koksgrus erhöht die FeO-Menge und Porosität. In dieser Hinsicht ist die Herabsetzung der Druckfestigkeit verglichen mit einer Zunahme der FeO-Menge und der Porosität nicht ausgeprägt (vgl. Fig. 1O). Dies kann einer großen Verbrennungswärme aufgrund der Verbrennung von Koksgrus und verbesserten Sinterungsbedingungen der Teilchen um die Makro-Poren in den Pellets herum zugeschrieben werden.

In jedem Falle entwickelt die kombinierte Verwendung von Dolomit und Koksgrus verhältnismäßig grober Teilchengröße die ihr eigenen Vorteile in Kombination, was zu ausgezeichneten Fertigpellets führt. Die insoweit gegebenen Beispiele beziehen sich auf eine Kombination von Dolomit und Koksqrus. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Serpentin und Magnesia-Klinker können als Flußmittel verwendet werden, soweit sie MgO enthalten. Ferner können anorganische und organische Stoffe, wie z.B. schäumendes Styrol, Stärke und dergleichen außer Braunkohle, Fettkohle, Steinkohle und dergleichen als Makro-Poren bildende Mittel verwendet werden. Es ist

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jedoch nicht vorzuziehen, Makro-Poren bildende Mittel einzusetzen, die einen flüchtigen Stoff enthalten, der zur Bildung einer großen Menge von Gasen bei verhältnismäßig niederen Temperaturen (unter 5OO ⁰C) neigt, weil solche Mittel leicht zur Entstehung von Rissen in den Pellets selbst führen.

Die erfindungsgemäß erzielten Vorteile können wie folgt zusammengefaßt werden:

(1) Es können Pellets erhalten werden, in denen Makro-Poren verteilt sind und die aufgrund der Bildung von Eisenoxid und MgO-haltiger Schlacke hohe Erweichungs- und Schmelztemperaturen aufweisen und frei von verzögerter Reduktion sind.

(2) Wenngleich nicht nur die Porosität, sondern auch die FeO-Menge in den Fertigpellets relativ erhöht ist, kann der Sinterungsgrad der Pellets durch die Verbrennung von Koksgrus verbessert werden, so daß die gewünschte Druckfestigkeit erhalten werden kann.

(3) Beim Vorerhitzen und Brennen kann die Verbrennung von Koksgrus die Wärme auf einen Rost oder in einem Ofen ergänzen, so daß die Brenntemperatur erhöht werden kann, während die Brenndauer verkürzt wird, wodurch die Produktivität eines Ofens verbessert wird.

(4) Nach dem Stand der Technik wird Magnetit-Konzentrat zur Ausnutzung eines Oxydations-Verbrennungswerts einge-

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setzt. Im Gegensatz dazu ist es erfindungsgemäß nicht nötig, ein Magnetit-Konzentrat zu verwenden, sondern es wird lediglich ein Erz auf Hämatit-Basis verwendet. Außerdem kann eine Temperatursenkung aufgrund der Zersetzungswärme von Carbonat beim Vorerhitzen gut ausgeglichen werden.

(5) Die Zugabe von Koksgrus kann die Einsparung einer zu verwendenden Flußmittelmenge ermöglichen.

(6) Zu kleiner Koksgrus von Koks für einen Hochofen ist in einer Sinteranlage verbraucht worden, überschüssiger Koksgrus jedoch kann in einer Pelletisieranlage verwendet werden.

Mit der Beschreibung von Ergebnissen von Tests und Versuchen zeigt sich, daß die vorliegende Erfindung gebrannte Eisenerzpellets liefert, die in ihren Hochtemperatur- als auch in ihren Raumtemperatureigenschaften überlegen sind. Die Verwendung von erfindungsgemäßen Pellets für einen Hochofen kann die Gasnutzungsleistung im Ofen verbessern und sichert einen hohen Reduktionsgrad bei hohem Temperaturbereich, wodurch Störungen, wie z.B. Erweichungsphänomene und solche des Verklebens, ungleichförmiger Gasfluß, Hängenbleiben, Abrutschen und dergleichen beseitigt werden und die Produktivität eines Hochofens verbessert und das Koksverhältnis gesenkt wird. Ferner kann kohlenstoffhaltiger Staub, der aus einer Eisenhütte stammt, wirksam verwendet werden.

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Die vorstehenden Ausführungen und Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen die Erfindung nicht beschränken.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Gebrannte Eisenerzpellets, dadurch gekennzeichnet, daß Makro-Poren von 0,1 bis 3 nun Durchmesser in jedem der Pellets in einem Verhältnis von bis zu 25 % zu den gesamten darin enthaltenen Poren absichtlich verteilt sind.

2. Gebrannte Eisenerzpellets nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie MgO enthaltende Schlackenstrukturen aufweisen.

3. Gebrannte Eisenerzpellets nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an den Pelletrohstoffen zuzusetzendem MgO bis zu 3 Gewichtsprozent beträgt.

4. Gebrannte Eisenerzpellets nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verhältnisbereich der Makro-Poren zwischen 5 und 25 % der gesamten in den Pellets enthaltenen Poren ausmacht.

5. Gebrannte Eisenerzpellets nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verhältnisbereich der Makro-Poren zwischen 15 und 25 % der gesamten in den Pellets enthaltenen Poren ausmacht.

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6. Verfahren zur Herstellung gebrannter Eisenerzpellets nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Pellet-Rohstoffe gebrochen, pelletisiert und gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Brechen der Rohstoffe kohlenstoffhaltige Stoffe von 0,1 bis 3 mm Durchmesser in einer Menge von bis zu 4 Gewichtsprozent zugesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Pellet-Rohstoffen kohlenstoffhaltige Stoffe und MgO-haltiges Flußmittel jeweils mit Teilchengrößen von 0,1 bis 3 nun Durchmesser zugesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das MgO-haltige Flußmittel in einer Menge von bis zu 3 Gewichtsprozent zugesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Makro-Poren von 0,1 bis 3 mm Durchmesser in jedem der Pellets in einem Verhältnis von bis zu 25 % der gesamten darin enthaltenen Poren absichtlich verteilt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Makro-Poren zu 5 bis 25 % der gesamten in den Eisenerzpellets enthaltenen Poren verteilt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Makro-Poren zu 15 bis 25 % der gesamten in den Pellets enthaltenen Poren verteilt werden.

70 9 8 17/0767