PROCESS FOR THERMO-HARDENING IRON PELLETS ON A MOVING GRATE

Abstract: 1. A process for hard-burning haematite and/or iron ore pellets which contain heat-consuming fluxes on a travelling grate under oxidizing conditions by means of hot gases passed therethrough, the pellets containing incorporated therein solid carbonaceous material which supplies part of the heat required for hard-burning, characterized in that the Cfix content of the solid carbonaceous material incorporated in the pellets is measured stoichiometrically in such a way that it is up to 50% in excess of that amount required to reduce haematite to magnetite and of that amount required substantially to decompose the heat-consuming fluxes present, and that the hot gases are passed through the pellet bed in the burning zone of the travelling grate under a pressure of 5 to 20 mbar below atmospheric pressure.

Description: Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost unter oxidierenden Bedingungen mittels hindurchgeleiteter heisser Gase, wobei die Pellets festes, kohlenstoffhaltiges Material eingebunden enthalten, das einen Teil der zum flartbrennen erforderlichen Wärmemenge liefert. Das Hartbrennen von Eisenerzpellets bei Temperaturen von etwa 1200 bis 1350 OC erfolgt auf geraden oder runden Wanderrosten, die mit Gashauben versehen sind, und die auch als Pelletbrennmaschinen bezeichnet werden. Diese Pelletbrennmaschinen haben - in Laufrichtung gesehen - verschiedene Behandlungszonen, nämlich Trockenzone, Brennzone und Kühlzone. Diese Zonen können unterteilt sein, wie z.B. in Vortrocknungs- und Nachtrocknungszone, Aufheizzone, Vorbrennzone, Hauptbrennzone, Nachbrennzone und erste und zweite Kühlzone. Beim oxidierenden Hartbrennen liegt der Eisengehalt der fertigen Pellets weitgehend in der höchsten Oxidationsstufe vor, d.h. als Je 203. Beim Hartbrennen von magnetitischen oder Magnetit (Fe304) enthaltenden Pellets ist die mittels der heissen Gase einzubringende Wärmemenge geringer als bei hämati tischen Pellets, da die Oxidation von Fe304 zu Fe203 exotherm verläuft. Die spezifische Durchsatzleistung einer Pelletbrennmaschine hängt in starkem Masse von der Höhe des Magnetitgehaltes des zu verarbeitenden Erzes ab und steigt mit zunehmendem Magnetitgehalt. Deshalb wurden viele Versuche gemacht, die Durchsatzleistung bei der Verarbeitung von Hämatiten zu steigern. Dazu wurde festes, kohlenstoffhaltiges Material in feinkörniger Form in die Pellets eingebunden. Dadurch tritt zwar eine beträchtliche Steigerung der spezifischen Durchsatzleistung ein, jedoch nimmt die Druckfestigkeit der Pellets bei Gehalten über etwa 1,3 % Cfix stark ab und auch die spezifische Durchsatzleistung fällt bei höheren Cfix Gehalten wieder ab. Bis zu diesem Cfix-Gehalt wird eine Steigerung der Durchsatzleistung bei guter Pelletqualität erzielt, die Abgasmengen und die Temperaturen werden reduziert (Auf- bereitungs-Technik", Nr. 12, 1973, Seiten 783 - 788). Ein Cfix Gehalt von etwa 1,3 % Cfix ergibt bei seiner Verbren nuny etwa so viel Wärme, wie bei der Oxidation von Fe304 zu Je 203 erzeugt würde, und würde etwa zur Reduktion von Fe203 zu Fe304 ausreichen. Ein Einbinden von festem, kohlenstoffhaltigem Material in Magnetit-Pellets führte zu einer starken Erniedrigung der Festigkeit der Pellets. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei guter Durchsatzleistung der Pelletbrennmaschine und guter Pelletqualität den Energieverbrauch noch weiter zu senken. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass der Cfix-Gehalt des in aie Pellets eingebundenen festen, kohlenstoffhaltigen Materials über der stöchiometrischen Menge liegt, die zur Reduktion von Hämatit zu Magnetit erforderlich ist, und/oder über der Menge liegt, die zur Zersetzung von wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffen erforderlich ist, und dass die hei ssen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. Die Pellets können aus reinen hämatitischen Erzen oder aus einem Gemisch von hämatitischen und magnetitischen Erzen bestehen. Das feste, kohlenstoffhaltige Material kann aus hochreaktiven Kohlen oder schwachreaktiven Kohlen bestehen. Die Kohlen können geringe oder hohe Gehalte an flüchtigen Bestandteilen enthalten. Der durch die Kohlen eingebrachte Cfix-Gehalt kann bis zu etwa 50 % über der stöchiometrischen Menge liegen. Die stöchiometrische Menge wird immer auf den Hämatitgehalt des trockenen Erzes oder der trockenen Erzmischung bezogen. Wenn diesen Erzen Zuschlagstoffe, wie z.B. basische Karbonate, zugemischt werden, dann verbrauchen diese Zuschlagstoffe bei ihrer Zersetzung Wärme. In diesem Fall kann der Cfi,-Gehalt entsprechend erhöht werden, und zwar über die Menge hinaus, die durch Verbrennung zur Deckung dieses Wärmeverbrauchs erforderlich ist. Die zugesetzte Menge kann wieder bis zu etwa 50 % höher liegen. Bei reinen maynetitischen Erzen kann ein Zusatz von Cfix nur dann erfolgen, wenn solche wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffe zugemischt werden, und die Menge berechnet sich entsprechend. Das kohlenstoffhaltige Material wird in der für das Pelletieren erforderlichen Korngrösse in die Mischung eingebracht. Der Unterdruck, mit dem die heissen Gase in der Brennzone durch das Pellet-Bett geleitet werden wird gegenüber den sonst beim Pelletbrennen üblichen Werten von etwa 30 bis 40 mbar (Millibar) beträchtlich auf 5 bis 20 mbar gesenkt. Mit dem Ausdruck tHartbrennenw ist die thermische Behandlung der Pellets bei Temperaturen über etwa 1250 OC gemeint. Die spezifische Gasmenge (Gasmenge in Nm /kg der Beschickung in der Brennzone) wird ebenfalls entsprechend verringert. Der Ausdruck wBrenn- zonen umfasst sowohl die Aufheizzone, in welcher die getrockneten Pellets auf die gewünschte Brenntemperatur aufgeheizt werden, als auch die eigentliche Brennzone, in welcher die Pellets auf der gewünschten Brenntemperatur gehalten werden. Überraschenderweise kann durch die Kombination von verringertem Unterdruck in der Brennzone und erhöhtem Cfix-Gehalt in den Pellets die mechanische Festigkeit der Pellets erhalten bleiben, die Reduzierbarkeit der Pellets erhöht werden, die Leistung der Pelletbrennmaschine aufrechtgehalten werden, und der Verbrauch an elektrischer Eneryie und heissen Gasen gesenkt werden. Bei Kohlen mit geringem Anteil an flüchtigen brennbaren Bestandteilen kann der Cfix-Gehalt der Pellets etwas höher sein als bei Kohlen mit höherem Anteil an flüchtigen brennbaren Bestandteilen. Der für jeden Betriebsfall günstigste fix Cfix-Gehalt und Unter- druck kann empirisch ermittelt werden. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die heissen Gase in der Saugtrocknungszone mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. Die Trocknung erfolgt im allgemeinen zweistufig. In der ersten Stufe erfolgt eine Drucktrocknung, wobei heisse Gase von unten nach oben durch das Pellet-Bett gedrückt werden. In der zweiten Stufe erfolgt die Trocknung im Saugzug, wobei heisse Gase von oben nach unten durch das Bett gesaugt werden. Durch die Verringerung des Unterdruckes und der spezifischen Gasmenge in der Saugtrocknung werden die Vorteile nochmals vergrössert. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die heissen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 10 bis 15 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. Bei diesem Unterdruck und der entsprechenden spezifischen Gasmenge werden besonders günstige Ergebnisse erzielt. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass in hämatitische Pellets 1,7 bis 2,0 Gew.-% Cfix, bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden. Der Zusatz an Cfix wird auf den Hämatitgehalt des Erzes oder der Erzmischung bezogen. Falls dem Erz wärmeverbrauchende Zuschlagstoffe beigemischt werden, kann deren Menge dem Hämatitgehalt zugerechnet werden. Dieser Zusatz an Cfix ergibt sehr gute Ergebnisse. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass in hämatitische Pellets 1,8 bis 1,9 Gew.-% CfiX, bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden. Auch hier können eventuell beigemischte, wärmeverbrauchende Zuschlagstoffe zugerechnet werden. Dieser Zusatz ergibt besonders gute Ergebnisse. Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutert. Das Hämatit-Konzentrat hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockenes Erz): Fe gesamt 66,6 FeII 0,9 SiO2 2,6 A1203 0,93 CaO < 0,05 MgO < 0,05 TiO2 0,06 P < 0,03 Das Magnetit-Konzentrat hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockenes Erz): Fe gesamt 65,6 FeII 18,7 SiO2 1,6 Al2O3 0,93 MgO 0,58 P 0,04 S 0,20 Die Holzkohle hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockene Kohle): Cfix 54,0 Asche 18,8 Flüchtige 27,2 Der Anthrazit hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockene Kohle): Cfix 88,7 Asche 3,1 Flüchtige 8,2 Der Koks hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockene Kohle): : Cfix 80,1 Asche 13,9 Flüchtige 5,3 Das Brennen der Pellets wurde auf einer Pfanne von 26,5 cm Durchmesser durchgeführt. In Tabelle I sind Versuche mit Hämatitpellets dargestellt. Die Pellets wurden unter Zusatz von 2 Gew.-% Ca(OH)2 und 2 Gew.-% CaCO3 hergestellt. Einyebundener fester Brennstoff ist in der Tabelle angegeben. Die Feuchtigkeit der Grünpellets lag zwischen 8,8 und 9,75 %. Die erste Stufe der Trocknung erfolgte als Drucktrocknung, d.h. die Gase wurden von unten nach oben durch die Beschickung gedrückt. Die Saugtrocknung, das Aufheizen und das Brennen erfolgten unter Hindurchsaugen der Gase von oben nach unten. Die wsaugzonew umfasst diese drei Schritte. In Tabelle II sind Versuche mit Magnetitpellets aargestellt. Die Pellets wurden unter Zusatz von 10 Gew.-% Dolomit und 0,5 Gew.-% Bentonit hergestellt. Die Feuchtigkeit der Grünpellets lag zwischen 9,0 und 9,3 %. Tabelle I Versuch Nr. 1 2 3 4 5 6 7 1. Brennstoffzusatz - H o 1 z k o h 1 e K o k s Mengen Gew.-% - 2.2 2.2 3.4 4.0 2.0 2.3 Cfix-Gehalt Gew.-% - 1.18 1.18 1.84 2.16 1.8 2.1 2. Brennschema Drucktrocknung Zeit min 3 3 3 3 3 3 3 Temperatur OC 275 260 270 250 270 270 265 Druck mbar 35 40 40 30 30 30 30 Saugtrocknung Zeit min 3 6 7 3 2 3 3 Temperatur oc 350 280 300 250 250 250 250 Unterdruck mbar 30 30 30 20 5 20 20 Aufheizen Zeit min 5 6 6 6 6 6 6 Temperatur OC 350- 280- 300- 300- 250- 250- 250 1250 1250 1250 1250 1250 1200 1200 Unterdruck mbar 35 11 10 10 7-10 10 10 Brennen Zeit min 13 11 16 12 10 12 11 Temperatur oc 1300 1250 1250 1320 1320 1300 1300 Unterdruck mbar 40 30 10-40 10 10 10 10 Kühlen Zeit min 10.3 10 9.3 10.2 10.1 10.2 10.9 Druck mbar 45 40 40 30 30 30 30 Gesamtversuchszeit min 34.1 36 41.3 34.2 31.1 34.2 33.9 Leistung tatchn' 23.8 22.4 19.6 22.0 23.4 23.8 24.0 Tabelle I - Fortsetzung 3. Spez. Abgasmengen Drucktrocknung Nm /kg 0.56 0.5 0.57 0.52 0.54 0.5 0.5 Saugzone Nm /kg 2.37 2.2 2.73 1.46 0.94 1.39 1.4 Kühlzone Nm3/kg 2.18 1.7 1.65 1.63 1.59 1.47 1.66 4. Energiekennzahlen Saugzone WE ein kJ/kg 3386 2565 3314 1842 1470 1747 1721 WE aus kJ/kg 849 491 980 302 194 281 287 Gebläseenergie kWh/to 7.74 4.2 6.3 1.35 0.6 0.9 1.28 Roststabtemp.(max.) OC 690 484 786 311 171 278 254 5. Gebrannte Pellets Druckfestigkeit Durchschnitt N/P 4454 2153 2933 3001 1110 4494 3820 ISO-Abrieb-Test +6.3 mm % 92.8 84.5 88.4 94.7 95.0 94.8 96.0 -0.5 mm % 7.0 14.7 11.3 5.1 4.4 5.0 3.9 Reduktionsverhalten NTZ-Test (500 OC) +6.3 mm % 95.3 88.5 32.3 95.4 80.5 -0.5 mm % 4 5 4.5 9.5 22.1 3.2 4.3 Druckerweichungstest (Burghard-Test)1050 OC DR/dt40 %/min 1.2 1.2 1.2 1.12 1.05 Rückstaudruck mm/WS 7.0 13 35 8.0 15 Reduktionsgrad X 80 80 80 80 80 Tabelle II Versuch Nr. 8 9 10 11 1. Brennstoffzusatz - A n t h r a z i t Mengen Gew.-0, - 0.5 1.0 1.5 Cfix-Gehalt Gew.-% - 0.45 0.9 1.35 2, Brennschema Drucktrocknung Zeit min 4.5 2.5 3.0 3.0 Temperatur oc 260-280 260-280 260-280 260-280 Druck mbar 40 40 30 30 Saugtrocknung Zeit min 3.5 2 2 2 Temperatur oc 250-350 250-350 250-350 250-350 Unterdruck mbar 20 10 20 20 Aufheizen Zeit min 12 9 8 8 Temperatur C 350-1250 350-1250 350-1250 350-1250 Unterdruck mbar 20-30 10 20-10 20-10 Brennen Zeit min 10 15.5 15.0 12 Temperatur C 1250-1300 1250-1300 1250-1300 1250-1300 Unterdruck mbar 50 20 20 15 Kühlen Zeit min 12 10 12 9.5 Druck mbar 40 40 40 40 Gesamtversuchszeit min 42 39.5 39.0 34.5 Leistung tatcAn' 18.8 19.6 19.2 21.2 Tabelle II - Fortsetzung 3. Spez. Abgasmengen Drucktrocknung Nm /kg 0.7 0.5 0.4 0.5 Saugzone Nm3/kg 2.3 1.6 1.7 1.6 Kühlzone Nm /kg 2.1 1.9 2.1 2.0 4. Energiekenrszählen Saugzone WE eir kJ/kg 3276 2483 2561 2300 E aus kJ/kg 992 510 523 423 Gebläseenergie kWh/to 7,0 3,5 2,5 1,6 Foststabtemp.(max.) OC 780 552 552 478 5. Gebrannte Pellets Druckfestigkeit Durchschnitt N/P 2562 2337 2223 1379 ISO-Abrieb-Test +6.3 mm ,c 96.1 95.1 96.1 96.2 -0.5 mm 3.3 4.0 3.3 3.6 Reduktionsverhalten l4TZ-Test (500 OC) +6.3 mm 53.1 69.5 54.7 61.8 -0.5 mm 17.5 10.0 12.1 11.7 Druckerweichungstest (Burghard-Test) 1050 OC DR/dt40 %/min 1.32 1.5 1.34 1.49 Rückstaudruck mm 8 1.8 0.7 0.6 0.5 Reduktionsgrad ,; 80 80 80 80 Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass der Wärmeverbrauch und Energieverbrauch der Pelletbrennmaschine yesenkt wird, die gebrannten Pellets eine gute mechanische Festigkeit und Reduzierbarkeit haben und die Investitionskosten für die Anlage bei gleicher Durchsatzleistung gesenkt werden.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost unter oxidierenden Bedingungen mittels hin durchgeleiteter heisser Gase, wobei die Pellets festes, kohlenstoffhaltiges Material eingebunden enthalten, das einen Teil der zum Hartbrennen erforderlichen Wärmemenge liefert, dadurch gekennzeichnet, dass der Cfi,-Gehalt des in die Pellets eingebundenen festen, kohlenstoffhaltigen Materials über der stöchiometrischen Menge liegt, die zur Reduktion von Hämatit zu Magnetit erforderlich ist, und/oder über der Menge liegt, die zur Zersetzung von wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffen erforderlich ist, und dass die heissen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die heissen Gase in der Saugtrocknungszone mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die heissen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 10 bis 15 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in hämatitische Pellets 1,7 bis 2,0 Gew.-% Cfix, bezogen auf trockenes Erz, einpelle tiert werden. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in hämatitische Pellets 1,8 bis 1,9 Gew.-% Cfix, bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden.

Inventors: BOSS, KARL HEINZ
Applicants: METALLGESELLSCHAFT AG
Application year: 1985
Main classification: C22B1
IPC codes: C22B1