NL8002138A - Poreuze granules van ijzererts en werkwijze voor hun vervaardiging. - Google Patents

Description

70 037½ ε .4

Poreuze granules van ijzererts en -werkwijze voor hun vervaardiging.

De uitvinding heeft betrekking op poreuze granules van ijzererts en in het bijzonder op granules van ijzeroxyde welke de eigenschappen bezitten, die nodig zijn voor een toevoer aan een hoogoven, waarbij in het bijzonder de reduceerbaarheid is verbeterd, 5 evenals de eigenschappen bij hoge temperatuur, zoals de verweking en de bakeigenschappen, de glijhoek, de eigenschap niet weg te stromen naar een er onder liggende laag kooks, en grote druksterkte; de uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze om dergelijke granules van ijzererts te vervaardigen.

10 Wanneer men een grote hoeveelheid granules toevoert in een hoogoven dan blijkt het moeilijk, de werking van de hoogoven op een hoog peil constant te houden, in vergelijking met het geval, dat men gesinterd erts gebruikt. Deze eigenschap wordt meestal toegeschreven aan de bolvorm en aan de kleine glijhoek van de granules, 15 welke wordt veroorzaakt door de grote dichtheid en door de verwekings-eigenschappen en bakeigenschappen van de granules. De granules hebben de neiging, zich te verzamelen in het centrum van de hoogoven, wanneer zij boven in de hoogoven worden toegevoerd. Omdat de granules de aangrenzende granules telkens op slechts een punt aanraken hebben ze 20 slechts een geringe neiging in de vorm van een laag aanwezig te blijven en daardoor valt de laag granules gemakkelijk uiteen, terwijl de laag in de hoogoven omlaag daalt, zodat de verdeling van de verschillende toegevoegde materialen in de hoogoven wordt verstoord en eveneens de gasstroom wordt verstoord. Verder hebben deze granules slech-25 tere verwekingseigenschappen en bakeigenschappen dan gesinterd erts.

Er zijn reeds verschillende onderzoeken uitgevoerd om granules te verkrijgen met betere eigenschappen en betere vorm, zodat een stabiel bedrijf van de hoogoven mogelijk is, ook wanneer grotere hoeveelheden granules worden gebruikt. Zo is voorgesteld pellets te 30 gebruiken die zelf slak vormen en betere bak- en verwekingseigenschappen hebben en deze zijn ook praktisch toegepast.

De granules die zelf een slak vormen en MgO bevatten zijn betrekkelijk goed reduceerbaar bij hoge temperatuur maar niet zo goed als gesinterd erts, om redenen die hieronder worden uiteengezet.

«no 2138 2

Wanneer de granules in een hoogoven omlaag zakken, worden ze geleidelijk blootgesteld aan hogere temperaturen, terwijl ze worden gereduceerd met een gas dat naar binnen diffundeert in de poriën van de granules en daar ijzeroxyde reduceert, eerst tot FeO en 5 daarna tot metallisch ijzer. Bij de hier bedoelde granules wordt binnen de granules in het gebied met hoge temperatuur een slak gevormd, welke FeO bevat en een laag smeltpunt heeft. Deze slak met laag smeltpunt wordt uitgezweet en verstopt de fijne poriën van de granules en veroorzaakt op die manier het verschijnsel dat gewoonlijk wordt aangeduid 10 als "vertraagde reductie".

Bevatten de slakvormende granules MgO dan bevat ook de slak MgO en heeft dan een hoger smeltpunt dan een slak zonder MgO zodat het uitzweten van de slak en het verstoppen van de poriën wordt verminderd. Ook dan-is echter het nadelige effect van de slak niet te 15 verwaarlozen omdat de poriën een zeer kleine diameter hebben.

Het verstoppen van de poriën maakt dat de reductie binnenin de granules niet in voldoende mate verloopt. Wanneer de granules de zone met hoge temperatuur binnentreden dan verweken de granules, welke een MgO bevattende slak bevatten en ze krimpen in, waar-20 door de stromingsweerstand voor gas door de laag granules van ijzererts groter wordt, terwijl tegelijk de granules smelten en koken door rechtstreekse aanraking met een hete laag kooks, zodat ook de stol-lingsweerstand van het gas door de laag kooks wordt vergroot en een goede werking van de hoogoven wordt bemoeilijkt.

25 De reduceerbaarheid van de granules (de zogenaamde vertraagde reductie) in de zone met hoge temperatuur kan doelmatig worden verbeterd door de porositeit en de poriediameter van de afzonderlijke granules te vergroten. Vergroten van de porositeit van de ertsgranules draagt bij tot verbeteren van de reduceerbaarheid' in de 30 gebieden voorafgaand aan de zone met hoge temperatuur omdat dan de hoeveelheid FeO in de zone met hoge temperatuur wordt verminderd; de toename van de poriediameter draagt bij tot een verbetering van de reduceerbaarheid en tot verminderen van het verstoppen van de poriën door een slak met een laag smeltpunt.

35 De porositeit en de poriediameters kunnen worden ver groot door: 80 0 2 1 38 ► -ï 3 a) verlagen van de brandtemperauur; en b) toevoegen van een brandbaar materiaal.

Wanneer de brandtemperatuur wordt verlaagd, dan wordt de porositeit groter, zoals blijkt uit kromme U in figuur 2, maar de 5 poriediameter wordt kleiner terwijl ook de fysische sterkte kleiner wordt door onvoldoend sinteren van het inwendige van de granules. Daardoor verweken de granules en krimpen in aanzienlijke mate waardoor ae ongeschikt worden voor praktische toepassing. ·

Een werkwijze om poreuze granules te vervaardigen 10 door toevoegen van een brandbaar materiaal is b.v. beschreven in de Japanse ter visie gelegde octrooiaanvragen 119^03/1977 en 10313/1973, elk waarvan een materiaal gebruikt, dat pas ontbrandt bij betrekkelijk hoge temperatuur. De met deze werkwijze verkregen granules hebben poriën met een grote diameter maar zijn ongeschikt voor toepassing in 15 een hoogoven om de volgende redenen: 1) de granules hebben de neiging tot barsten en zij hebben een kleine breuksterkte door het grote gehalte aan FeO; 2) toepassen van een sterk carolifisch materiaal veroorzaakt een overmatig vasthouden van de slak en vertraagt de reductie 20 van het FeO en 3) de poriediameters zijn te groot om een voldoende druksterkte te verkrijgen.

Voor het granuleren plaatsvindt, moet het brandbare materiaal dat met het ijzeroxyde moet worden gemengd eerst worden ge-25 malen tot een deeltjesgrootte kleiner dan 2 mm. Wanneer men van het brandbare materiaal 0,5 - 8 gew.$ gebruikt, dan hebben deeltjes van ongeveer 2 mm de neiging tijdens het granuleren kernen te vormen. Wanneer dus het brandbare materiaal een groot aantal grove deeltjes bevat dan wordt het aantal kernachtige deeltjes tijdens het granuleren abnor-30 maal groot waardoor in de granulator (b.v. een schaal- of trommelgranu-lator) een tekort ontstaat aan de kleinere deeltjes, die nodig zijn om de kernen te laten uitgroeien en dit leidt er toe dat de groei van de granules wordt gehinderd en soms het granuleren daarna onmogelijk wordt. Wanneer men desondanks granules met de gewenste afmetingen ver-35 krijgt, bevatten de granules op hun buitenkant grove deeltjes of ze bevatten klonten van geagglomereerde grove deeltjes, waardoor de pro- 800 2 1 38 k duktie aan ongebrande granules met de gewenste afmetingen wordt verminderd en/of diverse problemen ontstaan tijdens het er op branden.

Zo kunnen tijdens het branden de grove kernachtige deeltjes gemakkelijk loslaten van het oppervlak van de granules en de klonten geagglo-5 mereerde grove deeltjes vallen tijdens het branden gemakkelijk uiteen, waardoor verstoppen van het rooster kan optreden door aankoeken of vormen van een grote hoeveelheid-stof, dat nadelig is-voor de doel- matigheid van deze bewerking1 en· voor de levensduur"vanrtde^gebruikte ”-"”"' ' apparatuur. Bovendien verminderen deze grove deeltjes de opbrengst 10 aan granules aanzienlijk.

De aanwezigheid'van grove deeltjes maakt het verder moeilijk, het brandbare materiaal gelijkmatig te mengen met het ijzer-0x7de en een gelijkmatige porositeit in de verschillende granules te verkrijgen. Een andere moeilijkheid, welke wordt veroorzaakt door de 15 grove deeltjes is dat de valbestendigheid van de ongebrande granules welke worden gemengd met het brandbare materiaal, dat de grove deeltjes bevat, slechts 50 tot 60 % is van de valbestendigheid van ongebrande granules waaraan geen brandbaar materiaal is toegevoegd. Deze grote daling van de valbestendigheid wordt geheel toegeschreven aan de 20 aanwezigheid van grove deeltjes in de granules. Het gevolg daarvan is dat de ongebrande granules gemakkelijk barsten of in kleinere stukken breken, reeds terwijl ze van de granulator worden vervoerd naar de brandapparatuur, zodat de opbrengst aan granules nog verder wordt verminderd.

25 Cta deze problemen op te lossen moet men een brandbaar materiaal gebruiken dat zo weinig mogelijk grove deeltjes bevat en dat is gemalen tot een deeltjesgrootte kleiner dan 2 mm en bij voorkeur kleiner dan 1/2 mm.

De bovengenoemde brandbare materialen zijn gewoonlijk 30 zeer moeilijk te vergruizen; b.v. is de maalindex Wi (JÏS M 4002) van zaagsel niet minder dan 600 kWu/ton, terwijl die voor ijzererts 6 -25 kWu/ton is en voor petroleumkooks ongeveer 70 kWu/ton. Bovendien bestaat altijd gevaar voor een stofexplosie wanneer een brandbaar materiaal op zichzelf met kracht wordt verpoederd en dit ontploffings-35 gevaar is moeilijk volledig te voorkomen met dë gebruikelijke ontplof-fingwerende middelen.

800 2 1 38 * Λ 5

Met liet oog op de bovengenoemde problemen hebben de uitvinders een uitgebreide studie uitgevoerd om granules te verrkij-gen, welke verder verbeterd zijn in reduceerbaarheid en in verwekings-en bakeigenschappen en welke in het bijzonder grote poriën hebben bij 5 een porositeit groter dan 30 %, met een gelijkmatige kwaliteit en een voldoend grote druksterkte en dit doel is bereikt door keuze van concrete gebieden van deeltjesgrootte, van de soort, de hoeveelheid en de verdelingsgraad van het met het erts te mengen, brandbare materiaal - - -en de brandomstandigheden na het granuleren.

10 In het bijzonder omvat de uitvinding: toevoegen aan ijzererts van 0,5-8 gev.% brandbaar materiaal met een deeltjesgrootte kleiner dan 2 mm en bij voorkeur kleiner dan 0,5 mm, alles berekend op de droge stof welk brandbaar materiaal ontbrandbaar is bij een temperatuur beneden ^00°C, terwijl men verder ge-15 schikte hoeveelheden toevoegt aan een bindmiddel en water, het verkregen mengsel granuleert, de verkregen granules voorbrandt zodat ten minste 90 gev.% van het brandbare materiaal is verbrand voor de brand-temperatuur is opgelopen tot 800°C, terwijl door dit verbranden poriën in de granules worden gevormd, en verder branden van de zo voor-20 gebrande granules bij 1230 - 1350°C.

De poreuze granules van ijzeroxyde volgens de uitvinding bevatten meer dan 30 % poriën met een middellijn groter dan 10 micron, terwijl de overige poriën een diameter hebben kleiner dan 10 micron, en een totale porositeit van meer dan 30 %, terwijl het FeO 25 gehalte kleiner is dan 1 gev.%.

De uitvinding wordt hieronder nader toegelicht mede aan de hand van de tekening.

In de tekening is: figuur 1 een grafiek, met de resultaten van een dif-30 ferentiële thermische analyse; figuur 2 is een grafiek, die de verdeling van de poriegrootten toont; figuur 3 is een grafiek, die de resultaten toont van een reductieproef onder belasting en 35 figuren U en 5 zijn grafieken, die de deeltjesgrootte- verdeling tonen bij afzonderlijk malen en bij gemengd malen.

800 2138 6

De poreuze granules van ij zeroxyde volgens de uitvinding hebben een porositeit, groter dan 30 % en een verdeling van de poriegrootten, waarbij 30 % van de poriën een diameter heeft groter dan 10 micron en de overige een diameter kleiner dan 10 micron, waar-5 door een reduceerbaarheid wordt verkregen, die veel groter is dan die van gebruikelijke granules.

In het bijzonder een porositeit groter dan 30 % is noodzakelijk, om een zo grote reduceerbaarheid te verkrijgen als vol-gens de uitvinding wordt beoogd.

10 Het bovengenoemde gebied van verdeling van poriegroot ten is gekozen om de volgende redenen. Om een bevredigend grote druk-sterkte te behouden is het doelmatig, het PeO gehalte te verminderen tot minder darv 1 gew.% en de poriegrootte zo klein mogelijk te houden. Een verdeling der poriegrootten, welke meer dan de genoemde hoeveel-15 heid kleine poriën bevat zou een ander doel van de uitvinding nl.

verhinderen van het verstoppen van de poriën (vertraging van reductie) verhinderen.

Bovendien hebben de granules volgens de uitvinding een bruto dichtheid, die meer dan 10 % kleiner is dan die van gebrui-20 kelijke granules met dezelfde samenstelling, zodat ze niet zo gemakkelijk omlaag stromen in een er onder liggende laag kooks en de doar-stroomweerstand voor het reducerende gas en de centrale gasstroom worden verminderd, zodat de moeilijkheden tijdens de bedrijfsvoering minimaal blijven.

25 Zoals bij de bespreking van de stand der techniek reeds was vermeld hebben gebrande granules met een grote porositeit een onvoldoend grote druksterkte en breken gemakkelijk in stukken tijdens hanteren of in de hoogoven met als gevolg verschillende moeilijkheden bij het bedrijf van de hoogoven. Volgens de uitvinding wordt 30 dit probleem opgelost, door het gehalte aan FeO in de granules te verminderen tot minder tot 1 gew.%.

De afname in het FeO gehalte in de granules vermindert de bindingsgraad van brosse slak in de granulestructuur, maar versterkt de haematietbinding, zodat ondanks de grote porositeit een 35 voldoende druksterkte wordt verkregen.

In de poreuze granules volgens de uitvinding worden 800 2 1 38 * J, τ de inwendige porositeit en de verdeling Van de poriegrootten binnen bepaalde gebieden gehouden en het gehalte aan FeO wordt verminderd tot een waarde, die klein genoeg is om een grote reduceerbaarheid te verkrijgen en uitstekende verwekings- en bakeigenschappen, terwijl een 5 grote druksterkte behouden blijft.

Volgens de uitvinding kan aan het ijzererts of aan het uitgangsmateriaal.een geschikte hoeveelheid CaO worden toegevoegd om de basiciteit (CaO/SiOg)in te stellen op' een waarde tussen-0,7" en 2 zodat de granules een slakvormende eigenschap krijgen en tegelijk 10 de reduceerbaarheid des te groter wordt.

Ook kan men 0,6 - 2,5 gew./S MgO mengen met het uitgangsmateriaal om de verwekings- en bakeigenschappen bij -hoge temperatuur te verbeteren.

De toepassing van brandbaar materiaal in de vorm van 15 deeltjes is essentieel voor de vorming van poriën in de granules met het bovengenoemde porievolume en met de bovengenoemde porieafmetingen.

Het volgens de uitvinding te gebruiken brandbare materiaal dient te bestaan uit deeltjes met een deeltjesgrootte kleiner dan 2 mm en bij voorkeur kleiner dan 0,5 mm en het materiaal moet ontvlambaar zijn 20 bij een temperatuur lager dan k00°C.

Het genoemde gebied van deeltjesgrootten is gekozen om een verdeling van poriegrootten te verkrijgen, welke de reduceerbaarheid van de uiteindelijke granules zo groot mogelijk maakt, en tegelijk de vervaardiging van de granules op gunstige wijze mogelijk 25 maakt. Bij voorkeur is de deeltjesgrootte van de brandstof echter groter dan 50 micron, omdat anders de verdeling van de poriegrootten in de uiteindelijke granules de neiging heeft te verschuiven naar kleinere diameters. Brandbaar materiaal dat alleen bestaat uit grove deeltjes zal daarentegen leiden tot een verdeling van poriegrootten, 30 welke is verschoven naar grotere diameters en dat brengt dan een kleinere druksterkte van de uiteindelijke granules mee. Verder zullen deeltjesgrootten, welke groter zijn dan het bovengenoemde gebied leiden tot een slechte opbrengst bij het granuleren van het brandbare materiaal.

35 De ontvlammingstemperatuur van het brandbare materiaal moet lager zijn dan U00°C om poriën in de granules te vormen bij een 80 0 2 1 38 8 betrekkelijk lage brandtemperatuur en een grote druksterkte te -verkrijgen, ondanks de grote porositeit. Met een brandbaar materiaal met een lage ontvlamming stemperatuur begint bet branden reeds bij een betrekkelijk lage temperatuur en wordt voltooid in korte tijd, zodat 5 de vorming van poriën wordt vergemakkelijkt, en diffusie van zuurstof mogelijk wordt gemaakt, welke op zijn beurt oxydatie van magnetiet versnelt. Wanneer men een brandbaar materiaal gebruikt met een hoge ontvlammingstemperatuur dan verloopt ook het branden bij een hoge-tem-peratuur waarbij reeds Fe^O^ in de granules is gereduceerd onder vor-10 ming van de bij lage temperatuur smeltende slak welke FeO bevat, zodat de druksterkte wordt verminderd en de reduceerbaarheid geschaad. Voordelen van geschikte brandbare materialen zijn bruinkool (ontvlam-punt 312°C), zaagsel (ontvlampunt 3^2°C), en dergelijke. Kooks, dat een ontvlampunt heeft van ongeveer 550°C is niet bruikbaar voor 15 de uitvinding.

Het brandbare materiaal moet worden toegevoegd in een hoeveelheid van 0,5-8 gev.%, berekend op het ijzeroxyde of het uitgangsmateriaal om de'“porositeit binnen het bovengenoemde gebied te houden. Toevoegen van minder dan 0,5 gew.$ is onvoldoende om de 20 totale porositeit groot genoeg te maken.

Toevoegen van meer dan 8 gew.$ brandbare stof vermindert de druksterkte van de granules door de te grote porositeit en bevordert de reductie van FegO^ door een te grote stookwaarde met als gevolg een grotere hoeveelheid FeO en een kleinere reduceerbaarheid 25 van de granules. Gebruik van grotere hoeveelheden brandstof, boven het genoemde gebied vermindert verder de doelmatigheid van het granuleren aanzienlijk.

Om volgens de uitvinding brandbaar materiaal met de gewenste deeltjesgrootte te verkrijgen kan men ongebroken of grof 30 gebroken brandbaar materiaal mengen met ijzererts en het geheel droog mengen in een molen, zoals een kogelmolen of een staafmolen. Dit gemengd malen maakt het mogelijk het brandbare materiaal gemakkelijk en doelmatig te verpoederen.

(1) Wanneer het brandbare materiaal wordt gebroken 35 door stoten en wrijven van het maalmedium, zoals kogels of staven, dan dient het ijzererts als een wig of als hulpmaalmedium, dat het ma- 800 2 1 38 9 len "bevordert en de maalefficiency aanzienlijk verbetert.

(2) Het brandbare materiaal wordt selectief verpulverd door de hulpmaalwerking van ijzererts, zodat al te fijn malen wordt verhinderd, terwijl het brandbare materiaal wordt verdund, zo- 5 dat de mogelijkheid van stofexplosie wordt verminderd.

(3) Het brandbare materiaal wordt tijdens het malen gelijkmatig gemengd met ijzererts hetgeen leidt tot gelijkmatige porositeit van de uiteindelijke granules.

Deze effecten werden bevestigd door een aantal proe-10 ven, waarbij zaagsel en ijzererts of ijzerzand werden verpoederd door zowel afzonderlijk als gemengd malen onder de volgende omstandigheden. Maalomstandigheden

Droge kogelmolen met diameter 165 mm en lengte 170 mm. Deze molen werd gedraaid met 60 t.p.m. gedurende 20 min. De molen was 15 gevuld mer k3 kogels met een middellijn van 30 mm en een gewicht van 9,87 kg.

Proef 1

Monster 1: 0,26 1 (57,5 g) zaagsel; 2: 0,52 1 (1325,8 g) ijzererts; 20 3: een mengsel van 0,26 1 (57,5 g) zaagsel en 0,26 1 (651,8 g) ijzererts.

Proef 2

Monster U: 0,26 1 (50 g) zaagsel; 5: 0,52 1 (1395 g) ijzerzand; 25 6: een mengsel van 0,26 1 (50 g) zaagsel en 0,26 1 (725 g) ijzerzand.

De resultaten van deze experimenten 1 en 2 zijn resp.

getoond in de figuren U en 5· In figuur t toont de kromme 3 - 1 de verdeling van de deeltjesgrootte van zaagsel, dat was afgescheiden 30 uit monster 3 en bij 3 - 2 de verdeling van de deeltjesgrootte van het overeenkomstig afgescheiden ijzererts. In figuur 5 is bij 6 - 1 de verdeling van de deeltjesgrootte weergegeven van het zaagsel, dat is afgescheiden uit monster 6 en bij 6 - 2 de verdeling van de deeltjesgrootte van het overeenkomstig afgescheiden ijzerzand.

35 ... . .

Zoals blijkt uit de proeven, afgebeeld m de figuren k en 5 bevat het afzonderlijk gemalen zaagsel (monster 1 en k) nog 800 2 1 38 10 steeds een niet te verwaarlozen hoeveelheid grote deeltjes welke onvoldoende fijn zijn gemalen, terwijl het zaagsel, dat samen met ijzererts of ijzerzand is gemalen (monsters 3 en 6) even fijn was gepoederd als ijzererts of ijzerzand zelf hij afzonderlijk malen (monsters 5 2 en 5). Bij vergelijking van de monsters 1 en 3 - 1 in figuur ^ of van de monsters k en 6 - 1 in figuur 5 zal duidelijk zijn, dat zaagsel dat is gepoederd door gemengd malen met ijzererts of ijzerzand een veel kleinere hoeveelheid zeer'fijne deeltjes "bevat "dan'afzonderlijk"-........

gemalen zaagsel door hèt "bovengenoemde selectieve‘maaleffeet * dat te 10 fijn malen onderdrukt. Dit en het verdunnende effect van ijzererts of ijzerzand verhindert in de praktijk afdoende de mogelijkheid van stofontploffingen.

Yerder dient het gemengde malen ook om de verdeling van de deeltjesgrootten nauwer te maken binnen het gewenste gebied om 15 zodoende de diameter van de in de granules te vormen poriën gelijkmatiger te maken.

Wanneer het gemalen mengsel van brandbaar materiaal’ ijzererts wordt geclassificeerd langs pneumatische weg dan kunnen het brandbare materiaal en het ijzererts op grond van het verschil in 20 soortelijk gewicht worden gescheiden. Een klassificeerpunt voor ijzererts van ongeveer 100 micron komt overeen met zaagsel van 300 - H00 micron, of met petroleumkooks van 160 - 190 micron of met kool van 170 - 200 micron of met rubber van 210 - 270 micron. Door dit gemengde malen kan men ook het brandbare materiaal malen tot een deeltjes-25 grootte die geschikt is voor granuleren. Ook valt op te merken dat in dit geval al te fijn malen van het brandbare materiaal kan worden vermeden, omdat het door zijn kleiner soortelijk gewicht een hoger klassificeerpunt heeft.

Volgens de uitvinding wordt een gekozen hoeveelheid 30 brandbaar materiaal gemengd met ijzererts of met ander materiaal, zonodig samen met CaO en MgO om de granules zelf slakvormend te maken en het verkregen mengsel wordt samen met geschikte hoeveelheden bindmiddel en water gekneed en gegranuleerd.

De zo verkregen granules worden eerst voorgebrand, 35 zodat ten minste 90 % van het brandbare materiaal in de granules wordt verbrand voordat de brandtemperatuur is gestegen tot 800°C. Wanneer het 8002138 ..11 • Λ "brandbare materiaal wordt weggebrand bij hoge temperatuur dient het als reductiemiddel en vormt dan een grotere hoeveelheid FeO door reductie van Fe^O^, hetgeen de druksterkte vermindert en ook de reduceer-baarheid van de granules. Wanneer echter een brandbaar materiaal wordt 5 weggebrand bij een temperatuur beneden 800°C dan blijft de reductie van Fe^O^ onderdrukt, zodat de aanwezige hoeveelheid FeO kleiner is dan. 1 gew. % met als gevolg een grote druksterkte van de granules en een grotere oxydatiegraad, hetgeen leidt-tot-een betere reduceerbaarheid. ......

De poreuze granules, verkregen door het'voorbranden 10 worden daarna verder gebrandr onder opvoeren van de temperatuur tot een eindwaarde van 1230 - 1350°C. Dit branden versterkt de ijzeroxyde-hindlng tussen de afzonderlijke ijzerertsdeeltjes in geval van de zelfsiakvormende granules, terwijl verder verschillende eigenschappen van de granules op geschikte waarden worden gebracht.

15 Wanneer de eindbrandtemperatuur lager is dan 1230°C wordt het moeilijk, de bovengenoemde doeleinden te bereiken en de uiteindelijk verkregen gebrande granules hebben een mindere kwaliteit door onvoldoend branden.

Bij een brandtemperatuur boven 1350°C treedt smelten op, waardoor een 20 gedeelte van de poriën welke in de voorafgaande trap waren verwarmd weer verdwijnt, terwijl tevens een gedeelte van het FegO^ thermisch dissocieert, onder vorming van een grotere hoeveelheid FeO en dat vermindert de druksterkte van de granules. De brandtemperatuur moet daarom blijven tussen de genoemde grenzen.

25 De uitvinding wordt toegelicht door het volgende voor beeld..

Voorbeeld IJzeroxyde (75 gewichtsdelen), dat kleine blokjes ijzer-oxyde bevat, werd gemengd met kalksteen en dolomiet in zodanige hoe-30 veelheden, dat de uiteindelijke granules esn verhouding (CaO/SiOg) zouden hebben van 1,35 en een MgO gehalte van 1,8 % en het mengsel werd gebroken in een stelsel met gesloten kringloop terwijl het verkregen materiaal werd opgeslagen in een mengsilo .(Alle in dit voorbeeld voorkomende delen en percentages zijn gewichtsdelen en gewichtspercentages 35 tenzij anders is aangegeven1.

Aan de toevoer van het uitgangsmateriaal uit de silo 800 2 1 38 12 werd een geschikte hoeveelheid water toegevoegd en het geheel werd gekneed en daarna gemengd met 25 delen magnetieterts, h delen zaagsel met een deeltjesgrootteverdeling als vermeld in tabel A en 0,8 gewichtsdelen bentoniet als bindmiddel. Het mengen werd uitgevoerd in 5 een vatmenger, terwijl water werd toegevoegd; Het verkregen natte mengsel werd gegranuleerd op een schaalgranulator.

TABEL A

Deeltjesgrootte (mm) 2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 Gemiddeld _(mm) 10 Percentage U 23 51 1U 8 0,^5

De zo verkregen ongebrande granules werden voorgebrand op een rooster waarbij ze eerst werden gedroogd, gedehydrateerd en voorverhit. De toegepaste temperaturen waren 180°C in de droogka-mer, U00°C in de dehydrateerkamer en 1050 - 1150°C in de voorbrand-15 kamer. De fysische eigenschappen van de ongebrande en de voorgebrande granules zijn vermeld in tabel B.

Figuur 1 toont de differentiële thermische analyse van granules volgens de uitvinding, van granules waaraan kooksgruis was toegevoegd en van gebruikelijke ongebrande granules zonder brand-20 stof. Zoals uit figuur 1 blijkt verbrandde het zaagsel in de nabijheid van 510°C, terwijl het kooksgruis bij een temperatuur boven 900°C nog steeds onverbrand bleef.

De experimenten werden uitgevoerd in de atmosfeer bij een opwarmsnelheid van 10°C per min. Tijdens werkelijke industrië-25 le operaties is de opwarmsnelheid gewoonlijk 50 - 100°C/min en de zuurstof concentratie 13 - 18 %, zodat verwacht moet worden dat dan de grafieken enigszins worden verschoven naar de hogere temperaturen. Omdat het koolstofgehalte in de voorgebrande granules is verminderd tot eenzelfde waarde als in de granules zonder brandstof (zie tabel B) wordt 30 aangenomen dat het toegevoegde zaagsel reeds bij veel lagere temperatuur geheel is weggebrand. De fysische eigenschappen van de granules, waaraan een equivalente hoeveelheid kooks is toegevoegd in plaats van zaagsel en van de granules welke zijn verkregen zonder toevoeging van 800 2 1 38 13 het zaagsel zijn eveneens vermeld in tahel B.

TABEL· B

Eigenschappen van ongebrande granules en voorgebrande granules niet gebrand _voorgebrand_

Val- Poro- Druksterkte Poro- FeO- C-ge- 5 sterkte siteit (kg/granule) siteit gehalte halte _(aantal keren) {%)_(%) (%) (%) . .

met zaagsel (vlg. uitvinding) 20,5 33,2 19,0 k8,3 0,62 <0,1 met kool 10 (vergelijking) 20,0 28,0 18,0 1^,8 3,65 0,9 geen brandstof 35,0 30,0 2^,0 3^,0 25,0 <0,1

De in deze tabel B genoemde granules zonder brandstof zijn zelf slakvormende granules waaraan MgO is toegevoegd (dolo-mietgranules) waarvan de samenstelling is vermeld in tabel E, terwijl 15 de granules met kooks een soortgelijke samenstelling hebben, terwijl daaraan bovendien kookspoeder is toegevoegd in een hoeveelheid van k gew.%, voorafgaand aan het granuleren en branden.

De voorgebrande granules werden verder gebrand in een roterende oven bij 1350°C en na afkoelen in een ringvormige koeler 20 werd het gruis er uit gezeefd. De fysische eigenschappen, de verdeling van de poriegrootte en de chemische samenstelling van de zo verkregen granules zijn vermeld in dè tabellen C tot E.

Figuur 2 geeft grafisch de poriegrootteverdelingen weer van de granules 1 en 2 volgens de uitvinding en daaruit blijkt 25 dat de granules volgens de uitvinding een duidelijk grotere poriedia-meter hebben en een duidelijk grotere absolute hoeveelheid poriën in vergelijking met de gebruikelijke dolomietgranules 3.

Figuur 3 toont de resultaten van een reductieproef onder belasting tot aan het smelten; de granules volgens de uitvinding 30 bleken aanzienlijk gunstiger in het maximale drukverval en in de redu-ceerbaarheid in vergelijking met de gebruikelijke granules. De reductieproef werd uitgevoerd onder de volgende omstandigheden: 800 2 1 38 ill·

Opwarmsnelheid: 10°C/min tot aan 1000 C

5°C/min boven 1000°C

Gastoevoer: N- : CO = 70 : 30 (7»2 Nl/min) d 2

Belasting: 1,0 kg/cm .

TABEL· C

5 Gebrande granules

X

Druksterkte Poro- Bruto- Zwel- Reductie ·' - JIS Re-.....

(kg/granule).siteit dicht- index onder be-....... ductie- --------- {%) heid {%) lasting snelheid bi.i noo°c {%) 10 Krimp Reduc- {%) tie-snelh.

_{%)_ met zaagsel 15 (vlg. uitv.) 230 3^,9 1,8 8,1+ 8,0 91,2 92,3 met kool (vergelijking) 11¼ 27,0 2,1 3,5 11,¼ 69,7 71,3 zonder brandstof 320 21+,0 2,2 8,0 5,0 80,0 82,5 20 H Ga'stoevoer: ï^:CO = 70:30 (15 Nl/min), Belasting: 2 kg/cm^ TABEL D Verdeling poriegrootten _Poriegrootte (micron)_ _<5 5-6 6-7 7-10 10-100 100-3000 met zaagsel 25 (vlg. uitv.) 20 13 10 18 39 0 met kool (vergelijking) 22 12 11 16 18 21 zonder brandstof 23 1+2 21 9 5 0 / 80 0 2 1 38 15 * ft TABEL· E Chemische samenstelling

Totaal FeO SiOg Al^CU CaO MgO CaO/SiOg Fe met zaagsel 5 (vlg. uitv.) 60,0 0,^0 U,0 1,60 5^0 1,82 1,35 met kool (vergelijking) 61,0 3,25 3,9 1,50 5,30 1,80 1,36 zonder brandstof 6o,1 0,50 U,0 1,57 5,^0 1,85 1,35

Zoals blijkt uit de tabellen C - E en figuur 2 en 3 10 hebben de granules volgens de uitvinding (welke zaagsel bevatten) poriën met grote diameters en een grote totale porositeit, een kleinere hoeveelheid FeQ, uitstekende reduceerbaarheid en uitstekende ver-wekings- en bakeigenschappen en een druksterkte, die geschikt is voor toepassing in hoogovens.

15 De ter vergelijking gebruikte granules welke kooks bevatten in plaats van zaagsel hebben daarentegen poriën met grote diameter, maar bevatten een sterk vergrote hoeveelheid FeO en hebben een kleine druksterkte terwijl hun reduceerbaarheid en hun verwe-kings- en bakeigenschappen nog slechter zijn dan die van de granules 20 zonder brandstof.

De onderstaande tabel F toont de resultaten van een operatie, waarbij de granules volgens de uitvinding werden geladen in een hoogoven, samen met ertsbrokken in plaats van de gebruikelijke granules en in verschillende verhoudingen.

800 2 1 38 16

TABEL F

Bedrij fsresultaten % Granules met zaagsel in ertslading O 25 35 75

Produktie 5 (ton/dag) 1107 1151*· 11½ 1219

Kookstoevoer (kg/ton erts) U91 b6$ U58 hk5

Olietoevoer (kg/ton erts) 35 32 35 31 10 Brandstoftoevoer (kg/ton erts) 525 ^97 ^83 bj6

Gecorrigeerde brandstoft oevoer (kg/ton erts) 529 50k U95 ^75 15 Luchttoevoer (lTm3/min) 1002 998 998 999

Toevoerdruk/volume 1,.18 1,08 1,06 0,99

Erts/kooks 3,07 3,20 3,31 3,M

Aantal verzakkingen 20 per dag 26,0 7,0 6,7 ^,8

Blijven hangen (malen/dag) 0tk 0 0,l4 0

Fluctuatie in blaasdruk 502 502 1*72 355 25 (g/cm2/uur)

Zoals blijkt uit tabel F kan bij een groter gehalte aan granules volgens de uitvinding de toevoer van kooks en brandstof aanzienlijk verminderen, terwijl tegelijk het aantal verzakkingen en het aantal variaties in blaasdruk wordt verminderd, waardoor de opera-30 tie stabieler verloopt. Bovendien is ook de produktie ongeveer 10% groter geworden. 8 00 2 1 38

Claims (9)

1. Poreuze granules van ijzererts, verkregen door ijzer erts te mengen met een brandbaar materiaal met een deeltjesgrootte kleiner dan 2 mm, dat ontbrandbaar is bij een temperatuur beneden ifOO°C, granuleren van het verkregen mengsel en verbranden van het 5 brandbare materiaal, met het kenmerk, dat de granules een poriegrootte-verdeling hebben, waarbij meer dan 30 % van de poriën groter is dan 10 micron en de overige poriën kleiner zijn dan 10 micron, terwijl de totale porositeit groter is dan 30 % en het gehalte aan FeO kleiner is dan 1 %. 10 2'. Poreuze granules volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ze een basiciteit (Ca0/Si02) hebben van 0,7 - 2.

3. Poreuze granules volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de granules 0,2 - 2,5 gew.$ MgO bevatten. U. Granules volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 15 men 0,5 —8 gew./Ü brandbaar materiaal gebruikt, berekend op het ijzererts, alles in droge toestand.

5. Poreuze granules volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het brandbare materiaal een deeltjesgrootte heeft, kleiner dan 0,5 mm.

6. Werkwijze om poreuze granules van ijzererts te ver vaardigen, waarbij men ijzererts mengt met een 0,5-8 gew.%, berekend op de droge stoffen, van een brandbaar materiaal met een deeltjesgrootte kleiner dan 2 mm, dat onbrandbaar is beneden U00°C en verder met een geschikte hoeveelheid bindmiddel en water, het verkregen meng-25 sel granuleert, de zo verkregen granules voorbrandt en daarbij meer dan 90 gew.# van het brandbare materiaal verbrandt voordat de temperatuur is opgelopen tor 800°C en dan de granules verder brandt bij temperaturen van 1230 - 1350°C waarbij in de granules een groot aantal poriën wordt gevormd.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men aan het ijzererts tevens CaO toevoegt zodat de molverhouding CaO/ Si02 0,7-2 wordt.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men aan het ijzererts bovendien 0,5 - 2,5 gew.#*Mg0 toevoegt. 800 2 1 38 18'

9. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men poreuze granules vervaardigt, welke een poriegrootte-verdeling hebben, waarin meer dan 30 % van de poriën groter is dan 10 micron en de overige kleiner dan 10 micron en de totale porositeit groter 5 is dan 30 % en het FeO gehalte kleiner is dan 1 gew.$.

10. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men het brandbare materiaal droog maalt samen met het ijzererts voor het granuleren wordt uitgevoerd.

11. Werkwijze volgens conclusie 6 of 10, met het kenmerk, 10 dat men het brandbare materiaal maalt tot deeltjes kleiner dan 0,5 mm in diameter. 8002138