DE1071733B

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Publication number: DE1071733B
Application number: DENDAT1071733D
Authority: DE
Publication date: 1959-12-24

Description

DEUTSCHE SGERMAN S

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Überführung feiner Teilchen eines Eisenkonzentrats in Brikettform od. dgl. und zur Behandlung derartiger Briketts zur Verbesserung ihrer mechanischen Festigkeit und Beständigkeit bei plötzlicher mechanischer und thermischer Beanspruchung.The invention relates to an improved method for transferring fine particles of an iron concentrate in briquette form or the like and for treating such briquettes to improve their mechanical properties Strength and resistance to sudden mechanical and thermal stress.

Arme Eisenerze werden bekanntlich vor der Verhüttung zu Eisen und Stahl angereichert, wobei der Anreicherung eine teilweise Reduktion an metallischem Eisen vorangehen kann. Bei den meisten der bisher angewandten Anreicherungsverfahren wird jedoch das gewöhnlich einen hohen Prozentsatz an metallischem Eisen enthaltende Konzentrat in feinverteilter Form gebildet. Auf Grund des feinverteilten Zustandes ist das Konzentrat im allgemeinen für die anschließenden Schmelzvorgänge ungeeignet, weshalb es auf irgendeine Weise zu Körnern, Klümpchen, Klumpen oder Briketts verfestigt werden muß, die so groß sind, daß sie als Beschickung für die Schmelzstufe geeignet sind. Die mechanische Festigkeit und Beständigkeit bei Schlag und Stoß des verfestigten Materials muß darüber hinaus so groß sein, daß es während der üblichen Hantierung und Verarbeitung nicht zerfällt.It is well known that poor iron ores are enriched to form iron and steel before smelting Enrichment can be preceded by a partial reduction in metallic iron. Most of the However, the enrichment process used to date is usually a high percentage metallic iron-containing concentrate formed in finely divided form. Due to the finely divided In this condition, the concentrate is generally unsuitable for the subsequent melting processes, which is why it must be solidified in some way into grains, lumps, lumps, or briquettes that do so are large that they are suitable as a feed to the melting step. The mechanical strength and Resistance to impact and impact of the solidified material must also be so great that it does not disintegrate during normal handling and processing.

Ein Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Verfestigung von metallisches Eisen enthaltenden Konzentraten, bei welchem keine asphalt- oder andersartigen Bindemittel zugegeben werden und bei welchem ein hartes Agglomerat erhalten wird.An object of the invention is therefore a method for solidifying metallic iron containing Concentrates in which no asphalt or other binders are added and with which a hard agglomerate is obtained.

Die Erfindung betrifft ganz allgemein ein Verfahren zur Herstellung gehärteter Agglomerate aus losem, feinverteiltem, metallisches Eisen enthaltendem Material, wobei dieses Material verdichtet, das hierbei entstandene Agglomerat mit Kohlendioxyd und Feuchtigkeit behandelt und das so behandelte Agglomerat in Gegenwart eines sauerstoffhaltigen Gases zur Überführung in ein gehärtetes Agglomerat gealtert wird.The invention relates generally to a method for producing hardened agglomerates from loose, finely divided, metallic iron-containing material, this material compacted, this resulting agglomerate treated with carbon dioxide and moisture and the agglomerate thus treated aged in the presence of an oxygen-containing gas for conversion into a hardened agglomerate will.

Die Art des angewandten Agglomerationsverfahrens ist nicht kritisch, solange dadurch ein Agglomerat mit so großer Festigkeit gebildet wird, daß es das bei dem Härtungsverfahren erforderliche Hantieren aushält. Brikettieren in einer Brikettpresse oder Pelletisieren in an sich bekannter Weise sind bevorzugte Verfahren.The type of agglomeration process used is not critical as long as it creates an agglomerate is formed with so great strength that there is the manipulation required in the hardening process endures. Briquetting in a briquetting press or pelletizing in a manner known per se preferred method.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das metallische Eisen enthaltende Konzentrat in frisch zubereitetem Zustand zu verwenden. Wenn man das Eisen vor dem Brikettieren in Berührung mit Luft erhebliche Zeit altern läßt, ist die Festigkeit der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Briketts nicht so groß wie diejenige von Briketts aus frisch bereitetem Material. Die während des erfindungsgemäßen Agglomerierverfahrens ab-Verfahren zur Agglomeration
von metallisches Eisen
enthaltenden KonzentratenIt has proven expedient to use the concentrate containing metallic iron in a freshly prepared state. If the iron is allowed to age for a considerable time in contact with air before briquetting, the strength of the briquettes produced in the context of the process according to the invention is not as great as that of briquettes made from freshly prepared material. The agglomeration ab process during the agglomeration process according to the invention
of metallic iron
containing concentrates

Anmelder:Applicant:

R-N Corporation,R-N Corporation,

New York, N.Y. (V. St. A.)New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr. F. Zumstein₁
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Ε. AssmannRepresentative: Dr. F. Zumstein ₁
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Ε. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4and Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger, Patent Attorneys, Munich 2, Bräuhausstr. 4th

Beanspruchte Priorität:Claimed priority: V. St. v. Amerika vom 4. Oktober 1957V. St. v. America October 4th 1957

Earle Clement Smith, Cleveland Heights, Ohio,
und Michael John Prigotsky, Matawan, N. J. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt wordenEarle Clement Smith, Cleveland Heights, Ohio,
and Michael John Prigotsky, Matawan, NJ (V. St. A.), have been named as inventors

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laufenden Reaktionen sind zwar noch nicht vollständig geklärt, doch wird angenommen, daß sich das frisch hergestellte Eisen in einem reaktionsfähigen Zustand befindet, auf Grund dessen es der Verfestigung durch die vereinigte Einwirkung von Wasser, Kohlendioxyd und Sauerstoff besonders zugänglich ist.ongoing reactions are not fully understood, but it is believed that the Freshly made iron is in a reactive state, due to which it solidifies particularly accessible due to the combined action of water, carbon dioxide and oxygen is.

Das eisenhaltige Material soll einen hohen Prozentsatz metallischen Eisens enthalten. Als besonders geeignet hat sich ein Konzentrat mit einem Gehalt von wenigstens 60% metallischem Eisen erwiesen, wie es durch Reduktion von Eisenerz im Drehrohrofen mit anschließender Zerkleinerung des reduzierten Materials und Abtrennung der Gangart und anderer Beimengungen hergestellt wird.The ferrous material should contain a high percentage of metallic iron. As particularly suitable a concentrate with a content of at least 60% metallic iron has been found to be like it by reducing iron ore in a rotary kiln with subsequent comminution of the reduced material and separation of the gangue and other additions is made.

Die Feuchtgkeit oder das Wasser, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich ist, kann diskontinuierlich, beispielsweise durch Erhitzen der rohen Briketts in einem Druckgefäß mit Wasser, oder kontinuierlich mittels Durchleiten eines Stroms von mit Feuchtigkeit beladener Luft durch eine Brikettmasse zugeführt werden. Die zweckmäßigste Weise der Zuführung der erforderlichenThe moisture or the water required to carry out the method according to the invention can be discontinuous, for example by heating the raw briquettes in a pressure vessel with Water, or continuously by passing a stream of moisture-laden air through it a briquette mass can be fed. The most expedient way of supplying the required

909 690/240909 690/240

Feuchtigkeit besteht aber gewöhnlich einfach darin, daß sie in Form flüssigen Wassers im Gemisch mit dem Konzentrat belassen oder diesem zugesetzt wird. Die Wassermenge soll vorzugsweise zwischen etwa 1 und 9,5 bis 10 Gewichtsprozent des behandelten Konzentrats liegen. Der Wassergehalt scheint eine Funktion des Drucks und des Verdichtungsgrades zu sein. Größere Wassermengen als die angegebenen sind nicht zweckmäßig, da sie die atmosphärische Oxydation unzulässig großer Eisenmengen fördern und außerdem zur Sättigung führen, die aus naheliegenden Gründen zu vermeiden ist. Andererseits haben unterhalb von l°/o liegende Mengen nicht den Härtegrad ergeben, den das erhaltene Brikett gewöhnlich aufweisens oll.But moisture usually consists simply in the fact that it is in the form of liquid water mixed with left in the concentrate or added to it. The amount of water should preferably be between about 1 and 9.5 to 10 percent by weight of the treated concentrate. The water content seems a To be a function of pressure and degree of compression. Larger amounts of water than specified are not useful because they promote the atmospheric oxidation of inadmissibly large amounts of iron and also lead to saturation, which should be avoided for obvious reasons. on the other hand Quantities below l% did not produce the degree of hardness which the briquette obtained usually would be show oll.

Die Kohlendioxydbehandlung kann gleichzeitig mit der oder anschließend an die Feuchtigkeitszugabe erfolgen. Für eine erfolgreiche Durchführung des Verfahrens ist es aber wesentlich, daß sowohl Kohlendioxyd als auch Feuchtigkeit während des Alterns in Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen Gas zugegen sind. Die Kohlendioxydbehandlung kann bei Atmosphärendruck in einer Atmosphäre von praktisch reinem Kohlendioxyd durchgeführt werden, doch scheint die Wirkung etwas rascher einzutreten, wenn die Behandlung unter erhöhtem Druck durchgeführt wird.The carbon dioxide treatment can take place simultaneously with or after the addition of moisture. For a successful implementation of the process, however, it is essential that both carbon dioxide as well as moisture present during aging in air or another oxygen-containing gas are. The carbon dioxide treatment can be practically at atmospheric pressure in an atmosphere pure carbon dioxide, but the effect seems to be a little faster, if the treatment is carried out under increased pressure.

Es ist wünschenswert, daß die Agglomerate des eisenhaltigen Materials einen hohen Verdichtungsgrad aufweisen. Drücke von 35 bis zu 7000 kg/cm², die durch Anwendung der üblichen Zwei-Walzen-Brikettpressen entwickelt werden können, haben zu einer zufriedenstellenden Verdichtung in dem agglomerierten Produkt geführt.It is desirable that the agglomerates of the ferrous material have a high degree of compaction. Pressures from 35 up to 7000 kg / cm ² , which can be developed using conventional two-roll briquette presses, have resulted in satisfactory densification in the agglomerated product.

Die volle Festigkeit erreichen die mit Feuchtigkeit und Kohlendioxyd behandelten Briketts erst nach der Alterung in Luft oder Sauerstoff. Wärme bewirkt offenbar eine Beschleunigung der Alterungs- und Härtungsoperation. Unter normalen Bedingungen ist es nicht notwendig, Wärme von außen zuzuführen, da während der Alterung und Härtung Wärme entwickelt wird. Bekanntlich wird bei den meisten Verfahren zur Härtung von eisenhaltigen Materialien Wärme von außen, beispielsweise durch indirekte oder direkte Feuerung, zugeführt. Da feinverteiltes Eisen sehr leicht entzündlich ist, bergen derartige Verfahren eine gewisse Gefahr, wohingegen das erfindungsgemäße Verfahren Schutz vor den Auswirkungen pyrophorer Eigenschaften bietet. Die zur Erzielung der gewünschten Verfestigung erforderliche Zeit hängt von den jeweiligen Bedingungen, z. B. der vorhandenen Feuchtigkeitsmenge und dem Ausmaß des Luftzutritts zu den zu alternden Aggregaten ab.The briquettes treated with moisture and carbon dioxide only achieve their full strength after Aging in air or oxygen. Apparently, heat accelerates aging and aging Hardening operation. Under normal conditions it is not necessary to supply heat from outside, because heat is generated during aging and hardening. It is well known that in most procedures for hardening ferrous materials heat from the outside, for example by indirect heat or direct firing. Since finely divided iron is very flammable, these contain Method a certain danger, whereas the method according to the invention protects against the effects Offers pyrophoric properties. The one required to achieve the desired consolidation Time depends on the conditions, e.g. B. the amount of moisture present and the extent the air access to the units to be aged.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples illustrate the invention without restricting it.

example 1

Ein eisenhaltiges Erz, nämlich eisenhaltiger Sandstein, das etwa 24°/o Eisen enthält, wurde in einem Horizontaldrehofen mit Koks bei erhöhter Temperatur reduziert, bis etwa 61% des Eisengehalts des Erzes als metallisches Eisen vorlagen. Das aus dem Ofen abgezogene reduzierte Eisenerz wurde zerkleinert und dann zur Entfernung von überschüssigem Koks, der Gangart und anderen Nebenprodukten der Reduktion an sich bekannten Trennungsverfahren unterworfen. Das abgetrennte metallisches Eisen enthaltenden Konzentrat ergab folgende Analysenwerte (Trockenbasis) : A ferrous ore, namely ferrous sandstone, which contains about 24 per cent. Iron, was found in one Horizontal rotary kiln with coke at elevated temperature reduced to about 61% of the iron content of the Ore as metallic iron. The reduced iron ore withdrawn from the furnace was crushed and then to remove excess coke, gangue, and other by-products of the Reduction subjected to separation processes known per se. The severed metallic iron containing concentrate gave the following analysis values (dry basis):

Analyseanalysis

Gesamt-Fe 89,51%Total Fe 89.51%

MetallischesFe 73,83%Metallic Fe 73.83%

SiO₂ 4,1%SiO ₂ 4.1%

Al₂O₃ 1,35%Al ₂ O ₃ 1.35%

CaO 0,38%CaO 0.38%

MgO 0,09%MgO 0.09%

P 0,11%P 0.11%

Mn 0,05%Mn 0.05%

Während der Konzentrierung war das gebildete metallisches Eisen enthaltende Konzentrat mit Wasser behandelt worden und enthielt, wie festgestellt wurde, etwa 10% Wasser, bezogen auf das Gewicht des trockenen Konzentrats.During the concentration, the formed metallic iron-containing concentrate was with Water and was found to contain about 10% water based on that Weight of dry concentrate.

Das metallisches Eisen enthaltende Konzentrat wurde in einer üblichen Zwei-Walzen-Brikettpresse zu rohen oder ungehärteten Briketts mit den Abmessungen von etwa 12 · 12-40 mm brikettiert.The metallic iron-containing concentrate was added in a conventional two-roll briquette press raw or unhardened briquettes with the dimensions of about 12 x 12-40 mm.

Etwa 225 kg der feuchten Rohbriketts wurden in ein geschlossenes Reaktionsgefäß gebracht, in das ein Kohlendioxydstrom eingeleitet wurde. Zunächst wurde das Kohlendioxyd so schnell, wie es zugeführt wurde, absorbiert und erst mit der Abnahme der Ab-Sorptionsgeschwindigkeit nahm der Druck im Gefäß zu. Die Kohlendioxydzufuhr wurde fortgesetzt, bis der Druck im Reaktionsgefäß etwa 0,25 atü betrug. Insgesamt wurden etwa 3,85 kg Kohlendioxyd eingesetzt. Man beließ die Briketts noch einige Minuten in dem Reaktionsgefäß. Nach der Entfernung aus dem Gefäß ließ man die Briketts in Luft altern, wobei Wärme entwickelt wurde. Nach 2 Stunden wurde eine Anzahl der Briketts geprüft, wobei sie sich als wesentlich härter und zäher als die Rohbriketts erwiesen und außerdem das übliche Verladen und Hantieren ohne weiteres auszuhalten vermochten.About 225 kg of the moist raw briquettes were placed in a closed reaction vessel into which a stream of carbon dioxide was introduced. First, the carbon dioxide was as fast as it was fed, absorbed and only with the acceptance of waste sorption of pressure increased in the vessel. The addition of carbon dioxide was continued until the pressure in the reaction vessel was about 0.25 atm. A total of about 3.85 kg of carbon dioxide was used. The briquettes were left in the reaction vessel for a few minutes. After removal from the vessel, the briquettes were allowed to age in air, developing heat. After 2 hours, a number of the briquettes was tested, which is suitable as much harder and tougher than the Rohbriketts he reported, and also the usual loading and Han animals were able to readily withstand.

Example 2

Rohe, nach Beispiel 1 hergestellte Briketts wurden in ein bedecktes Gefäß eingebracht und einem leichten Strom von Kohlendioxyd ausgesetzt. Das das Gefäß mit der Atmosphäre in Berührung stand, konnte sich kein Druck ausbilden. Nach 30minütiger Behandlung mit dem Kohlendioxydstrom wurden die Briketts durch Zutritt von Luft altern gelassen. Die harten Briketts hielten im Gegensatz zu den Rohbriketts das normale Hantieren und Bearbeiten aus. Außerdem ertrugen sie eine Druckbelastung von 105 kg/cm², ohne zu zerkrümeln und zerbrachen nicht, wenn sie aus 9 m Höhe auf eine Betonfläche fallen gelassen wurden.Raw briquettes made according to Example 1 were placed in a covered vessel and exposed to a gentle stream of carbon dioxide. Since the vessel was in contact with the atmosphere, no pressure could develop. After treatment with the stream of carbon dioxide for 30 minutes, the briquettes were allowed to age by admitting air. In contrast to the raw briquettes, the hard briquettes withstood normal handling and processing. In addition, they endured a compressive load of 105 kg / cm ² without crumbling or breaking when dropped onto a concrete surface from a height of 9 m.

Example 3

Zur Erläuterung, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere Arten von Eisenkonzentraten anwendbar ist und nicht von der Gegenwart eines der bekannten Bindemittel abhängt, wurde ein durch Reduktion mit Wasserstoff erhaltenes Pulver mit einem Gehalt von 95,17% Gesamteisen und 86,36% metallischem Eisen, das frei von Erdalkalien war, als Ausgangsmaterial verwendet. Das Eisenpulver wurde mit etwa 10% seines Gewichtes an Wasser befeuchtet und das befeuchtete Pulver wurde dann bei 350 kg/cm² in einer Laboratoriumsbrikettpresse gepreßt. Während des Pressens wurden etwa 2,5% des Wassers ausgequetscht. Die erhaltenen Briketts wurden in ein Reaktionsgefäß übergeführt und 30 Minuten mit Kohlendioxyd bei einem Druck von 0,7 atü behandelt. Sobald die Briketts der Luft ausgesetzt wurden, wurden sie sehr warm. Nach 16stündigem AlternTo illustrate that the process according to the invention can also be applied to other types of iron concentrates and does not depend on the presence of one of the known binders, a powder obtained by reduction with hydrogen with a content of 95.17% total iron and 86.36% metallic iron was used which was free from alkaline earths was used as the starting material. The iron powder was moistened with about 10% of its weight in water and the moistened powder was then ^{pressed at 350 kg / cm 2} in a laboratory briquette press. About 2.5% of the water was squeezed out during pressing. The briquettes obtained were transferred to a reaction vessel and treated for 30 minutes with carbon dioxide at a pressure of 0.7 atm. As soon as the briquettes were exposed to the air, they became very warm. After 16 hours of aging

Claims

they were tested by pressing in a laboratory press, requiring a pressure in excess of 140 kg / cm2 to break them. B e i s ρ i e 1 4 The procedure described in Example 3 was repeated, but instead of the iron obtained by hydrogen reduction, an electrolytically produced iron powder free of alkaline earths was used. The electrolyte iron used contained 95.96% total iron and 88.44% metallic iron. After the compression, carbonization and aging carried out as described in Example 3, the strength of the electrolyte iron briquettes was tested. The sides of the briquettes only crumbled at around 250 kg / cm2, but further disintegration occurred even at the press capacity limit, i.e. H. at over 700 kg / cm2, not a. 20 patent claims:

1. Process for the production of hardened agglomerates from loose, finely divided, ferrous

Material that contains a significant amount of metallic iron, characterized by that this material is agglomerated, that first the agglomerates thus formed with carbon dioxide treated with simultaneous or previous supply of moisture and the moist, Agglomerates containing carbon dioxide in the presence of an oxygen-containing gas will.

2. The method according to claim 1, characterized in that an amount of moisture from 1 to 10% of the weight of the material to be treated is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the moisture is the material is fed before agglomeration.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the agglomeration is carried out with the aid of a briquette press under pressures of 35 to 7000 kg / cm ² .

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that as ferrous Material an ore concentrate with freshly reduced iron is used.