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DE102024111430A1 - Sinter for a direct reduction process, process for its production and mixture for producing a sinter - Google Patents

Sinter for a direct reduction process, process for its production and mixture for producing a sinter

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Publication number
DE102024111430A1
DE102024111430A1 DE102024111430.4A DE102024111430A DE102024111430A1 DE 102024111430 A1 DE102024111430 A1 DE 102024111430A1 DE 102024111430 A DE102024111430 A DE 102024111430A DE 102024111430 A1 DE102024111430 A1 DE 102024111430A1
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DE
Germany
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sinter
mno
ore
proportion
mgo
Prior art date
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Application number
DE102024111430.4A
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German (de)
Inventor
Herbert Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine Stahl GmbH
Original Assignee
Voestalpine Stahl GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine Stahl GmbH filed Critical Voestalpine Stahl GmbH
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Priority to EP25169924.5A priority patent/EP4640855A1/en
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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Sinters für Direktreduktion, wobei ein karbonatisches Eisenerz mit einem Manganoxidgehalt von über 1.0 Gew.-% mit einem weiteren Sintererz, insbesondere einem hämatitreichen Sintererz, mit einem Fe2O3-Gehalt von über 50%, und einem Einsatzstoff umfassend CaO und MgO zu einer Sinter-Rohmischung vermengt und anschließend unter Druck erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an karbonatischem Eisenerz und anderen Einsatzstoffen, welche CaO und MgO enthalten, so gewählt wird, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1 sodass der Gehalt an Manganoxid MnO im fertigen Sinter 0.77 -2.3 Gew.-% und der Gehalt an Magnesiumoxid MgO 1.6-4.2 Gew.-% beträgt,
dabei ist:
• pMnO der Anteil von MnO im fertigen Sinter;
• pMnO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff;
• pCO2,i der Anteil von CO2 im i-ten Einsatzstoff;
• xi der Anteil des i-ten Einsatzstoffes in der Mischung vor dem Sinterprozess
• PMgO der Anteil von MnO im fertigen Sinter;
• pMgO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff;
• fkorr ein Korrekturfaktor, der den Anteil der Ausgasung von Sauerstoff berücksichtigt und gleich 0,95 ist.
A process for producing a sinter for direct reduction, wherein a carbonate iron ore having a manganese oxide content of more than 1.0 wt.% is mixed with another sinter ore, in particular a hematite-rich sinter ore, having an Fe 2 O 3 content of more than 50%, and a feedstock comprising CaO and MgO to form a sinter raw mixture and then heated under pressure, characterized in that the amount of carbonate iron ore and other feedstocks containing CaO and MgO is selected such that the following equations are satisfied p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1 so that the content of manganese oxide MnO in the finished sinter is 0.77 -2.3 wt.% and the content of magnesium oxide MgO is 1.6-4.2 wt.%,
This includes:
• p MnO is the proportion of MnO in the finished sinter;
• p MnO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock;
• p CO2,i is the proportion of CO2 in the i-th feedstock;
• xi is the proportion of the i-th feedstock in the mixture before the sintering process
• P MgO is the proportion of MnO in the finished sinter;
• p MgO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock;
• f corr is a correction factor that takes into account the proportion of oxygen outgassing and is equal to 0.95.

Description

Die Erfindung betrifft Sinter für ein Direktreduktionsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Mischung zur Herstellung eines Sinters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to sinter for a direct reduction process according to the preamble of claim 1 and to a process for its production according to the preamble of claim 8. Furthermore, the invention relates to a mixture for producing a sinter according to the preamble of claim 12.

Die Herstellung von Roheisen erfolgt durch Reduktion des Eisenerzes. Ein bekannter und etablierter Prozess ist der Hochofenprozess, bei welchen die Reduktion des Eisenerzes mittels Kohlenstoff bewerkstelligt wird. Als Reduktionsmittel dient hauptsächlich Kohlenstoffmonoxid, das durch Verbrennung von Koks direkt im Hochofen erzeugt wird.Pig iron is produced by reducing iron ore. A well-known and established process is the blast furnace process, in which the reduction of iron ore is achieved using carbon. The reducing agent used is primarily carbon monoxide, which is produced by burning coke directly in the blast furnace.

Das aufbereitete Eisenerz wird zusammen mit Koks und Kalkstein in den Hochofen geladen. Durch den Einsatz von heißem Luftstrom und Kohlenstoff, beispielsweise aus dem Koks, werden die Eisenoxide im Erz zu flüssigem Roheisen reduziert. Die dabei ablaufende Reduktionsreaktion lautet: Fe2O3 +3CO → 2Fe + 3CO2. The processed iron ore is loaded into the blast furnace along with coke and limestone. Using a hot air stream and carbon, for example from the coke, the iron oxides in the ore are reduced to liquid pig iron. The reduction reaction that occurs is: Fe 2 O3 +3CO → 2Fe + 3CO 2 .

Im Eisenerz können Beimengungen enthalten sein, die durch bestimmte Zuschläge entfernt werden müssen. Die Mischung von Eisenerz, Zuschlägen und gegebenenfalls auch Schrott wird Möller genannt. Für die Funktion des Hochofens ist es wichtig, dass die Schichten von Koks und Möller immer aufeinander folgen. Dieser Aufbau wird Möllersäule genannt.Iron ore may contain impurities that must be removed with certain additives. The mixture of iron ore, additives, and possibly scrap is called burden. For the proper functioning of the blast furnace, it is important that the layers of coke and burden always follow one another. This structure is called a burden column.

Die im Möller enthaltenen Zuschlagstoffe, wie beispielsweise Siliziumoxid, Calciumoxid und andere, dienen während des Hochofenprozesses zur Bindung der unerwünschten Bestandteile des Erzes in der Schlacke und senken zudem die Schmelztemperatur der Schlacke.The additives contained in the burden, such as silicon oxide, calcium oxide and others, serve to bind the undesirable components of the ore in the slag during the blast furnace process and also lower the melting temperature of the slag.

Das flüssige Eisen läuft im Hochofen nach unten und sammelt sich dort unter der flüssigen Schlacke. Im Gegensatz dazu steigen die Gase weiter nach oben und wärmen im oberen Ofenbereich (Gicht) die frischen Ausgangsmaterialien vor, bevor sie als Gichtgas aus dem Hochofen entweichen.The molten iron flows downwards in the blast furnace and collects beneath the molten slag. In contrast, the gases continue to rise and preheat the fresh starting materials in the upper furnace area (top furnace) before escaping from the blast furnace as blast furnace top gas.

Die Direktreduktion ist ein alternativer Prozess zur traditionellen Roheisenherstellung in Hochöfen. Während im Hochofenverfahren Eisenerz durch den Einsatz von Kohlenstoff (in Form von Koks) reduziert wird, erfolgt die Direktreduktion ohne den Zwischenschritt der Schmelze. Stattdessen wird das Eisenerz direkt reduziert, in der Regel durch den Einsatz von Erdgas oder anderen Reduktionsmitteln.Direct reduction is an alternative process to traditional pig iron production in blast furnaces. While the blast furnace process reduces iron ore using carbon (in the form of coke), direct reduction takes place without the intermediate smelting step. Instead, the iron ore is reduced directly, usually using natural gas or other reducing agents.

Im Gegensatz zum Hochofenverfahren, bei dem Eisenerz zu flüssigem Roheisen reduziert wird, erfolgt bei der Direktreduktion die Reduktion des Eisenerzes direkt zu metallischem Eisen. Dies bedeutet, dass das Eisen nie flüssig ist. Das Ergebnis der Direktreduktion ist Direct Reduced Iron (DRI) oder auch als Sponge-Eisen bekannt. DRI hat eine poröse Struktur und ist in der Regel metallisch glänzend.In contrast to the blast furnace process, in which iron ore is reduced to liquid pig iron, in direct reduction the iron ore is reduced directly to metallic iron. This means that the iron is never liquid. The result of direct reduction is direct reduced iron (DRI), also known as sponge iron. DRI has a porous structure and is usually metallically lustrous.

Typische Reduktionsmittel sind Erdgas (Methan), Wasserstoff oder Kohlenmonoxid. Diese Gase reagieren mit dem Eisenerz und reduzieren es zu metallischem Eisen. Direktreduktionsanlagen kommen - anders als Hochöfen - ohne Kokskohle aus. Heutige Aggregate nutzen vor allem Erdgas.Typical reducing agents are natural gas (methane), hydrogen, or carbon monoxide. These gases react with the iron ore, reducing it to metallic iron. Direct reduction plants, unlike blast furnaces, do not require coking coal. Today's plants primarily use natural gas.

Das erzeugte DRI kann direkt in Elektrolichtbogenöfen oder Konverterstahlwerken eingesetzt werden, um Stahl herzustellen.The produced DRI can be used directly in electric arc furnaces or converter steelworks to produce steel.

Vorteile der Direktreduktion sind unter anderem eine geringere Umweltauswirkung (geringerer CO2-Ausstoß) im Vergleich zum Hochofenverfahren und die Möglichkeit, verschiedene Eisenerze effizient zu verarbeiten.Advantages of direct reduction include a lower environmental impact (lower CO2 emissions) compared to the blast furnace process and the ability to efficiently process various iron ores.

Eine Direktreduktionsanlage ist ein Schachtofen. Oben werden Eisenerz-Pellets eingefüllt, die kontinuierlich hinuntersacken. Zeitgleich strömt Reduktionsgas - Kohlenmonoxid und Wasserstoff - den Ofen hinauf. Durch das Reduktionsgas werden Sauerstoffatome von Eisenoxid abgespalten. So wird aus Fe2O3 erst Fe3O4, dann FeO und schließlich Fe. Das reduzierte Eisen enthält Restkohlenstoff und fällt unten als fester, kugelförmiger Eisenschwamm heraus. Dieses reduzierte Eisen wird im Stahlwerk anschließend zu Stahl legiert.A direct reduction plant is a shaft furnace. Iron ore pellets are loaded at the top and continuously sink down. At the same time, reducing gas – carbon monoxide and hydrogen – flows up the furnace. The reducing gas splits off oxygen atoms from iron oxide. Thus, Fe2O3 first becomes Fe3O4 , then FeO, and finally Fe. The reduced iron contains residual carbon and falls out at the bottom as a solid, spherical iron sponge. This reduced iron is then alloyed into steel in the steelworks.

Es sind zwei DRI-Verfahren bekannt: Midrex und Energiron.Two DRI procedures are known: Midrex and Energiron.

Das Midrex-Verfahren ist auf einen externen Reformer angewiesen, in dem Methan in die Reduktionsgase Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid gecrackt wird. Das Reduktionsgas wird bei einem vergleichsweise moderaten Druck von 2,5 bar und bei einer Temperatur um 950 °C in den Reaktor eingebracht. Oben am Schachtofen wird das CO2- und wasserreiche Abgas aufgefangen und abgekühlt, sodass das Wasser heraustropfen kann. Das CO2 gelangt in den Reformer und der Prozess beginnt von vorne.The Midrex process relies on an external reformer in which methane is cracked into the reducing gases hydrogen and carbon monoxide. The reducing gas is introduced into the reactor at a comparatively moderate pressure of 2.5 bar and a temperature of around 950 °C. At the top of the shaft furnace, the CO2- and water-rich exhaust gas is collected and cooled, allowing the water to drip out. The CO2 enters the reformer, and the process begins again.

Im Energiron-Reaktor sind die Drücke höher - 6 bar bis 8 bar - und die Temperatur ist deutlich höher: 1050 °C bis 1080 °C. Das CO2 wird chemisch aus dem Abgas herausgewaschen und kann vermarktet werden. Der restliche Gasstrom wird befeuchtet, mit frischem Erdgas versetzt, in einem Prozessgaserhitzer erwärmt und schließlich in den Reaktor gebracht.In the Energiron reactor, the pressures are higher—6 to 8 bar—and the temperatures are significantly higher: 1050 to 1080 °C. The CO2 is chemically scrubbed from the exhaust gas and can be marketed. The remaining gas stream is humidified, mixed with fresh natural gas, heated in a process gas heater, and finally fed into the reactor.

Vor der Reduktion im Hoch- oder Schachtofen wird das Eisenerz aufbereitet. Bei Eisenerz handelt es sich um natürlich vorkommende Verbindungen von Eisen und Sauerstoff sowie Gestein. Das Gestein enthält kaum nutzbares Eisen und wird als Gangart bezeichnet. Um Eisenerze wirtschaftlich für die Reduktion zu nutzen, muss die Gangart von den Eisenoxidverbindungen getrennt werden, was im Zuge der Erzaufbereitung geschieht. Die auf diesem Wege aufbereiteten Eisenerze sind für einen Einsatz zu fein. Rohe Eisenerze weisen normalerweise eine feine Körnung auf, wie beispielsweise < 5 mm, meistens aber < 2 mm. Sie sind für einen direkten Einsatz in einem Gasdurchströmungsreaktor, wie beispielsweise einem Schacht- oder Hochofen, zum Zweck einer Reduktion des oxidischen Eisens durch Reduktiongas wegen ihrer mangelnder Permeabilität in einer Möllersäule nicht geeignet.Before reduction in a blast furnace or shaft furnace, the iron ore is processed. Iron ore consists of naturally occurring compounds of iron and oxygen, as well as rock. The rock contains hardly any usable iron and is called gangue. In order to use iron ore economically for reduction, the gangue must be separated from the iron oxide compounds, which occurs during ore processing. The iron ores processed in this way are too fine for use. Raw iron ores normally have a fine grain size, for example < 5 mm, but mostly < 2 mm. They are not suitable for direct use in a gas-flow reactor, such as a shaft furnace or blast furnace, for the purpose of reducing the oxide iron using reducing gas, due to their lack of permeability in a burden column.

Um die notwendige Körnung des Eisenträgermaterials gewährleisten zu können, werden die Feinerze zuerst in einer Schüttung mithilfe eines integrierten festen Brennstoffs zusammengebacken, wodurch die Reaktionswärme oberflächliche Erweichung bzw. teilweises Schmelzen der Feinerzpartikel verursacht. Dies wird in einer Sinteranlage bewerkstelligt, in welcher das Eisenträgermaterial zu größeren Stücken verbunden wird. Das Stückigmachen wird auch Agglomeration genannt. Das Agglomerationsprodukt wird Sinter genannt.To ensure the required grain size of the iron carrier material, the fine ores are first agglomerated in a bed using an integrated solid fuel. The reaction heat causes surface softening or partial melting of the fine ore particles. This is accomplished in a sintering plant, where the iron carrier material is combined into larger pieces. This process is also called agglomeration. The agglomeration product is called sinter.

Der Sinter hat verschiedene Funktionen und trägt maßgeblich zur Prozess-Effizienz bei. Insbesondere kann ein gut ausgewählter Sinter mit genau abgestimmten Eigenschaften die Permeabilität der Möllersäule verbessern. Sinter verbessert die Durchlässigkeit des Hochofenmaterials, was den Fluss des Reduktionsgases durch die Materialschicht fördert. Dies ist besonders wichtig für einen effizienten Reduktionsprozess.Sinter has various functions and contributes significantly to process efficiency. In particular, a well-selected sinter with precisely matched properties can improve the permeability of the burden column. Sinter improves the permeability of the blast furnace material, which promotes the flow of reducing gas through the material layer. This is particularly important for an efficient reduction process.

Zudem dient Sinter als Trägermaterial für das Eisenerz.Sinter also serves as a carrier material for the iron ore.

Zusätzlich zum Eisenerz können dem Sinter andere Materialien beigefügt werden, um die chemische Zusammensetzung des Hochofenmaterials zu steuern und die Qualität des erzeugten Roheisens zu beeinflussen.In addition to iron ore, other materials can be added to the sinter to control the chemical composition of the blast furnace material and influence the quality of the pig iron produced.

Außerdem können Sintereigenschaften je nach Verwendungszweck, z.B. für den Einsatz im Hochofen oder in einem DRI-Verfahren, eingestellt werden. Konventionell wird dies durch den Zusatz bestimmter Additive, wie beispielsweise Bindemittel, Flussmittel, Weichmacher oder oberflächenaktiver Substanzen, bewerkstelligt.In addition, sintering properties can be adjusted depending on the intended use, e.g., for use in a blast furnace or in a DRI process. Conventionally, this is achieved by adding certain additives, such as binders, fluxes, plasticizers, or surfactants.

Aus der US 4 657 584 ist ein Sinter bekannt, welcher 3 - 5,5 % MgO enthält, wobei mindestens 20 % des MgO aus einem anderen Magnesiumoxidträger als Dolomit stammt. Der Sinter weist eine gute Festigkeit auf, wenn die Partikelgröße des Magnesiumoxidträgermaterials in einem definierten Größenbereich liegt, d. h. dass nicht mehr als 20 % der Partikel eine Größe von kleiner 375 µm aufweisen. Der Dolomitanteil darf dabei nicht mehr als 25 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Magnesiumoxidträgers, betragen.From the US 4,657,584 A sinter is known that contains 3-5.5% MgO, with at least 20% of the MgO coming from a magnesium oxide carrier other than dolomite. The sinter exhibits good strength if the particle size of the magnesium oxide carrier material lies within a defined size range, i.e., no more than 20% of the particles are smaller than 375 µm. The dolomite content must not exceed 25%, based on the total mass of the magnesium oxide carrier.

Aus der EP 3 889 278 A1 ist ein Eisenerzagglomerat bekannt, welches zu 70-100 % aus Eisenerz besteht und zudem 0-30 % Feinanteile von Flussmitteln, 1-5 % Bindemittel und 0-5 % Weichmacher enthält. Das Bindemittel besteht aus Na2O, SiO2 und H2O und liegt als Nanomaterial vor. Das verwendete Eisenerz besteht aus 30-68 % Eisen, zu 0,5-15 % aus SiO2, zu 0,1-5,0 % aus Al2O3 und zu 0,1-2 % aus Mn.From the EP 3 889 278 A1 An iron ore agglomerate is known that consists of 70-100% iron ore and also contains 0-30% flux fines, 1-5% binder, and 0-5% plasticizer. The binder consists of Na2O, SiO2, and H2O and is present as a nanomaterial. The iron ore used consists of 30-68% iron, 0.5-15% SiO2, 0.1-5.0% Al2O3, and 0.1-2% Mn.

Die Festigkeit des Sinters wird durch das Nano-Bindemittel gewährleistet, welches als ein Komposit-Netzwerk fungiert und dadurch eine Agglomeration der feinen Erzpartikel ermöglicht.The strength of the sinter is ensured by the nano-binder, which acts as a composite network and thus enables agglomeration of the fine ore particles.

Aus der US 6 921 427 ist ein Sinter bekannt, welcher 80-95 % feines Eisenerz, 3-10 % Bindemittel, 2-6 % Wasser und 0,05-0,2 % oberflächenaktive Substanzen enthält. Das Eisenerz umfasst 20-25 % Fe2O3, 40-60 % CaO und MgO, 12-18 % SiO2 bzw./und Al2O3. Die Festigkeit des Sinters wird durch das Bindemittel gesteuert und eingestellt, welches ein eisenhaltiges mineralisches Bindemittel ist, und kann Werte zwischen 10 und 40 MPa haben.From the US 6,921,427 A sinter is known that contains 80-95% fine iron ore, 3-10% binder, 2-6% water, and 0.05-0.2% surfactants. The iron ore comprises 20-25% Fe2O3, 40-60% CaO and MgO, and 12-18% SiO2 and/or Al2O3. The strength of the sinter is controlled and adjusted by the binder, which is a ferrous mineral binder, and can have values between 10 and 40 MPa.

Aus der CN 11369238 A ist ein Sintermaterial bekannt, welches 10-13 % Eisenoxid, ≥ 5,20 % SiO2, 1,8-2,5 % MgO umfasst. Das Verhältnis CaO/SiO2 kann Werte zwischen 1,9 und 2,3 aufweisen. Das Verhältnis Al2O3/SiO3 ist ≤ 0,40. Als Bindemittel wird hierbei Kalk, insbesondere Brandkalk, verwendet, welcher mit anderen magnesiumhaltigen Flussmitteln, wie beispielsweise Magnesit, Dolomit, leicht gebranntem Dolomit o.Ä., vermischt wird. Der Anteil an Brandkalk beträgt mehr als 6 %, um die gewünschte Festigkeit des fertigen Sinterproduktes zu erreichen. Die Verwendung des Brandkalks trägt maßgeblich zur Festigkeit des fertigen Sinterproduktes bei.From the CN 11369238 A A sintered material is known that contains 10-13% iron oxide, ≥ 5.20% SiO2, and 1.8-2.5% MgO. The CaO/SiO2 ratio can range between 1.9 and 2.3. The Al2O3/SiO3 ratio is ≤ 0.40. Lime, particularly quicklime, is used as a binder, which is mixed with other magnesium-containing fluxes, such as magnesite, dolomite, lightly burnt dolomite, or similar. The quicklime content is more than 6% to achieve the desired strength of the finished sintered product. The use of quicklime contributes significantly to the strength of the finished sintered product.

Das Problem, insbesondere bei einer DRI- Reduktion, ist ein unkontrollierter Kornzerfall des Sinters, insbesondere im Temperaturbereich zwischen 500 und 600 °C unter reduzierenden Bedingungen infolge einer Umwandlung von Hämatit zu Magnetit. Dies führt zu Spannungen im Gefüge und dessen teilweiser Zerstörung., während dabei vermehrt Feinanteile entstehen. Dies beeinträchtigt die Permeabilität der Möllersäule erheblich.The problem, especially with DRI reduction, is uncontrolled grain disintegration of the sinter, especially in the temperature range between 500 and 600 °C under reducing conditions due to the transformation of hematite to magnetite. This leads to stresses in the microstructure and its partial destruction, while increasing the formation of fines. This significantly impairs the permeability of the burden column.

Die beträchtlichen negativen Auswirkungen des Sinterzerfalls werden im Hochofen durch die Struktur und Kombination des Möllers, wie beispielsweise durch Hochofenpellets und Stückerz, kompensiert. Die größte Rolle dabei spielt allerdings die Verwendung des metallurgischen Kokses, welcher maßgeblich die Kompensation des Sinterzerfalls bewirkt.The considerable negative effects of sinter decay are offset in the blast furnace by the structure and combination of the burden, such as blast furnace pellets and lump ore. However, the most important role is played by the use of metallurgical coke, which significantly offsets sinter decay.

Im gasreduktionsbasierten Schachtofen, wie beispielsweise bei einer DRI- Reduktion, ist eine Kompensation durch den metallurgischen Koks nicht gegeben. Aus diesem Grund kann das oben beschriebene Zerfall-Verhalten des Sinters gravierende Auswirkungen auf den Prozess haben und ist deshalb nicht zulässig.In gas reduction-based shaft furnaces, such as DRI reduction, compensation by the metallurgical coke is not possible. For this reason, the decomposition behavior of the sinter described above can have serious consequences for the process and is therefore not permissible.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Sinter bereitzustellen, welcher eine besonders gute thermische Stabilität, insbesondere am Anfang der Gasreduktion, aufweist und die Anforderungen eines Einsatzmaterials für Direktreduktionsschachtofen zuverlässig erfüllt.The object of the invention is therefore to provide a sinter which has particularly good thermal stability, in particular at the beginning of gas reduction, and which reliably meets the requirements of a feed material for direct reduction shaft furnaces.

Die Aufgabe wird durch den Sinter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.The object is achieved by the sinter having the features of claim 1.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Sinterherstellung zu schaffen, welches einen Sinter mit einer besonders guten thermischen Stabilität, insbesondere am Anfang der Gasreduktion, und die Anforderungen eines Einsatzmaterials für Direktreduktionsschachtofen zuverlässig erfüllt, bereitstellt.A further object of the invention is to provide a method for sinter production which provides a sinter with particularly good thermal stability, in particular at the beginning of gas reduction, and reliably meets the requirements of a feed material for direct reduction shaft furnaces.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 erfüllt.The object is achieved by the method having the features of claim 8.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischung zur Herstellung eines Sinters bereitzustellen, welcher eine besonders gute thermische Stabilität, insbesondere am Anfang der Gasreduktion, aufweist und die Anforderungen eines Einsatzmaterials für Direktreduktionsschachtofen zuverlässig erfüllt.A further object of the invention is to provide a mixture for producing a sinter which has particularly good thermal stability, in particular at the beginning of gas reduction, and reliably meets the requirements of a feed material for direct reduction shaft furnaces.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 erfüllt.The object is achieved by the method having the features of claim 12.

Die Eigenschaften des Fertigsinters sind äußerst relevant für einen optimalen Betrieb und somit auch für eine gleichbleibend hohe Qualität des DRI- oder HBI-Produktes.The properties of the finished sinter are extremely relevant for optimal operation and thus also for a consistently high quality of the DRI or HBI product.

Die Verringerung der thermischen Stabilität wird auch als Niedertemperaturkornzerfall (RDI - reduction disintegration index) definiert und ist ein spezielles Phänomen, das beim Sinter auftritt. Dieser Zerfall des Sinterkornes tritt bei leicht reduzierenden Bedingungen in einem Temperaturbereich von etwa 500 - 550 °C auf. Eine der Ursachen für den Zerfall ist die Umwandlung des Hämatitkorns zu Magnetit-Lamellen. Denn die Umwandlung bei diesen Bedingungen verursacht einen Volumensprung, welcher Risse und somit den Kornzerfall verursacht. Der Kornzerfall senkt die Durchgasbarkeit und damit die Produktivität des Schachtofenprozesses erheblich.The reduction in thermal stability is also defined as low-temperature grain disintegration (RDI - reduction disintegration index) and is a specific phenomenon that occurs during sintering. This disintegration of the sintered grain occurs under slightly reducing conditions in a temperature range of approximately 500–550 °C. One of the causes of this disintegration is the transformation of the hematite grain into magnetite lamellae. This transformation under these conditions causes a volume jump, which causes cracks and thus grain disintegration. This grain disintegration significantly reduces the gas permeability and thus the productivity of the shaft furnace process.

Die Erfinder haben erkannt, dass die gewünschte thermische Stabilität insbesondere durch eine fein abgestimmte und regulierte Zusammensetzung des Sinters erreicht werden kann. Dabei spielen die Erzauswahl, -kombination und das Mischungsverhältnis im Mischgut eine wichtige Rolle.The inventors recognized that the desired thermal stability can be achieved, in particular, through a finely tuned and regulated composition of the sinter. The ore selection, combination, and mixing ratio in the mix play an important role.

Die ausgewählten Eisenerze werden miteinander vermischt und mittels Erhitzung in einer Sinteranlage zu größeren Agglomeraten gesintert. Während des Prozesses bilden sich neue Phasen, welche chemisch modifiziert sind und von der Art der Zuschläge und eingesetzten Eisenerze abhängen.The selected iron ores are mixed together and sintered into larger agglomerates by heating in a sintering plant. During the process, new phases form, which are chemically modified and depend on the type of aggregates and iron ores used.

Während des Sinterns erfolgt eine thermische Umwandlung der für den Niedertemperatur-Zerfall relevanten Phasen. Aus Erzen, die Eisenkarbonat FeCO3 enthalten, wird das Kohlenstoffdioxid CO2 ausgetrieben und das verbleibende FeO weitgehend zu Fe2O3 aufoxidiert. Dies erfolgt ebenso bei Erzen, die Eisenoxide in Form von Magnetit Fe3O4 enthalten, d.h. auch hier steigt der Fe2O3-Gehalt und der Fe3O4-Gehalt sinkt. Erze, die nur aus Hämatit Fe2O3 bestehen, werden in der Brennfront durch die reduzierende Wirkung des Kokses zunächst teilweise zu FeO reduziert und mit der nachströmenden Luft ebenso wie das FeO aus Magnetit oder Eisenkarbonat wieder weitgehend zu Fe2O3 oxidiert.During sintering, a thermal transformation of the phases relevant for low-temperature decomposition takes place. From ores containing iron carbonate FeCO 3 , the carbon dioxide CO 2 is driven off and the remaining FeO is largely oxidized to Fe 2 O 3 . This also occurs with ores containing iron oxides in the form of magnetite Fe 3 O 4 , i.e. here too the Fe 2 O 3 content increases and the Fe 3 O 4 content decreases. Ores consisting only of hematite Fe 2 O 3 are initially partially reduced to FeO in the combustion front by the reducing effect of the coke and are then largely oxidized again to Fe 2 O 3 with the inflowing air, just like the FeO from magnetite or iron carbonate.

Infolgedessen steigt der Fe2O3-Gehalt im Endprodukt, während der Gehalt an FeO, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung vor dem Sintern, insgesamt reduziert wird.As a result, the Fe 2 O 3 content in the final product increases, while the FeO content, relative to the total composition before sintering, is reduced overall.

Für die thermische Stabilität des Endprodukts ist die Endzusammensetzung, d.h. die Zusammensetzung nach dem Sintern und nach dem Austreiben des CO2, entscheidend.The final composition, i.e. the composition after sintering and after expulsion of CO 2 , is crucial for the thermal stability of the final product.

Bei dem vorliegenden Sinter für Direktreduktion ist insbesondere der Gehalt an FeO, MnO und MgO äußerst wichtig.In the present sinter for direct reduction, the content of FeO, MnO and MgO is particularly important.

Während FeO aus Magnetit infolge des Sinterprozesses weitgehend zu Fe2O3 oxidiert werden kann, welches dann als reiner Hämatit zu dem unerwünschten Zerfall führt, verbleiben MnO und MgO als zweiwertige Spinellbildner erhalten und vermögen zusätzlich jeweils die doppelte Stoffmenge Eisen als unschädliches Fe2O3 in das Spinellgitter einzubauen, beispielsweise MnO* Fe2O3 und/oder MgO* Fe2O3. Obwohl chemisch gesehen noch immer ein hoher Anteil an Fe2O3 vorhanden ist, wird dadurch die Menge an Hämatit und dadurch der Zerfall vermindert.While FeO from magnetite can be largely oxidized to Fe 2 O 3 as a result of the sintering process, which then leads to undesirable decomposition as pure hematite, MnO and MgO remain as divalent spinel formers and are each capable of incorporating twice the amount of iron into the spinel lattice as harmless Fe 2 O 3, for example, MnO* Fe 2 O 3 and/or MgO* Fe 2 O 3 . Although chemically speaking, a high proportion of Fe 2 O 3 is still present, this reduces the amount of hematite and thus the decomposition.

Die Erfinder haben erkannt, dass die thermische Stabilität des Sinters auch von der Basizität der Einsatzstoffe abhängt. Im Vordergrund steht hier das Verhältnis CaO/SiO2 im fertigen Sinterprodukt. Die Basizität wird durch die Auswahl der Ausgangsmaterialien eingestellt. Insbesondere wird die Basizität durch die Auswahl der verschiedenen Oxide (Al2O3, SiO2, CaO, MgO u.a.), welche sowohl durch Rohmaterial als auch durch Zuschlagstoffe eingebracht werden, bestimmt.The inventors recognized that the thermal stability of the sinter also depends on the basicity of the input materials. The primary factor here is the CaO/SiO 2 ratio in the finished sintered product. Basicity is adjusted by the selection of the starting materials. In particular, basicity is determined by the selection of the various oxides (Al 2 O 3 , SiO 2 , CaO, MgO, etc.), which are introduced both through raw materials and additives.

Mit zunehmender Basizität nimmt der primäre Hämatitanteil ab und ein Ferritsaum bildet sich um jene Risse, die durch Hämatitumwandlung initiiert wurden. Dadurch wird das Risswachstum behindert und die Festigkeit steigt. Auf der einen Seite fördert ein hoher CaO-Gehalt das Wachstum der gut reduzierbaren Calcioferrite. Im Gegensatz zu einigen anderen Phasen sind Calcioferrite erwünscht, da sie größtenteils sowohl über eine gute Reduzierbarkeit als auch über eine ausreichende Festigkeit verfügen.With increasing basicity, the primary hematite content decreases, and a ferrite rim forms around cracks initiated by hematite transformation. This inhibits crack growth and increases strength. On the one hand, a high CaO content promotes the growth of readily reducible calcioferrites. Unlike some other phases, calcioferrites are desirable because they generally possess both good reducibility and sufficient strength.

Auf der anderen Seite fördert ein hoher Anteil an SiO2 das Wachstum der Calciumsilicate, welche die Reduzierbarkeit des Sinters beeinträchtigen und zur Bildung einer sehr schwer reduzierbaren Schlacke führen, welche in diesem Fall unerwünscht ist. Aus diesem Grund muss die Basizität exakt eingestellt werden, um die gewünschten Zerfallseigenschaften zu erreichen.On the other hand, a high SiO2 content promotes the growth of calcium silicates, which impair the reducibility of the sinter and lead to the formation of a slag that is very difficult to reduce, which is undesirable in this case. Therefore, the basicity must be precisely adjusted to achieve the desired decomposition properties.

Insbesondere höhere Basizitätswerte sind vorteilhaft, weil bei Erhöhung der Basizität die vorher entstandenen Glasphasen und ein Teil des Magnetits als besser reduzierbarer Calciomagnetit vorliegen. Dies gekoppelt mit einem hohen Calcioferritanteil bedingt die steigende Reduzierbarkeit und thermische Stabilität des Sinters.Higher basicity values are particularly advantageous because, with increasing basicity, the previously formed glass phases and a portion of the magnetite are present as more easily reducible calciomagnetite. This, coupled with a high calcioferrite content, results in increased reducibility and thermal stability of the sinter.

Vorzugsweise sollte die Basizität im Bereich von 1,9 - 2,5 liegen. Besonders bevorzugt ist eine Basizität von 2,2 - 2,5.Preferably, the basicity should be in the range of 1.9 - 2.5. A basicity of 2.2 - 2.5 is particularly preferred.

Ein weiterer Aspekt, welcher eine große Rolle bei der Einstellung der thermischen Stabilität spielt, ist die Körnung bzw. Korngröße von Einsatzmaterialien in Bezug auf die Erz-Mineralogie.Another aspect that plays a major role in determining thermal stability is the grain size of feed materials in relation to the ore mineralogy.

Durch eine definierte Auswahl und Anpassung der Korngröße der Feinerzmaterialien, werden die durch unassimilierte Feinerzpartikel hervorgerufenen, bei der Reduktion entstehenden Spannungen eliminiert. Dies trägt maßgeblich zur thermischen Stabilität bei.Through a defined selection and adjustment of the grain size of the fine ore materials, the stresses caused by unassimilated fine ore particles during reduction are eliminated. This contributes significantly to thermal stability.

Deshalb weist der erfindungsgemäße Sinter eine klar definierte Korngrößenverteilung auf.Therefore, the sinter according to the invention has a clearly defined grain size distribution.

Bei einem Einsatz von Hämatit- und/oder Goethit-basierten Erzpartikeln sollen nicht mehr als 16 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, einen Partikeldurchmesser von >1mm haben.When using hematite and/or goethite-based ore particles, no more than 16 wt.%, preferably 10 wt.%, based on the total composition of the ore mixture, should have a particle diameter of >1 mm.

Bei einem Einsatz von anderen als Hämatit- und/oder Goethit-basierten Erzpartikeln sollen mehr als 36 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, einen Partikeldurchmesser von >1mm aufweisen.When using ore particles other than hematite and/or goethite-based particles, more than 36 wt.%, preferably more than 40 wt.%, based on the total composition of the ore mixture, should have a particle diameter of >1 mm.

Die verwendete Erzmischung bzw. die Einsatzmaterialien müssen ebenfalls eine fein abgestimmte und ausgewogene Zusammensetzung, insbesondere in Bezug auf die FeO, MnO und MgO, haben.The ore mixture or feedstock used must also have a finely tuned and balanced composition, particularly with regard to FeO, MnO and MgO.

Eine gezielte Anpassung der chemischen Zusammensetzung durch FeO-, MgO- und Mn-haltige Einsatzmaterialien eliminiert die durch Reduktion verursachten Spannungen in der Sinter-Matrix.A targeted adjustment of the chemical composition by using FeO, MgO and Mn-containing feedstocks eliminates the stresses in the sinter matrix caused by reduction.

Ein erhöhter MgO-Anteil verringert beispielsweise den Hämatit-Anteil zugunsten von Magnetit. Deshalb ist der MgO-Gehalt beim erfindungsgemäßen Fertigsinter 1,60 - 4,20 Gew.%, vorzugsweise 3,5 - 4,2 Gew.-%.For example, an increased MgO content reduces the hematite content in favor of magnetite. Therefore, the MgO content of the finished sinter according to the invention is 1.60–4.20 wt.%, preferably 3.5–4.2 wt.%.

Manganoxide sind ebenfalls an der Bildung des Magnetits bzw. der Spinelle beteiligt. Im Sinter liegen oftmals Spinelle mit der Formel Me2+O·Me23+O3 vor. Dabei ist das Hauptmineral Magnetit (FeO·Fe2O3). Allerdings können die Metallpositionen durchaus auch mit anderen Elementen besetzt sein. Als zweiwertiges Metall liegt in diesem Fall Mangan oder Magnesium vor. Da eine unkontrollierte Magnetitbildung nicht bevorzugt wird, ist der Gehalt an MnO im vorliegenden Sinter 0,60 - 1,75 Gew.%, vorzugsweise 1,50 - 1,75 Gew.%.Manganese oxides also participate in the formation of magnetite and spinels. Spinels with the formula Me 2 + O Me 23 + O 3 are often present in the sinter. The main mineral is magnetite (FeO Fe 2 O 3 ). However, the metal positions can also be occupied by other elements. In this case, manganese or magnesium is present as the divalent metal. Since uncontrolled magnetite formation is not favored, the MnO content in this sinter is 0.60 - 1.75 wt.%, preferably 1.50 - 1.75 wt.%.

Ein hoher FeO, welcher zweiwertiges Eisen enthält, verursacht einerseits die Bildung von Calcioferriten, andererseits auch von Calciomagnetiten. Diese beiden Phasen wirken sich äußerst günstig auf die Kaltfestigkeit des Sinters aus. Deshalb wird im fertigen Sinter ein FeO-Gehalt von 5,8 - 10,0 Gew.%, vorzugsweise von 8,0 - 10,0 Gew.% bevorzugt.A high FeO content, which contains divalent iron, causes the formation of calcioferrites and calciomagnetites. These two phases have a very positive effect on the cold strength of the sinter. Therefore, an FeO content of 5.8–10.0 wt.%, preferably 8.0–10.0 wt.%, is preferred in the finished sinter.

Im vorliegenden Sinter können Flussmittel enthalten sein. Als Flussmittel können insbesondere Kalkstein und/oder Dolomit eingesetzt werden.The sinter may contain fluxes. Limestone and/or dolomite can be used as fluxes.

Zusätzlich können in der Gesamtzusammensetzung Kreislaufstoffe enthalten sein. Hierbei handelt es sich um solche Stoffe wie beispielsweise Schlacken, insbesondere eisenreiche Schlackenfraktionen, oder Eisenstaub, welcher beispielsweise beim Fördern und/oder Transport anfallen.Additionally, the overall composition may contain recycled materials. These include materials such as slag, particularly iron-rich slag fractions, or iron dust, which may be generated during extraction and/or transport.

Kreislaufstoffe werden insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen als Einsatzstoff verwendet. Verschiedene Stäube, Schlacken und Walzzunder enthalten Eisen und/oder Kohlenstoff und können so kostengünstig in den Roheisen- und Stahlerzeugungsprozess rückgeführt werden.Recyclable materials are used as feedstocks, particularly for economic reasons. Various dusts, slags, and mill scales contain iron and/or carbon and can thus be cost-effectively recycled into the pig iron and steel production process.

Außerdem wirken sich die Schlacken insbesondere zu Beginn der Reduktion positiv auf die Reduzierbarkeit des Sinters aus. Der Grund dafür ist eine Rissinitiierung, welche die Oberfläche vergrößert. Allerdings nimmt die Reduzierbarkeit mit zunehmendem Reduktionsfortschritt ab, da durch die Schlacke die Poren blockiert werden und somit die Reduktionskinetik gehemmt wird. Deshalb sollte der Anteil an Kreislaufstoffen bei 1-15 Gew.%, insbesondere bei 5-10 Gew.-%, liegen.In addition, the slag has a positive effect on the reducibility of the sinter, especially at the beginning of the reduction process. This is due to crack initiation, which increases the surface area. However, the reducibility decreases with increasing reduction progress, as the slag blocks the pores and thus inhibits the reduction kinetics. Therefore, the proportion of recycled materials should be between 1 and 15 wt.%, especially between 5 and 10 wt.%.

Der erfindungsgemäße Sinter für Direktreduktion umfassent mindestens ein Eisenerz, welcher zumindest einen oder mehrere Einsatzstoffe, ausgewählt aus der Gruppe von FeO, MnO, MgO, umfasst, wobei der Sinter FeO, MnO, MgO zu FeO 5.80 - 10.0 Gew.-%, vorzugsweise 8.0 - 10.0 Gew.-%, MnO 0.77 - 2.30 Gew.-%, vorzugsweise 1,50 - 1,75 Gew.%, MgO 1.60 - 4.20 Gew.-%, vorzugsweise 3.50 - 4.20 Gew.-%, nach dem Sintern enthält.The sinter according to the invention for direct reduction comprises at least one iron ore, which comprises at least one or more feedstocks selected from the group of FeO, MnO, MgO, wherein the sinter FeO, MnO, MgO to FeO 5.80 - 10.0 wt%, preferably 8.0 - 10.0 wt.%, MnO 0.77 - 2.30 wt%, preferably 1.50 - 1.75 wt.%, MgO 1.60 - 4.20 wt%, preferably 3.50 - 4.20 wt.%, after sintering.

Während des Sinterprozesses werden einerseits die kohlenstoffhaltigen Stoffe in Form von CO2 ausgeschieden, und andererseits FeO zu Fe2O3 aufoxidiert. Die zu erwartenden Anteile von MnO und MgO ergeben sich aus den Ausgangstoffen wie folgt: p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1 During the sintering process, the carbonaceous substances are precipitated in the form of CO 2 , and FeO is oxidized to Fe 2 O 3 . The expected proportions of MnO and MgO are derived from the starting materials as follows: p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1

Dabei ist:

  • • pMnO der Anteil von MnO im fertigen Sinter;
  • • pMnO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff;
  • • pCO2,i der Anteil von CO2 im i-ten Einsatzstoff;
  • • xi der Anteil des i-ten Einsatzstoffes in der Mischung vor dem Sinterprozess;
  • • pMgO der Anteil von MnO im fertigen Sinter;
  • • pMgO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff;
  • • fkorr ein Korrekturfaktor, der den Anteil der Ausgasung von Sauerstoff berücksichtigt.
This includes:
  • • p MnO is the proportion of MnO in the finished sinter;
  • • p MnO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock;
  • • p CO2,i is the proportion of CO2 in the i-th feedstock;
  • • xi is the proportion of the i-th feedstock in the mixture before the sintering process;
  • • p MgO is the proportion of MnO in the finished sinter;
  • • p MgO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock;
  • • f korr a correction factor that takes into account the proportion of oxygen outgassing.

Fkorr berücksichtigt, dass durch die Umwandlung von FeO zu Fe2O3 Sauerstoff aufgenommen wird. Fkorr ist hier 0,95.F corr takes into account that oxygen is absorbed during the conversion of FeO to Fe 2 O 3 . F corr here is 0.95.

Der gewünschte FeO-Anteil ergibt sich mit der für den Sinterprozess üblichen Backzeit unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Einsatzstoffe automatisch.The desired FeO content is automatically determined using the baking time usual for the sintering process, taking into account the feedstocks according to the invention.

Aus diesen drei Gleichungen können die benötigten Anteile der Einsatzstoffe - karbonatisches Erz, Kalkstein und Dolomit und hämatitreiche Eisenerze - ermittelt werden. Der Anteil an Kreislaufstoffen ist bereits vorgegeben, da dieser von der Mange zur Verfügung stehender Stoffe in dem jeweiligen Hüttenwerk abhängt.From these three equations, the required proportions of the feedstocks—carbonate ore, limestone and dolomite, and hematite-rich iron ore—can be determined. The proportion of recycled materials is already predetermined, as it depends on the quantity of materials available at the respective steelworks.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung eines Sinters für Direktreduktion, wobei ein karbonatisches Eisenerz mit einem Manganoxidgehalt von über 1.0 Gew.-% mit einem weiteren Sintererz, insbesondere einem hämatitreichen Sintererz, mit einem Fe2O3-Gehalt von über 50%, und einem Einsatzstoff umfassend CaO und MgO zu einer Sinter-Rohmischung vermengt und anschließend unter Druck erhitzt wird, wobei die Menge an karbonatischem Eisenerz und anderen Einsatzstoffen, welche CaO und MgO enthalten, so gewählt wird, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i   x i = 1 sodass der Gehalt an Manganoxid MnO im fertigen Sinter 0.77 -2.3 Gew.-% und der Gehalt an Magnesiumoxid MgO 1.6-4.2 Gew.-% beträgt,
dabei ist:

  • • pMnO der Anteil von MnO im fertigen Sinter;
  • • pMnO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff;
  • • pCO2,i der Anteil von CO2 im i-ten Einsatzstoff;
  • • xi der Anteil des i-ten Einsatzstoffes in der Mischung vor dem Sinterprozess
  • • PMgO der Anteil von MnO im fertigen Sinter;
  • • pMgO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff;
  • • fkorr ein Korrekturfaktor, der den Anteil der Ausgasung von Sauerstoff berücksichtigt und gleich 0,95 ist.
The invention thus relates to a method for producing a sinter for direct reduction, wherein a carbonate iron ore having a manganese oxide content of more than 1.0 wt.% is mixed with another sinter ore, in particular a hematite-rich sinter ore, having an Fe 2 O 3 content of more than 50%, and a feedstock comprising CaO and MgO to form a sinter raw mixture and then heated under pressure, wherein the amount of carbonate iron ore and other feedstocks containing CaO and MgO is selected such that the following equations are satisfied p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i   x i = 1 so that the content of manganese oxide MnO in the finished sinter is 0.77 -2.3 wt.% and the content of magnesium oxide MgO is 1.6-4.2 wt.%,
This includes:
  • • p MnO is the proportion of MnO in the finished sinter;
  • • p MnO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock;
  • • p CO2,i is the proportion of CO2 in the i-th feedstock;
  • • xi is the proportion of the i-th feedstock in the mixture before the sintering process
  • • P MgO is the proportion of MnO in the finished sinter;
  • • p MgO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock;
  • • f corr is a correction factor that takes into account the proportion of oxygen outgassing and is equal to 0.95.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Menge der Ausgangstoffe derart gewählt wird, dass der Gehalt an MnO im fertigen Sinter 1,50 - 1,75 Gew.% und der Gehalt an MgO 3.50-4.20 Gew.-% beträgt.In an advantageous embodiment, the amount of starting materials is selected such that the MnO content in the finished sinter is 1.50 - 1.75 wt.% and the MgO content is 3.50-4.20 wt.%.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Erhitzungsdauer der Sinter-Rohmischung so gewählt wird, dass ein CO2-freier Sinter erhalten wird.In an advantageous embodiment, the heating time of the sintering raw mixture is selected so that a CO2 -free sinter is obtained.

In den meisten Fällen erfolgt das Sintern in Bandöfen. Diese Technologie ermöglicht kontinuierliches Bestücken inline mit den Pulverpressen. Die Werkstücke werden beim Durchlaufen des Ofens drei Stadien unterzogen. Der erste Abschnitt des Ofens dient zum Eliminieren des Bindemittels und weist Temperaturen zwischen 300 und 600°C auf. Der zweite Abschnitt des Ofens dient dem eigentlichen Sintern, das bei einer Temperatur von 1120-1135°C erfolgt. Die Verweilzeit bei dieser Temperatur kann zwischen 10 und 30 Minuten betragen. Der letzte Abschnitt des Ofens dient dem Abkühlen. Die Abkühlgeschwindigkeit kann zwischen 0,5 und 5°C/s betragen.In most cases, sintering takes place in belt furnaces. This technology allows for continuous loading inline with the powder presses. The workpieces undergo three stages as they pass through the furnace. The first section of the furnace is used to remove the binder and has temperatures between 300 and 600°C. The second section of the furnace is used for the actual sintering, which takes place at a temperature of 1120–1135°C. The residence time at this temperature can be between 10 and 30 minutes. The final section of the furnace is used for cooling. The cooling rate can be between 0.5 and 5°C/s.

Somit beträgt die Erhitzungsdauer der Sinter-Rohmischung mindestens 10 Minuten, vorteilhafterweise mindestens 20 Minuten, weiterhin vorteilhafterweise mindestens 30 Minuten, weiterhin vorteilhafterweise mindestens 40 Minuten, besonders vorteilhaft mindestens 50 Minuten.Thus, the heating time of the sintering raw mixture is at least 10 minutes, advantageously at least 20 minutes, further advantageously at least 30 minutes, further advantageously at least 40 minutes, particularly advantageously at least 50 minutes.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Basizität des Sinters, definiert als CaO/SiO2, auf 1.9 - 2.5, vorzugsweise auf 2,2 - 2,5 eingestellt wird.In an advantageous embodiment, the basicity of the sinter, defined as CaO/SiO 2 , is set to 1.9 - 2.5, preferably to 2.2 - 2.5.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Einsatz von Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen, Eisenerze verwendet werden, die nicht mehr als 16 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, mit einem Partikeldurchmesser von >1mm aufweisen.In an advantageous embodiment, when using hematite- and/or goethite-based iron ores, iron ores are used which have not more than 16 wt.%, preferably 10 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, with a particle diameter of >1 mm.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Einsatz von anderen als Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen, Eisenerze verwendet werden, die Erzpartikeln mehr als 36 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 40 Gew.-%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, mit einem Partikeldurchmesser von >1mm aufweisen.In an advantageous embodiment, when using iron ores other than hematite- and/or goethite-based iron ores, iron ores are used which have ore particles containing more than 36 wt.%, preferably more than 40 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, with a particle diameter of >1 mm.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Sinter für Direktreduktion, insbesondere hergestellt nach dem oben genannten Verfahren, wobei der Sinter zumindest eines oder mehrere Stoffe, ausgewählt aus der Gruppe von: FeO, MnO, MgO, umfasst, wobei FeO, MnO, MgO zu FeO 5.80-10.0 Gew.-%, vorzugsweise 8.0-10.0 Gew.-%, MnO 0.77-2.30 Gew.-%, vorzugsweise 1,50 - 1,75 Gew.%, MgO 1.60-4.20 Gew.-%, vorzugsweise 3.50-4.20 Gew.-%, nach dem Sintern enthält.Furthermore, the invention relates to a sinter for direct reduction, in particular produced according to the above-mentioned method, wherein the sinter comprises at least one or more substances selected from the group of: FeO, MnO, MgO, wherein FeO, MnO, MgO FeO 5.80-10.0 wt%, preferably 8.0-10.0 wt.%, MnO 0.77-2.30 wt%, preferably 1.50 - 1.75 wt.%, MgO 1.60-4.20 wt%, preferably 3.50-4.20 wt.%, after sintering.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein karbonatisches Eisenerz zusammen mit mindestens einem Hämatit- und/oder Goethit-basierten Erz enthalten ist.In an advantageous embodiment, it is provided that at least one carbonate iron ore is contained together with at least one hematite- and/or goethite-based ore.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sinter mindestens ein karbonatisches Eisenerz, mindestens ein hämatitisches Sintererz, Kalkstein und Dolomit sowie Kreislaufstoffe umfasst.In an advantageous embodiment, it is provided that the sinter comprises at least one carbonate iron ore, at least one hematitic sinter ore, limestone and dolomite as well as recycled materials.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Basizität des Sinters, definiert als CaO/SiO2, bei 1.9 - 2.5, vorzugsweise bei 2,2 - 2,5 liegt.In an advantageous embodiment, the basicity of the sinter, defined as CaO/SiO 2 , is 1.9 - 2.5, preferably 2.2 - 2.5.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Einsatz von Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen nicht mehr als 16 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, einen Partikeldurchmesser von >1mm in der Sinterrohmischung haben.In an advantageous embodiment, when using hematite and/or goethite-based iron ores, not more than 16 wt.%, preferably 10 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, have a particle diameter of >1 mm in the sinter raw mixture.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Einsatz von anderen als Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen mehr als 36 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 40 Gew.-%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, einen Partikeldurchmesser von >1mm aufweisen.In an advantageous embodiment, when using iron ores other than hematite and/or goethite-based iron ores, more than 36 wt.%, preferably more than 40 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, have a particle diameter of >1 mm.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sinter eine thermische Stabilität, gemessen nach ISO 4696-1 als RDI-1 (-3,15), kleiner 20%, vorzugsweise kleiner 19%, besonders bevorzugt kleiner 18% aufweist.In an advantageous embodiment, it is provided that the sinter has a thermal stability, measured according to ISO 4696-1 as RDI-1 (-3.15), of less than 20%, preferably less than 19%, particularly preferably less than 18%.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Mischung zur Herstellung eines Sinters für Direktreduktion, umfassend ein karbonatisches Eisenerz mit einem Manganoxidgehalt von über 1.0 Gew.-% mit einem weiteren Sintererz, insbesondere einem hämatitreichen Sintererz, mit einem Fe2O3-Gehalt von über 50%, und einen Einsatzstoff umfassend CaO und MgO zu einer Sinter-Rohmischung, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an karbonatischem Eisenerz und anderen Einsatzstoffen, welche CaO und MgO enthalten, so gewählt wird, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1 dabei ist:

  • • pMnO der Anteil von MnO im fertigen Sinter;
  • • PMnO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff;
  • • pCO2,i der Anteil von CO2 im i-ten Einsatzstoff;
  • • xi der Anteil des i-ten Einsatzstoffes in der Mischung vor dem Sinterprozess
  • • PMgO der Anteil von MnO im fertigen Sinter;
  • • pMgO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff;
  • • fkorr ein Korrekturfaktor, der den Anteil der Ausgasung von Sauerstoff berücksichtigt und gleich 0,95 ist.
Furthermore, the invention relates to a mixture for producing a sinter for direct reduction, comprising a carbonate iron ore having a manganese oxide content of more than 1.0 wt.% with another sinter ore, in particular a hematite-rich sinter ore, having an Fe 2 O 3 content of more than 50%, and a feedstock comprising CaO and MgO to form a sinter raw mixture, characterized in that the amount of carbonate iron ore and other feedstocks containing CaO and MgO is selected such that the following equations are satisfied p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1 This includes:
  • • p MnO is the proportion of MnO in the finished sinter;
  • • P MnO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock;
  • • p CO2,i is the proportion of CO2 in the i-th feedstock;
  • • xi is the proportion of the i-th feedstock in the mixture before the sintering process
  • • P MgO is the proportion of MnO in the finished sinter;
  • • p MgO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock;
  • • f corr is a correction factor that takes into account the proportion of oxygen outgassing and is equal to 0.95.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, beim Einsatz von Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen, Eisenerze verwendet werden, die nicht mehr als 16 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, mit einem Partikeldurchmesser von >1mm aufweisen.In an advantageous embodiment, when using hematite- and/or goethite-based iron ores, iron ores are used which have not more than 16 wt.%, preferably 10 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, with a particle diameter of >1 mm.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Einsatz von anderen als Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen, Eisenerze verwendet werden, die Erzpartikeln mehr als 36 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 40 Gew.-%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, mit einem Partikeldurchmesser von > 1mm aufweisen.In an advantageous embodiment, when using iron ores other than hematite- and/or goethite-based iron ores, iron ores are used which have ore particles with a particle diameter of > 1 mm in an amount of more than 36 wt.%, preferably more than 40 wt.%, based on the total composition of the ore mixture.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung des oben genannten Sinters in einem Direktreduktionsverfahren.A further aspect of the invention relates to a use of the above-mentioned sinter in a direct reduction process.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:

  • 1 einen Vergleich der Korngrößenverteilung in der Erzmischung und im Fertigsinter in einem konventionellen und einem erfindungsgemäßen Sinterprodukt;
  • 2 eine beispielhafte chemische Zusammensetzung einer Einsatzstoff-Mischung des Sinters für Direktreduktion.
The invention is explained by way of example with reference to a drawing. It shows:
  • 1 a comparison of the grain size distribution in the ore mixture and in the finished sinter in a conventional and an inventive sinter product;
  • 2 an exemplary chemical composition of a feedstock mixture of the sinter for direct reduction.

In 1 ist eine Korngrößenverteilung in der Erzmischung und im Fertigsinter in einem konventionellen und einem erfindungsgemäßen Sinterprodukt dargestellt. Es ist ersichtlich, dass große Hämatitpartikel auch nach dem Sintern erhalten bleiben. Dies erzeugt Spannungen in der Sinter-Matrix und erleichtert die Rissbildung, welche zu einem beschleunigten Zerfall des Sinters im Schachtofen führt.In 1 The figure shows a grain size distribution in the ore mixture and in the finished sinter in a conventional and an inventive sinter product. It is evident that large hematite particles remain even after sintering. This creates stresses in the sinter matrix and facilitates crack formation, which leads to accelerated sinter decomposition in the shaft furnace.

Im erfindungsgemäßen Produkt ist die Korngröße der Hämatitpartikel limitiert, sodass nach dem Sintern lediglich kleine Hämatitpartikel erhalten bleiben. Auf diese Weise werden Spannungen in der Sinter-Matrix erheblich reduziert und die thermische Stabilität signifikant erhöht.In the product according to the invention, the grain size of the hematite particles is limited, so that only small hematite particles remain after sintering. This significantly reduces stresses in the sintered matrix and significantly increases thermal stability.

Die thermische Stabilität wird als als Niedertemperaturkornzerfall (RDI - reduction disintegration index) definiert und nach ISO 4696-1 als RDI-1 (-3,15) gemessen.Thermal stability is defined as the low-temperature grain disintegration index (RDI) and measured as RDI-1 (-3.15) according to ISO 4696-1.

Hierfür wird die folgende Formel verwendet: R D I 1 3,15 = m 0 ( m 1 + m 2 ) m 0 100 wobei

  • m0 Masse (in Gramm) nach der Reduktion,
  • m1 Masse (in Gramm), erhalten nach dem Sieben mit einem 6,30 mm Sieb, und
  • m2 Masse (in Gramm), erhalten nach dem Sieben mit einem 3,15 mm Sieb, ist.
  • Üblich sind RDI-1 (-3,15)-Werte zwischen 28 % und 35 %.
The following formula is used for this: R D I 1 3,15 = m 0 ( m 1 + m 2 ) m 0 100 where
  • m 0 mass (in grams) after reduction,
  • m 1 mass (in grams) obtained after sieving with a 6.30 mm sieve, and
  • m 2 mass (in grams) obtained after sieving with a 3.15 mm sieve.
  • RDI-1 (-3.15) values between 28% and 35% are common.

Mit dem vorliegenden Sinter gelingt es, RDI-1 (-3,15)-Werte von weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 19 % und besonders bevorzugt weniger als 18 % zu erreichen.With the present sinter, it is possible to achieve RDI-1 (-3.15) values of less than 20%, preferably less than 19% and particularly preferably less than 18%.

Dies steigert die Prozess-Effizienz und verringert die Prozesskosten maßgeblich. Insbesondere kann durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Sinters der Einsatz der teuren DR-Pellets als Eisenträger vermieden werden.This increases process efficiency and significantly reduces process costs. In particular, the use of the sinter according to the invention eliminates the need for expensive DR pellets as iron carriers.

In 2 ist eine beispielhafte chemische Zusammensetzung der Einsatzmaterialien und des Fertigsinters dargestellt. Entscheidend für die thermische Stabilität ist die Zusammensetzung bzw. die Mengenanteile nach dem Sintern.In 2 An example of the chemical composition of the feedstock and the finished sinter is shown. The composition and proportions after sintering are crucial for thermal stability.

Der für die Stabilität notwendige MnO-Gehalt wird im Beispiel durch den Einsatz eines MnO enthaltenden Eisenerzes erreicht. Die Zugabe von Kalkstein und Dolomit dient einerseits dazu, den notwendigen MgO-Gehalt im Sinter zu erzielen und andererseits die Basizität einzustellen.In this example, the MnO content required for stability is achieved by using an iron ore containing MnO. The addition of limestone and dolomite serves both to achieve the necessary MgO content in the sinter and to adjust the basicity.

Beim Sintern ändern sich die Mengenanteile der einzelnen Einsatzstoffe, insbesondere bei FeO, aufgrund von CO2-Freisetzung, Oxidationsprozessen und Bildung neuer Phasen. Infolgedessen ist bei Einsatz von Erzen mit hohem FeO-Gehalt im fertigen Sinterprodukt weniger FeO enthalten als in den Ausgangsmaterialien.During sintering, the proportions of the individual input materials, especially FeO, change due to CO2 release, oxidation processes, and the formation of new phases. As a result, when using ores with a high FeO content, the finished sintered product contains less FeO than the starting materials.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält der Fertigsinter 8.0 Gew.-% FeO, während vor dem Sintern der FeO-Anteil bei 26,4 Gew.-% vor den CO2-Freisetzung und bei 35,8 Gew.-% nach der CO2-Freisetzung lag.In the present embodiment, the finished sinter contains 8.0 wt.% FeO, while before sintering the FeO content was 26.4 wt.% before the CO 2 release and 35.8 wt.% after the CO 2 release.

Der MnO-Gehalt liegt bei 2,0 Gew.-% und der MgO-Gehalt bei 4,0 Gew.-%.The MnO content is 2.0 wt% and the MgO content is 4.0 wt%.

Alle Mengenangaben sind hier, wenn nicht anders angegeben, als Gewichtsprozente definiert.Unless otherwise stated, all quantities are defined as percentages by weight.

Die Basizität (CaO/SiO2) des Sinters gem. 2 beträgt 2,2.The basicity (CaO/SiO 2 ) of the sinter acc. 2 is 2.2.

Die thermische Stabilität hat einen RDI-1 (-3,15)-Wert von höchstens 19%.The thermal stability has an RDI-1 (-3.15) value of maximum 19%.

Die chemische Analyse des fertigen Sinterprodukts wird mittels Röntgenfluoreszensanalyse und/oder nasschemisch durchgeführt.The chemical analysis of the finished sintered product is carried out by X-ray fluorescence analysis and/or wet chemical analysis.

Somit gelingt es mit der vorliegenden Erfindung, einen Sinter herzustellen, welcher eine sehr gute thermische Stabilität, insbesondere am Anfang der Reduktion im Schachtofen, aufweist.Thus, the present invention makes it possible to produce a sinter which has very good thermal stability, especially at the beginning of the reduction in the shaft furnace.

Durch eine gezielte und fein abgestimmte Auswahl der Ausgangsmaterialien werden die Spannungen in der Sinter-Matrix reduziert, sodass die Rissbildung am Anfang der Reduktion, d. h. bei niedrigen Temperaturen von etwa 500-550 °C, unterdrückt wird. Hierdurch wird die Entstehung der Feinanteile verzögert, um die Gasdurchlässigkeit in der Möllersäule nicht zu beeinträchtigen.Through a targeted and finely tuned selection of starting materials, the stresses in the sinter matrix are reduced, thus suppressing crack formation at the beginning of the reduction process, i.e., at low temperatures of approximately 500-550 °C. This delays the formation of fines to avoid impairing gas permeability in the burden column.

Insbesondere wird durch die Regulierung der FeO-, MnO- und MgO-Gehalte die nötige thermische Stabilität gewährleistet.In particular, the necessary thermal stability is ensured by regulating the FeO, MnO and MgO contents.

Dieser Effekt wird durch die Steuerung der Basizität und eine gezielte Korngrößenverteilung in Ausgangserzmaterialien verstärkt.This effect is enhanced by controlling basicity and targeted grain size distribution in source ore materials.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Sinters wird der Reduktionsprozess in einem DRI-Schachtofen dadurch optimiert, dass seine Effizienz deutlich verbessert und die Kosten reduziert werden.By using the sinter according to the invention, the reduction process in a DRI shaft furnace is optimized by significantly improving its efficiency and reducing costs.

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Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Sinters für Direktreduktion, wobei ein karbonatisches Eisenerz mit einem Manganoxidgehalt von über 1.0 Gew.-% mit einem weiteren Sintererz, insbesondere einem hämatitreichen Sintererz, mit einem Fe2O3-Gehalt von über 50%, und einem Einsatzstoff umfassend CaO und MgO zu einer Sinter-Rohmischung vermengt und anschließend unter Druck erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an karbonatischem Eisenerz und anderen Einsatzstoffen, welche CaO und MgO enthalten, so gewählt wird, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1 sodass der Gehalt an Manganoxid MnO im fertigen Sinter 0.77 -2.3 Gew.-% und der Gehalt an Magnesiumoxid MgO 1.6-4.2 Gew.-% beträgt, dabei ist: • pMnO der Anteil von MnO im fertigen Sinter; • pMnO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff; • pCO2,i der Anteil von CO2 im i-ten Einsatzstoff; • xi der Anteil des i-ten Einsatzstoffes in der Mischung vor dem Sinterprozess • PMgO der Anteil von MnO im fertigen Sinter; • pMgO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff; • fkorr ein Korrekturfaktor, der den Anteil der Ausgasung von Sauerstoff berücksichtigt und gleich 0,95 ist. A process for producing a sinter for direct reduction, wherein a carbonate iron ore having a manganese oxide content of more than 1.0 wt.% is mixed with another sinter ore, in particular a hematite-rich sinter ore, having an Fe 2 O 3 content of more than 50%, and a feedstock comprising CaO and MgO to form a sinter raw mixture and then heated under pressure, characterized in that the amount of carbonate iron ore and other feedstocks containing CaO and MgO is selected such that the following equations are satisfied p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1 such that the content of manganese oxide MnO in the finished sinter is 0.77 - 2.3 wt.% and the content of magnesium oxide MgO is 1.6-4.2 wt.%, where: • p MnO is the proportion of MnO in the finished sinter; • p MnO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock; • p CO2,i is the proportion of CO2 in the i-th feedstock; • xi is the proportion of the i-th feedstock in the mixture before the sintering process • P MgO is the proportion of MnO in the finished sinter; • p MgO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock; • f korr is a correction factor that takes into account the proportion of oxygen outgassing and is equal to 0.95. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge der Ausgangstoffe derart gewählt wird, dass der Gehalt an MnO im fertigen Sinter 1,50 - 1,75 Gew.% und der Gehalt an MgO 3.50-4.20 Gew.-% beträgt.Procedure according to Claim 1 , whereby the amount of starting materials is selected such that the MnO content in the finished sinter is 1.50 - 1.75 wt.% and the MgO content is 3.50-4.20 wt.%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Erhitzungsdauer der Sinter-Rohmischung so gewählt wird, dass ein CO2-freier Sinter erhalten wird.Method according to one of the Claims 1 or 2 , whereby the heating time of the sintering raw mixture is selected so that a CO 2 -free sinter is obtained. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basizität des Sinters, definiert als CaO/SiO2, auf 1.9 - 2.5, vorzugsweise auf 2,2 - 2,5 eingestellt wird.Process according to one of the preceding claims, wherein the basicity of the sinter, defined as CaO/SiO 2 , is adjusted to 1.9 - 2.5, preferably to 2.2 - 2.5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Einsatz von Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen, Eisenerze verwendet werden, die nicht mehr als 16 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, mit einem Partikeldurchmesser von >1mm aufweisen.Method according to one of the preceding claims, wherein when using hematite- and/or goethite-based iron ores, iron ores are used which have not more than 16 wt.%, preferably 10 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, with a particle diameter of >1 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei beim Einsatz von anderen als Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen, Eisenerze verwendet werden, die Erzpartikeln mehr als 36 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 40 Gew.-%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, mit einem Partikeldurchmesser von > 1mm aufweisen.Method according to one of the Claims 1 until 4 , wherein when using iron ores other than hematite and/or goethite-based iron ores, iron ores are used which have ore particles containing more than 36 wt.%, preferably more than 40 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, with a particle diameter of > 1 mm. Sinter für Direktreduktion, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,welcher zumindest eines oder mehrere Stoffe, ausgewählt aus der Gruppe von: FeO, MnO, MgO, umfasst, wobei der Sinter FeO, MnO, MgO zu FeO 5.80-10.0 Gew.-%, vorzugsweise 8.0-10.0 Gew.-%, MnO 0.77-2.30 Gew.-%, vorzugsweise 1,50 - 1,75 Gew.%, MgO 1.60-4.20 Gew.-%, vorzugsweise 3.50-4.20 Gew.-%,
nach dem Sintern enthält.
Sinter for direct reduction, in particular produced by the process according to one of the Claims 1 until 6 ,which comprises at least one or more substances selected from the group of: FeO, MnO, MgO, wherein the sinter FeO, MnO, MgO to FeO 5.80-10.0 wt%, preferably 8.0-10.0 wt.%, MnO 0.77-2.30 wt%, preferably 1.50 - 1.75 wt.%, MgO 1.60-4.20 wt%, preferably 3.50-4.20 wt.%,
after sintering.
Sinter nach Anspruch 7, wobei die Basizität des Sinters, definiert als CaO/SiO2, bei 1.9 - 2.5, vorzugsweise bei 2,2 - 2,5 liegt.Sinter after Claim 7 , where the basicity of the sinter, defined as CaO/SiO 2 , is 1.9 - 2.5, preferably 2.2 - 2.5. Sinter nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei beim Einsatz von Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen nicht mehr als 16 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, einen Partikeldurchmesser von >1mm in der Sinterrohmischung haben.Sinter according to one of the Claims 7 until 8 , whereby when using hematite and/or goethite-based iron ores, not more than 16 wt.%, preferably 10 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, have a particle diameter of >1 mm in the sinter raw mixture. Sinter nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei beim Einsatz von anderen als Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen mehr als 36 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 40 Gew.-%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, einen Partikeldurchmesser von >1mm aufweisen.Sinter according to one of the Claims 7 until 8 , wherein when using iron ores other than hematite and/or goethite-based iron ores, more than 36 wt.%, preferably more than 40 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, have a particle diameter of >1 mm. Sinter nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Sinter eine thermische Stabilität, gemessen nach ISO 4696-1 als RDI-1 (-3,15), kleiner 20%, vorzugsweise kleiner 19%, besonders bevorzugt kleiner 18% aufweist.Sinter according to one of the Claims 7 until 10 , wherein the sinter has a thermal stability, measured according to ISO 4696-1 as RDI-1 (-3.15), of less than 20%, preferably less than 19%, particularly preferably less than 18%. Mischung zur Herstellung eines Sinters für Direktreduktion, umfassend ein karbonatisches Eisenerz mit einem Manganoxidgehalt von über 1.0 Gew.-% mit einem weiteren Sintererz, insbesondere einem hämatitreichen Sintererz, mit einem Fe2O3-Gehalt von über 50%, und einen Einsatzstoff umfassend CaO und MgO zu einer Sinter-Rohmischung, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an karbonatischem Eisenerz und anderen Einsatzstoffen, welche CaO und MgO enthalten, so gewählt wird, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1 dabei ist: • pMnO der Anteil von MnO im fertigen Sinter; • PMnO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff; • pCO2,i der Anteil von CO2 im i-ten Einsatzstoff; • xi der Anteil des i-ten Einsatzstoffes in der Mischung vor dem Sinterprozess • PMgO der Anteil von MnO im fertigen Sinter; • pMgO,i der Anteil von MnO im i-ten Einsatzstoff; • fkorr ein Korrekturfaktor, der den Anteil der Ausgasung von Sauerstoff berücksichtigt und gleich 0,95 ist.Mixture for producing a sinter for direct reduction, comprising a carbonate iron ore having a manganese oxide content of more than 1.0 wt.% with another sinter ore, in particular a hematite-rich sinter ore, having an Fe 2 O 3 content of more than 50%, and a feedstock comprising CaO and MgO to form a sinter raw mixture, characterized in that the amount of carbonate iron ore and other feedstocks containing CaO and MgO is selected such that the following equations are satisfied p M n O = f k o r r p M n O , i x i 1 p C O 2, i x i p M g O = f k o r r p M g O , i x i 1 p C O 2, i x i x i = 1 where: • p MnO is the proportion of MnO in the finished sinter; • P MnO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock; • p CO2,i is the proportion of CO2 in the i-th feedstock; • xi is the proportion of the i-th feedstock in the mixture before the sintering process • P MgO is the proportion of MnO in the finished sinter; • p MgO,i is the proportion of MnO in the i-th feedstock; • f korr is a correction factor that takes into account the proportion of oxygen outgassing and is equal to 0.95. Mischung zur Herstellung eines Sinters für Direktreduktion nach Anspruch 12, wobei beim Einsatz von Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen, Eisenerze verwendet werden, die nicht mehr als 16 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, mit einem Partikeldurchmesser von > 1mm aufweisen.Mixture for the production of a sinter for direct reduction according to Claim 12 , wherein when using hematite and/or goethite-based iron ores, iron ores are used which have not more than 16 wt.%, preferably 10 wt.%, ore particles, based on the total composition of the ore mixture, with a particle diameter of > 1 mm. Mischung zur Herstellung eines Sinters für Direktreduktion nach Anspruch 12, wobei beim Einsatz von anderen als Hämatit- und/oder Goethit-basierten Eisenerzen, Eisenerze verwendet werden, die Erzpartikeln mehr als 36 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 40 Gew.-%, Erzpartikel, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Erzmischung, mit einem Partikeldurchmesser von > 1mm aufweisen.Mixture for the production of a sinter for direct reduction according to Claim 12 , wherein when using iron ores other than hematite and/or goethite-based iron ores, iron ores are used which have ore particles containing more than 36 wt.%, preferably more than 40 wt.%, of ore particles, based on the total composition of the ore mixture, with a particle diameter of > 1 mm. Verwendung des Sinters nach einem der Ansprüche 7 bis 11 in einem Direktreduktionsverfahren.Use of the sinter according to one of the Claims 7 until 11 in a direct reduction process.
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