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Verfahren zur Herstellung von Eisenerzpellets Die Erfindung betrifft
die Herstellung flußmittelhaltiger Eisenerzpellets, also von Pellets, die etwas
und vorzugsweise das gesamte Flußmittel enthalten, das zur Reduktion des in ihnen
enthaltenen Eisenerzes benötigt wird.
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Der üblichste Weg, metallisches Eisen aus Eisenerz zu gewinnen, besteht
in der Einbringung von Eisenerz zusammen mit einem Flußmittel in einem Hochofen.
Das Eisenerz, das ein Oxyd des elementaren Metalls ist, wird zu metallischem Eisen
reduziert, indem reduzierende Gase mit hoher Temperatur durch den Hochofen geblasen
werden. Das Flußmittel soll das Schmelzen von Verunreinigungen in dem Erz (z. B.
Tonerde, Kieselsäure usw.) fördern und das Schmelzen bei niedrigerer Temperatur
eintreten lassen, als sie zum Schmelzen derartiger Materialien allein benötigt wird.
Als Flußmittel wird gewöhnlich Kalkstein und/oder Dolomit verwendet.
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In neuerer Zeit werden mit der Erschöpfung der Lager von hochwertigem
Eisenerz mehr und mehr relativ minderwertige Erze verwendet. Man verarbeitet solche
armen Erze, indem man zuerst das Erz mahlt, es dann konzentriert und das konzentrierte
Erz anschließend zu wassergebundenen Kugeln, den sogenannten Grünpellets formt.
Es ist üblich, etwa 1/21/o Bentonit zu dem gemahlenen Material zuzusetzen, um bessere
wassergebundene Grünpellets zu erzielen. Die Grünpellets werden getrocknet und gebrannt,
um ihnen hinreichende Festigkeit zu erteilen, so daß sie gehandhabt, verschifft
und in einen Hochofen eingebracht werden können.
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Es wirken -beträchtliche Kräfte, wenn solche gehärtete Pellets in
einen Hochofen eingebracht werden und die Pellets von einer hohen Säule des Materials
belastet werden. Die Pellets müssen also eine erhebliche Festigkeit haben, wenn
sie im Hochofen sind, damit die unteren Schichten der Pellets nicht durch das Gewicht
der darüber befindlichen Pellets erdrückt werden, weil sonst die Charge für den
Durchgang der reduzierenden Gase;- die zur Reduktion der Charge durchgeblasen werden
müssen, undurchlässig würde.
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Natürlich vorkommende Eisenerze, die von Flußmittel relativ frei sind,
konnten mit Erfolg agglomeriert und zu Pellets beträchtlicher Festigkeit gebrannt
werden, die zur Beschickung eines Hochofens geeignet sind. Es ist jedoch sehr wünschenswert,
in den Pellets selbst, wenn sie in den Hochofen eingebracht werden, einen Teil oder
sogar die Gesamtmenge des während der Reduktion des Eisenerzes erforderlichen Flußmittels
zu haben. Wenn sich das gesamte, während der Reduktion des Eisenerzes benötigte
Flußmittel in dem Pellet selbst befindet, brauchen weniger Komponenten in den Hochofen
eingeführt zu werden - ein bedeutender und wirtschaftlich wichtiger Vorteil. Ferner
ergibt sich, wenn sich das Flußmittel in den Pellets selbst befindet, eine gleichförmige
Verteilung von Flußmittel und Eisenerz, die niemals erzielt werden kann, wenn abwechselnde
Schichten von Eisenerz und Flußmittel in einen Hochofen eingebracht werden.
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Der Gedanke, die Eisenerzpellets mit Flußmittel zu versetzen, ist
nicht neu, jedoch ergab sich aus der Schlackenbildung in den Pellets während deren
Härtung durch Erhitzen in einem Röstofen ein Problem, weil sich die Schlacke aus
den Pellets in dem Ofen ansammelt. Es bilden sich also Ablagerungen in dem Ofen,
die unbedingt entfernt werden müssen, was jedoch zu einer erheblichen Betriebsunterbrechung
der Pelletisieranlage führt.
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Bei der Gewinnung von Zink ist es bekannt, Pellets aus Zinkoxyd mit
einem kalksteinhaltigen Kern für selbstgehende Chargen zu verwenden. Zur Herstellung
solcher Pellets wird der Kern abwechselnd durch einen Sprühstrahl von Bindemittel
und feinzerteiltem Zinkerz hindurchgeführt, so daß sich das Pellet aus einzelnen
Lagen von Erz und Bindemittel
aufbaut. Für die Eisenverhüttung sind
solche Pellets nicht geeignet.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein flußmittelhaltiges
Eisenerzpellet zu entwickeln, das weitgehend das Problem der Schlackenbildung überwindet,
und ferner ein Verfahren zur Herstellung solcher flußmittelhaltigen Eisenerzpellets
zu entwickeln, das in der Technik, mineralische Erze in brauchbarere Formen überzuführen,
einen Fortschritt bedeutet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines festen selbstgehenden
Pellets aus Eisenerz und carbonathaltigem Schlackenbildner durch Brennen eines zunächst
gebildeten feuchten Grünpellets mit einem inneren Kern aus schlackenbildendem Material,
das praktisch frei von zugesetztem Eisenerz ist, und einem umhüllenden äußeren Überzug
von Eisenerz, das praktisch frei ist von zugesetztem Schlakkenbildner, ist dadurch
gekennzeichnet, daß man den Kern von der äußeren Hülle wegschrumpfen läßt, indem
man das Pellet auf eine Kalzinierungstemperatur erhitzt, bei der C02-Gas aus dem
Kern erzeugt und durch die äußere Hülle ausgetrieben wird, und daß man nach der
Austreibung des Gases das Pellet weiter über die Kalzinierungstemperatur hinaus
erhitzt, bis es gehärtet ist.
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Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des besagten inneren Kernes etwa
6 mm und die Dicke der äußeren Hülle etwa 3 mm.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
dadurch gekennzeichnet, daß man feinverteiltes Flußmittel, das praktisch von Eisenerz
frei ist, in Gegenwart von Wasser zu einem feuchten Kern agglomeriert und ein zusammengesetztes
Grünpellet bildet, indem man eine äußere Hülle von feuchtem, praktisch flußmittelfreiem
Eisenerz um den feuchten Kern packt.
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Die Menge des den inneren Kern bildenden Flußmittels ist vorzugsweise
größer, als sie zum Schmelzen des die äußere Hülle bildenden Eisenerzes benötigt
wird.
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Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt
vorzugsweise den zusätzlichen Arbeitsgang, die äußere Hülle um den Kern herum zusammenzudrücken
und auf eine solche Porosität zu verdichten, daß sie zwar für Dämpfe und Gase durchlässig,
für Flüssigkeiten mit der Viskosität von geschmolzener Schlacke bei einer Temperatur
von etwa 1200 bis 1320°C undurchlässig ist.
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Ferner umfaßt die besagte bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens
vorzugsweise die weiteren zusätzlichen Stufen einer Trocknung des Grünpellets mit
einer Erhitzungsgeschwindigkeit, die ausreicht, um die Feuchtigkeit innerhalb des
Kernes zu verdampfen, jedoch nicht ausreicht, um den durch die äußere Hülle entweichenden
Dampf so stark zu erhitzen, daß sein Druck die Hülle sprengen würde, und nach vollständiger
Entfernung des Dampfes die weitere Erhitzung des getrockneten Pellets auf eine Temperatur
oberhalb der Trocknungstemperatur zwecks Härtung des Pellets.
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Diese weitere Erhitzung des getrockneten Pellets wird vorzugsweise
fortgesetzt, bis in dem äußeren Überzug ein praktisch kontinuierliches Netzwerk
von untereinander durch Brücken verbundenen Hämatitkörnchen im wesentlichen frei
von Schlakkenbindungen erzielt ist. Diese weiteren zusätzlichen Stufen der Trocknung
und Erhitzung der Pellets werden vorzugsweise durchgeführt, indem (a) wenigstens
die Zonen Trocknung, Vorbrand und Fertigbrand vorgesehen sind, (b) eine Mehrzahl
der besagten zusammengesetzten Pellets in die Form einer beweglichen, gasdurchlässigen
Schicht gebracht werden, innerhalb welcher sich die Pellets relativ zueinander in
Ruhe befinden, (c) diese Schicht von Pellets durch die genannte Trocknungszone transportiert
wird, um die Pellets auf annähernd 260 bis 480°C zu erwärmen und dadurch Feuchtigkeit
mit einer geringeren Geschwindigkeit zu verdampfen und zu vertreiben, als daß der
entweichende Dampf auf einen Druck erhitzt würde, der die äußere Hülle sprengen
könnte, (d) die Schicht von Pellets durch die erwähnte Vorbrandzone transportiert
wird, um die Pellets weiter auf eine Temperatur von annähernd 870 bis 980°C zu erhitzen
und die Brückenbildung zwischen benachbarten Hämatitkörnern einzuleiten, und (e)
bevor ein kontinuierliches Netzwerk von durch Brücken verbundenen Hämatitkörnchen
über die ganze äußere Hülle jedes Pellets erreicht ist, die besagte Schicht von
Pellets aufgelockert wird und die einzelnen Pellets durch die erwähnte Fertigbrandzone
stürzend und wälzend bewegt werden, wobei sie auf eine Temperatur im Bereich zwischen
1200 und 1320°C erhitzt werden, also über die Temperaturen der Trocknungs- und der
Vorbrandzone hinaus, jedoch unterhalb der Schmelz-Anfangstemperatur des Erzes, bis
die Brückenbildun'- zwischen den Hämatitkömern ein praktisch kontinuierliches Netzwerk
über die gesamte Hülle jedes Pellets ergibt.
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Das Verfahren der Erfindung führt zu einem hitzegehärteten Pellet,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß sein innerer Kern im wesentlichen aus Verbindungen
besteht, die Calcium und/oder Magnesium enthalten. Vorzugsweise besteht der innere
Kern aus einem geschrumpften Agglomerat aus Flußmittel, das praktisch frei von Eisenerz
ist und ein kleineres Volumen hat als der Raum innerhalb der äußeren Hülle, und
die den Kern umgebende Hülle weist ein praktisch kontinuierliches Netzwerk von Hämatitkörnchen
auf, die durch Brückenbildung verbunden sind.
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Als Beispiel für eine Möglichkeit, das Verfahren der Erfindung praktisch
durchzuführen, werden wassergebundene zusammengesetzte Grünpellets von etwa 12 mm
Durchmesser hergestellt, deren jedes einen Kern von etwa 6 mm Durchmesser und eine
diesen Kern umgebende Hülle von etwa 3 mm Dicke aufweist. Der 6-mm-Kern macht etwa
13 Volumprozent des zusammengesetzten Pellets aus. Der innere Kern besteht aus Flußmittel,
während der äußere Überzug nur aus flußmittelfreiem Eisenerz zusammengesetzt ist.
Das zu dem Kern verarbeitete Material ist in diesem Beispiel ein Flußmittel, welches
auf eine solche Feinheit vermahlen worden ist, daß 75 % durch ein Sieb von 200 Maschen
(nominale Öffnungsweise 76 #x) gehen. Das Material wird zu 6 mm dicken Kernen gerollt.
Die Kerne werden
ihrerseits dann in flußmittelfreiem Erz gerollt,
um den etwa 3 mm dicken flußmittelfreien Eisenerzüberzug aufzutragen, der so stark
verdichtet wird, daß er noch für Wasserdampf und Kohlendioxyd durchlässig ist. Die
beschriebenen Maße ergeben ein zusammengesetztes Grünpellet, bei dem etwa 8 Gewichtsprozent
Flußmittel auf 92 Gewichtsprozent Eisenerz kommen. Dieses Verhältnis war für das
angewandte spezielle Erz richtig, um bei der Hochofenbeschickung nicht nur die Kieselsäurekomponente
des Eisenerzes, sondern auch die Kieselsäurekomponente (die Asche) in dem für die
Reduktion benötigten Koks zum Schmelzen zu bringen. Die Grünpellets wurden dann
mit einer Geschwindigkeit getrocknet, die schnell genug ist, um die Feuchtigkeit
im inneren Kern zu verdampfen und den Dampf durch die äußere Hülle entweichen zu
lassen, die jedoch auch langsam genug ist, um den entweichenden Dampf nur auf einen
Druck zu erhitzen, der unter dem Sprengdruck des überzuges liegt. Nachdem die Dämpfe
entwichen sind, werden die Pellets auf eine Temperatur weiter erhitzt, die oberhalb
der Trocknungstemperatur, jedoch unterhalb der Schmelzanfangstemperatur des Erzes
liegt, so daß die äußere Hülle der Pellets gehärtet wird. Es hat sich als wünschenswert
erwiesen, die Maximaltemperatur der Pellets während dieser abschließenden Härtung
auf etwa 1200 bis 1320° C zu halten, da die Schmelzanfangstemperatur der meisten
Eisenerze etwa 1370° C beträgt. In diesem Pellet besteht nicht die Gefahr, daß Schlacke
(Calcium- und/oder Magnesiumferrite bei hoher Temperatur, beispielsweise 1320° C,
die äußere Schale von Eisenerz durchdringen. Der Grund dafür ist, daß der zentrale
Kern von Flußmittel sich bei etwa 870 bis 980° C zu zersetzen beginnt, wobei er
Kohlendioxyd abgibt. Dieser Gasverlust läßt den inneren Kern schrumpfen, wodurch
der Kontakt mit dem Eisenerz aufgehoben und somit die Bildung von Schlacke trotz
der angewandten hohen Temperatur unterbrochen wird.
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Die Erfindung ist im nachstehenden näher beschrieben und an Hand der
Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht.
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F i g. 1 ist eine Photographie und zeigt das Innere eines in der Hitze
gehärteten Pellets gemäß der Erfindung; das Pellet ist fertig zur Verwendung als
Hochofenbeschickung, und die Photographie ist von einem Bild genommen, das sechsfach
vergrößert ist; F i g. 2 ist eine Photographie und zeigt die Hülle eines hitzegehärteten
Pellets nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; man erkennt die durch
Brücken verbundenen Hämatitkörnchen, die dem Pellet Festigkeit und Abriebwiderstand
erteilen; F i g. 3 ist eine Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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An Hand der F i g. 1 und 3 sei nun ein Verfahren beschrieben, das
mit der Anlage von F i g. 3 zur Erzeugung eines Pellets, wie es in der Photographie
von F i g. 1 gezeigt ist, durchgeführt werden kann. F i g. 1 läßt den Kern und die
äußere Hülle erkennen. Diese Figur wird noch ausführlich beschrieben werden, jedoch
soll zunächst die in F i g. 3 dargestellte Anlage erläutert werden.
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F i g. 3 zeigt einen Bunker 1, der ein Lagerbehälter ist für das zerkleinerte
Flußmittel. Das Flußmittel im Bunker 1 kann mit kontrollierter Geschwindigkeit auf
ein Förderband 2 geleitet werden, das dieses Material in eine Trommel 3 schickt.
Diese Trommel e dient zum Formen der kugelförmigen Kerne. Sie ist schräg gelagert
und läßt sich um ihre zentrale Achse drehen (Antrieb nicht dargestellt). Eine Wasserzuleitung
4 ermöglicht das Aufsprühen von Wasser auf das fein verteilte Flußmittel in der
Trommele. Kleine Wassertropfen, die in die feinen Teilchen des festen Materials
fallen, bilden kleine Kerne, die die Neigung der Trommel 3 hinabrollen, während
die Trommel sich dreht. Diese kleinen Kerne werden während ihrer Wanderung durch
die Trommel größer. Die Beschickungsgeschwindigkeit, die Schrägstellung der Trommel,
die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel und die Menge des in Form eines Sprühstrahles
in die Trommel geschickten Wassers sind die Hauptfaktoren, die aufeinander abgestimmt
werden müssen, um die gewünschte Kernbildung im Inneren der Trommele zu erreichen.
Die die Trommel 3 verlassenden Kerne werden auf die gewünschte Größe, beispielsweise
einen Durchmesser von 6 mm, gesiebt. Diese Klässierung kann vorgenommen werden,
indem die von der Trommele kommenden Kerne auf eine Siebvorrichtung 5 geleitet werden,
die die Kerne mit der richtigen Größe auf ein Förderband 6 gibt und zu kleine Körner
auf ein Förderband 7 wirft. Die auf das Förderband 7 gegebenen zu kleinen Pellets
können von neuem durch das System geführt werden, so daß auch dieses Material schließlich
weiterverwendet wird.
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Eine Hülle aus flußmittelfreiem Erz wird um die Kerne herumgepackt,
um ein zusammengesetztes Pellet zu erzeugen. Dies geschieht wie folgt: Die Kerne
mit der richtigen Größe auf dem Förderband 6 werden in eine zweite Trommel 10 geschickt.
Ein Bunker 11 enthält einen Vorrat von flußmittelfreiem Eisenerz, das in kontrollierter
Menge in die zweite Trommel 10 eingeführt wird. Das flußmittelfreie Erz wird
gleichmäßig über die ganze Länge der zweiten Trommel 10 verteilt, und zwar
durch die Förderschnecke 12 im Rohr 13. Das Rohr 13 ist über seine
ganze Länge mit Öffnungen 14 versehen, so daß es Material über die ganze Länge in
die zweite Trommel wirft. Innerhalb dieser zweiten Trommel10 wird das flußmittelfreie
Erz in Form einer äußeren Hülle um die in der ersten Trommel 3 gebildeten Kerne
gepackt. Wie bereits erwähnt, wird das flußmittelfreie Erz um den Kernen so starkverdichtet,
daß die äußere Hülle durchlässig bleibt für Wasserdampf, der - wie weiter unten
erläutert werden wird - vertrieben werden muß, und ebenso für Kohlendioxydgas, welches
in den nachfolgenden Stufen der beschriebenen Behandlung erzeugt wird.
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Eine Wasserzuleitung 15 ist innerhalb der zweiten Trommel 10 vorgesehen.
Sie. gestattet es, zu dem vom Bunker 11 gelieferten flußmittelfreien Erz
Feuchtigkeit zuzusetzen. Auch die in die zweite Trommel 10 eingeführte Feuchtigkeit
muß über die ganze Länge dieser Trommel verteilt werden. Es muß ferner feiner noch
als das in die erste Trommel 3 eingeführte Wasser versprüht werden; der Grund dafür
ist, daß zwar der Feuchtigkeitsgehalt des Materials in der zweiten Trommel
10 erhöht werden soll, nicht aber neue Kerne in dieser Trommel entstehen
dürfen. Es sollen nur äußere Hüllen
um die vorher in Trommel 3 gebildeten
Kerne erzeugt werden.
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Zu den Hauptfaktoren für die Erzeugung eines Überzuges mit einer Dicke
von beispielsweise etwa 3 mm und der gewünschten Durchlässigkeit mögen gehören die
Beschickungsgeschwindigkeit der zweiten Tromme110, die Neigung dieser Trommel und
ihre Rotationsgeschwindigkeit sowie der Feuchtigkeitsgehalt des überzugsmaterials
in der Trommel. Diese Faktoren können koordiniert werden, um einen Überzug mit der
beschriebenen Durchlässigkeit auf den Kernen zu bilden.
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Die zusammengesetzten Pellets, die durch Aufbringung eines äußeren
Überzuges in der zweiten Tromme110 auf die in der ersten Tromme13 gebildeten Kerne
erzeugt wurden, können aus der zweiten Trommel 10 auf eine Siebeinrichtung
17 gegeben werden, die eine Klassierung der zusammengesetzten Pellets auf die gewünschte
Größe, in dem angenommenen Beispiel also etwa 12 mm, bewirkt. Die Pellets mit der
richtigen Größe werden von der Siebeinrichtung 17 auf ein Förderband 18 gebracht,
das die Pellets in einen Behandlungsofen 20 trägt. Der Behandlungsofen
20 umfaßt Bauteile, die vier getrennte Behandlungszonen definieren. Die Haube
22 und innere Trennwände 23 begrenzen drei Zonen 24, 25 und 26, während
ein Drehrohrofen die vierte, mit 28 benannte Zone bildet. Die Zone 24 dient zur
Vortrocknung, die Zone 25 zur Fertigtrocknung, die Zone 26 zum Vorbrennen und die
vierte und letzte Zone 28 zum Fertigbrennen. Die gezeigte Konstruktion, die
gemäß der folgenden Beschreibung diese Zonen definiert, ist besonders gut zur Handhabung
von Grünpellets (die durch Wasser oder eine kleine Menge Bentonit gebunden sind)
geeignet, die in diesen Ofen in sehr nassem Zustand eingebracht werden. In vielen,
wenn nicht den meisten Anlagen kann die Vortrocknungszone 24 entbehrlich sein. Um
jedoch eine Anlage zu beschreiben, die unter den ungünstigsten Bedingungen arbeiten
kann, soll der Ofen 20 die Vortrocknungszone 24 aufweisen.
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Zusammengesetzte Pellets von dem Förderband 18 werden von einem
gasdurchlässigen Förderband 31 durch die drei Zonen unter der Haube 22 getragen.
Die Pellets sind so auf dem Förderband 31 gelagert, daß sie sich als Schicht durch
die Zonen 24, 25 und 26 bewegen, die einzelnen Pellets also sich innerhalb
dieses bewegenden Körpers relativ zueinander in Ruhe befinden. Von dem Förderband
31 werden die Pellets auf eine Schräge 32 abgegeben und in den Drehrohrofen 27 eingeführt.
Aus dem Ofen 27 fallen die Pellets in eine Kühlvorrichtung, wie bei 33 angedeutet
ist. Es gibt viele Typen von Kühleinrichtungen, die je nach der Größe der Anlage
angewandt werden können. Die Kühleinrichtung 33 ist von relativ einfacher Konstruktion
und kann für relativ kleine Betriebe angemessen sein. Für größere Anlagen werden
andere bekannte Arten von Kühlern benutzt werden. Der gezeigte Kühler umfaßt einen
rotierenden, senkrechten Schacht 34, der eine abwärts steigende Säule von Pellets,
die von dem Ofen 27 abgegeben werden, enthält. Ein Gebläse 35 bläst Kühlluft aufwärts
durch die absteigende Säule von Pellets, um diese zu kühlen und die aufsteigende
Luft vorzuwärmen, die in den Brennerkopf 36 des Ofens 27 eingeleitet
wird. Die aus dem unteren Ende des Kühlers 33 austretenden Pellets können nach Wunsch
von der Anlage wegtransportiert werden.
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Ein Brenner 40, der durch den Brennerkopf 36 geführt ist, erzeugt
im Inneren des Ofens 27 eine Flamme. Die heißen Gase strömen durch den Ofen
27 und die in diesem definierte Zone 28 und gelangen in die Zone 26
unter der Haube 22. Aus der Zone 26 werden die Gase abwärts durch die Pellets und
das Förderband 31 in einen Saugkasten 41 unterhalb des Rostes gezogen. Aus diesem
Kasten 41 gelangen die heißen Gase über eine Leitung 42 in die Zone 25. Hier strömen
die heißen Gase ein zweites Mal nach unten durch die Pellets auf dem Förderband
31 und werden in einem zweiten Saugkasten 43 gesammelt. Die heißen Gase strömen
aus diesem zweiten Kasten 43 durch eine Leitung 44,
die sie in eine
Windkammer 45 unterhalb der Zone 24 führt. Hier strömen die heißen Gase aufwärts
durch die Pellets auf dem Wanderrost 31 in die Zone 24, von der sie durch die Leitung
46 abgezogen werden. Der Gasfluß kann durch einen Exhaustor (nicht dargestellt)
unterstützt werden, der so angeordnet ist, daß er die Gase durch die Leitung 46
herauszieht.
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In dieser in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform wird, wie bereits
erwähnt, angenommen, daß die Pellets ziemlich naß sind und einer Trocknung in zwei
Stufen bedürfen. In einer Anlage, die auf eine solche Zweistufentrocknung eingerichtet
ist, werden also die nassen Pellets, die auf dem Wanderrost 31 liegen, in und durch
die Zone 24 transportiert. Während die Pellets diese Vortrocknungszone passieren,
strömen warme Gase durch die Pellets auf dem Rost nach oben und aus der Leitung
46 heraus. Wenn wie im vorliegenden Fall eine Vortrocknungszone vorgesehen ist,
weil außergewöhnlich nasse Pellets verarbeitet werden müssen, leitet man die in
der ersten Zone durch die Pellets strömenden Gase vorzugsweise in Aufwärtsrichtung
und nicht in Abwärtsrichtung wie bei der Fertigtrocknung und dem Vorbrennen. Der
Grund dafür ist, daß man die größte Menge Wasser von den Pellets in den unteren
Schichten der Pellets auf dem Rost ableiten muß, und zwar so schnell wie möglich.
Würde man die Vortrocknung sehr nasser Pellets in der ersten Zone mit abwärts strömenden
Gasen bewirken, so erhielte man am Boden des von den Pellets gebildeten Körpers
eine noch größere Wasserkonzentration, und in dieser sehr nassen Umgebung können
die grünen, relativ schwachen Pellets leicht zerdrückt werden. Dadurch würden nicht
nur Form und Zusammensetzung gestört, so daß erhebliche Schwierigkeiten entstehen,
sondern auch die Durchlässigkeit des von den Pellets auf dem Rost gebildeten Körpers
würde beeinträchtigt, und der weitere Gasfluß könnte nicht seinen Weg durch die
Masse von Pellets auf dem Rost finden. Aus diesen Gründen wird also bei Verarbeitung
sehr nasser Pellets ein aufwärts gerichteter Gasfluß durch die erste Trocknungszone
bevorzugt.
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In einer Endtrocknungszone 25 (die in vielen Anlagen die erste Zone
über dem Förderband 31 sein kann) werden die Pellets, die auf dem Wanderrost durch
diese Zone transportiert werden, von abwärts strömenden Gasen getrocknet. Die Pellets
sollten (bei Temperaturen von 260 bis 480° C) im wesentlichen getrocknet worden
sein, bevor sie diese Zone verlassen. Durch eine geeignete Kontrolle der Laufgeschwindigkeit
des
Förderbandes 31 müssen also die Pellets gründlich getrocknet werden, jedoch mit
einer Geschwindigkeit, die niedrig genug ist, um den Wasserdämpfen zu ermöglichen,
die Pellets zu verlassen, ohne die äußere Hülle zu sprengen. Die trockenen Pellets
können nun durch die Vorbrennzone 26 geleitet werden.
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Innerhalb der Vorbrennzone werden die Pellets auf eine genügend hohe
Temperatur gebracht, so daß aller Magnetit; der gegebenenfalls in den alten Erzen
vorhanden ist, thermisch in Hämatit umgewandelt wird. Eine solche Umwandlung findet
etwa statt zwischen 870 und 980° C. Sie kann wiedergegeben werden durch die Gleichung
Die in die Vorbrennzone 26 eintretenden Pellets haben, obwohl sie trocken sind,
nur geringe physikalische Festigkeit. Diesen Pellets muß eine hinreichende physikalische
Festigkeit in der Vorbrennzone erteilt werden, so daß sie in die Fertigbrennzone
eingeführt werden können, wo sie geworfen und gewälzt werden. Indem die Pellets
in der Zone 26 870° C erreichen, wird jeder vorhandene Magnetit wenigstens oberflächlich
zu Hämatit oxydiert. Die Erhitzung von Hämatitteilchen in diesem Temperaturbereich
veranlaßt einzelne Hämatitkömer in der äußeren Hülle, untereinander Brücken auszubilden,
und zwar durch Kornwachstum und intergranulare Brückenbildung im festen Zustand
ohne jede Reaktion mit zugänglichem Siliziumdioxyd oder Flußmittel (Flußmittel ist
nur im Kern zugänglich). Nachdem einzelne Körner in dem äußeren überzug derart begonnen
haben, sich durch Brücken zu verbinden, jedoch bevor ein vollständiges Netzwerk
solcher verbundener Körner abgeschlossen ist, wird die von den Pellets gebildete
Schicht in Zone
26
zerstört, und die einzelnen Pellets werden in die Zone
28 im Inneren des Ofens 27 eingeführt, wo sie während ihrer abschließenden Wärmebehandlung
gewälzt und geworfen werden.
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F i g. 2 zeigt, wie die durch Brücken verbundenen Hämatitkörner aussehen,
so daß die vorgenannten Bedingungen eingestellt werden können.
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Anlage und Verfahren sollten so kontrolliert werden, daß der Beginn
einer derartigen Brückenbildung sichergestellt ist. Es ist jedoch ebenfalls wichtig,
daß der Körper von Pellets aufgelöst wird, bevor das vollständige Netzwerk von verbundenen
Körnern erreicht ist. Ein den Kern umgebender verdichteter äußerer überzug, der
sehr widerstandsfähig gegen Zerfall ist, wird nur dann erreicht, wenn die endgültige
Ausbildung dieses Netzwerkes erfolgt, während - die Pellets innerhalb des Ofens
27 rollen und stürzen.
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Die Temperaturen, die nötig sind, um Magnetit in Hämatit umzuwandeln
und die Brückenbildung der Körner einzuleiten, wodurch die Pellets so viel Festigkeit
erlangen, daß sie dem Rollen und Stürzen widerstehen können, sind nicht ganz hoch
- genug, um die flüssige Phase der schlackebildenden Bestandteile auftreten zu lassen.
Wenn das Rollen und Werfen begonnen werden, bevor die Temperatur erreicht ist, bei
der die flüssige Phase der schlackebildenden Bestandteile erscheint, wird die schließlich
auftretende Flüssigkeit in allen Richtungen gleichmäßig dem Einfluß der Schwerkraft
unterworfen sein. Es wird sich sehr wenig Schlacke bilden, und das ganze wird nicht
problematisch. Der Grund dafür ist, daß der zentrale Kern von Flußmitteln bei ungefähr
870 bis 980° C sich zu zersetzen beginnt, wobei Kohlendioxyd abgegeben wird. Dieser
Gasverlust führt zu einer Schrumpfung des Kernvolumens, wodurch der Kontakt mit
dem Eisenerz aufgehoben und also die Schlackenbildung unterbrochen wird.
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Gleichzeitig mit der Neutralisation der Schwerkraft durch die Rollwirkung
des Pellets führt das Wälzen und Stützen der Pellets ferner zur Verdichtung der
äußeren Hülle des Pellets, weil das Pellet einer Stampf- und Hämmerwirkung unterworfen
wird, während sich das Netzwerk der verbundenen Körner noch weiter ausbildet. Wenn
das Netzwerk erst fertig ist, ist es zu spät, diese Verdichtung zu erzielen. Es
ist deshalb auch wichtig, den richtigen Zeitpunkt abzupassen, wenn der übergang
der Pellets von dem Rost in den Ofen erfolgen muß, um die besten Pellets zu erzeugen.
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Man erhält so ein gehärtetes zusammengesetztes Pellet, dessen innerer
Kern im wesentlichen aus Verbindungen besteht, die Calcium oder/und Magnesium enthalten
und dessen äußerer umgebender überzug ein praktisch kontinuierliches Netzwerk von
Hämatitkörnern aufweist.