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Verfahren zum Hartbrennen von Pellets aus Erzen auf Sinterrosten Es
sind mehrere Verfahren bekannt, Pellets aus Erzen, vornehmlich Eisenerzen, auf Wanderrosten
hartzubrennen. Dabei werden die aus dem feinkörnigen Erz und Wasser hergestellten
Grünpellets schonend in einer bestimmten Schichthöhe, im allgemeinen 30 bis 60 cm,
auf die Roste aufgeschichtet, die gegen die zu starke Temperaturbeanspruchung durch
Rostbelag geschützt sein können. Als Rostbelag dienen fertiggebrannte Pellets in
einer Schichthöhe von bis zu 10 cm. Der Wanderrost befördert die Pellets nacheinander
durch drei horizontal hinterein anderliegende Zonen, und zwar 1. durch eine Trockenzone,
in welcher Gase mit mäßig hoher Temperatur von etwa 200 bis 500° C durch das poröse
Bett gesaugt oder gedrückt werden, 2. die eigentliche Brennzone, in welcher die
getrockneten und vorgewärmten Pellets auf Temperaturen von 1200 bis 1300° C erhitzt
werden, und 3. die Kühlzone, in welcher die fühlbare Wärme der heißen, hartgebrannten
Pellets durch hindurchgesaugte oder -gedrückte Kühlluft abgeführt wird.
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Aus Gründen der Wärmewirtschaftlichkeit ist es notwendig, die aus
den heißen, fertiggebrannten Pellets abgeführte fühlbare Wärme wieder in den Prozeß
zurückzuführen, sei es zur Trocknung und Vorwärmung der Grünpellets, sei es zur
Vorwärmung der Verbrennungsluft für das Heizgas oder das Heizöl.
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Es sind zwei verschiedene Verfahren bekannt, die in der zweiten Zone
für den eigentlichen Brennprozeß erforderliche Wärme in die Beschickung hineinzubringen.
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Nach einem neueren Verfahren werden durch das Bett der Pellets heiße
Gase von etwa 1200 bis 1300° C so lange hindurchgesaugt oder -gedrückt, bis die
untersten Schichten genügend lange und genügend hoch erwärmt worden sind. Bei diesem
Verfahren wird also das ganze Pelletsbett bis zur Beendigung des Brennens auf Brenntemperatur
gehalten. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht in der gleichmäßigeren Durchwärmung
des ganzen Bettes und damit der gleichmäßigeren Qualität der fertiggebrannten Pellets.
Der Nachteil besteht in der Gefahr der überhitzung des Rostmaterials und in der
Notwendigkeit eines viel größeren Wärmeaufwandes, dessen überschuß aus wärmewirtschaftlichen
Gründen nachträglich wieder nutzbar gemacht werden muß, und zwar durch Nutzbarmachung
der bei der Kühlung der Peliets anfallenden erwärmten Kühlluft.
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Nach einem älteren Verfahren wird 'in das Pellets-Bett fester Brennstoff
eingebracht, sei es durch Einpelletisieren des Brennstoffs in die Pellets selbst,
sei es durch Auftragen desselben auf die Oberfläche der Pellets oder durch Einmischen
zwischen die Pellets. Auf jeden Fall muß die Oberfläche der Beschickung durch einen
Zündofen so lange erhitzt werden, bis der Brennstoff innerhalb der Beschickung zündet,
worauf der Brennvorgang durch weiteres Hindurchsaugen von Luft durch die Beschickung
nach unten zu fortschreitet. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es
wärmewirtschaftlich günstiger ist, sein Nachteil darin, daß in der obersten Schicht
ein 17berangebot an Kalorien besteht und unerwünschte Zusammensinterungen sich oft
nicht vermeiden lassen.
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Erfindungsgemäß werden die Vorteile beider Brennverfahren unter Vermeidung
ihrer Nachteile dadurch wahrgenommen, .daß das bisher .einheitliche Pellets-Bett
in mehrere Schichten aufgeteilt wird, von denen die oberste Schicht wenig oder gar
keine festen Brennstoffe enthält, d. h. überwiegend oder ganz mittels Heißgasen
hartgebrannt werden muß. Die Barunterliegende Schicht hat so viel festen Brennstoff,
daß dessen Verbrennungswärme zusammen mit der fühlbaren Wärme der aus den obersten
Schichtteilen kommenden Gase gerade ausreicht, um die Pellets zu härten. Es ist
möglich, das Pelletsbett in eine Vielzahl von Schichten aufzuteilen, von denen jede
tiefer liegende Schicht etwas mehr Brennstoff enthält als die Barüberliegende. Vorzugsweise
wird eine Gesamtschichthöhe von etwa 50 cm angewendet.
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Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Arbeitsweise die Durchsatzleistungen
.des Sinterrostes beim Hartbrennen
von Pellets mit einem Durchmesser
zwischen 15 und 20 mm erheblich gesteigert werden kann gegenüber der mit reiner
Gasheizung erzielbaren, wie aus dem Vergleich der Ausführungsbeispiele hervorgeht.
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Weiterhin wurde festgestellt; daß ein: geringer Zusatz von Kalziumhydroxyd
zum feinkörnigen Eisenerz vor der Pelletisierung in Mengen bis zu etwa 2 0/0 eine
erhebliche Senkring der Hartbrenntemperatur, und zwar um 100° C, gestattet. Diese
Temperatursenkung ist aber nur bei Zusatz von Kalziumhydroxyd möglich, nicht oder
nur in sehr geringem Umfang bei Verwendung von - feingemahlenem Kalziumkarbonat
oder Kalziumoxyd.
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Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig,
das erfindungsgemäße Verfahren mit einem weiteren, nicht zum bekannten Stand der
Technik gehörenden in. der Weise zu verbinden, daß vor dem Brennvorgang auf die
Schicht aus Grünpellets eine weitere, aus fertiggebrannten Pellets oder Pelletsbruch
bestehende Schutzschicht aufgetragen wird. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht
es, eine besonders gleichmäßige Schichtdicke einzuhalten und außerdem die langwierige
Trocken- und Vorwärmzeit ganz oder weitgehend einzusparen. Gegebenenfalls kann auch
eine seitliche, ebenfalls aus fertiggebrannten Pellets oder Pelletsbruch bestehende
Schutzschicht vorgesehen werden, so daß das Bett aus Grünpellets allseitig von einer
Schicht aus fertiggebrannten Pellets oder Pelletsbruch umgeben ist.
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Ausführungsbeispiel Für die im folgenden beschriebenen Versuche wurde
eine Sinterpfanne mit einer nutzbaren Saugfläche vom 30 X 30 cm benutzt. Zur Erzeugung
von heißen Gasen, welche für die Zündung der Beschikkung bzw. zum Härten der Pellets
notwendig sind, stand eine Brennerhaube mit einem Brenner zur Verfügung, welcher
mit Dieselöl gespeist wurde. Die Herstellung der Pellets wurde auf einem Pelletisierteller
von 1 m Durchmesser vorgenommen. Neigung und Umdrehung des Tellers waren in weiten
Grenzen regelbar.
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Das für die nachfolgenden Versuche benutzte Erz war ein Hämatit, der
durch Flotation gewonnen war. Sein Eisengehalt lag bei 60,1 0/0. Fernerhin enthielt
das Material 8 bis 9 % Kieselsäure und 1% Ca0. Der Hämatit war sehr feinkörnig.
Der Anteil unter 10 000 Maschen betrug 70 010. Der bei den Versuchen eingesetzte
feste Brennstoff bestand aus Anthrazit. Dieser Anthrazit hatte einen Aschegehalt
von 5,6%. Er war lufttrocken. Für die Versuche wurde er auf etwa die gleiche Feinheit
wie das Erz aufgemahlen. Versuch 1 Das Erz wurde zunächst mit 3 % Anthrazit gemischt
und dann unter Wasserzusatz zu Pellets von 10 bis 15 mm verformt. Die Nässe betrug
7 0/0. Die Pellets wurden dann nochmals mit 2 0!o Anthrazit außen nachgepudert.
Auf dem Rost der Sinterpfanne wurde eine 5 cm hohe Rostbelagschicht, welche aus
bereits gebrannten Pellets bestand, aufgegeben. Auf den Rostbelag wurden 80 kg Grünpellets
chargiert. Die Gesamtschichthöhe betrug 43 cm. Die Beschikkung wurde 2 Minuten lang
mittels der Brennerhaube gezündet. Die Temperatur der Zündgase lag zwischen 1000
und 1100° C. Der Unterdruck unter dem Rost betrug 200 bis 250 mm WS. Der Versuch
war nach 44 Minuten beendet.
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Daraus errechnet sich eine Leistung von etwa 27 t Fertigprodukt. -Das
erhaltene Endprodukt war uneinheitlich und bestand aus traubenförmigen Agglomeraten,
Sinter und - Einzelpellets. Die Festigkeit der Einzelpellets lag zwischen 150 und
300 kg/K; die maximale Roststabtemperatur betrug 530° C.
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Versuch 2 70 kg Grünpellets mit einem Durchmesser von 15 bis 20 mm,
deren Nässe 6,2 o/a betrug, wurden auf dem Sinterrost auf eine Rostbelagschicht
von 10 cm aufgegeben. Die gesamte Schichthöhe betrug wiederum 43 cm. Zwischen den
Grünpellets und der Seitenwand der Pfanne ist eine sogenannte Seitenrandschicht
aus gebrochenen Pellets der Körnung 2 bis 10 mm geschüttet. Die Härtung der Pellets
erfolgte nach folgendem Brennschema: Während 10 Minuten wurde die Beschickung mit
300 bis 450° C heißen Gasen bei einem Unterdruck von 100 bis 150 mm WS getrocknet.
Während weiterer 15 Minuten wurde die Temperatur der durchgesaugten Gase von 500
auf 1000° C erhöht, wobei die Pellets langsam aufgeheizt wurden. Der Unterdruck
unter dem Rost betrug 200 bis 250 mm WS. Dann wurden die Pellets 20 Minuten lang
mit 1200 bis 1250° C heißen Gasen gebrannt und gehärtet. Diese Temperatur wurde
so lange beibehalten, bis auch die Pellets über dem Rostbelag diese Temperatur angenommen
hatten. Anschließend wurde 30 Minuten lang Kühlluft von unten nach oben durch den
Rost gedrückt.
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Die Leistung des Sinterrostes liegt nach diesem Verfahren, bezogen
auf 1 m2 Rostfläche, bei 13 bis 14 tato Fertigpellets. Die durchschnittliche Festigkeit
der Pellets lag bei 800 bis 850 kg/K. Die maximale Roststabtemperatur am Ende der
Brennzone betrug 550° C.
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Versuch 3 Auf 10 cm Rostbelag wurden gemäß der Erfindung Pellets mit
unterschiedlichem Brennstoffgehalt aufgegeben. Unmittelbar auf den Rostbelag kamen
35 kg Pellets, die mit 4 % Anthrazit umhüllt waren. Darüber wurden 35 kg Pellets
ohne festen Brennstoffzusatz chargiert.
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Die Pfannenbeschickung wurde 10 Minuten lang mit 300 bis 500° C heißen
Gasen bei einem Unterdruck von 100 bis 150 mm WS getrocknet, dann während weiterer
10 Minuten auf 1250° C bei 150 bis 200 mm WS Unterdruck aufgeheizt und schließlich
7 Minuten lang mit 1250° C heißen Gasen beaufschlagt. Dann wurde der Brenner abgestellt
und die Beschickung 25 Minuten lang bei 250 mm WS mit kalter Luft im Saugzug gekühlt.
Die Leistung betrug 20 bis 21 tato/m2 Saugfläche. Die Festigkeit der Pellets schwankte
zwischen 400 und 600 kg/K. Die Beschickung bestand nach Beendigung des Versuches
vorwiegend aus Pellets. Nur einige Partien waren in der Unterschicht traubenartig
zusammengesintert. Die maximale Roststabtemperatur betrug 670° C.
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Versuch 4 Bei diesem Versuch wurde dem Erz 1,5 % Löschkalk zugemischt.
Die Rostbelaghöhe war wiederum 10 cm. Darauf wurden 35 kg löschkalkhaltige Pellets
gegeben, welche mit 3,1% Anthrazit eingepudert
waren. Darüber befanden
sich 35 kg löschkalkhaltige Pellets ohne Anthrazitzusatz. Die Gesamtschichthöhe
betrug 44 cm.
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Wegen des Kalkzusatzes konnte schärfer getrocknet werden. Außerdem
braucht die Endtemperatur in der Heißgashaube nicht so hoch zu sein wie beim Versuch
3. Demzufolge konnte die Beschickung ohne vorheriges Trocknen mit 750 bis 1000°
C heißen Gasen während 11 Minuten bei einem Unterdruck von 150 mm aufgeheizt werden.
Nach dieser Zeit wurde die Brennhaube 10 Minuten lang auf 1180° C gehalten. Der
Unterdruck betrug während dieser Periode 150 bis 200 mm WS. Die Kühlung der Beschikkung
erfolgte im Saugzug bei 230 bis 260 mm WS während 23 Minuten.
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Aus der Gesamtversuchsdauer von 44 Minuten errechnet sich eine Leistung
von 23 bis 24 tato. Die Festigkeit der Kugeln war etwa die gleiche wie beim Versuch
3. Die maximale Roststabtemperatur lag mit 630° C etwas niedriger als beim Versuch
3.
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Versuch 5 Die Beschickung war die gleiche wie beim Versuch 3, d. h.,
in der Oberschicht waren 35 kg brennstofffreie und in der Unterschicht 35 kg Pellets
aufgegeben, welche mit Anthrazit eingepudert waren. Auf die Beschickung wurde jedoch
eine 4 cm hohe Schicht aus Pelletsbruch der Körnung 4 bis 12 mm gelegt.
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Die Gesamtschichthöhe betrug somit 47 cm. Die Versuchspfanne wurde
direkt mit 1000° C heißen Gasen beaufschlagt, deren Temperatur nach einigen Minuten
auf 1200 bis 1250° C erhöht werden konnte. Das Aufheizen und Brennen dauerte 20
Minuten lang bei einem Unterdruck von 100 bis 250 mm. Anschließend daran wurde 26
Minuten lang gekühlt.
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Die spezifische Leistung betrug 22,9 tato Fertigprodukt7m2 Saugfläche.
Die Beschickung bestand wieder vorwiegend aus Pellets. In der Unterschicht konnten
wiederum wie beim Versuch 3 traubenartige Agglomerate festgestellt werden. Die Festigkeit
der Pel-Jets lag bei 500 bis 600 kg/K. Die maximale Roststabtemperatur betrug 640°
C.