DE1508050B1

DE1508050B1 - Pellet mit hoher Druckfestigkeit und guter Witterungsbestaendigkeit,Verfahren zur Herstellung von derartigen,einen hohen Eisengehalt aufweisenden Pellets mit wetterbestaendigem UEberzug und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1508050B1
Application number: DE19661508050
Authority: DE
Inventors: Alan English
Original assignee: Arthur G McKee and Co
Current assignee: Arthur G McKee and Co
Priority date: 1965-06-22
Filing date: 1966-06-22
Publication date: 1971-08-26
Also published as: GB1154746A; GB1153710A; US3386816A

Description

Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Staub insbesondere Die Erfindung ist zwar auf das Agglomerieren oder 15 aus dem Abzugssystem basisch ausgekleideter, mit Zusammenballen von verschiedenen Arten von fein- Sauerstoff arbeitender Öfen in harte Pellets zusamzerteiltem Eisenoxydmaterial einschließlich aufberei- mengeballt werden, welche fest genug sind, daß sie der teten Eisenerzen od. dgl. anwendbar. Sie wird jedoch Handhabung, Lagerung und Beschickung in einen nachfolgend hauptsächlich in Verbindung mit dem Ofen standhalten, wobei die Kügelchen einen wesent-Zusammenballen und der teilweisen Reduktion von 20 liehen Anteil an reduziertem Eisen enthalten und im Staub, welcher durch basische, mitSauerstoff arbeitende wesentlichen frei von Zink und Blei sowie von Arsen Stahlwerke erzeugt wird, erläutert, beispielsweise sol- sind, wenn dieses ursprünglich anwesend war. Wenn chen, die nach dem bekannten L.D.-Verfahren ar- gewünscht, können die Pellets so hergestellt werden, beiten, sowie mit der Erzeugung von gehärteten, teil- daß etwa 40 bis etwa 80 ⁰Z₀ oder mehr des Eisengehalts weise reduzierten, wasserbeständigen Pellets aus die- 25 der Pellets in Form von metallischem Eisen vorliegt, sem Staub, welche keine nachteiligen Mengen un- wodurch die Pellets vorteilhaft direkt an Stelle von erwünschter Verunreinigungen enthalten und für die Schrott in einem basischen, mit Sauerstoff arbeitenden Verwendung in Öfen geeignet sind, die zur Wieder- Ofen oder in einen Hochofen oder Gebläseofen gegegewinnung des Eisengehalts aus dem Staub geeignet ben werden können, was von dem metallischen Eisensind, wie Hochöfen oder basisch ausgekleidete, mit 30 gehalt abhängt.

Sauerstoff arbeitende Stahlwerke. Das erfindungsgemäße Pellet ist gekennzeichnet

Es handelt sich dabei um den Staub, welcher durch durch einen Kern, dessen größerer Teil aus metallieine Vorrichtung gesammelt wird, die Staub aus den in schem Eisen besteht, welches einen Teil eines ineinbasischen, mit Sauerstoff arbeitenden Stahlwerken er- andergewachsenen Gef üges von Eisenoxyd und metallizeugten Gasen entfernt. Im allgemeinen machen es 35 schem Eisen darstellt, sowie durch einen dünnen, stark die Beziehungen des Stahlerzeugers zu seiner Ge- anhaftenden äußeren Überzug aus einer im wesentlimeinde oder Gesetze oder Vorschriften der Regierung chen kontinuierlichen, harten, dichten Eisenoxyderforderlich, daß so viel wie möglich von diesem Staub verbindung.

aus den an die Atmosphäre abgelassenen Ofengasen Das Verfahren der Herstellung des erfindungsge-

beseitigt wird, da der Staub sonst eine Belästigung 40 mäßen Pellets ist dadurch gekennzeichnet, daß nach darstellen könnte. Agglomerieren des Staubs zu Pellets diese Pellets

Es werden große Mengen dieses Staubes erzeugt. zwecks möglichst weitgehender Reduktion des in wobei Produktionen bis zu etwa 5 Gewichtsprozent ihnen enthaltenen Eisenoxyds zu metallischem Eisen des durch basische, mit Sauerstoff arbeitenden Öfen unter nicht oxydierenden Bedingungen auf eine Tem- oder Stahlwerken erzeugten Stahles nicht unüblich 45 peratur oberhalb etwa 704" C erhitzt und sodannzwecks sind. Bisher wird jedoch der gewonnene Staub ge- Bildung der Überzüge auf eine Temperatur unterhalb wohnlich durch Vergraben oder Abtransport beseitigt,
wenn auch ein gewisser Teil, gewöhnlich in Mischung
mit anderen Eisenoxyd enthaltenden Stauben, wie
Kaminstauben aus Siemens-Martin-Öfen, zur Wieder- 50
verwendung im Hochofen gesintert wird. Im allgemeinen wird jedoch der größte Teil des Staubes nicht auf
eine Weise verwendet, durch die sein Eisengehalt
wiedergewonnen wird, obwohl 60% oder mehr des
Staubgewichts Eisen in Form von Eisenoxyden, wie 55 Wanderrost nachgeschalteten Drehofen, um die Pellets Alpha- oder Gamma-Hämatit, ist. unter reduzierenden Bedingungen im Ofen zu erhitzen

Zwei maßgebende Eigenschaften des Staubes machen und zu härten, eine dem Drehofen nachgeschaltete es schwierig, diesen Staub in Öfen, wie Hochöfen oder Kühleinrichtung zur Kühlung der Pellets im wesent-Stahhverken, zur Wiedergewinnung seines Eisengehai- liehen in Abwesenheit von Luft, Einrichtungen, durch tes zu verwenden. Eine Eigenschaft besteht darin, daß 60 welche Abgase aus dem Ofen und Luft geleitet werden, der Staub weitgehend in Form von sehr kleinen, im um Wärme von den Abgasen auf die Luft zu übertragen

g g p

etwa 704⁰C in einer Atmosphäre abgekühlt werden, die im wesentlichen aus Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd besteht.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Wanderrest, eine Einrichtung zum Beschicken der feuchten Pellets, eine Einrichtung zur Trocknung der Pellets auf dem Rost durch Heißgas, einen dem

wesentlichen sphärischen, glatten Teilchen vorliegt. Der größere Teil des Staubes, etwa 90°/₀, besitzt eine außerordentlich kleine Teilchengröße, beispielsweise etwa bis zu einer Siebmaschenweite von 0,044 mm, während nur ein kleiner Teil eine größere Teilchengröße besitzt, beispielsweise über einer Siebmaschenweite von 0,64 mm. Die kleine Teilchengröße macht die Ver-

und die Abgase zu kühlen, und Einrichtungen, um das erhitzte Gas zum Wanderrost zu leiten und die darauf befindlichen Pellets zu trocknen.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens,

3 4

F i g. 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform Die Pellets werden sodann in einen feuerfest aus-

der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vorerhitzen, gekleideten Ofen gegeben, welcher langsam gedreht

Sintern und Kühlen von Eisenoxydmaterial, welche wird. Wenn die Pellets in den Ofen gegeben werden,

einen Teil der in F i g. 1 schematisch dargestellten Vor- werden auch Teilchen eines festen Reduktionsmittels,

richtung bildet, 5 vorzugsweise ein wenig verschlackendes Material,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die in F i g. 2 dargestellte wie Koks, obwohl auch Anthrazitkohle oder andere

Vorrichtung, Kohlenstoffhaltige Substanzen verwendet werden kön-

F i g. 4 einen Schnitt, in welchem die Einrichtung nen, ebenfalls in den Ofen gegeben, um eine durch

zum Sammeln von Staub aus den Abgasen der in den und durch vermischte Mischung von Pellets und Re-

F i g. 2 und 3 gezeigten Vorrichtung dargestellt ist, io duktionsmittel zu bilden. Die Teilchengröße des Re-

F i g. 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung zur duktionsmittels ist sehr wichtig, da die gewünschte

Ausbildung von nassen Pellets gemäß der Linie 5-5 in Reduktion des Einsenoxyds und die Beseitigung von

F i g. 3, Zink und ähnlichen Substanzen stark verbessert wird,

F i g. 6 eine Mikrophotographie mit geringer Ver- wenn im wesentlichen keine Reduktionsmittelteilchen

größerung eines Querschnitts durch ein erfindungs- 15 größer sind als die durchschnittliche Maximalgröße

gemäßes Pellet, der feuchten Pellets. Im wesentlichen können alle

F i g. 7 eine Mikrophotographie mit 500facher Ver- Reduktionsmittelteilchen wesentlich kleiner sein als größerung eines Teiles des Querschnitts eines solchen die Pellets, sogar bis herunter zu staubartigen Teil-Pellets, wobei die Oberflächenbeschichtung und ein chen. Koksgrus kann besonders vorteilhaft verwendet Teil des inneren Kerns des Pellets dargestellt ist, 20 werden. Das feste Reduktionsmittel macht vorzugs-

Fi g. 8 eine Mikrophotographie mit der gleichen weise zwischen etwa 50 und 100 % des Gewichtes des

Vergrößerung eines Teiles nur des Kerns des Pellets und Eisenoxyds in den Pellets und zwischen 60 und 120 %

F i g. 9 ein Fließschema einer anderen Ausf ührungs- des Volumens der feuchten Pellets aus. Vorzugsweise

form des erfindungsgemäßen Verfahrens. werden die Pellets und die Reduktionsmittelteilchen

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden 25 gleichzeitig und kontinuierlich in den gewünschten zuerst aus dem feinzerteilten Eisenoxydmaterial, gegenseitigen Proportionen in den Ofen gegeben, welches beim erläuterten Fall Staub aus basischen, mit Überraschenderweise tritt wenig Bruch oder ZerSauerstoff arbeitenden Stahlwerken ist, feuchte Pellets störung der Pellets auf, wenn sie im Ofen in eine mit im wesentlichen gleichförmiger, ausgewählter taumelnde Bewegung versetzt werden, obwohl sie Größe zwischen etwa 6,3 und etwa 25,4 mm und vor- 3° vor dem Einleiten in den Ofen lediglich getrocknet zugsweise etwa 9,5 mm Durchmesser hergestellt. Der werden. Die Teilchen des festen Reduktionsmittels mit Staub wird zuerst durch bekannte Einrichtungen vor- der angegebenen Größe und im angegebenen volubefeuchtet und sodann durch eine geeignete Kugel- metrischen Verhältnis polstern und schützen die feuchformvorrichtung, welche eine bekannte Kugelform- ten Pellets gegen Abrieb oder Bruch, wenn sie im Ofen scheibe oder Kugelformtrommel sein kann, zu Pellets 35 in taumelnde Bewegung versetzt werden,
geformt, wobei nötigenfalls Wasser zugegeben wird. Wenn der Ofen gedreht wird und die Mischung aus Wenn gewünscht, kann die zur Kugelformung ver- Pellets und Reduktionsmittel in taumelnde Bewegung wendete Mischung eine kleine Menge, bis zu 1% versetzt und in Längsrichtung des Ofens von seinem einer Säure, wie Salzsäure in wäßriger Lösung, oder Einlaß- zu seinem Auslaßende geleitet wird, werden ein geeignetes Bindematerial, wie 1 bis 5% Bentonit, 40 heiße Verbrennungsgase aus einem Brenner, der in oder sowohl Säure als auch Bentonit enthalten, um den Ofen mündet, durch den Ofen geleitet. Diese die Festigkeit der feuchten Pellets zu verbessern. Gase im Ofen sowie die aus dem Ofen abströmenden

Die feuchten Pellets werden nach Durchführung Gase enthalten vorzugsweise geringe, jedoch merkgeeigneter Siebverfahren u. dgl. sodann vorerhitzt, liehe Mengen freien Sauerstoffs sowie Stickstoff, verum sie zu trocknen, indem sie einer Temperatur 45 mischte Gase aus der Luft oder der Verbrennung und zwischen etwa 121 und etwa 427° C über eine gewöhn- große Mengen Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd. lieh zwischen etwa 4 und etwa 10 Minuten liegende Der Brenner, welcher vorzugsweise mit Gas brennt, Zeitdauer ausgesetzt werden; das ist lang genug, um obwohl er auch ein Brenner für Öl oder festen Brenndie Pellets zu trocknen und in denselben eine aus- stoff sein kann, wird entsprechend eingestellt. Die im reichende Festigkeit zu entwickeln, damit sie der 50 Ofen entwickelte Maximaltemperatur ist sehr kritisch, nachfolgenden Taumelbewegung im Drehofen ohne Sie soll vorzugsweise mindestens etwa 871⁰C be-Zerbrechen oder wesentliche Risse unterworfen werden tragen, damit die gewünschte Hitzehärtungswirkung können, wobei die kürzeren Zeitdauern im allgemeinen auf die Pellets ausgeübt und wodurch die gewünschte angewendet werden, wenn höhere Trocknungstem- reduzierende Atmosphäre hervorgerufen wird, um im peraturen angewendet werden. Temperatur und Dauer 55 Ofen die Vermischung des Beschickungsmaterials der Erhitzung reichen nicht aus, um ein merkliches durch Zersetzung des festen kohlenstoffhaltigen Re-Kornwachstum oder ein Zusammenwachsen von duktionsmittels zu bewirken, und damit das Beschik-Körnern des Eisenoxyds zu bewirken. Zweckmäßiger- kungsmaterial ausreichend erhitzt wird, so daß weise werden die feuchten Pellets zu einem gasdurch- die Kohlenoxydgase sich beim Abkühlen zersetzen lässigen, beweglichen Körper oder einer Schicht mit 60 und der gewünschte Oxydüberzug auf den Pellets im wesentlichen gleichförmiger Dicke niedergelegt, ausgebildet wird, wie später beschrieben wird. Die in welcher die Pellets in Bezug aufeinander innerhalb Maximaltemperatur liegt vorzugsweise gerade unterdes Körpers ruhen. Dies kann durch bekannte Ein- halb derjenigen, welche die Ausbildung von unerrichtungen geschehen, einschließlich einer Einrichtung wünschten Ringen im Ofen hervorruft. Vorzugsweise zur Verteilung der Pellets auf einen gasdurchlässigen, 65 liegt die Maximaltemperatur zwischen etwa 1038 bewegten Rost oder einen bewegten Förderer, bei- und 1371⁰C. Wenn jedoch ein festes Reduktionsmittel spielsweise einen horizontalen, geraden Rost oder mit einem wesentlichen Aschen- oder Schlackengehalt, Förderer. wie Anthrazitkohle, verwendet wird, dann liegt die

Maximaltemperatur am unteren Ende dieses Bereiches von 871 bis 1371⁰C. Die im Ofen entwickelte Temperatur wird auch durch Regelung des Brenners geregelt. Die Luft wird zwar in den Ofen für Verbrennungszwecke in solcher Menge eingeleitet, daß die aus dem Ofen abströmenden Gase kleine Mengen von ungebundenem Sauerstoff enthalten. Die Atmosphäre in der unmittelbaren Nachbarschaft der Pellets im Ofen ist jedoch stark reduzierend, da dort Kohlenmonoxyd

durch den Wärmetauscher allein oder durch Zufügung von Kühlluft, wenn gewünscht, abgekühlt und werden sodann in eine Staubbeseitigungsanlage geleitet, um aus den Gasen Staub zu entfernen, welcher Zink, Blei oder andere Substanzen enthält, so daß deren Ableitung in die Atmosphäre verhindert und auch die Wiedergewinnung wirtschaftlich wertvoller Bestandteile ermöglicht wird. Die Kühlung der Ofengase, weitgehend durch Übertragung der Hitze auf die

oder andere reduzierende Gase, wie flüchtige Substan- io Trockenluft, vereinfacht die Staubentfernung und zen, welche aus der Erhitzung des festen kohlenstoff- ermöglicht die Verwendung von weniger kostspieligen haltigen Reduktionsmittels stammen, entwickelt werden. Alle Teile der Pellets werden dieser stark redu

zierenden Atmosphäre ausgesetzt, wenn die Pellets im

höher, was von der maximalen Ofentemperatur abhängt, wird kontinuierlich aus dem Ofen in einen Kühler geleitet. Die Mischung der Pellets und des

Anlagen, wie mit Beuteln oder Säcken arbeitenden Staubsammlern.

Die Mischung der heißen Pellets aus dem Ofen

Ofen dicht an den Teilchen des Reduktionsmittels 15 zusammen mit Teilchen von heißen, unverbrauchten und den daraus hervorgehenden reduzierenden Gasen Reduktionsmitteln bei Temperaturen von 871° C oder in taumelnde Bewegung versetzt werden. Diese reduzierenden Gase scheinen in die Pellets von deren
Außenseite einzudringen und auf die Eisenoxydverbindungen und die Zink- und Bleiverbindungen 20 unverbrauchten Reduktionsmittels wird im wesentder Pellets einzuwirken und dieselben zu metallischen liehen in Abwesenheit von Luft auf eine Temperatur Elementen zu reduzieren. von etwa 149⁰C oder weniger gekühlt, bei welcher

Die Anwesenheit von festem Reduktionsmittel die zum Transport der gekühlten Mischung verweninnerhalb der Pellets ist zur Erzielung der Reduktions- deten Förderbänder nicht beschädigt werden. Vorzugswirkung nicht nötig. Tatsächlich enthalten die meisten, 25 weise wird eine Atmosphäre aus einer Mischung von wenn nicht alle, bei dem Verfahren zu verwendenden Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd und inerten Luft-Staube aus basischen, mit Sauerstoff arbeitenden gasen im Kühler aufrechterhalten, wobei die Kohlen-Öfen oder Stahlwerken so wenig Kohlenstoff, daß oxydgase aus dem erhitzten Reduktionsmittel im wesentlich weniger als 1 % Kohlenstoff in den feuchten Kühler gebildet oder aus dem Ofen mit der heißen Pellets vorhanden ist. Wenn jedoch gewünscht, 30 Beschickungsmischiing in den Kühler geleitet werden, können die Pellets so ausgebildet werden, daß sie F i g. 1 zeigt schematisch die Durchführung des

beigefügte größere Anteile an festem Reduktionsmittel erfindungsgemäßen Verfahrens. In dieser Figur sind enthalten. Dies führt jedoch leicht dazu, daß die mit 1 Trichter bezeichnet, in welchen der Staub aus Trockenfestigkeit der feuchten Pellets und die Festig- basischen, mit Sauerstoff arbeitenden Stahlwerken keit des Produkts in Form von Pellets vermindert 35 durch übliche Staubsammelvorrichtungen, wie elektrowird. statische Abscheider, gesammelt wird. Der Staub

Die Pellets werden vorzugsweise etwa 45 Minuten wird aus jedem der Trichter durch eine Förderschnecke bis etwa 3 Stunden im Ofen gehalten, was von der ent- 2 abgezogen und in einen Haltetrichter 3 geliefert, wickelten Temperatur, der Menge des außerhalb der aus welchem er pneumatisch durch eine Leitung 4 Pellets verwendeten Kohlenstoffs, der Menge Zink, 40 durch einen pneumatischen Antrieb 5 zu einem wei-Blei oder anderen reduzierbaren Verunreinigungen, teren Trichter 6 geleitet wird. Wenn erforderlich, wird

der Staub vom Trichter 6 auf einem Förderer 7 durch den Mischer 8 in einen Behälter 9 geleitet. Dieser Behälter ist neben einem weiteren Behälter 10 ange-

Pellets abhängt. Das Zinkmetall wird reichlich bei 45 ordnet, welcher rückgeleitete Eisenoxyd-Feinteilchen etwa 1038° C reduziert und aus den Pellets verdampft aus dem Verfahren enthält. Diese beiden Behälter und wird in den Abgasen aus dem Ofen entfernt. Es ebtleeren sich auf einen Förderer 11, wobei die Entkann auf diese Weise im wesentlichen das ganze Zink leerung je nach Erfordernis von auf das Gewicht anaus den Pellets entfernt werden. Auf gleiche Weise sprechenden Zuführeinrichtungen 12 gesteuert wird, werden große Anteile, wenn nicht im wesentlichen 50 Der Staub mit oder ohne die rückgeleiteten Feinteilalle Blei- und Arsenverbindungen, welche im Staub chen wird durch einen geeigneten Mischer 13 vervorhanden sein können, bei diesen Temperaturen
ebenfalls reduziert und verdampft.

Vorzugsweise werden die heißen Ofenabgase, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen etwa 760 und 55
etwa 1O38°C, durch einen Wärmetauscher geleitet,
durch welchen die Wärme von den heißen Ofenabgasen übertragen wird, um die Luft zu erhitzen, welche
zum Vorerhitzen der Pellets auf dem Wanderrost
verwendet wird, bevor sie in den Ofen gegeben wer- 60 eignete Einrichtung verwendet werden kann. In dieser den. Wenn nötig, kann Kühlluft mit der erhitzten Kugelformvorrichtung wird eine geeignete Menge Luft vermischt werden, um ihre Temperatur auf den Wasser je nach Wunsch zusammen mit anderen Zugewünschten Wert im Bereich von etwa 121 bis 427° C schlagen, wie Betonit oder Säure, zugegeben, um die einzustellen. Ein Teil der erhitzten Luft mit oder ohne Kugelformmischung oder den Kugelformschlamm zu Kühlluft kann in den Brenner geleitet werden, damit 65 bilden. Die vom Förderer 16 aus der Kugelformvorsie dort als vorerhitzte Primär- oder Sekundärbrenn- richtung gelieferten feuchten Pellets werden zum Sieb luft wirkt. Die Ofengase werden vorzugsweise auf eine 17 geleitet, welches alle Pellets, deren Größe eine vorTemperatur von weniger als etwa 204⁰C, entweder bestimmte Größe übersteigt, zum Förderer 18 ent

weiche entfernt werden, dem gewünschten Reduktionsgrad des Eisenoxyds und dem gewünschten Härtungsgrad der Pellets zum fertigen Produkt in Form von

mischt. Im Mischer 13 kann der Staub vorbefeuchtet werden, wenn erwünscht, und andere Zuschläge können zugegeben werden.

Die vorbefeuchtete Mischung wird sodann aus dem Förderer 14 in eine übliche Kugelformvorrichtung 15 geleitet, welche beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Kugelformscheibe dargestellt ist, obwohl auch eine Kugelformtrommel oder eine andere ge-

läßt. Pellets, deren Größe kleiner als die vorgegebene an die Umgebungsluft abgeben, die zum Wärmetau-Größe ist, werden durch geeignete Förderer 19 und 20 scher durch ein Glebläse 49 und die Leitung 51 geentweder zum Förderer 14, welcher die Kugelform- liefert wird. Die Luft wird auf eine Temperatur ervorrichtung beliefert, wo sie als Keimmaterial ver- hitzt, welche hoch genug ist, daß die gewünschte wendet werden, oder zu einem Speicherbehälter 22 5 Trockentemperatur in der durch die Leitung 52 zur geleitet. Haube 24 strömenden Luft erzeugt wird, wobei

Der Wanderrost 18 gibt die feuchten Pellets auf einen durch die Leitung 53 Kühlluft zugegeben wird, wenn horizontalen, durchlässigen Wanderrost 23 in einem erforderlich. Die zur Haube 24 geleitete Luft tritt durchlässigen, bewegten Bett von geeigneter, Vorzugs- auch durch das Bett von feuchten Pellets auf dem weise gleichförmiger Dicke, in welchem sich die Pellets io Wanderrost 23 und duich diesen in den Luftkasten 25, in Bezug aufeinander nicht bewegen. Die auf dem aus welchem sie durch Leitung 54 mittels des Gebläses Bett befindlichen Pellets werden durch den Wander- 26 abgezogen wird. Ein Teil der im Wärmetauscher 48 rost unter einer Trockenhaube 24 und über einen erhitzten Luft kann auch durch die Leitung 55 ge-Luftkasten 25 bewegt, durch den die Pellets für eine leitet werden, um vorerhitzte Primär- oder Sekundärgewünschte Zeitdauer durch vom Gebläse 26 gelie- 15 brennluft zum Brenner 32 zu liefern,
ferte erhitzte Luft der gewünschten Temperatur aus- Die gekühlten Ofenabgase werden vom Wärmegesetzt werden. Die getrockneten Pellets, die, wie oben tauscher durch die Leitung 56 zu einer üblichen angegeben, eine beträchtliche Festigkeit besitzen, Staubsammelvorrichtung 57 geleitet. Diese Sammler werden sodann in das obere Ende eines geneigten, beseitigen aus den Abgasen die Staubteilchen aus Verfeuerfest ausgekleideten Drehofens 27 gegeben. 20 bindungen von Zink, Blei oder anderen Verunreini-Unterdessen wird festes Reduktionsmittel, beispiels- gungen, welche im Ofen freigesetzt und durch die Ab- ψ weise Koksgrus aus dem Behälter 28, durch eine gase abgeleitet wurden. Die gereinigten Abgase wer-Fördereinrichtung 29 in den Trichter 30 gegeben, den aus den Sammlern durch die Leitung 58 und das welcher eine Fördereinrichtung aufweist, welche den Gebläse 59 abgezogen und in einen nicht gezeigten richtigen Anteil an Koks über eine Rutsche 31 den 25 Kamin oder ein Abzugsrohr geleitet. Der Staub wird Pellets im Drehofen zuführt. in einem Trichter 61 niedergeschlagen, aus welchem

Die Mischung der feuchten Pellets und des Reduk- er je nach Erfordernis, beispielsweise zur Wiedertionsmittels wird im Drehofen unter den oben ange- gewinnung wertvoller Metalle, entnommen werden gebenen Bedingungen in taumelnde Bewegung ver- kann.

setzt, bis die Pellets hitzegehärtete Pellets werden, das 30 F i g. 2 bis 5 zeigen ausführlicher eine bestimmte Zink und andere Verunreinigungen weitgehend be- Vorrichtung, welche vorteilhaft zur Durchführung seitigt sind und die gewünschte Reduktion des Eisen- des ernndungsgemäßen Verfahrens verwendet werden gehaltes der Pellets erzielt ist. Wärme wird durch einen kann. In diesen Figuren sind Teile, welche den in mit Gas oder Heizöl beheizten Brenner 32 geliefert, F i g. 1 angegebenen Teilen entsprechen, mit den welcher durch ein Gebläse 33 mit Brennluft versorgt 35 gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie in den F i g. 3 wird. und 4 gezeigt, entleert sich der Haltetrichter 6 für den

Die Mischung der hitzegehärteten und reduzierten Staub aus einem basischen, mit Sauerstoff arbeitenden Pellets und des Reduktionsmittels wird aus dem unteren Stahlwerk auf den Förderer 7, auf welchem der Ende des Ofens in das Gittersieb 34 gegeben, welches Staub durch den Mischer 8 vermischt wird und übergroße Zusammenballungen, welche hauptsächlich 40 welcher den Staub in den Vorratsbehälter 9 liefert, aus Ofenringen stammen, abtrennt und auf einen der nahe dem Vorratsbehälter 10 für die rückzuleiten-Klurnpenhaufen 35 gibt. Die Mischung von Pellets den, magnetischen Feinteilchen angeordnet ist. Diese und Reduktionsmittel teilchen wird sodann in den beiden Vorratsbehälter sind so angeordnet, daß sie Kühler 36 geleitet, in welchem sie indirekt gekühlt sich auf den Förderer 11 entleeren, welcher unter dem wird, während sie gegen Luft abgeschirmt wird. Die 45 Vorbefeuchtungsmischer 13 durchgeleitet wird und auf gekühlte Mischung wird sodann durch den Förderer 37 den Förderer 14 liefert, der seinerseits in die Kugelformauf das Produktsieb 38 geleitet. scheibe 15 liefert. Die feuchten Pellets werden von der Pellets und Reduktionsmittelteilchen, die über einer Kugelformscheibe auf den Förderer 16 gegeben, welvorbestimmten Größe liegen, werden sodann vom eher dieselben auf das Sieb 17 leitet. Pellets, welc'.ie Sieb 38 auf den Förderer 39 gegeben, welcher eine 50 unter der durch das Sieb vorgeschriebenen Größe magnetische Rolle 40 an seinem Auslaßende aufweist. liegen, werden auf den Förderer 19 gegeben, der die-Die Pellets, welche magnetisch sind, da sie metallisches selben auf den Förderer 20 leitet. Dieser letztere Eisen enthalten, werden in den Produktbehälter 42 Förderer, welcher sich in beiden Richtungen bewegen abgelenkt, aus welchem sie je nach Erfordernis zur kann, leitet die zu kleinen Pellets zum Förderer 14 Verwendung oder für den Versand entnommen werden 55 zurück, welcher dieselben in die Kugelformvorrichtung können. Reduktionsmittelteilchen, welche nicht ma- gibt, oder liefert sie in den Behälter 22 (F i g. 1). gnetisch sind, fallen in den Behälter 43. Durch diese Einrichtung kann die Menge der zurück-Die zu kleinen Pellets und Reduktionsmittelteilchen geleiteten, zu kleinen Pellets, welche zur Kugelformwerden auf den Förderer 44 geleitet, welcher eine scheibe zurückgeleitet werden, gesteuert werden, so magnetische Rolle 45 aufweist, die eine Trennung der 60 daß die Produktion des gewünschten Volumens an Pellets in den Behälter 46 und des Reduktions- Kügelchen mit gleichförmiger, gewünschter Größe mittels in den Behälter 47 bewirkt. Die abgetrennten gesteuert werden kann.

Reduktionsmittelteilchen aus den Behältern 43 und Die feuchten Pellets mit der richtigen Größe,

werden sodann zur Wiederverwendung in den welche über das Sieb 27 gehen, werden auf einen Hauptvorratsbehälter 28 geliefert. 65 Förderer 18 geliefert. Die dargestellte Vorrichtung

Die aus dem Drehofen 27 an dessen oberem Ende weist einen endlosen Förderer 63 mit einem hin- und austretenden heißen Gase strömen in einen Wärme- hergehenden Auslaßende auf, welches die feuchten tauscher 48, wo sie einen wesentlichen Teil ihrer Wärme Pellets quer über einen weiteren Förderer 64 verteilt,

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der die Pellets in einer Schicht von außerordentlich tauscher durch die Leitung 51 eintritt und denselben gleichförmiger Dicke auf die Oberfläche eines hori- durch die Leitung 52 verläßt, indem sie zur Haube 24 zontalen Wanderrostes 23 mit einer durchlässigen weiterströmt. Vor dieser Haube wird diese heiße Luft Feuerungseinrichtung ausgibt. Der Wanderrost kann durch die auf dem Wanderrost 23 angeordneten als endloser Rost aus aneinanderstoßenden Stäben 5 feuchten Pellets geleitet und trocknet diese und strömt mit U-förmigem Querschnitt bestehen oder in beliebi- weiter in den Luftkasten 25, wobei die Luft durch das ger Weise derart ausgebildet sein, daß eine beweg- Gebläse 26, welches mit dem Luftkasten durch die liehe, durchlässige Unterlage für ein Bett von Pellets Leitung 54 kommuniziert, nach unten gesogen wird, gebildet wird, die in Bezug aufeinander ruhen. Der Die Luft wird sodann aus der Anlage ausgestoßen, dargestellte Rest wird durch einen Motor 65 ange- io Wie oben angegeben, kann ein Teil der im Wärmetrieben. Herd- und/oder Seitenschichten von Schutz- tauscher erhitzten Luft als Brennluft verwendet wermaterial für den Rost können ebenfalls an demselben den, und die erhitzte Luft kann, wenn nötig, durch vor oder gleichzeitig mit den feuchten Pellets ange- Kühlluft aus der Leitung 53 (F i g. 1) gekühlt werden, bracht werden, um den Rost vor Hitze zu schützen, Die gekühlten Abgase, welche Staubteilchen von aber solche Schichten sind infolge der verhältnis- 15 Zinkverbindungen und Verbindungen anderer Metalle, mäßig niedrigen Maximaltemperatur, welcher der wie Blei, enthalten, die im Ofen reduziert und verRost ausgesetzt wird, nicht unbedingt notwendig. dampft wurden, werden vom Wärmetauscher 48 durch Die Pellets treten aus dem Rost durch eine geschlos- das Leitungssystem 77 zu den Staubsammlern 57 sene Rutsche 66 in den Drehofen 27 ein. Gleichzeitig (F i g. 4) geleitet, die sackartige Staubsammler sein wird das feste Reduktionsmittel, beispielsweise Koks 20 können. Die Abgase strömen durch Leitungen 58 von der oben angegebenen Art und Größe, in den aus den Staubsammlern und werden durch das GeOfen aus dem Behälter 28 durch die Rutsche 31 ge- blase 59 abgesogen, welches die gereinigten Gase leitet. zum Kamin oder Abzugsrohr 78 (F i g. 4) führt. Der Drehofen kann einen zylindrischen Stahl- Der durch die Staubsammler entfernte Staub tritt mantel aufweisen, welcher mit feuerfestem Material 25 durch den Behälter 61. aus welchem er wiedergewonausgekleidet ist. Der Ofen ist auf Rollen 67 gelagert, nen werden kann.

welche mit am Umfang verlaufenden Schienen 68 Wie in F i g. 2 gezeigt, weist die dargestellte Vorim Eingriff stehen, die an der Außenseite des Ofens richtung weiter eine Rutsche 79 zum Sammeln von befestigt sind, und wird um seine Achse A mit einer Rücklaufmaterial aus dem Einlaßende des Ofens auf. gewünschten Drehzahl durch den Motor 69 ange- 30 . . trieben, welcher ein Antriebsritzel 71 antreibt, das mit Beispiele einem. Zahnkranz 72 am Ofen in Eingriff steht. Der Es wurde eine Anzahl von Versuchen mit feuchten Ofen ist gegen die Horizontale geneigt, wobei sein Pellets durchgeführt, welche durch eine übliche Kugel-Einlaßende höher liegt als sein Auslaßende. formvorrichtung von Staub aus basischen, mit Sauer-An seinem Auslaßende weist der Ofen ein Gehäuse 35 stoff arbeitenden Öfen geformt wurden und etwa 73 auf, durch welches der Brenner 32 ragt. Vorzugs- 90 Gewichtsprozent mit einer Teilchengröße von weise wird ein gasförmiger Brennstoff verwendet. weniger als 0,044 mm lichte Siebmaschenweite und Das Gehäuse 73 leitet die heiße Mischung von ge- etwa 10 Gewichtsprozent mit einer Teilchengröße härteten reduzierten Pellets unzersetztem festen Re- von mehr als 0,64 mm lichte Maschenweite enthielten, duktionsmittel zum Kühler 36, ohne daß sie der 40 Das Pulver wurde innig zu einer Kugelformmischung Umgebungsluft ausgesetzt wird. Der dargestellte vermischt, welche 0,5 bis 1 Gewichtsprozent Salz-Kühler ist von handelsüblicher Bauart und weist säure in einer 15%igen wäßrigen Lösung, etwa 2°/₀ eine zylindrische Form auf, ist um eine geneigte Bentonit und eine geeignete Menge Wasser enthielt. Achse B drehbar gelagert und wird durch einen nicht Es wurde eine kontinuierliche Kugelformung aufrechtgezeigten Antrieb angetrieben. Die Walze enthält 45 erhalten, um gut geformte nasse Kügelchen mit gleicheine Mittelkarnmer 74, durch welche die heiße Mi- förmiger Größe mit einem Durchmesser von etwa schung von Pellets und Reduktionsmittel geleitet wird 11,1 mm und einer Druckfestigkeit im nassen Zustand und die von einem Wassermantel 75 umgeben ist, von 1,13 bis 1,36 kg herzustellen. Die Pellets wurden durch welchen Wasser umgewälzt wird. Die Atmo- sodann getrocknet, während sie sich gegenseitig nicht Sphäre in der inneren, die heiße Mischung enthalten- 5° bewegten, bis sie einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa den Kammer 74 enthält im wesentlichen Kohlen- 4,7⁰Z₀ hatten. Jhre Druckfestigkeit im trocknen dioxyd, Kohlenmonoxyd und Stickstoff. Zustand betrug zwischen 7,71 und 11,34 kg.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die gekühlte Mi- Die feuchten Pellets hatten die folgende Zusammen-

schung von Pellets und Reduktionsmittel aus dem setzung:
Kühler in einen Förderer 37 gegeben, welcher dieselbe 55

zt:m Sieb 38 führt, das die größeren Teilchen auf den Bestandteil Prozentsatz

Förderer 39 und die zu kleinen Teilchen getrennt Zn 1,68

davon auf den Förderer 44 gibt, aus welchem Fe Gesamt 60,10

Förderer die Teilchen zu Trenneinrichtungen geleitet C 0.76

werden. 60 P 0,075

Die den Drehofen 27 an seinem höher gelegenen S 0,071

Ende verlassenden heißen Abgase werden durch ein MnO 1,61

Gehäuse 76 geleitet, durch welches die Rutschen 31 SiO₂ 3,00

bzw. 66 für Reduktionsmittel bzw. Pellets geführt CaO 6.20

sind und welches mit dem unteren Ende des Wärme- 03 MgO 1,95

tauschers 48 kommuniziert. Im Wärmetauscher über- AI₂O 0,50

tragen diese Gase einen wesentlichen Anteil ihrer As₂O₃ 0,01

Wärme an die Umgebungsluft, welche in den Wärme- PbO 0,38

Die Pellets wurden sodann verschiedenen Erhitzungsbedingungen in einem zylindrischen, feuerfest ausgekleideten Ofen unterworfen, welcher 3,81 m lang war und einen Innendurchmesser von 38,1 cm sowie eine 6,35 mm dicke feuerfeste Auslaßöffnung am Auslaßende aufwies. Der Ofen wurde mit 6 U/min während des Versuches gedreht.

Die wichtigeren untersuchten veränderlichen Werte sind:

1. Bearbeitungstemperatur bei vier Werten: 1077⁰C, 1132⁰C, 1188°C und 1233°C.

2. Haltezeit bei vier Werten: 45, 60,120 und 180 Minuten.

3. Inneres Reduktionsmittel bei drei Werten: 0°/₀, 4°/₀ und 8% Koks bis zu einer Teilchengröße, die einer lichten Siebmaschenweite von 0,15 mm entsprach, sowie die feuchten Pellets.

4. Reduktionsmittelgröße bei zwei Werten:
9,52 · 4,76 mm und 25,4 · 9,52 mm Koksgrus.

Die Ergebnisse der Versuche mit der Bearbeitungstemperatur werden durch die folgende Tabelle wiedergegeben:

Bestandteile

Feuchte Pellets	Bearbeitungstemperatur,	1077	1132	1188	⁰C
	0,03	0,06	0,05	1233
1,68	78,80	78,80	76,43	0,02
60,1	59,84	64,42	53,58	82,85
Keine Messung	Null	Null	Null	64,22
0,38	83,7	87,9	77,6	Null
0	23,1	57,2	47,6	82,0
	8,41	7,22	1,14	481,7
	1,24

Zinkgehalt, %

Gesamter Eisengehalt, %
Metallisches Eisen, % ...

Bleioxyd, %

Sauerstoffindex, %

Druckfestigkeit, kg

Rollindex, %, <0,64 mm

Dies zeigt, daß über die untersuchten Temperaturbereiche die Beseitigung von Zink und die Reduktion von Eisenoxyd sehr hoch waren und durch die Temperatur nicht merklich beeinflußt wurden. Der Zinkgehalt wurde um 95 bis 98°/₀ auf weniger als 0,1 % vermindert, Blei wurde nahezu vollständig auf weniger als 0,01% Bleioxyd in den fertigen Pellets beseitigt. Der gesamte Eisengehalt wurde von 60,1 % in den getrockneten Pellets auf 75 bis 80% in den reduzierten Pellets erhöht, wobei 53 bis 64% metallisches Eisen enthalten waren.

Der in der obigen Tabelle enthaltene Sauerstoffindex wurde berechnet, um die prozentuale Reduktion des ursprünglich mit den Eisenoxyden im Staub verbundenen Sauerstoffs zu bestimmen. Chemische Analysen zeigten, daß 84 bis 88% dieses Sauerstoffs während der Reduktion bei diesen Versuchen beseitigt wurden.

Die physikalische Qualität der Pellets wurde jedoch durch Temperaturveränderungen merklich beeinflußt. Ein Betrieb bei 1072° C führte zu verhältnismäßig niedriger Druckfestigkeit und verhältnismäßig hohem Rollindex von 8,41 % bei weniger als 0,64 mm Siebmaschenweite. (Eine Erhöhung der Temperatur verbesserte die Qualität des Produkts bei einer Festigkeit bis zu 481,7 kg je Pellet und einem Rollindex von nur 1,2% bei 1233⁰C.)

Der Rollindex war die Materialmenge, welche durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,64 mm durchfiel, nachdem 22,7 kg der Pellets 200 Umdrehungen lang bei 25 U/min in einer Koks-Versuchsrolltrommel, wie sie in ASTM Specifications Code D 294-50 beschrieben ist, in taumelnde Bewegung versetzt worden sind.

Die Ergebnisse der Versuche mit verschiedenen Haltezeiten im Ofen sind im folgenden angegeben, wobei alle Versuche bei einer Bearbeitungstemperatür von 1188⁰C durchgeführt wurden:

Bestandteile

Feuchte Pellets	45	Haltezeit, Minuten	120	180
	0,03	60	0,05	0,006
1,68	76,11	0,04	76,43	72,89
60,1	60,72	78,15	53,58	53,19
Keine Messung	Null	68,96	Null	Null
0,38	86,2	Null	77,6	81,9
0	100,7	92,1	47,6	138,4
	2,76	88,9	1,14	3,07
	1,90

Zinkgehalt, %

Gesamter Eisengehalt, %

Metallisches Eisen, %

Bleioxyd, %

Sauerstoffiiidex, %

Druckfestigkeit, kg

Rollindex, %, <0,64 mm Siebmaschenweite

Die zugeführten Pellets für den Verasch mit 45 Minuten enthielten außerdem 8% beigemischten festen Brennstoff. Diese Daten zeigen, daß die fertigen Pellets einen außerordentlich niedrigen Zink- und Bleigehalt hatten und daß annähernd der gleiche hohe Grad von Reduktion über einen Bereich der Haltezeit von 4:1 erzeilt wurde. Es schien eine bestimmte Beziehung zwischen der Haltezeit und den Bearbeitungstemperaturen vorhanden zu sein. Druckfestigkeiten und Rollindizes der Pellets wurden mit steigender Haltezeit und Bearbeitungstemperatur verbessert.

Die Versuche mit der Verwendung von Pellets mit innerem Reduktionsmittel zeigen, daß keine beträchtliche Verminderung des Zinkgehaltes oder Erhöhung der Metallisierung durch Verwendung von bis zu 8 % innerem Brennstoff erzielt wurde. Das innere feste Reduktionsmittel hatte jedoch einen nachteiligen Einfluß auf die Qualität der Pellets, indem die Druck-

dichten, zähen und stark anhaftenden äußeren Überzug auf. dessen durchschnittliche Dicke gewöhnlich zwischen 2 und 15 Mikron liegt, obwohl sie auch größer sein kann, und welcher aus einer Eisenoxydverbindung besteht, die bei mikroskopischer Betrachtung Wüstit zu sein scheint.

Normalerweise sind reduzierte metallische Eisenpellets außerordentlich luftentzündlich und bei Zimmertemperatur aktiv oxydierend. Der oben angegebene

	Feuchte Pellets	Reduktionsmittel	25,4-9,52
Bestandteile		größe, mm	0,354
	1,68	9,52-4,76
Zinkgehalt, %		0,054	68,90
Gesamter Eisen	60,1
gehalt, %		78,45	14,92
Metallisches	Keine
Eisen, °/_n	Messung	66,64	44,8
	0		118,4
Sauerstoffindex, %		89,4
Druckfestigkeit, kg		218,2	1,48
Rollindex, %,			0,63
< 0,64 mm	0,76	1,71
Kohlenstoffgehalt, %	0,54

festigkeit von 117,0 kg für die Pellets ohne inneren Brennstoff auf 26,3 kg für die 8 % Brennstoff enthaltenden abfiel, während der Rollindex von 2,09 auf 7,7% stieg.

Der Einfluß der Größe des festen Brennstoffs wird
durch die durchgeführten Versuche erläutert, welche
in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben sind. Es
wurden vier Versuche für jede Reduktionsmittelgröße
durchgeführt. Bei diesen Versuchen wurden vergleichbare Bedingungen der Haltezeit und Bearbeitungs- io Oberflächenüberzug ist jedoch verhältnismäßig wenig temperatur von 1132 bis 1233⁰C für jede Reduktions- reaktiv und macht die reduzierten Pellets gegen abermittelgröße angewendet: malige Oxydation und nachteilige Beeinflussung durch

Witterungseinflüsse im wesentlichen inert. Diese äußere Schale trägt auch zur Festigkeit der Pellets bei. Die poröse innere Struktur des Pellets erleichtert das Schmelzen desselben und auch eine Reaktion in Schmelzöfen. Die beträchtliche Menge reduzierten Eisens in den Pellets macht dieselben als Beschickung für basische, mit Sauerstoff arbeitende Öfen und als zo Beschickung für Hochöfen brauchbar, in welchem Fall sich beträchtliche Brennstoffeinsparungen ergeben.

F i g. 6 zeigt eine schwach vergrößerte Ansicht eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes Pellet 80, welches kein beigemischtes Reduktionsmittel enthält. Das Pellet weist einen Kern 81 und einen äußeren Überzug 82 auf. F i g. 7 und 8 zeigen Mikrophotographien von Teilen eines solchen Pellets in 500facher Vergrößerung. F i g. 7 zeigt den äußeren Überzug 82 und einen Teil des Kerns 81. Fig. 8 zeigt nur einen Teil des Kerns 81. Diese Figuren zeigen, daß der äußere

Es ist ersichtlich, daß mit feinerem Koks stark ver- Überzug 82 weitgehend aus Wüstit besteht, während besserte Ergebnisse erzielt wurden. Das niedrigere der Kern 81 einen starken Anteil an reduziertem Eisen Reaktionsvermögen des groben Kokses führte zu be- 83 und kleine Anteile an Schlacke 84, Wüstit 85, trächtlichen Steigerungen im Zinkgehalt der fertigen Hohlräumen 86 und nicht reduziertem Eisenoxyd 87 Pellets. Eisenoxydreduktion und Sauerstoffindex wur- 35 enthält.

den durch Verwendung kleinerer Koksteilchen stark Die Mikrophotographien beziehen sich zwar auf

erhöht. Geringere physikalische Festigkeit ergab sich ein Pellet, welches kein festes Reduktionsmittel entebenfalls bei dem groben Reduktionsmittel. hielt, da dies, wie oben angegeben, nicht notwendiger-

Bei allen obigen Versuchen wurde ein Gewichts- weise vorteilhaft ist. Wenn jedoch Teilchen eines festen verhältnis von 1:1 von Pellets und festem Reduktions- 40 Reduktionsmittels, wie Koks, ursprünglich in den mittel verwendet, um einen Überschuß an Reduktions- feuchten Pellets anwesend waren, würdendieerhaltenen mittel zu gewährleisten. Der Kohlenstoffverbrauch Pellets einen Kern mit etwas größerer Porosität und wurde durch Bearbeitungstemperatur oder Haltezeit möglicherweise einige Teilchen von festem Reduktionsnicht merklich beeinflußt und betrug durchschnitt- mittel enthalten, aber im allgemeinen würde die Mikrolich etwa 50% des verfügbaren festen Kohlenstoffs 45 struktur ähnlich der in den Fig. 6, 7 und 8 gezeigten über die gesamte Versuchsreihe. sein.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens scheint es, daß im wesentlichen keine Reaktion während der anfänglichen Trocknungsstufe

Schlamm, bezogen auf das Gewicht, etwa 5.25% 50 auftritt, in welcher die Pellets in Luft bei etwa 121 bis Zink, 19,01% Eisen und 33,4% Kohlenstoff enthielt. 427°C getrocknet werden. Es findet im wesentlichen Die erfindungsgemäß hergestellten Pellets haben kein Kornwachstum oder Zusammenwachsen von

Körnern während diese:· Stufe statt.

Nachdem die feuchten Pellets zusammen mit dem Eisen und Wüstit besteht, wobei der Kern stark porös 55 festen Reduktionsmittel anfänglich in den Drehofen ist. Die Gesamtporosität kann zwischen etwa 15 und eingeleitet sind, wird die Temperatur des festen Reetwa 30% des Gesamtvolumens der Pellets liegen. duktionsmittels ausgehend von ctwaZimmertemperatur Vorzugsweise wurde die Reduktion durchgeführt, gesteigert und diejenige der feuchten Pellets wird bis der gesamte Kern aus einem solchen Gefüge be- ausgehend von einer Temperatur zwischen etwa .122 stand und kein Mittelbereich von nicht reduziertem 60 und 427⁰C gesteigert, wobei die Erwärmung durch die ursprünglichem Eisenoxyd mehr vorhanden war. Da weitgehend vom Brenner 32 erzeugten Gase im Drehdie Reduktion jedoch von der Außenfläche der feuch- ofen bewirkt wird. Wie oben ausgeführt, wird Luft ten Pellets nach innen fortschreitet, können kürzere in einem solchen Verhältnis eingeleitet, daß eine geringe Behandlungszeiten und schwächere Reduktionsbe- Menge Sauerstoff in den den Ofen in der Nachbardingungen einen Kern von nicht reduziertem Ursprung- 65 schaft der in den Ofen eintretenden feuchten Pellets lichem Eisenoxyd ergeben. Die Pellets weisen einen im und des festen Reduktionsmittels verlassenden Gasen wesentlichen kontinuierlichen, im wesentlichen für vorhanden ist. Die anfängliche Erhitzung setzt flüchti-Feuchtigkeit undurchlässigen, harten, außerordentlich ge Substanz aus dem festen Reduktionsmittel frei.

Eine Analyse des Schlamms, welcher in den Staubsammlern aus dem von den Abgasen des Ofens gesammelten Staub gebildet wurde, zeigte, daß der

eine Struktur, welche einen Kern aufweist, derauseinem miteinander verwachsenen Gefüge von metallischem

15 16

Dies erfolgt über etwa das erste Drittel der von der (3) angegeben. Dies bewirkt einen Kohlenstoffnieder-Mischung durchsetzten Ofenlänge. Die durch das schlag und die Erzeugung von Kohlendioxyd. Wenn restliche Stück des Ofens wandernde Mischung von der Anteil an Kohlendioxyd ausreicht, was infolge des feuchten Pellets und festem Reduktionsmittel wird Ansteigens von Kohlendioxyd und der Verminderung sodann durch die Gasströmung erhitzt, bis eine aktive 5 von Kohlenmonoxyd gemäß der obigen Reaktion Verbrennung des festen Reduktionsmittels auftritt, stattfindet, tritt eine Rückoxydation der Oberflächenwobei Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd entwickelt schicht des metallischen Eisens durch Umkehrung der werden, wie durch die folgenden Gleichungen ange- Reaktionsgleichung (6) ein, wie durch die folgende geben: annähernde Reaktionsgleichung angegeben:

C + O₂ η* CO₂ (1) ίο

Fe + CO₂ -> FeO + CO
C + V₂ O₂ -* CO (2)

Dies bewirkt die Bildung des dünnen Überzugs 82

Das Kohlenmonoxyd ist nicht stabil, bis die Arbeits- auf den Oberflächen der Pellets.

temperatur im Ofen etwa 704⁰C übersteigt, da unter- 15 Fig. 9 ist ein Teil eines weiteren Fließschemas, halb dieser Temperatur ein Kohlenstoffniederschlag in welchem eine andere Ausführungsform des erfinnach der folgenden Reaktion erfolgt: dungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist. Dieses

Teilfließschema ersetzt den unteren Teil des in F i g. 1

2 CO -> C + CO₂ (3) dargestellten Fließschemas, wobei alle anderen Teile

ao des vollständigen Schemas die gleichen sind wie in

Bei Temperaturen oberhalb 871°C scheint das aus Fig. 1, einschließlich Einrichtungen zur Zuführung dem Eisenoxyd in den feuchten Pellets gebildete Häma- von feuchten Pellets durch die Fördereinrichtung 18 tit und/oder Magnetit durch das Kohlenmonoxyd zu und von Koks durch die Fördereinrichtung 29 zu der Wüstit und sodann schließlich zu metallischem Eisen in F i g. 9 gezeigten Vorrichtung,
reduziert zu werden, wie durch die folgenden annähern- 25 Im Fließschema gemäß F i g. 9 liefert ein bewegter den Reaktionsgleichungen angegeben: Rost 23 feuchte Pellets in einen Drehofen 27, welcher

zusammengeballte und reduzierte Pellets zum Kühler

Fe₂O₃ + CO -> 2 FeO + CO₂ (4) 36 liefert. Der Wanderrost 23, der Drehofen 27 und

der Kühler 36 können den oben beschriebenen gleich Fe₃O₄ + CO -> 3 FeO + CO₂ (5) 30 sein.

In dem in F i g. 9 dargestellten Fließschema erhal-

FeO + CO -> Fe + CO₂ (6) ten die heißen Gase zum Trocknen der feuchten Pellets

auf dem Wanderrost 23 die Wärme von den heißen

Es wird bemerkt, daß die Formel FeO nur annähernd Abgasen, welche den Ofen in anderer Weise verlassen die Zusammensetzung des reduzierten Zwischenpro- 35 als bei dem in F i g. 1 dargestellten Fließschema. Die dukts angibt, da wie auf S. 295 des Buches »The Making, den Ofen gemäß F i g. 9 verlassenden heißen Abgase Shaping and Treating of Steel«, 8. Auflage, 1964, das strömen durch die Leitung 90 zur Staubsammeleinstöchiometrische Eisenoxyd nicht existiert. richtung 57, wobei Umgebungskühlluft durch eine

Da die feuchten Pellets gedreht werden, während Zweigleitung 91 je nach Erfordernis zugegeben wird, sie im Drehofen in taumelnde Bewegung versetzt und 40 um die Gastemperatur zu erniedrigen. Es werden auch gerollt werden, wird eine kontinuierliche metallische Gase zu dieser Abgas-Luft-Mischung durch die Lei-Eisenschicht auf den Oberflächen der Pellets erzeugt, tung 92 zugegeben, welche mit dem Gebläse 26 verwobei die Dicke der Eisenschicht wächst, wenn die bunden ist, das die Trockengase nach unten durch den Reduktionswirkung innerhalb des Pellets fortschreitet. Wanderrost und durch die Leitung 54 saugt. Die staub-Durch die oben angegebenen Verfahrensbedingungen 45 beladenen Gase aus dem Ofen werden auf diese Weise ist es möglich, das ursprüngliche Eisenoxyd in den auf eine Temperatur abgekühlt, welche tief genug ist, feuchten Pellets vollständig zu reduzieren, so daß der daß eine Beschädigung der Staubsammelbeutel verKern der erhaltenen Pellets vollständig reduziert wer- hindert wird, wobei diese Temperatur 288° C oder den kann. weniger betragen kann. Die im wesentlichen staub-

Entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren wird 50 freien Gase verlassen die Staubsammelbeutel mit einer sodann die heiße Mischung von reduzierten Eisenpellets Temperatur in der Umgebung von 204⁰C durch eine und festem Reduktionsmittel bei einer Temperatur Leitung 93 und werden durch das Gebläse 59 ausgevon über 871° C aus dem Ofen entlassen und indirekt stoßen. Eine Leitung 94 verläuft zwischen den Leiohne Abschreckung durch Luft oder Wasser, jedoch tungen 90 und 93, um eine Überbrückung der Staubim wesentlichen in der gleichen Atmosphäre wie die 55 sammler zu ermöglichen, wenn erforderlich, beispiels-Mischung des Beschickungsmaterials im Ofen gekühlt. weise wenn Staub entfernt wird, wobei für diesen Dies geschieht, da die Mischung beim Einleiten der- Zweck Ventile 95 vorgesehen sind. Ein Teil der vom selben in den Kühler einen Teil der Atmosphäre des Gebläse 59 mit einer Temperatur von etwa 204⁰C reduzierenden Betts mit sich führt, obwohl die allge- ausgestoßenen Gase strömt zum Kamin 78, und der meine Gasströmung in der entgegengesetzten Richtung 60 benötigte Anteil derselben strömt durch die Leitung 96 durch den Ofen stattfindet, und da der glühende zur Haube 24 über den Rost 23, von dem er nach Kohlenstoff der ausgestoßenen Mischung sich mit unten durch das Bett der Pellets tritt, um diese zu dem Sauerstoff in irgendeiner geringen Luftmenge trocknen.

verbindet, welche im Kühler vorhanden sein oder in Die Menge der Gase, welche vom Abgasgebläse 2δ

diesen eindringen kann. 65 zur Leitung 90 strömt, kann automatisch durch eine

Mit dem Fortschreiten der Kühlung tritt eine Zer- geeignete Ventileinrichtung 97 gesteuert werden, wosetzung des ganzen vorhandenen Kohlenmonoxyds bei jeder Überschuß dieser Gase zum Kamin abgeetwa im Bereich von 704° C ein, wie oben in Gleichung blasen werden kann.

Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 9 ist darüber hinaus eine Hilfsquelle für Koks vorgesehen, welche die Verwendung von Koksgtus erleichtert. Bei dieser Vorrichtung wird ein Koksbehälter 98 durch einen geeigneten Aufzug 99 mit Koksgrus beliefert. Der feuchte Koksgrus mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 bis etwa 20 Gewichtsprozent kann sodann pneumatisch durch die Leitung 100 zum Trichter 30 geleitet werden, welcher ebenfalls Koks aus der in F i g. 1 gezeigten Quelle erhält.

Das in F i g. 9 dargestellte Verfahren ergibt daher eine besondere wirksame Wiedergewinnung von Wärme, die sonst in den Abgasen verlorenginge.

Bei bestimmten Typen von feinzerteiltem Eisenoxydmaterial, insbesondere bestimmten Stauben aus basischen, mit Sauerstoff arbeitenden Stahlwerken, ist es für die Agglomerierung besonders vorteilhaft, das feinzerteilte Material mindestens etwa 12 Stunden zu altern, nachdem es befeuchtet wurde, jedoch bevor es zu feuchten Pellets geformt wird. Dies kann beispielsweise bei dem oben beschriebenen Verfahren durch Alterung des feinzerteilten, befeuchteten Materials geschehen, welches etwa 4 bis etwa 10 Gewichtsprozent Wasser enthält, über einen Zeitraum von etwa bis etwa 72 Stunden nach dem Verlassen des Vorbefeuchtungsmischers 13 und vor der nachfolgenden Behandlung. Diese Alterung unterstützt die Befeuchtung und daher die Kugelbildung der Teilchen des feinzerteilten Eisenoxydmaterials, welche beispielsweise wegen der außerordentlich kleinen Teilchengrößen besonders schwierig zu befeuchten sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Pellet mit hoher Druckfestigkeit und guter Witterungsbeständigkeit, welches einen hohen Eisengehalt aufweist, gekennzeichnet durch einen Kern (81), dessen größerer Teil aus metallischem Eisen besteht, welches einen Teil eines ineinandergewachsenen Gefüges von Eisenoxyd und metallischem Eisen darstellt, sowie durch einen dünnen, stark anhaftenden äußeren Überzug (82) aus einer im wesentlichen kontinuierlichen, harten, dichten Eisenoxydverbindung.

2. Pellet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (81) im wesentlichen vollständig aus einem porösen Gefüge besteht, dessen Porosität zwischen etwa 15 und etwa 30°/₀ des Gesamtvolumens des Pellets (80) beträgt.

3. Pellet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Dicke des äußeren Überzugs (82) zwischen etwa 2 und etwa 15 Mikron liegt.

4. Verfahren zur Herstellung von einen hohen Eisengehalt aufweisenden Pellets nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit wetterbeständigen im wesentlichen kontinuierlichen Überzügen aus im wesentlichen einer Eisenoxydverbindung, wobei als Ausgangsmaterial feinzerteiltes Eisenoxyd, insbesonere in Form von Staub verwendet wird, dadurch gekennzeichnet daß nach Agglomerieren des Staubs zu Pellets, diese Pellets zwecks möglichst weitgehender Reduktion des in ihnen enthaltenen Eisenoxyds zu metallischem Eisen unter nicht oxydierenden Bedingungen auf eine Temperatur oberhalb etwa 704° C erhitzt und sodann zwecks Bildung der Überzüge auf eine Temperatur unterhalb etwa 704° C in einer Atmosphäre abgekühlt werden, die im wesentlichen aus Kohlendioxid undKohlenmonoxyd besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets zwecks Reduktion des Eisenoxyds auf eine Temperatur von mindestens etwa 871⁰C erhitzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchten Pellets geschlossen auf einem Wanderrost durch eine erste Gaszone bewegt werden, die Pellets anschließend auseinandergezogen und durch eine zweite Zone gerollt oder in taumelnde Bewegung versetzt werden, die Pellets in der ersten Zone erhitzten Gasen ausgesetzt werden, bis sie getrocknet, vorerhitzt und fest genug sind, daß sie der Taumelbewegung in der zweiten Zone standhalten, ohne daß sie jedoch einem merklichen Wachstum von Eisenoxydkörnern zu einem Geflecht unterzogen werden, die Pellets sodann voreinemmerklichenKornwachstum in die zweite Zone gegeben werden, eine Strömung von erhitzten Gasen durch die zweite Zone bewirkt wird, wobei die Gase in der ersten Zone eine wesentlich niedrigere Temperatur aufweisen als die Gase in der zweiten Tont, die Rollbewegung der Pellets in der zweiten Zone aufrechterhalten wird, während in der Nachbarschaft der Pellets Temperaturen und Reduktionsbedingungen aufrechterhalten werden, welche ausreichen, um eine Reduktion eines wesentlichen Teils des Eisenoxyds in den Pellets zu metallischem Eisen und eine Umwandlung der Pellets zu harten, festen Pellets zu bewirken.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets in der ersten Zone einer Temperatur von etwa 121 bis etwa 427⁰C zwischen etwa 4 und etwa 10 Minuten mittels heißer Gase ausgesetzt werden, die Pellets aus der ersten Zone zusammen mit Teilchen von festem Reduktionsmittel im Verhältnis von mindestens etwa 50% des Gewichts des Eisenoxyds in den Pellets in die zweite Zone geleitet werden, eine Strömung von heißen Verbrennungsgasen durch die zweite Zone bewirkt wird, welche ausreicht, um in der taumelnden Mischung von Pellets und Reduktionsmittel in der zweiten Zone eine Temperatur von etwa 1038 bis etwa 1371⁰C hervorzurufen, welche durch Verbrennung des Reduktionsmittels eine Erzeugung von Reduktionsbedingungen in der Umgebung der Pellets während des Taumeins bewirkt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Pellets in der ersten Zone ein größerer Teil ihrer Wärme von den die zweite Zone verlassenden heißen Gasen zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets, während sie sich in der ersten Zone befinden, den erhitzten, Sauerstoff enthaltenden Gasen ausgesetzt werden, welche einen größeren Teil ihrer Wärme durch indirekte Wärmeübertragung von den die zweite Zone verlasssenden heißen Gasen erhalten.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erhitzung der Pellets in der ersten Zone diese zusammen mit Teilchen von festem Reduktionsmittel in die zweite Zone gegeben und die Pellets durch diese zweite Zone in Mischung mit den Teilchen von festem Reduktionsmittel gerollt werden, während in der

Umgebung der Pellets Temperaturen und Reduktionsbedingungen aufrechterhalten werden, welche sich aus der Erhitzung des festen Reduktionsmittels ergeben.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen keine Teilchen des Reduktionsmittels verwendet werden, welche größer sind als die durchschnittliche Maximalgröße der feuchten Pellets.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Pellets und das feste Reduktionsmittel in der zweiten Zone auf Temperaturen von etwa 871 bis etwa 1271° C erhitzt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase in der zweiten Zone teilweise durch Verbrennen von Brennstoff in einem Brenner erzeugt werden, welcher in die zweite Zone liefert, und daß in die zweite Zone eine derartige Luftmenge eingeleitet wird, daß die die zweite Zone verlassenden heißen Gase mindestens einen geringen Überschuß an ungebundenem Sauerstoff enthalten.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 bis 13, gekennzeichnet durch

einen Wanderrost (23), eine Einrichtung (11, 13, 14,15,16) zum Beschicken der feuchten Pellets (80), eine Einrichtung (24, 25) zur Trocknung der Pellets auf dem Rost durch Heißgas, einen dem Wanderrost nachgeschalteten Drehofen (27), um die Pellets unter reduzierenden Bedingungen im Ofen zu erhitzen und zu härten, eine dem Drehofen nachgeschaltete Kühleinrichtung (36) zur Kühlung der Pellets im wesentlichen in Abwesenheit von Luft, Einrichtungen (48), durch welche Abgase aus dem Ofen und Luft geleitet werden, um Wärme von den Abgasen auf die Luft zu übertragen und die Abgase zu kühlen, und Einrichtungen (52), um das erhitzte Gas zum Wanderrost zu leiten und die darauf befindlichen Pellets zu trocknen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Einrichtungen (28, 31) zum Beschicken von Teilchen des festen Reduktionsmittels in den Ofen (27) zur Vermischung mit den Pellets.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (27) um eine geneigte Achse (A) drehbar gelagert ist und am unteren Ende einen Brenner zur Erzeugung heißer Verbrennungsgase aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen