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Dokumentenidentifikation DE10025224A1 23.11.2000
Titel Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz und gesintertes Erz
Anmelder Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe, Hyogo, JP
Erfinder Morioka, Koujchi, Kakogawa, Hyogo, JP;
Matsumura, Toshihide, Kakogawa, Hyogo, JP;
Kiguchi, Jyunpei, Kakogawa, Hyogo, JP
Vertreter Müller-Boré & Partner, Patentanwälte, European Patent Attorneys, 81671 München
DE-Anmeldedatum 22.05.2000
DE-Aktenzeichen 10025224
Offenlegungstag 23.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.11.2000
IPC-Hauptklasse C22B 1/24
IPC-Nebenklasse C22B 1/16   
Zusammenfassung Bereitgestellt wird ein Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz, wobei eine geringe Menge einer wasserlöslichen Verbindung (Sinterhilfe) zu Eisenerzpulver gegeben wird und dadurch das Produkt davon bessere Festigkeit und keinen nachteiligen Einfluß als Rohstoff zur Eisenherstellung zeigt, ohne jeglichen Anstieg im Anteil eines als Bindemittel dienenden Hilfsstoffes (CaO). Bei der Herstellung von gesintertem Erz wird eine wässerige Lösung zu Eisenerzpulver und einem Hilfsstoff gegeben, das Eisenerzpulver und der Hilfsstoff zu einem Gemisch verknetet und das Gemisch granuliert, wobei die wässerige Lösung eine wasserlösliche Verbindung enthält, die sich mit dem Eisenerzpulver zu einem Reaktionsprodukt mit einem Schmelzpunkt von 1200°C oder weniger umsetzt.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz, das als Rohstoff bei der Eisenherstellung verwendet wird, und gesintertes Erz, das mit dem Verfahren hergestellt wurde, und insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz, wobei das Produkt verbesserte Festigkeit zeigt, und das durch das Verfahren hergestellte, gesinterte Erz.

Die Herstellung von gesintertem Erz, das als Rohstoff bei der Eisenherstellung verwendet wird, erfolgt im allgemeinen in einem in Fig. 5 dargestellten vorbereitenden Verfahren für einen Sinterrohstoff. Dieses vorbereitende Verfahren umfaßt die Schritte: Vermischen und Granulieren bei Rohstoffbehältern 1 und Trommelmischer 2; und Sintern bei einem Erzbeschickungstrichter 3 und einer Sintervorrichtung 4. Der Sinterrohstoff besteht aus: Eisenerzpulver mit einer Teilchengröße von etwa 10 mm oder weniger, Hilfsstoffen, wie Kalkstein, Branntkalk, Kieselgestein und Serpentin; und festem Brennstoff, wie Koks, und Komponenten des Sinterrohstoffs, aufbewahrt in den Rohstoffbehältern 1. Die Komponenten des Sinterrohstoffs werden bei einer vorbestimmten Zusammensetzung in den Trommelmischer 2 gefüllt, dann wird eine geeignete Wassermenge dazugegeben und die Komponenten werden gemischt und in dem Trommelmischer 2 granuliert. Das so gebildete Granulat wird durch Erzbeschickungstrichter 3 auf eine Palette einer Sintervorrichtung 4 (beispielsweise eine Sintervorrichtung von Dwight-Lloyd) zu einer vorbestimmten Höhe gepackt, und fester Brennstoff in einem oberen Flächenbereich des gepackten Rohstoffs wird gezündet. Nach der Zündung setzt sich das Verbrennen des festen Brennstoffs fort, während Luft abwärts gesaugt wird und der Sinterrohstoff wird durch die Verbrennungswärme zu einem Sinterkuchen gesintert. Dieser Sinterkuchen wird pulverisiert, gefolgt von einer Einstellung der Teilchengröße zu einem gesinterten Erzprodukt von 3 mm Teilchengröße oder mehr.

Ein gesintertes Erzprodukt erfordert als Rohstoff bei der Eisenherstellung hohe Festigkeit. Dadurch wird nicht nur eine Verminderung der Produktionsausbeute aufgrund Pulverisierung des gesinterten Erzes im Verlauf der Beschickung in den Hochofen vermieden, sondern es wird auch eine Verschlechterung der Verfahrensführung im Hochofen aufgrund der Verminderung der Durchströmeigenschaften für Luft durch den Hochofen wegen der Pulverisierung des gesinterten Erzes im Ofen verhindert.

Um die Festigkeit des gesinterten Erzprodukts zu verbessern, ist es von Bedeutung, daß in dem auf die Palette der Sintervorrichtung gepackten Granulat durch Verbrennung des festen Brennstoffs in dem Granulat eine hohe Temperatur erzeugt wird und diese hohe Temperatur so beibehalten wird, daß eine ausreichende Menge Schmelze zur Sinterung des Eisenerzpulvers in gleichförmiger Weise in dem Schüttgut des Sinterrohstoffs gebildet wird.

Die Schmelze wird durch eine Schlackereaktion zwischen Eisenerz und Hilfsstoffen gebildet, wobei die Schmelze im allgemeinen ein Vielkomponentensystem von Calcium-Ferrit ist. Mit der Schmelze erfolgt Flüssigphasensinterung von Eisenerzpulver und nach Kühlen werden Bindungen zwischen den Teilchen des Eisenerzpulvers gebildet.

Es ist allgemein bekannt, daß die Festigkeit eines gesinterten Erzprodukts steigt, wenn entweder eine breite Bindung vorliegt oder wenn die Bindungen in einer Netzwerkstruktur aufgebaut sind.

Aus diesem Grund ist es verständlich, daß die Festigkeit eines gesinterten Erzprodukts verbessert werden kann, wenn eine ausreichende Menge Schmelze für gesintertes Eisenerzpulver gebildet wird, um die Breite der Bindung auszudehnen und außerdem wird die Schmelze in einer gleichförmigen Weise in dem Schüttgut des Sinterrohstoffs erzeugt, um eine gleichförmige Netzwerkstruktur der Bindungen zu erreichen.

Der Durchströmwiderstand des auf die Palette der Sintervorrichtung gepackten Granulatbettes wurde im allgemeinen vermindert, damit, wie vorstehend beschrieben, durch Verbrennung des in dem Granulat enthaltenen festen Brennstoffs eine hohe Temperatur erzeugt und beibehalten wird. Bei dem verminderten Luftdurchströmwiderstand kann viel Luft durch das Bett geleitet werden und der feste Brennstoff kann effizient in gleichförmiger Weise verbrennen, wodurch man eine hohe Temperatur, bei der ein hochfestes gesintertes Erzprodukt erzeugt (gesintert) werden kann, erreichen und beibehalten kann.

Um den Luftdurchströmwiderstand zu vermindern, wurde der Sinterrohstoff so hergestellt, daß er aus grobem Granulat besteht, indem man entweder größere Primärteilchen des Sinterrohstoffs herstellt oder die Granulierungsbeschaffenheit des Sinterrohstoffs fördert und den Agglomerationsgrad verbessert.

Um die Granulierungsbeschaffenheit des Sinterrohstoffs zu fördern, wurde ein Bindemittel, wie Branntkalk, Bentonit, Zement oder Zementklinker in Pulverform, zu dem Rohstoff gegeben.

Im Zusammenhang mit der in letzter Zeit stattfindenden Abnahme im Abbau von Eisenerz guter Qualität stieg die Zahl der Eisenerzsorten und dadurch wird die Granulierungsbeschaffenheit des Sinterrohstoffs durch die Eigenschaften der Sorten stark beeinflußt. Man verzeichnet seit kurzem eine Abnahme der Granulierungsbeschaffenheit von Sinterrohstoff zusammen mit einer Abnahme des Anteils an grobem Rohstoff, der Verwendung von Eisenerz, das hinsichtlich der Granulierungsbeschaffenheit eine mangelhaftere Sorte darstellt und der Zunahme des Anteils an zurückgeführtem Sintererz, das in der Granulierungsbeschaffenheit ebenfalls mangelhafter ist. Dadurch entstand das Problem, daß sich die Luftdurchströmeigenschaft des Sinterrohstoffs verschlechtert, wodurch die Festigkeit des gesinterten Erzprodukts abnimmt.

Unter solchen Umständen wurde viel Bindemittel zu einem Sinterrohstoff gegeben, um die Granulierungsbeschaffenheit zu verbessern.

Die Zugabe von zu viel Bindemittel zu dem Sinterrohstoff erhöht allerdings die Produktionskosten für das Sintererz. Außerdem läuft durch Zugabe einer zu hohen Menge an Bindemittel zu einem Sinterrohstoff die Zusammensetzung des Rohstoffs zur Eisenherstellung aus dem für den Rohstoff zulässigen Bereich, wodurch die Verfahrensführung des Hochofens negativ beeinflußt wird.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Problemen, die mit dem Bindemittel einhergehen, gibt es ein Maximum hinsichtlich der Zugabemenge an Bindemittel für die verbessernde Wirkung auf die Granulierungsbeschaffenheit eines Sinterrohstoffs und wenn das Bindemittel über das Maximum hinaus zugegeben wurde, kann sich die Granulierungsbeschaffenheit des Sinterrohstoffs wieder verschlechtern.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz bereitzustellen, bei dem eine geringe Menge einer wasserlöslichen Verbindung (Sinterhilfe) zu dem Eisenerzpulver gegeben wird und dadurch das Produkt eine bessere Festigkeit und keinen negativen Einfluß als Rohstoff zur Eisenherstellung zeigt, ohne Anstieg des Anteils eines als Bindemittel dienenden Hilfsstoffs (CaO).

Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung der vorstehenden Aufgabe auf ein Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz gerichtet, wobei eine wässerige Lösung zu Eisenerzpulver und einem Hilfsrohstoff zugesetzt wird und das Eisenerzpulver und der Hilfsrohstoff zu einem Gemisch verknetet werden und das Gemisch granuliert wird, gefolgt von Sintern des Granulats, wobei die wässerige Lösung eine wasserlösliche Verbindung enthält, die mit dem Eisenerzpulver zu einem Reaktionsprodukt mit einem Schmelzpunkt von 1200°C oder weniger reagiert.

Da eine Verbindung, die mit Eisenerzpulver zu einem Reaktionsprodukt mit einem Schmelzpunkt von 1200°C oder weniger und vorzugsweise 1150°C oder weniger reagiert, in Wasser löslich ist, befeuchtet eine wässerige Lösung, die die wasserlösliche Verbindung enthält, die Oberfläche der Teilchen des Eisenerzpulvers mit Gewißheit, so daß die Beschichtung der Oberfläche der Teilchen des Eisenerzpulvers mit der Verbindung gewährleistet werden kann, wenn das Eisenerzpulver vor dem Sintern in einem Sinterschritt getrocknet wird. Im Ergebnis können die wasserlösliche Verbindung und das Eisenerzpulver effizient miteinander reagieren.

Daher kann die Umsetzung zwischen der wasserlöslichen Verbindung und dem Eisenerzpulver effizient bei einer üblichen Sintertemperatur im Bereich von 1150°C bis 1200°C für Sintererz zu einer Schmelze erfolgen, mit dem Ergebnis, daß die Bildung der Schmelze durch eine Schlackenreaktion zwischen Eisenerzpulver und dem Hilfsstoff in Gegenwart der Schmelze aus der wasserlöslichen Verbindung beschleunigt wird und dadurch zusätzlich eine ausreichende Menge Schmelze zum Sintern des Eisenerzpulvers erzeugt wird, wodurch die Festigkeit des gesinterten Erzprodukts verbessert werden kann.

Außerdem kann, da, wie vorstehend beschrieben, eine wässerige, die wasserlösliche Verbindung enthaltende Lösung die Oberfläche der Teilchen des Eisenerzpulvers mit Gewißheit so befeuchtet, daß die Beschichtung der Oberfläche der Teilchen des Eisenerzpulvers mit der Verbindung in vollständigem Ausmaß gewährleistet ist, die wasserlösliche Verbindung in der wässerigen Lösung somit in ihrer Menge, beispielsweise um 1 Masse%, vermindert werden und es kann ein gesintertes Eisenerzprodukt erzeugt werden, das keinen negativen Einfluß auf die Verfahrensführung in einem Hochofen zeigt. Dieser Einfluß würde sonst aufgrund der Anwesenheit eines die wasserlösliche Verbindung darin ausmachenden Elements auftreten.

Außerdem enthält die wässerige Lösung vorzugsweise eine wasserlösliche Verbindung, die eine Reaktionsverbindung mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 550 bis 900°C durch eine Umsetzung mit Eisenerzpulver erzeugt.

Die wasserlösliche Verbindung, die eine wässerige Lösung enthält, reagiert mit Eisenerzpulver zu einem Reaktionsprodukt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 550 bis 900°C, wodurch bei einer Temperatur unterhalb einer üblichen Sintertemperatur im Bereich von 1150 bis 1200°C für gesintertes Erz eine Schmelze erzeugt werden kann, und somit beschleunigt die erzeugte Schmelze die Erzeugung zusätzlicher Schmelze durch eine Schlackenreaktion zwischen dem Eisenerzpulver und einem Hilfsstoff zu einer ausreichenden Menge Schmelze zum Sintern des Eisenerzpulvers, was die Festigkeit des gesinterten Erzprodukts verbessern kann.

Die wasserlösliche Verbindung des erfindungsgemäßen Verfahrens spielt eine Rolle als Sinterhilfe, die das Sintern durch eine Schlackenreaktion zwischen Eisenerzpulver und einem Hilfsmaterial beschleunigt.

Das heißt, eine Migration (Diffusion) der Komponenten des Eisenerzpulvers und des Hilfsmaterials erfolgt leicht mit Hilfe einer durch die Reaktion erzeugten Schmelze zwischen wasserlöslicher Verbindung und Eisenerzpulver, was die Erzeugung einer zusätzlichen Schmelze durch eine Schlackenreaktion zwischen dem Eisenerzpulver und dem Hilfsmaterial beschleunigt, wodurch das Sintern des Eisenerzpulvers wahrscheinlich in ausreichendem Maße fortschreitet.

Außerdem kann erwartet werden, daß eine Komponente einer durch eine Umsetzung der wasserlöslichen Verbindung mit Eisenerzpulver erzeugten Schmelze die Bildungstemperatur der zusätzlichen Schmelze durch eine Schlackenreaktion zwischen Eisenerzpulver und dem Hilfsstoff vermindert. Im Ergebnis wird mehr Schmelze als im üblichen Fall eines gesinterten Erzprodukts erzeugt, wodurch sich eine breitere Bindung bilden kann, die zu einer erhöhten Festigkeit des gesinterten Erzprodukts beiträgt.

Da außerdem der Schmelzpunkt der Schmelze im Ergebnis der Schlackenreaktion zwischen dem Eisenerzpulver und Hilfsmaterial abnimmt, nimmt auch die Viskosität der Schmelze ab, so daß weiter angenommen werden kann, daß die Schmelze leichter über die Oberfläche der Teilchen des Eisenerzpulvers migriert. Im Ergebnis verteilt sich die Schmelze über die gesamte Oberfläche der Teilchen des Eisenerzpulvers in einer gleichförmigen Verteilung, wodurch eine Netzwerkstruktur von Bindungen ermöglicht wird, die zur erhöhten Festigkeit des gesinterten Erzprodukts, das mit räumlicher Gleichmäßigkeit gebildet werden soll, beiträgt.

Als in einem Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz verwendete Verbindungen können Verbindungen auf der Basis von Acmit, wie Fe2O3-Na2O- SiO2-Verbindungen und Na2O-SiO2-Verbindungen, verwendet werden.

Eine Verbindung auf der Basis von Fe2O3-Na2O-SiO2 kann leicht mit Eisenoxiden, wie Fe2O3, FeO oder dergleichen, in dem Eisenerz zum Einbau der Eisenoxide in die Verbindung als feste Lösung umgesetzt werden. Eine Feststofflöslichkeit der Eisenoxide weist einen breiten Bereich auf. Schmelzpunkte von Verbindungen auf der Basis von Fe2O3-Na2O-SiO2 liegen gemäß ihrer chemischen Zusammensetzung im Bereich von 760°C bis nahe an 1200°C und weisen einen breiten Zusammensetzungsbereich mit einem Schmelzpunkt von 900°C oder weniger auf.

An diesem Punkt werden durch Verwendung der Verbindungen auf der Basis von Fe2O3-Na2O-SiO2 in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz die Verbindungen bei einer Temperatur geschmolzen, die geringer als die übliche Sintertemperatur im Bereich von 1150 bis 1200°C ist, so daß das gesinterte Erz eine Schmelze bildet, mit dem Ergebnis, daß die Schmelze mit Eisenoxiden in dem Eisenerz reagiert. Die Eisenoxide werden außerdem in der Schmelze der Verbindungen auf der Basis von Fe2O3- Na2O-SiO2 gelöst und beschleunigen weiterhin die Bildung einer Schmelze, wodurch die Bildung der Schmelze, da der Zusammensetzungsbereich mit einem Schmelzpunkt von 900°C oder geringer breit ist, wiederum beschleunigt wird. Mit der Schmelze kann außerdem noch die Bildung einer Schmelze durch eine Schlackenreaktion zwischen dem Eisenerzpulver und dem Hilfsmaterial beschleunigt werden, was zur Bildung einer ausreichenden Menge Schmelze für das Sintern des Eisenerzpulvers führt und dadurch die Verbesserung der Festigkeit des gesinterten Erzprodukts ermöglicht.

Das heißt, wenn die Verbindungen der Zusammensetzungen mit einem Schmelzpunkt von 900°C oder weniger auf der Basis von Fe2O3-Na2O-SiO2 in einem Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz gemäß der Erfindung verwendet werden, kann eine Schmelze bei einer Temperatur unterhalb jener der vorstehend beschriebenen Sintertemperatur oder von 900°C oder weniger erzeugt werden, wodurch eine weitere Erhöhung in der Festigkeit des gesinterten Erzprodukts ermöglicht wird.

Zusätzlich dazu können die Verbindungen auf der Basis von Na2O-SiO2 auch in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz verwendet werden. Schmelzpunkte der Verbindungen auf der Basis von Na2O- SiO2 liegen im Bereich von etwa 1020°C bis etwa 1090°C. Eine Verbindung auf der Basis von Na2O-SiO2 setzt sich, wie vorstehend beschrieben, auch leicht mit Eisenoxiden in dem Eisenerzpulver um und eine Schmelze einer Verbindung auf der Basis von Fe2O3-Na2O-SiO2 wird durch Auflösen der Eisenoxide in der Verbindung auf der Basis von Na2O-SiO2 unter Herstellung einer festen Lösung gebildet. Anschließend wird die Bildung einer zusätzlichen Schmelze durch eine Schlackenreaktion zwischen dem Eisenerzpulver und dem Hilfsstoff beschleunigt, was zur Bildung einer ausreichenden Menge Schmelze zum Sintern des Eisenerzpulvers führt und dadurch die Verbesserung der Festigkeit des gesinterten Erzprodukts ermöglicht.

Als im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz verwendete wasserlösliche Verbindungen werden vorzugsweise Natriumsilikate (Verbindungen auf der Basis Na2O-SiO2) verwendet. Da sich Natriumsilikate in Wasser leicht lösen, kann eine wässerige Lösung einer Verbindung mit einer gewünschten Konzentration hergestellt werden.

Als in der vorliegenden Erfindung verwendete Natriumsilikate können nicht nur Natriummetasilikat (Na2SiO3), sondern auch wasserfreie Salze, wie Natriumorthosilikat (Na4SiO4), verwendet werden. Außerdem können verschiedene Arten von Natriumpolysilikaten, wie Na2Si2O5 und Na2Si4O9, die durch Hydrolyse der wasserfreien Salze erhalten werden können, verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von gesintertem Erz ermöglicht die Bereitstellung von hochfestem gesintertem Erzprodukt, das keinen negativen Einfluß auf die Verfahrensführung in einem Hochofen ausübt.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, die die Teilchengrößenverteilung von agglomerierten Teilchen in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung, die Änderungen in den Gasströmungsgeschwindigkeiten während des Sinterns in einer Sinterpfanne in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Änderungen in der Temperatur bei Positionen in einem gepackten Bett während des Sinterns in einer Sinterpfanne in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist ein Histogramm, das die Teilchengrößenverteilungen nach einem Falltest des gesinterten Erzes in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 5 ist eine bildliche Darstellung, die ein vorbereitendes Verfahren für einen Sinterrohstoff zeigt.

Es erfolgt nun eine genauere Beschreibung der vorliegenden Erfindung in den nachstehenden Beispielen.

In Misch- und Granulierungsschritten wurden Eisenerzpulver und Hilfsmaterialien bei einer Mischzusammensetzung, die in nachstehender Tabelle 1 dargestellt wird, vermischt. Eine wässerige Lösung, dargestellt in Tabelle 2, wurde zu dem Gemisch in einer Menge von 7 Masse% gegeben und das Gemisch wird unter Verwendung eines Trommelmischers in Granulat überführt unter Herstellung von zwei Granulatarten (Probe A für ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, Probe B für ein Vergleichsbeispiel).

In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung wurde, wie in Tabelle 2 dargestellt, eine wässerige Lösung vorher als wässerige Lösung von Natriummetasilikat-(Na2SiO3:Na2O.SiO2) durch Zugabe von pulverförmigem Natriummetasilikat zu Wasser in einem Verhältnis von 1 g pro 100 g (1 Masse%) zubereitet und die wässerige Natriummetasilikatlösung wurde zu dem Eisenerzpulver und den Hilfsstoffen gegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird das so zugegebene Natriummetasilikat, wie in der nachstehenden Reaktionsformel angegeben:



2Na2SiO3 + H2O → Na2Si2O5 + 2NaOH



zu Natriumpolysilikat hydrolysiert.

Durch diese Hydrolyse wird Natriumpolysilikat (Na2Si2O5: eine Verbindung auf der Basis von Acmit) erhalten. Tabelle 1



Tabelle 2



Chemische Zusammensetzungen des betreffenden, in dem Beispiel verwendeten Mischeisenerzpulvers werden in Tabelle 3 dargestellt und eine Teilchengrößenverteilung des Mischeisenerzpulvers ist in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 3



Tabelle 4



Die Proben wurden teilweise aus den vorstehend beschriebenen zwei Granulatarten (Probe A für ein Beispiel der vorliegenden Erfindung und Probe B für ein Vergleichsbeispiel) genommen, um die entsprechenden Teilchengrößenverteilungen nach dem Trocknen zu messen. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt.

Wie aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, waren die Proben A und B beide aus ausreichend agglomerierten Teilchen zusammengesetzt und kein Unterschied in der Teilchengrößenverteilung wurde zwischen ihnen erkannt. In einer solchen Weise wurde gefunden, daß, auch wenn eine wässerige Lösung eine Spur von Natriummetasilikat enthielt, dieselbe Granulierungsbeschaffenheit, die für einen Rohstoff zur Eisenherstellung erforderlich ist, in einem üblichen Verfahren erreicht werden konnte.

Anschließend wurden die zwei Granulatarten einem Sinterversuch unter Verwendung einer Sinterpfanne unterzogen. Der Sinterversuch war so ausgelegt, daß die Granulate in die Sinterpfanne mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Höhe von 300 mm gepackt wurden und die obere Fläche nach dem Packen gezündet wurde und Sintern erfolgte, während Luft mit einem Saugdruck von 3500 Pa eingesogen wurde.

Bei diesem Vorgang wurde die Änderung in der Gasströmungsgeschwindigkeit, zusammen mit der Änderung der Temperatur, an Stellen in dem gepackten Bett während der Sinterung in der Sinterpfanne gemessen, wobei die Ergebnisse in Fig. 2 und 3 dargestellt sind.

Außerdem wurden nach dem Sintern Falltests der gesinterten Erzprodukte gemessen, deren Ergebnisse in Fig. 4 dargestellt sind.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die die Änderungen in der Gasströmungsgeschwindigkeit während der Sinterung in der Sinterpfanne zeigt.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Änderungen in der Temperatur bei folgenden Positionen zeigt: die obere Position (1) in der Figur, 100 mm in der Tiefe von der Oberfläche des gepackten Betts des Granulats in der Sinterpfanne, die mittlere Position (2) in der Figur, 200 mm in der Tiefe von der Oberfläche und die untere Position (3) in der Figur, 300 mm in der Tiefe von der Oberfläche. Die Ordinate gibt die Temperatur wieder und die Abszisse gibt die Verlaufszeit bei dem Sinterverfahren wieder. Wenn die Zeit abgelaufen ist, bewegt sich die maximale Temperatur, wie vorstehend beschrieben, ausgehend von der oberen Position, durch die mittlere Position und dann zur unteren Position, wobei die Positionsbewegung der maximalen Temperatur durch Änderungen der Temperatur in dem gepackten Bett im Verlauf, wenn fester Brennstoff in dem oberen Schichtbereich gezündet wird und anschließend der feste Brennstoff herunterbrennt, hervorgerufen wird.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Festigkeit eines gesinterten Erzprodukts nach dem Sintern in der Sinterpfanne durch einen Falltest zeigt. Die Festigkeit gemäß dem Falltest wurde in einer solchen Weise erhalten, daß eine Probe eines gesinterten Erzprodukts aus einer Höhe von 2 m auf eine Eisenplatte fallen lassen wurde, alle zur gleichen Zeit, wobei ein solcher Test an derselben Probe 4-mal wiederholt wurde und anschließend alles von der Probe aus gesintertem Erzprodukt mit zwei Siebarten mit entsprechenden Schlitzen von 5 mm und 10 mm gesiebt wurde, um in zwei Portionen aufzuteilen; eine, die das 10 mm-Sieb passiert, jedoch auf dem 5 mm-Sieb verbleibt, und die andere, die auf dem 10 mm-Sieb verbleibt, um dazwischenliegende Verhältnisse in Masse% zu erhalten.

Die Beschreibung erfolgt im Hinblick auf die Ergebnisse des Sinterversuchs in der Sinterpfanne in dem Beispiel.

(1) Änderung in der Gasströmungsgeschwindigkeit während des Sinterns in der Sinterpfanne (siehe Fig. 2)

Es wurde gefunden, daß die Probe A aus einem Beispiel der vorliegenden Erfindung (wobei eine wässerige Lösung, die Natriummetasilikat enthielt, verwendet wird) eine höhere Gasströmgeschwindigkeit aufwies und ausgezeichneter in den Luftdurchströmeigenschaften war als Probe B eines Vergleichsbeispiels.

Das heißt, obwohl ein Granulat von Probe A fast dieselbe Teilchengrößenverteilung zeigt wie jenes von Probe B, ist Probe A in den Gasdurchströmungseigenschaften bei dem Sintervorgang ausgezeichnet, verglichen mit Probe B.

Im Ergebnis kann, wie bei dem üblichen Beispiel beschrieben, der Gasdurchströmwiderstand eines gepackten Bettes aus Granulat auf einer Palette einer Sintervorrichtung vermindert werden und durch Verbrennung von festem Brennstoff in dem Granulat eine höhere Temperatur erzeugt und beibehalten werden, wodurch eine höhere Festigkeit von herzustellendem, gesintertem Erzprodukt ermöglicht wird.

Warum Probe A des Beispiels der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Gasdurchströmeigenschaft aufweist, ist noch zu untersuchen, jedoch wird der nachstehende Grund als einer der Faktoren für das Phänomen angesehen.

Im allgemeinen sind im Fall eines Aggregats von Teilchen mit derselben Größe die Luftdurchströmeigenschaften besser, wenn die Oberflächen der Teilchen glatter werden. Wenn dies für diesen Fall gilt, kann angenommen werden, daß Oberflächen des Granulats, das Probe A ausmacht, glatter sind als jene von Probe B, und Probe A in der Gasdurchströmeigenschaft besser ist als Probe B.

Im Zusammenhang mit der Glätte der Oberfläche des Granulats kann außerdem angenommen werden, daß die Oberfläche des Granulats von Probe A durch Anhaften von Hilfsmaterialien, wie Branntkalk und Kalkstein, und feinen Erzteilchen über der Oberfläche der Kernteilchen des Eisenerzpulvers in fast gleichförmiger Weise glatter wird. Der Grund dafür, warum die Hilfsmaterialien und die feinen Erzteilchen über den Kernteilchen des Eisenerzpulvers in fast gleichförmiger Weise haften, wird wohl darin zu suchen sein, daß die wässerige Lösung Natriummetasilikat, das heißt Na (ein Alkalimetall), enthält. Mit Na in der wässerigen Lösung kann erwartet werden, daß die Viskosität der wässerigen Lösung, die zu dem Eisenerzpulver und den Hilfsstoffen gegeben wurde, vermindert wird, und im Ergebnis kann außerdem angenommen werden, daß die Hilfsmaterialien, wie Branntkalk und Kalkstein, und feine Erzteilchen, um die gesamten Kernteilchen des Eisenerzpulvers herum in fast gleichförmiger Weise anhaften können.

(2) Änderungen in der Temperatur an Positionen in den gepackten Betten während der Sinterung in der Sinterpfanne (siehe Fig. 3)

Am unteren Ende ((3) in der Figur) des gepackten Betts der Sinterpfanne war die maximale Temperatur der Probe A höher als jene von Probe B und die Zeit, gehalten bei 1100°C oder höher, war länger bei Probe A als bei Probe B. Beim Mittelpunkt ((2) in der Figur) des gepackten Betts der Sinterpfanne war die maximale Temperatur der Probe B höher als jene von Probe A, während kein Unterschied in der Zeit, gehalten bei 1100°C oder höher, zwischen der Probe A und der Probe B verzeichnet wurde. Andererseits ist an der oberen Position ((1) der Figur) des gepackten Betts der Sinterpfanne für die Probe A die maximale Temperatur oder die Zeit zum Halten bei 1100°C oder höher, geringer oder kürzer als für Probe B.

(3) Die Falltestfestigkeit eines gesinterten Erzprodukts nach Sintern in der Sinterpfanne (siehe Fig. 4)

Es wurde festgestellt, daß Probe A eines Beispiels der vorliegenden Erfindung in der Falltestfestigkeit eines gesinterten Erzprodukts ausgezeichneter war als Probe B.

Als Grund der Verbesserung der Falltestfestigkeit der Probe A wird angenommen, daß in der Probe A, da die Gasdurchströmeigenschaft beim Sintern verbessert ist, die maximale Temperatur an der unteren Position des gepackten Betts höher ist und die Zeit, in der eine Temperatur von 1100°C oder höher gehalten wird, länger ist, wodurch ausreichendes Sintern des Granulats erfolgt.

Außerdem kann Probe A der vorliegenden Erfindung eine Schmelze mit einer Temperatur erzeugen, die geringer ist als eine übliche Sintertemperatur (1150°C bis 1200°C) für gesintertes Erz, durch Zugabe von Natriummetasilikat, das durch Umsetzung mit Eisenerz ein Reaktionsprodukt mit einer geringen Schmelztemperatur (etwa 600°C) erzeugt. Wie vorstehend beschrieben, wird angenommen, daß bei einer so hergestellten Schmelze die Bildung einer zusätzlichen Schmelze durch eine Schlackenreaktion zwischen dem Eisenerzpulver und den Hilfsmaterialien beschleunigt wird, wodurch ausreichend Sintern von Eisenerzpulver verwirklicht wird.

Dies führt zu der Annahme, daß, da obwohl die maximale Temperatur oder die Zeit zum Halten bei einer Temperatur von 1100°C oder höher, geringer oder kürzer an der oberen Position des gepackten Betts von Probe A als an der Position von Probe B (siehe Fig. 3) sind, eine Falltestfestigkeit eines gesinterten Erzprodukts bei Probe A höher ist als bei Probe B; daher erfolgt ausreichendes Sintern im oberen Bereich des gepackten Betts von Probe A.

Da außerdem, wie vorstehend beschrieben, erwartet werden kann, daß die Hilfsmaterialien, wie Branntkalk und Kalkstein, und feines Eisenerzpulver auf der Oberfläche von allen Kernteilchen des Eisenerzpulvers in fast gleichförmiger Weise mit Hilfe von Na (Alkalimetall) von Natriumsilikat, das in der wässerigen Lösung enthalten ist, haften, wird angenommen, daß eine zusätzliche Schmelze von allen Kernteilchen des Eisenerzpulvers durch eine Schlackenreaktion zwischen dem Eisenerzpulver und den Hilfsmaterialien erzeugt werden kann und die Erzeugung der zusätzlichen Schmelze für gesintertes Eisenerzpulver in dem gepackten Bett kann gleichförmig erfolgen, wodurch die Falltestfestigkeit eines gesinterten Erzprodukts von Probe A verbessert wird.

In einer solchen Weise konnte in einem Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz gemäß vorliegender Erfindung, wenn eine kleine Menge der Verbindung zu dem Eisenerzpulver gegeben wurde, die Festigkeit des gesinterten Erzprodukts verbessert werden, ohne einen Anstieg in der Zusatzmenge eines als Bindemittel dienenden Hilfsmaterials (CaO).

Mit der Verbesserung der Festigkeit eines gesinterten Erzprodukts wird nicht nur eine erhöhte Produktausbeute erhalten, sondern es kann auch eine ausreichende Zerkleinerungsfestigkeit erreicht werden, wenn das gesinterte Erzprodukt in einem Hochofen verwendet wird.

Während 2 Masse% CaO in den Beispielen als Bindemittel verwendet werden, gibt es eigentlich keine Beschränkung dafür, denn es kann nicht nur die Menge davon geändert werden, sondern auch andere Bindemittel, wie Bentonit, Zement und Zementklinker in Pulverform, können statt dessen verwendet werden.

Außerdem wurde gefunden, daß in den Beispielen 20 Masse% Eisenerz mit einer hohen Menge Kristallisationswasser zu einem Sinterrohstoff gemischt wurden und ein hochfestes gesintertes Erzprodukt konnte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz erzeugt werden.

Insbesondere ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeit eines gesinterten Erzprodukts durch Zugabe von Natriumsilikat, das ein Alkalimetall enthält, das üblicherweise einen negativen Einfluß auf die Verfahrensführung eines Hochofens ausübt, zur Gewinnung von Rohstoff für die Eisenherstellung verbessert wird.

Außerdem kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz die Zugabemenge von Natriumsilikat als Verbindung geringer sein und dadurch der Anteil des von Natriumsilikat stammenden Alkalimetalls vermindert werden, mit dem Ergebnis, daß die negativen Einflüsse, wie Anhaften von Alkali, die Alkalizirkulation bei Betrieb eines Hochofens geringer zurückdrängen kann.

Der Grund dafür besteht darin, daß in der vorliegenden Erfindung eine wässerige Lösung von Natriumsilikat unter Nutzung ihrer Eigenschaft, nämlich in Wasser leicht löslich zu sein, verwendet wird, und dadurch nicht nur Teilchen von Eisenerzpulver mit Natriumsilikat beschichtet werden; sondern beim Trocknen auch eine Umsetzung zwischen Natriumsilikat und Eisenerzpulver effizienter erfolgen kann, so daß die Additivmenge von Natriumsilikat geringer sein kann.

Erfindungsgemäß kann, wenn die Additivmenge von Natriumsilikat 0,01 Masse% oder mehr beträgt, die Menge der Schmelze, die zur Ausführung von Flüssigphasensintern von Eisenerzpulver erforderlich ist, bei einer vergleichsweise geringen Sintertemperatur (etwa 600°C) erzeugt werden. Da außerdem die Menge von Natriumsilikat als Additiv erhöht wird, wird die Menge der für die flüssige Phase zum Sintern von Eisenerzpulver erforderliche Schmelze erhöht und dadurch die Festigkeit des gesinterten Erzes verbessert; daher wird vorzugsweise die Additivmenge von Natriumsilikat erhöht.

Da sich andererseits die Alkalimenge erhöht und sich der Zerfall während der Reduktion durch die Erhöhung der Additivmenge an Natriumsilikat verschärft, ist eine obere Grenze für die Additivmenge von Natriumsilikat 1,0 Masse%, vorzugsweise 0,5 Masse% und bevorzugter 0,3 Masse%.

An diesem Punkt sind Natriumsilikate, die in der vorliegenden Erfindung angewendet werden, nicht auf Natriummetasilikat beschränkt, sondern es können statt dessen ein wasserfreies Salz von Natriumorthosilikat (Na4SiO4 usw.) und außerdem verschiedene Arten von Natriumpolysilikaten, wie Na2Si2O5 und Na2Si4O3, verwendet werden, die durch Hydrolyse von wässeriger Lösung der wasserfreien Salze von Natriummetasilikat oder Natriumorthosilikat erhalten werden.

Außerdem ist das Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz gemäß vorliegender Erfindung nicht auf die Beschreibung der Beispiele vorliegender Erfindung beschränkt, sondern dies gilt auch für Verbindungen, die in dem Verfahren zur Herstellung von gesintertem Erz gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden, die nur Verbindungen sein sollten, die mit Eisenerz reagieren und dann einen Schmelzpunkt von 1200°C oder weniger aufweisen, und es können Verbindungen auf Acmitbasis verwendet werden, die von Natriumsilikat verschieden sind, wie Fe2O3-Na2O-SiO2-Verbindungen und Na2O-SiO2- Verbindungen. Als verwendbare Additive, die von Verbindungen auf Acmitbasis verschieden sind, können außerdem Verbindungen auf Phosphorsäurebasis, wie Natriumphosphat und Calciumdihydrogenphosphat, verwendet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung von gesintertem Eisenerz, umfassend die Schritte:

    Verkneten von Eisenerzpulver, einem Hilfsstoff und einer wässerigen Lösung zu einem Gemisch, wobei die wässerige Lösung eine wasserlösliche Verbindung enthält, die sich mit dem Eisenerzpulver zur Bildung eines Reaktionsprodukts mit einem Schmelzpunkt von 1200°C oder weniger umsetzt;

    Granulieren des erhaltenen Gemisches in dem Knetschritt zu Granulat; und

    Sintern des in dem Granulierungsschritt gebildeten Granulats zu gesintertem Erz.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung von gesintertem Eisenerz nach Anspruch 1, wobei die wässerige Lösung eine wasserlösliche Verbindung enthält, die sich mit dem Eisenerzpulver zu einem Reaktionsprodukt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 550 bis 900°C umsetzt.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung von gesintertem Eisenerz nach Anspruch 2, wobei die wasserlösliche Verbindung eine Verbindung auf der Basis von Acmit ist.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung von gesintertem Eisenerz nach Anspruch 3, wobei die wasserlösliche Verbindung Natriumsilikat ist.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung von gesintertem Eisenerz nach Anspruch 4, wobei der Anteil an Natriumsilikat in der wässerigen Lösung im Bereich von 0,01 bis 1,0 Masse% liegt.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung von gesintertem Eisenerz nach Anspruch 5, wobei der Anteil an Natriumsilikat in der wässerigen Lösung im Bereich von 0,01 bis 0,3 Masse% liegt.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung von gesintertem Eisenerz nach Anspruch 2, wobei die wasserlösliche Verbindung eine Verbindung auf der Basis von Phosphorsäure ist.
  8. 8. Gesintertes Erz, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.






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