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Dokumentenidentifikation DE69806718T2 13.03.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0924304
Titel Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenpellets
Anmelder Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe, Hyogo, JP
Erfinder Kamijo, Tsunao, Kakogawa-shi, Hyogo, 675-0137, JP;
Miyagawa, Kazuya, Kakogawa-shi, Hyogo, 675-0137, JP;
Takenaka, Yoshimichi, Kakogawa-shi, Hyogo, 675-0137, JP;
Shimizu, Masakata, Kakogawa-shi, Hyogo, 675-0137, JP;
Shirouchi, Shoji, Kakogawa-shi, Hyogo, 675-0137, JP;
Iwakiri, Haruhisa, Kakogawa-shi, Hyogo, 675-0137, JP
Vertreter Müller-Boré & Partner, Patentanwälte, European Patent Attorneys, 81671 München
DE-Aktenzeichen 69806718
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.12.1998
EP-Aktenzeichen 981242035
EP-Offenlegungsdatum 23.06.1999
EP date of grant 24.07.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.03.2003
IPC-Hauptklasse C21B 13/00
IPC-Nebenklasse C21B 13/08   C22B 7/02   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets, die durch Reduzieren von Eisenoxidpellets, enthaltend Zn-Bestandteile, gebildet werden. Genauer bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets, die durch Reduzieren von Eisenoxidpellets gebildet werden, die Stäube (umfassend Schlämme) enthaltend Zn-Bestandteile enthalten, die bei Eisenbearbeitung bzw. in Eisen verarbeiteten Anlagen gebildet werden.

In Eisen- und Stahlherstellungsverfahren, umfassend Hochöfen, Konverter und Elektroofen, werden verschiedene Arten von Eisenoxid-haltigen Stäuben oder Schlämmen in einer großen Menge gebildet, welche als Eisenquellen (in der Form von Pellets oder gesinterten Erzen verwendet) wiedergewonnen und wiederverwertet werden. Jedoch können eisenoxidhaltige Stäube oder Schlämme, die aus Eisen- und Stahlherstellungsprozessen stammen, schädliche Zn-Bestandteile, wie Zn- Oxid enthalten, um in einem Problem dahingehend zu resultieren, daß Eisenquellen mit hohem Zn-Anteil nicht als das Ausgangsmaterial (nachfolgend in der Bedeutung von Zufuhrmaterial verwendet) für Hochöfen verwendet werden können. In dem Hochofen ist, wenn das Ausgangsmaterial eine große Menge an Zn enthält, der Betrieb des Hochofens verschlechtert, ebenso wie dies zu einem Problem dahingehend führt, daß Zn die feuerfesten Auskleidungen der Ofenwände angreift.

Wie oben beschrieben, wurde eine Verwendung von Stäuben oder Schlämmen enthaltend Zn-enthaltende Eisenoxide beschränkt und insbesondere wurden Eisenoxid enthaltende Stäube oder Schlämme, enthaltend Zn-Bestandteile, die in einer großen Menge von Hochöfen gebildet wurden, bis dato nicht effizient als Eisenquellen rückgewonnen und wiederverwertet.

Im Hinblick auf das Obige wurden Verfahren zur Herstellung von reduziertem Eisen durch Entfernen von Zn aus Pellets, welche aus eisenoxidhaltigen Stäuben oder Schlämmen geformt wurden, die aus Eisen- und Stahlherstellungsverfahren resultieren, in jüngsten Jahren vorgeschlagen. Hier können beispielsweise ein Verfahren einer Verwendung eines Rotationsdrehrohrofens erwähnt werden (siehe japanische geprüfte Patentpublikationen Sho 51-13083 und 55-21810) und ein Verfahren unter Verwendung eines Rotationsherdofens (siehe japanische, ungeprüfte Patentanmeldung Hei 5-125454, die in Japan entsprechend dem US-Patent Nr. 5186741 hinterlegt wurde).

Das Verfahren einer Verwendung eines Drehrohrofens hat einen Erfolg dahingehend, daß Zn auf sowenig wie 0,01 Masse% abgesenkt werden kann und das Metallisierungsverhältnis auf etwa 80% verbessert werden kann (etwa 87% als ein Reduktionsverhältnis). Da die Pellets in diesem Verfahren in einem Drehrohrofen umgewälzt und "gebacken" werden, resultiert es jedoch in einem Problem, daß die Pellets während dem Verfahren gepulvert werden, welche geschmolzen und abgeschieden werden, um Ofenringe auszubilden, was die Arbeit bzw. den Betrieb unmöglich macht. Weiters muß, da die Gesamtmenge an Zn in dem Ausgangsmaterial, das in den Hochofen eingebracht wird, gesteuert bzw. geregelt wird (beispielsweise 0,2 kg Zn/t Roheisen) und die Menge einer Verwendung von reduzierten Pellets enthaltend Zn beschränkt ist, die Menge an Zn weiter für eine Verwendung als das Ausgangsmaterial für einen Hochofen auch in diesem Verfahren abgesenkt werden.

Dann werden in einem Verfahren, das einen Rotationsherdofen verwendet, das in der ungeprüften, japanischen Patentanmeldung Hei 5-125454 beschrieben ist, reduzierte Pellets durch Ausbilden von Grün- bzw. Rohpellets, umfassend eine Mischung aus Stäuben von Stahlbearbeitungen bzw. -anlagen, kohlenstoffhaltigem Material, wie Kohle oder Koks, und einem organischen Bindemittel, Zuführen der Rohpellets auf eine Schicht von in einem Rotationsherdofen gehärteten bzw. gebackenen Pellets, Trocknen derselben bei einer Temperatur von unter 900ºC für 10 bis 15 min., wobei verkokte, getrocknete Pellets gebildet werden, und dann Reduzieren der Pellets bei einer Temperatur von niedriger als 1150ºC für 20 bis 30 min hergestellt. Während die ungeprüfte, japanische Patentanmeldung Hei 5-125454 betreffend die reduzierten Pellets beschreibt, daß Eisenoxid zu einem metallischen Zustand reduziert wird und der Zn-Bestandteil aus den reduzierten Pellets entfernt ist, lehrt sie nichts über das tatsächliche Ausmaß des Reduktionsverhältnisses und der Zn- Menge. Weiters definiert das Verfahren nicht die Inhalte an Eisen und Zn in den Pellets und die Menge an kohlenstoffhaltigem Metall, das zuzusetzen ist. Wie dies aus der Beschreibung ersehen werden kann, daß die reduzierten Pellets, wenn sie von einem Rotationsherdofen bei etwa 1000ºC ausgetragen werden, sie möglicherweise eine merkbare bzw. beträchtliche Menge an Kohlenstoff (bis zu 12 Masse%) enthalten können, wenn sie von dem Rotationsherdofen ausgetragen werden, wird vorgeschlagen bzw. nahegelegt, daß eine große Menge an Kohlenstoff (bis zu 12 Gew.-%) nach der Reduktion in diesem Verfahren zurückbleiben kann. Der Rückstand einer großen Menge an Kohlenstoff bringt ein Problem, daß nicht nur der Eisengehalt in den reduzierten Pellets abgesenkt wird, um die Verwendungseffizienz als eine Eisenquelle abzusenken, sondern daß auch die Festigkeit der reduzierten Pellets per se verschlechtert ist. Insbesondere tendiert, wenn Kohle als das kohlenstoffhaltige Material zugesetzt wird, sie stark dazu, die Festigkeit der reduzierten Pellets per se zu verschlechtern. Wenn die Festigkeit der Pellets niedriger ist, resultiert dies in einem Problem dahingehend, daß die reduzierten Pellets pulverisiert oder im Hochofen verrieben werden, um die Luftventilation in dem Hochofen abzusenken und die Arbeitsweise des Hochofens zu verschlechtern, so daß die Pellets nicht als das Ausgangsmaterial für den Hochofen verwendet werden können.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, reduzierte Pellets mit weniger Zn-Gehalt als schädliche Bestandteile, die eine geeignete Korngröße und Festigkeit besitzen und mit einem hohen Reduktionsverhältnis als das Ausgangsmaterial für den Hochofen, indem eisenoxidhaltige Stäube (umfassend schlämme), die aus Eisen bearbeiteten Anlagen stammen, verwendet werden, insbesondere jene Hochofenstäube (welche kohlenstoffhaltiges Material enthalten, jedoch nicht als das Ausgangsmaterial für den Hochofen aufgrund der enthaltenen Zn-Bestandteile und der feinen teilchenförmigen Form davon verwendet werden können) und andere Stäube, enthaltend Zn-Bestandteile, ebenso wie ein Verfahren zur Herstellung derselben zur Verfügung zu stellen.

In dem Verfahren zur Herstellung reduzierter Pellets gemäß einer bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Erfindung werden reduzierte Pellets hergestellt durch Kontrollieren eines kohlenstoffhaltigen Materials, daß die Menge an Koh lenstoff von 7 bis 60 Masse% basierend auf der Gesamtmenge an Eisen und Zn in einer Ausgangsmaterialmischung bzw. einem Beschickungsmaterialgemisch, umfassend einen oder mehrere Stäube, enthaltend Eisenoxid und Zn-Oxid, und eine ausreichende Menge eines Bindemittels, um die Stäube zu binden, beträgt, und dann Zusetzen von Wasser, um sie in Grünpellets mit dem kohlenstoffhaltigen Material darin eingearbeitet herzustellen. Dann werden reduzierte Eisenpellets durch Trocknen der so hergestellten Grünpellets in einem Reduktionsofen, Erhitzen der trockenen Pellets durch Wärmeleitung, hauptsächlich Bestrahlung derart, daß eine Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 3 bis 13ºC/s innerhalb eines Temperaturbereichs der Pellets von 150 bis 900ºC beträgt, Reduzieren von Zn-Oxid und Abdampfen von Zn und Reduzieren von Eisenoxid hergestellt bzw. erzeugt.

In diesem Fall wird die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit der Pellets erhöht und die Menge an zugesetztem Kohlenstoff zu den Pellets ist optimiert. Dementsprechend kann die Form der Pellets nach bzw. bei Reduktion beibehalten werden und als ein Ergebnis kann das Reduktionsverhältnis der reduzierten Pellets verbessert werden und eine Pulverisierung der Pellets kann während der Reduktion verhindert werden.

Weiters ist es bevorzugt. Eisenoxide und Zn-Oxide bei 1100 bis 1350ºC zu reduzieren.

In diesem Fall kann, da das Zn-Oxid bevorzugt gegenüber der Reduktion des Eisenoxids bei einer Temperatur von mehr als 1100ºC reduziert wird, die Menge an Zn in den Pellets bemerkenswert reduziert werden. Weiters kann, da das Reduktionsverhältnis verbessert ist und das Sintern von metalli schem Eisen fortgesetzt wird, die Festigkeit der reduzierten Pellets erhöht werden.

Weiters können als die Stäube kohlenstoffmaterialhaltige Hochofenstäube, Konverterstäube, Sinterstäube, Elektroofenstäube und eine Mischung derselben verwendet werden. Eine Verwendung dieser Stäube kann die Menge an industriellen Abfällen absenken.

Es ist bevorzugt, ein kohlenstoffhaltiges Material umfassend einen Koksbestandteil zu verwenden.

In diesem Fall werden, da der Koks keine wesentlichen flüchtigen Bestandteile aufweist, flüchtige Bestandteile nicht in dem oben genannten Temperaturbereich verdampft, was weniger Reduktion der Pellets und ein Sintern (150- 900ºC) bewirkt. Als ein Ergebnis kann, da die Anhebung des Gasdrucks gemeinsam mit der Verdampfung der flüchtigen Bestandteile nicht bewirkt wird und die Pellets nicht pulverisiert werden, die Temperatursteigerungsrate der Pellets erhöht werden. Insbesondere ist, wenn Hochofenstäube enthaltend die Koksbestandteile als das kohlenstoffhaltige Material verwendet werden, eine Verwendung von zusätzlichem kohlenstoffhaltigem Material, wie Kohle oder Koks, nicht mehr erforderlich, so daß eine Energie- und Rohrstoffeinsparung erreicht werden kann.

Es ist bevorzugt, einen Rotationsherdofen als den Sinterofen zu verwenden.

In diesem Fall können durch die Verwendung des Rotationsherdofens reduzierte Pellets in einer großen Menge und mit einer hohen Effizienz hergestellt werden.

Fig. 1 ist eine Tabelle, die Zusammensetzungen für nasse Hochofenstäube und Walzschlämme in Beispiel 4 zeigen;

Fig. 2 ist eine Tabelle, die Mischverhältnisse von Ausgangsmaterialien zum Sintern von nassen Hochofenstäuben und Walzschlämmen in Beispiel 4 zeigen;

Fig. 3 ist eine Tabelle, die das Reduktionsverhältnis und das Zn-Entfernungsverhältnis von reduzierten Pellets, die in Beispiel 4 hergestellt sind, zeigt;

Fig. 4 ist eine Konzeptansicht, die eine Struktur eines Rotationsherdofens, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt;

Fig. 5 ist eine Ansicht, die Effekte der Menge von Kohlenstoff auf das Reduktionsverhältnis der Pellets, das Zn-Entfernungsverhältnis und die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form der Pellets zeigt, wenn sie in einer Inertatmosphäre auf 1300ºC erhitzt werden;

Fig. 6 ist eine Ansicht, die Effekte einer Temperaturreduktion auf das Reduktionsverhältnis von Pellets, Zn-Entfernungsverhältnis und die Kompressionsfestigkeit zeigt;

Fig. 7 ist eine Ansicht, die Effekte der Temperaturanhebegeschwindigkeit von Pellets auf die Beibehaltbarkeit bzw. Aufrechterhaltung der ursprünglichen Form und der Zerreibefestigkeit der reduzierten Pellets in dem Fall eines Erhitzens von Pellets auf 1300ºC in einer Inertatmosphäre zeigt;

Fig. 8 ist eine Ansicht, die eine Temperaturanhebekurve der Pellets zeigt;

Fig. 9 ist eine Konzeptansicht, die eine Struktur eines Elektroheizofens zeigt, der in dem Beispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und

Fig. 10 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen dem Anteil bzw. Verhältnis von (C/O) für die Menge an mit Fe und Zn gebundenem Sauerstoff in den Pellets und dem Reduktionsverhältnis der reduzierten Pellets, dem Zn-Entfernungsverhältnis und der Aufrechterhaltung der ursprünglichen Form zeigt.

Es ist eine Erläuterung in bezug auf eine bevorzugte Ausbildung des Verfahrens zur Herstellung von reduzierten Pellets in einer bevorzugten Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung zu geben. Zuerst wird ein kohlenstoffhaltiges Material derart gesteuert bzw. geregelt bzw. kontrolliert, daß die Menge an Kohlenstoff von 7 bis 60 Masse% basierend auf der Gesamtmenge an Eisen und Zn in einer Ausgangsmischung, umfassend einen oder mehrere Stäube, enthaltend Eisenoxid und Zn-Oxid und ein Bindemittel in einer Menge, die ausreichend ist, um die Stäube zu binden, beträgt, und Wasser wird zugesetzt, um diese in darin eingearbeiteten, kohlenstoffhaltigen Grünpellets herzustellen. Dann werden die derart hergestellten Grünpellets getrocknet, die getrockneten Pellets werden in einen Reduktionsofen geladen und die trockenen Pellets werden durch Wärmeübertragung, hauptsächlich Strahlung, derart erhitzt, daß die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit bzw. -steigerungsrate von 3 bis 13ºC/s innerhalb eines Temperaturbereichs der Pellets von 150 bis 900ºC beträgt, wodurch Zn-Oxid reduziert wird und Zn abgedampft wird, ebenso wie Eisenoxid reduziert wird, um reduzierte Eisenpellets herzustellen.

Es ist notwendig, daß die Menge an Kohlenstoff des kohlenstoffhaltigen Materials in den Pellets 7 bis 60 Masse% basierend auf der Gesamtmenge an Zn und Zn in den Pellets beträgt. Wenn sie kleiner als 7 Masse% ist, ist die Menge an Kohlenstoff, die für die Reduktion des Eisenoxids und Zn- Oxids in den Pellets erforderlich ist, unzureichend, um das Reduktionsverhältnis des Eisenoxids abzusenken, und macht die Reduktion von Zn-Oxid unzureichend, wodurch das Zn-Entfernungsverhältnis abgesenkt wird und auch die Pelletfestigkeit abgesenkt wird. Andererseits kann, wenn die Menge an Kohlenstoff 60 Masse% überschreitet, die Pelletform nicht -mehr während der Reduktion beibehalten werden, um die Reduktionseffizienz abzusenken.

Weiters ist es bevorzugter, daß die Menge an Kohlenstoff des kohlenstoffhaltigen Materials in den Pellets von 13 bis 60 Masse% basierend auf der Gesamtmenge von Eisen und Zn in den Pellets beträgt. Dies deshalb, da das Metallisierungsverhältnis bei 13 Masse% oder höher weiter verbessert werden kann. Von 13 bis 45 Masse% sind weiters bevorzugt. Wenn der Kohlenstoffgehalt 45 Masse% oder weniger beträgt, kann das Pelletreduktionsverhältnis erhöht werden und die Pelletform kann fester bzw. dichter beibehalten werden. 13 bis 20 Masse% ist weiters bevorzugt. Wenn die Kohlenstoffmenge weniger als 20 Masse% beträgt, kann die Mischmenge des kohlenstoffhaltigen Materials abgesenkt werden, um die Menge des kohlenstoffhaltigen Materials einzusparen, ebenso wie die Eisenproduktivität aufgrund der Erhöhung der Eisenkomponente verbessert wird.

Der Effekt der Menge an Kohlenstoff, der in den Pellets inkorporiert bzw. aufgenommen ist, wird weiter erläutert. Das Pelletreduktionsverhältnis wird in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen der Kohlenstoffmenge und der Eisenmenge (Menge von Eisenoxid) bestimmt. Nämlich sind Eisenkomponenten in den Stäuben oder Schlämmen als das Ausgangsmaterial für die Pellets üblicherweise in der Form von Eisenoxid vorhanden. In der Reduktion des Eisenoxids wird das Eisenoxid direkt durch das kohlenstoffhaltige Material, das in der Nachbarschaft desselben vorliegt, reduziert und das Eisenoxid wird weiters mit CO-Gas reduziert, das aus der Reaktion zwischen CO&sub2;, das bei der Reduktion der Oxidgase gebildet wird, und dem kohlenstoffhaltigen Material gebildet wird.

Jedoch können CO&sub2;-Gas, das bei der Reduktion der Oxide gebildet wird, und CO-Gas, das bei der Reaktion zwischen dem CO&sub2;-Gas und dem kohlenstoffhaltigen Material gebildet wird, oft aus den Pellets ausgetragen werden. Dementsprechend ist es bevorzugt, das kohlenstoffhaltige Material in die Pellets in einer Menge von mehr als einer stöchiometrischen Menge an Kohlenstoff aufzunehmen, welcher für die Reduktion der Eisenoxide erforderlich ist.

Weiters ist, da der Zn-Bestandteil in den Pellets oft in dem Zustand eines Oxid ähnlich dem Eisenoxid vorhanden ist, es notwendig, weiters ein kohlenstoffhaltiges Material in die Pellets zu inkorporieren bzw. aufzunehmen, um Zn-Oxid zu reduzieren. Daher ist es bevorzugt, Kohlenstoff in die- Pellets in einer Menge von mehr als der theoretischen Menge Kohlenstoff aufzunehmen, die für die Reduktion des Eisenoxids und des Zn-Oxids erforderlich ist. Während die theoretische Menge an Kohlenstoff in Abhängigkeit von der Form der Reduktionsreaktion des Eisenoxids und des Zn-Oxids bei der beabsichtigten Reduktionstemperatur oder dem Zustand der Oxide variiert, liegt sie von etwa 10 bis 15 Masse% basierend auf der gesamten Menge von Eisen und Zn in den Pellets. Weiters wird, wenn eine Brennerflamme eines Brenners für die Strahlungserwärmung der Pellets verwendet wird, wenn CO&sub2;-Gas und Dampf (H&sub2;O), die aus der Verbrennung stammen, in Kontakt mit der Pelletoberfläche gelangen, reduziertes Eisen neuerlich oxidiert, so daß es notwendig ist, auch für die Kontrolle bzw. Steuerung bzw. Regelung der Reoxidation das kohlenstoffhaltige Material derart zuzusetzen bzw. aufzunehmen, daß die Menge an Kohlenstoff mehr als die theoretisch erforderliche Menge für das Reduzieren des Eisenoxids (C/(Fe + Zn)) ist. Für diesen Zweck ist es wünschenswert, die Menge an Kohlenstoff in den Pellets auf 13 Masse% oder mehr zu kontrollieren bzw. zu steuern bzw. zu regeln. Jedoch kann, wenn die Hauptbedeutung dem Zn-Entfernungsverhältnis und der physikalischen Festigkeit anstelle dem Reduktionsverhältnis der Produkte zugewiesen wird, wie in einem Fall einer Verwendung von Pellets nach Reduktion als das Ausgangsmaterial für den Hochofen, die Menge des kohlenstoffhaltigen Materials, das zuzumischen ist, auf 13% oder weniger abgesenkt werden. Dies kann einen Vorteil bieten, der fähig ist, die Menge an kohlenstoffhaltigem Material abzusenken und die Produktivität zu verbessern.

Andererseits wird, wenn die Zusatzmenge des kohlenstoffhaltigen Materials, das in die Pellets inkorporiert ist, erhöht wird, die Formbeibehaltbarkeit der Pellets verschlechtert, um in einer Pulverisierung der Pellets während einer Reduktion zu resultieren. Da die Pulverisierung der Pellets die Effizienz des Kontakts von Eisenoxid und Zn-Oxid mit dem kohlenstoffhaltigen Material oder CO-Gas reduziert, sind die Reduktionseffizienz für das Eisenoxid und die Reduktionseffizienz für Zn-Oxid abgesenkt. Weiters wird, da das Durchführen des Sinterns für die Pellets inhibiert ist, was es schwierig macht, die Pelletform beizubehalten, die Beibehaltung bzw. Aufrechterhaltung der ursprünglichen Form bemerkenswert verschlechtert. Dementsprechend kann, indem die Menge von Kohlenstoff in den Pellets vorzugsweise auf 60 Masse% und bevorzugter auf 45 Masse% oder weniger festgelegt bzw. definiert wird, das Reduktionsverhältnis der Pellets weiter verbessert werden und die Form der Pellets kann noch sicherer beibehalten werden.

Es ist notwendig, daß die Temperaturanhebegeschwindigkeit bzw. -steigerungsrate von 3 bis 13ºC/s innerhalb eines Temperaturbereichs der Pellets von 150 bis 900ºC beträgt. Dies deshalb, weil die Reduktion der Pellets nicht so effizient fortgeführt wird, ein Sintern der Eisenbestandteilsteilchen weniger auftritt und die Festigkeit der Pellets innerhalb eines Temperaturbereichs von 150 bis 900ºC nicht erhöht wird, und dementsprechend ist es notwendig, diesen Temperaturbereich von 150 bis 950ºC schnell zu passieren. Die Festigkeit der Pellets kann erhöht werden, indem die Pellets in einen Temperaturbereich von 900ºC oder höher gebracht werden, wo das Reduktionsverhältnis von Eisenoxid hoch ist und reduzierte Eisenoxidteilchen in den Pellets schneller gesintert werden, während die Temperatursteigerungsrate auf 3ºC/s oder höher festgelegt wird. Wenn die Temperaturanhebegeschwindigkeit 13ºC/s übersteigt, wird die ursprüngliche Formrückhaltefähigkeit bzw. Formbeibehaltbarkeit der Pellets verschlechtert. Die Pellets werden vorzugsweise bei einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 5 bis 10ºC/s reduziert. Wenn die Temperaturanhebegeschwindigkeit auf 5ºC/s oder höher festgelegt wird, kann die Festigkeit der reduzierten Pellets weiter verbessert werden und die Form kann effizienter beibehalten werden. Indem die Temperaturanhebegeschwindigkeit erhöht wird, ist es möglich, schnell einen Temperaturbereich von 1100ºC oder höher zu erreichen, wo Zn vorzugsweise entfernt wird, und als ein Ergebnis kann Zn effizienter mit dem kohlenstoffhaltigen Material in den Pellets entfernt werden. Insbesondere wenn es beabsichtigt ist, vorzugsweise Zn zu entfernen, ist dieser Bereich für die Temperaturanhebege schwindigkeit geeignet. Weiters kann die Pelletproduktivität auch verbessert werden, indem die Temperaturanhebegeschwindigkeit für die Pellets erhöht wird.

Die Pellets werden vorzugweise in einem Temperaturbereich von 1100 bis 1350ºC reduziert. Wenn die Pellets bei einer Temperatur von 1100ºC oder höher reduziert werden, kann, da das Zn-Oxid vorzugsweise gegenüber der Reduktion von Eisenoxiden reduziert wird, die Menge an Zn in den Pellets signifikant abgesenkt werden. Weiters wird, wenn die Temperatur für die Reduktion der Pellets bei 1100ºC oder höher liegt, die Reduktionsgeschwindigkeit erhöht und das Sintern des metallischen Eisens wird fortgeführt, um die Festigkeit der reduzierten Pellets zu erhöhen. Beispielsweise ist die Zerreibungs- bzw. Zerstörungsfestigkeit der Pellets, die bei 1100ºC reduziert wurden, 70 kgf/P oder höher und der Wert gibt eine ausreichende Festigkeit für Pellets als das Ausgangsmaterial für den Hochofen. Dies deshalb, da ein Wert von 40 kgf/P oder höher für das Ausgangsmaterial für den Hochofen notwendig ist. Die Reduktionstemperatur ist vorzugsweise auf 1200ºC oder höher festgelegt bzw. eingestellt. Dies deshalb, da Zn-Oxid bevorzugter reduziert werden kann und die Festigkeit der reduzierten Eisenpellets weiter erhöht werden kann. Weiters kann die Produktivität verbessert werden, während die Qualität der reduzierten Eisenpellets beibehalten wird (Zn-Entfernungsverhältnis bzw. -anteil, Festigkeit und Eisenreduktionsverhältnis). Andererseits tendieren, wenn die Pellets bei einer Temperatur von mehr als 1350ºC reduziert werden, die Pellets dazu miteinander zu verschmelzen, so daß die die Pelletsreduktionstemperatur vorzugsweise auf 1350ºC oder niedriger festgelegt wird.

Als das kohlenstoffhaltige Material, das in die Pellets inkorporiert bzw. aufgenommen ist, werden Koksbestandteile vorzugsweise verwendet. Da Koks kaum flüchtige Bestandteile besitzt, verdampft es nicht die flüchtigen Bestandteile in einem Temperaturbereich, in welchen eine Reduktion und ein Sintern der Pellets weniger auftreten (150-900ºC). Da dies nicht den Gasdruck erhöht, der die Verdampfung der flüchtigen Bestandteile begleitet, und keine Pulverisierung der Pellets bewirkt, kann die Temperaturanhebegeschwindigkeit der Pellets erhöht werden.

Der Sinter- (oder Reduktions)ofen hat eine Ofenstruktur, um die Innenseite des Ofens von Außenluft abzuschließen bzw. zu unterbrechen und hat vorzugsweise Heizmittel bzw. -einrichtungen zum Erhitzen der in den Ofen zugeführten Pellets mittels Wärmeleitung, hauptsächlich Bestrahlung, und Austragsmittel zum Austragen von Reaktionsgasen enthaltend den aus den Pellets reduzierten und abgedampften Zn-Bestandteil aus dem Ofen. Als die Heizmittel können Strahlungswärme von Verbrennungsflammen eines Brenners oder Strahlungswärme von Strahlungsrohren verwendet werden.

Als der Sinterofen in der Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird ein Rotationsherdofen vorzugsweise verwendet. Durch die Verwendung des Drehherdofens können reduzierte Pellets in einer großen Menge und bei einer hohen Effizienz hergestellt werden. Die Struktur des Rotationsherdofens wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 erklärt.

Der Rotationsherdofen hat einen scheibenförmigen Herd, auf welchen Pellets zugeführt werden und gemeinsam mit der Bewegung des Herdes bewegt werden, wodurch kontinuierlich reduzierte Pellets hergestellt werden. Da die Pellets gemein sam mit dem Herd bewegt werden und die Pellets selbst sich nicht bewegen, kann eine Pulverisierung der Pellets während der Reduktion, wie dies in einem Rotationsofen passiert, verhindert werden. Weiters weist der Rotationsherdofen eine Ofenstruktur auf, in welcher das Innere des Ofens und die Außenluft unterbrochen bzw. voneinander getrennt sind. Als eine Unterbrecherstruktur werden wärmebeständige Metallmaterialien oder feuerfeste Materialien verwendet. Da die Innenseite des Ofens von der Außenluft, wie oben schrieben, getrennt ist, kann die Atmophäre einfach gesteuert bzw. geregelt werden.

Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt ein Rotationsherdofen l eine Pelletzufuhröffnung 2, eine Reduktionszone 4 und eine Austragsöffnung 5 für reduzierte Pellets. Die Pellets werden durch Wärmeleitung von Strahlung aus einem Brenner 6 und einer Ofenwand erhitzt. Zum Erhitzen der Pellets ist es möglich, nicht nur ein Erhitzen durch den Brenner zu verwenden, sondern auch Strahlungswärme, die durch ein Einbringen des CO-Gases, das aus den Pellets resultiert, für eine Sekundärverbrennung mit Luft erzeugt wird (wie dies bei 7 in Fig. 4 gezeigt ist). Als ein Ergebnis ist es möglich, die Wärmeleitung zu den Pellets zu verbessern und Brennstoffe für die Brennererhitzung zu sparen. Das Verbrennungsgas wird aus einer Gasaustragsöffnung 8 zur Außenseite des Ofens freigegeben. Das Verbrennungsgas enthält Reaktionsgase, enthaltend Zn-Bestandteile, die aus den Pellets reduziert oder verdampft wurden, welche festes Zn-Oxid aufgrund einer Absenkung der Temperatur ausbilden und Zn- Oxid durch eine Staubsammelvorrichtung rückgewinnen und behandeln können.

Dann wird ein Verfahren zur Herstellung von reduzierten Pellets in einem Rotationsherdofen, der in Fig. 4 gezeigt ist, als eine bevorzugte Ausbildung der vorliegenden Erfindung erklärt. Pellets, die durch eine Pelletisiervorrichtung hergestellt sind, werden getrocknet, um die Produktivität des Rotationsherdofens zu verbessern. Die getrockneten Pellets werdend durch die Pellet Zufuhröffnung 2 dem Rotationsherdofen zugeführt. In diesem Fall werden die Pellets in einer Schicht gelegt oder in zwei Schichten auf dem Herd laminiert. In diesem Fall werden die Pellets nicht miteinander verschmolzen. Es wird betrachtet, daß die Pellets lediglich in einer Schicht gelegt bzw. gelagert werden oder durch zwei Schichten in dem Ofen laminiert bzw. schichtweise angeordnet werden und keinen wesentlichen Einfluß eines Gravitationssinterns erleiden, das durch die Laminierung bzw. Anordnung der Pellets aufeinander bewirkt wird, und daß die Pellets nicht miteinander verschmelzen, da nur wenige Kontaktpunkte zwischen jedem der Pellets bestehen.

In der Reduktionszone 4 wird die Temperatur der Pellets schnell durch Wärmeleitung von Strahlung durch die Brennerverbrennung und die Sekundärverbrennung angehoben, in welcher Eisenoxid reduziert wird und Zn-Oxid reduziert und verdampft wird, wobei das kohlenstoffhaltige Material in den Pellets enthalten ist. In diesem Fall werden, da die Menge an zugeführtem kohlenstoffhaltigen Material in den Pellets mehr als theoretische erforderliche Kohlenstoffmenge für die Reduktion von Eisenoxid und Zn-Oxid ist (innerhalb eines Bereichs von 10 bis 15 Masse%: obwohl dies in Abhängigkeit von der Form der Verbindungen und der Art der Reaktion variiert), wenn CO&sub2; und Dampf (H&sub2;O), die durch die Brennerverbrennung und Sekundärverbrennung gebildet werden, die Oberfläche der Pellets erreichen, diese zu CO und H&sub2; mit dem kohlenstoffhaltigen Material, das im Überschuß in den Pellets aufgenommen ist, reduziert, so daß Eisenoxid und Zn-Oxid reduziert werden können. Dann werden die reduzierten Pellets mechanisch aus der Pelletsaustragsöffnung 5 ausgetragen.

In der Reduktionszone 4 werden die Pellets erhitzt, so daß sie innerhalb eines Temperaturbereichs von 1100 bis 1350ºC gehalten werden, und Wärme wird zur Temperaturerhöhung und endothermen Reaktion der Pellets zugeführt, um Eisenoxid und Zn-Oxid in den Pellets zu reduzieren. In diesem Fall kann, da die Pellets in einer Schicht gelagert sind oder in zwei Schichten in dem Ofen laminiert sind, Wärmeleitung, hauptsächlich Strahlung, effizient durchgeführt werden.

Beispiel 1

In der Ausbildung der vorliegenden Erfindung wurden trockene Pellets, in welche kohlenstoffhaltiges Material inkorporiert ist, verwendet, welche durch Vermischen eines kohlenstoffhaltigen Materials (Koksbestandteil), feuchten Hochofen-Stäuben, umfassend Eisenoxid, enthaltend Zn-Bestandteile, und anderen Stäuben, enthaltend Eisenoxid (beispielsweise Walzschlämme) in einem vorbestimmten Mischverhältnis zuführen und dieser zu Formungs- und dann Trocknungsschritten hergestellt. Fig. 1 ist eine Tabelle, die Zusammensetzungen für feuchte Hochofenstäube und Walzschlämme zeigt, die in diesem Beispiel verwendet werden, Fig. 2 ist eine Tabelle, die Mischverhältnisse für Sintermaterialien von feuchten Hochofenstäuben und Walzschlämmen zeigt, und Fig. 3 ist eine Tabelle, die das Reduktionsverhältnis, Zn-Entfernungsverhältnis und dgl. von reduzierten Pellets zeigt, die durch dieses Beispiel hergestellt wurden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthalten die verwendeten feuchten Hochofenstäube Eisenoxid, enthaltend 33 Masse% Kohlenstoff als den Koksbestandteil und 3 Masse% Zn-Bestandteil als Verunreinigungen. Die Eisenkomponente und der Zn-Bestandteil in den Hochofenstäuben sind im wesentlichen in der Form von Oxiden vorhanden. Andererseits enthalten die Walzschlämme 4 Masse% einer Ölkomponente und ähnlich den Hochofenstäuben ist die Eisenkomponente in den Walzschlämmen im wesentlichen in Form von Oxiden vorhanden. Derartige Hochofenstäube und Walzschlämme wurden in Mischverhältnissen, die in Fig. 2 gezeigt sind, vermischt, zu welchen ein Bindemittel und Wasser zugesetzt wurden und in Grünpellets mit einem Durchmesser von etwa 16 bis 20 mm geformt wurden. Dann wurden die Grünpellets bei 160ºC mit einer Gasmischung, umfassend ein Verbrennungsgas und Luft getrocknet, bis der Wassergehalt auf weniger als 1,0 Masse% abgesenkt war.

Dann wurden die trockenen Pellets in einen elektrischen Heizofen geladen, der in einer N&sub2;-Gas-Atmosphäre bei 1300ºC für 9 min gehalten wurde. Die Temperaturerhöhungskurve der Pellets ist in Fig. 8 gezeigt.

Der in diesem Beispiel der vorliegenden Erfindung verwendete Sinterofen ist ein elektrischer Heizofen 10, der in Fig. 9 gezeigt ist, in welchem die Innenseite des Ofens von Außenluft durch ein Rohr 11, das aus einem feuerfesten Material gefertigt ist, getrennt bzw. unterbrochen ist. Die mit kohlenstoffhaltigem Material versetzten Pellets wurden auf einen Probenhalter 12 aufgebracht und in den Elektroheiz ofen 10 geladen, der zuvor auf einer vorbestimmten Reduktionstemperatur in einer N&sub2;-Atmosphäre gehalten wurde. Thermoelemente (nicht dargestellt) wurden in einem Zentralbereich der Pellets angeordnet, um die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit bzw. -steigerungsrate der Pellets zu messen.

Zuerst wird der Effekt der Menge des in die Pellets eingebrachten Kohlenstoffs unter Bezugnahme auf Fig. 5 erklärt. In Fig. 5 zeigt die Abszisse die Menge des in die Pellets eingebrachten Kohlenstoffs basierend auf der Gesamtmenge an Eisen und Zn in den Pellets an, während die Ordinate das Reduktionsverhältnis der Pellets (in durchgezogener Linie) und die Formhaltefähigkeit bzw. -beibehaltbarkeit der Pellets (in gepunkteter bzw. strichlierter Linie) anzeigt.

Das Reduktionsverhältnis der Pellets ist ein Wert, der durch Dividieren von "Menge an mit Fe-gebundenem Sauerstoff, der durch Reduktion entfernt wurde" mit "ursprünglicher Menge Sauerstoff, die mit Fe gebunden ist" erhalten wird.

Weiters definiert die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form das Aussehen der reduzierten Pellets als:

Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form = Σ(Formindex · Frequenz)%

Die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form ist nämlich durch Definieren des Formindex ausgedrückt als:

100: Pellets behalten die Form, ohne daß wesentliche Sprünge erkannt werden

75: Pellets behalten die Form, wobei Sprünge erkannt werden.

50: Pellets beinhalten große Sprünge an der Innenseite oder sind in zwei Stücke zerbrochen

25: Pellets in mehrere Blöcke zerbrochen

0: Pellets sind pulverisiert

und ist ausgedrückt durch Multiplizieren der Häufigkeit bzw. Frequenz, die das oben gezeigte Aussehen ergibt, mit dem Formfaktor.

Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, kann gesehen werden, daß, wenn die Menge an Kohlenstoff in den Pellets basierend auf der Gesamtmenge an Eisen und Zn innerhalb eines Bereichs von 13 bis 60 Masse% liegt, das Reduktionsverhältnis der Pellets 75 Masse% oder mehr beträgt und die Formbeibehaltbarkeit der reduzierten Pellets ist 50% oder höher. In diesem Fall ist das Zn-Entfernungsverhältnis 98 Masse% und es kann gesehen werden, daß Zn ausreichend reduziert werden kann.

Üblicherweise ist es erforderlich, daß das Reduktionsverhältnis der reduzierten Pellets 75 Masse% oder mehr beträgt und die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form der reduzierten Pellets einen Grenzwert für die Formhaltefähigkeit von 50% in Hinblick auf die Handhabbarkeit bei dem Laden derselben in einen Hochofen und einen Konverter aufweist.

Weiters wird ausgenommen, daß, wenn die Menge an Kohlenstoff in den Pellets 18 Masse% oder mehr beträgt, das Reduktionsverhältnis der reduzierten Pellets 90 Masse% oder mehr beträgt, wohingegen, wenn die Menge an Kohlenstoff in den Pellets weniger als 45 Masse% oder weniger beträgt, die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form der reduzierten Pellets 75% oder mehr beträgt. Es wurde bestätigt, daß die Festigkeit der reduzierten Pellets in diesem Fall innerhalb eines Bereichs von 45 bis 80 kgf/P liegt und sie als das Ausgangsmaterial für den Hochofen verwendet werden können.

Beispiel 2

Beispiel 2 ist ein Beispiel, daß die Wirkung der Reduktionstemperatur der Pellets zeigt. Die Pellets wurden in den Elektroheizofen, der bei einer Temperatur von 900 bis 1350ºC gehalten wurden, geladen, 12 min gehalten, nachdem die Pellets eine vorbestimmte Temperatur erreicht haben, und dann wurde die Pelletsreduktion durchgeführt. Fig. 6 zeigt Ergebnisse eines Messens der Zn-Menge, das Reduktionsverhältnis und die Zerstoßfestigkeit der reduzierten Pellets.

Wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, erreicht das Zn-Entfernungsverhältnis der reduzierten Pellets 99 Masse% oder mehr bei 1200ºC oder höher und die Zn-Menge war auf 0,01 Masse% oder weniger reduziert. Dies deshalb, da Zn-Oxid vorzugsweise gegenüber Eisenoxid in einem Hochtemperaturbereich reduziert wird, und es wurde festgestellt, daß die Menge an. Zn um eine Zahl bzw. Größenordnung niedriger war und Zn effizienter als im Stand der Technik entfernt werden konnte. Andererseits kann gesehen werden, daß das Reduktionsverhältnis und die Zerreibfestigkeit der reduzierten Pellets gemeinsam mit der Erhöhung der Reduktionstemperatur erhöht werden. Sie haben eine ausreichende Festigkeit der reduzierten Pellets als das Ausgangsmaterial für den Hochofen bei 1100ºC oder höher. In diesem Fall wurde, obwohl teilweise ein Verschmelzen zwischen jeden der Pellets bei 1350ºC beobachtet wurde, kein Verschmelzen bei anderen Temperaturen beobachtet. Weiters können teilweise verschmolzene Bereiche zwischen einzelnen Pellets bei 1350ºC auch mechanisch pulverisiert werden.

Beispiel 3

Beispiel 3 ist ein Beispiel, das die Wirkung der Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit bzw. -steigerungsrate der Pellets zeigt.

Für die Pellets, die die inkorporierte Kohlenstoffmenge in den Pellets von 30,6 Masse% bzw. 53,8 Masse%, basierend auf der Gesamtmenge Eisen und Zn in den Pellets, aufwiesen, wurde das Temperaturerhöhungsexperiment durchgeführt, während die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von 150 bis 900ºC verändert wurde, und die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.

Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wurde für die Menge an Kohlenstoffen 30,6 Masse% in den Pellets basierend auf der Gesamtmenge Eisen und Zn gefunden, daß die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form der Pellets auf 50% bei der Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit der Pellets von 13ºC/s oder weniger gehalten werden kann, und die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form der Pellets verbessert werden kann und die Formhaltefähigkeit der Pellets etwa 100% bei der Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit der Pellets von 5ºC/s oder weniger beträgt. Auf dieselbe Weise wurde auch für die Menge an Kohlenstoff von 53,8 Masse% nachgewiesen, daß die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form in den Pellets gemeinsam mit der Abnahme der Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit der Pellets verbessert wird und die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form der Pellets bei 50% oder höher gehalten werden kann, indem die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit der Pellets auf 10ºC/s oder niedriger gehalten wird. Andererseits ist mit dem Fortschreiten der Reduktion die Zerreibefestigkeit von 40 kgf/P aufgrund des Sinterns des metallischen Eisens bei der Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 3ºC/s oder höher erhältlich und das Sintern wird vollständig, um reduzierte Pellets, die eine ausreichende Festigkeit aufweisen, bei einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 5ºC/s oder höher zu erhalten. Dementsprechend kann gesehen werden, daß eine Temperaturanhebegeschwindigkeit von 3 bis 13ºC/s, vorzugsweise 5 bis 10ºC/s notwendig ist, um reduzierte Pellets mit einer hohen Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form und einer hohen Festigkeit zu erhalten.

Beispiel 4

Beispiel 4 ist ein Beispiel, daß das Reduktionsverhältnis und das Zn-Entfernungsverhältnis von reduzierten Pellets, die unter den Bedingungen von Beispiel 1 hergestellt wurden, zeigt. Wie in Fig. 3 gezeigt, wurde bestätigt, daß in jedem der Beispiele der vorliegenden Erfindung die Menge an Zn auf 0,020 Masse% oder weniger reduziert wurde und daß Zn zufriedenstellend reduziert werden kann.

In dem Beispiel der vorliegenden Erfindung kann gesehen werden, daß die Aufrechterhaltung der ursprünglichen Form der Pellets bei 50% oder mehr gehalten wird, die Zerreibefestigkeit der resultierenden Pellets 45 kgf/P oder mehr beträgt und das Reduktionsverhältnis auch 75 Masse% oder höher ist, was als Ausgangsmaterial für den Hochofen verwendet werden kann. Insbesondere in einem Testmaterial 3, umfassend Hochofenstäube und Walzschlämme in jeweils 50 Masse% Mischverhältnis (Menge an Kohlenstoff in den Pellets basierend auf Eisen + Zn-Komponentenverhältnis) kann gesehen werden, daß die resultierenden Pellets ein Reduktionsverhältnis von 99,1% und eine Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form von 98% aufweisen, so daß das Reduk tionsverhältnis und die Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form der Pellets bemerkenswert verbessert werden können.

In diesem Beispiel war die Ölkomponente mit 2 Masse% in den ursprünglich geformten Grünpellets enthalten, wobei jedoch, wenn der Ölgehalt in den Grünpellets etwa 2 Masse% beträgt, ein Zerbrechen der Pellets während der Reduktion nicht beobachtet wurde.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann reduzierte Pellets mit einem hohen Reduktionsgrad (Reduktionsverhältnis bei 75 Masse% oder mehr) und mit extrem kleinen Mengen an Zn als das Ausgangsmaterial nicht nur für den Hochofen sondern auch für den Konverter und den Elektroofen zur Verfügung stellen.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist nicht nur auf diese Ausbildung beschränkt und das Verfahren kann nicht nur die Hochofenstäube, enthaltend das kohlenstoffhaltige Material, und Walzschlämme, sondern auch andere eisenoxidhaltige Stäube oder Schlämme, die aus Eisen- oder Stahlherstellungsverfahren resultieren, als das Ausgangsmaterial für die Pellets verwenden. Weiters ist die Korngröße der Pellets nicht nur auf etwa 16-20 mm, wie dies in diesem Beispiel gezeigt ist, beschränkt, sondern sie kann etwa 6 bis 16 mm betragen, was eine allgemeine Teilchengröße von gesinterten Eisenoxidpellets ist, die für den Hochofen verwendet werden. Weiters kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht nur an den reduzierten Pellets verwendet werden, sondern auch in der Herstellung von reduzierten Briketts. Trockene Briketts werden für die Herstellung der reduzierten Briketts verwendet und trockene Briketts werden durch ein Verfahren erhalten, indem beispielsweise Wasser zu Rohmaterialien, enthaltend Additive, und in Briketts zugesetzt wird und dann ähnlich wie in dem Fall der Grünpellets getrocknet werden, dieselben und ein Verfahren eines Brikettierens durch Zusetzen von Additiven zu den zuvor getrockneten Rohmaterialien.

Weiters wurden in dieser Ausbildung die Pellets in dem Elektroheizofen, der in Fig. 9 gezeigt ist, reduziert und die Ergebnisse können auf einen Rotationsherdofen angewandt werden. Wenn die Pellets in dem Rotationsherdofen reduziert werden, können reduzierte Pellets mit einem extrem niedrigen Zn-Gehalt, die eine geeignete Korngröße und Festigkeit besitzen, und mit einem hohen Reduktionsverhältnis in einer großen Menge und mit einer großen Effizienz hergestellt werden.

In dieser Ausbildung wurde ein Inertgas, das typischeweise durch N&sub2; dargestellt ist (auch umfassend Ar-Gas) als die Atmosphäre verwendet, wobei jedoch auch eine Atmosphäre, wie ein Verbrennungsgas durch Brennerheizen wie in einem Rotationsherdofen als die Gasatmosphäre verwendet werden kann. Da das Verbrennungsgas als ein Trägergas für das Reaktionsgas, enthaltend die reduzierten Zn-Bestandteile, die von den Pellets verdampft wurden, verwendet werden kann, besteht kein Erfordernis für ein zusätzliches Zuführen eines N&sub2;-Gases oder dgl. als das Trägergas, was nicht nur N&sub2;-Gas oder dgl. sparen kann, sondern auch einen Wärmeverlust, der durch gesondert zugeführtes N&sub2;-Gas bewirkt wird, vermeiden kann.

Beispiel 5

Weiters kann, da die Schlämme oder Stäube als das Ausgangsmaterial für die Pellets als den Hauptbestandteil Oxid von Eisen und Zn und Kompositverbindungen von Eisen und Zn, das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch in einem Fall angewandt werden, in welchem eine kleine Menge an metallischem Eisen, metallischem Zn und zusammengesetzten Verbindungen von Eisen und Zn vorhanden sind. In einem derartigen Fall kann die Kohlenstoffmenge in den Pellets innerhalb eines bevorzugten Bereiches von 13 bis 60 Masse% basierend auf der Gesamtmenge an Eisen und Zn liegen. Dies kann in einem anderen Ausdruck so ausgedrückt werden, daß das Verhältnis der Menge an in die Pellets vermischtem Kohlenstoff und der Menge an Sauerstoff, die mit Fe und Zn an die Pellets (C/O) gebunden ist, innerhalb eines Bereichs von 65 bis 160 Masse% liegt. In Hinblick auf Fig. 10, die einen Zusammenhang zwischen der Menge an mit Fe und Zn gebundenem Sauerstoff in den Pellets (C/O) und dem Reduktionsverhältnis, dem Zn-Entfernungsverhältnis und der Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form zeigt, kann gesehen werden, daß die reduzierten Pellets mit einem hohen Reduktionsverhältnis, mit der Beibehaltbarkeit der ursprünglichen Form von 50% oder mehr und mit extrem niedrigen Zn-Gehalt innerhalb dieses Bereichs erhalten werden können.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenpellets, umfassend die folgenden Schritte:

das Kontrollieren eines kohlenstoffhaltigen Materials derart, daß die Menge an Kohlenstoff von 7 bis 60 Masse%, bezogen auf die Gesamtmenge an Eisen und Zn, in einem Beschickungsmaterialgemisch, umfassend ein oder mehrere Stäube, enthaltend Eisenoxid und Zn-Oxid, und ein Bindemittel in einer zur Bindung der Stäube ausreichenden Menge, beträgt und das Zusetzen von Wasser, wodurch Grünpellets mit darin eingearbeitetem kohlenstoffhaltigem Material hergestellt werden,

das Trocknen der derart hergestellten Grünpellets zur Herstellung trockener Pellets,

das Beschicken der trockenen Pellets in einen Reduktionsofen und

das Erwärmen der trockenen Pellets durch Wärmeübertragung, hauptsächlich Strahlung, gekennzeichnet durch eine Temperatursteigerungsrate von 3 bis 13ºC/s innerhalb eines Temperaturbereichs der Pellets von 150 bis 900ºC, wodurch Zn-Oxid reduziert und Zn verdampft wird und Eisenoxid reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge an Kohlenstoff von 13 bis 60 Masse%, bezogen auf die Gesamtmenge an Eisen und Zn, beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge an Kohlenstoff von 13 bis 45 Masse%, bezogen auf die Gesamtmenge an Eisen und Zn, beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Temperatursteigerungsrate von 5 bis 10ºC/s beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Reduktion von Eisenoxid und Zn-Oxid bei einer Temperatur von 1100 bis 1350ºC durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Reduktion von Eisenoxid und Zn-Oxid bei einer Temperatur von 1200 bis 1350ºC durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stäube Hochofenstäube sind, die ein kohlenstoffhaltiges Material, Konverterstäube, Sinterstäube, Stäube aus einem Elektroofen oder Gemische davon enthalten.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das kohlenstoffhaltige Material einen Koksbestandteil umfaßt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Drehherdofen als Sinterofen verwendet wird.







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