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Dokumentenidentifikation DE69909749T2 27.05.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001053443
Titel VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES DREHHERDES IN EINEM OFEN ZUR HERSTELLUNG VON REDUZIERTEN EISENAGGLOMERATEN
Anmelder Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe, Hyogo, JP
Erfinder MATSUSHITA, Koichi, Shinagawa-ku, Tokyo 141-8688, JP;
TATEISHI, Masataka, Kakogawa-shi, Hyogo 675-0137, JP;
TANAKA, Hidetoshi, Kakogawa-shi, Hyogo 675-0137, JP;
HARADA, Takao, Kakogawa-shi, Hyogo 675-0137, JP
Vertreter Müller-Boré & Partner, Patentanwälte, European Patent Attorneys, 81671 München
DE-Aktenzeichen 69909749
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.11.1999
EP-Aktenzeichen 999511777
WO-Anmeldetag 01.11.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/JP99/06062
WO-Veröffentlichungsnummer 0000026596
WO-Veröffentlichungsdatum 11.05.2000
EP-Offenlegungsdatum 22.11.2000
EP date of grant 23.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.05.2004
IPC-Hauptklasse F27D 1/00
IPC-Nebenklasse F27B 9/16   C21B 13/00   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenagglomerate durch die Reduktion von in kohlenstoffhaltigem Material enthaltenen Eisenoxidagglomeraten in einem sich bewegenden Drehherdreduktionsofen.

Stand der Technik

In einem MIDREX-Verfahren, das als ein Verfahren zur Herstellung reduzierten Eisens bekannt ist, wird ein reduzierendes Gas, das durch den Abbau von Erdgas hergestellt wird, durch eine Winddüse in einen Schachtofen geblasen, so daß die Eisenerz- oder Eisenoxidpellets, die in den Ofen gefüllt wurden, in einer Reduktionsatmosphäre reduziert werden. Dieses Verfahren verwendet eine große Menge an Erdgas, was teuer ist und den Abbau von Erdgas erfordert. Daher führt dieses Verfahren zwangsläufig zu hohen Herstellungskosten.

Kürzlich haben Verfahren zur Herstellung reduzierten Eisens unter Verwendung kostengünstiger Kohle anstelle von Erdgas das Interesse auf sich gezogen. US-Patent 3,443,931 offenbart beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung reduzierten Eisens, das die Pelletierung eines Gemisches aus pulverisiertem Eisenerz und eines kohlenstoffhaltigen Materials, wie Kohle, und die Reduzierung von Eisenoxid in einer heißen Atmosphäre beinhaltet. In diesem Verfahren wird eine vorgegebene Höhe an Eisenoxid-Pellets, die in ein getrocknetes kohlenstoffhaltiges Material eingelagert sind, in eine rotierende Herdstelle gefüllt. Die Inhalte werden bewegt und durch Strahlungshitze in dem Ofen erhitzt, um das Eisenoxid durch das kohlenstoffhaltige Material zu reduzieren. Die reduzierten Pellets werden durch Strahlungsabkühlung abgekühlt und werden dann durch einen Entladungsapparat aus dem Ofen entladen. Dieses Verfahren hat einige Vorteile gegenüber dem MIDREX-Verfahren: die Verwendung von Kohle als Reduktionsmittel, direkte Verwendung von pulverisiertem Eisenerz und eine hohe Reduktionsrate.

Walz-, Reibungs- oder Tropfstoßen verursacht jedoch die Bildung von Pulver aus den Pellets, wenn die Eisenoxidpellets in den Reduktionsofen eingebracht werden und das Pulver wird zusammen mit den Pellets in den Ofen eingebracht. Das eingebrachte Pulver wird auf der rotierenden Herdstelle abgeschieden. Da das Pulver ebenso ein kohlenstoffhaltiges Material enthält, wird es zusammen mit den Eisenoxidpellts reduziert, wodurch ein reduziertes Eisenpulver gebildet wird. Eine Fraktion des reduzierten Eisens wird zusammen mit den reduzierten Eisenpellets aus dem Ofen entladen, aber die restliche Fraktion wird durch einen Entladungsapparat in die rotierende Herdstellenoberfläche gepreßt. Das gepreßte, reduzierte Eisenpulver wird ohne Reoxidation auf der rotierenden Herdstellenoberfläche abgeschieden. Das reduzierte Eisenpulver wird während der Rotation der rotierenden Herdstelle weiter abgeschieden und vereinigt sich allmählich mit dem vorher reduzierten Eisenpulver, wodurch eine Schicht einer großen reduzierten Eisenplatte gebildet wird.

Gemäß US-Patent 3,452,972 wird ein Gemisch aus Eisenerz, Kohlepulver und SiO2 bei 1.300 bis 1.400°C auf einer Grundauskleidung erhitzt, um eine Substanz mit einem niedrigen Schmelzpunkt, die FeO und SiO2 enthält, zu bilden, und anschließend wird der Ofen abgekühlt, um eine halb geschmolzene Herdstelle zu bilden, um die reduzierte Eisenplatte durch einen Entladungsapparat mechanisch zu entladen und um die Wärmeübertragung von der Herdstelle zu den Eisenoxidpellets zu erleichtern.

Eine solche Konstruktion der Herdstelle erfordert zwangsläufig eine lange Vorbereitungsphase vor der Ofenbearbeitung. Da der Temperaturbereich, in dem das Herdmaterial in einem halbgeschmolzenem Zustand vorliegen kann um die 1.150°C beträgt und eng ist, muß die Temperatur der Herdstelle kontrolliert werden, damit sie gleichmäßig ist. Wenn die Temperatur der sich bewegenden Herdstelle nicht gleichmäßig ist, ist die Temperatur an zwei Enden des sich bewegenden Herdes niedrig und das Herdteil liegt in einem nicht klebrigen festen Zustand vor. Daher teilt sich das Hauptherdteil, wenn die reduzierten Eisenagglomerate durch einen Entladungsapparat entladen werden. Wird die Oberfläche der sich bewegenden Herdstelle durch Strahlungsabkühlen aus dem Entladungsapparat abgekühlt, ist der innere Teil der Herdstelle heißer und viskoser als die abgekühlte Oberfläche. Daher wird das Pulver, das in den Agglomeraten eingelagert ist, von der Oberfläche in den inneren Teil der sich bewegenden Herdstelle gepreßt. Im Ergebnis bildet das Pulver eine große reduzierte Eisenplatte, die durch einen Entladungsapparat nicht so leicht entladen werden kann. Ferner wird das Pulver mit dem Herdmaterial, das aus FeO und SiO2 besteht, gemischt, um einen erhöhten Schmelzpunkt des Herdmaterials zu erzeugen. Daher kann der halbgeschmolzene Zustand der Herdstelle und somit die Ebenheit der Herdstellenoberfläche nicht beibehalten werden.

Ein mögliches alternatives Verfahren zu diesem Verfahren ist die Konstruktion einer geformten oder amorphen Auskleidung auf der Grundauskleidung. Die darüberliegende Auskleidung kann jedoch durch Temperaturwechsel beschädigt werden. Ferner wird die Konstruktion der geformten oder amorphen Auskleidung durch menschliches Vorgehen durchgeführt und erfordert eine lange Arbeitsphase.

Offenbarung der Erfindung

Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenagglomerate bereitzustellen, in dem ein Herdteil leicht konstruiert werden kann, das hohe Haltbarkeit besitzt, Oberflächenebenheit erhalten kann und wenig Veränderungen aufweist.

Ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäß reduzierter Eisenagglomerate umfaßt die Schritte Zuführen von kohlenstoffhaltiges Material einverleibt enthaltenden Eisenoxidagglomeraten auf eine sich in einem Drehherdofen bewegende Herdstelle, Reduzierung der Eisenoxidagglomerate durch Erwärmen zur Bildung reduzierter Eisenagglomerate, während sich die bewegende Herdstelle in dem Drehherdofen bewegt und Austragen zum Sammeln der reduzierten Eisenagglomerate aus dem Drehherdofen. Die sich bewegende Herdstelle wird durch das Sintern eines Herdmaterials, das hauptsächlich aus Eisenoxid besteht, bei der Arbeitstemperatur des Reduktionsschrittes gebildet, wobei es als Schicht auf einer Grundauskleidung auf der sich bewegenden Herdstelle konstruiert wird. Die gesinterte sich bewegende Herdstelle wird bei der Arbeitstemperatur in dem Reduktionsschritt nicht geschmolzen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die sich bewegende Herdstelle durch das Sintern des Herdteils, das als eine Schicht in der sich bewegenden Herdstelle konstruiert wurde, ohne weiteres gebildet. Dieses Verfahren ist einfacher als eine geformte oder amorphe Auskleidung auf der Grundauskleidung bereitzustellen.

Da sich das Herdteil in einem gesinterten, festen Zustand befindet und bei der Arbeitstemperatur in dem Reduktionsschritt nicht geschmolzen wird, besitzt die sich bewegende Herdstelle eine hohe Haltbarkeit und kann wiederholt benutzt werden. Ferner bildet das Pulver, das in den Agglomeraten enthalten ist, keine große reduzierte Eisenplatte, was die Entladung der reduzierten Eisenagglomerate verhindert. Die Oberflächenebenheit der sich bewegenden Herdstelle kann leicht aufrechterhalten werden.

Da ein Herdmaterial, das hauptsächlich aus Eisenoxid besteht, als eine sich bewegende Herdstelle verwendet wird, bestehen das Herdteil und der zu reduzierende Hauptbestandteil aus demselben Material. Daher findet keine Veränderung des Herdteils aufgrund der Vermischung des Pulvers aus den Eisenoxidagglomeraten statt. Da das Herdmaterial in dem Reduktionsschritt reduziert wird, wird der Metallgehalt in den reduzierten Eisenagglomeraten als ein Produkt nicht weniger, selbst wenn das Herdteil von der sich bewegenden Herdstelle getrennt wird und aus der sich bewegenden Herdstelle entladen wird.

Vorzugsweise wird zwischen der Grundauskleidung und dem Herdteil eine Zwischenschicht angeordnet, die Magnesiumoxid umfaßt.

Auch wenn das Herdteil während des Verlaufs des Reduktionsschrittes geschmolzen wird, verhindert die Magnesiumoxidzwischenschicht den Kontakt des geschmolzenen Herdteils mit der Grundauskleidung. Daher wird eine Arbeitsunterbrechung aufgrund der Schädigung des Herdteils nicht stattfinden.

Vorzugsweise wird das Herdteil durch Anordnen von Agglomeraten des Herdmaterials auf der Grundauskleidung der sich bewegenden Herdstelle und Nivellieren der Agglomerate des Herdmaterials zu der Schicht aufgebaut.

In einem solchen Verfahren kann die Konstruktion des Herdteils leicht und schnell durchgeführt werden. Seitdem allgemeine Vorrichtungen, die bei der Herstellung der reduzierten Eisenagglomerate verwendet werden, wie ein Einfülltrichter zur Einspeisung von Eisenoxidpellets, bei der Konstruktion des Herdteils verwendet werden können, können die Einrichtungskosten reduziert werden. Ein Nivellier- oder Entladungsapparat, der bei der Herstellung allgemein reduzierter Eisenagglomerate verwendet wird, kann dann in diesem Nivellierschritt verwendet werden.

Vorzugsweise umfaßt das Herdmaterial Eisenerzpulver, das 1 bis 8,5 Gew.-% Wasser enthält.

In diesem Fall wird das Herdteil wirkungsvoll konstruiert. Ein Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% oder mehr als 8,5 Gew.-% verursacht eine übermäßig hohe Tropfstärke. Daher wird der Nivellierer oder dergleichen das Herdmaterial nicht nivellieren. Zudem wird der Nivellierer die Agglomerate des Herdmaterials während des Nivellierverfahrens nicht zerbrechen.

Ferner umfaßt das Herdmaterial ein Bindemittel.

In diesem Fall werden die Agglomerate leicht aus dem Eisenerzpulver gebildet. Daher weist das Herdmaterial hervorragende Handhabungseigenschaften auf und trägt zu einer verbesserten Herstellungseffizienz bei.

Vorzugsweise wird die sich bewegende Herdstelle durch das Bedecken des vertieften Bereiches, der sich auf der sich bewegenden Herdstelle gebildet hat, mit Agglomeraten des Herdmaterials durch Wärme ausgebessert.

Da die sich bewegenden Herdstelle durch das Bedecken der vertieften Bereiche auf der sich bewegenden Herdstelle mit zusätzlichen Agglomeraten des Herdmaterials ausgebessert wird, kann die Ebenheit der sich bewegenden Herdstellenoberfläche ohne weiteres aufrechterhalten werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Draufsicht eines Drehherdofens, der in dem Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäß reduzierten Eisens verwendet wird;

2 ist eine Vorderansicht eines Hauptteils des Drehherdofens, der in einem Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäß reduzierten Eisens verwendet wird;

3 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Herdteils, das direkt auf einer Grundauskleidung aufgebaut wird;

4 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Tropfstärke und dem Wassergehalt in einem Herdteil aus Eisenerzpulver, das ein erfindungsgemäßes Bindemittel enthält;

5 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Herdteils, das auf einer Magnesiumoxidzwischenschicht aufgebaut wird, die auf einer Grundauskleidung gebildet wurde;

6 ist eine Draufsicht eines Drehherdofens, der in einem Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäß reduzierten Eisens verwendet wird, worin die Wärmeausbesserung durchgeführt wird und

7 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung der Notwendigkeit des Wärmeausbesserns in einem Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäß reduzierten Eisens.

Beste Methode zur Durchführung der Erfindung

Die bevorzugten Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine Draufsicht eines Reduktionsofens, der in einem Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäß reduzierten Eisens verwendet wird. 2 ist eine Vorderansicht eines Hauptteils eines Reduktionsofens, der in einem Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäß reduzierten Eisens verwendet wird. 3 ist ein schematischer Querschnitt eines erfindungsgemäßen Herdteils, das direkt auf einer Grundauskleidung aufgebaut wurde.

Die in den 1 und 2 gezeigten Reduktionssöfen sind rotierende Drehherdöfen, die rotierende Herstellen besitzen. In dieser Ausführungsform werden Agglomerate aus einem Herdmaterial 4 durch einen Einfülltrichter 5, der zur Einbringung der Eisenoxidagglomerate oder -pellets bereitgestellt wird, auf eine Grundauskleidung 3 aufgebracht, die auf einem Grundteil 8 einer sich bewegenden Herdstelle konstruiert ist. Das Herdmaterial 4 besteht aus Eisenerzpulver (Eisenoxidpulver), das ein Bindemittel und Wasser enthält. Die Agglomerate des Herdmaterials 4 werden unter Verwendung eines Nivellierers 6 in Bahnrichtung gleichmäßig über die Herdstelle verteilt und werden so gepreßt, daß die Schicht nivelliert wird. Obgleich das Pressen durch den Nivellierer 6 nicht immer notwendig ist, erleichtert das Pressen die Nivellierung der Schicht. Das überschüssige Herdteil 1 dreht sich auf der sich bewegenden Herdstelle einmal und wird dann durch einen Austragungsapparat 7 zur Austragung reduzierter Eisenpellets abgeschabt. Die durch einen Austragungsapparat 7 abgeschabte Herdteiloberfläche wird weiter planiert. Das geschichtete Herdteil 1 auf der rotierenden Herstelle wird durch einen Brenner usw., auf eine Arbeitstemperatur in einem Bereich von 1.250 bis 1.350°C in dem Reduktionsschritt erwärmt, um eine poröse, feste, gesinterte, sich bewegende Herdstelle zu bilden. Der Nivellierer 6 wird für die gleichmäßige Einspeisung der Eisenoxidpellets bereitgestellt, so daß eine vorgegebene Dicke in Bahnrichtung der sich bewegenden Herdstelle erhalten wird. Die Grundauskleidung 3 kann direkt, ohne Verwendung des Einspeisungstrichters 5, mit dem Pulver des Herdteils bedeckt werden.

In dieser Ausführungsform wird die Grundauskleidung 3 vorher auf dem Grundteil 8 der sich bewegenden Herdstelle konstruiert und das gesinterte Herdteil 1 wird auf der Grundauskleidung 3 konstruiert, wie in 3 gezeigt.

Bei einem herkömmlichen Reduktionsschritt werden Eisenoxidagglomerate oder – pellets durch den Einfülltricher 5 auf das Herdteil 1 aufgebracht und werden durch den Nivellierer 6 in eine vorgegebene Dicke nivelliert. Da die Eisenoxidpellets getrocknet und hart sind, werden sie durch den Nivellierer 6 nicht zermahlen. Die Pellets auf der sich bewegenden Herdstelle werden auf 1.250 bis 1.350°C erwärmt und werden durch das kohlenstoffhaltige Material, das in den Eisenoxidpellets enthalten ist, reduziert, um reduzierte Eisenoxidpellets zu bilden, während sie in dem Ofen bewegt werden. Das Gas, das sich während der Reduktionsreaktion gebildet hat wird durch eine Entladungsleitung 9 aus dem Reduktionsofen abgelassen. Die reduzierten Eisenpellets werden durch einen Austragungsapparat 7 als ein Produkt aus dem Reduktionsofen ausgetragen.

Die "Agglomerate" in der vorliegenden Erfindung sind Pellets und Presslinge, sind aber nicht auf diese beschränkt und können andere Formen umfassen, zum Beispiel Platten und Ziegelsteine.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Herdteil, das aus Eisenoxidpulver besteht, auf einer Grundauskleidung augebaut.

Wird ein Eisenoxidpulver, das zumindest insgesamt 30% Eisen enthält, als das Herdteil verwendet wird, das auf der Grundauskleidung aufgebaut wird, kann der Reduktionsofen unmittelbar nach der Konstruktion des Herdteils betrieben werden. Ein solcher Eisenanteil erleichtert das Sintern des Pulvers während des Erwärmungsprozesses und es wird ein poröses, hartes, gesintertes Herdteil gebildet, wenn das Pulver auf eine Arbeitstemperatur von 1.250°C bis 1.350°C erwärmt wird. Da das Eisenoxidpulver eine kleine Menge an Gangart enthält, beschleunigen Diffusionsverbinden und Preßrestverbinden das Sintern, wenn das Pulver auf 800°C oder mehr erwärmt wird. Dadurch wird eine poröse feste Herdstelle wie eine Masse gesinterter Pellets gebildet. Demgemäß kann der Reduktionsofen unmittelbar nachdem das Eisenoxidpulver als ein Herdteil auf der Grundauskleidung verteilt und auf eine Arbeitstemperatur von 1.250 bis 1.350°C erwärmt wurde, in Betrieb genommen werden.

Da das Eisenoxidpulver als das Herdteil ein Rohmaterial aus den Eisenoxidagglomeraten ist (Pellets oder Presslinge) wird das Eisenoxidpulver leicht hergestellt.

Materialien, die für das Herdteil verwendbar sind, das hauptsächlich aus Eisenoxid besteht, beinhalten das obige Eisenerzpulver (Eisenoxidpulver), Walzzunder, Hochofenstaub, Kontaktofenstaub, gesinterten Staub, Elektroofenstaub und Gemische hiervon.

Um aus einem Eisenoxidpulver, das Mehl als ein Bindemittel enthält, Agglomerate herzustellen, sind 13 Gew.-% Wasser notwendig. Wie in 4 gezeigt, führt ein höherer Wassergehalt jedoch zu einer erhöhten Tropfstärke, was die Nivellierung der Herdstellenoberfläche durch den Nivellierer verhindert. Dadurch wird das agglomerierte Herdteil getrocknet, so daß sich der Wassergehalt auf 8,5 Gew.-% oder weniger verringert. Da sich die Tropfstärke ebenso verringert, wenn der Wassergehalt kleiner als 1 Gew.-% ist, wird der Wassergehalt in dem agglomerierten Herdteil vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 8,5 Gew.-% liegen. Der mittlere Durchmesser des agglomerierten Herdteils beträgt in einem solchen Fall 10 mm. Bevorzugt wird, daß die Größe des agglomerierten Herdteils in einem Bereich von 3 bis 22 mm liegt, um eine verminderte Ausbeute und die Probleme aufgrund der Einschränkung einer Trocknungsmaschine und einer Transporteinrichtung zu vermeiden.

Andere verwendbare Bindmittel als Mehl sind bekannte organische und anorganische Bindemittel. Es ist nicht immer notwendig das Bindemittel zuzugeben, obgleich die Zugabe des Bindemittels wünschenswert ist.

In bezug auf 5 wird in einer anderen bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung eine Zwischenschicht 2, die hauptsächlich aus Magnesiumoxid besteht, auf der Grundauskleidung, die auf dem Grundteil 8 konstruiert wurde, gebildet und hierauf wird ein Herdteil 1 konstruiert.

Selbst wenn das Herdteil 1 aufgrund der außergewöhnlich hohen Temperatur in dem Reduktionsofen in dieser Ausführungsform geschmolzen wird, reagiert das Herdteil 1 mit der Grundauskleidung 3, so daß die Grundauskleidung 3 nicht beschädigt wird. Das heißt, das Magnesiumoxid hat einen hohen Schmelzpunkt von 2.800°C und reagiert bei einer Arbeitstemperatur, daß heißt, bei 1.300°C, mit der anderen Auskleidung, so daß ein Material mit einem niedrigen Schmelzpunkt nicht gebildet wird. Selbst wenn das Material mit dem niedrigen Schmelzpunkt gebildet wird, ist Menge des Produktes extrem niedrig. Dadurch wird die Grundauskleidung 3 nicht beschädigt, selbst wenn das Herdteil 1 geschmolzen wird und somit kann die Einstellung des Betriebes vermieden werden. Zusätzlich wird die Lebensdauer der sich bewegenden Herdstelle verlängert.

Die Zwischenschicht, die hauptsächlich aus Magnesiumoxid besteht, wird vorzugsweise aus Pulver, Granulaten oder Agglomeraten gebildet, die durch die Pulverisierung von Magnesiumoxid-Klinker hergestellt werden.

Nunmehr wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Ausbesserung durch Wärme durchgeführt wird. 6 ist eine Draufsicht eines Drehherdofens, der in einem Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäß reduzierten Eisens verwendet wird, in dem Ausbessern durch Wärme durchgeführt wird.

In 6 haben Teile mit denselben Bezugszeichen wie jene aus 1 dieselbe Funktion und werden in dieser Ausführungsform nicht beschrieben.

Wird der Reduktionsofen kontinuierlich verwendet, findet die Teilung des Herdteils 1 statt, wodurch auf dem Herdteil 1 Einkerbungen A gebildet werden. Die Einkerbungen A führen zu einer Zerstörung der Ebenheit auf der Herdteiloberfläche und beeinflussen nachteilig die Herstellung reduzierter Eisenpellets. Wenn etwas zu viele Einkerbungen A gebildet werden, werden die Einkerbungen A mit dem Herdmaterial 4 gefüllt, um die Herstelle zu reparieren. 7 zeigt schematisch die Einkerbungen A.

In 6 wird, wenn die vorherbestimmte Anzahl von Einkerbungen A gebildet ist, die Herstellung reduzierter Eisenagglomerate eingestellt und die Ausbesserung des Herdteils durch Wärme wird durchgeführt. In dieser Ausführungsform wird ein agglomeriertes Herdmaterial 4 aus einem Einfülltrichter 5 zugeführt, um die Einkerbungen A zu bedecken, und sie werden durch einen Nivellierer 6 über die gesamte Oberfläche verteilt, so daß Überstände von der Herdstelle mit einer Höhe von +5 mm erzeugt werden. Die Herdstellenoberfläche wird durch einen Austragungsapparat 7 an der Stelle, bei der sich die sich bewegende Herdstelle einmal gedreht hat, planiert. Das planierte Herdteil 1 wird gesintert.

In dieser Ausführungsform wird das Ausbessern unter Verwendung des Einfülltrichters 5 und des Nivellierers 6 durchgeführt. Eine Austragungs- und eine Nivelliereinheit können für die ausschließliche Verwendung während der Ausbesserung durch Wärme bereitgestellt werden. Zum Beispiel könnte das agglomerierte Herdteil 1 aus einer Öffnung eingefüllt werden, die an einer Seitenfläche des Drehherdofens angebracht ist. Das Ausbessern kann durch das menschliche Vorgehen von Arbeitern ohne Anwendung dieser Vorrichtungen durchgeführt werden. Anstelle von Wärmeausbesserung kann Kaltausbesserung durchgeführt werden.

Beispiel 1

Bentonit als ein Bindemittel wurde zu 800 bis 1.500 cm2/g Eisenerzpulver als ein Herdmaterial zugegeben und es wurde Wasser zugegeben, so daß der Wassergehalt 13 Gew.-% betrug. Das Gemisch wurde zu Agglomeraten geformt, die einen mittleren Durchmesser von 10 mm aufwiesen. In bezug auf 1 wurden die Agglomerate durch den Einfülltrichter 5 auf eine Grundauskleidung 3 (3) in dem Ofen eingefüllt und durch den Nivellierer 6 nivelliert. Die Grundauskleidung 3 war amorph, bestand aus 44 bis 47% Al2O3 und 35 bis 44% SiO2 und hatte eine Dicke von 45 bis 50 mm. Die überschüssigen Agglomerate 4 wurden durch eine Austragungsschraube des Austragungsapparates 7 entladen. Die Agglomerate 4 für das Herdmaterial wurden zermahlen, wodurch eine gleichmäßige Schicht ohne Hohlräume in dem Herdteil 1 gebildet wurde, als die Agglomerate durch den Nivellierer 6 nivelliert wurden. Das Herdteil 1 hatte eine Dicke von 50 nm. Der Reduktionsofen wurde erhitzt, um Wasser zu verdampfen und wurde weiter auf eine anfängliche Arbeitstemperatur von 1.250 bis 1.350°C erhitzt. Tabelle 1 zeigt die Zeiten, die zur Bildung der Herdstelle benötigt werden von Beginn der Konstruktion und die Zeiten für das Vergleichsbeispiel. Die Kaltarbeitszeit in Tabelle 1 zeigt eine Zeit für die Konstruktion des Herdteils 1 auf der Grundauskleidung an, die Erwärmungszeit zeigt eine Erwärmungszeit auf eine Temperatur zur Bildung der Herdstelle an, die Herdstellenbildungszeit in dem Vergleichsbeispiel zeigt die Summe der Schmelzzeit und der Verfestigungszeit des Herdmaterials an und die Gesamtzeit zeigt die Zeit von Beginn der Kaltarbeitszeit bis zum Beginn des Betriebs an.

Die Erwärmungsmuster des Herdteils 1 beinhalten das Erhitzen auf 200°C, das Halten der Temperatur für 3 Stunden zum Trocknen und anschließend das Erhitzen auf 1.300°C bei einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 50°C/Stunde.

In dem Vergleichsbeispiel werden Eisenerz, pulverisierte Kohle als ein Reduktionsmittel und SiO2 gemischt, und die Beimischung wird auf eine Temperatur von 1.300°C oder mehr erhitzt, so daß eine Herdstelle, die aus FeO und SiO2 besteht und die durch reduktives Schmelzen einen niedrigen Schmelzpunkt hat, gebildet wird, und diese wird dann auf weniger als die Verfestigungstemperatur abgekühlt. Dadurch erreicht die Gesamtzeit zur Bildung der Herdstelle 26,7 Stunden, wie in Tabelle 1 gezeigt. Im Gegensatz dazu wird das Herdteil 1 in Beispiel 1 durch Sintern während des Erwärmungsprozesses auf die Arbeitstemperatur von ungefähr 1.300°C gebildet, und es ist keine zusätzliche Zeit zur Bildung der Herdstelle notwendig. Dadurch verringert sich die Gesamtzeit. Das Herdteil 1 in Beispiel 1 wird bei der Arbeitstemperatur um die 1.300°C nicht weich und ist in Bahnrichtung gleichmäßig hart, selbst wenn die Temperatur nicht gleichmäßig ist. Daher preßt die Austragungsschraube des Austragungsapparates 7 das reduzierte Eisenpulver nicht in die Oberflächenschicht der sich bewegenden Herdstelle. Im Ergebnis kann die Austragungsschraube das Pulver, das auf der sich bewegenden Herdstelle abgeschieden wurde, abschaben, ohne daß dabei eine dicke reduzierte Eisenplatte Oderschicht auf der Herdstelle gebildet wird. Da die Herdstelle in Beispiel 1 nicht durch Schmelzen gebildet wird, werden sich in der Tiefe kaum Risse bilden. Dadurch wird die Herdstelle kaum geteilt, um Agglomerate zu bilden, wenn die Austragungsschraube während des Abkühlschrittes eine Eisenoxidschicht abschabt, die durch Reoxidation des reduzierten Pulvers gebildet wurde, das auf der sich bewegenden Herstelle abgeschieden wurde. Da sowohl die Hauptkomponente des Herdmaterials als auch das Eisenoxidagglomerat Eisenoxid sind, verringert sich die Veränderung des Herdteils über die Zeit, selbst wenn das Pulver aus den Eisenoxidagglomeraten in dem Herdmaterial enthalten ist.

Tabelle 1
Beispiel 2

Beispiel 2 beinhaltet die Ausbesserung durch Wärme der sich bewegenden Herdstelle mit Einkerbungen. Das Herdteil aus Beispiel 2 ist das gleiche wie das aus Beispiel 1. Die Wärmeausbesserung der sich bewegenden Herdstellenoberfläche wurde wir folgt durchgeführt. Das Herdmaterial wurde aus einem Einfülltrichter 5 eingefüllt und durch einen Nivellierer 6 nivelliert. Das überschüssige Herdmaterial wurde aus dem Ofen durch die Austragungsschraube des Austragungsapparates entladen. Die Wärmeausbesserung wurde durchgeführt, als der Ebenheitsgrad sowohl in Beispiel 2 als auch in dem Vergleichsbeispiel 80% erreicht hatte, wobei der Ebenheitsgrad als das Verhältnis (in Prozent) der gesamten Herdfläche minus der Gesamtfläche der Einkerbungen, die sich auf der Herdstelle gebildet haben, zu der gesamten Herdstellenfläche definiert wird. Die Größe der maximalen Einkerbungen vor der Wärmeausbesserung betrug ungefähr 500 mm im Durchmesser und 35 mm in der Tiefe. Tabelle 2 zeigt die Zeiten, die zur Auffüllung der Einkerbungen auf der sich bewegenden Herdstelle mit dem Herdmaterial während der Wärmeausbesserung erforderlich sind.

In dem Vergleichsbeispiel wird die Oberfläche der sich bewegenden Herdstelle durch Erwärmung, Reduktion und Schmelzen des Herdmaterials wärmeausgebessert. Dadurch wird eine längere Zeit für die Wärmeausbesserung benötigt. Demgegenüber kann der Betrieb in Beispiel 2 wieder begonnen werden, wenn die Herdtemperatur die Arbeitstemperatur erreicht, nachdem die Einkerbungen mit den Agglomeraten des Herdmaterials bedeckt sind. Dadurch kann die Ausbesserungszeit verringert werden.

Da die Wärmeausbesserung der sich bewegenden Herdstelle im Falle eines Notfalls durchgeführt werden muß, können Eisenoxidpellets, die aus Eisenerzpulver und einem kohlenstoffhaltigen Material bestehen, verwendet werden wie sie sind. Zu dem Eisenerzpulver können 30 Gew.-% oder weniger kohlenstoffhaltiges Material zugegeben werden. In einem solchen Fall wird der Brenner in einem Luftverhältnis von 0,6 oder mehr angezündet, so daß sich die Herdstelle ohne die Reduktion des Eisenerzpulvers bildet.

Tabelle 2
Beispiel 3

In Beispiel 3 wurde auf der Grundauskleidung 3 eine Zwischenschicht 2, die hauptsächlich aus Magnesiumoxid besteht, gebildet, und das Herdteil 1 wurde hierauf aufgebaut. Wasser wurde zugegeben, um die Magnesiumoxid-Klinker, die einen Magnesiumoxidgehalt von 94% oder mehr aufweisen und eine mittlere Teilchengröße von 8 mm haben, zu pulverisieren, um einen Mörtel zu bilden und der Mörtel wurde auf die Grundauskleidung 3 gegeben, um die Zwischensicht 2 mit einer Dicke von 50 mm zu bilden. Das Herdteil 1 wurde auf der Magnesiumoxidzwischenschicht 2 konstruiert, wie in Beispiel 1. Der Reduktionsofen wurde erhitzt, um die Zwischenschicht 2 und das Herdteil 1 zu trocknen und das Erhitzen wurde fortgeführt, um das Herdteil 1 zu sintern. Die getrocknete Magnesiumoxidzwischenschicht liegt in einem Zustand vor, in dem das Material durch Verdampfung von Wasser physikalisch zementiert wird.

Die resultierende Herdstelle besteht aus der Grundauskleidung 3, der Magnesiumoxidzwischenschicht 2, die hierauf gebildet wurde, und dem Herdteil 1, das hierauf gebildet wurde. Selbst wenn das Herdteil 1 durch irgendeinen Effekt während des Betriebs geschmolzen wird, fungiert die Magnesiumoxidzwischenschicht 2 als eine Schranke zur Verhinderung der Bildung eines Materials mit niedrigem Schmelzpunkt, aufgrund der Reaktion des geschmolzenem Herdmaterials mit der Grundauskleidung 3 und daher der Zerstörung der Grundauskleidung 3.

Obgleich die obigen Ausführungsformen Drehherdreduktionsöfen verwenden, kann jeder andere Typ von Reduktionsofen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Reduktionsofen, in dem eine sich linear bewegende Herdstelle rotiert, wie ein Gurtbandförderer verwendet werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenagglomerate, umfassend die Schritte:

    Zuführen von kohlenstoffhaltiges Material einverleibt enthaltenden Eisenoxid-agglomeraten (4) auf eine sich in einem Drehherdofen bewegende Herdstelle,

    Reduzieren der Eisenoxidagglomerate (4) durch Erwärmen zur Bildung reduzierter Eisenagglomerate, während sich die bewegende Herdstelle in dem Drehherdofen bewegt und

    Austragen zum Sammeln der reduzierten Eisenagglomerate (4) aus dem Drehherdofen,

    wobei die sich bewegende Herdstelle durch Sintern eines Herdmaterials, das hauptsächlich aus Eisenoxid aufgebaut ist, bei einer Betriebstemperatur des Reduktionsschritts als eine Schicht (1) auf einer Grundauskleidung (3) auf der sich bewegenden Herdstelle gebildet wird, wobei die Schicht (1) bei der Betriebstemperatur in dem Reduktionsschritt in einem nicht-geschmolzenen Zustand vorhanden ist.
  2. Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenagglomerate nach Anspruch 1, wobei eine Magnesiumoxid umfassende Zwischenschicht (2) zwischen der Grundauskleidung (3) und dem durch die Schicht (1) gebildeten Herdteil angeordnet wird.
  3. Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenagglomerate nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Herdteil (1) durch Anordnen von Agglomeraten (4) des Herdteils auf der Grundauskleidung (3) der sich bewegenden Herdstelle und Nivellieren der Agglomerate des Herdteils zu der Schicht (1) aufgebaut wird.
  4. Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenagglomerate nach Anspruch 3, wobei das Herdteil (1) Eisenerzpulver umfaßt, das 1 bis 8,5 Gew.-% Wasser enthält.
  5. Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenagglomerate nach Anspruch 4, wobei das Herdteil (1) weiterhin ein Bindemittel umfaßt.
  6. Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenagglomerate nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die sich bewegende Herdstelle durch Bedecken des vertieften Bereichs, der sich auf der sich bewegenden Herdstelle gebildet hat, mit Agglomeraten des Herdteils (1) durch Wärme ausgebessert wird.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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