Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Brikettierung von durch Direktreduktion erzeugtem Schwammeisen enthaltendem Material im gekühlten Zustand unter Zusatz eines Bindemittels vor der Brikettierung.
Schwammeisen enthaltende Materialien fallen bei der Direktreduktion oder dem Wälzen von eisenoxidhaltigen Stoffen, insbesondere von Eisenerzen und NE-Metalle enthaltenden Hüttenwerksreststoffen, mittels fester, kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel oder reduzierender Gase im Drehrohrofen, Schachtofen oder Retortenofen, an. Das Schwammeisen enthaltende Material wird nach einer eventuellen Abtrennung von anderen Beschickungsbestandteilen auf Roheisen oder Stahl weiterverarbeitet. Dies geschieht z. B. durch Einsatz in Elektroniederschachtöfen, Hochöfen oder Lichtbogenöfen. Dazu ist aber eine Mindestkorngröße des Materials erforderlich, die jedoch das erzeugte Schwammeisen enthaltende Material nicht oder teilweise nicht aufweist. Das feinkörnige Material - worunter im allgemeinen die Korngröße unter etwa 6 mm verstanden wird - ist außerdem bei der Lagerung und beim Transport außerordentlich empfindlich gegen Witterungseinflüsse. Der Zutritt von Wasser müßte unbedingt vermieden werden, was jedoch nicht immer möglich ist. Die Handhabung von Eisenschwamm enthaltendem Material, das größere Anteile von feinkörnigem Material enthält, ist außerdem mit störender Staubentwicklung verbunden.
Diese Nachteile können durch eine Verminderung der Oberfläche des Materials beseitigt werden. Hierfür ist die seit langem bekannte Brikettierung geeignet. Die dabei erzielte Verbesserung der Stückigkeit ist darüber hinaus Voraussetzung für den Einsatz dieser Materialien in den Hochofen. Die Brikettierung kann auf heißem oder kaltem Wege durchgeführt werden. Angestrebt wird ein Arbeitsgang «in einer Hitze», der jedoch in vielen Fällen nicht möglich ist. Bei der Kaltbrikettierung kann der den Werkzeugverschleiß stark beeinflussende Preßdruck dadurch vermindert werden, daß man bestimmte Bindemittel einsetzt und versucht, die notwendige mechanische Festigkeit der Preßlinge durch anschließende Auslagerung zu erreichen. Die Auswahl der Bindemittel erfolgt unter Berücksichtigung von Verfügbarkeit, Preis, Dosierbarkeit, notwendiger Auslagerungszeit und Verhalten der Preßlinge bei der anschließenden thermischen Behandlung. Bekannte Bindemittel, die vor allem auch aus Kostengründen in Frage kommen, sind Kalk, Melasse, Sulfitablauge, Bitumen und Stärke. Sie erfordern jedoch stets eine Mindestauslagerungszeit von etwa 24 Stunden. Einige bewirken außerdem bei der anschließenden thermischen Behandlung der Briketts einen Zerfall der Preßlinge.
Aus der DE-B-10 71 733 ist eine Kaltbrikettierung von Schwammeisen enthaltendem Material bekannt, die ohne Bindemittelzusatz erfolgt. Die erzeugten Briketts werden mit C02 unter Zufuhr von Feuchtigkeit behandelt. Die feuchten, C02 enthaltenden Briketts werden dann anschließend in Gegenwart eines sauerstoffhaltigen Gases gealtert. Dieses Verfahren ist aufwendig und erfordert eine beträchtliche Zeit.
Aus der DE-C-1270 054 ist es bekannt, den gesamten Ofenaustrag so zu kühlen, daß im wesentlichen eine Martensitbildung vermieden wird und dann bindemittellos zu brikettieren. Dieses Verfahren erfordert eine spezielle Abkühlung des Eisenschwamm enthaltenden Materials.
Aus «Neues aus der Technik», Vogel-Verlag, Würzburg, Jahrgang 1977, Nr. 2, Seite 1 ist es bekannt, das Austragsmaterial eines nach dem Wälzverfahren arbeitenden Drehrohrofens zu brikettieren. Dem Austragsmaterial wird Sulfitablauge in solchen Mengen zugegeben, daß der Feststoffgehalt der Sulfitablauge 2 bis 5 %, bezogen auf das Austragsprodukt, beträgt. Das gemischte Material wird gemaukt und brikettiert. Die Briketts werden mindestens 2 Stunden, vorzugsweise 12 bis 72 Stunden, bei Raumtemperatur ausgehärtet. Dieses Verfahren benötigt einen Maukprozeß und eine Aushärtung.
Aus der AT-B-221 588, der DE-B-11 40 592 und DE-C-11 43 837 ist es bekannt, Feinerz, Gichtstaub oder dergleichen pulverförmige Materialien mit einem Gehalt von nicht mehr als 15 % feinstpulverigem metallischem Eisen unter Zusatz von Schwefelsäure und/oder wäßrigen Eisensulfatlösungen zu brikettieren, die Briketts zu wässern und anschließend an der Luft auszuhärten. Über 13 % Gehalt an metallischem Eisen tritt keine wesentliche Verbesserung der Festigkeit mehr ein, während jedoch die Anfangsfestigkeit zu gering ist. Deshalb werden vorreduzierte Erze mit höheren Gehalten an metallischem Eisen mit anderen Stoffen so gemischt, daß der Gehalt an metallischen Eisen dann zwischen 2 und etwa 10 % liegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Materialien, die durch Direktreduktion erzeugtes Schwammeisen enthalten, zu brikettieren, wobei eine Nachbehandlung der Briketts vor ihrem Einsatz in metallurgische Öfen nicht erforderlich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß als Bindemittel verdünnte Schwefelsäure zugesetzt wird und das Material mehr als 40 % metalisches Eisen enthält. Unter dem Begriff «verdünnte Schwefelsäure» sind wäßrige Lösungen zu verstehen, die freie Schwefelsäure enthalten. Der Zusatz der verdünnten Schwefelsäure erfolgt zweckmäßigerweise vor einem Mischvorgang.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die verdünnte Schwefelsäure einen Gehalt an freier Schwefelsäure von 10 bis 30 Gew.-% aufweist. Dieser Konzentrationsbereich ergibt besonders gute Festigkeitswerte.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die verdünnte Schwefelsäure in einer Menge von 3 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf trockenes Material, zugesetzt wird. Diese Menge ergibt eine gute Vermischung mit dem Material und gute Festigkeitswerte. Bei höheren Gehalten an metallischem Eisen kann der Zusatz an verdünnter Schwefelsäure in den unteren Bereichen gehalten werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß als verdünnte Schwefelsäure Abfalischwefelsäure eingesetzt wird. Dadurch kann ein Abfallprodukt in wirtschaftlicher Weise verwendet werden.
Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutert.
Es wurden Briketts unter Zusatz von Abfallschwefelsäure aus der TiOz-Produktion hergestellt. Der Preßdruck betrug 5 t/cm Walzenbreite. Die Briketts waren kissenförmig und hatten ein Gewicht von ca. 100 g. Ihre Höhe betrug 23 mm, die Breite 43 mm und die Länge 46 mm. Die Abfallsäure hatte folgende Eigenschaften :
Die Briketts hatten die in der Tabelle angegebenen Eigenschaften. Die Versuche Nr. 1 und 2 sind Vergleichsversuche.
Eine Auslagerung führte praktisch zu keiner Verbesserung der Eigenschaften. Eine Wässerung der Briketts verschlechterte praktisch die Eigenschaften nicht, d.h. die Briketts sind weitgehend witterungsbeständig.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß Briketts mit einer solch hohen Druckfestigkeit und Abriebfestigkeit unmittelbar nach Verlassen der Presse in einfacher Weise hergestellt werden können, daß sie ohne weitere Nachbehandlung transportiert und in metallurgische Öfen eingesetzt werden können. Außerdem haben sie eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Wasser sowie eine gute Formbeständigkeit bei der thermischen Weiterverarbeitung.