Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost

Abstract

 Zur Senkung des Energieverbrauches während des oxidierenden Brennens wird in die Pellets festes kohlenstoffhaltiges Material in einer Menge eingebunden, dass der C_fix-Gehalt in den Pellets über der stöchiometrischen Menge liegt, die zur Reduktion von Hämatit zu Magnet erforderlich ist, und/oder über der Menge liegt, die zur Zersetzung von wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffen erforderlich ist. Die heissen Gase werden in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost unter oxidierenden Bedingungen mittels hindurchgeleiteter heißer Gase, wobei die Pellets festes, kohlenstoffhaltiges Material eingebunden enthalten, das einen Teil der zum Hartbrennen erforderlichen Wärmemenge liefert.

[0002] Das Hartbrennen von Eisenerzpellets bei Temperaturen von etwa 1200 bis 1350 °C erfolgt auf geraden oder runden Wanderrosten, die mit Gashauben versehen sind, und die auch als Pelletbrennmaschinen bezeichnet werden. Diese Pelletbrennmaschinen haben - in Laufrichtung gesehen - verschiedene Behandlungszonen, nämlich Trockenzone, Brennzone und Kühlzone. Diese Zonen können unterteilt sein, wie z.B. in Vortrocknungs- und Nachtrocknungszone, Aufheizzone, Vorbrennzone, Hauptbrennzone, Nachbrennzone und erste und zweite Kühlzone.

[0003] Beim oxidierenden Hartbrennen liegt der Eisengehalt der fertigen Pellets weitgehend in der höchsten Oxidationsstufe vor, d.h. als Fe203. Beim Hartbrennen von magnetitischen oder Magnetit (Fe₃0₄) enthaltenden Pellets ist die mittels der heißen Gase einzubringende Wärmemenge geringer als bei hämatitischen Pellets, da die Oxidation von Fe₃0₄ zu ^Fe₂0₃ exotherm verläuft. Die spezifische Durchsatzleistung einer Pelletbrennmaschine hängt in starkem Maße von der Höhe des Magnetitgehaltes des zu verarbeitenden Erzes ab und steigt mit zunehmendem Magnetitgehalt. Deshalb wurden viele Versuche gemacht, die Durchsatzleistung bei der Verarbeitung von Hämatiten zu steigern. Dazu wurde festes, kohlenstoffhaltiges Material in feinkörniger Form in die Pellets eingebunden. Dadurch tritt zwar eine beträchtliche Steigerung der spezifischen Durchsatzleistung ein, jedoch nimmt die Druckfestigkeit der Pellets bei Gehalten über etwa 1,3 % C_fix stark ab und auch die spezifische Durchsatzleistung fällt bei höheren C_fix-Gehalten wieder ab. Bis zu diesem C_fix-Gehalt wird eine Steigerung der Durchsatzleistung bei guter Pelletqualität erzielt, die Abgasmengen und die Temperaturen werden reduziert (_wAuf- bereitungs-Technik", Nr. 12, 1973, Seiten 783 - 788). Ein C_fix-Gehalt von etwa ^{1,3 %} C_fix ergibt bei seiner Verbrennung etwa so viel Wärme, wie bei der Oxidation von Fe₃0₄ zu Fe₂0₃ erzeugt würde, und würde etwa zur Reduktion von Fe₂0₃ zu Fe₃O₄ ausreichen. Ein Einbinden von festem, kohlenstoffhaltigem Material in Magnetit-Pellets führte zu einer starken Erniedrigung der Festigkeit der Pellets.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei guter Durchsatzleistung der Pelletbrennmaschine und guter Pelletqualität den Energieverbrauch noch weiter zu senken.

[0005] Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der C_fix-Gehalt des in uie Pellets eingebundenen festen, kohlenstoffhaltigen Materials über der stöchiometrischen Menge liegt, die zur Reduktion von Hämatit zu Magnetit erforderlich ist, und/oder über der Menge liegt, die zur Zersetzung von wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffen erforderlich ist, und daß die hei- _ßen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. Die Pellets können aus reinen hämatitischen Erzen oder aus einem Gemisch von hämatitischen und magnetitischen Erzen bestehen. Das feste, kohlenstoffhaltige Material kann aus hochreaktiven Kohlen oder schwachreaktiven Kohlen bestehen. Die Kohlen können geringe oder hohe Gehalte an flüchtigen Bestandteilen enthalten. Der durch die Kohlen eingebrachte C_fix-Gehalt kann bis zu etwa 50 % über der stöchiometrischen Menge liegen. Die stöchiometrische Menge wird immer auf den Hämatitgehalt des trockenen Erzes oder der trockenen Erzmischung bezogen.

[0006] Wenn diesen Erzen Zuschlagstoffe, wie z.B. basische Karbonate, zugemischt werden, dann verbrauchen diese Zuschlagstoffe bei ihrer Zersetzung Wärme. In diesem Fall kann der C_fix-Gehalt entsprechend erhöht werden, und zwar über die Menge hinaus, die durch Verbrennung zur Deckung dieses Wärmeverbrauchs erforderlich ist. Die zugesetzte Menge kann wieder bis zu etwa 50 % höher liegen.

[0007] Bei reinen magnetitischen Erzen kann ein Zusatz von C_fix nur dann erfolgen, wenn solche wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffe zugemischt werden, und die Menge berechnet sich entsprechend.

[0008] Das kohlenstoffhaltige Material wird in der für das Pelletieren erforderlichen Korngröße in die Mischung eingebracht.

[0009] Der Unterdruck, mit dem die heißen Gase in der Brennzone durch das Pellet-Bett geleitet werden, wird gegenüber den sonst beim Pelletbrennen üblichen Werten von etwa 30 bis 40 mbar (Millibar) beträchtlich auf 5 bis 20 mbar gesenkt. Mit dem Ausdruck "Hartbrennen" ist die thermische Behandlung der Pellets bei Temperaturen über etwa 1250 °C gemeint. Die spezifische Gasmenge (Gasmenge in Nm³/kg der Beschickung in der Brennzone) wird ebenfalls entsprechend verringert. Der Ausdruck "Brennzone" umfaßt sowohl die Aufheizzone, in welcher die getrockneten Pellets auf die gewünschte Brenntemperatur aufgeheizt werden, als auch die eigentliche Brennzone, in welcher die Pellets auf der gewünschten Brenntemperatur gehalten werden.

[0010] Überraschenderweise kann durch die Kombination von verringertem Unterdruck in der Brennzone und erhöhtem C_fix-Gehalt in den Pellets die mechanische Festigkeit der Pellets erhalten bleiben, die Reduzierbarkeit der Pellets erhöht werden, die Leistung der Pelletbrennmaschine aufrechtgehalten werden, und der Verbrauch an elektrischer Energie und heißen Gasen gesenkt werden.

[0011] Bei Kohlen mit geringem Anteil an flüchtigen brennbaren Bestandteilen kann der C_fix-Gehalt der Pellets etwas höher sein als bei Kohlen mit höherem Anteil an flüchtigen brennbaren Bestandteilen.

[0012] Der für jeden Betriebsfall günstigste C_fix-Gehalt und Unterdruck kann empirisch ermittelt werden.

[0013] Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die heißen Gase in der Saugtrocknungszone mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. Die Trocknung erfolgt im allgemeinen zweistufig. In der ersten Stufe erfolgt eine Drucktrocknung, wobei heiße Gase von unten nach oben durch das Pellet-Bett gedrückt werden. In der zweiten Stufe erfolgt die Trocknung im Saugzug, wobei heiße Gase von oben nach unten durch das Bett gesaugt werden. Durch die Verringerung des Unterdruckes und der spezifischen Gasmenge in der Saugtrocknung werden die Vorteile nochmals vergrößert.

[0014] Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die heißen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 10 bis 15 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden. Bei diesem Unterdruck und der entsprechenden spezifischen Gasmenge werden besonders günstige Ergebnisse erzielt.

[0015] Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in hämatitische Pellets 1,7 bis 2,0 Gew.-% C_fix" bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden. Der Zusatz an C_fix wird auf den _Hämatitgehalt des Erzes oder der Erzmischung bezogen. Falls dem Erz wärmeverbrauchende Zuschlagstoffe beigemischt werden, kann deren Menge dem Hämatitgehalt zugerechnet werden. Dieser Zusatz an C_fix ergibt sehr gute Ergebnisse.

[0016] Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in hämatitische Pellets 1,8 bis 1,9 Gew.-% C_fix, bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden. Auch hier können eventuell beigemischte, wärmeverbrauchende Zuschlagstoffe zugerechnet werden. Dieser Zusatz ergibt besonders gute Ergebnisse.

[0017] Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutert.

[0018] Das Hämatit-Konzentrat hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockenes Erz):

[0019] Das Magnetit-Konzentrat hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockenes Lrz):

[0020] Die Holzkohle hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockene Kohle):

[0021] Der Anthrazit hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockene Kohle):

[0022] Der Koks hatte folgende Analyse (in Gew.-%, bezogen auf trockene Kohle):

[0023] Das Brennen der Pellets wurde auf einer Pfanne von 26,5 cm Durchmesser durchgeführt.

[0024] In Tabelle I sind Versuche mit Hämatitpellets dargestellt. Die Pellets wurden unter Zusatz von 2 Gew.-% Ca(OH)₂ und 2 Gew.-% CaCO₃ hergestellt. Eingebundener fester Brennstoff ist in der Tabelle angegeben. Die Feuchtigkeit der Grünpellets lag zwischen 8,8 und 9,75 %. Die erste Stufe der Trocknung erfolgte als Drucktrocknung, d.h. die Gase wurden von unten nach oben durch die Beschickung gedrückt. Die Saugtrocknung, das Aufheizen und das Brennen erfolgten unter Hindurchsaugen der Gase von oben nach unten. Die "Saugzone" umfaßt diese drei Schritte.

[0025] In Tabelle II sind Versuche mit Magnetitpellets dargestellt.

[0026] Die Pellets wurden unter Zusatz von 10 Gew.-% Dolomit und 0,5 Gew.-% Bentonit hergestellt. Die Feuchtigkeit der Grünpellets lag zwischen 9,0 und 9,3 %.

[0027] 







Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Wärmeverbrauch und Energieverbrauch der Pelletbrennmaschine gesenkt wird, die gebrannten Pellets eine gute mechanische Festigkeit und Reduzierbarkeit haben und die Investitionskosten für die Anlage bei gleicher Durchsatzleistung gesenkt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Hartbrennen von Eisenerzpellets auf einem Wanderrost unter oxidierenden Bedingungen mittels hindurchgeleiteter heißer Gase, wobei die Pellets festes, kohlenstoffhaltiges Material eingebunden enthalten, das einen Teil der zum Hartbrennen erforderlichen Wärmemenge liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der C_fix-Gehalt des in die Pellets eingebundenen festen, kohlenstoffhaltigen Materials über der stöchiometrischen Menge liegt, die zur Reduktion von Hämatit zu Magnetit erforderlich ist, und/oder über der Menge liegt, die zur Zersetzung von wärmeverbrauchenden Zuschlagstoffen erforderlich ist, und daß die heißen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase in der Saugtrocknungszone mit einem Unterdruck von 5 bis 20 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase in der Brennzone des Wanderrostes mit einem Unterdruck von 10 bis 15 mbar durch das Pellet-Bett geleitet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in hämatitische Pellets 1,7 bis 2,0 Gew.-% C_fix,1 bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in hämatitische Pellets 1,8 bis 1,9 Gew.-% C_fix, bezogen auf trockenes Erz, einpelletiert werden.