CH438135A - Verfahren zum Herstellen von bei einer Wärmebehandlung stabilen und abriebfesten Granalien - Google Patents

Description

  



  Verfahren zum Herstellen von bei einer Wärmebehandlung stabilen und abriebfesten Granalien
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von bei einer WÏrmebehandlung stabilen   und'abriebfesten Granal'ien.    Das erfiNdungsgemässe Verfahren dient vorzugsweise zum Herstellen von   Zement-    rohmehlgranalien und Erzgranalien.



   Die Erzeugung ausreichend abriebfester und temperaturbestÏndiger Granalien ist f r das Zementbrennen im   Kupol-bzw.    Schachtofen, wie f r die Metallherstellun aus   pelletisierten    Erzkonzentraten von   entscheiden-    der Bedeutung. Platzende oder nicht gen gend abriebfeste Granalien beeintrÏchtigen die ZugverhÏltnisse des Ofens, die   Ofenleistung,    den gleichmϯigen Ofengang und die Qualität des   Endprod'uktes.   



   Zementrohmehle, die plastische, quellfÏhige Tonmineralien enthalten, bieten für die Gewinnung von Granalien ausreichender Festigkeit auf dem GranulierteNer im m allgemeinen keine Schwierigkeit. Durch geeignete Wahl der beeinfl'ussbaren Porosität der Granalien sind die erforderlichen Eigenschaften zu erreichen.



   Die Gewinnung brauchbarer   Granalibn    aus   unpla-    stischem Zementrohmehl, das hei¯t solches, das keine oder zu wenig quellfÏhige Tonmineralien enthÏlt, ist jedoch recht schwierig. ¯hnliche VerhÏltnisse ergeben sich bei der Granulation von   Erzkonzentraten.      Magnetitkon-    zentrate geeigneter Feinheit mit geringen   Bentonitzusät-    zen von etwa 0, 7 Gew. % ergeben Granalien mit guten Festigkeitswerten und ausreichender TemperaturbestÏn  digkeit.    Nicht magnetische Eisenerzkonzentrate, wie HÏmatit, Siderit und   Specularit,    bereiten d'agegen Schwierigkeiten.

   So besteht beispielsweise der hexagonal   kriistalli-    sierte   Specularit    aus Nachen, blÏttchenf¯rmigen Kri stalle, die bei : kleiner Korngr¯¯e eine recht geringe Plastizität des Materilals hervorrufen.



   Granal'ien aus derartigen Materialien haben fast immer bei normale Nassfestigkeiten eine sehr schlechte   Temperaturbeständ'igkeit    und oft geringe Trockenfestigkeiten. Beim schnellen Erhitzen zerplatzen sie.



  Bisher wurden in solchen   FälAen,    faNs nicht geeigneteres Rohmaterial eingesetzt werden konnte andere Granu  l'iereinrichtungen,    z. B. Zwangsmischer, Vibrationsgra  nulatoren,    u, Ï.   vorgeschl'agen.    Ein Erfolg durch Verwendung einer anderen Granuliereinrichtung ist jedoch nicht mit Sicherheit zu erreichen.



   Ein anderer K¯rnungsaufbau des Materials kann unter Umständen vortelhaft sein. Hierzu ist jedoch, eine Umstellung des Mahlbetriebes eventuell auf Kosten der   Mühlenleistung    oder die Verwendung besonderer Zerkleinerungsmaschinen erforderlich.



      Bei Schachtafenanl'agen hat sich vielfach eine Ver-    gröberung der Körnung des dem Zementrohmehl zuge  mischten    Brennstoffes   vorteithaft      ausgewirkt.    Diese Massnahme erhöht jedoch den   Brennstoffverbrauch.   



   Die angef hrten Verfahren zur Verbesserung der Qualität der aus unplastischem   Mate'rial    hergeste'll'ten Granalien ergeben im   allgemei nen jedoch    nur Teilerfolge. Wenn es gelang, die Porosität der Granalien zu erhöhen und dadurch die Platzneigung bei thermischer Beanspruchung zu verringern, so sank ineist gleichzeitig die Nass-und Trockenfestigkeit der Granalien, wodurch infolge der mechanischen Beanspruchung auf dem Rost oder im Ofen in erh¯htem Masse die   klemercn    Granalien zerstört wurden.

   Stellte man durch Tellerneigung, Drehzahl und   Wasserzuruhr    eine   gerihgere Porosität der    Granalien ein, so besassen diese bessere Na¯- und Trok  kenfesti'gkeiiten,    aber sie   überstanden infolge ihrer      dich-    teren Struktur nicht die schnelle Erhitzung auf dem Rost.



   Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Eigenschaften derartiger Granalien eröffnen chemische Zusätze. Aus der   Lilteratur    und der betrieblichen Praxis sind eine Reihe von untersuchten Zusatzmitteln, wie : Sulfitablauge, Melasse, Dextrinl¯sungen, Lustrex-Latex, Zellulose-Glykolate, Kochsalz, SchwefelsÏure u. a. be  kannt.    Zur Verbesserung der Eigenschaften von Specularit-Granalien haben sich ZusÏtze von 5% Bentonit bzw. 15-75   Magnetit-Konzentrat bewährt.   



     Vide    dieser Zusatzmittel, vor allem organischer Art, haben den Nachteil, da¯ sie als kapillaraktive Stoffe, die OberflÏchenspannung des Wassers stark erniedrigen. Da die Zugfestigkeiten der durch   Flüssigkeitsbrücken    oder    monomolekulare Wasserschichten verursachten Bihdun-    gen der   Rohmehlteilchen    aber proportional mit der Oberflächenspannung der Granulierfl ssigkeit abnehmen, erm¯glichen diese Zusatzmittel meist keine durchgreifende Verbesserung der   Granal'ienqualität.   



   Von den elektrolytischen ZusÏtzen hat sich, wie in der Literatur vermerkt, vor allem NaCl bewÏhrt. Die verbesserte Stabilität der Granalien beruht in diesem Fall hauptsächlich auf der Ausbildung von   Kristallbr ckenbindungen¯ zwischen den Rohmehlteilchen, die beim Trockenprozess entstehen. Der Nachteil eines   NaClLZusatzes    besteht jedoch darin, da¯ der Alkal'igehalt der Granalien erhöht wird, was insbesondere bei' bereits reichlich Alkali enthaltenden Rohmehlen zu unerwünschten Störungen des Ofenbetriebes fuhren   kaon.   



  Ausserdem wird durch den   NaCl-Zusatz    die   Granalien-    porosität nur unbedeutend verändert.



   Die zur Granulation von   Specularit-Konzentraten    erforderlichen Zusätze von 5 %   Benzonit    bzw. 15-74 %   Magnetit-Konzentratt    bedeuten natürlich eine erhebliche Verteuerung des Verfahrens und sind   d'aher    nicht in allen Fällen tragbar.



   Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun in der Auswahl und Verwendung von wirt  schaftlich    tragbaren Zusatzmitteln, die, ohne infolge ihrer Zusammensetzung den Ofengang und die QualitÏt des Endproduktes zu beeintrÏchtigen, bei Granalien aus unplastischen Stoffen eine Verbesserung der thermischen Stabilität und der Abriebfestigkeit dadurch bewirken, dass sie die PorositÏt erh¯hen und zugleich eine Struktur schaffen, die eine feste Bindung der Stoffteilchen   her-      beiführt.   



   Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Herstellen von bei einer WÏrmebehandlung stabilen und abriebfesten Granalien aus   unplastischen    Stoffen in Anwesenheit   karbonathaltiger    Mineralien durch Beigabe von die PorositÏt erh¯henden und eine feste Bindung der Stoffteilchen bewirkenden Zusatzmitteln, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, da¯ den unplastischen Stoffen vor dem Granulationsvorgang Sulfate zweiwertiger und/oder dreiwertiger Metalle zugesetzt werden.

   Beim Granulationsvorgang k¯nnen die Metallsulfate durch die Granulierfl ssigkeiten hydrolytisch gespalten werden, wobei Sdhwefelsäure entsteht, die aus den   karbonathaitigen      Mineralien C02 freisetzt.    Diese   Kohlensäure lockert das Granaliengdfüge auf    und schafft somit eine   hohe Porosität der GranaTien. Durch      Umset-    zung der aus dem Zusatzmittel gebildeten SchwefelsÏure mit d'en Erdalkalicarbonaten entstehen Erdalkalisulfate, die   inflige    ihrer   Gel-bzw.    Nadelstruktur eine feste Bindung der die Granalien aufbauenden Stoffteilchen bewirken.



   Zur r Herstellung thermisch stabiler und abriebfester   Zementrohmehlgranaliem    werden dem   Rohmehl    vorzugsweise 0, 5-2, 5 Gew. %, bezogen auf das trockene   Rohmehl    des Sulfats, eines zweiwertigen Metalls und/ oder eines dreiwertigen Metalls beigegeben.



   Sollen Erzgranalien der gleichen G teeigenschaften erzeugt werden, so werden dem   reinen Erzkonzentrat    vor der Granulation als Binder zweckmϯig zunÏchst 0, 2-2, 0 Gew. % Kalkstein,   Magnesit    oder Dolomit und danach als Zusatzmittel 0, 5-2, 5 Gew. % des Sulfats eines zweiwertigen Metalls und/oder eines dreiwertigen Metalls zugegeben.



   Als zweiwertige und/oder dreiwertige Metallsulfate werden mit Vorteil Aluminiumsulfat, Eisen-II-Sulfat,   Eisen-III-Sulfat      und/oder    Chrom-III-Sulfat zugesetzt.



   Dam'it   aa    allen Stellen innerhalb der   Granallen    die zwischen   den unptastischen Stoffen und den Zusatz-      mittelm    erwünschten Reaktionen gleichmässig ablaufen, werden vorzugsweise sämtliche Stoffe vor dem   Befeuch-    ten trocken miteinander vermischt.



   Mit steigender Menge an Zusatzmittel kann die   Granulierflüssigkeitsmodge    bis zu einem   Feuchtigkeits-      gela,    der Granalien von maximal 25 Gew.   %      Ho    erhdht werden, ohne   dal3    hierbei eine G teeinbu¯e zu bef rchten ist.



   Die Wirkung der Zusatzmittel nach der Erfindung wurde   beispielsweilse    an einem   Zementrohmehl    erprobt, dessen Granulation Granalien unzureichender thermischer Stabilität und   Abriebfestigkeilt    erbracht hatte.



   Dieses   Rohmehl    wurde aus drei unterschiedliche Mengen Ton   enthaltenden, spröden Kalksteinsorten in    einer Becherwerksumlaufm hle mit Mahltrocknung hergestellt. Der Rückstand betrug etwa 8% auf 4900 Maschen/cm2. Auf einem Granulierteller wurde das   Rohmehl    mit etwa 15, 5 % H2O, bezogen auf das feuchte Material, granuliert. Die gewonnenen Granalien besassen eine gute Nassfestigkeit neben einer sehr geringen Trok  kenfestiigkei't. Alle Granalien platzten    beim Erwärmen mit dem Bunsenbrenner bzw. beim sehr schnellen Erhitzen in einem auf 1050¯ C gehaltenen Muffelofen. schalig auseinander.

   Alle Versuche, durch Anderung des Wassergehaltes, der Tellerneigung, der   Wasserzugabestelle    und der Mahlfeinheit eine Verbesserung der thermischen Stabilität der Granalien zu erreichen, waren erfolglos.



  Auch eine Vorfeuchtung des Rohmehls vor der   Granu-    lotion ergab keine wesentliche Verbesserung. ZusÏtze von   Zement, frühhochfestem    Zement, Klinker, H2SO4 und quelfÏhigen Tonen   biTs    6% brachten nur graduelle Verbesserungen. Es gelang nicht, thermisch bestÏndige Granalien zu erzeugen.



   Werden diesem Rohmehl hingegen nach der Erfindung ein Zusatzmittel, beispielsweise   Ailuminiumsulfat    Al2(SO4)3 . 18H2O in Mengen von 0, 5 bis 2, 5 Gew. %,   vorzuigsweitse    0, 7 Gew. %, bezogen auf das trockene   Rohtnehl, zugesetzt,    derart, da¯   Rohmehl und    Zusatzmittel trocken innig miteinander gemischt und dann mit verschiedenen Wassermengen   granul'iert    werden, so sind die gewonnenen Granalien beim Erwärmen mit dem Bunsenbrenner und beim Erhitzen in einem auf 1050  C gehaltenen Muffelofen völlig beständig. Die Porosität der Grana'eh ist etwa 15-20% höher, die Schale der Granalien ist fester   a ! ts ohne Zusatzmittel.

   Vermindert    man die   Zusatzmenge    auf 0, 5 Gew. %, so zeigen sich leichte Platztendlenzen beim Erhitzen. Je h¯her der Aluminiumsulfatzusatz gewÏhlt wird, um so   haver    kann der Wassergehalt der Granalien bis zu einem Grenz  wu'ru    von 25 Gew. % (bezogen auf die trockene Mischung)   dhne      Güteeinbusse    eingestellt werden. Die Granulation erfolgte von Hand, in einer Hobarth-Schale sowie in einem kleineren Granulierteller. Die Ergebnisse waren in allen Fällen gleich.



   Die vorteilhafte Wirkung der Zusatzmittel nach der Erfindung auf die in der beschriebenen Art erzeugten Zementrohmehlgranalien ist bereits am Ergebnis der folgenden, mit einfachen und billigen Mitteln rasch durchführbaren Kleinversuchen erkennbar.



   Beispiel   1   
200 g Rohmeh werden beispielsweise mit 4 g kristallisiertem Al2(SO4)3. 18 H2O innig gemischt und in einer   Gramiierschale mit    51 cm3 Wasser nach und nach   uniter    Sch tteln und Schwenken vermischt. Die   erhalte-    nen Granalien werden nass in einem Platintiegel in einen auf   1050  C gehaltenen Muffelofen gebracht    und dann 10 Minuten erhitzt. Eine andere Probe der feuchten Granalien wird auf einem Drahtnetz mit einem Bunsenbrenner 2 Minuten schwach und anschliessend 15 Minuten stark erhitzt. Bei beiden Versuchen zeigen   d'ie    Gra  na,    keine   Absplitterung    und keine Platzneigung.



      Beispiel II   
Die gleiche Wirkung wurde bei einem analogen Beispiel erreicht, das sich von dem vorhergehenden lediglich durch d'ie Verwendung von FeS04-7 @ 7H2O anstelle von   Al2    (SO4)3 18 H2O unterscheidet.



      Beispiel III   
200 g Rohmehl werden beispielsweise mit 1, 4 g Al2(SO4)3 18 H2O innig gemischt und - wie unter Bei  spiel I-mit    36, 2 cm3 H2O granuliert. Die weitere Pr fung erfolgte wie unter Beispiel   I.    Die Ergebnisse waren die gleichen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Herstellen von bei einer WÏrmebehandlung stabilen und abriebfesten Granalien aus unplastischen Stoffen in Anwesenheit karbonathailtiger Mineralien durch Beigabe von die Porosität erhöhenden und eine feste Bindung der Stoffteilchen bewirkenden Zusatzmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass den unpla stischen Stoffen vor dem Granulationsvorgang surate zweiwertiger und/oder dreiwertiger Metalle zugesetzt werden.

   UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch zum Herstellen von n Zementrohmehlgranalien, dadurch gekennzeichnet, da¯ dem Zementrohmehl 0, 5 bis 2, 5 Gew. % des Sulfats eines zweiwertigen Metalls und/oder eines dreiwertigen Metalls beigegeben werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch zum Hersé'en von Erzgraoalien, dadurch gekennzeichnet, dass dem Erzkonzentrat vor der Granulation 0, 2 biis 2, 0 Gew. % Kalkstein, Magnesit oder Dolomit zugesetzt und 0, 5 bis 2, 5 Gew. % des Sulfats eines zweiwertigen Metalls und/ oder eines dreiwertigen Metalls beigegeben werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn- zeichnet, da¯ als zweiwertige und/oder dreiwertige Metallsulfate Aluminiumsulfat, Eisen(II)-Sulfat, Eisen(III) Sulfat und/oder Chrom(III)-Sulfat zugesetzt werden.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet,d'asssämtlicheStoffevordemBefeuchten trocken miteinander vermischt werden.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Granuilierflüssigkeitsmonge bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt der Granallien von maximal 25 Gew. % H2O zugesetzt wird.