EP2438203B1

EP2438203B1 - Verfahren zur herstellung eines agglomerats aus metalloxidhaltigem feingut zur verwendung als hochofeneinsatzstoff

Info

Publication number: EP2438203B1
Application number: EP10722706.8A
Authority: EP
Inventors: Theo GÜNTHER; Matthias BLÖSER; Denise Alfenas Moreira; Arnd Pickbrenner; Christopher Pust; Wolfgang RÜCKERT
Original assignee: Rheinkalk GmbH
Current assignee: Rheinkalk GmbH
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: JP2012528941A; ES2537209T3; WO2010139789A1; US20120180599A1; US9988695B2; ZA201108924B; AU2010255697A1; KR101798162B1; JP5762403B2; EP2438203A1; UA103533C2; BRPI1010034A2; BRPI1010034B1; CN102459658B; CL2011003071A1; MX2011012939A; US9175363B2; EA201101700A1; DE102009023928A1; EA201101700A8

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Agglomerats enthaltend ein metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut und ein mineralisches Bindemittel. Die Erfindung betrifft ferner einen Hochofeneinsatzstoff, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann, sowie eine Vormischung für die Herstellung des Hochofeneinsatzstoffes.
Es ist bekannt neben Stückerzen feinteilige Eisenerz enthaltende Stoffe für die Herstellung von Hochofeneinsatzstoffen zu verwenden. Feinteilige Eisenerz enthaltende Stoffe fallen beispielweise beim Sieben der Stückerze oder durch andere Aufbereitungsverfahren an. Die Verwendung dieser feinteiligen Erze hat den Vorteil, dass diese Erze leicht verfügbar und kostengünstig sind. Es ist üblich die feinteiligen Erze vor ihrem Einsatz zu agglomerieren. Auf diese Weise kann die Staubbildung im Hochofen gering gehalten werden. Das Agglomerieren hat darüber hinaus den Vorteil, dass die gebildeten Agglomerate leicht aufgeschmolzen werden können und eine gute Gasdurchlässigkeit besitzen. Somit können die Reduktionsgase ohne großen Kraftaufwand durch die Erze hindurchgesaugt werden. Schließlich kann durch die Verwendung von Agglomeraten der Rostdurchfall verringert werden.
Eine übliche Form der Agglomerierung feinteiliger Erze ist die Pelletisierung. Die Verwendung von Pellets in einem Schmelzofen, wie beispielsweise einem Hochofen, ist jedoch nicht ohne Probleme, da die Pellets oftmals keine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. Dies wirkt sich insbesondere bei Transport und Handling der Pellets nachteilig aus. Darüber hinaus sind die bekannten Pellets oftmals nicht ausreichend durchlässig für heiße Reduktionsgase, wie sie im Schmelzofen auftreten, was ihr Aufschmelzen erschwert.
Eine weitere übliche Form der Aufarbeitung von nicht sofort einsatzfähigen Feinerzen ist das Sintern. Hierdurch können auch Feinerze eingesetzt werden, die aufgrund ihrer Korngröße und Eigenschaften nur schwierig zu agglomerieren sind. Nicht sofort einsatzfähige, schwierig zu agglomerierende Feinerze weisen typischerweise mittlere Korndurchmesser von bis zu 2 mm, noch typischer von 0,2 bis 0,7 mm, insbesondere von 0,2 mm bis 0,5 mm auf (Zwischenkorngrößen). Als Bindemittel werden üblicherweise kalkstämmige Produkte eingesetzt. Kalkstämmige Produkte erhöhen den Zusammenhalt der Feinerze. Dennoch bleibt der Anteil an schwierig zu agglomerierenden Feinerzen begrenzt, da ein hoher Anteil an diesen Korngrößen den Zusammenhalt des Sinterguts schwächen und außerdem zu einem hohen Staubaustrag aus dem Sinterband führen kann. Darüber hinaus verschlechtert ein hoher Anteil an Zwischenkorngrößen auch die Gasdurchströmbarkeit des Sinterguts und führt zu einem hohen Anteil an Rückgut bei der Sinteraufbereitung.
Ein hoher Verwendungsanteil an Zwischenkorngrößen in der Sinteraufgabe ist jedoch wünschenswert, da Zwischenkorngrößen enthaltendes Erz besonders leicht verfügbar und kostengünstig ist. Um die Menge an Zwischenkorngrößen in den Feinerzen zu erhöhen, wird im Stand der Technik vorgeschlagen kalkstämmige Produkte gemeinsam mit tonminerahlhaltigen Produkten als Bindemittel zu verwenden. So beschreibt die Auslegeschrift 1 029 568 ein Verfahren zur Vorbehandlung von auf Rosten zu sinternden Erzen durch eine dem Sintern vorgeschaltete Agglomeration unter Verwendung von Bentonit oder einem anderen Ton als Bindemittel. Nach dem Agglomerieren wird das Gut mit einem Kalk enthaltenden Pulver versetzt. Auch bei dieser Vorgehensweise ist jedoch der Anteil an Zwischenkorngrößen im Ausgangsmaterial auf maximal 30 Gew.% begrenzt.
Aus der EP 1 359 129 A2 ist ein Zuschlagstoff zur Herstellung von autoklavgehärteten Baustoffen bekannt, der einen mineralischen Füllstoff mit einem Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 60 Gew.%, vorzugsweise 75 Gew.% und einem Feinstkornanteil von unter 2µm von wenigstens 40 Gew.% des Zuschlagstoffs aufweist.
Die US 3 725 032 A beschreibt die Herstellung von Pellets aus feinkörnigem Eisenerz und/oder sekundärem Feingut wie Sinter-Rückgut und Gichtstäuben, wobei als mineralisches Bindemittel ein Feinstpulver aus gemahlenem Quark oder ein extrem feinteiliges Siliziumoxid zusammen mit einem kalkstämmigem Material (z.B. Kalkmilch) verwendet wird. Das feinteilige Siliciumoxid enthaltende Material weist eine Partikelgröße von weniger als 1 um auf. Der eingesetzte mineralische Rohstoff enthält hauptsächlich Siliciumoxid. RU 2 092 590 C1 beschreibt die Herstellung von Pellets zum Einsatz als Hochofenrohmaterial. Hierzu werden fein verteilte Eisenerzkonzentrate in Kombination mit einem Bindemittel verwendet. Das Bindemittel kann eine Tonmineralkomponente, Calciumcarbonat, Zeolithe und amorphes Siliciumdioxid enthalten. KR 2007 000 155 A beschreibt eine Bindemittelzusammensetzung, die ein natürliches anorganisches Bindemittel und ein natürliche organisches Bindemittel aufweist zum Herstellen eines Rohmaterials für die Stahlherstellung. Das anorganische Bindemittel besteht aus 1 bis 3 Gew.% Kaolinit, 0,3 bis 0,9 Gew.% Bentonit und 5 bis 9 Gew.% Siliciumoxid bezogen auf 100 Gew.% der Zusammensetzung für die Brikettherstellung. Das Bindemittel wird mit dem Eisenrohstoff vermischt. Die mittlere Partikelgröße beträgt 350 bis 800 mesh. SU 1 315 504 A1 beschreibt die Herstellung von Pellets unter Verwendung eines Tonmineral enthaltenden Bindemittels ausgehend von einem Eisenerzkonzentrat. RU 2 241 770 C1 beschreibt ein Gemisch aus Eisenerz, das 10 bis 30 Gew.% einer feinen Sandfraktion mit einer Korngröße von 0,25 bis 0,074 mm und 70 bis 90 % einer Tonmineralfraktion mit einer Partikelgrößen von weniger als 0,074 mm aufweist. Die Zusammensetzung wird für die Herstellung von Eisenerzpellets eingesetzt und weist eine hohe Festigkeit auf. GB 805 938 A beschreibt ein Verfahren zum Sintern von Rückständen aus der Metallverarbeitung unter Verwendung von Kalk und Tonmineralien als Bindemittel. Beispiel 2 beschreibt das Sintern eines Erzes unter Verwendung von Tonmineral als Bindemittel sowie von Kalk. Als Tonmineral kann Bentonit eingesetzt werden. GB 825 440 A beschreibt ein Verfahren zum Brikettieren von Erzen, in dem ein Bindemittel zu dem fein verteilten Erz gegeben wird. Das Bindemittel besteht aus einem fein verteilten Ton/Leimgemisch. Anschließend wird ein Pressvorgang durchgeführt. JP 2002 285251 A beschreibt ein Verfahren zum Verbessern der Durchlässigkeit einer gesinterten Schicht und der Erhöhung der Produktivität bei der Herstellung eines gesinterten Erzes, in dem eine Tonmineralverbindung zu dem Sinterrohprodukt gegeben wird und das Gemisch auf konventionelle Weise gesintert wird. JP 2005 097687 A beschreibt Mikropartikel, die mit einem zu sinternden Rohmaterial für die Eisenherstellung vermischt und granuliert werden. Die Mikropartikel weisen einen mittleren Partikeldurchmesser von 200 µm oder weniger auf und enthalten Calciumcarbonat und/oder Kaolinmaterial. GB 990 672 A beschreibt ein Verfahren zum Pelletisieren von fein verteilten festen Materialien unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels, das Calciumoxid enthalten kann. JP 60 220135 A beschreibt die Herstellung von Rohmaterialien für die Eisenherstellung unter Verwendung von pulvrigem Ton mit einer Partikelgröße von kleiner 100 mesh. Dies entspricht einer Partikelgröße von unter ungefähr 0,15 mm.
JP 2003 049227 A beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von gesintertem Erz unter Verwendung eines Tonminerals mit einer Partikelgrößen von weniger als 1 mm. US 7 270 704 B2 beschreibt ein Verfahren für die Herstellung von Granalien, in dem Kaolin und Bauxit in einem Rotationsofen gesintert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Agglomerats bereitzustellen, das als Hochofeneinsatzstoff verwendet werden kann, und mit dem die vorgenannten Probleme im Stand der Technik überwunden werden können.
Insbesondere soll ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem Feinerz mit einem hohen Anteil an Zwischenkorngrößen eingesetzt und dennoch ein Sintergut mit einem hohen Zusammenhalt und einer guten Gasdurchströmbarkeit erhalten werden kann. Darüber hinaus soll das Sintergut einen geringen Staubaustrag aufweisen. Schließlich soll bei der Aufbereitung des Sinters ein geringer Anteil an Rückgut erhalten werden. Ferner soll ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem Feinerz mit einem hohen Anteil an Zwischenkorngrößen eingesetzt und dennoch Pellets mit einer hohen mechanischen Festigkeit erhalten werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Agglomerats, das als Hochofeneinsatzstoff verwendet wird, durch Vermengen eines metall- und/oder metalloxidhaltigen Feinguts, eines mineralischen Bindemittels, das einen mineralischen Rohstoff und ein kalkstämmiges Material aufweist, und gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen zu einer Masse und Verfestigen der Masse durch einen Sintervorgang zu einem Agglomerat, wobei als mineralischer Rohstoff ein tonmineralhaltiger Rohstoff eingesetzt wird, der einen Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 40 Gew.% und einen Feinstkornanteil von weniger als 4 µm von wenigstens 20 Gew.% aufweist, wobei der Korngrößenanteil von weniger als 1 µm mindestens 10 Gew.% beträgt.
Überraschend wurde festgestellt, dass bei der Herstellung von Agglomeraten der eingangs genannten Art ein metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut mit einem überraschend hohen Anteil an Zwischenkorngrößen eingesetzt werden kann, wenn als Bindemittel ein kalkstämmiges Material gemeinsam mit einem tonmineralhaltigen Rohstoff verwendet wird, der einen Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 40 Gew.%, und einen Feinstkornanteil von weniger als 4 µm von wenigstens 20 Gew.% sowie einen Korngrößenanteil von weniger als 1 µm von mindestens 10 Gew.% aufweist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Feinerz mit einem hohen Anteil an Zwischenkorngrößen eingesetzt und dennoch ein Sintergut mit einem hohen Zusammenhalt und einer guten Gasdurchströmbarkeit erhalten werden. Darüber hinaus kann Sintergut mit einem geringen Staubaustrag erhalten werden, das außerdem einen geringen Anteil an Rückgut aufweist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass der Sintervorgang mit einer hervorragenden Kinetik durchgeführt werden kann.
Unter dem Begriff "Zwischenkorngrößen enthaltendes Erz" wird erfindungsgemäß metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut mit einem mittleren Korndurchmesser von unter 1 mm, vorzugsweise von 0,05 mm bis 1 mm, noch bevorzugter von 0,2 bis 0,7 mm, insbesondere von 0,1 bis 0,5 mm verstanden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Agglomerate in Form eines Sinterguts hergestellt werden, wobei es erfindungsgemäß möglich ist Feingut mit einem Anteil an Zwischenkorngrößen enthaltendem Erz von mehr als 30 Gew.% einzusetzen und dennoch Sintergut mit einem hervorragendem Zusammenhalt zu erhalten.
Ein wesentlicher Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verwendung eines kalkstämmigen Materials gemeinsam mit einem tonmineralhaltigen Rohstoff als Bindemittel.
Als tonmineralhaltiger Rohstoff können grundsätzlich die verschiedensten Stoffe eingesetzt werden, die einen Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 40 Gew.%, und einen Feinstkornanteil von weniger als 4 µm von wenigstens 20 Gew.% sowie einen Korngrößenanteil von weniger als 1 µm von mindestens 10 Gew.% aufweisen.
Praktische Versuche haben ergeben, dass bei der Verwendung der tonmineralhaltigen Rohstoffe der Anteil an Zwischenkorngrößen im erfindungemäßen Verfahren besonders hoch sein kann und dennoch Sintergut mit einem hohen Zusammenhalt erhalten werden kann.
Hervorragende Ergebnisse werden mit einem tonmineralhaitigen Rohstoff erzielt, der einen Siliciumoxidanteil von wenigstens 60 Gew.%, vorzugsweise wenigstens 75 Gew.%, und einen Feinstkornanteil von weniger als 2 µm von wenigstens 40 Gew.% aufweist, wobei der Korngrößenanteil von weniger als 0,5 µm mindestens 25 Gew.% beträgt.
Als besonders günstig hat sich die Verwendung eines ungebrannten Zwei- und/oder Dreischichttonminerale enthaltenden Rohstoff erwiesen.
Als besonders günstig hat sich ferner der Einsatz eines tonmineralhaltigen Rohstoffs erwiesen, der Magerton aufweist, welcher aus mindestens 60 Gew.% Feinquarz sowie 20 bis 40 Gew.% Kaolinit und gegebenenfalls untergeordneten Glimmern besteht.
Ausgezeichnet eignet sich ein tonmineralhaltiger Rohstoff, der 70 bis 90 Gew.%, vorzugsweise etwa 83 Gew.% Siliciumoxid, 5 bis 20 Gew.%, vorzugsweise etwa 13 Gew.% Aluminiumoxid, 0,2 bis 1,5 Gew.%, vorzugsweise etwa 0,7 Gew.% Fe₂O₃ und 0,1 bis 1 Gew.%, vorzugsweise etwa 0,4 Gew.% Kaliumoxid, aufweist. Ganz besonders geeignet ist die Verwendung von Calexor^® Q HP als mineralisches Bindemittel.
In manchen Fällen ist es zweckmäßig den tonmineralhaitigen Rohstoff mit einer im Wesentlichen kontinuierlichen Korngrößenverteilung einzusetzen.
Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das metall- und/oder metalloxidhaltige Feingut und das mineralische Bindemittel miteinander vermengt. Das Vermengen von Feingut und Bindemittel kann auf die verschiedensten dem Fachmann bekannten Weisen erfolgen. Besonders einfach erfolgt das Vermengen von Feingut und Bindemittel in einem Mischaggregat.
Das Mengenverhältnis von metall- und/oder metalloxidhaltigem Feingut und mineralischem Bindemittel kann in weiten Bereichen variieren und wird zweckmäßigerweise an die Art und den Korngrößenaufbau des verwendeten Feinguts sowie des Bindemittels angepasst. Praktische Versuche haben ergeben, dass üblicherweise bei einem Mengenverhältnis zwischen metall- und/oder metalloxidhaltigem Feingut und mineralischem Bindemittel von 5 zu 1 bis 1000 zu 1, vorzugsweise von 10 zu 1 bis 100 zu 1, Agglomerate mit besonders guten Festigkeitseigenschaften erhalten werden können.
Es hat sich gezeigt, dass in manchen Fällen die Agglomeratbildung dadurch erleichtert werden kann, dass die das Feingut und das Bindemittel enthaltende Masse eine bestimmte Massefeuchte aufweist. In Abhängigkeit von der Eigenfeuchte von Feingut und Bindemittel kann die Massefeuchte durch Entzug oder Zugabe von Wasser eingestellt werden. Die Höhe der Massefeuchte wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, beispielsweise Zusammensetzung und Korngrößenverteilung des eingesetzten Feinguts und Bindemittels eingestellt. Ein weiterer wesentlicher Faktor ist die Art und Weise, in der die Agglomerierung durchgeführt wird. Üblicherweise werden mit Massefeuchten im Bereich von 2 bis 20 Gew.%, vorzugsweise von 4 bis 10 Gew.%, gute Ergebnisse erzielt.
Als metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut können die verschiedensten Feingüter eingesetzt werden. Unter der Bezeichnung "metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut" werden erfindungsgemäß pulvrige bis feinere Materialien verstanden. Diese weisen vorzugsweise mittlere Partikelgrößen von 0,01 bis 10 mm auf. Als besonders geeignet hat sich die Verwendung von Materialien mit mittleren Partikelgrößen von 0,05 bis 3 mm, insbesondere von 0,1 bis 2 mm, erwiesen. Vorzugsweise liegen bis zu 50 Gew.% der Partikelgrößen des Feinguts im Korngrößenbereich zwischen 0,1 und 2 mm.
Besonders zweckmäßig ist die Verwendung von Feinerz, insbesondere Eisenfeinerz, Zundermaterial, insbesondere Walzenzunder, Gichtstäuben, Rückgut aus der Sinteraufbereitung, metallischen Schleifstäuben und/oder Metallspänen als metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut. Erfindungsgemäß enthält das Bindemittel ein kalkstämmiges Material. Erfindungsgemäß besonders geeignete kalkstämmige Materialien sind Kalk, Kalkstein, Branntkalk, gelöschter Kalk, Kalkhydrat, Dolomit, Dolomitkalk, Dolomitbranntkalk Dolomitkalkhydrat und Gemische hieraus.
In manchen Fällen hat es sich als günstig erwiesen, neben dem Bindemittel zusätzliche Verfestigungsstoffe, vorzugsweise anorganische Verdickungsmittel, insbesondere Wasserglas, Zuckerlösung, Aluminiumchromat und/oder Phosphat zuzusetzen. Auf diese Weise kann die Festigkeit des Agglomerats weiter gesteigert werden.
Die Menge der zusätzlichen Verfestigungsstoffe richtet sich nach dem Grad der zu erzielenden Verfestigung. Üblicherweise werden bereits mit dem Zusatz von 0,3 bis 1,5 Gew.% zusätzliche Verfestigungsstoffe bezogen auf das Gemenge aus Feingut und Bindemittel gute Ergebnisse erzielt.
Ferner können dem Gemenge Versatzzusätze zur Erniedrigung der Erhärtungstemperatur zugegeben werden, wie beispielsweise niedrigschmelzende silikatische Stoffe, insbesondere ein Glasmehl und/oder Phonolith.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Feingut Zwischenkorngrößen enthaltendes Erz im Gemisch mit Sinter Feed eingesetzt. Besonders bevorzugt ist der Anteil an Zwischenkorngrößen enthaltendem Erz im Feingut höher als 30 Gew.%, vorzugsweise höher als 50 Gew.%, noch bevorzugter höher als 70 Gew.%, und insbesondere höher als 90 Gew.%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Feingut.
Für den Einsatz im Hochofen haben sich durch einen Sintervorgang hergestellte Agglomerate als besonders geeignet erwiesen. Die Vorteile des Sinterns liegen unter anderem darin, dass die Agglomerate vorreduziert und Glühverluste im Hochofen vermieden werden können.
Der Ablauf des Sintervorgangs ist dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise wie folgt aussehen. Es wird zunächst ein Mischgut erzeugt, das Feinerze, Kreislaufstoffe, Brennstoff, insbesondere Koksgrus, mineralisches Bindemittel und Sintereigenabsiebung enthält. Dieses Mischgut wird mit Wasser vermischt und auf ein Sinterband geschichtet. Der in der Mischung enthaltene Brennstoff wird beispielsweise durch Erdgas und/oder Gichtgasflammen gezündet. Das unter dem Sinterband befindliche Saugzuggebläse zieht nun die Brennfront durch die Mischung, so dass der Sinterkuchen am Abwurf des Bandes vollständig durchgebrannt ist. Durch die im Prozess entstehende Wärme schmelzen die Feinerze oberflächlich auf, so dass ihre Körner eine feste Verbindung eingehen. Nach dem Brechen des Sinterkuchens wird er gekühlt und klassifiziert. Sogenannter Rostbelag und Sinterrückgut können in der Sinteranlage verbleiben. Der Fertigsinter wird dem Hochofen zugeführt.
Erfindungsgemäß wird das Verfestigen der Masse zum Agglomerat durch einen Sintervorgang durchgeführt. Hierzu wird vorzugsweise ein Gemenge, das das Feingut und das mineralische Bindemittel enthält, mit Wasser, üblichen Hochofenkreislaufstoffen, vorzugsweise Pfannenausbruch und/oder Schlacke, Brennstoff, vorzugsweise Koksgrus, vermischt und gegebenenfalls verdichtet. Das hierbei entstandene Gemisch wird anschließend einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die unterhalb der Schmelztemperatur des Gemisches liegt, unterworfen, wobei sich ein Sinterkuchen bildet. Durch Brechen des Sinterkuchens kann das erfindungsgemäße Agglomerat erhalten werden.
Praktische Versuche haben ergeben, dass es vorteilhaft ist, wenn beim Sintern die Ausgangsstoffe so gewählt werden, dass wenigstens ein minimaler Zusammenhalt der einzelnen Partikel gegeben ist. Aus diesem Grund ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das eingesetzte Feingut Anteile mit einer Korngröße von weniger als 2 mm, vorzugsweise von 0,05 mm bis 1 mm, vorzugsweise in einer Menge von mindestens 30 Gew.% enthält.
Ein wesentlicher Verfahrensschritt des Sinterns ist die thermische Behandlung der Ausgangsstoffe. Hierbei wird die Masse aus Feingut und Bindemittel gehärtet. Vorzugsweise liegt der Härtung ein Sintervorgang unter Ausbildung einer silikatischen Sintermatrix, die eine Glasphase sowie gegebenenfalls eine kristalline Phase, insbesondere eine mullitische Phase aufweist, zugrunde. Die silikatische Sintermatrix ist vorzugsweise eine glasige Matrix, in die kristalline Partikel eingelagert sind. Bei diesen handelt es sich vorzugsweise um ein Primärmullit.
Der Härtungsvorgang erfolgt vorzugsweise mittels einer thermischen Behandlung bei Temperaturen zwischen 800 und 1200°C. Die Haltezeiten bewegen sich vorzugsweise in einem Bereich von weniger als 90 min. Auf diese Weise kann der mineralische Rohstoff eine Schmelzphase bilden, die vorzugsweise eine glasig erstarrte Sintermatrix mit einem kristallinen Anteil, insbesondere körnigem Mullit oder Primärmullit, ergibt, in die das metall- und/oder metalloxidhaltige Feingut eingebettet ist. Ist eine hohe Porosität der gesinterten Produkte erwünscht, so kann dies auf einfache Weise dadurch bewirkt werden, dass eine Masse mit höherem Wassergehalt dem Sintervorgang unterworfen wird.
Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Sintergut eignet sich hervorragend für die Verwendung als Hochofeneinsatzstoff.
Die Erfindung betrifft ferner einen Hochofeneinsatzstoff, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann.
Der Hochofeneinsatzstoff kann als einziges metall- und/oder metalloxidhaltiges Material dem Hochofen zugeführt werden. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt den Hochofeneinsatzstoff gemeinsam mit weiteren metall- und/oder metalloxidhaltigen Materialien dem Hochofen zuzuführen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der erfindungsgemäße Hochofeneinsatzstoff einen Anteil von 30 bis 80 Gew.%, vorzugsweise von 40 bis 70 Gew.% und insbesondere von 55 bis 65 Gew.% der Gesamteisenträger für den Hochofenbetrieb ausmacht.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vormischung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hochofeneinsatzstoffs enthaltend ein metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut und ein mineralisches Bindemittel, das einen tonmineralhaitigen Rohstoff und ein kalkstämmiges Material aufweist, wobei das metall- und/oder metalloxidhaltige Feingut einen Anteil an Feingut mit einem mittleren Korndurchmesser von unter 1 mm, vorzugsweise von 0,05 mm bis 0,9 mm und insbesondere von 0,1 bis 0,5 mm von mehr als 30 Gew.%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Feinguts aufweist.
Als mineralischer Rohstoff wird vorzugsweise ein Rohstoff eingesetzt, wie er im Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wurde.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Anteil an Feingut mit einem mittleren Korndurchmesser von unter 1 mm, vorzugsweise von 0,05 mm bis 0,9 mm und insbesondere von 0,1 bis 0,5 mm in der erfindungsgemäßen Vormischung mehr als 50 Gew.%, vorzugsweise 70 Gew.% bis 100 Gew.%, noch bevorzugter 80 Gew.% bis 100 Gew.% und insbesondere 90 Gew.% bis 100 Gew.%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Feinguts.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Anteil an Feingut mit einem mittleren Korndurchmesser von über 1 mm, vorzugsweise von über 1 mm bis 3 mm und insbesondere von über 1 mm bis 2 mm in der erfindungsgemäßen Vormischung weniger als 50 Gew.%, vorzugsweise 0 bis 30 Gew.%, noch bevorzugter 0 bis 20 Gew.%, und insbesondere 0 bis 10 Gew.%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Feinguts.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vormischung 50 bis 99 Gew.%, vorzugsweise 60 bis 90 Gew.%, insbesondere 70 bis 85 Gew.% metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut und 1 bis 20 Gew.%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.%, übliche Zusatzstoffe und mineralisches Bindemittel.
Vorzugsweise sollte der Anteil an mineralischem Bindemittel in der Vormischung 15 Gew.% nicht überschreiten. Auf diese Weise kann die Menge an im Hochofen anfallender Schlacke gering gehalten werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das mineralische Bindemittel 30 bis 98 Gew.% kalkstämmiges Material und 2 bis 70 Gew.%, vorzugsweise 10 bis 60 Gew.%, mineralischen Rohstoff auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vormischung 0 bis 30 Gew.% Zusatzstoffe, vorzugsweise Koksgruß, Pfannenausbruch und/oder Schlacken.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vormischung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hochofeneinsatzstoffs enthaltend ein metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut und ein mineralisches Bindemittel, das einen mineralischen Rohstoff und ein kalkstämmiges Material aufweist, wobei als mineralischer Rohstoff ein tonmineralhaltiger Rohstoff eingesetzt wird, der einen Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 40 Gew.%, und einen Feinstkornanteil von weniger als 4 µm von wenigstens 20 Gew.% sowie einen Korngrößenanteil von weniger als 1 µm von mindestens 10 Gew.% aufweist.
Im Bezug auf weitere bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vormischungen wird auf die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines mineralischen Bindemittels, das einen tonmineralhaltigen Rohstoff und ein kalkstämmiges Material und gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe aufweist, zur Herstellung eines Agglomerats, das als Hochofeneinsatzstoff verwendet wird, wobei als mineralischer Rohstoff ein Rohstoff eingesetzt wird, der einen Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 40 Gew.%, und einen Feinstkornanteil von weniger als 4 µm von wenigstens 20 Gew.% sowie einen Korngrößenanteil von weniger als 1 µm von mindestens 10 Gew.% aufweist.
Die erfindungsgemäße Verwendung umfasst sowohl die gemeinsame als auch die getrennte Zugabe von mineralischem Rohstoff und kalkstämmigem Material.
Im Bezug auf weitere bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verwendung wird auf die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher illustriert.
Es werden fünf verschiedene Sinterbandmischungen (Mischgut 1, 2, 3, 3a, 3b) hergestellt. Zur Herstellung des Mischguts 3a und 3b wird Feingut, das einen definierten Anteil an Zwischenkorngrößen aufweist, mit dem jeweiligen Bindemittel sowie üblichen Sinterhilfsstoffen vermengt und die Massefeuchte eingestellt. Für das erfindungsgemäße Mischgut 3b wird ein mineralischer Rohstoff als Bindemittel verwendet, der einen Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 40 Gew.%, und einen Feinstkornanteil von weniger als 4 µm von wenigstens 20 Gew.% sowie einen Korngrößenanteil von weniger als 1 µm von mindestens 10 Gew.% aufweist.
Das Mischgut 1, 2 und 3 wird ohne Zugabe von Bindemittel hergestellt. Anschließend wird das Mischgut mit Wasser vermischt und auf ein Sinterband geschichtet. Das Mischgut weist eine spezifische Gasdurchströmbarkeit auf, die anhand des Druckverlusts eines durch das Mischgut gepressten Luftstroms gemessen werden kann. Ein niedriger Druckverlust zeigt eine gute Gasdurchströmbarkeit an. Eine gute Gasdurchströmbarkeit ist beim Sinterprozess erwünscht, da sie zu einer guten Durchbrennung des Sinterkuchens führt.
In der folgenden Tabelle werden die Druckverluste für das Mischgut 1, 2, 3, 3a, 3b illustriert. Ein Vergleich des Mischguts 1, 2, 3 ergibt, dass eine Erhöhung des Anteils an Zwischenkorngrößen zu einer Erhöhung des Druckverlusts und zu einer Verringerung der Gasdurchströmbarkeit führt. Ein Vergleich des Mischguts 3, 3a zeigt, dass durch die Zugabe von CaO als Bindemittel eine verbesserte Gasdurchströmbarkeit erreicht werden kann.

Anhand des erfindungsgemäßen Beispiels 3b konnte nachgewiesen werden, dass durch Verwendung des speziellen mineralischen Bindemittels ein Mischgut mit einer besonders guten Gasdurchströmbarkeit erhalten werden kann.

Mischgut	Anteil an Zwischenkorngrößen enthaltendem Erz (Gew.%)	Massefeuchte (Gew.%)	Bindemittel	Druckverlust (Pa)
1	7	6,6	0	340
2	21	7,6	0	580
3	36	7,6	0	1300
3a	36	7,6	CaO (1,6 Gew.%)	780
3b	36	7,6	mineralisches Bindemittel (2,4 Gew.%)	420

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Agglomerats, das als Hochofeneinsatzstoff verwendet wird, durch Vermengen eines metall- und/oder metalloxidhaltigen Feinguts, eines mineralischen Bindemittels, das einen mineralischen Rohstoff und ein kalkstämmiges Material aufweist, und gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen zu einer Masse und Verfestigen der Masse zu einem Agglomerat durch einen Sintervorgang, dadurch gekennzeichnet, dass als mineralischer Rohstoff ein tonmineralhaltiger Rohstoff eingesetzt wird, der einen Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 40 Gew.%, und einen Feinstkornanteil von weniger als 4 µm von wenigstens 20 Gew.% sowie einen Korngrößenanteil von weniger als 1 µm von mindestens 10 Gew.% aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mineralischer Rohstoff eingesetzt wird, der Magerton aufweist, welcher aus mindestens 60 Gew.% Feinquarz sowie 20 bis 40 Gew.% Kaolinit und gegebenenfalls untergeordneten Glimmern besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein mineralischer Rohstoff eingesetzt wird, der 70 bis 90 Gew.%, vorzugsweise etwa 83 Gew.% Siliciumoxid, 5 bis 20 Gew.%, vorzugsweise etwa 13 Gew.% Aluminiumoxid, 0,2 bis 1,5 Gew.%, vorzugsweise etwa 0,7 Gew.% Fe₂O₃ und 0,1 bis 1 Gew.%, vorzugsweise etwa 0,4 Gew.% Kaliumoxid, aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermengen von Feingut und Bindemittel in einem Mischaggregat erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das metall- und/oder metalloxidhaltige Feingut und das mineralische Bindemittel in einem Mengenverhältnis von 5 zu 1 bis 1000 zu 1 miteinander vermengt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vermengen von Feingut und Bindemittel die Massefeuchte auf einen Wert von 2 bis 20 Gew.% eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als kalkstämmiges Material Kalk, Kalkstein, Branntkalk, gelöschter Kalk, Kalkhydrat, Dolomit, Dolomitkalk, Dolomitbranntkalk und/oder Dolomitkalkhydrat eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut Feinerz, insbesondere Eisenfeinerz, Zundermaterialien, insbesondere Walzenzunder, Gichtstäube, Rückgut aus der Sinteraufbereitung, metallische Schleifstäube und/oder Metallspäne, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut eingesetzt wird, das einen Anteil an Zwischenkorngrößen von mehr als 30 Gew.% aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemenge aus Feingut und Bindemittel übliche Sinterzusatzstoffe, insbesondere Koksgruß, Pfannenausbruch und/oder Schlacke zugesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sintervorgang folgende Schritte umfasst:
- Vermischen von Feingut, mineralischem Bindemittel, Wasser, üblichen Hochofenkreislaufstoffen und Brennstoff unter Bildung eines Gemischs;

- Wärmebehandeln des Gemischs bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Gemischs, wobei sich ein Agglomerat in Form eines Sinterkuchens bildet.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterkuchen gebrochen wird, wobei ein Agglomerat in Form eines Fertigsinters erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Feingut, das Anteile mit einer Korngröße von weniger als 2 mm, vorzugsweise von 0,05 mm bis 1 mm in einer Menge von mindestens 30 Gew.%, enthält, eingesetzt wird.
Hochofeneinsatzstoff hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13.
Vormischung zur Herstellung eines Hochofeneinsatzstoff nach Anspruch 14 enthaltend ein metall- und/oder metalloxidhaltiges Feingut und ein mineralisches Bindemittel, das einen tonmineralhaltigen Rohstoff und ein kalkstämmiges Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das metall- und/oder metalloxidhaltige Feingut einen Anteil an Feingut mit einem mittleren Korndurchmesser von unter 1 mm von mehr als 30 Gew.%, aufweist.
Vormischung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischung 50 bis 99 Gew.% an metall- und/oder metalloxidhaltigem Feingut und 1 bis 20 Gew.% an üblichen Zusatzstoffen und mineralischem Bindemittel enthält.
Vormischung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Bindemittel 30 bis 98 Gew.% kalkstämmige Materialien und 2 bis 70 Gew.% mineralischen Rohstoff aufweist.
Vormischung nach einem der Ansprüche 15 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischung 0 bis 30 Gew.% Zusatzstoffe, vorzugsweise Koksgruß, Pfannenausbruch und/oder Schlacken enthält.
Vormischung nach einem der Ansprüche 15 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass der mineralische Rohstoff einen Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 60 Gew.%, vorzugsweise von wenigstens 75 Gew.%, und einen Feinstkornanteil von weniger als 2 µm von wenigstens 40 Gew.% aufweist, wobei der Korngrößenanteil von weniger als 0,5 µm mindestens 25 Gew.% beträgt.
Vormischung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mineralische Rohstoff Magerton enthält, welcher aus mindestens 60 Gew.% Feinquarz sowie 20 bis 40 Gew.% Kaolinit und gegebenenfalls untergeordneten Glimmern besteht.
Vormischung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mineralische Rohstoff 70 bis 90 Gew.%, vorzugsweise etwa 83 Gew.% Siliciumoxid, 5 bis 20 Gew.%, vorzugsweise etwa 13 Gew.% Aluminiumoxid, 0,2 bis 1,5 Gew.%, vorzugsweise etwa 0,7 Gew.% Fe₂O₃ und 0,1 bis 1 Gew.%, vorzugsweise etwa 0,4 Gew.% Kaliumoxid, aufweist.
Verwendung eines Gemischs enthaltend ein mineralisches Bindemittel, das einen tonmineralhaltigen Rohstoff und ein kalkstämmiges Material aufweist, und gegebenenfalls übliche Zusatzstoffen zur Herstellung eines Agglomerats, das durch einen Sintervorgang verfestigt und als Hochofeneinsatzstoff verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als mineralischer Rohstoff ein Rohstoff eingesetzt wird, der einen Siliciumoxid-Anteil von wenigstens 40 Gew.%, und einen Feinstkornanteil von weniger als 4 µm von wenigstens 20 Gew.% sowie einen Korngrößenanteil von weniger als 1 µm von mindestens 10 Gew.% aufweist.