NO142645B - Kobling til paa- og avkobling av tilleggssignaler ved retningsradioanlegg. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av delvis reduserte jernmalmbriketter.

Foreliggende oppfinnelse vedrører brikettering av delvis reduserte jernmalm-pellets. Mer spesielt vedrører den brikettering av slike pellets som ikke er behandlet for å fjerne forurensninger før reduksjons-behandlingen.

En rekke fremgangsmåter for den direkte reduksjon av jernmalm er foreslått,

hvor findelte partikler av jernmalm eller

også pellets av slike findelte jernmalmpar-tikler er redusert ved et carbonreduksjons-middel. I disse fremgangsmåter blir det

kjemisk bundne jern som er til stede i utgangsmaterialet som jernoxyd, enten fra

naturlig malm eller hammerslag, redusert

direkte til metallisk eller elementært jern,

uten at man går veien om et smeltnings-trinn. Det reduserte jern leveres således fra

reduksjonstrinnet i fast form. Dette faste

produkt er enten i partikkelform eller i en

pelletisert form, avhengig av den opprinnelige form. I ethvert tilfelle har det reduserte jernprodukt gjennomgått videre knus-nings-, opprednings- og tørkningsopera-sjoner for fremstillingen av et findelt materiale, bestående av en meget høy konsen-trasjon av metallisk jern.

For at produktet kan tilsettes til forskjellige typer smelteovner for smelting og

viderebehandling, kan dette produkt i alminnelighet ikke anvendes i denne findelte

form, da betraktelige tap av jern er resul-tatet av at jern inneholdes i de varme gas-ser som strømmer ut fra smelteovnene. Det

er derfor i alminnelighet nødvendig å over-føre slike partikler til brikettert form. Det

er nødvendig at de resulterende briketter har tilstrekkelig styrke til å motstå knus-ning eller oppsmuldring.

Et rensningstrinn ble tidligere ansett for å være nødvendig for å sikre at jernpartiklene kom i intim berøring med hver-andre og at de derved hang sammen eller ble sveiset ved sammentrykning. Med stort innhold av de fremmede materialer fremdeles til stede i det findelte, utreduserte jern, ble det ansett for vanskelig å få tilstrekkelig berøring mellom de enkelte jernpartikler til å få den tilstrekkelige grad av sammenheng ved sammentrykning.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for fremstilling av delvis reduserte jernmalmbriketter med stor styrke, ved at oxydisk jernmalm med et vesentlig gangartinnhold utsettes for reduksjon i sammenblanding med et fast, carbonholdig materiale ved en temperatur under den temperatur som frembringer sintring og smelting, inntil nevnte malm er metallisert til minst 80 pst., deretter avkjøles det resulterende, reduserte malmprodukt under ikke oxyderende betingelser til tilnærmet romtemperatur, og deretter, uten separering av jern, gangarter

og andre bestanddeler, briketteres nevnte

produkt, karakterisert ved at ved avkjølin-gen av det resulterende reduserte malmprodukt til en temperatur som er lavere enn den temperatur ved hvilken martensitt dannes, foregår med en hastighet som er tilstrekkelig langsom til vesentlig å hindre dannelse av martensitt.

Den foreliggende oppfinnelse tilveie-bringer videre fremgangsmåten til fremstilling av jernbriketter som omfatter at pellets av jernmalm reduseres ved at jernmalmen i nevnte pellets behandles med et reduksjonsmiddel som omfatter et carbonholdig reduksjonsmiddel, under betingelser som frembringer jernmateriale uten vesentlig å ødelegge nevnte pellet-form, reduksjonstrinnet utføres ved en forhøyet temperatur som ikke er tilstrekkelig til å smelte det fremstilte jernmateriale, og jernmaterialet har en temperatur over 730° C ved fremstillingen ved nevnte reduksjonstrinn, jernmaterialet avkjøles ved vesentlig ikke-oxyderende betingelser til en temperatur lavere enn 650° C, men ikke vesentlig lavere enn 150° C, deretter bråkjøles jernmaterialet for å avkjøle det vesentlig videre til en temperatur som er tilstrekkelig lav til å unngå hurtig atmosfærisk oxydasjon, og deretter briketteres det reduserte produkt ved et trykk på minst 4725 kg/cm<2>, sammensetningen av nevnte reduserte pellets er i området 90—80 vektspst. metallisk jern og 10—20 vektspst. forurensninger.

Det er nå funnet at når jernmalm-pellets reduseres, kan disse pellets eller delvis pellets eller pulveriserte pellets presses sammen direkte for å danne briketter med den ønskete styrke, uten at det fjernes vesentlige mengder av gangarter eller andre forurensninger som er til stede sammen med det utreduserte jern etter reduksjonstrinnet, når dannelsen av vesentlige mengder martensittisk jern unngås, og jernet holdes hovedsakelig i en mykere og mer smibar form, så som en perlittisk eller sfæroidal struktur. De reduserte pellets briketteres fortrinnsvis uten noen nedsettelse i størrelse, eller bare med delvis knusing eller nedsettelse i størrelse. Med fordel bør minst 50 vektspst., fortrinnsvis minst 60 vektspst., av materialet være større enn den størrelse som går gjennom en 20 mesh sikt, og minst 75 vekstpst., fortrinnsvis minst 80 vektspst. av materialet er større enn den størrelse som går gjennom en 40 mesh sikt.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det.nu mulig å unngå de kostbare og kompliserte trinn ved separering av fremmede materialer, som f. eks. gangarter osv., fra de ønskete reduserte jernpartikler, tør-king osv. Ved den foretrukne utførelses-form for oppfinnelsen hvorved pulveriser-ing eller knusing av de reduserte pellets til meget fin partikkelstørrelse unngås, blir fremgangsmåten derved videre forenklet og omkostningene blir mindre. At man unngår disse forholdsvis kostbare trinn gjør det mulig å anvende direkte utredusert metallisk jern i mange tilfeller hvor det tidligere påkrevde pulveriserings-separerings-trinn forbød anvendelsen av slikt jern.

Selv om man ikke ønsker å begrense seg til en slik teori, antas det at i slike reduserte pellets opprettholdes god kontakt mellom de utreduserte jernpartikler i en større ut-strekning når de reduserte pellets ikke er knust eller når de er bare delvis knust. Det antas at knusingen eller pulveriseringen av de reduserte pellets til meget fine partikkel-størrelser resulterer i en nedsettelse av kontakten mellom de reduserte jernpartikler. Kontakten mellom reduserte jernpartikler holdes derfor best ved at man unngår over-dreven forminsking av pelletene til meget fin partikkelstørrelse, og gode briketter-ingsegenskaper oppnås derved.

I mange raffineringsoperasjoner, hvor fjerning av slagg og anvendelsen av mindre rene jernkilder lett kan overholdes, syntes den høye renhet av brikettene som var fremstilt ved tidligere direkte reduksjonsprosesser å være en unødig raffinering, særlig på bakgrunn av de kostbare trinn som var nødvendige for å få slik renhet. Imidlertid, som det tidligere er påpekt, ble denne renhet ansett som nødvendig for å oppnå den sammenheng mellom utreduserte jernpartikler som ville gi tilstrekkelig styrke i de resulterende briketter og derved unngå spaltning under håndteringen og anvendelsen av brikettene. Denne nye opp-dagelsen gjør det også mulig å la det være en større del uredusert jernoxyd i brikettene som til slutt kan være kilde til ytterligere jern i de påfølgende raffineringstrinn.

Denne høyere toleranse av jernoxyd i briketteringskomposisjonen etter den foreliggende oppfinnelse tillater anvendelsen av mindre carbon i det reduserende medium, slik at det ikke er så nødvendig eller viktig at det totale innhold av jernoxyd i de pelletiserte partikler er så fullstendig redusert som ved tidligere prosesser. I henhold til tidligere fremgangsmåter, betydde tilstedeværelsen av vesentlige mengder jernoxyd i produktet ikke bare at slike mengder måtte fjernes fra det reduserte jern for å få god brikettering, men repre-senterte også et tap i det opprinnelige jerninnhold av utgangsmaterialet.

Derfor, siden mer jernoxyd kan være til stede i det reduserte jern i henhold til foreliggende oppfinnelse, er det nå unød-vendig å anvende overskudd av carbon for å sikre den mer fullstendige overføring av jernoxyd til metallisk jern, som tidligere var nødvendig. På samme tid går ingen vesentlig mengde av jerninnholdet tapt som det gjorde tidligere, når en fullstendig reduksjon ikke ble utført.

Denne eliminering av overskudd av carbon nedsetter også, eller unngår i mange tilfeller, dannelsen av en martensittisk struktur i det resulterende jern. Betydelige mengder av martensitt som er meget hård og sprø, gjør det vanskelig å danne briketter med den ønskete styrke. Partikler av martensittisk jern mangler tilsynelatende ten-densen til å sveises sammen ved briketteringstrykk.

I tilfeller hvor martensittisk struktur ellers kunne resultere, som når overskudd av carbon er til stede i jernet, f. eks. med et bundet carbon-innhold på ca. 0,1 vektspst., særlig 0,2 vektspst. eller mer, eller når andre betingelser eksisterer som kan gi martensittisk struktur, er det funnet ønskelig å nedsette den hastighet hvormed det reduserte jern avkjøles. En mer langsom avkjølingshastighet er mer fordelaktig for en vesentlig dannelse av perlittisk eller sfæroidal jernstruktur. Dette er ønskelig, da det er funnet at partikler av perlittisk eller sfæroidalt jern har bedre sveisetil-bøyeligheter ved briketteringstrykk. I ethvert tilfelle er det funnet at betingelser som hindrer dannelsen av vesentlige mengder martensittisk jern, eller som overfører dette til en annen form, har i alminnelighet en heldig innvirkning på briketterings-egenskapene.

Meget ofte vil bråkjølingsprosessen som anvendes for å nedsette temperaturen av de reduserte jernpartikler eller pellets, ha en gunstig innvirkning på dannelsen av martensittisk struktur ved meget rask av-kjøling. For eksempel vil redusert jern som kommer fra et reduksjonstrinn som f. eks. fra en ovn som tjener som reduksjonsappa-rat, ha en temperatur på ca. 1050—1150° C, og det bringes i alminnelighet til en lav temperatur, f. eks. under 90° C, hvor produktet har liten tilbøyelighet til å oxyderes og kan utsettes for atmosfæren. I alminnelighet utføres denne nedsettelse av temperaturen meget raskt ved bråkjøling. Når det bundne carboninnhold av det utreduserte jern er ca. 0,2 eller mer, resulterer denne raske avkjøling i vesentlige mengder av martensittisk struktur i jernet. Som for-klart ovenfor, er denne spesielle struktur forbundet med ulemper i forbindelse med god brikettering.

Det er funnet fordelaktig å ta det reduserte produkt som kommer fra reduksjonstrinnet, som i alminnelighet er ved en temperatur på ca. 1050—1150° C, til en temperatur under ca. 650° C, fortrinnsvis ca. 620° C eller mindre, men ikke vesentlig under 150° C, i løpet av en periode på minst flere minutter, fordelaktig med tempera-turfall på ikke mer enn ca. 170° C pr. mi-nutt, og deretter avkjøles jernproduktet ved bråkjøling, om man ønsker det, til en temperatur som er tilstrekkelig lav til at man unngår hurtig atmosfærisk oxydasjon. Dette langsomme avkjølingstrinn kan hensiktsmessig utføres ved å rotere materialet i en innelukket trommel eller sylinder ved ikke-oxyderende betingelser. Det påfølg-ende avkjølingstrinn kan utføres ved å ned-dyppe det delvis avkjølte produkt i et av-kjølingsmedium, som f. eks. olje, gass, vann eller liknende, uten å utsette det for luft eller annet oxyderende medium.

Denne avkjølingsprosessen er det ønskelig å utføre når det reduserte jern inneholder mer enn ca. 0,1—0,15 vektspst. bundet carbon, særlig jern som inneholder over ca. 0,2 pst. carbon. Slike carboninnhold øker dannelsen av martensittisk struktur i jernet, som det er påpekt ovenfor, når brå-kjøling eller rask avkjøling utføres. Det er funnet at når vesentlige mengder av martensittisk jern dannes, må de fremmede materialer fjernes i vesentlig grad fra det reduserte jern før man kan oppnå god ko-hesjon ved brikettering.

Fremgangsmåtene og utstyret som anvendes ved fremstilling av pelletene som anvendes ved utførelsen av foreliggende oppfinnelse og også for å gjennomføre re-duksjonen av jernoxyd til metallisk jern, er de som i alminnelighet anvendes for slike formål.

Som det her er anvendt, er uttrykket «pellets» brukt i en alminnelig omfattende betydning til også å omfatte kuler, «ferskenstener» (dvs. pellets med form som ferskenstener) osv. I alminnelighet har disse pellets sin minste dimensjon ikke mindre enn 0,3 cm, og fortrinnsvis minst 0,6 cm. Mens den maksimale dimensjon kan være så meget som 7,5 cm eller enda mer, foretrekkes det i alminnelighet å ikke ha den største dimensjon over 5 cm. Med hen-syn til delvis knuste pellets, ønskes det i alminnelighet at minst ca. 75 pst., fortrinnsvis minst ca. 80 pst., av materialet er av en størrelse som er større enn at den passerer gjennom en 40 mesh sikt, og fortrinnsvis at minst 50 pst., hensiktsmessig minst 65 pst., av nevnte materiale er større enn den størrelse som passerer gjennom en 20 mesh sikt.

De forskjellige fremgangsmåter som er kjent i industrien for fremstilling av pellets, inklusive kuler og «ferskenstener», kan anvendes ved fremstillingen av disse pellets som skal reduseres, og påfølgende behandles i henhold til utførelsen av foreliggende oppfinnelse. For eksempel i henhold til nå-værende alminnelige praksis, kan man anvende en kuledannende pelletiseringstrom-mel, eller en hellende, roterende plate for å fremstille forskjellige størrelser av jern-malmkuler. Videre er sammenpressings-teknikken som anvendes ved fremstillingen av «ferskenstener» også tilfredsstillende. Ved fremstillingen av disse pellets knuses og males jernmalmen hensiktsmessig til en mesh-størrelse hvor 90 pst. av pertiklene er av en størrelse som passerer gjennom en 300 mesh sikt.

Mens andre malmtyper kan anvendes i varierende konsentrasjoner såfremt det ønskete jerninnhold oppnås i den reduserte pellet, er en særlig tilfredsstillende jern-komposisjon en konsentrert taconittmalm som inneholder ca. 65 pst. jernoxyd. Fortrinnsvis kan ca. 0,7, men hensiktsmessig ikke mer enn ca. 2 pst. bentonitt tilsettes til malmkomposisjonen for å lette dannelsen av kuler eller pellets. Mens andre binde-midler, som f. eks. stivelse, kaolin, kalk, calsium eller magnesiumklorid, osv., kan anvendes, foretrekkes bentonitt. Det er i alminnelighet ønskelig at de reduserte pellets inneholder mindre enn ca. 80 pst. rent jern eller utredusert jern. Foreliggende oppfinnelse er særlig anvendelig ved fremstilling av reduserte pellets, hvor forurens-ningene, inklusive uredusert jernoxyd, er i området fra 10 til 20 vektspst.

En rekke typer reduksjonsprosesser kan anvendes, såfremt de er effektive ved fremstilling av en redusert jernpellet med et innhold av minst ca. 80 pst. rent jern. En særlig egnet fremgangsmåte er den som er beskrevet i U.S. patent nr. 2 829 042, hvor disse pellets reduseres i en roterende ovn som inneholder et bevegende materiallag, som opptar ca. 30—50 pst. av ovnens volum og inneholder et carbonholdig reduksjonsmiddel. Temperaturen reguleres i forskjellige områder av ovnen uten noen nevne-verdig sintring ved at brennbar gass inn-føres ved utløpet av ovnen, og regulerte mengder av oxygeninneholdende gass inn-føres i banen til den brennbare gass når den beveger seg mot innløpsenden av ovnen, eller den ende hvor disse pellets og carbon-holdige og andre faste materialer innføres i ovnen. Ved en typisk installasjon kan ovnen ha en lengde på ca. 45 m og en indre diameter mellom 1,8 og 2,1 m, med en pas-sende foring av ildfast og trommelisoler-ende materiale. En rekke andre driftsbetin-gelser er beskrevet i patentet.

Oppfinnelsen illustreres best ved det følgende eksempel, som er gitt som en illu-

strasjon og har ikke til hensikt å begrense oppfinnelsen på noen måte. Med mindre noe annet er angitt er deler og pst.er angitt som vektsdeler og vektspst.er.

Eksempel 1.

Pellets fremstilles av en taconittmalm konsentrert til ca. 65 pst. jernoxyd og har en partikkelstørrelse som vil passere gjennom en 300 mesh sikt. Dette materiale blan-des med bentonitt for å gi en blanding inne-holdende 0,5 vektspst. bentonitt, som pelle-tiseres på en standard hellende roterende plate til pellets, med diameter mellom 1,3 og 1,8 cm.

Disse pellets reduseres så i en roterende ovn av den type som er beskrevet i U.S. patent nr. 2 829 042. De reduserte pellets som kommer fra ovnen med en temperatur på ca. 1050—1100° C, overføres uten at de utsettes for atmosfæren, ved hjelp av en innelukket renne til en roterende trommel som avkjøles utenpå med vann på en slik måte at temperaturen av disse pellets nedsettes til 175—230° C i løpet av en periode på ca. 5—6 minutter. Disse pellets, som fremdeles ikke har vært utsatt for atmosfæren, bråkjøles i vann til en temperatur på ca. 30° C. De resulterende reduserte pellets, som inneholder 89 pst. rent jern, hovedsakelig med perlittisk struktur og 11 pst. forurensninger, behandles i henhold til ut-førelsen av foreliggende oppfinnelse, som angitt nedenfor: De således avkjølte pellets deles i syv omtrentlig like porsjoner. 1) En del hele pellets som til sist briketteres tørt. 2) En annen del hele pellets blir påfølgende brikettert vått. 3) En tredje del hele pellets kjeveknuses mens de er tørre til den følgende stør-relsesfordeling: 4) En fjerde del hele pellets kjeveknuses på liknende måte mens de er våte til omtrentlig den samme størrelse som par-tiklene i 3. 5) En femte porsjon hele pellets autogen-males tørt (én behandling) til de føl-gende partikkelstørrelser: 6) En sjette porsjon hele pellets autogen-males tørt (én behandling) til omtrentlig den samme størrelse som i 5. 7) Den syvende og siste porsjon hele pellets knuses og separeres magnetisk alternerende 4 ganger og tørkes så, og man får den følgende partikkelstørrelsesfordel-ing:

Produktet fra hver av de ovenfor nevnte 7 porsjoner briketteres individuelt under anvendelse av 4,99 kg/cm<2> til briketter med sylindrisk form, 5 cm i diameter og varierende tykkelser, nemlig henholdsvis 0,5, 0,75, 1,0, 1,3, 1,5 og 1,8 cm.

De forskjellige briketter prøves ved å bestemme størrelsen av den belastning som er nødvendig for å knuse brikettene når de anbringes på kant. For en brikebtetyk-kelse på mindre enn 1 cm viste brikettene som var fremstilt av det våte autogenmalte materiale større styrke enn det kjeveknuste materiale, men i større tykkelse hadde brikettene fremstilt fra dette materiale en mindre styrke enn det kjeveknuste materiale. Deretter i styrkerekkefølgen kom de briketter som var fremstilt av hele pellets, og de briketter som var fremstilt ad våt eller tørr vei ga omtrent de samme resul-tater.

Materialet som var alternerende malt og magnetisk separert 4 ganger og deretter tørket, resulterende i en blanding med vesentlig lavere innhold av gangsten og mindre overflateareal enn noen av de andre prø-ver, viste overraskende den minste styrke sammenliknet med hvilke som helst av de hele eller delvis knuste pellets. Dette er i overensstemmelse med diskusjonen ovenfor.

Det er åpenbart fra ovenfor nevnte eksempel at den resulterende styrke av brikettene man fikk av hele pellets eller bare delvis knuste pellets i hvert tilfelle er over-legen sammenlignet med den styrke man fikk ved det materiale som var findelt og hvor vesentlige mengder av fremmed materiale var fjernet.

Mens brikettene fremstilt av meget findelt materiale fra hvilket det fremmede materiale ikke er separert, viser mindre styrke enn briketter av tilsvarende materiale fra hvilket det fremmede materiale er magnetisk fjernet, er brikettene av det findelte useparerte materiale ikke desto mindre tilfredsstillende for de fleste formål, når det fremmede materiale ikke utgjør mer enn 20 pst., og det reduserte jern har en perlittisk struktur. I slike tilfeller kan i alminnelighet styrken økes ved å øke briketter-ingstrykket. Det antas også at overdrevne pulveriserings- og knusingsoperas joner gjør jernpartiklene så harde at jernets sam-menbindingsegenskaper nedsettes. Da styrken av brikettene imidlertid forbedres ved anvendelse av større partikler eller hele pellets, kan den ønskete styrke hensiktsmessig oppnås ved at pulveriseringstrinnet gjøres minimalt eller utelates.

Brikettene som er fremstilt i henhold til den foreliggende oppfinnelse, kan variere i størrelse, men det er hensiktsmessig at de ikke har den minste dimensjon mindre enn ca. 0,5 cm, fortrinnsvis ikke mindre enn 1,3 cm, og den største dimensjon ikke større enn ca. 12,5 cm. De trykk som anvendes ved fremstillingen av disse briketter er de som i alminnelighet anvendes til slike formål og bør hensiktsmessig ikke være mindre enn ca. 4725 kg/cm<2>, fortrinnsvis ikke mindre enn 5500 kg/cm-'. Disse briketter kan anvendes i kupolovn, elektriske eller andre smelteovner som er fremstilt for fjerning av slagg.

Det er også funnet at briketter som er fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse kan utsettes for forskjellige typer værbetingelser, inkludert regnskurer og/ eller sne og solskinn, uten at de taper sin styrke.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av delvis reduserte jernmalmbriketter med stor styrke, ved at oxydisk jernmalm med et vesentlig gangartinnhold utsettes for reduksjon i sammenblanding med et fast, carbonholdig materiale ved en temperatur under den temperatur som frembringer simtring og smelting, inntil nevnte malm er metallisert til minst 80 pst., deretter av-kjøles det resulterende, reduserte malmprodukt under ikke oxyderende betingelser til tilnærmet romtemperatur, og deretter, uten separering av jern, gangarter og andre bestanddeler, briketteres nevnte produkt, karakterisert ved at ved avkjølin-gen av det resulterende reduserte malmpru-

dukt til en temperatur som er lavere enn den temperatur ved hvilken martensitt dannes, foregår med en hastighet som er tilstrekkelig langsom til vesentlig å hindre dannelse av martensitt.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at det nevnte reduserte malmprodukt avkjøles til tempera-turer lavere enn ca. 650° C, men ikke vesentlig lavere enn 150° C og bråkjøles deretter til tilnærmet romtemperatur.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte reduserte malmprodukt etter avkjøling til tilnærmet romtemperatur pulveriseres til en forholdsvis liten partikkelstørrelse før brikettering.