DE1542584C

DE1542584C - Verfahren zur Herstellung von Agglo meraten aus Wasser und/oder andere Flussig keiten und gegebenenfalls Additive enthal tendem Ausgangsmaterial

Info

Publication number: DE1542584C
Authority: DE
Inventors: Yoshinosuke Nagoya Mizuno Syoji Kashima Syunsaku Aichi Yasui Senchi Sugiura Taku Nagoya (Japan) BOIj 9 02 Tada
Original assignee: Yahagi Seitetsu K K , Nagoya, Aichi (Japan)
Publication date: 1971-09-09

Description

in drei Stufen, wobei in der ersten Stufe das Aus- 15 fahren im einzelnen erläutert; es zeigen
gangsmaterial in nassem oder trockenem Zustand F i g. 1 und 2 den Ablauf der bisher üblichen Ver

fahren zur Herstellung von Agglomeraten und F i g. 3 den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Agglomeraten.

gemahlen, in der zweiten Stufe das Mahlgut unter
genauer Einhaltung eines vorgegebenen Feuchtigkeitsgrades durch Entwässerung oder Bewässerung
gemischt und in der dritten Stufe das gemischte Mahl- 20 Bei der in F i g. 1 dargestellten Herstellung von gut zu den Agglomeraten geformt wird. In einigen Agglomeraten mit Hilfe des Naßmahlverfahrens wird Fällen werden vor oder während der letzten Stufe
zusätzlich Additive, wie Bindemittel, exothermisch

wirkende Substanzen und andere Reaktions- oder

gung der Agglomeration getrocknet, und der Feuchtigkeitsgrad der umgebenden Atmosphäre wird geregelt. Da die auf die Weise hergestellten Agglo-

das Ausgangsmaterial, dem eine große Menge Wasser (mehr als etwa 25%, abhängig vom Ausgangsmaterial, z. B. über etwa 30% bei feinen Pyritschlacken) zur Hilfsstoffe, zugefügt, und das gemischte, mit den 25 Erzielung eines Breis zugesetzt wurde, in einer Naß-Additiven versehene Mahlgut wird zur Beschleuni- mühle gemahlen. Nach dem Mahlen wird der Brei

entsprechend dem festgelegten Feinheitsgrad in Naßklassieranlagen klassiert, wobei zu große Stücke zur Naßmühle zurückgeleitet werden. Der bis auf

merate noch zuviel Wasser und/oder andere Flüssig- 30 den festgelegten Feinheitsgrad gemahlene Brei wird keiten, beispielsweise bei Eisenerz 7 bis 23% Wasser, in Eindickungsanlagen entwässert. Der verbleibende

Feuchtigkeitsgrad ist jedoch so hoch, daß weitere umfangreiche und schwierige Behandlungen durchgeführt werden müssen, um das Mahlgut auf den gewünschten Feuchtigkeitsgrad zu bringen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Herstellung von Agglomeraten mit Hilfe des Trockenmahlverfahrens darf der Feuchtigkeitsgrad des Ausgangsmaterials, von diesem, von der gewünschten Körnung und

enthalten, müssen sie anschließend getrocknet, gebrannt, geröstet und/oder den verschiedensten Behandlungen unterworfen werden, um die gewünschten Endprodukte zu erhalten.

Abgesehen von speziellen Fällen, in denen die Korngröße und die Eigenschaften der Ausgangsmaterialien nicht verändert zu werden brauchen, da eine Mischung unter bloßem Zusatz von Wasser,

gegebenenfalls Additiven, zur Herstellung der Agglo- 4° der verwendeten Trockenmühle abhängig, nur relativ

gering sein. Da die Ausgangsmaterialien im allgemeinen einen zu hohen Feuchtigkeitsgrad aufweisen, ist vor dem Mahlen meist eine Trocknung erforderlich, insbesondere wenn ein hoher Feinheitsgrad des

merate ausreicht, verlaufen die heutzutage in der Industrie allgemein üblichen Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten in der vorerwähnten Weise. Die speziellen Eigenschaften der Endprodukte,

die Leistungsfähigkeit der Anlage und die Produk- 45 Mahlgutes gefordert wird. Der Grund, warum die tionskosten werden in weitem Maße durch die Art Ausgangsmaterialien erst nach erfolgter Trocknung des Mahlens, Mischens und der übrigen Behandlun- behandelt werden, liegt darin, daß, beispielsweise gen beeinflußt. bei Verwendung einer Kugelmühle, ein zu hoher

Ganz allgemein wird heute das der Formmaschine Feuchtigkeitsgrad zu einem schmierenden Mahlgut zur Herstellung der Agglomerate zuzuführende Mahl- 50 und zu Verstopfungserscheinungen führt sowie manch-■ gut entweder nach dem Naß- oder nach dem Trockenverfahren hergestellt, wobei es sich hier vor allem
um unterschiedliche Durchführungsarten des Mahlens
handelt. „

Beim Naßverfahren mit Naßmahlung sind zu-55 mäßen Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten sätzlich zur Naßmühle spezielle Entwässerungsan- wird das Ausgangsmaterial in feuchtem Zustand in lagen sowie ein Mischer erforderlich, während beim einer Kugel- oder Stabmühle mit den entsprechenden Trockenverfahren mit Trockenmahlung zusätzlich Additiven vermischt, gemahlen und geknetet und zu der der Trockenmühle vorgeschalteten Entwässe- sodann direkt bzw. nach Zusatz einer geringen Menge rurigsanlage ein der Trockenmühle nachgeschalteter 60 Wasser agglomeriert.

mal das Mahlen sogar unmöglich macht. Das Trockenmahlverfahren ist daher nur zur Erzeugung von pulverförmigem Mahlgut geeignet.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten erfindungsge-

Staubfänger und ein Mischer benötigt werden.

Die Aufbereitung des Ausgangsmaterials zur Her stellung der Agglomerate ist daher nicht nur zeit aufwendig, sondern die notwendigen Anlagen sind

auch recht umfangreich und kompliziert, so daß die 65 materialien mit einem derartigen Feuchtigkeitsgrad Produktionskosten verhältnismäßig hoch liegen. als feuchte Ausgangsmaterialien bezeichnet.

Angesichts dieser offenkundigen Nachteile der be kannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe

Der geeignete Feuchtigkeitsgrad der Ausgangsmaterialien kann stark schwanken. So enthalten beispielsweise Eisenerze gewöhnlich 7 bis 23% Wasser. In der folgenden Beschreibung werden Ausgangs-

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird derartiges feuchtes Ausgangsmaterial in feuchtem Zu-

3 4

stand gemahlen, ohne daß man sich hierbei an das hier die Rede ist, einzusetzen, und es gibt auch keine

Naß- oder Trockenmahlen hält, da hierbei zeit- industriellen Beispiele hierfür.

raubende und aufwendige Verfahrensschritte erforder- Nachstehend werden einige praktische Beispiele

lieh sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

wird daher das Mischen, das Mahlen und das Kneten 5

in einem Zuge durchgeführt. In der Beschreibung I. Beispiel

wird ein derartiges Verfahren als »Feuchtmahlen« _T , _A η. α \r u ■ ■ u«.

bezeichnet. Wie aus einem Vergleich der F i g. 1 I. 1. Aufbau der Versuchsemnchtung

bis 3 hervorgeht, ergeben sich aus dem erfindungs- a) Stabmühle

gemäßen Verfahren sehr bemerkenswerte Vorteile, io _ .... , _A. \

da hierbei die Anlage zur Durchführung des Ver- ^T^^e ^Seitl'^chJ ^Abgabe

fahrens im Vergleich zu den bisherigen Verfahren _ , . ^ J¹ ^

sehr einfach und wirtschaftlich wird, insbesondere Trommelabmessung

zur Behandlung feuchten Ausgangsmaterials mit rela-

tiv geringer Korngröße, obwohl ein äußerst wirkungs- 15 * ί u - «■ 1 ™ % 1

volles Mahlen nicht ohne weiteres zu erwarten wir. Abgabeöffnungen ....... 100 mm 0 χ 5

Bezüglich der Mahl verfahren für die verschiedenen blektromotor lyKW

Ausgangsmaterialien wurden bisher, das Naß- und Die Stabmühle wurde in eine Kugelmühle umTrockenverfahren durchgeführt, und es wurde all- gewandelt, indem an den Abgabeöffnungen Fanggitter gemein als äußerst schwierig angesehen, industriell 20 angeordnet wurden, große Mengen relativ feiner Ausgangsmaterialien

in feuchtem Zustande zu mahlen, da meist Verstop- ,. ~ , _Oi.. .. ,

fungserscheinungen auftragen, es sei denn, daß relativ ^{b) TrOmmel zum} Stuckigmachen

grobes Ausgangsmaterial oder andere ganz spezielle Type kurze Trommel

Bedingungen vorlagen, unter denen das Ausgangs- 25 Trommelabmessung ..'.... 500 mm 0

material gemahlen wurde. Insbesondere wurde bisher χ 2705 mm

kein Versuch unternommen, um ein »Feuchtmahlen« Drehzahl 14,4 bis 56 U/min

bei der Herstellung feuchter Agglomerate, von denen Test-Drehzahl 22 U/min

I. 2. Ausgangsmaterial

Feuchtes Ausgangsmaterial aus verschiedenen Sorten von Eisenpyritschlacken und Eisenpyriterzen gemischt mit Bentonit und Wasser.

I. 3. Chemische Analyse des Ausgangsmaterials

Total %	FeO %	SiO, %	Al₂O₃ %	MgO %	CaO %	Cu %	S %	P %
59,12	13,41	9,87	0,85	0,62	0,32	0,29	0,98	0,01

I. 4. Kornanalyse, Wassergehalt usw. des Ausgangsmaterials

	• Kornanalyse	+ 74 μΙΏ 25,5	74-53 μΐη 12,0	53-44 μηι 7,5	— 44 μΐϊΐ 55,0	Wassergehalt %	Schüttgewicht g/cm³	Kornoberfläche cm²/g
Maschen weite .. Durchgang, % ..	18,2	1,10	2748

Tabelle I. 1.
Resultate des Feuchtmahlens bei Eisen pyritschlacken

Test	Unbehandeltes Material	ι 1. Versuch	2. Versuch	3. Versuch	4. Versuch
Wassergehalt des Ausgangsmaterials, %	■ 18,2	18,0-18,6	18,9-19,1	18,6-19,0	18,8-19,6

Fortsetzung

Test	Unbehandeltes Material	I.Versuch	2. Versuch	3. Versuch	4: Versuch
Eingefüllte Stäbe in Stabmühle Stückzahl 75 mm 0 χ 1400 mm 65 mm 0 χ 1400 mm 50 mm 0 χ 1400 mm Gesamtgewicht, kg Füllung der Mühle, % Speisemenge an Ausgangsmaterial/h ... Eingefülltes Ausgangsmaterial Schüttgewicht, g/cm³ Kornverteilung, % Maschenweite + 74 μΐη Maschenweite 74-53 μΐη Maschenweite 53-44 μΐη Maschen weite —44 μΐη Spezifische Oberfläche, cm²/g	1,10 25,5 12,0 7,5 55,0 2748	20 1 1 961,8 . 22,9 ' 2,04 1,31 21,5 11,0 4,5 63,0 3759	10 473,2 11,3 0,56 1,38 20,5 . 11,01 4,5 64,0 4098	20 15 2 . 1441,2 34,3 1,92 1,51 18,0 9,0 .6,0 67,0 . 4363	20 15 2 1441,2 34,3 1,51 1,64 17,0 9,5 4,5 69,0 4571

Tabelle I. 2. Resultate des Agglomerationstestes bei Eisenpyritschlacken

Test

Unbehandeltes Material

!.Versuch

2. Versuch	3. Versuch	4. Versuch
18,8	17,3	17,5
5	5	,5
6,2	7,5	8,0
8,0	9,4	10,2
9,8	10,0	11,0
24,8	38,5	56,3
1,0	1,2	1,3
0,74 .	0,91	0,99
0	0"	0
2,33	2,41	2,43
1,40	1,45	1,46
6,83	7,97	11,23
' 3,27	3,59	4,12

Bemerkungen

Feuchtigkeitsgehalt beim
Formen in %

Einsatzgewicht, kg

Feuchte Formlinge
Durchschnittlicher Durch-. messer
Formzeit

. 4 Minuten

Minuten

22,8 5

19,2 5

Anzahl der Prüfungen
bei Fälltest (300 mm)

Druckfestigkeit

kg/Pellet

3,6 6,0

7,2

9,1

0,75 0,58

5,5 8,0 9,0

19,5

0,80 0,60

Trockene Formlinge
Anzahl zerbrochener
Pellets bei schneller
Erhitzung

Spezifisches Gewicht
scheinbares spezifisches
Gewicht, g/cm³

Schüttdichte
Druckfestigkeit
kg/Pellet ...

kg/cm²

2,04 1,231

3,14 1,47

2,34 1,40

4,78 2,41

Durchschnittlicher ■ Stückdurchmesser nach jeweiliger Formzeit

Durchschnittlicher Wert bei 5 Stück von 11 bis
14mm0

Rapide Erhitzung im Ofen auf 1000⁰C

1 Ostündige Trock-• nungin 100⁰C Luft

Durchschnittswert bei 5 Stück, 16 bis 18mm0

Fortsetzung

Test	Unbehan- deltes Material	1. Versuch	2. Versuch	3. Versuch	4. Versuch	Bemerkungen
Gebr. Formlinge Spezifisches Gewicht scheinbares spezifisches Gewicht, g/cm³ Schüttdichte Druckfestigkeit kg/Pellet kg/cm²	2,34 .1,41 77,5' 36,7	2,70 1,62 106,3 50,4	2,70 1,62 130,0 67,4	2,86 1,72 156,0 96,7	2,89 1,74 173,0 96,7	Im Muffelofen 2 Stunden bei 1150⁰C Durchschnittswert bei 5 Stück, 15 bis 17 mm 0

Dabei ist das scheinbare spezifische Gewicht ρα = ρ(\— p) mit ρ = spezifisches Gewicht und p = Porosität. Die Resultate der Beispiele zeigen, daß feuchtes Ausgangsmaterial aus relativ feinkörnigen Pyritschlacken und anderen, Eisenerzen mit etwa 55% Teilchen mit Durchmessern kleiner als 44 μΐη kontinuierlich in Stabmühlen behandelt werden kann, ohne daß Verstopfungen eintreten und daß, wenn das Ausgangsmaterial so fein gemahlen wird, daß es etwa 70% Teilchen mit Durchmessern kleiner als 44 μΐη enthält, wobei es gleichzeitig innig gemischt, geknetet usw. wird, die Schüttdichte des zu agglomerisierenden Materials erhöht wird, und der für dieses Agglomerisieren erforderliche Wassergehalt von etwa 22,8 auf etwa 17,5% gesenkt wird. Auf diese Weise lassen sich festere und stärker verdichtete feuchte Formlinge, deren Bruchfestigkeit um das 9- bis 50fache erhöht wird und deren Druckfestigkeit von etwa 0,6 auf etwa 1,0 kg/cm² ansteigt, in großen Mengen und in relativ kurzer Zeit herstellen. Diese feuchten Formlinge haben praktisch genug Festigkeit, um schnell getrocknet und gebrannt werden zu können. Durch Brennen bei etwa 1150° C lassen sich ausgezeichnete Agglomerate herstellen, deren scheinbares spezifisches Gewicht von etwa 2,3 auf 2,9 g/cm³ und deren Druckfestigkeit von 37 auf 97 kg/cm² ansteigen.

Bei den experimentellen Angaben ist vor allem zu beachten, daß, obwohl die Ausgangsmaterialien in einer Stabmühle zerkleinert wurden, eine Verbesserung der Backfahigkeit ohne weiteres festzustellen ist. Gerade dies ist eines der hervorstechenden Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Agglomeraten, daß an Ort und Stelle lediglich unter Zusatz einer geringen Menge Wasser, falls dies unbedingt erforderlich sein sollte, agglomeriert werden kann. Diese Erfolge lassen sich niemals durch die bisher üblichen Naß- oder Trockenmahlverfahren erzielen. Da sowohl bei dem Naß- wie dem Trockenmahlverfahren lediglich eine einwandfreie Mahlung und einfache Mischung durchgeführt werden kann, ist eine kräftige Mischwirkung wie beim »Feuchtmahlen« mit gleichzeitigem Mischen, Mahlen und Kneten sowie eine Verbesserung der Agglomerationseigenschaften des Ausgangsmaterials nicht zu erwarten.

II. Beispiele der bei betriebsmäßigen Durchführung erzielten Resultate

Noch bessere Resultate als in den Versuchen können bei betriebsmäßiger Durchführung erwartet werden, da hier die Wirkung der Mahlanlage, beispielsweise einer Stabmühle od. dgl., sowie die Leistung der Formmaschine größer ist.

Bei einer betriebsmäßigen Durchführung wurde überraschenderweise festgestellt, daß das Feuchtmahlen erfolgreich selbst in einer speziellen Kugelmühle, die periphere Abgabeöffnungen besitzt, praktisch durchführbar ist. Die Resultate hierbei waren wesentlich besser als beim Einsatz von Stäben.

Der Betrieb besitzt eine Reihe von Schachtsinteröfen mit einem inneren Volumen von 153 m³, welche ausschließlich mit Gichtgas beheizt werden, wobei außerdem Silos für das Ausgangsmaterial, Einrichtungen zum Vormischen, Formen, Verladen, Entladen und Sieben sowie Transporteinrichtungen usw. vorgesehen sind. In diesem Betrieb wird großstückiger Einsatz für Hochöfen zur Roheisenherstellung aus Eisenerzen, wie pulverigen Pyritschlacken, in praktisch der gleichen Qualität wie bei den vorhergehenden Experimenten erzeugt. Zwischen dem Vormischer und der Formmaschine ist in der Anlage eine »Dampfmühle« nach der Erfindung eingesetzt.

In der nachstehenden Tabelle II sind die bei den praktischen Verfahren erzielten Resultate im einzelnen dargestellt. Hierbei sind die einzelnen Arbeitsgänge in drei Stufen eingeteilt, und zwar

1. die erste Stufe, bevor die Stabmühle eingeschaltet wurde,

2. die zweite Stufe nach Einschaltung der Stabmühle und

3. die dritte Stufe nach Umwandlung der Stabmühle in eine Kugelmühle mit spezieller Einrichtung an der Abgabestelle.

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Tabelle II

10

Ohne Mühle Mit
Stabmühle

Mit
Kugelmühle

Bemerkungen

Ausgangsmaterial direkt vor der Formung. Durchgang in % bei

Maschenweite, 44 μηι

Schüttdichte, g/cm³

Feuchte Formlinge

Wassergehalt, %

Druckfestigkeit, kg/cm²

Bruchfestigkeit, %

scheinbares spezifisches Gewicht,

g/cm³

Schüttdichte, g/cm³

Gebr. Formlinge

Durchschnittlicher Durchmesser, mm
Tumbler-Index

55,1
1,1

18,2
0,9
30

2,35 1,06

21,0 , 71,1

Druckfestigkeit, kg/em² .
Bruchindex +10 mm %

Schüttdichte, g/cm³

Tagesleistung

t/Tag

Brennstoffverbrauch, 10³ · Kcal
Staubanfall, %

49
92,9

1,37

295
540
17,4 61,7
1,35

14,5

1,54
57

2,65
1,38

18,5
89,7

68,7
1,4

14,1
1,68

75

2,80
1,60

16,0
90,8

Naßsiebung. In 1-1-Behälter geschüttet

113
96,9

1,65

400
300
7,8

117
97,8

1,71

486
150'
5,9

Ungebr. Stücke nach 2maligem Fall aus 1 m Höhe. In 10-1-Behälter eingeschüttet

Prozentsatz der Formlinge über 5 mm 0 nach 200 Umdrehungen (ASTM-Tumbler-Test, vergleichbar mit Trommeltest nach DIN 52712)

Prozentsatz der Formlinge über 10 mm nach 4maligem Fall aus 2 m Höhe. In 10-1-Behälter eingeschüttet

Aus Tabelle II ergeben sich die bei Einsatz der Kugelmühle erzielten Erfolge. Insbesondere die Bruchfestigkeit der Agglomerate liegt um das 2'/₂-fache höher als in dem Falle, in dem die Kugelmühle noch nicht vorhanden war, und um das l,3fache höher gegenüber dem Einsatz der Stabmühle, so daß eine wesentliche Verbesserung festzustellen ist. Die Druckfestigkeit der im Gichtofen gebrannten Agglomerate lag um das 2,4fache höher als in dem Falle, in dem die Kugelmühle nicht eingesetzt wurde, und der Wert liegt auch höher gegenüber dem durch eine Stabmühle erzielbaren, während der Tumbler-Index der gebrannten Agglomerate bei der Kugelmühle bemerkenswert höher lag.

Aus der untersten Spalte der Tabelle II ergibt sich auch eine wesentliche Verbesserung der Tagesleistung der Anlage, eine wesentliche Senkung des Brennstoffverbrauch« und eine wesentliche Senkung der Staubentwicklung. Ein Vergleich der Betriebs- und Unterhaltungskosten einer Kugelmühle mit denen der Stabmühle zeigt, daß erstere in der Praxis wesentlich vorteilhafter ist als bisher allgemein angenommen wurde.

Bei der Kugelmühle fürchtete man genau so Verstopfungserscheinungen, wie dies der bisherigen Mei nung der Fachleute entsprach, aber bei der praktischen Durchführung ergab sich, daß das Ausgangsmaterial kaum an der Innen wandung der Kugelmühle anklebte. Selbst wenn ein derartiges Anhaften einmal eintreten sollte, kann die Wandung ohne Schwierigkeiten gereinigt werden, so daß der Betrieb kontinuierlich ohne jegliche Störung durchgeführt werden konnte.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten aus Wasser und/oder andere Flüssigkeiten und gegebenenfalls Additive enthaltendem Ausgangsmaterial für die Hütten-, Chemie-, Brennstoff-, Keramik-, Zement- und Kunstdüngerindustrie, insbesondere aus Pyritschlacke für die Herstellung von Roheisen oder Nichteisenmetallen, wobei das Ausgangsmaterial in feuchtem Zustand vermischt, gemahlen, geknetet und sodann unmittelbar bzw. nach Zusatz einer geringen Menge Wasser agglomeriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen, Mahlen und Kneten in einer Kugel- oder Stabmühle vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feuchte Ausgangsmaterial 7 bis 18% Wasser enthält.

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