FI107454B

FI107454B - Menetelmä ferroseosmateriaalien sintraamiseksi

Info

Publication number: FI107454B
Application number: FI992590A
Authority: FI
Inventors: Helge Krogerus; Paeivi Oikarinen; Timo Lintumaa; Esko Lamula
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-08-15
Also published as: FI19992590A; DE60020169D1; AU2175901A; EP1263994A1; ATE295432T1; EA200200621A1; US6858176B2; US20040071583A1; EP1263994B1; AU772743B2; CN1402799A; WO2001040527A8; CN1220783C; NO20022497D0; WO2001040527A1; BR0016004A; EA004129B1; ZA200204016B; NO20022497L

Description

107454

MENETELMÄ FERROSEOSMATERIAALIEN SINTRAAMISEKSI

Tämä keksintö kohdistuu menetelmään rautaoksidipitoisten ferroseosmateriaa-lien sintraamiseen jatkuvatoimisella nauhasintrauksella ja pelkistysaineena 5 käytetyn hiilipitoisen materiaalin syöttämiseen sintrattavaan materiaaliin.

Hiilipitoista kiinteää materiaalia, kuten koksia, käytetään energian lähteenä ferroseosmateriaalien sintrauksessa. Ferroseosmateriaalien sintrauksessa tarvittava hiilipitoisen materiaalin määrä vaihtelee ferroseosmateriaalista 10 riippuen välillä 1 - 3 % laskettuna sintrattavan ferroseosmateriaalin kokonaismäärästä. Sintrauksessa käytettävä hiilipitoinen materiaali on hienojakoista ja se lisätään sintrattavaan materiaaliin tavallisesti ennen sintrausta suoritettavan materiaalin pelletoinnin yhteydessä. Materiaalin pelletoinnissa hienojakoisesta ferroseosmateriaalista, siihen lisätystä sideaineesta ja hiilipitoisesta materiaa-15 lista muodostetaan tavallisesti erityisessä pelletointirummussa läpimitaltaan 5 -18 millimetriä olevia pellettejä, jotka edelleen sintrataan kuuman kaasun avulla sellaisiksi, että pelletit voidaan sellaisenaan syöttää sulatusuuniin varsinaisen ferroseoksen valmistamiseksi.

« I

' I t : , ·, 20 Pelletoinnin yhteydessä lisätty hiilipitoinen materiaali on pääosin pelletin sisäs- • f C t sä. Sintrauksen yhteydessä hiilipitoinen materiaali hapettuu sintraukseen » · käytettävän kaasun sisältämällä hapella, ja hiilipitoisen materiaalin ollessa :T: pelletin sisässä hiilipitoinen materiaali aikaansaa pelkistävät olosuhteet myös muutoin hapettavassa atmosfäärissä pelletin sisäosissa. Tällöin ferroseosmate- » · » v : 25 naalissa olevat rautaoksidit pelkistyvät jopa metallisiksi. Koska rautaoksidien »»» v * pelkistysreaktiot ovat endotermisiä ja siten lämpöä kuluttavia, osa hiilipitoisesta *·.*·: materiaalista kuluu muuhun kuin haluttuun sintrauspatjan lämpötilan nostami- seen sintrauslämpötilaan 1300 - 1600 °C. Mikäli käsiteltävä ferroseosmateriaali sisältää lisäksi hydroksideja ja/tai karbonaatteja, hiilen kato pelkistäviin lämpöä-30 kuluttaviin haittareaktioihin lisääntyy.

107454 2

Edelleen ferroseosmateriaalit, kuten eräät kromiitit, saattavat sisältää runsaasti hapettunutta kolmiarvoista rautaa, joka pelkistyy hyvin voimakkaasti, jos sintra-uksessa käytettävä hiili on sintrattavan pelletin sisällä. Sama ilmiö on havaittavissa prosessoitaessa malmeja ja pölyjä, jotka sisältävät runsaasti esimerkiksi 5 rautaoksideja, nikkelioksidia, kuparioksidia, kobolttioksidia ja muita helposti pelkistyviä yhdisteitä. Näissä tapauksissa hiilipitoisen materiaalin käyttö sintrattavan pelletin sisällä on usein mahdotonta tai hiilipitoista materiaalia voidaan käyttää vain olennaisen vähän.

10 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisia haittapuolia ja aikaansaada entistä parempi ja hiilipitoisen materiaalin käytön kannalta entistä edullisempi menetelmä ferroseosten sintraamiseksi niin, että vältetään sintrattavan materiaalin liiallinen pelkistyminen, mutta samalla vähennetään hiilipitoisen materiaalin käyttöä. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit 15 selviävät oheisista patenttivaatimuksista.

Keksinnön mukaisesti ferroseosmateriaalista ja siihen lisätystä sideaineesta valmistetaan sintrausta edeltävänä prosessivaiheena edullisesti pelletointirum-mussa pellettejä, jotka sintrataan hiilipitoista materiaalia käyttäen edullisesti 20 esimerkiksi nauhasintrauslaitteessa. Tällöin sintrattavista pelleteistä muodostetaan jatkuvatoimisen nauhasintrauslaitteen nauhalle sintrausta varten paksuu-:T: deltaan olennaisen tasainen ja leveydeltään olennaisesti nauhasintrauslaitteen v : levyinen pellettipatja, joka kuljetetaan nauhasintrauslaitteen nauhan mukana eri sintrausvaiheiden läpi. Sintrauksessa tarvittavasta hiilipitoisesta materiaalista ··» : 25 ainakin osa lisätään nauhasintrauslaitteen nauhalle muodostetun pellettipatjan « · · • · « '·* * pintaan olennaisen tasaisena kerroksena edullisesti koko pellettipatjan levey- 4 4 \**: deltä ennen pellettipatjan joutumista sintrauksen ensimmäiseen vaiheeseen, 4 esikuumennusvaiheeseen. Osa sintrauksessa tarvittavasta hiilipitoisesta i materiaalista voidaan syöttää keksinnön mukaisesti siten, että hiilipitoinen 30 materiaali syötetään sintrausalustalle olennaisen samanaikaisesti pellettipatjan 107454 3 muodostavien pellettien kanssa, jolloin hiilipitoinen materiaali joutuu pellettipat-jan sisäosiin, mutta kuitenkin valmiiden pellettien pintaan.

Hiilipitoisena materiaalina keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan 5 käyttää koksia, puuhiiltä, kivihiiltä, hiilipitoisia prosessijätteitä tai hiilipitoisia pölyjä. Hiilipitoisena materiaalina voidaan käyttää myös eri hiilipitoisten materiaalien yhdistelmää, joka sisältää ainakin kahta komponenttia koksin, puuhiilen, kivihiilen, hiilipitoisten prosessijätteiden tai hiilipitoisten pölyjen muodostamasta ryhmästä.

10

Lisättäessä hiilipitoista materiaalia keksinnön mukaisesti nauhasintrauslaitteen nauhalle jo muodostetun pellettipatjan pintaan tämän hiilipitoisen materiaalin sisältämä lämpöenergia kokonaisuudessaan saadaan kohdistettua pellettipatjan pintaosaan ja lämpöenergia siirtyy pellettipatjan läpi johdettavan hapettavan 15 kaasun mukana pellettipatjan sisäosiin ja edelleen pellettipatjan pohjaosaan. Hiilipitoisen materiaalin ollessa pellettipatjan pinnalla hiilipitoinen materiaali joutuu kosketukseen hapettavan kaasun kanssa, ennen kuin hapettava kaasu ... saavuttaa varsinaisen pellettipatjan. Näin hiilipitoinen materiaali saadaan ,·«, reagoimaan hapettavan kaasun kanssa, jolloin hiilipitoinen materiaali muuttuu : .·. 20 kaasumaiseen muotoon samalla luovuttaen sisältämäänsä lämpöenergiaa I | 1 4 pellettipatjan kuumentamiseen. Kaasumaisena ollessaan hiilipitoinen materiaali * · kulkeutuu kaasun mukana pellettipatjan läpi kuumentaen siten pellettipatjaa « :T: koko pellettipatjan paksuudelta ja leveydeltä.

··» : 25 Syöttämällä ainakin osa sintrauksessa tarvittavasta hiilipitoisesta materiaalista • · · v : sintrattavan pellettipatjan pintaan hiilipitoinen materiaali pellettipatjan pintaan :/·: syötetyltä osaltaan kohtaa pellettipatjan edullisesti vasta kaasumaisena olles- saan. Koska hiilipitoinen materiaali on kaasumaisena näin olennaisesti :* ·.: kokonaan hiilidioksidimuodossa ja vähäisessä määrin hiilimonoksidina, tällainen 30 kaasumainen hiilipitoinen materiaali ei toimi olennaisesti siinä määrin pelkisti-menä, että olennaisia määriä esimerkiksi rautaoksidia pelkistyisi. Näin jo ennen 107454 4 pellettipatjan sisäosiin menoa kaasumaiseksi muuttunut hiilipitoinen materiaali toimii edullisesti vain pellettipatjan kuumentamiseksi, mikä sinänsä vähentää olennaisesti hiilipitoisen materiaalin tarvetta.

5 Hiilipitoisen materiaalin palamisnopeuteen pellettipatjassa voidaan edullisesti vaikuttaa syötettävän hiilipitoisen materiaalin partikkelikoolla. Mikäli käytetään olennaisen suurta partikkelikokoa, esimerkiksi 4-10 mm, hiilipitoisen materiaalin palamisnopeus hidastuu ja osa pellettipatjan pintaan syötetystä materiaalista menee palamattomana syvemmälle pellettipatjaan. Tällöin lämpötilajakautu-10 masta saadaan tasaisempi kuin, jos käytetään pientä partikkelikokoa. Pienellä partikkelikoolla hiilipitoisen materiaalin palaminen tapahtuu olennaisen nopeasti heti pellettipatjan pinnalla.

Hiilipitoisen materiaalin palamisnopeuteen voidaan vaikuttaa myös siten, että 15 osa hiilipitoisesta materiaalista syötetään sintrausalustalle olennaisen samanaikaisesti, kuin pellettejä syötetään sintrausalustalle sintrattavan pellettipatjan muodostamiseksi. Näin osa hiilipitoisesta materiaalista saadaan pellettien .··, pinnalle pellettipatjan sisäosaan. Tällöinkin hiilipitoinen materiaali saadaan . ; , syötettyä jo valmiiden pellettien pinnalle, jolloin hiilipitoinen materiaali kiinteässä : , \ 20 muodossaan ei pääse olennaisesti reagoimaan pellettien sisäosien pelkistyvien :*«.· oksidien kanssa.

• · • · · • · · • · ·

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa esimerkiksi siten, että kaikki sintrauksessa tarvittava hiilipitoinen materiaali syötetään jo valmiin pellettipatjan v : 25 pintaan. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan kuitenkin soveltaa myös • · · *·[ * niin, että kaikki sintrauksessa tarvittava hiilipitoinen materiaali syötetään • · sintrausalustalle olennaisen samanaikaisesti pellettipatjan muodostavien pellet-tien kanssa. On myös mahdollista soveltaa keksinnön mukaista menetelmää myös siten, että osa hiilipitoisesta materiaalista syötetään sintrausalustalle 30 pellettipatjaa muodostettaessa ja osa valmiin pellettipatjan pinnalle. Lisäksi keksinnön mukaista menetelmää voidaan haluttaessa soveltaa myös niin, että 107454 5 osa, edullisesti enintään 30 paino-% hiilipitoisesta materiaalista syötetään jo pelletoinnin yhteydessä, jolloin tämä osa hiilipitoisesta materiaalista pääosin joutuu pellettien sisäosiin. Tällöinkin pääosa, ainakin 70 paino-% hiilipitoisesta materiaalista syötetään jo valmiiden pellettien pinnalle ennen pellettien joutu-5 mistä sintrausvaiheeseen.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää edullisesti rautaoksidipitoi-sille ferroseosmateriaaleille. Keksintöä voidaan lisäksi soveltaa esimerkiksi nikkelioksidia, kuparioksidia, kobolttioksidia ja muita helposti pelkistyviä yhdis-10 teitä, kuten hydroksideja tai karbonaatteja, sisältäville ferroseosmateriaaleille.

I I

I « I

I |

I < I

• I

• · t · · • · · • * « « · · • · · • · · m • mm • · · ·· m • mm rnmm 'mmm • · • · ·

• M

• t « · ·

Claims

6 107454
1. Menetelmä ferroseosmateriaalien sintraamiseksi jatkuvatoimisella nauhasint-rauksella, jossa menetelmässä sintrattavista pelleteistä muodostetaan sintraus- 5 alustalle olennaisen tasainen pellettipatja, ja joka pellettipatja kuljetaan sintrausalustalla sintrauksen eri vaiheiden läpi ja sintrauksen yhteydessä pellet-tipatjan läpi johdetaan kaasua, tunnettu siitä, että ainakin pääosa pellettipatjan kuumentamiseksi sintrauslämpötilaan tarvittavasta hiilipitoisesta materiaalista syötetään valmiiden pellettien pintaan ennen pellettien joutumista 10 sintrausvaiheeseen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa hiilipitoisesta materiaalista syötetään pellettipatjan pinnalle.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa hiilipitoisesta materiaalista syötetään sintrausalustalle olennaisesti samanaikaisesti pellettipatjan muodostavien pellettien kanssa.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osa hiilipi-20 toisesta materiaalista syötetään pellettipatjan pinnalle ja osa pellettipatjan muodostavien pellettien syöttämisen yhteydessä pellettien joukkoon. • · # · · • · · • · · :T: 5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin 70 paino-% sintraukseen tarvittavasta hiilipitoisesta materiaa- • · · : 25 lista syötetään valmiiden pellettien pintaan ennen pellettien joutumista sintraus- • ♦ · • · · *·* * vaiheeseen. • · * * ♦ • ·«
6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipitoisen materiaalin palamisnopeutta säädetään hiilipitoisen • «« 30 materiaalin partikkelikoolla. 7 107454
7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipitoisen materiaalin palamisnopeutta säädetään syöttämällä osa hiilipitoisesta materiaalista pellettien joukkoon.
8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipitoisena materiaalina käytetään koksia.
9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipitoisena materiaalina käytetään puuhiiltä. 10
10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipitoisena materiaalina käytetään kivihiiltä.
11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että hiilipitoisena materiaalina käytetään hiilipitoisia prosessijätteitä.
12. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipitoisena materiaalina käytetään hiilipitoisia pölyjä. , 20
13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, • · :*·*: tunnettu siitä, että hiilipitoisena materiaalina käytetään eri hiilipitoisten materi- :T: aalien yhdistelmää, joka sisältää ainakin kahta komponenttia koksin, puuhiilen, kivihiilen, hiilipitoisten prosessijätteiden tai hiilipitoisten pölyjen muodostamasta : 25 ryhmästä. • · · I I ( • · · » · · • · · » · • · · • « · i * · • · φ · 8 107454