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Verfahren zur Entschwefelung von metallischem Eisenpulver
Metallisches Eisenpulver wird im allgemeinen zur Herstellung von Stahl durch Schmelzen und für pulvermetallurgische Verfahren verwendet. In beiden Fällen ist der Schwefelgehalt der Produkte von wesentlicher Bedeutung.
Beim Schmelzen von Eisenpulver wird die Entschwefelung üblicherweise in der geschmolzenen Masse vorgenommen. Hiezu wird eine Base zusammen mit einem Reduktionsmittel verwendet. Die Base kann Kalk oder ein Alkali und das Reduktionsmittel Kohlenstoff sein, der manchmal im gelösten Zustande in Eisen vorhanden ist. Falls die Schlacke saure Komponenten enthält, wie Kieselsäure, Titanoxyd od. dgl., so ist eine gewisse Menge Kalk zur Neutralisierung dieser Komponenten erforderlich. Diese Kalkmenge wirkt nicht als Entschwefelungsmittel. Nimmt man die Entschwefelung von geschmolzenem Eisen nur mit einer Schlacke vor, so kann man unter den günstigsten Bedingungen 30-40% des im Eisen vorhandenen Schwefels entfernen. Die Kontaktoberfläche zwischen der Schlacke und dem Eisen ist relativ gering.
Es sind daher lange Verfahrenszeiten und heftiges Rühren für die Entschwefelung erforderlich.
Erfindungsgemäss wird der im Eisen vorhandene Schwefel mit Kalk zu Kalziumsulfid bei niedriger Temperatur ohne Schmelzen umgesetzt und das Kalziumsulfid anschliessend durch Schmelzen oder durch andere Mittel entfernt.
Es wurde gefunden, dass man metallisches Eisenpulver entschwefeln kann, wenn man das kohlenstoffhaltige Eisenpulver mit einem kalkhaltigen Entschwefelungsmittel mischt, die Mischung mindestens 1/2 Stunde bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Mischung erhitzt und danach das gebildete Kalziumsulfid und das überschüssige Entschwefelungsmittel aus dem Eisen durch Schmelzen, magnetische Trennung oder Trennung mit Luft entfernt.
Die Entschwefelung wird bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Mischung, vorzugsweise zwischen 5000 C und der Bildungstemperatur von Verbindungen zwischen Kalk und den im Eisen enthaltenen sauren Verbindungen, wie Titanoxyd, Kieselsäure u. dgl., vorgenommen. Besonders günstig sind Temperaturen zwischen 600 und 9000 C.
Die Dauer der Entschwefelungsbehandlung kann beträchtlich schwanken. Die Mischung von Eisen und Kalk wird vorteilhaft eine halbe bis zwei Stunden bei der Entschwefelungstemperatur gehalten, um eine vollständige Entschwefelung vor Abtrennung des Eisens von den Kalziumverbindungen zu erzielen.
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bei Verwendung von 1 bis 100/0, vorzugsweise 3 bis 5% des Entschwefelungsmittels, bezogen auf das Gewicht des Eisens, erhalten.
Die Entschwefelung kann durch Vermischen von fein pulverisiertem Kalk oder Kalkstein mit dem Eisenpulver, Agglomerierung der Mischung und einstündige Erhitzen der Mischung auf wenigstens 6000C vorgenommen werden. Die Hauptmenge Schwefel im Eisen wird so in Kalziumsulfid umgewandelt. Da sowohl das Eisen als auch das Entschwefelungsmittel in sehr fein zerteiltem Zustande vorliegen, erhält man eine grosse Kontaktoberfläche, so dass die Reaktion bei niedriger Temperatur schnell voranschreitet. Wenn die Entschwefelung unterhalb der Temperatur stattfindet, bei der der Kalk und die sauren Komponenten der Schlacke miteinander reagieren, so wird der gesamte zugegebene Kalk für die Entschwefelung wirksam.
Bei dem Schmelzen der Eisen-Kalk-Agglomerate, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren für
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die Entschwefelung erhitzt wurden, ist es überraschend, dass der Schwefel überhaupt nicht oder nur sehr langsam in die Eisenphase zurückkehrt, selbst wenn eine Schlacke mit einem Überschuss an sauren Komponenten verwendet wird. Man kann daher bei dem erfindungsgemässen Verfahren ein Eisen mit niedrigem Schwefelgehalt dadurch erhalten, dass man eine kürzere Schmelzzeit und nur eine Schlacke verwendet.
Schmilzt man eine Mischung von Kalk und Eisen unmittelbar, so wird die Mischung so schnell erhitzt, dass der oben erwähnte Entschwefelungseffekt nicht eintritt.
Soll das Eisenpulver für pulvermetallurgische Verfahren verwendet werden, so wird das Eisen nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit Kalk gemischt und ohne vorherige Agglomeration zur Entschwefelung erhitzt. Die Entschwefelung wird bei einer Temperatur unterhalb der Sintertemperatur der Eisen- . Kalk-Pulvermischung vorgenommen. Nach Abkühlung der Mischung werden das gebildete Kalziumsulfid und der überschüssige Kalk vom Eisen magnetisch oder durch Klassierung getrennt.
Statt Kalk können auch andere Entschwefelungsmittel, beispielsweise Kalkstein, verwendet werden.
Jedoch muss man dann die Mischung auf eine Temperatur erhitzen, bei der Kohlendioxyd abgespalten wird.
Bei der Erhitzung des Eisens zur Entschwefelung findet eine beträchtliche Verminderung des Kohlenstoffgehaltes des Eisens statt. Das Eisenpulver wird daher weicher werden und kann leichter in einem anschliessenden Brikettierungsverfahren gepresst werden.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens liegen darin, dass die Entschwefelung bei niedriger Temperatur vorgenommen wird, dass die verwendete Kalkmenge beträchtlich geringer als bei einer Entschwefelung in geschmolzener Masse ist und dass das. Verfahren schneller und bedeutend wirksamer als
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Beispiel l : Eisenpulver mit einem Gehalt von 0, 100% Schwefel und einer Teilchengrösse von durchschnittlich 10-20 Mikron wurde mit 5 Gew.-% fein pulverisiertem Kalk gemischt, brikettiert und eine Stunde lang bei 600 C erhitzt. Die Briketts wurden danach in einen Stahlofen gegeben. Nach dem Schmelzen betrug der Schwefelgehalt des Eisens 0. 0040/0.
Beispiel 2 : Eine andere Probe des in Beispiel 1 verwendeten Eisenpulvers wurde mit 5 Gew.-% fein gepulvertem Kalk behandelt und bei 6000C eine Stunde lang erhitzt, danach gekühlt, brikettiert und in einen Stahlofen gefüllt. Der Schwefelgehalt des'Eisens betrug nach dem Schmelzen 0, 004%. Zu Vergleichszwecken wurde eine andere Probe desselben Eisenpulvers brikettiert und in einenStahlofen zusammen mit 5 Gew.-% Kalk gefüllt. Nach dem Schmelzen enthielt das Eisen 0, 070% Schwefel.
Eine weitere Probe desselben Eisenpulvers wurde mit 5Gew.-% fein gepulvertem Kalk gemischt, bri- kettert und in einen Stahlofen gefüllt. Nach dem Schmelzen betrug der Schwefelgehalt des Eisens 0, 065%.
Beispiel 3 : Eine andere Probe des in den Beispielen 1 und 2 verwendeten Eisenpulvers wurde mit 5 Gew. -'70 fein zerteiltem Kalk vermischt und eine Stunde lang bei 6000 C erhitzt. Das Eisen wurde danach durch magnetische Trennung gewonnen. Das gewonnene Eisen enthielt 0, 017% Schwefel.
Beispiel 4 : Die Verfahrensweise des Beispiels 3 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass die Mischung eine halbe Stunde lang auf 8000 C erhitzt wurde. Das Eisen wurde durch magnetische Trennung gewonnen. Es enthielt 0, 014% Schwefel.
Beispiel 5 : Die Verfahrensweise des Beispiels 4. wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass das
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Trennung mittels Windsichtung gewonnen wurde. Das gewonnene Eisenfel.
Beispiel 6 : Eine Probe des in den vorhergehenden Beispielen verwendeten Eisenpulvers wurde mit
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fein gepulvertem Kalkstein gemischt, auf 900 C erhitzt und bei dieser TemperatureineStun-PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entschwefelung von metallischemEisenpulver durch Erhitzen mite1nemkalkhalt1gen Entschwefelungsmittel, dadurch'gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Eisenpulver mit dem Entschwefelungsmittel gemischt wird, die Mischung mindestens eine halbe Stunde auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Mischung erhitzt und das gebildete Kalziumsulfid und das überschüssige Entschwefelungsmittel aus dem Eisen durch Schmelzen, magnetische Trennung oder Trennung mit Luft entfernt wird.