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Verfahren zur Herstellung von Schwammeisen
Die Erfindung betrifft das Hüttenwesen, insbesondere Verfahren zur Herstellung von Schwammeisen zwecks Erzeugung von Schwammeisenpulver.
Das von der schwedischen Firma Höganäs entwickelte Herstellungsverfahren für Eisenpulver ist bekannt. Dieser Herstellungsprozess ist in den Aufsätzen von E. Sieurin, Jernkontor. Ann. 66 (3-5), 448-493 [1911] und Esso Oilways 23 (3), 14-19 [1947] ausführlich beschrieben.
Nach diesem Verfahren wird das Eisenpulver durch Zerkleinerung von Schwammeisen hergestellt, das durch Reduktion von Eisenoxyden (Erzkonzentrate) mittels eines festen Desoxydationsstoffes (Koksgrus) erzeugt wurde. Die Reduktion verläuft bei einer Temperatur von 1200 C ; die Dauer des Reduktionsprozesses schwankt zwischen 72 und 96 h.
Es entstehen jedoch dadurch, dass der Erzeugungsvorgang bei einer solch hohen Temperatur und langen Dauer verläuft, Schwierigkeiten ; ausserdem erhält dabei das Schwammeisen infolge langer Haltezeit und hoher Temperatur eine hohe Festigkeit und lässt sich nur schwer zerkleinern.
Der Zweck der Erfindung besteht in der Beseitigung der erwähnten Mängel.
Die andern Ziele und Vorzüge der Erfindung gehen klar aus der weiteren Beschreibung hervor.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, ein Verfahren zur Erzeugung von Schwammeisen und Schwammeisenpulver zu entwickeln, das es ermöglicht, den Erzeugungsverlauf bei niedriger Temperatur und mit kürzerer Dauer zu führen und somit ein Schwammeisen von geringerer Festigkeit zu erhalten sowie auch die Schüttmasse der Beschickung zu vergrössern.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Schwammeisen in einem Arbeitsgang durch Reduktion von Eisenoxyden mit festem Kohlenstoff, der aus der Gasphase abgeschieden worden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass ausschliesslich Kohlenstoff in Form von "gekohltem Eisen" verwendet wird, das 25 bis 40% Kohlenstoff enthält und durch Behandlung von Eisenoxyden, von Eisenschwamm oder von daraus erzeugtem Eisenpulver mit Kohlenwasserstoffen, z. B. Erdgas, bei einer Temperatur von 850 bis 9500C gewonnen wurde.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der Erfindung dargelegt.
Zur Erzeugung von Schwammeisen aus Eisenoxyden wird ein Erzkonzentrat mit einer Korngrösse unter 0, 2 mm, dessen Gesamteisengehalt 70% beträgt, benutzt. Danach wird eine Substanz vorbereitet, die festen Kohlenstoff enthält. Eine solche Substanz, die als Desoxydationsmittel angewandt wird, ist das gekohlte Eisen. Dieses wird durch Behandlung von Schwammeisen in 15.... 25 mm Stückgrösse mittels Erdgas bei einer Temperatur von 850 bis 9500C gewonnen (wobei das erstmalig zum Einsatz kommende Schwammeisen nach einem der beliebigen bekannten Verfahren hergestellt werden kann).
Dabei erfolgt die thermokatalytische Zerlegung des Erdgases und die Aufkohlung des Eisens bis zu 40 Gew.-%.
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Das auf diese Weise erzeugte gekohlte Eisen wird dann 30 min lang mit dem vorher vorbereiteten
Erzkonzentrat vermischt. Das Verhältnis zwischen gekohltem Eisen und Erzkonzentrat beträgt 1 : 3, 3, was einem 9 gew.-% igen Kohlenstoffgehalt der Beschickung entspricht. Die Beschickung wird bis zu einer 40 mm-Schicht geschüttet, dann bis auf 10000C erhitzt und 4, 5 h lang bei dieser Temperatur in
Wasserstoffatmosphäre gehalten, die sich bei oben erwähnter Erzeugung des Desoxydationsmittels (gekohlten Eisens) gebildet hat. Das nach dem hier beschriebenen Verfahren erzeugte Schwammeisen hat einen Gesamteisengehalt von 98% und einen Kohlenstoffgehalt von 0, 05%.
Das abgekühlte
Schwammeisen wird bis zur Pulverkorngrösse zerkleinert, wobei die Zerkleinerung im Vergleich zum Schwammeisen, das nach dem bisher bekannten Verfahren hergestellt wird, infolge einer geringeren Festigkeit leichter verläuft.
Im Zusammenhang damit, dass die Beschickung eine grössere Schüttmasse aufweist und mit den Oxyden gemeinsam auch das mit dem Reduktionsmittel eingetragene metallische Eisen enthält, steigt die Schwammeisenausbeute pro nutzbare Ofenraumeinheit um 26%.
Im weiteren kann ein Teil des Fertigproduktes (Schwammeisen bzw. Schwammeisenpulver) zur Erzeugung des Reduktionsmittels, des gekohlten Eisens, benutzt werden.
In den andern Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann zur Herstellung des Reduktionsmittels sowohl das Eisenpulver allein als auch kombiniert mit Schwammweisen und/oder Eisenoxyden benutzt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens kann als Reduktionsmittel gekohltes Eisen mit einem 25 bis 40 gew.-%oigen Kohlenstoffgehalt angewandt werden.
Zur Schwammeisenerzeugung kann auch das gekohlte Eisen geliefert werden. Jedoch ist die Anwendung eines geschlossenen Erzeugungsumlaufes, wie im Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschrieben wurde, zweckmässiger.
Als eine der möglichen Durchführungsarten des Verfahrens kann die kombinierte Reduktion mit nicht vermischbaren Schichten (festes Reduktionsmittel, z. B. Anthrazit oder Koksgrus-Eisenoxyde) angenommen werden. In diesem Falle wird der Oxydschicht eine bestimmte Menge gekohltes Eisens zugeführt, wodurch die Temperatur gesenkt und der Reduktionsprozess beschleunigt werden kann.
Das Verfahren kann in bestehenden Hüttenbetrieben auf bekannter Ausrüstung durchgeführt werden.