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Perfectionnements aux procédés de concentration métallurgiques de matières premières.
La présente invention a pour objet la concentration du manganèse à partir d'alliages dans lesquels ce métal est. présent conjointement avec du fer. L'invention est également applicable à des alliages de fer et de chrome pour la concentration du chrome.
Dans les méthodes connues pour la concentration du manganèse à partir de ces alliages, on utilise le mode opératoire approximatif suivant.
L'alliage fondu est soumis à un procédé d'oxydation, par exemple l'un des procédés d'affinage métallurgique usuels, Le manganèse est ainsi oxyde et se sépare en
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premier sous forme de scorie, tandis que les taux possédant une affinité moindre pour l'oxygène, notaient le fer, restent dans le bain métallique. Cette scorie d'affinage contient donc le manganèse concentré sous forme d'oxyde, et la scorie peut être enlevée avant qu'une trop grande quantité de fer ait eu le temps de s'oxyder et de rejoindre la scorie, en provoquant ainsi une réduction de la concentration du manganèse. La réalisation de ce procédé exige une scorie très fluide.
En raison du point de fusion élevé des oxydes de manganèse, la scorie obtenue devient visqueuse lorsque sa teneur en manganèse augmente et la réalisation du procédé est difficile et donne un faible rendement en manganèse. Eu égard à ces conditions l'application de cette méthode est restée très limitée. La présente invention a pour but l'obtention d'une scorie riche en manganèse et dont le point de fusion est bas.
Les conditions semblent en pratiqua être théoriquement les mêmes pour les alliages de fer et de chrome.
En conséquence la présente invention concerne un procédé pour le traitement d'alliages contenant du fer et du manganèse, qui comprend la concentration du manganè- , se ou du chrome, ou du fer et du chrome, en fondant ces alliages avec des agents contenant de l'oxygène et du soufre, qui scorifient le manganèse ou le chroMe, partie sous forme d'oxyde de manganèse et partie sous forme de sulfure de manganèse, ou sous forme d'oxyde de chrome et de sulfure de chrome, de façon à former une scorie riche en manganèse ou en chrome et possédant un point de fusion relativement bas.
On décrira l'application du procédé pour le man- ganèse .
L'invention peut être mise en oeuvre d'après l'un des modes opératoires suivants : @ 1.- L'alliage fondu, contenant du fer et du manganèse est oxydé au point qu'en plus de la teneur
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totale en manganèse, une certaine quantité du fer est,elle aussi oxydée. On obtient ainsi une scorie à bas point de fusion et faible viscosité, mais sa concentration en manganèse est plut8t faible, eu égard à la quantité du fer présent dans la scorie. En conséquence cette scorie diluée est réduite avec un nouveau bain métallique contenant du manganèse. Ce métal se joint alors à la scorie et remplace le fer de la scorie, fer qui passe dans le bain métallique.
L'élévation du point de fusion et l'augmentation de la viscosité qui sont dûs à cette concentration d'oxyde de manganèse dans la scorie, sont combattus par l'addition à la scorie de soufre, sous forme de soufre pur, de pyrites de fer, de pyrrhotite, ou d'un autre sulfure possédant une chaleur de formation relativement basse.
Le fait que le sulfure ajouté à la scorie doit posséder une faible chaleur de formation signifie que l'affinité pour le sulfure de manganèse doit être supérieure ou au moins égale à celle du métal qui forme ce sulfure. Ce fait conjointement avec la grande affinité du manganèse, pour l'oxygène a pour résultat que la scorie d'oxyde contenant du sulfure et comportant., avant la réduction avec un nouveau bain métallique, une teneur relativement faible en manganèse, se compose après cette réduction principalement d'un mélange d'oxyde et de sulfure de manganèse, dont la fusion est relativement facile. En fait l'oxyde et le sulfure d'un métal forment, dans de nombreux cas, un bain de fusion homogène, dont le point de fusion et la viscosité sont notablement inférieurs à ceux des deux constituants, le sulfure et l'oxyde.
Par un choix approprié de la proportion entre le sulfure et l'oxyde on peut obtenir une température de fusion minimum, correspondant à celle du mélange eutectique. Pour le procédé dont il s'agit, on peut indiquer que le sulfure ferreux FeS fond à 1193 C, et l'oxyde ferreux FeO à 1370 C, tandis qu'un mélange comprenant 42% en poids de FeO et 58% en poids de FeS fond en
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une scorie homogène déjà à 940 C, et les conditions sont semblables dans le cas de sulfure et d'oxyde de manganèse.
La quantité de manganèse qui passe dans la scorie pendant la réduction de la 'scorie d'oxyde et de sulfure diluée avec du métal fondu frais, est déterminée en premier lieu par la quantité d'oxygène et de soufra disponible dans la scorie pour s'unir avec le manganèse, ou en d'autres termes par la teneur originale, dans la scorie , d'oxyde réductible, notamment de fer, et de sulfura à basse chaleur de formation.
Lorsque le manganèse passe de cette manière dans la scorie, une quantité correspondante du fer et du métal contenu dans le sulfure ajouté, est expulsée et passe dans le bain métallique. Un certain équilibre est alors Ptteint, signifiant qu'une certaine quantité du manganèse reste dans le bain métallique, en équilibre avec une certaine quantité de manganèse, combinés avec le soufre et l'oxygène dans la scorie. La concentration de manganèse dans la scorie est d'autant plus grande que la quantité de manganèse restant dans le bain métallique est plus grande. La scorie aisément fusible ainsi obtenue est décantée, et est traitée de la manière ci-dessous décrite pour extraire le manganèse.
2. - D'après un autre mode opératoir-' le soufre ou le sulfure est déjà ajouté pendant l'affinage du bain mé- tallique dans le but d'obtenir un bas point de fusion de la scorie par la présence de sulfure de manganèse et de fer,au lieu d'abaisser le point de fusion en oxydant le bain métallique dans une mesure telle qu'il se forme une certaine quantité d'oxyde de fer ainsi que décrit ci-dessus. Mais on s'expose ainsi au risque de pertes considérables de soufre pendant l'affinage, et de plus il est même nécessai- re,. dans le but d'assurer une récupération quantitativement satisfaisante de manganèse dans la scorie de sulfure et d'oxyde, d'oxyder le bain métallique au point qu'une partie du fer de ce bain soit oxydée.
De cette façon la scorie
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est quelque peu diluée avec de l'oxyde de fer qui nécessite probablement. même dans ce cas, une réduction subséquente de la scorie avec un bain métallique frais, dans le but de diminuer sa teneur en fer.
Mais une comparaison entre ces modes opératoires montre l'avantage suivant du mode opératoire décrit en pre- mier. La teneur originale en manganèse dans le bain métal- lique frais est abaissée dans son premier traitement avec de la scorie de sulfure et d'oxyde, en donnant un moindre volume de scorie lorsque le reste du manganèse est scorifié par oxydation pendant l'affinage final, ce qui est préféra- ble si on se sert du procédé Bessemer pour cet affinage. La possibilité d'obtenir un rendement quantitatif de manganèse dans la scorie est plus grande, et la concentration de manganèse dans la scorie finale de sulfure et d'oxyde, ré- duite par le bain métallique frais, est très élevée.pra- tiquement au maximum possible si on prend en considération l'érosion de la garniture du four et l'addition résultante de matière réfractaire.
La scorie finale de sulfure et d'oxyde, riche en manganèse. qu'on obtient , peut être par example, grillée à ltair, avec récupération éventuelle du bioxyde. de soufre formé, pour être entièrement transformée en un minerai à forte teneur d'oxyde de manganèse. On peut auseiappliquer d'autres méthodes pour l'extraction du métal de minerais contenant du soufre.
On supposera que la réduction dans un haut-four- neau d'une charge de minerai de fer et de manganèse donne . par exemple un fer spiegel à 14% de manganèse. Ce fer peut être ensuite préalablement affiné, par exemple dans un convertisseur Bessemer basique, de l'air servant en ce cas d'agent à teneur d'oxygène, ou bien dans un four à sole dé- couverte, et donne au bout d'un certain temps une scorie d'affinage composée principalement d'oxyde de manganèse MnO, scorie dont le point de fusion est élevé et qui est en con- séquence visqueuse.
Dans le but d'abaisser le point de
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fusion et la viscosité, on peut ajouter des matières conte- nant du soufre, par exemple du soufre pur, des pyrites de fer, de la pyrrhotite, ou un autre sulfure comportant une chaleur de formation pas plus élevée que celle du sulfure de manganèse, cette addition se faisant déjà avant l'affi- nage, ou pendant l'affinage, ce qui toutefois comporte le risque de l'oxydation d'une certaine quantité de soufre et de son élimination sous forme gazeuse.
Cette perte en S est considérablement réduite, en évitant l'addition de S pendant ce procédé d'effinage, et en réalisant l'abaisse- ment requis du point de fusion et de la viscosité de la scorie en oxydant le bain de fusion au point qu'en plus de la teneur totale en manganèse, on obtient dans la scorie une certaine quantité de fer sous forme d'oxyde. Cette scorie diluée peut être alors réduite par l'addition de fer spiegel non affiné pendant l'addition de matières à teneur de sou- fre, ainsi qu'indiqué ci-dessus. Le FeO et le métal du sulfure contenu dans la scorie sont alors rcduits par le Mn du bain de fer spiegel de façon à former MnO et KnS, qui conjointement avec Mno déjà présent, donnent une scorie de sulfure et d'oxyde de Mn aisément fusible.
De plus il n'est évidemment pas nécessaire de réduire la scorie d'affinage diluée, avec un bain métallique frais, non rèduit, On peut aussi employer d'autres agents réducteurs, par exemple du carbone, ou des métaux n'existant pas en quantité appré- ciable dans le bain de fusion. mentionné en pre@ier. par exemple de l'aluminium ou du chrome, peuvent bout aussi bien, être utilisés cornue agents réducteurs. L'addition de matiè- res à teneur de soufre, telle que décrite, dans le but d'a- baisser le point de fusion de la scorie, peut évidemment être utilisée même dans de pareils cas.
La mise en oeuvre pratique.du procédé dans le cas ci-dessus mentionné se fera par exemple de la manière sui- vante : @ Une certaine quantité de fer brut, contenant du Mn,
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ou de fer spiegel avec une teneur de 14 % en En, une faible
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réala,p, teneur en Si, et en général une certaine teneur en P (les ô.' 'P'ret 0'0.$ ci" métaux mentionnés contenant fréquemment une quantité notad test ô.es3' 1 soue ble de P), est d'±.bord soumise à unr affinage/final, sans à e P.s \).p. \l1.. a! ±1.. p'a g,e aucune addition de soufre, jusqu'à ce que la soorie possède par exemple une composition de 45% MnO. 45 % FeO. 7 % SiO2, le reste étant du P2O5, du CaO, etc..
Grâce à la teneur élevée en FeO, le point de fusion et la viscosité de cette scorie sont bas, et elle peut être décantée du métal. Pour abaisser les teneurs en Fe et P, cette scorie est ensuite réduite avec une charge frafche de fer brut riche en Mn,ou de fer spiegel, ayant par exemple même poids que la charge traitée en premier, dans un four à atmosphère neutre ou légèrement réductrice. Ceci correspond à l'affinage préalable ci-dessus mentionné du bain de fer spiegel. Le Mn du fer spiegel et une certaine quantité de son C réduisent le FeO et le P205 de la scorie d'affinage, de sorte que P et Fe entrent dans le métal, le Mn passant dans la scorie sous forme de MnO.
Si on ne procédait à aucune addition à la scorie en vue d'abaisser le point de fusion, le point de fusion et la viscosité de la scorie augmenteraient, en rendant le procédé plus difficile. Par addition de S, par exemple sous forme de FeS, on obtient du MnS ainsi que du lino, ce qui donne une scorie aisément fusible. La quantité d'addition de S peut varier mais on obtient la scorie la plus fusible lorsque cette quantité est telle que les proportions en poids de MnO et MnS obtenus dans la scorie sont approximativement égales, ceci pour le cas où la scorie consiste principalement en MnO et MnS. La quantité de S peut être réduite en cas de teneurs en SiO2 plus élevées. On maintient ainsi un bas point de fusion et une faible visoosité jusqu'à ce que la presque totalité de Fe ait été réduite de la scorie.
Par suite des conditions d'équilibre des sulfures et oxydes de manganèse et de fer par rapport aux métaux,
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conditions qui ont été étudiées par l'Inventeur, on peut donner la composition approximative suivante de la scorie ainsi obtenue : 45% MnO, 45% MnS, 7% SiO2. faibles teneurs en FeO, FeS, P2O5, etc... La viscosité de cette scorie est très faible. On peut s'attendre à cette forte teneur en Mn, car à la fin de la réduction, la scorie est en contact avec du métal fondu comprenant une teneur restante en Mn de plusieurs pourcents.
Avec les analyses de métal et de scorie indiquées ci-dessus, la teneur restante en Mn du métal est d'environ S %, en supposant que le bain de fer spiegel frais, qui réduit la scorie riche en FeO, a le même p@ids que le bain métallique d'où la scorie a été tirée.
La scorie riche en Mn est décantée et est soumise à un traitement ultérieur, par exemple à un grillage avec réduction subséquente, dans le but d'obtenir le Mn en un alliage à fort pourcentage de Fe.
Il est évident qu'on peut aussi utiliser d'autres méthodes pour extraire le métal du minerai contenant le soufre.
Le métal qui est affiné préalablement avec la scorie contenant S, est ensuite complètement affiné de la manière ci-dessus décrite, en donnant une scorie affinée, est ensuite traitée avec une charge fraiche de fer spiegel non affiné, et ainsi de suite.
En résumant l'ensemble du procédé de concentration dans le présent cas, on peut dire que l'oxydation du bain métallique pendant l'affinage final permet une extraction presque quantitative du Mn du métal, c'est-à-dire du fer spiegel, sous la forme d'oxyde dans une scorie très liquide mais diluée. En se servant de cette scorie pour l'affinage préalable d'un bain frais de fer spiegel, avec addition simultanée d'un sulfure à faible chaleur de formation, cette scorie diluée est transformée en une scorie très,riche en Mn, conservant un bas point de fusion et une faible viscosité, Il faut noter toutefois qu'une concentra-
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tion successive de P a lieu dans les scories subséquentes, car P passe du métal finalement affiné à la scorie, et de cette scorie au métal préalablement affiné, en s'accumulant ainsi dans la scorie.
Lorsque la teneur en P s'élève par trop, la scorie concertrée finale peut être soumise à une réduction finale, par exemple avec du C, dans le but de réduire la teneur en P.
Pour les procédés ci-dessus décrits. on peut se servir des fours utilisés dans les procédés d'affinage métallurgique usuels. On peut employer différentes combinaisons de fours pour la mise en oeuvre des divers procédés partiels. On donnera quelques exemples. Une garniture basique doit être utilisée dans tous les cas, a ) un convertisseur Bessemer peut être employé pour l'affinage final du bain métallique ; laréduction sub- séquente de la scorie d'affinage peut être effectuée dans un four à réverbère, ou dans un four à sole découverte,avec une atmosphère légèrement réductrice, ou dans un four à arc électrique, ou dans un four d'induction électrique. b) on peut employer un four à sole découverte pour laffinage final du bain métallique ;
laréduction subséquente peut être effectuée dans l'un quelconque des fours indiqués sous a) de la manière spécifiée.
On peut aussi employer d'autres types de fours et d'autres combinaisons.
En ce qui concerne le traitement de la scorie contenant du soufre, il faut noter que si cette scorie contient des parts approximativement égales en MnS et MnO et de faibles quantités d'éléments, une combustion de MnS par oxydation dans un convertisseur avec soufflage de surface, donr une élévation de température suffisante pour rendre une scorie constituée principalement par du MnO si fluide qu'elle peut être décantée du convertisseur.
Il fautnoter qu'il est connu, en ce qui concerne la production de fonte utilisable pour la transformation en
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pièces de fonte malléable, de fondre des riblons d'acier ou de fer brut, avec une matière carbonée. dans un four à coupole ou un autre four, et d'ajouter à la charge contenue dans le four une proportion de matière à teneur de soufre, par exemple de coke sulfureux, pour enlever la totalité ou une partie du manganèse présent.
Comme le chrome semble, de même que le manganèse, se combiner avec l'oxygène et le soufre plus fortement que ne le fait le fer, on peut utiliser pour les alliages de fer et de chrome, des modes opératoires semblables à ceux ci-dessus décrits pour les alliages de fer et de manganèse.
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1.- Procédé de traitement d'alliages contenant du fer et du manganèse, qui comprend la concentration du manganèse par fusion de ces alliages avec des agents contenant de l'oxygène et du soufre, qui scorifient le manganèse partie sous forme d'oxyde de manganèse et partie sous forme de sulfure de manganèse,de façon à former une scorie riche en manganèse et possédant un point de fusion relativement bas.
2.- Procédé d'après 1*, comprenant l'opération de récupération du manganèse de la scorie.
3.- Procédé d'après 1 ou 2", comprenant l'emploi comme agent contenant du soufre, d'un ou plusieurs sulfures de métaux dont l'affinité pour le soufre n'est pas plus grande que celle du manganèse.
4. - Dans un procédé d'après 1 ou 2 , l'emploi de sulfure de fer comme agent contenant du soufre.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements to metallurgical concentration processes for raw materials.
The present invention relates to the concentration of manganese from alloys in which this metal is. present together with iron. The invention is also applicable to alloys of iron and chromium for the concentration of chromium.
In the known methods for the concentration of manganese from these alloys, the following approximate procedure is used.
The molten alloy is subjected to an oxidation process, for example one of the usual metallurgical refining processes. The manganese is thus oxidized and separates into
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first as slag, while the levels with a lower affinity for oxygen, iron noted, remain in the metal bath. This refining slag therefore contains the concentrated manganese in oxide form, and the slag can be removed before too much iron has had time to oxidize and join the slag, thereby causing a reduction. of the manganese concentration. Carrying out this process requires a very fluid slag.
Due to the high melting point of manganese oxides, the obtained slag becomes viscous when its manganese content increases, and the process is difficult to carry out and gives a low yield of manganese. In view of these conditions, the application of this method has remained very limited. The object of the present invention is to obtain a slag rich in manganese and whose melting point is low.
The conditions seem in practice to be theoretically the same for the alloys of iron and chromium.
Accordingly the present invention relates to a process for the treatment of alloys containing iron and manganese, which comprises concentrating the manganese, se or chromium, or iron and chromium, by melting these alloys with agents containing oxygen and sulfur, which slag manganese or chromium, part in the form of manganese oxide and part in the form of manganese sulphide, or in the form of chromium oxide and chromium sulphide, so as to form a slag rich in manganese or chromium and having a relatively low melting point.
The application of the process for manganese will be described.
The invention can be carried out according to one of the following procedures: @ 1.- The molten alloy, containing iron and manganese is oxidized to the point that in addition to the content
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total manganese, a certain amount of iron is also oxidized. A low melting point and low viscosity slag is thus obtained, but its manganese concentration is rather low, having regard to the amount of iron present in the slag. Consequently this dilute slag is reduced with a new metal bath containing manganese. This metal then joins with the slag and replaces the iron in the slag, iron which passes through the metal bath.
The rise in the melting point and the increase in viscosity which are due to this concentration of manganese oxide in the slag are counteracted by the addition to the slag of sulfur, in the form of pure sulfur, of pyrites of iron, pyrrhotite, or other sulfide having a relatively low heat of formation.
The fact that the sulfide added to the slag must have a low heat of formation means that the affinity for the manganese sulfide must be greater than or at least equal to that of the metal which forms this sulfide. This fact together with the high affinity of manganese for oxygen results in the sulphide-containing oxide slag having, before reduction with a new metal bath, a relatively low manganese content, after this reduction mainly of a mixture of oxide and manganese sulphide, the fusion of which is relatively easy. In fact, the oxide and the sulphide of a metal form, in many cases, a homogeneous melt, the melting point and the viscosity of which are notably lower than those of the two constituents, the sulphide and the oxide.
By an appropriate choice of the proportion between the sulphide and the oxide, it is possible to obtain a minimum melting temperature corresponding to that of the eutectic mixture. For the process in question, it can be indicated that the ferrous sulphide FeS melts at 1193 C, and the ferrous oxide FeO at 1370 C, while a mixture comprising 42% by weight of FeO and 58% by weight of FeS melts into
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a homogeneous slag already at 940 C, and the conditions are similar in the case of sulphide and manganese oxide.
The amount of manganese which passes into the slag during the reduction of the oxide and sulfide slag diluted with fresh molten metal is determined primarily by the amount of oxygen and sulfur available in the slag for s' to unite with the manganese, or in other words by the original content, in the slag, of reducible oxide, in particular of iron, and of sulfura at low heat of formation.
When the manganese passes in this way through the slag, a corresponding amount of the iron and the metal contained in the added sulphide, is expelled and passes into the metal bath. A certain equilibrium is then achieved, meaning that a certain amount of the manganese remains in the metal bath, in equilibrium with a certain amount of manganese, combined with the sulfur and oxygen in the slag. The concentration of manganese in the slag is all the greater as the quantity of manganese remaining in the metal bath is greater. The easily meltable slag thus obtained is decanted, and is treated in the manner described below to extract the manganese.
2. - According to another procedure- 'sulfur or sulphide is already added during the refining of the metal bath in order to obtain a low melting point of the slag by the presence of manganese sulphide and iron, instead of lowering the melting point by oxidizing the metal bath to such an extent that a certain amount of iron oxide is formed as described above. However, we are thus exposed to the risk of considerable losses of sulfur during refining, and in addition it is even necessary. in order to ensure a quantitatively satisfactory recovery of manganese in the sulphide and oxide slag, to oxidize the metal bath to the point that part of the iron in this bath is oxidized.
This way the slag
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is somewhat diluted with iron oxide which probably requires. even in this case, a subsequent reduction of the slag with a fresh metal bath, with the aim of reducing its iron content.
But a comparison between these procedures shows the following advantage of the procedure first described. The original manganese content in the fresh metal bath is lowered in its first treatment with sulphide and oxide slag, giving a lower volume of slag when the remainder of the manganese is slagged by oxidation during the final refining. , which is preferable if the Bessemer process is used for this refining. The possibility of obtaining a quantitative yield of manganese in the slag is greater, and the concentration of manganese in the final sulphide and oxide slag, reduced by the fresh metal bath, is very high. maximum possible taking into consideration the erosion of the furnace lining and the resulting addition of refractory material.
The final slag of sulphide and oxide, rich in manganese. which can be obtained, for example, roasted in air, with possible recovery of the dioxide. of sulfur formed, to be completely transformed into an ore with a high content of manganese oxide. Other methods can be applied for the extraction of metal from ores containing sulfur.
Suppose that the reduction in a blast furnace of a charge of iron ore and manganese gives. for example a spiegel iron with 14% manganese. This iron can then be refined beforehand, for example in a Bessemer basic converter, with air serving in this case as an agent with an oxygen content, or else in a hearth furnace, and gives at the end of for a time a refining slag composed mainly of manganese oxide MnO, a slag with a high melting point which is consequently viscous.
In order to lower the point of
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melt and viscosity, materials containing sulfur, for example pure sulfur, iron pyrites, pyrrhotite, or other sulfide having a heat of formation not higher than that of manganese sulfide, may be added. this addition already taking place before refining, or during refining, which however involves the risk of the oxidation of a certain quantity of sulfur and its elimination in gaseous form.
This loss of S is considerably reduced by avoiding the addition of S during this thinning process, and by achieving the required lowering of the melting point and viscosity of the slag by oxidizing the melt to the point. that in addition to the total manganese content, a certain quantity of iron is obtained in the slag in the form of oxide. This dilute slag can then be reduced by the addition of unrefined spiegel iron during the addition of the sulfur-containing materials, as noted above. The FeO and the sulphide metal contained in the slag are then reduced by the Mn of the spiegel iron bath so as to form MnO and KnS, which together with Mno already present give an easily fusible sulphide and Mn oxide slag. .
In addition, it is obviously not necessary to reduce the dilute refining slag with a fresh, undreduced metal bath. Other reducing agents can also be used, for example carbon, or metals not existing by appreciable amount in the molten bath. mentioned first. for example aluminum or chromium, can boil as well, be used retort reducing agents. The addition of sulfur-containing materials, as described, for the purpose of lowering the melting point of the slag, can of course be used even in such cases.
The practical implementation of the process in the case mentioned above will be carried out for example as follows: @ A certain quantity of crude iron, containing Mn,
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or spiegel iron with a 14% En content, a low
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reala, p, Si content, and in general a certain P content (the ô. '' P'ret 0'0. $ ci "mentioned metals frequently containing a notad test ô.es3 '1 quantity of P) , is initially subjected to a final refining, without at e Ps \). p. \ l1 .. a! ± 1 .. p'a g, e no addition of sulfur, until the soorie has for example a composition of 45% MnO, 45% FeO, 7% SiO2, the remainder being P2O5, CaO, etc.
Due to the high content of FeO, the melting point and viscosity of this slag is low, and it can be decanted from the metal. To lower the Fe and P contents, this slag is then reduced with a fresh feed of Mn-rich crude iron, or spiegel iron, for example having the same weight as the feed treated first, in a furnace with neutral atmosphere or slightly reducing. This corresponds to the above-mentioned prior refining of the spiegel iron bath. The Mn in spiegel iron and a certain amount of its C reduce the FeO and P205 in the refining slag, so that P and Fe enter the metal, the Mn passing into the slag as MnO.
If no addition to the slag was made to lower the melting point, the melting point and viscosity of the slag would increase, making the process more difficult. By adding S, for example in the form of FeS, MnS is obtained as well as lino, which gives an easily fusible slag. The amount of addition of S can vary but the most fusible slag is obtained when this amount is such that the proportions by weight of MnO and MnS obtained in the slag are approximately equal, this for the case where the slag consists mainly of MnO and MnS. The amount of S can be reduced in case of higher SiO2 contents. This maintains a low melting point and low visoosity until almost all of the Fe has been reduced from the slag.
As a result of the equilibrium conditions of sulphides and oxides of manganese and iron with respect to metals,
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conditions which have been studied by the Inventor, the following approximate composition of the slag thus obtained can be given: 45% MnO, 45% MnS, 7% SiO2. low FeO, FeS, P2O5, etc ... The viscosity of this slag is very low. This high Mn content can be expected because at the end of the reduction the slag is in contact with molten metal having a remaining Mn content of several percent.
With the metal and slag analyzes given above, the remaining Mn content of the metal is about S%, assuming the bath of fresh spiegel iron, which reduces the FeO-rich slag, has the same p @ ids that the metal bath from which the slag was drawn.
The Mn-rich slag is decanted and is subjected to a subsequent treatment, for example a roasting with subsequent reduction, in order to obtain the Mn in an alloy with a high percentage of Fe.
Obviously, other methods can also be used to extract the metal from the sulfur-containing ore.
The metal which is pre-refined with the S-containing slag, is then completely refined in the above-described manner, giving a refined slag, is then treated with a fresh load of unrefined spiegel iron, and so on.
Summarizing the entire concentration process in the present case, it can be said that the oxidation of the metal bath during the final refining allows an almost quantitative extraction of Mn from the metal, i.e. spiegel iron, in the form of oxide in a very liquid but dilute slag. By using this slag for the preliminary refining of a fresh bath of spiegel iron, with the simultaneous addition of a sulphide at low heat of formation, this dilute slag is transformed into a very slag, rich in Mn, retaining a low melting point and low viscosity, it should be noted however that a concentration
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The successive uptake of P takes place in the subsequent slag, as P passes from the finally refined metal to the slag, and from this slag to the previously refined metal, thus accumulating in the slag.
When the P content rises too much, the final concentrated slag can be subjected to a final reduction, for example with C, in order to reduce the P content.
For the methods described above. furnaces used in conventional metallurgical refining processes can be used. Different combinations of furnaces can be employed for carrying out the various partial processes. We will give some examples. A basic packing should be used in all cases, a) a Bessemer converter can be used for the final refining of the metal bath; Subsequent reduction of the refining slag can be carried out in a reverberation furnace, or in an open hearth furnace, with a slightly reducing atmosphere, or in an electric arc furnace, or in an electric induction furnace. b) an open hearth furnace can be used for the final refining of the metal bath;
the subsequent reduction can be carried out in any of the ovens indicated under a) as specified.
It is also possible to use other types of ovens and other combinations.
Regarding the treatment of sulfur-containing slag, it should be noted that if this slag contains approximately equal parts of MnS and MnO and small amounts of elements, combustion of MnS by oxidation in a converter with surface blowing , given a sufficient temperature rise to make a slag consisting mainly of MnO so fluid that it can be decanted from the converter.
It should be noted that it is known, as regards the production of cast iron which can be used for transformation into
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pieces of malleable iron, to melt scrap steel or raw iron, with a carbonaceous material. in a cupola furnace or other furnace, and adding to the charge contained in the furnace a proportion of material containing sulfur, for example sulphurous coke, to remove all or part of the manganese present.
As chromium seems, like manganese, to combine with oxygen and sulfur more strongly than does iron, one can use for the alloys of iron and chromium, procedures similar to those above. described for iron and manganese alloys.
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1.- Process for the treatment of alloys containing iron and manganese, which comprises the concentration of manganese by melting these alloys with agents containing oxygen and sulfur, which slag the manganese part in the form of oxide of manganese and part in the form of manganese sulphide, so as to form a slag rich in manganese and having a relatively low melting point.
2.- Process according to 1 *, comprising the operation of recovering the manganese from the slag.
3.- A process according to 1 or 2 ", comprising the use as agent containing sulfur, of one or more metal sulphides whose affinity for sulfur is not greater than that of manganese.
4. - In a process according to 1 or 2, the use of iron sulphide as the sulfur-containing agent.
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