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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une DEMANDE DE BREVET D'INVENTION Procédé de séparation du manganèse et du phosphore dans l'affinage du fer brut par soufflage, de préférence pour l'obtention de sco- ries propres à produire du ferro-manganèse.
Pour aboutir à un traitement économique vraiment rationnel dans la production des fers et aciers, on considère comme un point capital que dans les charges pour fers bruts Thomas, il ne peut être employé que des matières magnésiques riches en phosphore, tandis que les matières magnésiques pauvres en phosphore doivent d'abord être traitées pour être utilisées dans les procédés de production d'acier s'y rapportant, et spécialement pour le procédé de fabrication d'acier Siemens-Martin.
Il est notoire que la plus grande partie du manganèse repasse dans le haut-fourneau, après avoir passé dans les scories SiemensMartin. Vu.que dans les fours Siemens-Martin, ces scories s'enrichissent en même temps de phosphore, elles ne sont plus utilisables à partir d'un certain degré d'enrichissement, que dans les
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charges à fonte Thomas. Les deux grandes pertes de manganèse passent alors dans les scories de haut-fourneaux et dans les scories Thomas. Jusqu'à présent, la combinaison du manganèse et du phosphore signifiait donc la perte sans recours de la plus grande partie de manganèse. L'invention consiste en un procédé qui permet d'effectuer une séparation suffisante de manganèse et de phosphore, par le procédé d'affinage basique par soufflage.
Le traitement usuel dans le procédé Thomas ne donne pas une séparation suffisante, vu que déjà pendant la période de décarburation qui s'effectue parallèlement avec l'oxydation du manganèse, une quantité appréciable de phosphore s'oxyde. En ce qui concerne la séparation de manganèse et de phosphore, et même sans ce fait, il ne peut être question du traitement usuel par la méthode Thomas, au cours duquel l'addition de chaux pour la déphosphoration se fait déjà avant le soufflage. L'addition de chaux devrait plutôt se faire après l'oxydation du manganèse et l'enlèvement des scories riches en manganèse.
Les expériences décrites ci-dessous ont toutefois démontré, que, même par ces moyens, il n'est pas possible d'effectuer une séparation satisfaisante du phosphore et du manganèse.
A cet effet, un fer brut, d'une teneur de 1,1 à 1,4 % de phosphore et de 6,3 à 7,8 % de manganèse, a été soufflé, sans addition de chaux, dans la cornue Thomas. En soufflant jusqu'à la décarburation pratiquement complète (environ 0,04 % de C.), le bain ne contenait plus que 0,35 % - 0,65 % de manganèse, et les scories décelèrent 41 à 42,5 % de manganèse sur moins que la moitié de fer. Les scories contenaient toutefois 3,5 à 4,b % de P2O5. D'autre part, deux fontes, qui n'avaient été traitées par soufflage que jusqu'à ce que la teneur en C soit de 0,11 %, n'accusèrent qu'une teneur de 0,23 et 0,26 % de P2O5 dans les scories. Mais les bains de fer accusaient encore une teneur de 2 et 2,4 % en manganèse.
Or, de pareilles teneurs en manganèse déterminent une très
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forte perte de manganèse pendant la déphosphoration consécutive.
Le fait surprenant que seulement au dernier degré de la décarburation, de 0,11 à 0,04 %, il se produit une oxydation tellement puissante du phosphore, qu'elle rend les scories magnésiques obtenues inutilisables pour la production de ferro-manganèse est, suivant les expériences de l'inventeur, imputable à une réaction de l'acide phosphorique formé se produisant dans le bain de fer vers la fin de la décarburation, sur la teneur calcaire du revêtement de dolomie employé dans la production de l'acier Thomas.
La découverte de ce fait fournit en même temps le moyen de supprimer cet inconvénient, à savoir par l'emploi d'un garnissage basique ou neutre, mais pratiquement exempt de chaux, soit par exemple en magnésite ou chromomagnésite, qui, de par ses propriétés basiques ou neutres, permet en même temps la déphosphoration consécutive, après l'addition de chaux.
On peut résoudre ainsi l'important problème du traitement économique de matières premières, qui consiste, quant à un fer riche en manganèse et en phosphore, à faire passer le manganèse en une scorie propre à la production de ferro-manganèse, c'est-à- dire presque entièrement (sauf un faible reste de 0,5 %).
Selon l'invention, le procédé de séparation du manganèse et du phosphore dans l'affinage du fer brut par soufflage pour l'obtention de scories propres à produire du ferro-manganèse, consiste en ce que le fer brut est soufflé sur un garnissage basique ou neutre pratiquement exempt de calcaire (chaux), et où l'addition requise de chaux, au bain de fer, en vue d'obtenir des scories finales phosphoriques, ne se fait qu'à la fin de l'oxydation du manganèse et après enlèvement des scories riches en manganèse.
Vu que dans le procédé de séparation suivant l'invention, l'oxydation du vanadium contenu dans le fer brut se termine seulement à la fin de l'oxydation du manganèse, il est possible, dans le cas d'une teneur suffisante en vanadium, d'utiliser les premières scories obtenues également pour l'enlèvement antérieur du vanadium.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of a PATENT APPLICATION Process for separating manganese and phosphorus in the refining of crude iron by blowing, preferably for obtaining slag suitable for producing ferro- manganese.
In order to achieve a truly rational economic treatment in the production of irons and steels, it is considered a capital point that in the fillers for Thomas raw irons, only magnesium materials rich in phosphorus can be used, while magnesium materials poor phosphorus must first be processed for use in related steelmaking processes, and especially for the Siemens-Martin steelmaking process.
It is well known that most of the manganese goes back into the blast furnace, after having passed through the SiemensMartin slag. Given that in Siemens-Martin furnaces, these slags are enriched at the same time with phosphorus, they can no longer be used from a certain degree of enrichment, only in
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Thomas cast iron charges. The two major losses of manganese then pass into the blast furnace slag and Thomas slag. So far, the combination of manganese and phosphorus has meant the unconscious loss of most of the manganese. The invention consists of a process which enables sufficient separation of manganese and phosphorus to be effected by the basic blowing refining process.
The usual treatment in the Thomas process does not give sufficient separation, since already during the period of decarburization which takes place in parallel with the oxidation of manganese, an appreciable quantity of phosphorus is oxidized. As far as the separation of manganese and phosphorus is concerned, and even without this fact, there can be no question of the usual treatment by the Thomas method, during which the addition of lime for the dephosphorization is already carried out before blowing. Rather, lime addition should be done after oxidation of manganese and removal of the manganese-rich slag.
The experiments described below have, however, shown that, even by these means, it is not possible to effect a satisfactory separation of phosphorus and manganese.
For this purpose, a crude iron, with a content of 1.1 to 1.4% phosphorus and 6.3 to 7.8% manganese, was blown, without addition of lime, into the Thomas retort. By blowing until almost complete decarburization (about 0.04% C.), the bath contained only 0.35% - 0.65% manganese, and the slag detected 41 to 42.5% manganese. on less than half of iron. The slag, however, contained 3.5 to 4.1% P2O5. On the other hand, two cast irons, which had been blown only until the C content was 0.11%, exhibited only 0.23 and 0.26% C content. P2O5 in slag. But the iron baths still showed a manganese content of 2 and 2.4%.
However, such manganese contents determine a very
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strong loss of manganese during the subsequent dephosphorization.
The surprising fact that only at the last degree of decarburization, from 0.11 to 0.04%, there occurs such a powerful oxidation of phosphorus, that it renders the magnesium slag obtained unusable for the production of ferro-manganese is, according to the experiments of the inventor, attributable to a reaction of the phosphoric acid formed occurring in the iron bath towards the end of the decarburization, on the lime content of the coating of dolomite used in the production of Thomas steel.
The discovery of this fact provides at the same time the means of eliminating this drawback, namely by the use of a basic or neutral packing, but practically free of lime, either for example of magnesite or chromomagnesite, which, by virtue of its properties basic or neutral, at the same time allows the subsequent dephosphorization, after the addition of lime.
We can thus solve the important problem of the economical processing of raw materials, which consists, as regards an iron rich in manganese and phosphorus, in passing the manganese into a slag suitable for the production of ferro-manganese, that is ie almost entirely (except a small remainder of 0.5%).
According to the invention, the process for separating manganese and phosphorus in the refining of crude iron by blowing in order to obtain slag suitable for producing ferro-manganese, consists in that the crude iron is blown onto a basic lining or neutral practically free of limestone (lime), and where the required addition of lime, to the iron bath, in order to obtain final phosphoric slag, takes place only at the end of the oxidation of manganese and after removal of slag rich in manganese.
Since in the separation process according to the invention, the oxidation of the vanadium contained in the crude iron ends only at the end of the oxidation of the manganese, it is possible, in the case of a sufficient content of vanadium, to use the first slag obtained also for the earlier removal of vanadium.