CH113586A - Process for the direct production of low-carbon metals. - Google Patents

Process for the direct production of low-carbon metals.

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CH113586A
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Gustav Flodin Henning
Torvald Gustafsson Emil Gustaf
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Gustav Flodin Henning
Torvald Gustafsson Emil Gustaf
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Description

  

  Verfahren zur direkten Herstellung von     kohlenstoffarmen    Metallen.    Vorliegende Erfindung bezieht sich auf  ein Verfahren zur direkten Herstellung von       kohlenstoffarmen    Metallen im elektrischen  Ofen.  



  Es ist bereits vorgeschlagen worden, Me  talle dadurch herzustellen, dass fein zerklei  nertes Erz und ein fein verteiltes Reduktions  mittel, z. B. Kohle, gemischt werden, worauf  die     Mischung,    gegebenenfalls nach Verkokung  oder     Brikettierung    derselben, im Hochofen,  Flammofen oder elektrischen Ofen geschmol  zen wird. Hierbei wurde aber im praktischen  Betrieb niemals ein Eisen oder anderes     koh-          lenstoffbindendes    Metall mit niedrigem Koh  lenstoffgehalt erhalten.  



  Das Verfahren gemäss der Erfindung be  steht nun darin, dass unter     Verwendung     einer Beschickung, die aus einer sehr innigen       und    homogenen Mischung von fein zerklei  nertem Erz,     bezw.    fein zerkleinerten Erzen  und fein verteiltem Reduktionsmittel, vor  zugsweise bestehend aus Kohle oder andern  kohlenstoffhaltigen     Stoffen    in fester, oder  wenigstens bei erhöhter Temperatur flüssiger    Form besteht, diese Beschickung vor ihrer  Einführung in den Ofen in Stücke von solch  festem Zustand übergeführt wird, dass die  gegenseitige Lage der Erz- und     Reduktions-          mittelteilchen    während des Reduktionspro  zesses im Ofen nicht verändert wird, worauf,

    nachdem die Reduktion mit Hilfe der elek  trischen Wärme im Ofen in gewünschtem  Grad stattgefunden hat, das erhaltene Me  tall. abgestochen wird, um unmittelbar in be  kannter Weise verwendet oder weiter ver  arbeitet werden zu können.  



  Die Zufuhr, der Beschickung wird zweck  mässig eine kurze Zeit vor dem Abstechen  des     Metalles    abgestellt, um dem zuletzt ein  geführten Material genügend Zeit zur Re  duktion zu geben. Zwischen den Abstichen,  die zweckmässig in gewissen Zeitintervallen  vorgenommen     werden,    kann dagegen die Spei  sung ununterbrochen stattfinden, um eine  möglichst grosse Produktion von Metall zu  erhalten. Die Reduktion kann bei der feinen  Verteilung der Massen sehr rasch erfolgen,  und deshalb wird -auch die Pause bei den      Abstichen die Produktion nicht erheblich be  einträchtigen. Wenn bei den Abstichen nur  ein Teil des erhaltenen Metalls abgestochen  wird, kann die Zufuhr der Beschickung auch  während des Abstiches selbst stattfinden.

    Die Beschickung wird zweckmässig dem  Schmelzraum des Ofens durch einen oder  mehrere Füllschächte zugeführt, durch welche  die bei der Reduktion entstandenen Gase  auch vorteilhaft entweichen, wodurch eine       Vorwärmung    der Beschickung stattfinden  kann, ehe sie in den Schmelzraum eintritt.  Die Gase, die grösstenteils aus Kohlenoxyd  bestehen, können zweckmässig gesammelt und  für      'ärme-    oder Reduktionszwecke oder  dergleichen- in bekannter Weise verwertet  werden.

   Von den Schächten wird die Be  schickung vorteilhaft über einen möglichst  grossen Teil der Oberfläche des Bades im  Ofen verbreitet werden, jedoch derart, dass  sie nicht in Berührung mit den Elektroden  kommt, wenn solche aus kohlenstoffhaltigem  Material verwendet werden, da sonst Kohlen  stoff von diesen durch das Metall leicht auf  genommen wird und auch der Elektroden  verbrauch erhöht wird.  



  Wenn ein Teil des für die Reduktion er  forderlichen Reduktionskohlenstoffes in Form       flüssiger    Kohlensubstanz, z. B. Teer oder 01,  Asphalt, Pech,     Sulfitablauge    oder     Melasse     oder     dergleichen    zugemischt wird, braucht  man die Beschickung nur einer solchen Trock  nung in Luft oder anderer geeigneter Atmos  phäre zu unterwerfen, dass die Kohlenstoff  substanz fest wird und bei der verwendeten       Trocknungstemperatur    die Teilchen oder Köln  ehen der Mischung zusammenhält. Die Trock  nung soll aber nicht bei einer so hohem Tem  peratur ausgeführt werden, dass Destillation  oder Verkokung der     Kohlenstoffsubstanz    ein  tritt.

   Bei der Trocknung, die vorteilhaft bis  auf 100-250   C getrieben wird, entweicht  das Wasser, und dann bildet die zurück  bleibende Trockensubstanz ein     effektives    Bin  demittel, und zwar auch bei höheren Tempe  raturen und unter solchen Verhältnissen, die  bei der Einführung der Beschickung für  Ofenraum herrschen.     Wird    Vakuum bei der    Trocknung     verwendet,        darin    kann     eine    ent  sprechende niedrigere Temperatur angewandt  werden.

   Durch die Trocknung, die     während     des Mischeng selbst oder nach dieseln     vorge-          nommen    werden, kann die     Beschickung    in  grössere oder kleinere Stücke     voll    Graupen  grösse bis auf zusammenhängende Kuchen  übergeführt werden, je nachdem die Trocken  apparate angeordnet sind. Werden grössere  Stücke gebildet, so werden diese am besten,  zweckmässig vor der Einführung in den Ofen,  bis auf geeignete Stückgrösse zerkleinert. Es  ist selbstverständlich, dass hierbei, sowie bei  der Trocknung selbst eine gewisse     Grussbildung     entsteht.

   Da aber die Zahl feiner Körnchen       immer    verhältnismässig klein bleibt;     wirkt     diese     Grussbildung    auf die Zusammensetzung  des Endproduktes praktisch nicht ein.  



  In jedem Stück der Beschickung liegt un  mittelbar bei jedem Erzkörnchen die für dieses  Körnchen erforderliche Reduktionskohle, und  die Körnchen sind ausserdem von der     vorer-          w   <B><U>i</U></B>     linten    Trocknung     lier    miteinander fest  verbunden.

   Da keine     Trennung    der Erz- und  Kohlenkörnchen somit vor sich gehen kann,  sind die     Bedingungen    erfüllt,     urn        einen    so  gut wie vollständigen Verbrauch des Kohlen  stoffes zu erreichen, unter der Voraussetzung  einerseits, dass die     Kohlenstoffinenge    richtig       abgepasst    ist, und anderseits, dass der Betrieb  des elektrischen Ofens derart geleitet wird,  dass keine Kohle     voll    den Elektroden für den  Fall, dass diese aus Kohle bestehen, während  des Schmelzens oder nach demselben aufge  nommen werden kann.  



  Wird die Reduktionskohle in fester     Foren     zugemischt, z. 13. als Holzkohle, Steinkohle,       Anthrazit,    Koks oder dergleichen; dann kann  eine feste     Fixierung    der gegenseitigen Lagen  der Erz- und     Kohlenki;rnchen    in den     Stücken.          zurr    Beispiel durch Zusatz eines oder     mehrerer     geeigneter Bindemittel beim Mischen des Erze  und der Kohle erreicht werden.

   Das Binde  mittel soll selbstverständlich     voll    solcher Be  schaffenheit sein, dass eine Wirkung, die  Körnchen aneinander     festzuhalten,    unter den  Verhältnissen, die im Reduktionsofen,     bezie-          hlulgsweisedessen    Füllvorrichtungen herrschen.           nicht    aufhört.

   Flüssige Kohlenstoff     substanz    von  oben     angegebenerArtkann    natürlich     mitVorteil     verwendet werden, in einem solchen Falle  wird aber auch ihr Kohlenstoffgehalt an der  Reduktion des Erzes teilnehmen,     e0    dass der  Zusatz festen Reduktionsmittels entsprechend  niedriger     abgepasst    werden muss. Andere  zweckmässige Bindemittel sind z. B. Wasser  glaslösung, Kalkmilch usw., die nach dem  Austreiben des Wassers die verschiedenen  Materialien aneinander fest verkitten.

   Selbst  verständlich werden als Bindemittel nur solche  Stoffe verwendet, welche die Qualität des  hergestellten Metalls nicht beeinträchtigen  und die leicht zu verschlacken sind oder in  anderer Weise während des Reduktionspro  zesses verbraucht     werden.    Der Zusatz von       Kalkmilch    allein oder in Verbindung mit  andern Zusatzmitteln bringt bei der Ver  wendung von Reduktionskohle in der einen  oder andern Form, die Schwefel in bedeu  tender.

   Grad enthält, den besondern Vorteil  mit sich, dass die dünne     Kalkhaut,    die sich  um die oder auf den Kohlen- oder Erzkörn  chen bildet; bei der Reduktion einen grösseren  oder kleineren Teil dieses Schwefels als       Calciumsulfid    bindet, das beim Schmelzen  durch die gebildete Schlacke aufgenommen  und somit unschädlich gemacht wird. Auch  ein grösserer oder kleinerer Teil des Schwe  felgehaltes des Erzes kann in dieser Weise  unschädlich gemacht werden. Für die Bindung  von Schwefel können auch Kalk oder andere  Stoffe, die Oxyde der leichten Metalle oder  andern     Erdalkalimetalle    enthalten, z. B.

   Ba  riumoxyd; in anderer Form als Zusatz beim       Nischen    der Beschickung verwendet werden,  wenn sie nur genügend fein verteilt in der  erforderlichen kleinen Menge erhalten werden       hümien.    Wenn nur die Reduktionskohle       Schwefel    in beträchtlichem Grad enthält, kann  selbstverständlich der Kalk oder dergleichen  nur der Kohle zugesetzt werden, ehe sie     dein     Erz und etwaigem Bindemittel zugemischt wird.  



  Die mit geeigneten Zusatzstoffen gemischte  Beschickung kann     enweder,    wie bereits er  wähnt, bei der Verwendung von Reduktions  hohle, die sich in flüssiger     Fora    befindet,         bezw.    in solche Form gebracht werden kann,  derart getrocknet werden, dass sie in Stück  form erhalten wird, wobei die verschiedenen  Materialien miteinander fest verbunden sind.  Diese Eigenschaft kann der Beschickung  auch durch Formen oder Pressen zu Briketts  oder dergleichen und nachfolgende Trocknung  in Luft oder anderer zweckmässiger Atmos  phäre bei gewöhnlicher oder erhöhter Tempe  ratur je nach dem verwendeten Zusatzmittel  verliehen werden.

   In den meisten Fällen ist  zwar die     Brikettierutig    überflüssig, kann aber  unter gewissen Umständen vorteilhaft sein.  Wird nämlich die     Brikettierung    dann- vor  genommen, wenn die Mischung warm ist,  so wird die Luftharn auf jedem Körnchen bei  der feinen Verteilung viel dünner und damit  die Adhäsion zwischen den Körnchen nach  Pressen oder dergleichen erheblich grösser.  



       Wird    somit eine solche in angegebener  oder anderer geeigneter Weise vorbehandelte,  Brikett- oder andere Stückform aufweisende  Beschickung, in welcher die Erz- und     Reduk-          tionskohlenkörnchen    möglichst gleichförmig  verteilt und miteinander fest verbunden sind,  ununterbrochen oder in nicht     allzulangen     Zwischenräumen in einen elektrischen \Ofen  eingeführt, dann wird aus dem Ofen bei  einer im übrigen geeigneten Betriebsweise  ein Eisen, Stahl,     bezw.    Metall mit einem  nach der in der Beschickung vorhandenen     Ge-          samtkohlenstoffmenge        abgepassten    Bohlen  Stoffgehalt erhalten.

   Es hat sich als sehr leicht  erwiesen, gemäss dem vorliegenden Verfahren  Eisen mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt  von etwa 0,05      /o,    d. h. ein praktisch kohlen  stoffreies Eisen herzustellen.  



  Die Beschickung, die zufolge des vorhan  denen Gehaltes an kohlenstoffhaltigen, trocke  nem Material ein verhältnismässig geringes  spezifisches Gewicht aufweist, schwimmt nach  der     Einführung    in den     Scbmelzraum    des  elektrischen Ofens in der gebildeten Schlacke,  bis die Reduktion annähernd vollendet -ist.  Durch geeignete Zusätze kann, wenn erfor  derlich, auch das spezifische Gewicht der  Schlacke erhöht werden, so dass die Beschickung  vor der     Vollendung    der Reduktion nicht      heruntersinkt.

   Ein vorzeitiges Heruntersinken       könnte    nämlich ein Zerspringen der Be  schickung zufolge der heftigen Gasentwick  lung zur Folge haben, was die innige Be  rührung zwischen den Erz- und     Reduktions-          kohlenkörnchen    beeinträchtigen würde.  



  Der Zusatz von     schlackenbildendem    Ma  terial zur Bindung der Gangart des Erzes,       bezw.    der Asche usw. der Reduktionskohle  und etwaigen Bindemittels kann entweder  beim Mischen der Bestandteile der Beschickung  oder vorteilhafter direkt im elektrischen Ofen  selbst beim Schmelzen oder in beiden dieser  Stufen des Verfahrens stattfinden. Der Zu  satz direkt in den Ofen bringt den Vorteil       reit    sich; dar das     Flurmittel    mit den     Erz-          und    Kohlenkörnchen nicht gemischt liegen  wird, und deshalb wird in diesem Falle eine  innigere Berührung zwischen diesen beiden  Materialien erhalten. Dazu kommt, dar eine  kleinere Menge Bindemittel erforderlich wird.

    In letzterem Falle wird die     Verschlackung    der  Gangart usw. beim Heruntersinken der redu  zierten     Metallkörnchen    durch das Schlacken  bad stattfinden.  



  Bei der Herstellung von Eisen und Stahl  nach dem Verfahren der vorliegenden Erfin  dung kann das Metall zuweilen etwas un  gleichförmig an Kohlenstoffgehalt werden und  eine nicht unbedeutende     Menge    Oxyd ent  halten. Diese Schwankungen können einer  seits auf die Beschaffenheit des verwendeten  Erzes und der verwendeten     Reduktionskohle     und anderseits auf die Betriebsweise im Ofen       zurückgeführt    werden.

   Enthält das Eisen  oder der Stahl eine grosse Menge Oxyd, dann  kann das Produkt nicht immer unmittelbar  als sogenanntes Handelseisen und vor allem  nicht unmittelbar zum Qualitätseisen ohne  vorhergehenden Zusatz von     Desoxydations-          mittel    oder vorhergehende     Raff'ination,    oder  andere Behandlung verwendet werden. Es ist  aber gewöhnlich vorteilhafter, im Reduktions  ofen das Eisen, den Stahl;     bezw.    das Metall       ohne    nähere Berücksichtigung der Qualität  im     übrigen    herzustellen, und in einem andern  Ofen die erforderliche     Nachbehandlung    vor  zunehmen, insoweit die Anforderungen an    das Eisen dies notwendig machen.

   Der erste  Ofen kann dabei unter den für die Reduk  tion günstigsten Bedingungen und unter der  möglichst     grossen    Ausnutzung der elektrischen  Energie und des Reduktionsofens selbst be  trieben werden, während im zweiten Ofen,  der von beliebiger Type sein kann, z. B.       Martinofen        Bessemerkonverter    oder elek  trischer Ofen, die endgültige Qualität des  Produktes unter den für diese     Nachbehand-          lung    günstigsten Bedingungen festgestellt  wird.

   Im zweiten Ofen können somit die Ge  halte an Kohlenstoff und andern     Legierungs-          stoffen    im Eisen     bezw.    Stahl, wie Silicium,       Mangan,    Chrom, Nickel usw. entweder durch  Frischen, um zum Beispiel einen zu hohen     Koli-          lenstoffgehalt    zu verringern, durch     Raffination,     um die Menge der aus dem Erz und etwai  gen Zusätzen aufgenommenen Legierungs  stoffe zu vermindern, oder durch Zusatz von  Kohle oder     andern    Legierungsstoffen geregelt  werden. Selbstverständlich können auch meh  rere Öfen für die Nachbehandlung nacheinan  der verwendet werden.  



  Bei der direkten Herstellung von Flur  eisen mit einem     Kohlenstoffgehalt    von etwa       0,10        %        gemäss        dem        Verfahren        nach        der        Er-          findung    kann auch bei der Verwendung von  phosphorhaltigem oder phosphorreichem Erz  und kohlenstoffhaltigem     Material    ein Eisen  mit genügend niedrigem     Phosphorgehalt    direkt  erhalten werden, wenn man einen geeigneten  Kalkzusatz in die Beschickung oder in den  Ofen gibt, so dar eine geeignete,

   kalkreiche       Schlacke    entsteht, die den Phosphor in Form  von Phosphaten binden kann. Durch die  kalkreiche     Schlacke    wird gleichzeitig ein ge  nügend niedriger Schwefelgehalt im Eisen  erreicht, auch wenn die Rohmaterialien  Schwefel in beträchtlicher Menge enthalten.  Enthält die blasse eine grosse Menge Phosphor,  zum Beispiel über 1 "/o, aber     verhältnismässig     wenig Kieselsäure, so kann in dieser Weise  eine Schlacke erhalten werden, die als Dünge  mittel oder dergleichen verwendbar ist.  



  Ist die     Zusammensetzung    des Erzes eine  solche,     daf;,    der Phosphor schwer in die  Schlacke getrieben werden     kann,    zum Beispiel      zufolge eines     Hohen        (-ehaltes        au        1iieselsii@ire,     dann ist es zweckmässiger, im ersten Ofen  ein phosphorreiches Eisen .herzustellen, das  dann im     zweiten    Ofen mit Hilfe geeigneter,  basischer,     kalkreicher    Schlacke von Phosphor  befreit wird.

   Im zweiten Ofen wird dabei,       wenn    der     Phosphorgehalt    des Eisens hoch  ist, eine sehr phosphorreiche Schlacke erhalten,  die nach Feinmahlen     finit    sehr gutem Erfolg  als     Düngemittel    oder dergleichen verwendet  werden kann. Der letztere Ofen kann dabei  vorteilhaft aus einem     Bessemerkonverter    be  stehen, wobei die     Übertragung    des Phosphors  in die Schlacke sehr schnell verläuft. Andere  Ofentypen     können        indessen    auch verwendet  werden.  



  Falls nicht Eisen oder Stahl, die von  Oxyden absichtlich nicht befreit sind, z. B.  Schrot für     Verwendung    beim     Martinprozess,     hergestellt werden soll, werden dem Eisen  oder Stahl, wenn der Gehalt an Oxyden,  vom     Qualitätsgesichtspunkt    aus betrachtet,  . dies erfordert,     Desoxy        dationsinittel,    z. B.       Siliciumeisen,        Manganeisen,        Siliciummangan-          eigen,        Siliciumaluminiruneisen,    Aluminium oder  dergleichen zugesetzt.

   Das     Desoxydatioiis-          mittel    wird dabei entweder .in festem Zu  stand, kalt oder vorgewärmt, oder in ge  schmolzener Form zugesetzt. Der Zusatz kann  in der in jedem besondern Falle geeignetsten  Weise stattfinden, zum Beispiel in einem der  Ofen, in deren     Abstichrinnen,    in der     Guss-          pfanne    oder irr einem Mischer nach dem Re  duktionsofen oder in der     Gusspfanne    nach dein  zweiten Ofen, wenn ein solcher verwendet wird.  



  Durch     Zumischung    von geeigneten Erzen in  der Beschickung, z.     B.    Quarz oder anderem     kie-          selsäurereichem    Material,     Manganerz,    Chrom  erz,     Vanadinerz    oder dergleichen, kann so  genanntes legiertes Eisen oder legierter Stahl  gemäss dem vorliegenden Verfahren unmittel  bar hergestellt     werden,    da auch     Erze    schwer  reduzierbarer Metalle gemäss demselben ohne       nennenswertes        Aufnehmen    von     Kohlenstoff     sehr leicht reduziert werden.

   Durch Zusatz  von Chromerz     kann    in dieser Weise legiertes       Eisen,        beziehungsweise    legierter Stahl her  gestellt werden, das     beziehungsweise    der     ailf            sogenannles    röstfreies     Lisen,    beziehungsweise  rostfreien Stahl verarbeitet werden kann.

   Der  Zusatz von Legierungsstoffen, der verhältnis  mässig teuer ist, wenn er in Form von     Fer-          rolegierungen    der Metalle     stattfindet,    beson  ders wenn     kohlenstoffarme    Legierungen ver  wendet werden müssen, kann in dieser Weise  mit verhältnismässig geringen Tosten ge  schehen.  



       KohlenstoffarmeFerrolegierungen,    wie     Fer-          romangan,        Ferrochrom,        Fel'rowolfram,        Ferro-          vanadin    usw.     können    auch gemäss dem vor  liegenden Verfahren vorteilhaft hergestellt  werden, wobei das Eisenerz in der     Mischung     ganz oder teilweise durch ein Erz ersetzt  wird, welches das in der Legierung ge  wünschte Metall     enthällt.    Bei Reduktion von  z. B.

   Chromerz ist es gelungen, gemäss dem  vorliegenden Verfahren,     Ferrochrom        tnit    einem       über        0,10        %        nicht        hinausgehenden        Kohlen-          stoffgehalt    unmittelbar     herzustellen.     



  Das Verfahren nach der vorliegenden Er  findung liefert eine Reihe von Vorteilen.  Einerseits     können    fein verteilte Erze, und  zwar Schliche oder dergleichen, die sonst  ohne vorhergehende verhältnismässig teure       Brikettierung    nebst Brennen oder Sintern in  grösserem     Massstabe    nicht verwendbar sind,  unmittelbar reduziert werden,     und    anderseits       können    flüssige     Kohlenstoffsubstanzen,    wie       Srilfitablauge,    die bisher geringen Absatz ge  funden hat, eine gute und gewinnbringende  Anwendung     erreichen.    Vor allem ist aber  der Vorteil vorhanden,

   dass man unter Be  seitigung des Umweges über den Hochofen  prozess ein für manche Zwecke verwendbares  schmiedbares Eisen, beziehungsweise Stahl  unmittelbar herstellen kann, das, beziehungs  weise der, besonders nach Zusatz eines Des  oxydationsmittels, mit dem heutigen billigen,  massenproduzierten     .Eisen    und Stahl     direkt          konkurrieren    kann.

   Für     Eisenwerke,    die auf  hochwertiges Qualitätseisen arbeiten, liegt  ferner der Vorteil vor, dass gemäss dem Ver  fahren ein als Zusatz beim     Martin-    oder       Tiegelofenprozess    vollauf verwendbares, in  jeder Beziehung vollwertiges     Qualitätsschrot     direkt hergestellt werden     kann.         Die Erfindung ist an die Materialien oder       Stoffe    nicht gebunden, die oben als Beispiel  erwähnt worden sind, sondern umfasst alle  Metalle und Metallegierungen, die eine Nei  gung haben, Kohlenstoff aufzunehmen.



  Process for the direct production of low-carbon metals. The present invention relates to a method for the direct production of low carbon metals in the electric furnace.



  It has already been proposed that metals be produced in that finely crushed ore and a finely divided reducing agent, eg. B. coal, are mixed, whereupon the mixture, optionally after coking or briquetting the same, in the blast furnace, flame furnace or electric furnace is melted zen. In this case, however, an iron or other carbon-binding metal with a low carbon content was never obtained in practical operation.



  The method according to the invention is now be that using a feed consisting of a very intimate and homogeneous mixture of finely chopped ore, respectively. finely comminuted ores and finely divided reducing agents, preferably consisting of coal or other carbonaceous substances in solid, or at least liquid at elevated temperature, this charge is converted into pieces of such a solid state before it is introduced into the furnace that the mutual position the ore and reducing agent particles are not changed during the reduction process in the furnace, whereupon,

    after the reduction with the help of the electric heat in the furnace has taken place to the desired degree, the obtained Me tall. is tapped in order to be used immediately in a known manner or to be able to be processed further.



  The supply, the loading is expediently turned off a short time before the metal is cut off, in order to give the last material introduced enough time to reduce. Between the taps, which are expediently carried out at certain time intervals, on the other hand, the feeding can take place continuously in order to obtain the greatest possible production of metal. The reduction can take place very quickly with the fine distribution of the masses, and therefore the break in the tapping will not significantly impair production either. If only part of the metal obtained is tapped during the tapping, the feed can also take place during the tapping itself.

    The charge is expediently fed to the melting chamber of the furnace through one or more filling shafts, through which the gases produced during the reduction also advantageously escape, whereby the charge can be preheated before it enters the melting chamber. The gases, which for the most part consist of carbon oxide, can conveniently be collected and used in a known manner for poor or reduction purposes or the like.

   From the shafts, the loading will advantageously be spread over as large a part of the surface of the bath in the furnace as possible, but in such a way that it does not come into contact with the electrodes if those made of carbonaceous material are used, as otherwise carbon will pass through them the metal is easily absorbed and the consumption of electrodes is increased.



  If part of the reduction carbon required for the reduction in the form of liquid carbon, z. B. tar or 01, asphalt, pitch, sulphite liquor or molasses or the like is added, you only need to subject the charge to such a drying in air or other suitable atmosphere that the carbon substance is solid and the particles at the drying temperature used or Cologne before the mix holds together. The drying should not be carried out at such a high temperature that distillation or coking of the carbon substance occurs.

   When drying, which is advantageously driven up to 100-250 C, the water escapes, and then the remaining dry matter forms an effective binder, even at higher temperatures and under such conditions as when the feed for Rule furnace space. If vacuum is used for drying, a corresponding lower temperature can be used.

   Due to the drying, which is carried out during the mixing itself or after dies, the loading can be converted into larger or smaller pieces full of pearl barley the size of coherent cakes, depending on the arrangement of the drying equipment. If larger pieces are formed, it is best to cut them to a suitable size before introducing them into the furnace. It goes without saying that this, as well as the drying process itself, creates a certain amount of greetings.

   But since the number of fine grains always remains comparatively small; this greeting has practically no effect on the composition of the end product.



  The reduction coal required for this granule is located in every piece of the charge, directly next to every ore grain, and the grains are also firmly bonded to one another by the preliminary drying process.

   Since the ore and coal grains cannot be separated, the conditions are met to achieve almost complete consumption of the carbon, provided on the one hand that the amount of carbon is correctly adjusted and, on the other hand, that the operation of the electric furnace is conducted in such a way that no carbon can be taken up full of the electrodes in the event that these are made of carbon, during the melting or after the same.



  If the reducing carbon is added in fixed forums, e.g. 13. as charcoal, bituminous coal, anthracite, coke or the like; then a firm fixation of the mutual positions of the ore and coal pebbles in the pieces. can be achieved, for example, by adding one or more suitable binders when mixing the ore and coal.

   The binding agent should, of course, be of such a nature that an effect of holding the granules to one another prevails under the conditions prevailing in the reduction furnace or its filling devices. does not stop.

   Liquid carbon substance of the type indicated above can of course be used with advantage, but in such a case its carbon content will also participate in the reduction of the ore, e0 that the addition of solid reducing agent must be adjusted accordingly lower. Other suitable binders are, for. B. water glass solution, milk of lime, etc., the various materials cemented together after expelling the water.

   Of course, only those substances are used as binders that do not affect the quality of the metal produced and that are easy to slag or otherwise consumed during the reduction process. The addition of milk of lime alone or in conjunction with other additives, when using reducing carbon in one form or another, brings the sulfur to a significant extent.

   Degree contains the particular advantage that the thin calcareous skin that forms around or on the coal or ore grains; During the reduction, a larger or smaller part of this sulfur binds as calcium sulfide, which is absorbed by the slag formed during melting and thus rendered harmless. A larger or smaller part of the sulfur content of the ore can also be rendered harmless in this way. Lime or other substances containing oxides of light metals or other alkaline earth metals can also be used to bind sulfur, e.g. B.

   Barium oxide; may be used in another form as an additive in the niche of the charge, if they are only obtained finely enough in the required small amount. If only the reducing coal contains a substantial amount of sulfur, the lime or the like can of course only be added to the coal before it is mixed with the ore and any binding agent.



  The feed mixed with suitable additives can either, as already mentioned, when using reduction hollow, which is located in liquid form, respectively. can be brought into such shape, dried in such a way that it is obtained in piece form with the various materials firmly bonded together. This property can also be imparted to the charge by shaping or pressing into briquettes or the like and subsequent drying in air or another suitable atmosphere at normal or elevated temperatures, depending on the additive used.

   In most cases the briquetting is unnecessary, but under certain circumstances it can be advantageous. If the briquetting is carried out when the mixture is warm, the air urine on each granule becomes much thinner when it is finely distributed, and thus the adhesion between the granules after pressing or the like is considerably greater.



       If such a charge, which has been pretreated in a specified or other suitable manner, has briquette or other lump form and in which the ore and reducing coal granules are distributed as uniformly as possible and firmly connected to one another, is introduced into an electric furnace continuously or in not too long gaps , then an iron, steel, BEZW from the furnace in an otherwise suitable mode of operation. Metal with a material content of planks matched to the total amount of carbon in the feed.

   It has been found to be very easy to use, according to the present process, iron with a low carbon content of about 0.05 / o, i.e. H. to produce a practically carbon-free iron.



  The charge, which has a relatively low specific weight due to the existing content of carbonaceous, dry material, floats in the slag formed after it has been introduced into the melting chamber of the electric furnace until the reduction is almost complete. If necessary, the specific weight of the slag can also be increased by suitable additives, so that the charge does not drop before the reduction is complete.

   A premature sinking could in fact result in the loading bursting as a result of the violent evolution of gas, which would impair the intimate contact between the ore and reducing coal granules.



  The addition of slag-forming material to bind the gangue of the ore, respectively. the ashes etc. of the reducing coal and any binder can take place either when the ingredients of the charge are mixed or, more advantageously, directly in the electric furnace itself during melting, or in both of these stages of the process. Adding directly to the oven has the advantage of riding itself; that the cortex will not lie mixed with the granules of ore and coal, and therefore in this case a closer contact is obtained between these two materials. In addition, a smaller amount of binder is required.

    In the latter case, the slagging of the gangue, etc. will take place when the reduced metal grains sink through the slag bath.



  In making iron and steel by the process of the present invention, the metal can at times become somewhat non-uniform in carbon content and contain a not insignificant amount of oxide. These fluctuations can on the one hand be attributed to the nature of the ore used and the reducing coal used and on the other hand to the mode of operation in the furnace.

   If the iron or steel contains a large amount of oxide, the product cannot always be used directly as so-called commercial iron and, above all, not directly for quality iron without prior addition of deoxidizer or prior refining or other treatment. But it is usually more advantageous to use iron or steel in the reduction furnace; respectively to produce the metal without further consideration of the quality, and to carry out the necessary after-treatment in another furnace, insofar as the requirements of the iron make this necessary.

   The first furnace can be operated under the most favorable conditions for the reduction and with the greatest possible utilization of electrical energy and the reduction furnace itself, while in the second furnace, which can be of any type, eg. B. Martin oven, Bessemerkonverter or electric oven, the final quality of the product is determined under the most favorable conditions for this post-treatment.

   In the second furnace, the contents of carbon and other alloys in the iron and / or. Steel, such as silicon, manganese, chromium, nickel, etc., either by refining, for example to reduce an excessively high content of colons, by refining, to reduce the amount of alloying substances absorbed from the ore and any additives, or by Addition of coal or other alloy materials can be regulated. Of course, several ovens can also be used one after the other for post-treatment.



  In the direct production of fluorine with a carbon content of about 0.10% according to the method according to the invention, iron with a sufficiently low phosphorus content can be obtained directly when using phosphorus-containing or phosphorus-rich ore and carbon-containing material a suitable addition of lime in the loading or in the furnace, so that a suitable,

   Lime-rich slag is created, which can bind the phosphorus in the form of phosphates. Due to the lime-rich slag, a sufficiently low sulfur content is achieved in the iron at the same time, even if the raw materials contain sulfur in considerable quantities. If the pale contains a large amount of phosphorus, for example more than 1 "/ o, but relatively little silica, a slag can be obtained in this way which can be used as a fertilizer or the like.



  If the composition of the ore is such that it is difficult for the phosphorus to be driven into the slag, for example due to a high content of oil, then it is more expedient to produce an iron rich in phosphorus in the first furnace is freed of phosphorus in the second furnace with the help of suitable, basic, lime-rich slag.

   In the second furnace, if the phosphorus content of the iron is high, a very phosphorus-rich slag is obtained which, after fine grinding, can be used very successfully as a fertilizer or the like. The latter furnace can advantageously be made up of a Bessemer converter, the transfer of the phosphorus into the slag taking place very quickly. However, other types of ovens can also be used.



  If not iron or steel, which are deliberately not freed from oxides, e.g. B. grist for use in the Martin process is to be produced, iron or steel, if the content of oxides, is considered from the quality point of view. this requires Deoxy dationsinittel such. B. silicon iron, manganese iron, own silicon manganese, silicon aluminum iron, aluminum or the like added.

   The deoxidizer is added either in a solid state, cold or preheated, or in molten form. The addition can take place in the most suitable way in each particular case, for example in one of the furnaces, in their taps, in the casting ladle or in a mixer after the reduction furnace or in the casting ladle after the second furnace, if one is used becomes.



  By adding suitable ores to the feed, e.g. B. quartz or other silicic acid-rich material, manganese ore, chromium ore, vanadium ore or the like, so-called alloyed iron or alloyed steel can be produced directly according to the present process, since ores of difficult to reduce metals according to the same without significant absorption of carbon can be easily reduced.

   By adding chrome ore, alloyed iron or alloyed steel can be produced in this way, which or ailf so-called roast-free iron or stainless steel can be processed.

   The addition of alloying materials, which is relatively expensive if it takes place in the form of ferroalloys of the metals, especially if low-carbon alloys have to be used, can be done in this way with relatively low costs.



       Low-carbon ferro alloys, such as ferro-manganese, ferrochromium, Fel'rowungfram, Ferrovanadin etc. can also be advantageously produced according to the present process, the iron ore in the mixture being wholly or partially replaced by an ore which contains that in the alloy desired metal contains. When reducing z. B.

   According to the present process, chrome ore has succeeded in directly producing ferrochrome with a carbon content not exceeding 0.10%.



  The method of the present invention provides a number of advantages. On the one hand, finely divided ores, namely slugs or the like, which otherwise cannot be used on a large scale without prior, relatively expensive briquetting in addition to firing or sintering, can be reduced immediately, and on the other hand, liquid carbon substances, such as waste liquor, which have previously found little sales to achieve a good and profitable application. Above all, there is the advantage

   that by eliminating the detour via the blast furnace process, a malleable iron or steel that can be used for some purposes can be produced directly, which, or especially after the addition of a deoxidizer, directly competes with today's cheap, mass-produced iron and steel can.

   For ironworks that work on high-quality iron, there is also the advantage that, according to the method, a fully usable, in every respect high-quality meal can be produced directly as an additive in the Martin or crucible furnace process. The invention is not bound to the materials or substances that have been mentioned above as an example, but rather includes all metals and metal alloys which have a tendency to absorb carbon.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur direkten Herstellung von kohlenstoffarmen Metallen im elektrischen Ofen mittelst einer Beschickung, die aus einer sehr innigen und homogenen Mischung von fein zerkleinertem Erz, beziehungsweise fein zerkleinerten Erzen und fein verteiltem kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel besteht, dadurch gekennzeichnet, dass diese Beschickung vor ihrer Einführung in den Ofen in Stiieke von solch festem Zustand übergeführt wird, dass die gegenseitige Lage der Erz- und Reduktionskohlenpartikelchen während des Reduktionsprozesses im Ofen nicht verändert wird, worauf, nachdem die Reduktion mit Hilfe der elektrischen Wärme im Ofen in gewünschtem Grad stattgefunden hat, PATENT CLAIM: Process for the direct production of low-carbon metals in an electric furnace by means of a charge which consists of a very intimate and homogeneous mixture of finely comminuted ore or finely comminuted ores and finely divided carbonaceous reducing agent, characterized in that this charge prior to its introduction into the furnace is converted in pieces of such a solid state that the mutual position of the ore and reducing coal particles is not changed during the reduction process in the furnace, after which, after the reduction with the help of electrical heat in the furnace has taken place to the desired degree, das erhaltene Metall abgestochen wird. UNTERANSPRÜUCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickung in den Ofen zum mindesten in nicht allzu langen Zwischenräumen eingeführt wird. 2. the metal obtained is tapped. SUBClaims: 1. The method according to claim, characterized in that the charge is introduced into the furnace at least in not too long gaps. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschickung aus Erz und Reduktionsmittel vor Einführung in den Ofen mindestens ein Bindemittel möglichst innig zugemischt wird, worauf die Mischung einem Trocknungsprozess bei einer solchen Temperatur unterworfen wird, dass das Bindemittel die Partikel- eben der Beschickung bindet, zum Zwecke, die Lagen der verschiedenen Partikelchen in den Stücken der Beschickung auch während des Reduktionsprozesses zuein ander fixiert zu erhalten. 3. A method according to claim, characterized in that at least one binder is mixed as intimately as possible into the charge of ore and reducing agent before it is introduced into the furnace, whereupon the mixture is subjected to a drying process at a temperature such that the binder binds the particles of the charge, for the purpose of keeping the positions of the various particles in the pieces of the charge fixed to one another during the reduction process. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschickung beim Mischen des Erzes und des Reduktions mittels vor Einführung in den Ofen min destens ein Binde-, beziehungsweise bin- dendes Zusatzmittel möglichst innig zuge mischt wird, worauf die Mischung in Form stücke übergeführt und einer nachfolgen den Trocknung unterworfen wird, zum Zwecke, die Beschickung in Stückform und die Lagen der verschiedenen Partikelchen in den Stücken auch während des Re duktionsprozesses zueinander fixiert zu erhalten. 4. A method according to claim, characterized in that the charge when mixing the ore and the reducing agent is mixed as intimately as possible before introduction into the furnace, whereupon the mixture is converted into molded pieces and followed by one is subjected to drying, for the purpose of keeping the charge in piece form and the positions of the various particles in the pieces fixed to one another during the reduction process. 4th Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beim )tischen des Erzes und des Reduktionsmittels zu Le gierungszwecken mindestens ein weiteres Erz zugemischt wird. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beim Mischen des Erzes und des Reduktionsmittels der Be schickung auch erforderliche schlacken- bildende Materialien in fein verteiltem Zustand zugesetzt werden. Method according to claim, characterized in that when the ore and the reducing agent are mixed in for alloying purposes, at least one further ore is added. Method according to patent claim, characterized in that when the ore and the reducing agent are mixed, the required slag-forming materials are also added in a finely divided state. ss. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein erforderlicher Zusatz von schlakenbildenden Materialien wenigstens teilweise unmittelbar in den elektrischen Ofen unabhängig von der Beschickung eingegeben wird. 7. ss. Method according to patent claim, characterized in that a required addition of loop-forming materials is at least partially fed directly into the electric furnace independently of the loading. 7th Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von phosphorreichem, aber kieselsäure- armem Erz so viel Kalk oder kalkhalti ges Material der Beschickung im elek trischen Ofen zugemischt wird, dass der Phosphor durch die Schlacke aufgenom- men wird, die dann als Düngmittel ver wertet werden kann. B. Method according to claim, characterized in that when using ore rich in phosphorus but low in silicic acid, so much lime or lime-containing material is added to the charge in the electric furnace that the phosphorus is absorbed by the slag, which is then used as fertilizer can be recycled. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem elek trischen Ofen abgestochene Metall einem zweiten Ofen bekannter<B>Type</B> zugeführt wird, in welchem eine weitere metall urgische Behandlung stattfindet, zum Zwecke; die endgültige Zusammensetzung des Metalles festzulegen. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Un- teranspruch 8, dadurch gekennzeichnet. dass das abgestochene Metall im zweiten Ofen durch Zusatz von Kalk oder kalk- haltigem Material einer Entphosphorung unterworfen wird. 111. Method according to patent claim, characterized in that the metal tapped from the electric furnace is fed to a second furnace of known <B> Type </B>, in which a further metallurgical treatment takes place, for the purpose of; determine the final composition of the metal. 9. The method according to claim and sub-claim 8, characterized. that the tapped metal is subjected to dephosphorization in the second furnace by adding lime or calcareous material. 111. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch S, dadurch gekennzeichnet, dass das abgestochene Metall im zweiten Ofen durch Zusatz von Kalk oder kalk haltigere Material einer Entschwefelung unterworfen wird. 11. Verfahren nach Patentanspruch, bei wel chem zur Reduktion Kohle, beziehungs weise eine Kohlenstoffverbindung ver wendet wird, die Schwefel in einer für die gewünschte Qualität des Metalles nicht zulässigen Menge enthält; Method according to patent claim and sub-claim S, characterized in that the tapped metal is subjected to desulfurization in the second furnace by adding lime or lime-containing material. 11. The method according to claim, in wel chem for the reduction of coal or a carbon compound is used ver that contains sulfur in an amount that is not permissible for the desired quality of the metal; dadurch gekennzeichnet, dass beim Mischen des Erzes und der Kohle, beziehungsweise Kohlenstoffverbindung eine bestimmte Menge von fein verteiltem Oxyd def Erd- alkalirnetalleenthaltendem Material zuge setzt wird, zum Zwecke, eine dünne laut um die Kohlen- und Erzpartikelehen zu erhalten, welche den grössten Teil des Schwefelgehaltes der Kohle und wenig stens einen Teil desjenigen des Erzes unter Bildung von Sulfid aufnimmt, das beim Schmelzen in die gebildete Schlacke aufgenommen und somit unschädlich ge macht wird. 12. characterized in that when the ore and the coal or carbon compound are mixed, a certain amount of finely divided oxide is added to the alkaline earth metal-containing material, for the purpose of obtaining a thin volume around the coal and ore particles which contain most of the The sulfur content of the coal and at least a part of that of the ore absorbs sulphide, which is absorbed into the slag formed during melting and thus rendered harmless. 12. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem erhaltenen Metall in einem der Ofen, beziehungsweise in deren Abstich rinne ein Desogydationsmittel zugesetzt wird, zum Zwecke, einen grösseren oder kleineren Teil im Metall zurückgeblie bener Oxyde zu entfernen. Method according to patent claim and sub-claim 7, characterized in that a de-oxidizing agent is added to the metal obtained in one of the furnaces or in the tapping channel thereof, for the purpose of removing a larger or smaller part of the oxides remaining in the metal.
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