CH115356A

CH115356A - Improved process for the production of iron from its ores.

Info

Publication number: CH115356A
Authority: CH
Inventors: Company Norsk Aluminium
Original assignee: Company Norsk Aluminium
Priority date: 1924-04-23
Filing date: 1925-04-22
Publication date: 1926-07-01

Description

Procede perfeetionnö pour la prodaction da fer ä partir de ges minerais. Dang leg procedes par fusion ordinaire- ment utilises pour la production du Per ä par- tir de ges minerais, procedes qui sont mis en wuvre Jans leg hauts-fourneaux ordinaires ou Jans des fours electriques, leg minerais sont reduits au moyen de coke ou de charbon de bois en presence de chaux. 0n obtient de la forste Fondue et une scorie de Silicate .de cal- cium fondu. Une certaine quantite du soufre contenu dang la charge passe dang 1e fer. Improved process for the production of iron from natural ores. In addition to the smelting processes ordinarily used for the production of Per from mineral ores, processes which are carried out in ordinary blast furnaces or in electric furnaces, the ores are reduced by means of coke or charcoal in the presence of lime. We obtain strong Molten and a scoria of Silicate and of Molten Calcium. A certain quantity of the sulfur contained in the charge passes into the iron.

Tour obtenir un er ayant une teneur en soufre suffisamment reduite pour leg usages ordinaires, an choisit des minerais n'ayant pas une teneur trog elevee en soufre et en meme temps an utilise de prUerence des cäkes con- tenant 1e moins possible de soufre. De toutes fa@ons, pour obtenir du fer ayant une teneur en soufre particulierement Faible (forste de choix), il convient d'utiliser du charbon de bois et des minerais contenant extremement peu de soufre. In order to obtain an er with a sufficiently low sulfur content for ordinary uses, an selection of ores which do not have a very high sulfur content and at the same time a preference for the use of cakes containing as little sulfur as possible. In any case, to obtain iron having a particularly low sulfur content (forste of choice), it is advisable to use charcoal and ores containing extremely little sulfur.

Lorsqu'ä partir de forste contenant du sou- fre an desire obtenir de 1'acier utilisable, an doit, dang un four electrique special pour 1'acier, soumettre cette forste ä un affinage et an utilise une scorie fortement basique con- tenant comme principal@element de la chaux. Dang certains usages toutefois an prefere par- tir de la forste depourvue de so-ufre, cette Ponte etant tres demandee pour la prepara- tion d'aciers de' qualite superieure. Le prix dune telle forste regte, en consequence, tres superieur ä celui de la Ponte ordinaire. When starting from forste containing sulfur it is desired to obtain usable steel, one must, in a special electric furnace for steel, subject this forste to a refining and one uses a strongly basic slag containing as principal@element lime. For certain uses, however, it is preferred from the sulfur-free forste, this Ponte being very much in demand for the preparation of steels of superior quality. The price of such a forest is therefore much higher than that of ordinary egg laying.

La presente invention se rapporte ä un procede au moyen duquel il est possible, en provoquant la fusion de minerais de fer en präsence d'agents reducteurs et de substances generatrices de scorie; de produire directe- ment un fer ayant une teneur tres faible en soufre et cela meme si 1e minerai de Per em- ploy6 a une teneur en soufre elevee, voire meme egale ä plusieurs unites pour cent. The present invention relates to a process by means of which it is possible, by causing iron ores to smelt in the presence of reducing agents and slag-forming substances; to directly produce an iron having a very low sulfur content, even if the Per ore used has a high sulfur content, even equal to several units per cent.

Ce procede presente la particularite qu'on utilise une charge de minerai de Per, de re- ducteur et de substance generatrice de scorie, composee de telle maniere qu'il se produit une scorie d'aluminate de calcium dang la- quelle se trouve plus d'oxyde d'aluminium que de silice et dang laquelle la teneur en si- lice est sensiblement inferieure ä 20 %, donc f < < ihle par rapport < i 1a. teneiir en silice de 1a. seorie obtenue dass los hauts-fourneaux ordi- naires. This process has the particularity that a charge of Per ore, reducing agent and slag-generating substance is used, composed in such a way that a calcium aluminate slag is produced, which is more of aluminum oxide than of silica and in which the silica content is substantially less than 20%, therefore f < < ihle with respect to < i 1a. silica content of 1a. seorie obtained from ordinary blast furnaces.

I1,_ns 1e p=ocede ordinaire de preparation de 1a fonte par Fusion, los scories sont princi- palement constituees par du Silicate de cal eium auquel est melangee une certaine quan- tit6 de Silicate d'aluminium et peut etre une Faible cluantite d'aluminate de calcium. La teneur de ees scories en Oxyde d'aluminium ne depasse pas en genoral 10 pour Cent. In the ordinary process for the preparation of smelting by fusion, the slag is mainly constituted by calcium silicate with which is mixed a certain quantity of aluminum silicate and perhaps a small amount of aluminum. calcium aluminate. The aluminum oxide content of these slags does not generally exceed 10 percent.

0r, an a constate par exemple quo, si 1e rapport entre los quantites respectives de silice et d'alumine contenues dans la scorie est ren- vcrse, de tolle maniere quo la teneur en alu- mine atteigne par exemple 30 ä 50 pour cent de 1a. scorie et la teneur de la silice 5 ä 10 pour Cent, aiiquel cas la teneur en chaux Sera. d'environ 40 pour cent, la scorie d'aluminate de. ealcium presente le pouvoir de retenir le seufre dans des conditions tolles qu'une tres Faible quantite de ce soufre passe dans 1e fer. However, it has been observed, for example, that if the ratio between the respective quantities of silica and alumina contained in the slag is reversed, in such a way that the alumina content reaches, for example, 30 to 50 percent of 1a. slag and silica content 5 to 10 percent, in which case the lime content will be. of about 40 per cent, the aluminate slag of. Alcium exhibits the power to retain sulfur under conditions in which a very small quantity of this sulfur passes into the iron.

En appliquant ce principe pour 1a compo- sition de la charge 5, traiter, il est possible, en utilisant des cokes ordinaires et des mine- rais de fer contenant jusqu'a 2 pour cent de soufre, d'obtenir un fer dont la teneur en soufre est seulement de 0,003 ä 0,0'5 pour eent. Applying this principle to the composition of charge 5, treat, it is possible, using ordinary cokes and iron ores containing up to 2 per cent sulfur, to obtain an iron whose content in sulfur is only 0.003 to 0.0.5 percent.

Dans des experiences correspondantes r6a- lisees avec 1e meme minerai de fer, an a cons- tate quo 1e fer obtenu en operant de fagon ä. formen une scorie ordinaire de Silicate de ealeium contenait de 5 ä 10 fois plus de soufre quo le fer obtenu lorsque la Charge etait cons- tituee selon 1'invention de fagon ä obtenir une scorie d'aluminate de calcium. In corresponding experiments carried out with the same iron ore, it was found that the iron obtained by operating in the same way. formed an ordinary aleium silicate slag contained 5 to 10 times more sulfur than the iron obtained when the Charge was made up according to the invention so as to obtain a calcium aluminate slag.

Pour obtenir la scorie d'aluminate voulue, an peut utiliser comme constituant de la -har,-,e. de la bauxite, du diaspore ou hy- drate naturel d'alumine, ete., ou toute autre substanee convenable contenant de 1'oxyde d'aluminium. Il est avantageux d'utiliser ä, eet effet des substances tolles quo Gelles qui viennent d'etre indiquees qui, elles-memes, sont rielies en fer et cela pour la double rai- son, d'iuie Part, quo Ges substances sont, en genoral, meilleur marolie quo Gelles qui sont pauvres en fer et, d'autre Part, quo la plus grande Partie du fer qu'elles contiennent peut etre recuperee sous forme de metal. To obtain the desired aluminate slag, an can use as constituent -har,-,e. bauxite, diaspore or natural alumina hydrate, etc., or any other suitable substance containing aluminum oxide. It is advantageous to use, for this purpose, the substances tolles quo Gelles which have just been indicated which, themselves, are bound in iron and this for the double reason, on the one hand, quo Ges substances are, in general, better marolie quo Gelles which are poor in iron and, on the other hand, quo the greater part of the iron which they contain can be recovered in the form of metal.

Los scories produites da.ns 1'application du procede qui Fait 1'ob,jet de 1'invention con- sistent generalement en aluminate de calcium associe ä, une certaine quantite de Silicate et a, une petite quantite d'oxyde de fer et de sulfures. En presenee des scories d'aluminate, une Partie du soufre semble s'etre volatilisee sous forme de sulfure de Silicium. The slag produced in the application of the process which is the object of the invention generally consists of calcium aluminate associated with a certain amount of silicate and a small amount of iron oxide and sulphides. In the presence of the aluminate slag, part of the sulfur seems to have volatilized in the form of silicon sulphide.

De preference, an met en Oeuvre 1e pro- iede perfectionne Jans un four electrique qui peut, par exemple, eire du type de ceux or- dinairement utilises pour la reduction electro- thermique des minerais de fer; mais il va de soi quo 1e procede pourrait aussi etre utilise et mis en Oeuvre dann d'autres fours et, par exemple, dans los liauts-fourneaux ordinaires. Un avantage important de la mise . en aeuvre du t)rocede dans un four eleetrique tient au Fait quo, Jans ce four, il est facile d'employ er, finement divises, une quantite importante du minerai de f er traite et des autres eonstituants de la charge. Preferably, an implements the improved process in an electric furnace which may, for example, be of the type ordinarily used for the electrothermal reduction of iron ores; but it goes without saying that the process could also be used and implemented in other ovens and, for example, in ordinary furnaces. An important benefit of betting. Implementing the process in an electric furnace is due to the fact that, in this furnace, it is easy to use, finely divided, a large quantity of the treated iron ore and the other constituents of the charge.

En utilisant un minerai de fer contenant 64 pour cent de fer pur, 5,5 pour Cent de silice, 0,6 pour Cent de soufre, 0,016 pour cent de Phosphore, 2,75 pour Cent d'alumine, 2,75 pour cent de chaux, 1,8 pour cent de magnesie, et 0,1 pour cent d'oxyde de titane, an a obtenu, Jans une Serie d'operations faites au cours de plusieurs mois, du fer dopt la. teneur en soufre variait entre 0,002 et 0,05 pour Cent, la teneur en Silicium de 0,4 ä 2,7 pour Cent, la teneur en carbone etant d'en- viron 2,5 pour Cent et la teneur en Phosphore variant de 0,02 ü 0,1 pour Cent. La scorie obtenue au cours de Ges experiences contenait de 4,9 ä, 7 pour Cent de Silicium, de 1,3 ä 2,5 pour Cent d'oxyde de titane, de 1 ä 4 pour eent d'oxyde de fer, de 47 ä. 52 pour Cent d'alumine, de 30 ä 40 pour Cent de chaux et de 0,5 ä 0,8 pour Cent de soufre. Using an iron ore containing 64 percent pure iron, 5.5 percent silica, 0.6 percent sulfur, 0.016 percent phosphorus, 2.75 percent alumina, 2.75 percent of lime, 1.8 per cent magnesia, and 0.1 per cent titanium oxide, an iron has been obtained in a series of operations over the course of several months. sulfur content varied between 0.002 and 0.05 percent, the silicon content from 0.4 to 2.7 percent, the carbon content being about 2.5 percent and the phosphorus content varying from 0.02 ü 0.1 percent. The slag obtained during these experiments contained 4.9 to 7 percent silicon, 1.3 to 2.5 percent titanium oxide, 1 to 4 percent iron oxide, 47 a. 52 percent alumina, 30 to 40 percent lime and 0.5 to 0.8 percent sulfur.

Dans un essai du procede perfectionne Fait < e titre d'exemple, an a fondu une Charge com- pos6e de 2,4 tonnes de minerai de fer con- centre par 1e procede inagnetique, 0,6 tonne de cuhe, 0,27 tonne de fines d'anthracite, -1,7 tonnes de bauxite et 2,2 tonnes de calcaire. Le minerai de fer avait la composition indi quée plus haut. La bauxite utilisée contenait 2,5 pour cent de silice, 52,9 pour cent d'a lumine, -97,4 pour cent de Fez03, 3 pour cent d'oxyde de titane et1,15 pour cent d'eau et subissait an feu une perte de 12,9 pour cent. Le colle contenait9.5 pour cent de cendre dont 3.n pour cent de silice et 1 pour cent de Il contenait, en outre, 5,7 pour cent d'eau (t î pour cent de produits volatils. Le calcaire (-ontenait 54,05 polir cent de chaux, l,ïi3 pour cent de silice, 0,6 pour cent de _\l2 ()' -- I'c2 03 et subissait au feu une perte 1:;,s pour cent. Les fines d'anthracite con- teiiait 4.1 pour cent de cendre dont 1,5 pour ,-(-iii étaii- constitué par de la silice et 1,2 pour cent par du soufre. In a test of the perfected process made < by way of example, a Charge was melted consisting of 2.4 tons of iron ore concentrated by the inmagnetic process, 0.6 tons of cuhe, 0 .27 tonnes of anthracite fines, -1.7 tonnes of bauxite and 2.2 tonnes of limestone. The iron ore had the composition indicated above. The bauxite used contained 2.5 percent silica, 52.9 percent alumina, -97.4 percent Fez03, 3 percent titanium oxide and1.15 percent water and suffered a 12.9 percent loss in fire. The glue contained 9.5 percent ash, of which 3.n percent was silica and 1 percent of It also contained 5.7 percent water (t î percent volatiles Limestone contained 54.05 per cent lime, 1.23 per cent silica, 0.6 per cent _\l2 ()' -- 1'c2 03 and underwent a loss of 1:;, The anthracite fines contained 4.1 percent ash, of which 1.5 percent was silica and 1.2 percent sulfur.

La bauxite était introduite dans la charge -sous la forme ordinaire de blocs relativement gros. Le calcaire était introduit sous la forme de morceaux ayant à peu près les di- rnon. < ions d'une noix. Les fragments de coke avaiunt ledimensions d'une noisette et l'an thracite était en poudre. The bauxite was introduced into the charge in the ordinary form of relatively large blocks. The limestone was introduced in the form of pieces having approximately the di-rnon. < ions of a walnut. The coke fragments were the size of a hazelnut and the anthracite was powdered.

La charge était fondue dans un four élec trique ayant une électrode -de fond et dont l'électrode supérieure était introduite dans la cuve. par le dessus. The charge was melted in an electric furnace having a bottom electrode and the upper electrode of which was introduced into the tank. from above.

On obtint 2,15 tonnes de fonte et 3 tonnes de scorie et l'analyse du fer obtenu indiqua la, composition suivante: 2.15 tons of cast iron and 3 tons of slag were obtained and the analysis of the iron obtained indicated the following composition:

Fe 96,746 pour cent si 0,7 " S 0,004 " C 2,5 " P 0,02 " Al 0,03 15 " L'analyse donna pour la scorie la compo sition suivante: Fe 96.746 percent si 0.7" S 0.004" C 2.5" P 0.02" Al 0.03 15" Analysis gave the following composition for the slag:

Si02 5,1 pour cent Ti02 1,7 " FeO 4 A1203 48,2 ,> >, Ca0 40,2 " S 0,8 " La scorie d'aluminate de calcium obtenue dans l'application du procédé indiqué pré sente par elle-même une valeur en qualité de matière première pour la préparation de ci ment alumineux, mais cette scorie peut être utilisée de manière particulièrement avanta geuse comme matière première pour la prépa ration d'oxyde d'aluminium. Si02 5.1 percent Ti02 1.7 " FeO 4 A1203 48.2 ,> >, Ca0 40.2 " S 0.8 " The calcium aluminate slag obtained in the application of the method indicated presents by it -even a value as a raw material for the preparation of aluminous cement, but this slag can be used particularly advantageously as a raw material for the preparation of aluminum oxide.

A cet effet, la scorie en question peut être broyée, puis lessivée avec une solution chaude de carbonate de sodium. Les sels de silice et de titane ne réagissent pas sur la soude, tandis que l'aluminate de calcium réagit conformément à la formule suivante: Ca0 . A1203 -f- Na2C03 - NazO . A1203 -I-- CaC03. For this purpose, the slag in question can be crushed, then leached with a hot solution of sodium carbonate. Silica and titanium salts do not react on soda, while calcium aluminate reacts according to the following formula: Ca0 . A1203-f-Na2C03-NazO. A1203 -I-- CaC03.

L'aluminate de soude formé est soluble clans l'eau et peut être séparé par filtration. La silice dissoute peut être précipitée par un moyen quelconque, par exemple à l'aide, du procédé décrit dans le brevet américain no 1422004 de R. S. Sherwin, procédé qui consiste à la traiter à l'autoclave en présence de chaux. The sodium aluminate formed is soluble in water and can be separated by filtration. Dissolved silica can be precipitated by any means, for example, using the process described in U.S. Patent No. 1,422,004 to R.S. Sherwin, which process involves autoclaving it in the presence of lime.

L'oxyde d'aluminium pur peut être récu péré de toute façon convenable, à partir de la solution ainsi purifiée; on peut provoquer, par exemple, sa précipitation au moyen d'a cide carbonique. The pure aluminum oxide can be recovered in any suitable way from the solution thus purified; one can bring about, for example, its precipitation by means of carbonic acid.

Claims

CLAIM: Process for the production of iron from its ores, making it possible, by the fusion of materials containing sulfur, to obtain iron having an extremely low sulfur content, said process being characterized in that a charge of iron ore, reducing agent and slag-generating substance composed in such a way that a lime aluminate slag is formed containing more aluminum oxide than silica and whose silica content is appreciably lower less than 20 percent. SUB-CLAIMS 1 Process according to claim, for the realization of which the charge is composed so that the slag formed contains approximately 80 to 50 per cent aluminum oxide, the excess consisting mainly of lime. Process according to claim, in which ferruginous bauxite, the iron of which is reduced and recovered, is used in the charge as a slag-generating substance, while the aluminum oxide serves as a slag formation. Process according to. claim, characterized in that it is implemented z, using an electric oven. 4 A method as claimed in claim, characterized in that at least a portion of the iron ore is used in the feed in a finely divided form. 5 Process according to; claim, characterized in that the load serving. < < the preparation of iron is composed in such a way that aluminate is formed. calcium with an excess of lime. G Method according to claim, characterized in that a charge containing finely divided iron ore and additionally other constituents, in the form of bloes, is melted in an electric furnace in which it is used as component of the charge of coke burs and eliarbon fines.