DD238170A3 - METHOD FOR UTILIZING NON-METAL OXIDE RESIDUES FOR ALLOY PURPOSES - Google Patents

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DD238170A3 DD83255432A DD25543283A DD238170A3 DD 238170 A3 DD238170 A3 DD 238170A3 DD 83255432 A DD83255432 A DD 83255432A DD 25543283 A DD25543283 A DD 25543283A DD 238170 A3 DD238170 A3 DD 238170A3
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Joachim Jansen
Siegfried Scherschmidt
Gert-Volker Graemer
Erich Neumann
Hartmut Krumey
Fritz Pfeiffer
Lutz Kalbitz
Klaus Langmeier
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Joachim Jansen
Siegfried Scherschmidt
Graemer Gert Volker
Erich Neumann
Hartmut Krumey
Fritz Pfeiffer
Lutz Kalbitz
Klaus Langmeier
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrueckstaenden fuer Legierungszwecke im Lichtbogenofen, insbesondere unter Verwendung von NE-metallhaltiger verbrauchter Katalysatoren, in der Giessereiindustrie und in Stahlwerken. Ziel der Erfindung ist es, die Kosten fuer die Herstellung legierter Staehle im Lichtbogenofen zu senken. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrueckstaenden mit einem hohen Schwefelgehalt, insbesondere aus Altkatalysatoren, zu entwickeln, wobei die NE-Metalloxidrueckstaende unmittelbar fuer Legierungszwecke bei der Stahlerzeugung im Lichtbogenofen energiewirtschaftlich nutzbar zu machen und die so hergestellten legierten Staehle durch gute mechanische Guetewerte gekennzeichnet sind. Erfindungsgemaess werden die NE-Metalloxidrueckstaende ohne Vorbehandlung mit dem Einsatzmaterial eingeschmolzen, eine Vorentschwefelung des verfluessigten Einsatzmaterials und gleichzeitig eine Reduktion der NE-Metalloxide durch die Elemente Fe, C, Si und Mn durchgefuehrt, die Schlacke aus dem Lichtbogenofen entfernt, dann die Schmelze einer bekannten Frisch- und Feinungsperiode unterzogen und der hergestellte legierte Stahl zum Abstich gebracht.The invention relates to a process for the utilization of non-ferrous metal oxide residues for alloying purposes in the electric arc furnace, in particular using spent metal catalysts containing non-ferrous metals, in the foundry industry and in steelworks. The aim of the invention is to reduce the cost of producing alloyed steels in the electric arc furnace. The object of the invention is to develop a process for the utilization of non-ferrous metal oxide residues having a high sulfur content, in particular from used catalysts, wherein the non-ferrous metal oxide residues can be utilized directly for alloying purposes in steelmaking in an electric arc furnace and the alloyed steels thus produced characterized by good mechanical properties. According to the invention, the non-ferrous metal oxide residues are melted without pretreatment with the feedstock, pre-desulfurization of the liquefied feedstock and concomitant reduction of the non-ferrous metal oxides by the elements Fe, C, Si and Mn, the slag removed from the arc furnace, then the melt of a known one Subjected to fresh and refining period and brought the produced alloy steel to the tap.

Description

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch die Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen, insbesondere von verbrauchten Katalysatoren,für Legierungszwecke im Lichtbogenofen die Kosten für die Herstellung legierter Stähle wesentlich gesenkt werden können und keine schädlichen Abgase entstehen.The advantage of the method according to the invention is that the use of non-ferrous metal oxide residues, in particular spent catalysts, for alloying purposes in the electric arc furnace, the costs for the production of alloyed steels can be significantly reduced and no harmful exhaust gases.

Für die Legierungstechnik wurde eine energiewirtschaftliche Lösung gefunden, NE-Metalloxidrückstände mit einem Schwefelgehalt 2= 2% für die Herstellung legierter Stähle bei gleichzeitigem Wegfall von metallurgischen Zwischenstufen einzusetzen. Die Qualität der legierten Stähle wurde durch Verbesserung der mechanischen Gütewerte erhöht.For alloy technology, an energy-economical solution was found to use non-ferrous metal oxide residues with a sulfur content of 2 = 2% for the production of alloyed steels with the simultaneous omission of metallurgical intermediates. The quality of the alloyed steels was increased by improving the mechanical quality values.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend am Beispiel der Nutzbarmachung von Molybdän-, Nickel- und Kobaltoxid enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren für Legierungszwecke im Lichtbogenofen zur Herstellung eines legierten Stahles näher erläutert werden.The invention will be explained below using the example of the utilization of molybdenum, nickel and cobalt oxide containing spent catalysts for alloying in the electric arc furnace for the production of an alloyed steel.

Es wurden 250kg verbrauchter Katalysatoren mit der chemischen Zusammensetzung 5,1 % Mo, 6,0% S, 66,0% AI2O3,17,0% SiO2,2,0% Ni und Rest % C mit dem Einsatzgewicht von 6,3t, einschließlich 200kg gebranntem Kalk und Aufkohlungsmittel, in den Lichtbogenofen gesetzt.There were 250kg of spent catalysts with the chemical composition 5.1% Mo, 6.0% S, 66.0% Al 2 O 3 , 17.0% SiO 2 , 2.0% Ni and residual% C at the operating weight of 6.3t, including 200kg burnt lime and carburizing agent, placed in the electric arc furnace.

Die durchgeführte Einlaufanalyse ergab für die Schmelze eine ehem. Zusammensetzung von 0,8% C, 0,43% Si, 0,8% Mn, 0,028% P, 0,268% S, 0,2% Mo, 0,16% Cr und 0,16% Ni. Die in diesem Stadium vorliegende Schlacke, die stark mit nicht aufgelösten Kontakten durchsetzt ist, wurde durch Zugabe weiterer Aufkohlungsmittel einer Reduktion unterzogen und es erfolgte die erste Spülgasbehandlung mit Stickstoff in einer Zeit von ca. 4min. Dadurch wurde erreicht, daß die Schlacke in einem idealen ausreduziertem Zustand vorlag. Danach erfolgte die Zugabe von 5 kg Kalziumkarbid pro t Einsatzgewicht in die Schmelze und es wurde diezweiteSpülgasbehandlung mit Stickstoff in einer Zeitvon 6min durchgeführt. Nach der Zeit des Ausreagierens wurde die gut flüssige Schlacke (10% des Metallgewichtes) aus dem Lichtbogenofen entfernt. Es konnte somit mit dem Frischen mittels gasförmigen Sauerstoff begonnen werden und nach der bekannterweise üblichen Feinungsperiode wurde die Schmelze in einer Chargenzeit von 190 min zum Abstich gebracht.The run-in analysis carried out for the melt a former composition of 0.8% C, 0.43% Si, 0.8% Mn, 0.028% P, 0.268% S, 0.2% Mo, 0.16% Cr and 0.16% Ni. The slag present in this stage, which is heavily interspersed with unresolved contacts, was subjected to reduction by addition of further carburizing agents and the first purge gas treatment was carried out with nitrogen in a time of about 4 minutes. As a result, it was achieved that the slag was in an ideal ausreduziertem state. Thereafter, 5 kg of calcium carbide per ton of feed was added to the melt, and the second purge gas treatment was carried out with nitrogen in a time of 6 minutes. After the time of reacting, the well-liquid slag (10% of the metal weight) was removed from the electric arc furnace. It was thus possible to start with the fresh gas oxygen and after the usual customary refining period, the melt was brought to a tap in a batch time of 190 min.

Die Endanalyse des erfindungsgemäß hergestellten legierten Stahles ergab eine chemische Zusammensetzung von 0,30% C, 0,30% Si, 0,67% Mn, 0,025% P, 0,011 % S, 0,18% Mo, 0,65% Cr und 0,18% Ni. Nach durchgeführter Wärmebehandlung des Stahles wurden sehr gute mechanische Gütewerte ermittelt.The final analysis of the alloy steel produced according to the invention revealed a chemical composition of 0.30% C, 0.30% Si, 0.67% Mn, 0.025% P, 0.011% S, 0.18% Mo, 0.65% Cr and 0.18% Ni. After carrying out the heat treatment of the steel, very good mechanical quality values were determined.

Claims (3)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen für Legierungszwecke im Lichtbogenofen, insbesondere unter Verwendung von Molybdän-, Nickel- und Kobaltoxid enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren, gekennzeichnet dadurch, daß die NE-Metalloxidrückstände mit einem Schwefelgehalt S= 2% ohne Vorbehandlung mit dem Einsatzmaterial eingeschmolzen werden, eine Vorentschwefelung des verflüssigten Einsatzmaterials und gleichzeitig eine Reduktion der NE-Metalloxide durch die Elemente Fe, C, Si und Mn durchgeführt, die Schlacke aus dem Lichtbogenofen entfernt, dann die Schmelze einer bekannten Frisch- und Feinungsperiode unterzogen und der hergestellte legierte Stahl zum Abstich gebracht wird.1. A method for utilization of non-ferrous metal oxide residues for alloying in the electric arc furnace, in particular using molybdenum, nickel and cobalt oxide-containing, spent catalysts, characterized in that the non-ferrous metal oxide residues having a sulfur content S = 2% without pretreatment with the feedstock a pre-desulfurization of the liquefied feedstock and simultaneously a reduction of non-ferrous metal oxides by the elements Fe, C, Si and Mn carried out, the slag removed from the electric arc furnace, then subjected to the melt a known refining and refining period and the alloy steel produced is brought to the tap. 2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Vorentschwefelung einzuleiten ist, wenn das verflüssigte Einsatzmaterial mind. 0,3% Si, mind. 0,8% Mn und >0,6% C hat.2. The method according to item!, Characterized in that the Vordesschwefelung is to be initiated if the liquefied feed material has at least 0.3% Si, at least 0.8% Mn and> 0.6% C. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen für Legierungszwecke im Lichtbogenofen, insbesondere unter Verwendung von Molybdän-, Nickel- und Kobaltoxid enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren, in der Gießereiindustrie und in Stahlwerken.The invention relates to a process for the utilization of non-ferrous metal oxide residues for alloying purposes in an electric arc furnace, in particular using spent catalysts containing molybdenum, nickel and cobalt oxide, in the foundry industry and in steelworks. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Bekannt ist es, für Legierungszwecke im Lichtbogenofen solche Zuschlags- und Legierungskomponenten einzusetzen, die über den aufwendigen Prozeß der Erzeugung von Zwischenprodukten gefertigt werden und einen begrenzten Schwefelgehalt haben müssen. Nachteilig ist ebenfalls, daß bei niedrigen Anteilen der interessierenden NE-Metalle im Trägermaterial mit zunehmenden metallurgischen Verfahrensschritten unvermeidliche Verluste der NE-Metalle eintreten und somit die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahrensweise oftmals in Frage gestellt ist. Es ist kein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen, insbesondere von Molybdän, Nickel- und Kobaltoxid enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren, für Legierungszwecke im Lichtbogenofen bekannt.It is known to use such aggregate and alloying components for alloying purposes in the arc furnace, which are manufactured via the complex process of producing intermediate products and must have a limited sulfur content. Another disadvantage is that at low levels of interest non-ferrous metals in the carrier material with increasing metallurgical process steps inevitable losses of non-ferrous metals occur and thus the efficiency of this procedure is often called into question. There is no known method of utilization of non-ferrous metal oxide residues, especially molybdenum, spent and cobalt oxide spent catalysts, for alloying purposes in an electric arc furnace. Bekannt sind lediglich Verfahren zur Rückgewinnung der Wertstoffbestandteile aus verbrauchten Katalysatoren durch carb othermische Reduktion im Lichtbogenofen und durch chemische Verfahren. In DE-OS 2908570 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung der Wertmetalle aus Katalysatoren auf metallurgischem Wege dargestellt. Die verbrauchten Katalysatoren werden ohne vorherige Röstung zusammen mit gebranntem Kalk und einem Kohlenstoffträger im Lichtbogenofen eingeschmolzen und es entstehen dabei eine deponierfähige schwefelreiche Schlackenphase sowie eine schwefelarme Metallphase, die durch oxidierendes Rösten in das zugehörige Oxidgemisch überführt wird und durch Laugen mit Ammoniak werden danach die Wertmetalle aus dem Oxidgemisch extrahiert.Only methods are known for recovering the valuable components from spent catalysts by carb othermische reduction in the electric arc furnace and by chemical processes. In DE-OS 2908570 a process for the recovery of the metals of value from catalysts by metallurgical means is shown. The spent catalysts are melted without prior roasting together with quick lime and a carbon support in the electric arc furnace and there is a landfillable sulfur-rich slag phase and a low-sulfur metal phase, which is converted by oxidizing roasting in the associated oxide mixture and by leaching with ammonia then the precious metals extracted the oxide mixture. Alle bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß die Aufarbeitung von NE-Metalloxidrückständen sehr kostenaufwendig ist und diese Materialien nicht ohne Prozeßzwischenstufen für Legierungszwecke im Lichtbogenofen zu nutzen sind. Es ist auch nicht möglich und nicht bekannt, Materialien mit einem Schwefelgehalt von >2%nach diesen Verfahren metallurgisch zu verarbeiten.All known processes have the disadvantage that the workup of non-ferrous metal oxide residues is very expensive and these materials are not to be used without process intermediates for alloying in the electric arc furnace. It is also not possible and not known to metallurgically process materials with a sulfur content of> 2% by these processes. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, die Kosten für die Herstellung legierter Stähle im Lichtbogenofen zu senken.The aim of the invention is to reduce the cost of producing alloyed steels in the electric arc furnace. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen mit einem hohen Schwefelgehalt, insbesondere von Wertmetallen enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren, zu entwickeln, wobei die NE-Metalloxidrückstände unmittelbar für Legierungszwecke bei der Stahlerzeugung im Lichtbogenofen energiewirtschaftlich nutzbar zu machen und die so hergestellten legierten Stähle durch gute mechanische Gütewerte gekennzeichnet sind. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß NE-Metalloxidrückstände mit einem Schwefelgehalt >2% ohne Vorbehandlung gleichzeitig mit anderen Einsatzmaterialien in den Lichtbogenofen zur Herstellung legierter Stähle aufgegeben werden. Die Einsatzmaterialien sind so zu gattieren, daß die größtmögliche Entschwefelungsgeschwindigkeit nach ihrer Verflüssigung erreicht wird, wobei jedoch im Stahlbad mindestens 0,3% Silizium, mindestens 0,8% Mangan und >0,6% C, gegebenenfalls durch Zugabe entsprechender Trägerstoffe, für einen hohen Schwefelaktivitätskoeffizienten einzustellen sind. Zur Erzielung einer großen Entschwefelungsgeschwindigkeit ist ebenfalls erforderlich, die Schlacke mit dem Basizitätsgrad von mind.The object of the invention is to develop a process for the utilization of non-ferrous metal oxide residues having a high sulfur content, in particular metals containing valuable metals, spent, to make the non-ferrous metal oxide residues directly used for alloying purposes in steelmaking in the electric arc furnace and the Alloys produced in this way are characterized by good mechanical quality values. According to the invention, this object is achieved in that non-ferrous metal oxide residues with a sulfur content> 2% without pretreatment are charged simultaneously with other feedstocks in the electric arc furnace for the production of alloyed steels. The feed materials are gattieren so that the greatest possible desulfurization is achieved after their liquefaction, but in the steel bath at least 0.3% silicon, at least 0.8% manganese and> 0.6% C, optionally by adding appropriate carriers, for a high sulfur activity coefficients are set. To achieve a high rate of desulfurization is also required, the slag with the basicity of min. 3 zusammenzusetzen, einen Kalziumkarbidanteil von 5 kg/t Flüssigmaterial zuzugeben und die Schmelze einer zweistufigen intensiven Spülgasbehandlung mit einem Gas, vorzugsweise einem Inertgas, in einer Gesamtzeit von 10min zu unterziehen. Danach ist die Schmelze in bekannter Weise metallurgisch zu behandeln. Es ist somit möglich, die NE-Metalle durch das im Überschuß vorliegende flüssige Eisen und die in der Schmelze vorhandenen Elemente Kohlenstoff, Silizium und Mangan aus der Oxidform vollständig zurückzureduzieren.3, add a calcium carbide content of 5 kg / t of liquid material and subject the melt to a two-stage intensive purge gas treatment with a gas, preferably an inert gas, in a total time of 10 minutes. Thereafter, the melt is metallurgically treated in a known manner. It is thus possible to completely reduce the non-ferrous metals by the excess amount of liquid iron and the elements present in the melt carbon, silicon and manganese from the oxide form. Die intensive turbulente Durchwirbelung von Stahl und Schlacke mittels eines Inertgases führt zu einer großen Transportgeschwindigkeit des Schwefels aus dem Stahlbad in die Schlacke. Es wird somit eine große Lösungsbereitschaft des Kalkes und der schlecht benetzbaren Kontakte erreicht. Im Vergleich zum traditionellen Rühren der Schmelze wird die Kontaktfläche Stahl/Schlacke um ein Vielfaches erhöht und ein bisher unbekanntes Schwefelverteilungsverhältnis jfj von 5=200 erreicht.The intensive turbulent turbulence of steel and slag by means of an inert gas leads to a high transport speed of sulfur from the steel bath into the slag. It is thus achieved a great willingness to solve the lime and the poorly wettable contacts. Compared to the traditional stirring of the melt, the contact surface steel / slag is increased many times and reaches a previously unknown sulfur distribution ratio jfj of 5 = 200.
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WO1998021374A2 (en) * 1996-11-14 1998-05-22 Pechiney Electrometallurgie Method for treating steel in an electric arc furnace for obtaining a foamed slag
WO2008119695A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Paul Wurth S.A. Method for recovering molybdenium, nickel, cobalt or their mixtures from used or regenerated catalysts

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