DE102014115325A1

DE102014115325A1 - Process and composition for the production of ferromanganese, in particular low carbon ferromanganese

Info

Publication number: DE102014115325A1
Application number: DE102014115325.1A
Authority: DE
Inventors: Mohammad Reza Ghobadian
Original assignee: Getect E K
Current assignee: Getect E K
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Um ein preisgünstiges Verfahren und eine Zusammensetzung für die Herstellung von hochqualitativem, kohlenstoffarmen Ferromangan basierend auf niederqualitativem Manganerz bereitzustellen, die kosteneffizient und leicht durchzuführen sind, schlägt die vorliegende Erfindung vor, dass das Verfahren für die Herstellung von kohlenstoffarmen Ferromangan die Schritte des: Mahlens von niederqualitativem Manganerz mit einem hohen MnO-Gehalt, Bereitstellens einer Zusammensetzung durch Mischen des gemahlenen und ungerösteten Manganerzes mit mindestens einem Schlackebildner und mindestens einem Reduktionsmittel wie Aluminiumspäne in Verbindung mit mindestens einem Oxidationsmittel wie Ammoniumnitrat und mindestens einem Eisendonator, lokalen Zündens der Zusammensetzung bei etwa 1500°C, Erzeugens einer sich gleichmäßig und nichtexplosiv durch die gesamte Zusammensetzung ausbreitenden exothermen Reaktion zum Schmelzen der Zusammensetzung, Abtrennens der hochqualitativen kohlenstoffarmen Ferromanganlegierung, umfasst.In order to provide a low cost process and composition for the production of high quality, low manganese manganese ore based low manganese ore, which are cost efficient and easy to carry out, the present invention proposes that the process for the production of low carbon ferromanganese include the steps of: milling low quality Manganese ore having a high MnO content, providing a composition by mixing the ground and unroasted manganese ore with at least one slag former and at least one reducing agent such as aluminum swarf in conjunction with at least one oxidizing agent such as ammonium nitrate and at least one iron donor, locally igniting the composition at about 1500 ° C , Producing a uniform and non-explosive exothermic reaction throughout the composition to melt the composition, separating the high quality low carbon F erromanganese alloy.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Zusammensetzung für die Herstellung von Ferromangan, insbesondere Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt.The present invention relates to a process and composition for the production of ferromanganese, especially low carbon ferromanganese.

Aus wirtschaftlichen Gründen und wegen seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften ist Mangan ein wichtiges und strategisches Metall von hoher industrieller Bedeutung, beispielsweise für die Herstellung von Stahl, Eisen, Eisenlegierungen. Des Weiteren wird Mangan in den Fachgebieten Batterieherstellung und Batterietechnik und dergleichen verwendet. Manganerz existiert in verschiedenen Zusammensetzungen von Manganoxiden. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung von Manganerz mit einem niedrigen Mangangehalt zwischen 27% und 43% an Mangan (Mn). Der Anteil an Manganmonoxid (MnO) beträgt bis zu oder sogar mehr als 60% MnO, während der partielle Anteil an Mn₃O₄ etwa 20% oder sogar weniger betragen kann. Derartiges Manganerz ist preiswert und konnte vor der vorliegenden Erfindung nicht zur Herstellung von Ferromangan mit niedrigem Kohlenstoffgehalt genutzt werden.For economic reasons and because of its physical and chemical properties, manganese is an important and strategic metal of high industrial importance, for example for the production of steel, iron, iron alloys. Furthermore, manganese is used in the fields of battery manufacturing and battery technology and the like. Manganese ore exists in various compositions of manganese oxides. In particular, the invention relates to the use of manganese ore with a low manganese content of between 27% and 43% of manganese (Mn). The proportion of manganese monoxide (MnO) is up to or even more than 60% MnO, while the fraction of Mn ₃ O _{4 may be} about 20% or even less. Such manganese ore is inexpensive and, prior to the present invention, could not be used to produce low carbon ferromanganese.

Etwa 90% des Manganverbrauchs weltweit wird metallurgischen Industrien, insbesondere Industrien, die mit der Stahlherstellung und der Herstellung von Nichteisenlegierungen verbunden sind, zugeschrieben. Auf dem Gebiet der Batterietechnik werden etwa 40.000 bis 50.000 Tonnen Mangan, was 5% bis 7% des gesamten weltweiten Verbrauchs entspricht, jährlich verwendet und verarbeitet. Mangan wird hauptsächlich für die Herstellung von Ferromangan verwendet, das beispielsweise bei der Herstellung von Gusseisen und Stahl verwendet wird.Around 90% of manganese consumption worldwide is attributed to metallurgical industries, in particular industries related to steelmaking and the production of non-ferrous alloys. In the field of battery technology, about 40,000 to 50,000 tonnes of manganese, which is equivalent to 5% to 7% of the world's total consumption, are used and processed annually. Manganese is mainly used for the production of ferromanganese, which is used for example in the production of cast iron and steel.

Insbesondere wird Mangan für die Herstellung von Stahl (Kohlenstoffstahl, Legierungen geringer Festigkeit, rostgeschützten Legierungen und Stählen, Werkzeugen) sowie Nichtstahllegierungen (Nichteisenlegierungen, Eisenlegierungen und Gusseisen) verwendet. Stahl, insbesondere Kohlenstoffstahl, stellt einen Hauptteil des Manganmarkts dar.In particular, manganese is used for the production of steel (carbon steel, low-strength alloys, anti-corrosion alloys and steels, tools) and non-steel alloys (non-ferrous alloys, iron alloys and cast iron). Steel, especially carbon steel, represents a major part of the manganese market.

Beschreibung des Stands der TechnikDescription of the Related Art

Gegenwärtig wird Ferromangan durch ein endothermes Verfahren hergestellt, wobei die erforderliche Temperatur beispielsweise etwa 1600°C beträgt. Um eine Tonne Ferromangan herzustellen, beträgt die erforderliche Energie etwa 2700 bis 3000 kWh beispielsweise elektrischer Energie. Des Weiteren erfolgt der endotherme Vorgang, insbesondere der endotherme Vorgang, der für die Herstellung von Ferromangan eingesetzt wird, in einem Elektrolichtbogenofen und daher sind die Betriebs- und Konstruktionskosten von Betriebsstätten sehr hoch. Insbesondere sind die benötigte Menge an Elektrizität und der Energieverbrauch so hoch, dass in manchen Fällen für die Herstellung von Ferromangan in einem Elektrolichtbogenofen ein separates Kraftwerk erforderlich ist.At present, ferromanganese is produced by an endothermic process, the required temperature being about 1600 ° C, for example. To produce one tonne of ferromanganese, the required energy is about 2700 to 3000 kWh, for example, of electrical energy. Furthermore, the endothermic process, in particular the endothermic process used for the production of ferromanganese, takes place in an electric arc furnace and therefore the operating and construction costs of operations are very high. In particular, the amount of electricity required and the energy consumption are so high that in some cases a separate power plant is required for the production of ferromanganese in an electric arc furnace.

In anderen Fällen wird Manganerz mit einem hohen MnO₂-Gehalt als Ausgangsprodukt benutzt. Nach dem Rösten oder Vorerhitzen des Manganerzes wird das geröstete Erz mit Aluminiumpulver und Flussmitteln kombiniert um eine exotherme Reaktion zu starten. In all diesen Fällen muss das Manganerz bei Temperaturen zwischen 500°C und 950°C geröstet oder vorerhitzt werden, um die Oxide umzuwandeln um eine Explosion zu verhindern. Diese Verfahren sind teuer, da Erz mit einem hohen Mangandioxidgehalt (MnO₂) und Aluminiumpulver sehr teuer sind.In other cases, manganese ore with a high MnO ₂ content is used as starting material. After roasting or preheating the manganese ore, the roasted ore is combined with aluminum powder and flux to initiate an exothermic reaction. In all these cases, the manganese ore must be roasted or preheated at temperatures between 500 ° C and 950 ° C to convert the oxides to prevent an explosion. These methods are expensive because ore with a high manganese dioxide content (MnO ₂ ) and aluminum powder are very expensive.

Beim Herstellungsprozess von Ferromangan sind die wichtigsten Parameter oder Kostenfaktoren die Energieverbrauchsrate sowie die Kosten der Umwandlung von kohlenstoffreichem Ferromangan oder Ferromangan von hohem Kohlenstoffgehalt in kohlenstoffarmes Mangan oder Mangan von geringem Kohlenstoffgehalt. Um Ferromangan von hohem Kohlenstoffgehalt zu Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt umzuwandeln, ist ein Konverter zum Übertragen des geschmolzenen Ferromangans erforderlich. Dann wird beispielsweise durch Verwendung einer Sauerstofflanze hochreiner Sauerstoff in den Konverter und den Guss oder die Schmelze eingegeben und der Kohlenstoff darin wird reduziert. Die Kosten dieses Umwandlungsvorgangs sind sehr hoch und von einer starken Verschwendung von Manganmetall begleitet. Daher ist der Preis von Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt doppelt so hoch wie der Preis von Ferromangan von hohem Kohlenstoffgehalt. Des Weiteren sind die Kenntnisse und Technologie, die für die Herstellung von Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt erforderlich sind, sehr aufwändig und nur wenige Firmen weltweit sind in der Lage, Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt herzustellen und daher ist die Nachfrage nach Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt gewöhnlich höher als das Angebot an Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt.In the manufacturing process of ferromanganese, the most important parameters or cost factors are the energy consumption rate as well as the cost of converting high carbon carbon rich ferromanganese or ferromanganese into low carbon low manganese or low manganese manganese. In order to convert high carbon ferromanganese to low carbon ferromanganese, a converter is required to transfer the molten ferromanganese. Then, for example, by using an oxygen lance, high purity oxygen is introduced into the converter and the casting or melt, and the carbon therein is reduced. The cost of this conversion process is very high and is accompanied by a heavy waste of manganese metal. Therefore, the price of low carbon ferromanganese is twice as high as the price of high carbon ferromanganese. Furthermore, the knowledge and technology required to produce low carbon ferromanganese is very expensive and only a few companies worldwide are able to produce low carbon ferromanganese, and therefore the demand for low carbon ferromanganese is usually higher than the supply of low carbon ferromanganese.

Gegenwärtig ist die Herstellung von Ferromangan in einem Elektrolichtbogenofen das einzige wirtschaftliche Herstellungsverfahren im Stand der Technik. Jedoch sind früher Hochöfen ebenfalls für die Herstellung von Ferromangan eingesetzt worden. Die Verwendung von Hochöfen ist jedoch veraltet.At present, the production of ferromanganese in an electric arc furnace is the only economical manufacturing method in the prior art. However, blast furnaces have also been used for the production of ferromanganese in the past. However, the use of blast furnaces is outdated.

Das allgemeine Verfahren für die Herstellung von Ferromangan in Elektrolichtbogenöfen ist wie folgt: Erz mit einem geeigneten Gehalt an Mangan wird in den Tiegel des Ofens eingeladen, dann werden Koks (zum Reduzieren des Erzes), Kalk (zum Herstellen von Schlacke) und Eisenschrott (zur Eisenanalyse) in den Tiegel zugegeben. Nach Erhitzen des Ofens und Reduzierens des Erzes mit Koks in einer carbothermischen Reaktion wird Ferromangan hergestellt. Während der carbothermischen Reaktion steigt der Kohlenstoffgehalt von Ferromangan typischerweise auf 7 bis 8% an.The general procedure for the production of ferro-manganese in electric arc furnaces is as follows: ore with an appropriate content of manganese is loaded into the crucible of the furnace, then coke (to reduce the ore), lime (e.g. Slag) and iron scrap (for iron analysis) are added to the crucible. After heating the furnace and reducing the ore with coke in a carbothermic reaction, ferromanganese is produced. During the carbothermic reaction, the carbon content of ferromanganese typically increases to 7 to 8%.

Ein Verfahren für die gleichzeitige Herstellung von Mangan und Ferrosilicium wird in der DE 11 159 34 B offenbart. Die Herstellung erfolgt durch Destillieren von Mischungen von Ferromangan und Siliciummangan unter reduziertem Druck und bei hoher Temperatur. Bei diesem Verfahren wird das Mangan unter Schaffung von Eisensiliciumlegierungen ausgestoßen und die Geschwindigkeit der Destillation des Mangans kann durch geeignete Wahl der Viskosität der geschmolzenen Legierung erhöht werden.A process for the simultaneous production of manganese and ferrosilicon is described in US Pat DE 11 159 34 B disclosed. The preparation is carried out by distilling mixtures of ferromanganese and silicon manganese under reduced pressure and at high temperature. In this process, the manganese is ejected to form iron-silicon alloys, and the rate of distillation of the manganese can be increased by appropriately selecting the viscosity of the molten alloy.

Die EP 0 587 947 A1 offenbart ein Verfahren zum Reduktionsrösten von Manganerzen und eine Vorrichtung dafür. Manganerz, festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel und Wasser werden gemischt. Die Mischung wird zu einem Bett auf einem Gitter gebildet. Die Oberfläche wird bis zum Glühen entzündet, während eine Absaugung unter dem Gitter unterhalten und die Oberfläche dann gegen den Eintritt von Luft abgedichtet wird, während die Absaugung weitergeführt wird. Die Verbrennung des festen Reduktionsmittels führt das Abziehen des Sauerstoffs von dem Erz selbst fort, was zu einer hohen Reduktion führt.The EP 0 587 947 A1 discloses a process for reduction roasting manganese ores and an apparatus therefor. Manganese ore, solid carbonaceous reducing agent and water are mixed. The mixture is formed into a bed on a grid. The surface is ignited until glowing while maintaining suction under the grille and then sealing the surface against ingress of air while the suction continues. The combustion of the solid reducing agent continues to remove the oxygen from the ore itself, resulting in a high reduction.

Die GB 2 255 350 A offenbart ein Verfahren für die Herstellung von Ferromangan in einem Hochofen. Durch Injizieren eines Anteils des Manganerzes als Feinteilchen in die Region der Hochofenröhren können die Betriebsbedingungen des Ofens wesentlich verbessert werden. Insbesondere können Sauerstoff und Hitze in der Reaktionszone freigesetzt werden.The GB 2 255 350 A discloses a process for the production of ferromanganese in a blast furnace. By injecting a proportion of the manganese ore as fine particles into the region of the blast furnace tubes, the operating conditions of the furnace can be substantially improved. In particular, oxygen and heat may be released in the reaction zone.

Die Publikation „Studies an Aluminothermic Reduction of Manganese Ore for Ferro-Manganese Making” (B. Bhoi et al., Proceeding: Ferro Alloy Industries in the Liberalised Economy, 1996, NML Jamshedpur 831 007, pp. 66–70) offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Ferromangan, bei dem vor Einleitung der aluminothermischen Reaktion das Manganerz über einen Zeitraum von bis zu drei Stunden bei 950°C geröstet wird.The Publication "Studies on Aluminothermic Reduction of Manganese Ore for Ferro-Manganese Making" (B. Bhoi et al., Proceeding: Ferro Alloy Industries in the Liberalized Economy, 1996, NML Jamshedpur 831 007, pp. 66-70) discloses a process for producing ferromanganese in which the manganese ore is roasted at 950 ° C for a period of up to three hours prior to the initiation of the aluminothermic reaction.

Beschreibung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteileDescription of the invention: object, solution, advantages

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Zusammensetzung für die Herstellung von Ferromangan bereitzustellen, die kostengünstig ist und einfach durchgeführt werden kann. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Herstellung von Ferromangan, insbesondere Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt, bereitzustellen, ohne dass das Umwandeln von kohlenstoffreichen oder einen hohen Kohlenstoffgehalt aufweisenden Ferromangan zu kohlenstoffarmen Ferromangan erforderlich ist. Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für Ferromangan bereitzustellen, ohne die Notwendigkeit des Röstens oder Vorerhitzens der Ausgangsprodukte oder Ausgangssubstanzen und ohne die Notwendigkeit von externer Energie, beispielsweise elektrischer Energie, für das Schmelzen der Ausgangsprodukte der Ferromanganherstellung.It is an object of the present invention to provide a method and a composition for the production of ferromanganese, which is inexpensive and can be carried out easily. Further, it is an object of the present invention to provide a process for the production of ferromanganese, especially low carbon ferromanganese, without requiring the conversion of high carbon or high carbon ferromanganese to low carbon ferromanganese. In addition, it is an object of the present invention to provide a ferromanganese production process without the need for roasting or preheating the starting products or starting materials and without the need for external energy, for example electrical energy, for melting the starting products of ferromanganese production.

Diese Aufgaben werden durch die Bereitstellung eines neuen Verfahrens für die Herstellung von Ferromangan und einer neuen Zusammensetzung von Materialkomponenten für die Herstellung von Ferromangan gelöst.These objects are achieved by providing a new process for the production of ferromanganese and a new composition of material components for the production of ferromanganese.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für die Herstellung von Ferromangan, insbesondere Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt, bereit, umfassend die Schritte:

a) Auswählen eines Manganerze mit einem geringen Mangangehalt zwischen 27% und 43%;
b) Nichtvorrösten oder Nichtröstens des Manganerzes;
c) Mahlen des ungerösteten Manganerzes;
d) Bereitstellen einer Zusammensetzung durch Vermischen des gemahlenen Manganerze mit
d1) Aluminium als Reduktionsmittel,
d2) mindestens einem Eisendonator ausgewählt aus der Gruppe umfassend Eisen, Eisenoxid und Eisenhydroxid,
d3) mindestens einem Schlackebildner,
d4) mindestens einem Flussmittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend Kalk, Fluor, Feldspat, Ammoniumchlorid, Aluminiumchlorid, Natriumcarbonat und Kryolith,
d5) mindestens einem Oxidationsmittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ammoniumnitrat, Natriumchlorat, Kaliumchlorat;
e) Überführen der Zusammensetzung in einen Reaktionsbehälter; und
f) Bereitstellung von Aktivierungsenergie für ein lokales Teilvolumen der Zusammensetzung um eine exotherme Reaktion in der Zusammensetzung zum Schmelzen der Zusammensetzung zu initiieren.

The present invention provides a process for the preparation of ferromanganese, especially low carbon ferromanganese, comprising the steps of:

a) selecting a manganese ore with a low manganese content between 27% and 43%;
b) non-roasting or non-roasting of the manganese ore;
c) grinding the unroasted manganese ore;
d) providing a composition by mixing the ground manganese ore with
d1) aluminum as a reducing agent,
d2) at least one iron donor selected from the group consisting of iron, iron oxide and iron hydroxide,
d3) at least one slag former,
d4) at least one flux selected from the group comprising lime, fluorine, feldspar, ammonium chloride, aluminum chloride, sodium carbonate and cryolite,
d5) at least one oxidizing agent selected from the group comprising ammonium nitrate, sodium chlorate, potassium chlorate;
e) transferring the composition into a reaction vessel; and
f) providing activation energy to a local partial volume of the composition to initiate an exothermic reaction in the composition to melt the composition.

Das neue Verfahren basiert auf einem Manganerz mit einem sehr geringen Mangangehalt, welches bevorzugt einen sehr hohen MnO-Gehalt aufweist, in Verbindung mit Aluminium, bevorzugt Aluminiumspänen, als ein Reduktionsmittel plus einem Oxidationsmittel, bevorzugt Ammoniumnitrat, plus einem Flussmittel plus einer Eisenquelle, insbesondere FeO. Bevorzugt werden Aluminiumspäne verwendet, wobei das Aluminium nicht in der Form eines Pulvers oder Aluminiumpulvers vorliegt. Vorteilhafterweise ist die Verwendung von Aluminiumpulver im neuen Verfahren nicht notwendig.The new process is based on a manganese ore with a very low manganese content, which preferably has a very high MnO content, in combination with aluminum, preferably aluminum turnings, as a reducing agent plus an oxidizing agent, preferably ammonium nitrate, plus a flux plus an iron source, in particular FeO. Preferably, aluminum chips are used, the aluminum not being in the form of a powder or aluminum powder. Advantageously, the use of aluminum powder in the new process is not necessary.

Das neue Verfahren umfasst die Schritte: Auswählen eines Manganoxides mit einem geringen Mangangehalt von 27% bis 43%, Mahlen des Erzes, kein Rösten des Erzes sondern Hinzufügen von Aluminiummaterial, bevorzugt Aluminiumspäne und bevorzugt kein Aluminiumpulver, eines Eisendonators, eines Flussmittels und eines Oxidationsmittels, dann das Mischen der Erz-Material-Zusammensetzung. In dem nächsten Schritt wird eine Charge dieses Materials in ein hitzebeständiges Gefäß oder einen Reaktionsbehälter gefüllt und dann wird die exotherme Reaktion durch Erhitzen eines kleinen Volumens der Erz-Material-Zusammensetzung auf beispielsweise mehr als 1500°C gezündet.The new process comprises the steps of: selecting a manganese oxide with a low manganese content of 27% to 43%, grinding the ore, not roasting the ore but adding aluminum material, preferably aluminum swarf and preferably no aluminum powder, an iron donor, a flux and an oxidizer, then mixing the ore material composition. In the next step, a charge of this material is placed in a heat-resistant vessel or reaction vessel and then the exothermic reaction is initiated by heating a small volume of the ore-material composition to, for example, more than 1500 ° C.

Manganerz mit geringem Mangangehalt wie es gemäß der Erfindung benutzt wird konnte bis zu diesem Zeitpunkt nicht für die Ferromanganherstellung verwendet werden. Überraschenderweise kann das Legierungsmaterial mit der speziellen Mischung und Zusammensetzung von Inhaltsstoffen gemäß der Erfindung lokal bei Temperaturen von etwa 1500°C ohne die Gefahr einer Explosion gezündet werden. Nach der Zündung breitet sich die exotherme Reaktion gleichmäßig aber eher schnell innerhalb weniger Minuten durch die gesamte Charge der Erz-Material-Zusammensetzung aus.Low manganese manganese ore as used in accordance with the invention could not be used for ferromanganese production until then. Surprisingly, the alloy material with the particular mixture and composition of ingredients according to the invention can be locally ignited at temperatures of about 1500 ° C without the risk of explosion. After ignition, the exothermic reaction spreads evenly but rather rapidly within a few minutes through the entire charge of ore-material composition.

Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine neue Technologie für die Herstellung von Ferromangan bereitgestellt, bei der preisgünstiges Manganerz mit geringem Mangangehalt und preisgünstige Aluminiumspäne anstelle von hochpreisigem Manganerz mit hohem Mangangehalt und hochpreisigem Aluminiumpulver, welche in bekannten Methoden aus dem Stand der Technik benutzt werden, verwendet werden, um Ferromangan mit geringem Kohlenstoffgehalt mit einer exzellenten Qualität und einem hohen Marktwert zu erhalten.Therefore, according to the present invention, there is provided a new technology for the production of ferromanganese employing inexpensive low manganese manganese ore and low cost aluminum shavings in place of high manganese high manganese manganese and high price aluminum powders used in known prior art methods to obtain low-carbon ferromanganese with excellent quality and high market value.

Im Zusammenhang dieser Erfindung beziehen sich die Ausdrücke ”Rösten”, „Vorrösten” und „Vorerhitzen” und ähnliche Begriffe alle auf den Vorgang, in welchem Metalloxide, insbesondere Manganoxide, in höheroxidierte Oxide durch Erhitzen eines Metallerze, insbesondere eines Manganerzes, umgewandelt werden. Ein Beispiel für das Vorrösten oder Rösten von Manganerz ist die zweistufige Umwandlung von MnO₂ zu Mn₂O₃ und Mn₃O₄ innerhalb weniger Stunden bei etwa 650°C bzw. 900°C, welche in bekannten Ferromangan-Herstellungsverfahren benutzt wurde. Dieses energieintensive und materialverschwendende Verfahren ist nicht mehr notwendig und kann durch die neue Technologie eliminiert werden.In the context of this invention, the terms "roasting", "pre-roasting" and "preheating" and similar terms all refer to the process in which metal oxides, especially manganese oxides, are converted to higher-oxide oxides by heating a metal ore, particularly a manganese ore. An example of pre-roasting or roasting manganese ore is the two-step conversion of MnO ₂ to Mn ₂ O ₃ and Mn ₃ O ₄ within a few hours at about 650 ° C and 900 ° C, respectively, used in known ferromanganese production processes. This energy-intensive and wasteful process is no longer necessary and can be eliminated by the new technology.

Nach der lokalen Zündung wird die Zusammensetzung lokal geschmolzen und die chemischen Reaktionen werden lokal gestartet oder initiiert. Die exotherme Reaktion wird sich dann durch die gesamte Charge in dem Reaktionsbehälter ausbreiten und diese auf bis zu 1800 bis 2200°C erhitzen. Abgase werden zu etwa 20% produziert und etwa 80% des Materials wird verflüssigt.After local ignition, the composition is locally melted and the chemical reactions are initiated or initiated locally. The exothermic reaction will then spread through the entire charge in the reaction vessel and heat it up to 1800 to 2200 ° C. Exhaust gases are produced at about 20% and about 80% of the material is liquefied.

Bevorzugterweise fließt das verflüssigte Material nach der exothermen Reaktion durch einen Auslass und wird in einen zweiten Behälter zum Abkühlen gefüllt. Aufgrund der unterschiedlichen Materialdichten wird die Legierung von der Schlacke getrennt. Daraufhin trennt sich aufgrund von mechanischen Spannungen die Legierungsschicht von der Schlackeschicht und die reine Ferromanganlegierung mit einem extrem geringen Kohlenstoffgehalt kann entnommen werden.Preferably, the liquefied material flows through an outlet after the exothermic reaction and is filled into a second container for cooling. Due to the different material densities, the alloy is separated from the slag. Thereupon, due to mechanical stresses, the alloy layer separates from the slag layer and the pure ferromanganese alloy having an extremely low carbon content can be taken out.

Eine neue Vorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen hitzebeständigen ersten Behälter, einen Materialeinlass, einen Abgasauslass, eine Zündungsmittelschnittstelle, einen Auslass für flüssiges Material sowie einen gasdichten Deckel auf der Oberseite des ersten Behälters. Das Gewicht der Charge kann 100 kg bis zu 1000 kg oder sogar mehr oder weniger betragen. Das Zündungsmittel kann beispielsweise eine entfernbare Hitzequelle sein, welche leistungsfähig genug ist, eine Teilmenge des Erzmaterials auf Temperaturen höher als 1200°C, bevorzugt höher als 1500°C, zu erhitzen, beispielsweise eine Gasflammen-Hitzequelle.A novel apparatus for the method of the invention comprises a heat resistant first container, a material inlet, an exhaust outlet, an igniter interface, a liquid material outlet, and a gas tight lid on top of the first container. The weight of the batch can be 100 kg up to 1000 kg or even more or less. The ignition means may for example be a removable heat source powerful enough to heat a portion of the ore material to temperatures higher than 1200 ° C, preferably higher than 1500 ° C, for example a gas flame heat source.

Vorteilhafterweise wird die Zusammensetzung, die gemahlenes Manganerz, mindestens einen Schlackebildner und mindestens ein Reduktionsmittel umfasst, in einer exothermen Reaktion geschmolzen. Daher ist, abgesehen von einer bevorzugt benötigten Aktivierungsenergie, keine externe Energie, wie beispielsweise externe elektrische Energie oder externe Wärmeenergie, die beispielsweise durch die Verbrennung von natürlichen oder fossilen Brennstoffen bereitgestellt wird, zum Schmelzen der Zusammensetzung erforderlich. Folglich sind, weil keine externe Energie, insbesondere keine elektrische Energie zum Schmelzen der Zusammensetzung erforderlich ist, die Herstellungskosten für Ferromangan, insbesondere Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt, wesentlich geringer als für die Ferromanganherstellung wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Vorteilhafterweise wird die exotherme Reaktion durch Bereitstellen von Aktivierungsenergie ausgelöst. Die Aktivierungsenergie kann beispielsweise durch ein Feuer oder einen Gasbrenner bereitgestellt werden. Jedes entzündliche Gas, das zum Auslösen der exothermen Reaktion in der Zusammensetzung geeignet ist, kann zum Auslösen der exothermen Reaktion verwendet werden. Jedoch kann die Aktivierungsenergie für die exotherme Reaktion auch durch elektrische Energie oder chemische Energie bereitgestellt werden. Zweckmäßigerweise wird die Aktivierungsenergie nur zum Auslösen der exothermen Reaktion benötigt, während die Aktivierungsenergie nicht für das Schmelzen der Zusammensetzung und Unterhalten des Schmelzvorgangs benötigt wird.Advantageously, the composition comprising ground manganese ore, at least one slag-forming agent and at least one reducing agent is melted in an exothermic reaction. Therefore, apart from a preferably required activation energy, no external energy, such as external electrical energy or external heat energy provided, for example, by the combustion of natural or fossil fuels, is required to melt the composition. Consequently, because no external energy, in particular no electrical energy is needed to melt the composition, the cost of producing ferromanganese, particularly low carbon ferromanganese, is substantially lower than for ferromanganese production as known in the art. Advantageously, the exothermic reaction is triggered by providing activation energy. The activation energy may be provided by, for example, a fire or a gas burner. Any flammable gas used to trigger the exothermic reaction in the Composition is suitable, can be used to trigger the exothermic reaction. However, the activation energy for the exothermic reaction may also be provided by electrical energy or chemical energy. Conveniently, the activation energy is only needed to initiate the exothermic reaction, while the activation energy is not needed for melting the composition and maintaining the melting process.

Durch Mahlen und Mischen des Manganerzes mit den zusätzlichen Komponenten der Zusammensetzung kann sichergestellt werden, dass die exotherme Reaktion zum Schmelzen der Zusammensetzung durch die Zusammensetzung hindurch beispielsweise bezüglich der Temperatur, Reaktionsgeschwindigkeit und anderen physikalischen oder chemischen Parametern im Wesentlichen konstant ist.By grinding and mixing the manganese ore with the additional components of the composition, it can be ensured that the exothermic reaction to melt the composition throughout the composition is substantially constant, for example, in temperature, reaction rate, and other physical or chemical parameters.

Bevorzugt wird Manganerz mit einem Mangangehalt zwischen 27% und 43% gemahlen und dann mit den anderen Substanzen compoundiert. Zweckmäßigerweise wird die Zusammensetzung dann in einen Reaktionstiegel oder Reaktionsbehälter überführt und dort reagieren die Substanzen in der Zusammensetzung spontan, bevorzugt nachdem Aktivierungsenergie bereitgestellt worden ist. Die Aktivierungsenergie kann lokal für einen kleinen Bereich des Chargenvolumens, beispielsweise für ein 10 cm × 10 cm × 5 cm-Volumen, bereitgestellt werden. Die Aktivierungsenergie kann durch eine Wärmequelle wie eine Gasflamme oder jede andere zur Übertragung von Wärme auf das Zündungsvolumen verfügbare, sehr heiße Oberfläche bereitgestellt werden. Die Übertragung von Wärme auf das Zündungsvolumen kann spontan stattfinden, wenn der Reaktionsbehälter in den Minuten nach einer vorhergegangenen exothermen Reaktion und nach Entfernen des geschmolzenen Materials noch 1800°C heiß ist. Aufgrund der exothermen Reaktion in der Zusammensetzung schmelzen die Substanzen der Zusammensetzung und die Temperatur erreicht und übersteigt mehr als 2200°C. Während oder nach der exothermen Reaktion kann die geschmolzene Zusammensetzung aus dem Tiegel entfernt und in einen speziellen Behälter oder ein spezielles Gefäß, wie beispielsweise eine Form, gegossen und dann gekühlt werden. Des Weiteren können während des Kühlens die Schlacke und das hergestellte Metall, insbesondere das geschmolzene Ferromangan, voneinander getrennt werden.Manganese ore is preferably milled with a manganese content between 27% and 43% and then compounded with the other substances. Conveniently, the composition is then transferred to a reaction crucible or reaction vessel where the substances in the composition react spontaneously, preferably after activation energy has been provided. The activation energy can be provided locally for a small area of the batch volume, for example for a 10 cm x 10 cm x 5 cm volume. The activation energy may be provided by a heat source such as a gas flame or any other very hot surface available to transfer heat to the firing volume. The transfer of heat to the firing volume may occur spontaneously when the reaction vessel is still 1800 ° C hot in the minutes following a previous exotherm and after removal of the molten material. Due to the exothermic reaction in the composition, the substances of the composition melt and the temperature reaches and exceeds more than 2200 ° C. During or after the exothermic reaction, the molten composition may be removed from the crucible and poured into a special container or vessel, such as a mold, and then cooled. Further, during cooling, the slag and the produced metal, in particular the molten ferromanganese, can be separated from each other.

So wird der vorliegenden Erfindung gemäß ein Verfahren für die Herstellung von Ferromangan in einer exothermen Reaktion bereitgestellt, welches die Notwendigkeit des Verbrauchens externer Energie, die mit dem Schmelzvorgang verbunden ist, beispielsweise in einem Lichtbogenofen oder Induktionslichtbogenofen, für die Herstellung von Ferromangan, wie im Stand der Technik bekannt, eliminiert. Das erhaltene oder hergestellte Ferromangan weist einen niedrigen Kohlenstoffgehalt auf und dementsprechend ist kein Konverter erforderlich.Thus, according to the present invention, there is provided a process for the production of ferromanganese in an exothermic reaction, which eliminates the need for consuming external energy associated with the melting process, for example in an electric arc furnace or induction arc furnace, for the production of ferromanganese, as in the prior art known in the art, eliminated. The obtained or produced ferromanganese has a low carbon content and accordingly no converter is required.

Vorteilhafterweise ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung von Manganerz beschränkt, sondern kann auf jedes andere geeignete Material, insbesondere jedes geeignete Metall und/oder Erz, angewendet werden.Advantageously, the present invention is not limited to the use of manganese ore but may be applied to any other suitable material, especially any suitable metal and / or ore.

Das Verfahren für die Herstellung von Ferromangan, insbesondere Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt, erfordert keine externe Energiezufuhr in irgendeiner Phase, um den Herstellungsvorgang, insbesondere das Schmelzen der Zusammensetzung, zu unterhalten, abgesehen von bevorzugt benötigter Aktivierungsenergie. Das Bereitstellen von Aktivierungsenergie kann erforderlich sein, jedoch ist es auch möglich, dass die exotherme Reaktion spontan ohne irgendeine zusätzliche Zufuhr von Aktivierungsenergie ausgelöst wird. In dem Fall, wo keine zusätzliche Aktivierungsenergie erforderlich ist, erfordert die Reaktion zum Schmelzen der Zusammensetzung überhaupt keine externe Energiezufuhr während irgendeiner Phase.The process for the production of ferromanganese, especially low carbon ferromanganese, does not require any external power supply at any stage to sustain the manufacturing process, especially the melting of the composition, except for preferably required activation energy. The provision of activation energy may be required, but it is also possible that the exothermic reaction is triggered spontaneously without any additional supply of activation energy. In the case where no additional activation energy is required, the reaction to melt the composition does not require any external energy input during any phase.

Des Weiteren kann das Verfahren für die Herstellung einer Schmelze auch mit jedem anderen geeigneten Material, insbesondere jedem anderen geeigneten Metall, verwendet werden und keine externe Energiezufuhr ist erforderlich, wenn das Verfahren bei einem geeigneten Material verwendet wird. Beispielsweise können andere Erze als Manganerz eingesetzt werden.Furthermore, the method of making a melt may also be used with any other suitable material, particularly any other suitable metal, and no external power input is required when the method is used on a suitable material. For example, other ores can be used as manganese ore.

Das Verfahren für die Herstellung von Ferromangan ist so gestaltet und kann auf eine Art und Weise durchgeführt werden, dass die Grundprodukte, d. h. die Ausgangsprodukte, leicht und ohne weiteres erhältlich sind. Vorteilhafterweise sind die bei dem Verfahren und/oder der exothermen Reaktion verwendeten Materialien bezüglich der primären Kombination von Erzen nicht beschränkt. Vorteilhafterweise ist die Verwendung von Steinpulver und das Mischen und/oder Vermischen von anderen Materialien nicht erforderlich.The process for the production of ferromanganese is designed and can be carried out in such a way that the basic products, i. H. the starting materials, are easily and readily available. Advantageously, the materials used in the process and / or the exothermic reaction are not limited in the primary combination of ores. Advantageously, the use of stone powder and the mixing and / or mixing of other materials is not required.

Des Weiteren vorteilhaft kann das Verfahren für die Herstellung von Ferromangan in der Industrie verwendet werden und Verunreinigungen durch andere Elemente wie Silicium, Phosphor, Schwefel, Kohlenstoff usw. sind geringer als die Standardgrenzwerte.Further advantageously, the process can be used for the production of ferromanganese in the industry and impurities by other elements such as silicon, phosphorus, sulfur, carbon, etc. are less than the standard limits.

Des Weiteren vorteilhaft ist der Preis der erforderlichen primären Materialien sehr günstig und die Verfahrensschritte des Mischens der Materialien, insbesondere des Mischens des Manganerzes mit mindestens einem Schlackebildner und/oder einem Reduktionsmittel, sind leicht durchzuführen, so dass angesichts der erforderlichen primären Materialien und des investierten Primärkapitals eine sehr geeignete wirtschaftliche Realisierung des Verfahrens erfolgen und Ferromangan industriell mit dem erfundenen Verfahren hergestellt werden kann. Die erforderlichen primären Materialien sind zu einem sehr günstigen Preis und ohne weiteres für die industrielle Herstellung erhältlich.Furthermore advantageously, the price of the required primary materials is very favorable and the process steps of mixing the materials, in particular of mixing the manganese ore with at least one slag forming agent and / or reducing agent are easy to carry out so that in view of the required primary materials and the primary capital invested, a very suitable economical realization of the process can be made and ferromanganese can be produced industrially by the invented process. The required primary materials are available at a very reasonable price and readily available for industrial production.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Fertigen von Ferromangan aus Erz ist so gestaltet und wird so durchgeführt, dass kein Bedarf für den Verbrauch externer Energie besteht, und ist durch Anwenden chemischer und metallurgischer Verfahren erfunden worden. Intensive Forschung ist von dem Anmelder zum Identifizieren der Substanzen und Elemente durchgeführt worden, die in der Lage sind, Manganerz zu reduzieren. Nach Identifizieren der besten Substanzen zum Ausführen dieses Vorgangs und/oder Verfahrens wurde die Forschung weitergeführt, um eine Möglichkeit zum Fertigstellen einer Formulierung für die Reduktion zu finden. Durch Zusetzen anderer Substanzen zu der Verbindung kann mehr Wärme erzeugt und mehr Mangan reduziert werden. Viele Tests sind durchgeführt worden und verschiedene Proben wurden zum Lösen jedes Problems in dieser Beziehung und zum Auffinden der besten Formulierung für die Zusammensetzung und der höchsten Ausstoßrate hergestellt.The process of making ferromanganese from ore according to the invention is designed and practiced so that there is no need for the consumption of external energy, and has been invented by applying chemical and metallurgical processes. Intensive research has been conducted by the Applicant to identify the substances and elements capable of reducing manganese ore. After identifying the best substances to perform this process and / or method, research has continued to find a way to finalize a formulation for the reduction. By adding other substances to the compound, more heat can be generated and more manganese reduced. Many tests have been performed and various samples have been prepared to solve any problem in this regard and to find the best formulation for the composition and highest output rate.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens für die Herstellung von Ferromangan wird im Wesentlichen kein Kohlenstoff, insbesondere kein Koks oder andere kohlenstoffhaltige Verbindungen, der Zusammensetzung zugesetzt und/oder ist darin enthalten.In a preferred embodiment of the process for the production of ferromanganese, substantially no carbon, in particular no coke or other carbonaceous compounds, is added to and / or contained in the composition.

Vorteilhafterweise wird bei dem Verfahren für die Herstellung von Ferromangan kein Kohlenstoff zu der Zusammensetzung zugegeben oder ist darin enthalten, von dem Kohlenstoff abgesehen, der im Manganerz von Anfang an vorliegen kann oder auch nicht. So kann Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt ohne weiteres hergestellt werden, ohne dass externe Energie erforderlich ist und der erreichte Ausstoß an hergestelltem Ferromangan ist sehr hoch und effizient.Advantageously, in the process for the production of ferromanganese, no carbon is added to or contained in the composition apart from the carbon that may or may not be present in the manganese ore from the beginning. Thus, low carbon ferromanganese can be readily produced without the need for external energy, and the achieved output of produced ferromanganese is very high and efficient.

Dem Verfahren gemäß ist keine Energiezufuhr aus einer externen Energiequelle erforderlich, sondern der Vorgang des Schmelzens der Zusammensetzung wird durch eine exotherme Reaktion unterhalten, während der die Substanzen der Zusammensetzung, insbesondere spontan oder durch die Bereitstellung von Aktivierungsenergie, miteinander reagieren. Bevorzugt schmilzt die Zusammensetzung und während des Schmelzvorgangs wird die Schlacke von dem Metall getrennt.According to the method, no energy input from an external energy source is required, but the process of melting the composition is sustained by an exothermic reaction during which the substances of the composition, in particular spontaneously or by the provision of activation energy, react with one another. Preferably, the composition melts and during the melting process the slag is separated from the metal.

Da im Wesentlichen kein Kohlenstoff der Zusammensetzung zugesetzt und/oder darin enthalten ist, sind die kostenintensiven und schwierigen Verfahren des Reduzierens von Kohlenstoff durch Einblasen von, insbesondere hochreinem, Sauerstoff in die Schmelze nicht erforderlich und so kann Ferromangan, insbesondere Ferromangan von geringem Kohlenstoffgehalt, effizient und zu einem vergleichsmäßig günstig niedrigen Preis hergestellt werden.Since substantially no carbon is added to and / or contained in the composition, the costly and difficult processes of reducing carbon by blowing, especially high purity, oxygen into the melt are not required, and so ferromanganese, especially low carbon ferromanganese, can be efficient and manufactured at a comparatively low price.

Bevorzugt ist das Oxidationsmittel NH₄NO₃ Ammoniumnitrat, insbesondere Düngemittel, welches einen hohen Anteil an NH₄NO₃ enthält.Preferably, the oxidizing agent is NH ₄ NO ₃ ammonium nitrate, in particular fertilizer, which contains a high proportion of NH ₄ NO ₃ .

Die Verwendung von Düngemittel stellt ein sehr kosteneffizientes Verfahren für die Herstellung von kohlenstoffarmen Ferromangan bereit, da Düngemittel preisgünstig und leicht erhältlich ist.The use of fertilizer provides a very cost effective method for the production of low carbon ferromanganese since fertilizer is inexpensive and readily available.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Zusammensetzung nicht vor der Initiierung der exothermen Reaktion thermisch geröstet, vorgeröstet oder vorerhitzt, insbesondere wird die Zusammensetzung nicht mittels elektrischer Energie thermisch geröstet, vorgeröstet oder vorerhitzt, und/oder das Schmelzen der Zusammensetzung wird durch die exotherme Reaktion ohne Zufuhr externer Energie unterhalten.In a further preferred embodiment of the method, the composition is not thermally roasted, pre-roasted or preheated prior to the initiation of the exothermic reaction; in particular, the composition is not thermally roasted, pre-roasted or preheated by electrical energy, and / or the composition is melted by the exothermic reaction Maintain reaction without supply of external energy.

Es ist einer der Vorteile des Verfahrens, dass das Erz nicht geröstet oder vorerhitzt werden muss, da durch die erfindungsgemäße Technologie kein Rösten und keine Umwandlung von Manganoxiden mehr notwendig ist. Beispielsweise wird keine Umwandlung von MnO₂ zu höheren Oxiden wie Mn₂O₃ durch Rösten oder Vorerhitzen benötigt.It is one of the advantages of the process that the ore does not have to be roasted or preheated, as the technology of the invention eliminates the need for roasting and manganese oxide conversion. For example, no conversion of MnO ₂ to higher oxides such as Mn ₂ O ₃ by roasting or preheating is needed.

Das gemahlene Manganerz mit geringem Mangangehalt kann in der Form benutzt werden, in der es an vielen Orten zu geringen Preisen erhältlich ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass preisgünstige Aluminiumspäne anstatt hochpreisigem Aluminiumpulver benutzt werden können.The milled manganese ore with a low manganese content can be used in the form in which it is available in many places at low prices. Another advantage is that low-cost aluminum shavings can be used instead of high-priced aluminum powder.

Es ist eine besonderer Vorteil des Verfahrens, dass ein sehr preisgünstiger und leicht erhältlicher Zusatzstoff zur Ausgleichung der exothermen Reaktion in Verbindung mit einer optimierten Mischung von Flussmaterialien benutzt wird, um reines Schlackematerial zu erhalten, welches in der Herstellung von Ferromangan wiederbenutzt werden kann.It is a particular advantage of the process that a very low cost and readily available additive for evening out the exothermic reaction is used in conjunction with an optimized mixture of flux materials to obtain pure slag material which can be reused in the production of ferromanganese.

Weiter vorteilhaft muss die Zusammensetzung nicht, insbesondere nicht durch elektrische Energie, vor und während des Schmelzens geröstet oder vorerhitzt werden. Dementsprechend sind die hohen Kosten, die mit der Ferromanganherstellung in Elektrolichtbogenöfen verbunden sind, beträchtlich reduziert, weil keine externe elektrische Energie für das Auslösen und/oder Unterhalten der exothermen Reaktion zum Schmelzen der Zusammensetzung erforderlich ist. Des Weiteren wird vorteilhafterweise keine andere Form von Energie, beispielsweise Wärmeenergie aus Verbrennung und/oder externen chemischen Reaktionen, d. h. chemischen Reaktionen, die nicht innerhalb der Zusammensetzung erfolgen, benötigt und so sind die Herstellungskosten für Ferromangan reduziert. Im Zusammenhang mit dieser Beschreibung ist externe Energie jede Form von Energie, die in der exothermen Reaktion nicht erzeugt oder freigesetzt wird.Further advantageously, the composition does not have to be roasted or preheated, in particular not by electrical energy, before and during the melting. Accordingly, the high costs associated with ferromanganese production in electric arc furnaces are substantially reduced because there is no external electrical energy for the initiation and / or maintenance of the exothermic Reaction to melt the composition is required. Furthermore, advantageously no other form of energy is needed, for example heat energy from combustion and / or external chemical reactions, ie chemical reactions which do not take place within the composition and thus the manufacturing costs for ferromanganese are reduced. In the context of this description, external energy is any form of energy that is not generated or released in the exothermic reaction.

In einem weiteren Vorteil der Ausführungsform wird das Schmelzen der Zusammensetzung durch die exotherme Reaktion ohne Zufuhr von externer Energie aufrechterhalten. Dementsprechend reagieren, sobald die exotherme Reaktion ausgelöst ist, die Substanzen der Zusammensetzung miteinander und die Zusammensetzung schmilzt und während dieses Vorgangs kann die Schlacke abgetrennt werden.In a further advantage of the embodiment, the melting of the composition is maintained by the exothermic reaction without the supply of external energy. Accordingly, once the exothermic reaction is initiated, the substances of the composition react with each other and the composition melts and during this process the slag can be separated.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der mindestens eine Schlackebildner aus der Gruppe ausgewählt, die Kalk, Fluor und Feldspat enthält und/oder enthält die Zusammensetzung Magnesium oder Calcium oder Titan oder Silicium oder Kohlenmonoxid freisetzende Verbindungen oder andere Reduktionssubstanzen.In a further preferred embodiment of the process, the at least one slag former is selected from the group consisting of lime, fluorine and feldspar and / or the composition contains magnesium or calcium or titanium or silicon or carbon monoxide releasing compounds or other reducing substances.

Kalk, Fluor und Feldspat sind gute und effiziente Schlackebildner. Insbesondere ist Kalk als effizientes Mittel zum Entschwefeln bekannt. Jedoch können andere Schlackebildner ebenfalls verwendet werden. Bevorzugt wird Kalk in Form von Calciumoxid (CaO) verwendet. Des Weiteren wird bevorzugt kein Calciumhydroxid verwendet, weil während der Reaktion mehr Energie aus der Reaktion bei Verwendung von Calciumhydroxid erzeugt wird und die Reaktionsgeschwindigkeit und die Endtemperatur daher für das Verfahren und/oder die Reaktionsabnahme höher als erforderlich sein können.Lime, fluorine and feldspar are good and efficient slag formers. In particular, lime is known as an efficient desulfurizing agent. However, other slag formers can also be used. Preferably, lime in the form of calcium oxide (CaO) is used. Further, calcium hydroxide is preferably not used because during the reaction more energy is generated from the reaction using calcium hydroxide, and therefore, the reaction rate and the final temperature may be higher than required for the process and / or the reaction decrease.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Schlackebildner eine Kombination von Kalk in der Form CaO, Aluminiumchlorine, Ammoniumchlorine und optional anderen Flussmitteln, während das Reduktionsmittel nur Aluminium in Form von Aluminiumpartikeln, wie Aluminiumspäne, mit einer Größe von 5 mm bis 15 mm, und Eisen(II)oxid FeO ist.In another preferred embodiment, the slag former is a combination of calcium carbonate in the form of CaO, aluminum chlorines, ammonium chlorides and optionally other fluxes, while the reducing agent is only aluminum in the form of aluminum particles, such as aluminum chips, having a size of 5 mm to 15 mm, and iron (II) oxide is FeO.

Vorteilhafterweise kann die Zusammensetzung mindestens ein Reduktionsmittel enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Magnesium, Calcium, Aluminium, Titan, Silicium, Kohlenmonoxid freisetzende Verbindungen und andere Reduktionssubstanzen, wie beispielsweise reduzierende Gase oder stark reduzierende Lösungen wie Nitroglycerin, enthält. Es ist in Versuchen durch den Anmelder gezeigt worden, dass Reduktionsmittel aus dieser Gruppe eine sehr effiziente Reduktion und ein kosteneffizientes Verfahren für die Herstellung von Ferromangan gestatten. Weiter vorteilhaft kann die Zusammensetzung Aluminium als ein Reduktionsmittel und keine siliziumenthaltende Legierung enthaltenAdvantageously, the composition may contain at least one reducing agent selected from the group consisting of magnesium, calcium, aluminum, titanium, silicon, carbon monoxide releasing compounds and other reducing substances such as reducing gases or strong reducing solutions such as nitroglycerin. It has been shown in experiments by the Applicant that reducing agents from this group allow a very efficient reduction and a cost effective process for the production of ferromanganese. Further advantageously, the composition may contain aluminum as a reducing agent and not a silicon-containing alloy

Bevorzugt benutzt die vorliegende Erfindung kein hochpreisiges Aluminiumpulver, welches explosiv sein kann. Beispielsweise kann Aluminium in Form von in einer Drechslerei oder in Barrenherstellungsfabriken erzeugten Aluminiumabfallprodukten, wie Aluminiumspänen, vorliegen. Aluminium kann auch in Form von Aluminiumbarren vorliegen. Vorteilhafterweise ist im Vergleich mit anderen Formulierungen oder Verfahren aus dem Stand der Technik der Preis des Endprodukts, insbesondere der Preis von Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt, sehr günstig und das Endprodukt kann effizient mit einem hohen Ausstoß hergestellt werden, was die industrielle Herstellung von Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend möglich und bevorzugt macht.Preferably, the present invention does not use high-priced aluminum powder, which may be explosive. For example, aluminum may be in the form of aluminum scrap products, such as aluminum turnings, produced in a turnery or in billet making factories. Aluminum can also be in the form of aluminum ingots. Advantageously, in comparison with other prior art formulations or processes, the price of the final product, especially the low carbon ferromanganese, is very favorable and the end product can be efficiently produced with high output, which makes the industrial production of ferromanganese low Carbon content according to the method according to the invention is possible and preferred.

In einer noch bevorzugteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zusammensetzung Aluminium und/oder Ammoniumnitrat und/oder Ammoniumchlorid und/oder Natriumcarbonat und/oder ein Metalloxid, bevorzugt ein Eisenoxid, besonders bevorzugt Eisen(II)oxid (FeO).In an even more preferred embodiment of the invention, the composition comprises aluminum and / or ammonium nitrate and / or ammonium chloride and / or sodium carbonate and / or a metal oxide, preferably an iron oxide, particularly preferably iron (II) oxide (FeO).

Die Erfindung demonstriert überraschenderweise das eine spezielle Mischung von preiswerten Aluminiumspänen oder -fragmenten in Kombination mit preisgünstigem Ammoniumnitrat NH₄NO₃ und/oder Natriumchlorat NaClO₃ genügt, um eine zündbare Mischung mit preisgünstigem Manganerz, welches hauptsächlich aus MnO besteht, zu schaffen. Dennoch ist das Endprodukt eine hochqualitative Ferromanganlegierung mit geringem Kohlenstoffgehalt, welche einen hohen Wert besitzt. Dies ist der besondere ökonomische und industrielle Vorteil der Erfindung.The invention surprisingly demonstrates that a special mixture of inexpensive aluminum turnings or fragments in combination with low-cost ammonium nitrate NH ₄ NO ₃ and / or sodium chlorate NaClO ₃ is sufficient to provide an ignitable blend of low cost manganese ore consisting primarily of MnO. Nevertheless, the end product is a high quality low carbon ferromanganese alloy which has a high value. This is the particular economic and industrial advantage of the invention.

Bevorzugt wird Ammoniumnitrat NH₄NO₃ zum Sicherstellen des erforderlichen zusätzlichen Sauerstoffs und zum Bereitstellen der erforderlichen Hitze und Energie bei der exothermen Reaktion zum Schmelzen der Zusammensetzung in der Reaktion verwendet.Preferably, ammonium nitrate NH ₄ NO _{3 is used} to ensure the required supplemental oxygen and to provide the required heat and energy in the exothermic reaction to melt the composition in the reaction.

Des weiteren bevorzugt kann Ammoniumnitrat in Form von NH₄NO₃ Düngemittel verwendet werden, das einen sehr günstigen und niedrigeren Preis besitzt als andere auf dem Markt vorhandene Nitrat- oder Ammoniumnitratquellen. Ammoniumnitrat in Form von Düngemittel ist ohne weiteres in großen Mengen erhältlich und reduziert die Herstellungskosten von Ferromangan dem Verfahren für die Herstellung von Ferromangan gemäß vorteilhaft und gestattet die Realisierung der Reaktion mit Bezug auf Hitze, Energie, Kosten und Preise und die Leichtigkeit der Umsetzung vorteilhaft.Further preferably, ammonium nitrate may be used in the form of NH ₄ NO ₃ fertilizer, which has a very favorable and lower price than other nitrate or ammonium nitrate sources available on the market. Ammonium nitrate in the form of fertilizer is readily available in large quantities and advantageously reduces the production cost of ferromanganese according to the process for the production of ferromanganese allows the implementation of the reaction with regard to heat, energy, costs and prices and the ease of implementation advantageous.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein Metalloxid, insbesondere mit einer dünnen Schicht Metalloxid, verwendet. Das Metalloxid, bevorzugt die Schicht Metalloxid, liegt bevorzugt in Form von Eisenoxid, besonders bevorzugt von Eisen(II)oxid (FeO), vor. Das Metalloxid, insbesondere das Eisenoxid, kann der Zusammensetzung mit oder ohne Verunreinigungen zugesetzt werden. Bevorzugt wird der Menge an Eisen, die in dem Manganerz von Anfang an vorliegt, Aufmerksamkeit zugewandt, wenn das Metalloxid oder das Eisenoxid der Zusammensetzung zugesetzt wird. Des Weiteren kann die Menge an Metalloxid und/oder Eisenoxid auf die Menge an Ferromangan und/oder den Metall- oder Eisengehalt im Ferromangan eingestellt werden, der in jeder Stufe der Herstellung erforderlich und/oder erwünscht ist. Der große Vorteil von Metalloxid, insbesondere Eisenoxid, noch spezifischer Eisen(II)oxid, im Vergleich mit anderen Oxiden ist der günstige und niedrige Preis.In an advantageous embodiment, a metal oxide, in particular with a thin layer of metal oxide, is used. The metal oxide, preferably the metal oxide layer, is preferably in the form of iron oxide, more preferably of iron (II) oxide (FeO). The metal oxide, especially the iron oxide, may be added to the composition with or without impurities. Preferably, attention is paid to the amount of iron present in the manganese ore from the beginning when the metal oxide or iron oxide is added to the composition. Furthermore, the amount of metal oxide and / or iron oxide can be adjusted to the amount of ferromanganese and / or the metal or iron content in the ferromanganese required and / or desired at each stage of the preparation. The great advantage of metal oxide, especially iron oxide, nor specific ferrous oxide, compared to other oxides is the cheap and low price.

Bevorzugt werden Ammoniumchlorid und/oder Natriumcarbonat zum Reduzieren der Temperatur der Schmelze, insbesondere des hergestellten Ferromangans und/oder der hergestellten Schlacke, beispielsweise auf etwa 1000°C, verwendet. Mit dem Bereitstellen von Ammoniumchlorid und Natriumcarbonat wird es möglich, die geschmolzene Schlacke durch eine elektrolytische Reaktion zu verarbeiten und Aluminium, Mangan und/oder Aluminiummangan zurückzugewinnen.Ammonium chloride and / or sodium carbonate are preferably used for reducing the temperature of the melt, in particular the ferromanganese produced and / or the slag produced, for example to about 1000 ° C. With the provision of ammonium chloride and sodium carbonate, it becomes possible to process the molten slag by an electrolytic reaction and to recover aluminum, manganese and / or aluminum manganese.

Die Reaktion und das Verfahren für die Herstellung von Ferromangan ohne externe Energie beginnen mit der geeigneten Auswahl eines Manganerzes mit einem Mangangehalt von weniger als 43%, bevorzugt von weniger als 37% Mangan, und bevorzugt mit einem hohen Gehalt an MnO Manganmonoxid von mehr als 30%.The reaction and process for the production of ferromanganese without external energy commence with the proper selection of a manganese ore having a manganese content of less than 43%, preferably less than 37% manganese, and preferably having a high MnO manganese monoxide content greater than 30 %.

Jedes oder jede dieser Materialien oder Substanzen, welche von der Zusammensetzung umfasst sind, hat eine spezielle und sehr wichtige Wirkung in der Zusammensetzung und für das Verfahren. Je nach den Erfordernissen, beispielsweise den Erfordernissen bezüglich Reinheit, Qualität, Verarbeitungszeit, Umweltfragen usw., muss die Zusammensetzung, die Manganerz, mindestens einen Schlackebildner und mindestens ein Reduktionsmittel umfasst, eine im Wesentlichen einförmige Mischung mit im Wesentlichen richtigem Verhältnis der Komponenten der Zusammensetzung sein, so dass nach dem Auslösen der exothermen Reaktion die Zusammensetzung kontinuierlich und gleichmäßig durch die Zusammensetzung hindurch geschmolzen wird.Any or all of these materials or substances included in the composition have a specific and very important effect in the composition and process. Depending on the requirements, such as requirements for purity, quality, processing time, environmental issues, etc., the composition comprising manganese ore, at least one slag former and at least one reducing agent must be a substantially uniform mixture with substantially proper proportions of the components of the composition such that upon initiation of the exothermic reaction, the composition is continuously and uniformly melted throughout the composition.

Der Schmelzvorgang und die Erzeugung der erforderlichen Hitze für den Schmelzvorgang erfolgen schnell im Vergleich mit anderen im Stand der Technik bekannten Verfahren. Beispielsweise kann der gesamte Schmelzvorgang weniger als 20 Minuten, bevorzugt weniger als 10 Minuten und sogar noch bevorzugter weniger als 5 Minuten dauern. Nach der Reaktionszeit endet die Reaktion in dem Tiegel, dem Reaktionsbehälter oder Kessel und die Inhalte des Tiegels, des Reaktionsbehälters und/oder des Kessels können in eine Form abgeladen werden. Die gesamte Schlacke und das gesamte hergestellte Manganmetall, insbesondere das Ferromangan, können voneinander getrennt werden oder werden voneinander getrennt.The melting process and the generation of the required heat for the melting process are rapid compared to other processes known in the art. For example, the total melting time may be less than 20 minutes, preferably less than 10 minutes, and even more preferably less than 5 minutes. After the reaction time, the reaction in the crucible, the reaction vessel or kettle ends and the contents of the crucible, reaction vessel and / or kettle can be unloaded into a mold. The entire slag and all the manganese metal produced, in particular the ferromanganese, can be separated or separated from one another.

Das Verfahren kann in jedem Tiegel, Reaktionsbehälter oder Ofen durchgeführt werden und es besteht keine Beschränkung bezüglich der Verwendung irgendeines feuerfesten Materials oder Tiegels, Reaktionsbehälters oder Ofens oder Kessels.The process can be carried out in any crucible, reaction vessel or furnace and there is no limitation on the use of any refractory or crucible, reaction vessel or furnace or kettle.

Bei dem Verfahren für die Herstellung von Ferromangan werden die Zusammensetzung und/oder die Substanzen für die Zusammensetzung in eine horizontale Mischvorrichtung überführt und nach einer Mischzeit und/oder einer Ruhezeit wird die Mischung, d. h. die Zusammensetzung, in ein Becken oder irgendeinen geeigneten Behälter oder irgendein geeignetes Gefäß zum Auslösen und Unterhalten der exothermen Reaktion überführt. Die Zeit, die für die Mischphase erforderlich ist, kann zwischen 1 und 20 Minuten, bevorzugt zwischen 3 und 10 Minuten, insbesondere bevorzugt zwischen 4 und 6 Minuten liegen und beträgt sehr bevorzugt 5 Minuten.In the process for the production of ferromanganese, the composition and / or the substances for the composition are transferred to a horizontal mixing device, and after a mixing time and / or a rest period, the mixture, i. H. the composition, transferred to a tank or any suitable container or vessel for triggering and maintaining the exothermic reaction. The time required for the mixing phase may be between 1 and 20 minutes, preferably between 3 and 10 minutes, more preferably between 4 and 6 minutes, and most preferably 5 minutes.

In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens weist das Manganerz einen Mangangehalt zwischen 31% und 39%, bevorzugt zwischen 33% und 37%, besonders bevorzugt von 35% auf.In another embodiment of the method, the manganese ore has a manganese content between 31% and 39%, preferably between 33% and 37%, particularly preferably of 35%.

Es ist ein Vorteil von Manganerz mit einem Mangangehalt wie vorstehend beschrieben, dass ein sehr effizienter Herstellungsvorgang für Ferromangan in der exothermen Reaktion unterhalten werden kann.It is an advantage of manganese ore with a manganese content as described above that a very efficient ferromanganese production process can be maintained in the exothermic reaction.

Bevorzugt kann Manganerz mit verschiedenen Verhältnissen oder Prozentsätzen von Manganoxid oder verschiedenen Typen Manganoxiden im Bereich von 25 bis 65% verwendet werden. Des Weiteren können das Manganoxid und/oder die verschiedenen Typen von Manganoxiden Verunreinigungen aufweisen oder enthalten und/oder Abfallprodukte sein.Preferably, manganese ore may be used with varying ratios or percentages of manganese oxide or different types of manganese oxides in the range of 25 to 65%. Furthermore, the manganese oxide and / or the various types of manganese oxides may contain or contain impurities and / or be waste products.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird Manganerz mit einem Gehalt von 35% gewählt und nach dem Mahlen mit beispielsweise Kalk als Schlackebildner und mindestens einem Reduktionsmittel wie beispielsweise Magnesium, Calcium, Aluminium, Titan, Silicium oder Kohlenmonoxid reduzierenden Materialien oder anderen reduzierenden Substanzen gemischt.In an advantageous embodiment of the method manganese ore is selected with a content of 35% and after grinding with, for example, lime as slag forming and at least a reducing agent such as magnesium, calcium, aluminum, titanium, silicon or carbon monoxide reducing materials or other reducing substances.

Alle Substanzen werden gemischt und in den Tiegel oder Reaktionsbehälter überführt, wo die Reaktion nach einer kurzen Zündungszeit beginnt, wobei die lokale Temperatur eines ausgewählten Teilvolumens der Charge auf mehr als 1200°C, bevorzugt auf etwa 1500°C, erreicht. Diese Zündtemperatur ist ausreichend, wenn etwa 0,2 bis 2,5 kg des Materials der Zusammensetzung erhitzt werden und dann erzeugt die exotherme Reaktion genug Hitze, so dass die Reaktion sich durch das gesamte Material ausbreitet und dieses auf 2000°C oder mehr erhitzt.All substances are mixed and transferred to the crucible or reaction vessel where the reaction begins after a short ignition time, with the local temperature of a selected sub-volume of the batch reaching more than 1200 ° C, preferably about 1500 ° C. This ignition temperature is sufficient when about 0.2 to 2.5 kg of the material of the composition is heated and then the exothermic reaction generates enough heat so that the reaction spreads through the entire material and heats it to 2000 ° C or more.

Die Reaktion beginnt nach Bereitstellen einer Aktivierungsenergie, und die Zusammensetzung schmilzt und die Temperatur erreicht etwa 2200°C. Daraufhin wird die geschmolzene Zusammensetzung aus dem Tiegel oder Reaktionsbehälter entnommen und in einen Behälter oder ein Gefäß oder eine Form gegossen und abgekühlt. Schließlich werden die Schlacke und das hergestellte Metall voneinander getrennt.The reaction begins after providing an activation energy, and the composition melts and the temperature reaches about 2200 ° C. The molten composition is then removed from the crucible or reaction vessel and poured into a container or vessel or mold and cooled. Finally, the slag and the produced metal are separated from each other.

Schlacke ist aufgrund der XRF-Analyse und ihrer verfügbaren Elemente ein geeignetes Produkt für Rohmaterialien und hitzefeste Produkte und sie besitzt einen guten Geschäftswert. Der wichtigste Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Investitionskosten im Vergleich mit den früheren Verfahren reduziert sind und dass keine Notwendigkeit für elektrische Energie und/oder Hitze besteht und ein Produkt von hoher Qualität erhalten wird.Slag is a suitable product for raw materials and heat-resistant products due to the XRF analysis and its available elements, and has good business value. The most important advantage of this method is that the investment costs are reduced compared to the previous methods and that there is no need for electrical energy and / or heat and a product of high quality is obtained.

Weiter bevorzugt ist der Gehalt an MnO im Manganerz höher als 30%, bevorzugt höher als 40%, weiter bevorzugt höher als 50%, besonders bevorzugt etwa 60%, und/oder der Gehalt an MnO₂ im Manganerz ist geringer als 25%, bevorzugt geringer als 15%, besonders bevorzugt geringer als 12%.More preferably, the content of MnO in manganese ore is higher than 30%, preferably higher than 40%, more preferably higher than 50%, most preferably around 60%, and / or the content of MnO ₂ in manganese ore is lower than 25%, preferably less than 15%, more preferably less than 12%.

Vorteilhafterweise kann mithilfe der besonderen Zusammensetzung sogar solches Manganerz von geringer Qualität zu einer Manganerz-Material-Zusammensetzung vermischt werden, welche gezündet und ohne Vorrösten des Manganerzes durch eine exotherme Reaktion in Ferromangan umgewandelt werden kann. Bei allen bekannten Technologien muss ein Vorrösten bei Temperaturen zwischen 300°C und 1000°C, bevorzugt zwischen 600°C und 900°C, vorgenommen werden.Advantageously, by means of the particular composition, even such low quality manganese ore can be mixed to form a manganese ore material composition which can be ignited and converted to ferromanganese by an exothermic reaction without roasting the manganese ore. In all known technologies, a pre-roasting at temperatures between 300 ° C and 1000 ° C, preferably between 600 ° C and 900 ° C, be made.

Da die Reduktion von MnO mit Aluminium eine endotherme Reaktion ist, wurde Manganerz mit einem hohen Gehalt an Manganmonoxid (MnO) im Stand der Technik nicht für die Herstellung von Ferromangan verwendet. Im Gegenteil wird im Stand der Technik Manganerz mit einem hohen Gehalt an Mangandioxid (MnO₂) benutzt. Da die Reduktionsreaktion von MnO₂ mit Aluminium hoch exotherm ist, wird im Stand der Technik Manganerz mit einem hohen Gehalt von Mangandioxid (MnO₂) für mehrere Stunden bei ca. 900°C geröstet oder vorerhitzt, um MnO₂ sukzessive in Mn₂O₃ und Mn₃O₄ umzuwandeln, welche moderat oder leicht exotherm mit Aluminium reagieren, so das eine kontrolliertes Verfahren für die Herstellung von Ferromangan im Stand der Technik erhalten wird.Since the reduction of MnO with aluminum is an endothermic reaction, manganese ore high in manganese monoxide (MnO) in the prior art was not used for the production of ferromanganese. On the contrary, manganese ore with a high content of manganese dioxide (MnO ₂ ) is used in the prior art. Since the reduction reaction of MnO ₂ with aluminum is highly exothermic, in the prior art manganese ore with a high content of manganese dioxide (MnO ₂ ) is roasted or preheated at about 900 ° C. for several hours to yield MnO ₂ successively in Mn ₂ O ₃ and Mn ₃ O ₄ , which react moderately or slightly exothermically with aluminum, so that a controlled process for the production of ferromanganese is obtained in the prior art.

Im Gegensatz zu Verfahren aus dem Stand der Technik wird in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung preisgünstiges Manganherz mit einem hohen MnO-Gehalt und einem niedrigen MnO₂-Gehalt benutzt. Bevorzugt kann das Manganerz auch einen Mn₃O₄-Gehalt zwischen 10% und 30%, weiter bevorzugt von ca. 20%, aufweisen. Mit der Bereitstellung der Zusammensetzung der Erfindung, insbesondere mit der Bereitstellung von Reduktionsmitteln wie NH₄NO₃ Ammoniumnitrat, wird eine thermisch kontrollierte Herstellung von Ferromangan aus preisgünstigen Manganerz mit einem geringen Mangangehalt und einem hohen anteiligen MnO-Gehalt erhalten, welche nicht aus dem Stand der Technik bekannt ist.In contrast to prior art processes, in the preferred embodiment of the invention, low cost manganese heart with a high MnO content and a low MnO ₂ content is used. Preferably, the manganese ore can also have an Mn ₃ O ₄ content of between 10% and 30%, more preferably of about 20%. With the provision of the composition of the invention, in particular with the provision of reducing agents such as NH ₄ NO ₃ ammonium nitrate, a thermally controlled production of ferromanganese from inexpensive manganese ore with a low manganese content and a high proportion of MnO content is obtained, which is not known from the prior art Technique is known.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird Manganerz mit einem Mangangehalt von 35% gewählt und nach dem Mahlen mit Aluminium als Reduktionsmittel und Kalk und anderen Flussbildern und Eisen(II)oxid FeO und katalysierendem Oxidierungsmitteln wie NH₄NO₃ Ammoniumnitrat gemischt. Gemäß dem Verfahren wird das Ammoniumnitrat nicht als ein Flussmittel oder als ein Reduktionsmittel verwendet, sondern wird stattdessen als ein Oxidationsmittel und somit als ein Reaktionsverstärker für die exotherme Reaktion benutzt.In an advantageous embodiment, manganese ore is selected with a manganese content of 35% and mixed after grinding with aluminum as a reducing agent and lime and other flux images and iron (II) oxide FeO and catalyzing oxidizing agents such as NH ₄ NO ₃ ammonium nitrate. According to the method, the ammonium nitrate is not used as a flux or as a reducing agent, but instead is used as an oxidizing agent and thus as a reaction enhancer for the exothermic reaction.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Manganerz mit einer Korngröße von weniger als 10 mm, bevorzugt weniger als 7 mm, besonders bevorzugt weniger als 5 mm gemahlen und/oder wobei das Aluminium bevorzugt mit einer Korngröße von weniger als 20 mm, noch bevorzugter weniger als 15 mm, besonders bevorzugt weniger als 10 mm gemahlen und/oder wobei der Kalk bevorzugt mit einer Korngröße von weniger als 10 mm, noch bevorzugter weniger als 7 mm, besonders bevorzugt weniger als 5 mm gemahlen und/oder wobei das Metalloxid bevorzugt mit einer Korngröße von weniger als 10 mm, noch bevorzugter weniger als 7 mm, besonders bevorzugt weniger als 5 mm gemahlen wird.In a further preferred embodiment of the process, the manganese ore is ground with a particle size of less than 10 mm, preferably less than 7 mm, more preferably less than 5 mm, and / or wherein the aluminum is preferred with a particle size of less than 20 mm, more preferably less than 15 mm, more preferably less than 10 mm, and / or wherein the lime is preferably ground with a particle size of less than 10 mm, more preferably less than 7 mm, particularly preferably less than 5 mm and / or wherein the metal oxide is preferably with a grain size of less than 10 mm, more preferably less than 7 mm, more preferably less than 5 mm is ground.

Weiter bevorzugt wird Manganerz auf eine Größe von weniger als 10 mm, jedoch nicht zu einem Pulver, gemahlen. Daher ist das gemahlene Manganerz kein Pulver, sondern die mittlere Größe der gemahlenen Manganpartikel ist bevorzugt größer als 1,0 mm, weiter bevorzugt größer als 0,5 mm. Bevorzugt wird Aluminium auf eine Größe von weniger als 10 mm, jedoch nicht zu einem Pulver, gemahlen. Daher ist das gemahlene Aluminium kein Pulver, sondern die mittlere Größe der gemahlenen Aluminiumpartikel ist bevorzugt größer als 1,0 mm, weiter bevorzugt größer als 5,0 mm. Insbesondere bevorzugt werden Aluminiumspäne mit einer Größe unterhalb von 10 mm, jedoch kein Pulver, benutzt. Vorteilhafterweise wird verfahrensgemäß kein Pulver benutzt, da Pulver zu explosiv wäre und daher ist die Korngröße bevorzugt größer als 5 mm für bevorzugt mehr als 90% des Aluminiums.More preferably, manganese ore is ground to a size of less than 10 mm, but not to a powder. Therefore, the milled manganese ore is not a powder, but the average size of the Milled manganese particles are preferably larger than 1.0 mm, more preferably larger than 0.5 mm. Preferably, aluminum is ground to a size of less than 10 mm, but not to a powder. Therefore, the milled aluminum is not a powder, but the average size of the milled aluminum particles is preferably greater than 1.0 mm, more preferably greater than 5.0 mm. Particularly preferred are aluminum chips with a size below 10 mm, but no powder used. Advantageously, according to the method no powder is used, since powder would be too explosive and therefore the grain size is preferably greater than 5 mm for preferably more than 90% of the aluminum.

Durch den Verzicht auf die Verwendung von Mangan oder Aluminium in der Form von Pulver wird ein kosteneffizientes Verfahren für die Herstellung von Ferromangan bereitgestellt, welches einfach durchzuführen ist.By eliminating the use of manganese or aluminum in the form of powder, a cost-efficient process for the production of ferromanganese is provided, which is easy to perform.

Beim Mahlen der Substanzen der Zusammensetzung innerhalb dieser Korngrößenbereiche kann eine genaue und einförmige Mischung der Zusammensetzung bereitgestellt werden, so dass eine sehr effiziente und konstante Herstellung von Ferromangan sichergestellt werden kann.When grinding the substances of the composition within these grain size ranges, an accurate and uniform mixture of the composition can be provided so that a very efficient and constant production of ferromanganese can be ensured.

Insbesondere wird die Schmelzzeit durch eine derartige gleichförmige Mischung reduziert und Verunreinigungen werden reduziert und/oder die Trennung von Schlacke und Metall wird leichter.In particular, the melting time is reduced by such a uniform mixture and impurities are reduced and / or the separation of slag and metal becomes easier.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens liegt der Gewichtsprozentsatz von Manganerz in der Zusammensetzung zwischen 45% und 75%, bevorzugt zwischen 55% und 65%, besonders bevorzugt zwischen 59% und 61% und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Aluminium in der Zusammensetzung zwischen 10% und 40%, bevorzugt zwischen 20% und 30%, besonders bevorzugt zwischen 22% und 25% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Kalk in der Zusammensetzung zwischen 1% und 10%, bevorzugt zwischen 3% und 7%, besonders bevorzugt zwischen 4% und 5% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Ammoniumnitrat in der Zusammensetzung zwischen 1% und 15%, bevorzugt zwischen 3% und 10%, besonders bevorzugt zwischen 5% und 7% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Ammoniumchlorid in der Zusammensetzung zwischen 1% und 10%, bevorzugt zwischen 2% und 5%, besonders bevorzugt zwischen 2,5% und 3,5% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Natriumcarbonat in der Zusammensetzung zwischen 0,5% und 10%, bevorzugt zwischen 1% und 5%, besonders bevorzugt zwischen 1,5% und 2,0% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Metalloxid in der Zusammensetzung zwischen 0,5% und 10%, bevorzugt zwischen 1% und 5%, besonders bevorzugt zwischen 1,5% und 2,0% liegt.In a further preferred embodiment of the process, the weight percent of manganese ore in the composition is between 45% and 75%, preferably between 55% and 65%, more preferably between 59% and 61%, and / or wherein the weight percentage of aluminum in the composition is between 10% and 40%, preferably between 20% and 30%, more preferably between 22% and 25% and / or wherein the weight percentage of lime in the composition is between 1% and 10%, preferably between 3% and 7%, especially preferably between 4% and 5% and / or wherein the weight percentage of ammonium nitrate in the composition is between 1% and 15%, preferably between 3% and 10%, more preferably between 5% and 7% and / or wherein the weight percentage of Ammonium chloride in the composition between 1% and 10%, preferably between 2% and 5%, more preferably between 2.5% and 3.5%, and / or wherein the weight percentage of sodium carbonate in the Zusamm between 0.5% and 10%, preferably between 1% and 5%, more preferably between 1.5% and 2.0%, and / or wherein the percentage by weight of metal oxide in the composition is between 0.5% and 10% , preferably between 1% and 5%, more preferably between 1.5% and 2.0%.

Es ist durch Versuche des Anmelders gezeigt worden, dass bei dem Verfahren für die Herstellung von Ferromangan diese relativen Gewichtsprozentsätze in der Zusammensetzung ein hocheffizientes Verfahren für die Herstellung von Ferromangan mit Bezug auf Effizienz, Kosten, Zeit und Umweltverschmutzung gestatten.It has been demonstrated by Applicant's experiments that in the process for the production of ferromanganese, these relative weight percentages in the composition permit a highly efficient process for the production of ferromanganese with respect to efficiency, cost, time and environmental pollution.

Für eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens kann die Zusammensetzung aus Folgendem bestehen

– Manganerz Korngröße 0 bis 5 mm 100 kg
– Aluminium Korngröße 0,1 bis 10 cm 40 kg
– Kalk (CaO) Korngröße 0 bis 5 mm 7 kg
– Ammoniumnitrat 10 kg
– Metalloxid (Schicht)Korngröße 0 bis 5 mm 3 kg
– Ammoniumchlorid 5 kg
– Natriumcarbonat 3 kg.

For a particularly preferred embodiment of the method, the composition may consist of the following

- Manganese ore grain size 0 to 5 mm 100 kg
- Aluminum grain size 0.1 to 10 cm 40 kg
- Lime (CaO) grain size 0 to 5 mm 7 kg
- Ammonium nitrate 10 kg
- Metal oxide (layer) grain size 0 to 5 mm 3 kg
- Ammonium chloride 5 kg
- Sodium carbonate 3 kg.

Ein Fachmann wird sich im Klaren darüber sein, dass diese Zusammensetzung eine beispielhafte Zusammensetzung ist und dass das Gesamtgewicht der Zusammensetzung variieren kann. Beispielsweise kann das Gesamtgewicht der Zusammensetzung zwischen 50 kg und 1 Tonne, noch bevorzugter zwischen 100 kg und 500 kg, weiter bevorzugt zwischen 140 und 180 kg variieren.One skilled in the art will appreciate that this composition is an exemplary composition and that the total weight of the composition may vary. For example, the total weight of the composition may vary between 50 kg and 1 ton, more preferably between 100 kg and 500 kg, more preferably between 140 and 180 kg.

Das Gesamtgewicht der Zusammensetzung kann jedoch, wie in dem Beispiel, 168 kg betragen. Des Weiteren kann das absolute Gewicht der einzelnen Substanzen dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung entsprechend variieren und skalieren. Für jedes Gesamtgewicht der Zusammensetzung können die Gewichtsprozentsätze der Substanzen der Zusammensetzung den oben beschriebenen Bereichen entsprechend variieren.However, the total weight of the composition may be 168 kg, as in the example. Furthermore, the absolute weight of the individual substances may vary and scale according to the total weight of the composition. For each total weight of the composition, the weight percentages of the substances of the composition may vary according to the ranges described above.

Die Erfindung, wie sie hier präsentiert wird, hat folgende Vorteile:

– Preisgünstiges Manganerz mit einem geringen Mangangehalt kann anstelle von hochpreisigem Manganerz mit einem hohen Mangangehalt benutzt werden.
– Preisgünstige Aluminiumspäne können anstelle von teurem Aluminiumpulver benutzt werden.
– Preisgünstiger NH₄NO₃ Düngemittel kann anstelle von deutlich teureren Oxidationsmitteln benutzt werden.
– Kein Rösten oder Vorrösten des Manganerzes wird benötigt.
– Die Zündung der exothermen Reaktion kann durch eine einfache Gasflamme eingeleitet werden.
– Die exotherme Reaktion breitet sich gleichförmig und ohne Explosionsgefahr aus.
– Der Reaktionsbehälter ist robust und preisgünstig.
– Die Investitionskosten werden auf 10% bis 20% reduziert.
– Die Herstellungskosten werden insbesondere für Ferromangan von geringem Kohlenstoffgehalt durch die preisgünstigen Eingangsmaterialien reduziert.
– Das Herstellungsverfahren ist einfach und überall leicht mit einfacher und kostengünstiger Ausrüstung zu realisieren.
– Bei dem Verfahren fallen die Investitionskosten um etwa 90% im Vergleich mit verfügbaren, im Stand der Technik bekannten Techniken (z. B. Elektrolichtbogenofen).
– Die Kosten des Produkts sind niedriger als bei anderen Herstellungsverfahren, beispielsweise den Herstellungsverfahren unter Anwendung von Elektrolichtbogenöfen.
– Es ist nicht notwendig, externe elektrische Energie, fossile Brennstoffe wie Gas und/oder Koks bei dem Verfahren für die Herstellung des Produkts zu verwenden.
– Die für das Verfahren und die Zusammensetzungen erforderlichen Rohmaterialien sind weltweit zugänglich und erhältlich.
– Das hergestellte Ferromangan hat einen sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt, der Prozentsatz des Kohlenstoffs des Ferromangans liegt unterhalb 0,03%.
– In Elektrolichtbogenöfen liegt die Zeit zum Erreichen der Schmelztemperatur (etwa 2200°C) zwischen 60 und 90 Minuten. Im Vergleich dazu dauert es dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gemäß etwa 10 bis 15 Minuten bis zum Erreichen der Schmelztemperatur.
– Die Herstellung von Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt erfolgt in einem Schritt und der Dekarbonisationsschritt der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird im Allgemeinen weggelassen. Der Zweck dieses Verfahrens besteht darin, Energie zu sparen und die Investitionskosten um bis zu 90% zu senken.

The invention as presented here has the following advantages:

- Low-cost manganese ore with a low manganese content can be used instead of high-manganese manganese ore with a high manganese content.
- Inexpensive aluminum chips can be used instead of expensive aluminum powder.
- Inexpensive NH ₄ NO ₃ fertilizer can be used instead of much more expensive oxidants.
- No roasting or pre-roasting of the manganese ore is needed.
- The ignition of the exothermic reaction can be initiated by a simple gas flame.
- The exothermic reaction spreads uniformly and without danger of explosion.
- The reaction vessel is robust and inexpensive.
- The investment costs are reduced to 10% to 20%.
- The production costs are reduced in particular for Ferromangan low carbon content by the low-cost input materials.
- The manufacturing process is simple and easy to implement anywhere with simple and inexpensive equipment.
In the method, the investment costs are about 90% compared with available techniques known in the art (eg electric arc furnace).
- The cost of the product is lower than other manufacturing processes, such as the manufacturing process using electric arc furnaces.
It is not necessary to use external electrical energy, fossil fuels such as gas and / or coke in the process for the production of the product.
The raw materials required for the process and compositions are available and available worldwide.
- The produced ferromanganese has a very low carbon content, the percentage of carbon of the ferromanganese is below 0.03%.
- In electric arc furnaces, the time to reach the melting temperature (about 2200 ° C) is between 60 and 90 minutes. In comparison, it takes about 10 to 15 minutes for the process of the present invention to reach the melting temperature.
The production of low carbon ferromanganese is carried out in one step and the decarburization step of the processes known from the prior art is generally omitted. The purpose of this process is to save energy and reduce investment costs by up to 90%.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Schlacke und das hergestellte Ferromangan voneinander getrennt und/oder die Hitze des geschmolzenen Ferromangans und/oder der Schlacke wird wiedergewonnen und/oder gespeichert und/oder in elektrische Energie umgewandelt.In another preferred embodiment of the present invention, slag and the produced ferromanganese are separated from each other and / or the heat of the molten ferromanganese and / or slag is recovered and / or stored and / or converted into electrical energy.

Vorteilhafterweise ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Wärmeenergie zurück zu gewinnen und in Elektrizität umzuwandeln. Die Energie, die aus der Hitze des geschmolzenen Ferromangans und/oder der Schlacke hergestellt wird, ist wertvoll und besitzt einen hohen Geschäftswert und kann den Gewinn erhöhen, wenn die Energie eventuell verkauft wird.Advantageously, it is possible with the inventive method to recover heat energy and convert it into electricity. The energy produced from the heat of the molten ferromanganese and / or slag is valuable and of high business value, and may increase profit if the energy is eventually sold.

Des Weiteren kann die Energie, die aus der Hitze des geschmolzenen Ferromangans und/oder der geschmolzenen Schlacke gewonnen und/oder gespeichert und/oder umgewandelt wird, vorteilhaft zum Auffrischen und/oder Wiedergewinnen von Aluminium, Mangan und/oder Aluminiummangan aus der Schlacke in einer bevorzugt elektrolytischen Reaktion verwendet werden. Wegen des hohen Geschäftswerts von Aluminium, Mangan, und/oder Aluminiummangan können die Gesamtkosten des Verfahrens noch weiter reduziert werden.Furthermore, the energy recovered and / or stored and / or converted from the heat of the molten ferromanganese and / or the molten slag can advantageously be used to refresh and / or recover aluminum, manganese and / or aluminum manganese from the slag in one preferably electrolytic reaction can be used. Due to the high business value of aluminum, manganese, and / or aluminum manganese, the overall cost of the process can be further reduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Schlacke wiederaufbereitet, um Aluminium und/oder Mangan und/oder Aluminiummangan herzustellen, wobei die Schlacke bevorzugt durch Verwendung elektrischer Energie wiederaufbereitet wird, wobei die elektrische Energie bevorzugt aus der wiedergewonnenen Hitze des geschmolzenen Ferromangans und/oder der Schlacke erzeugt wird.In a further preferred embodiment of the method, the slag is recycled to produce aluminum and / or manganese and / or aluminum manganese, the slag being preferably recycled by use of electrical energy, the electrical energy preferably being from the recovered heat of the molten ferromanganese and / or the slag is generated.

Durch Wiederaufbereiten der Schlacke, um Aluminium und/oder Mangan und/oder Aluminiummangan herzustellen, können die Gesamtkosten des Verfahrens aufgrund des hohen Geschäftswerts von Aluminium, Mangan und Aluminiummangan noch weiter reduziert werden.By reprocessing the slag to produce aluminum and / or manganese and / or aluminum manganese, the overall cost of the process can be further reduced due to the high commercial value of aluminum, manganese and aluminum manganese.

Des Weiteren ist es ein Vorteil, dass das Wiederaufbereiten der Schlacke durch Verwendung elektrischer Energie erfolgen kann, wobei die elektrische Energie bevorzugt aus der wiedergewonnenen Hitze des geschmolzenen Ferromangans und/oder der Schlacke erzeugt wird. Diese Wiederverwendung oder Rezyklierung sonst verlorener Energie reduziert die Kosten des Verfahrens der vorliegenden Erfindung noch weiter.Furthermore, it is an advantage that the recycling of the slag can be done by using electrical energy, wherein the electrical energy is preferably generated from the recovered heat of the molten ferromanganese and / or slag. This reuse or recycling of otherwise lost energy further reduces the cost of the process of the present invention.

Jedoch kann die Hitze und/oder Energie, die aus der Hitze wiedergewonnen oder gespeichert wird, darüber hinaus zum Fernheizen oder für jeden anderen geeigneten wirtschaftlichen oder technischen Zweck verwendet werden.However, the heat and / or energy recovered or stored from the heat may also be used for remote heating or for any other suitable economic or technical purpose.

Bevorzugt kann die Hitze und/oder die elektrische Energie, die aus der Hitze wiedergewonnen wird, und zusätzliche Reaktionsenergie oder Hitze aus zusätzlichen Reaktionen, beispielsweise aus bestehenden Rohrsystemen und/oder der Form, wo das Ferromangan und/oder die Schlacke abgekühlt werden, wiedergewonnen werden.Preferably, the heat and / or electrical energy recovered from the heat and additional reaction energy or heat can be recovered from additional reactions, for example from existing piping systems and / or the mold where the ferromanganese and / or slag is cooled ,

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Abgase, welche während der exothermen Reaktion produziert werden, durch eine Gasleitung oder ein Rohrsystem zu einem Kamin geleitet. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform transportiert eine Ventilationsvorrichtung die Gase durch Erzeugung eines Druckes, welcher unterhalb des Atmosphärendruckes liegt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stabilisiert die Ventilationsvorrichtung exakt den atmosphärischen Druck und in einer weiteren Ausführungsform erzeugt die exotherme Reaktion einen Gasdruck, welcher größer ist als der Atmosphärendruck, sodass eine Druckdifferenz benutzt werden kann um mechanische Maschinen, beispielsweise Generatoren, anzutreiben.In a preferred embodiment, the exhaust gases produced during the exothermic reaction are passed through a gas line or piping system to a chimney. In a further preferred embodiment, a ventilation device transports the gases by generating a pressure which is below the Atmospheric pressure is. In another preferred embodiment, the ventilation device precisely stabilizes the atmospheric pressure and in another embodiment, the exothermic reaction produces a gas pressure greater than the atmospheric pressure so that a pressure differential can be used to drive mechanical machines, such as generators.

Zum Wiederverarbeiten der Schlacke in einem bevorzugten elektrolytischen Verfahren wird die Schlacke bevorzugt in eine elektrolytische Wanne oder Elektrolysewanne übertragen. Die Temperatur der geschmolzenen Schlacke, wenn sie in die elektrolytische Wanne oder die Elektrolysewanne überführt wird, kann etwa 1000°C betragen. In der elektrolytischen Wanne oder der Elektrolysewanne können das Mangan und Aluminium, die in der Schlacke vorliegen, durch Anwendung von Elektrizität wiedergewonnen werden. Daher wird eine sehr geeignete Trennung von Metall und Schlacke bereitgestellt und 67% Ferromangan können hergestellt werden.For reprocessing the slag in a preferred electrolytic process, the slag is preferably transferred to an electrolytic tank or electrolytic tank. The temperature of the molten slag when it is transferred to the electrolytic tank or the electrolytic tank may be about 1000 ° C. In the electrolytic tank or the electrolytic tank, the manganese and aluminum present in the slag can be recovered by using electricity. Therefore, a very suitable separation of metal and slag is provided and 67% ferromanganese can be produced.

Der Anmelder hat Umgebungspartikelmessungen an einem Testort vor einer Testproduktion und nach der Testproduktion durchgeführt. Die Ergebnisse der Umgebungspartikelmessungen sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt.Applicant has made environmental particle measurements at a test site prior to test production and after test production. The results of ambient particle measurements are shown in Tables 1 and 2.

Des Weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch Bereitstellen einer Zusammensetzung gelöst, die insbesondere für das vorbeschriebene Verfahren geeignet ist, umfassend gemahlenes Manganerz mit einem geringen Mangangehalt zwischen 27% und 43%, wobei das Manganerz nicht geröstet oder vorerhitzt wird, wobei die Zusammensetzung Aluminium als ein Reduktionsmittel, mindestens einen Eisendonator ausgewählt aus Eisen oder Eisenoxid, mindestens einen Schlackebildner, mindestens ein Flussmittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend Kalk, gebrannten Kalk, Fluor und Feldspat, Ammoniumchlorid, Aluminiumchlorid, Natriumcarbonat und Kryolith, umfasst, und wobei die Zusammensetzung mindestens ein Oxidationsmittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ammoniumnitrat, Natriumchlorat, Kaliumchlorat, umfasst.Furthermore, the object of the present invention is achieved by providing a composition particularly suitable for the above-described process comprising milled manganese ore with a low manganese content between 27% and 43%, wherein the manganese ore is not roasted or preheated, the composition being aluminum as a reducing agent, at least one iron donor selected from iron or iron oxide, at least one slag former, at least one flux selected from the group comprising lime, quicklime, fluorine and feldspar, ammonium chloride, aluminum chloride, sodium carbonate and cryolite, and wherein the composition comprises at least one Oxidizing agent selected from the group comprising ammonium nitrate, sodium chlorate, potassium chlorate comprises.

Bevorzugt ist das mindestens eine Oxidationsmittel Ammoniumnitrat NH₄NO₃, insbesondere Düngemittel mit einem hohen Anteil an NH₄NO₃.Preferably, the at least one oxidizing agent is ammonium nitrate NH ₄ NO ₃ , in particular fertilizers with a high proportion of NH ₄ NO ₃ .

In einer bevorzugten Ausführungsform der Zusammensetzung wird der mindestens eine Schlackebildner aus der Gruppe gewählt, die Kalk, Fluor und Feldspat enthält und/oder wobei die Zusammensetzung Magnesium oder Calcium oder Titan oder Silizium oder Kohlenmonoxid freisetzende Verbindungen oder andere reduzierende Substanzen, wie beispielsweise reduzierende Gase stark reduzierender Lösungen wie Nitroglycerin, umfasst.In a preferred embodiment of the composition, the at least one slag former is selected from the group consisting of lime, fluorine and feldspar and / or wherein the composition is magnesium or calcium or titanium or silicon or carbon monoxide releasing compounds or other reducing substances such as reducing gases reducing solutions such as nitroglycerin.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Zusammensetzung umfasst die Zusammensetzung Aluminium und/oder Ammoniumnitrat und/oder Ammoniumchlorid und/oder Natriumcarbonat und/oder ein Metalloxid, bevorzugt ein Eisenoxid, besonders bevorzugt Eisen(II)oxid (FeO).In a further preferred embodiment of the composition, the composition comprises aluminum and / or ammonium nitrate and / or ammonium chloride and / or sodium carbonate and / or a metal oxide, preferably an iron oxide, particularly preferably iron (II) oxide (FeO).

In einer bevorzugten Ausführungsform der Zusammensetzung weist das Manganerz einen Mangangehalt zwischen 31% und 39%, weiter bevorzugt zwischen 33% und 37%, besonders bevorzugt von 35% auf.In a preferred embodiment of the composition, the manganese ore has a manganese content between 31% and 39%, more preferably between 33% and 37%, most preferably of 35%.

Weiter bevorzugt ist der Gehalt an MnO im Manganerz höher als 30%, bevorzugt höher als 40%, weiter bevorzugt höher als 50%, insbesondere bevorzugt etwa 60%, und/oder ist der Gehalt an MnO₂ im Manganerz niedriger als 25%, bevorzugt niedriger als 15%, insbesondere bevorzugt niedriger als 12%.More preferably, the content of MnO in manganese ore is higher than 30%, preferably higher than 40%, more preferably higher than 50%, most preferably about 60%, and / or the content of MnO ₂ in manganese ore is lower than 25%, preferably lower than 15%, more preferably lower than 12%.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Zusammensetzung liegt der Gewichtsprozentsatz von Manganerz in der Zusammensetzung zwischen 45% und 75%, bevorzugt zwischen 55% und 65%, besonders bevorzugt zwischen 59% und 61% und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Aluminium in der Zusammensetzung zwischen 10% und 40%, bevorzugt zwischen 20% und 30%, besonders bevorzugt zwischen 22% und 25% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Kalk in der Zusammensetzung zwischen 1% und 10%, bevorzugt zwischen 3% und 7%, besonders bevorzugt zwischen 4% und 5% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Ammoniumnitrat in der Zusammensetzung zwischen 1% und 15%, bevorzugt zwischen 3% und 10%, besonders bevorzugt zwischen 5% und 7% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Ammoniumchlorid in der Zusammensetzung zwischen 1% und 10%, bevorzugt zwischen 2% und 5%, besonders bevorzugt zwischen 2,5% und 3,5% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Natriumcarbonat in der Zusammensetzung zwischen 0,5% und 10%, bevorzugt zwischen 1% und 5%, besonders bevorzugt zwischen 1,5% und 2,0% liegt und/oder wobei der Gewichtsprozentsatz von Metalloxid in der Zusammensetzung zwischen 0,5% und 10%, bevorzugt zwischen 1% und 5%, besonders bevorzugt zwischen 1,5% und 2,0% liegt.In a particularly preferred embodiment of the composition, the weight percent of manganese ore in the composition is between 45% and 75%, preferably between 55% and 65%, more preferably between 59% and 61%, and / or wherein the weight percentage of aluminum in the composition is between 10% and 40%, preferably between 20% and 30%, more preferably between 22% and 25% and / or wherein the weight percentage of lime in the composition is between 1% and 10%, preferably between 3% and 7%, especially preferably between 4% and 5% and / or wherein the weight percentage of ammonium nitrate in the composition is between 1% and 15%, preferably between 3% and 10%, more preferably between 5% and 7% and / or wherein the weight percentage of Ammonium chloride in the composition between 1% and 10%, preferably between 2% and 5%, more preferably between 2.5% and 3.5%, and / or wherein the weight percentage of sodium carbonate in the Composition between 0.5% and 10%, preferably between 1% and 5%, more preferably between 1.5% and 2.0% and / or wherein the weight percentage of metal oxide in the composition between 0.5% and 10% , preferably between 1% and 5%, more preferably between 1.5% and 2.0%.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.An example of the present invention will be described with reference to FIG 1 described.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung für das Verfahren für die Herstellung von Ferromangan, 1 shows a schematic view of an apparatus for the process for the production of ferromanganese,

Tabelle 1 zeigt das Ergebnis der Umgebungspartikelmessungen vor und nach einem Test und Table 1 shows the result of ambient particle measurements before and after a test and

Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse einer Rauchgasmessung vor und nach einem Test.Table 2 shows the results of a flue gas measurement before and after a test.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der ErfindungDetailed description of a preferred embodiment of the invention

1 zeigt eine Vorrichtung 100 für die Herstellung von Ferromangan, insbesondere Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt. Die Vorrichtung 100 kann stationär sein und sich innerhalb einer Fabrikationshalle oder dergleichen befinden. Jedoch kann die Vorrichtung 100 auch eine mobile Vorrichtung 100 und beispielsweise auf einem Anhänger eines Lastwagens angeordnet sein. Wenn die Vorrichtung 100 sich auf einem Anhänger eines Lastwagens befindet, kann die Vorrichtung 100 an einen Ort transportiert werden, wo Ferromangan von niedrigem Kohlenstoffgehalt benötigt wird. Diese Mobilität der Vorrichtung 100 ergibt niedrige Kosten für das Herstellungsverfahren, weil keine zusätzlichen Kosten für die Lagerung des hergestellten Ferromangans auftreten. 1 shows a device 100 for the production of ferromanganese, especially low carbon ferromanganese. The device 100 may be stationary and located within a factory building or the like. However, the device can 100 also a mobile device 100 and be arranged for example on a trailer of a truck. When the device 100 is on a trailer of a truck, the device can 100 transported to a location where low carbon ferromanganese is needed. This mobility of the device 100 results in low costs for the manufacturing process because there are no additional costs for the storage of the produced ferromanganese.

Die Vorrichtung 100 umfasst einen hitzebeständigen Reaktionsbehälter 16 mit einem hitzebeständigen Deckel 16a, einem Materialeinlass 16b, einen Abgasauslass 16c, einen Auslass für flüssiges Material 16d und eine Zündungsmittelschnittstelle 16e. Der Reaktionsbehälter 16 kann einen inneren Hitzeschild aus einer hitzebeständigen Keramik oder Steinen umfassen. Die Außenseite des Reaktionsbehälters 16 kann eine Stahlumfassung aufweisen, welche mit einem Luftkühlungssystem oder einem Flüssigkeitskühlungssystem gekühlt wird. Zündungsmittel, beispielsweise eine Gasflammenlanze, können in den Reaktionsbehälter 16 über die Zündungsmittelschnittstelle 16e eingeführt werden.The device 100 includes a heat resistant reaction vessel 16 with a heat-resistant lid 16a , a material inlet 16b , an exhaust outlet 16c , an outlet for liquid material 16d and an ignition agent interface 16e , The reaction vessel 16 may include an internal heat shield made of a heat resistant ceramic or stones. The outside of the reaction vessel 16 may comprise a Stahlumfassung, which is cooled by an air cooling system or a liquid cooling system. Ignition means, for example a gas flame lance, may enter the reaction vessel 16 via the ignition agent interface 16e be introduced.

Die Vorrichtung 100 umfasst einen Materialspender 10, in dem die Substanzen für die Zusammensetzung gelagert werden. Die Substanzen umfassen Manganerz, mindestens einen Schlackebildner und mindestens ein Reduktionsmittel.The device 100 includes a material dispenser 10 in which the substances for the composition are stored. The substances include manganese ore, at least one slag-forming agent and at least one reducing agent.

Des Weiteren können die Substanzen Aluminium, Kalk, Ammoniumnitrat, Ammoniumchlorid, Natriumcarbonat und ein Metalloxid, insbesondere Eisen(II)oxid, umfassen. Die einzelnen Substanzen für die Zusammensetzung können in Kompartimenten des Spenders 10 gespeichert werden. Die Substanzen werden dann durch Schütten 11 auf eine Wiegemaschine 12 geführt. Durch die Wiegemaschine wird das genaue Gewicht der einzelnen Substanzen für die Zusammensetzung gemessen. Beispielsweise: 100 kg Manganerz, das auf eine Korngröße von 0 bis 5 mm gemahlen worden ist, wird abgemessen. Dann werden 40 kg Aluminium mit einer Korngröße von 0 bis 1 cm abgemessen. Des Weiteren werden Kalk mit einer Korngröße von 0 bis 5 mm und einem Gewicht von 7 kg, Ammoniumnitrat mit einem Gewicht von 10 kg, ein Metalloxid mit einer Korngröße von 0 bis 5 mm und einem Gewicht von 3 kg, 5 kg Ammoniumchlorid und 3 kg Natriumcarbonat mit der Wiegemaschine 12 abgemessen.Furthermore, the substances may include aluminum, lime, ammonium nitrate, ammonium chloride, sodium carbonate and a metal oxide, in particular iron (II) oxide. The individual substances for the composition may be in compartments of the donor 10 get saved. The substances are then poured through 11 on a weighing machine 12 guided. The weighing machine measures the exact weight of the individual substances for the composition. For example: 100 kg of manganese ore, which has been ground to a particle size of 0 to 5 mm, is measured. Then 40 kg of aluminum are measured with a grain size of 0 to 1 cm. Further, lime having a grain size of 0 to 5 mm and a weight of 7 kg, ammonium nitrate having a weight of 10 kg, a metal oxide having a grain size of 0 to 5 mm and a weight of 3 kg, 5 kg of ammonium chloride and 3 kg Sodium carbonate with the weighing machine 12 measured.

Die gewogenen Substanzen werden dann durch eine zweite Schütte 13 in eine Mischvorrichtung 14 geleitet, wo die Materialien beispielsweise 5 Minuten lang gemischt werden. Nach Abschluss des Mischens wird die Zusammensetzung, die Manganerz, Aluminium, Kalk, Ammoniumnitrat, Metalloxid, Ammoniumchlorid und Natriumcarbonat umfasst, über eine Transportleitung 15 zum Reaktionsbehälter 16 überführt. Im Prinzip ist es auch möglich, zuerst das gemahlene Manganerz zum Reaktionsbehälter 16 und daraufhin die zusätzlichen Substanzen der Zusammensetzung miteinander gemischt oder getrennt zum Reaktionsbehälter 16 zu führen, so dass Manganerz und die zusätzlichen Substanzen in Schichten im Reaktionsbehälter 16 angeordnet sind. Jedoch wird es vorgezogen, alle Substanzen, einschließlich Manganerz, vor Überführen der Substanzen in den Reaktionsbehälter 16 zu mischen. Der Transport des Materials durch die Transportleitung 15 kann mechanisch, beispielsweise mit einer archimedischen Schraube, oder durch Schaffen eines Vakuums oder durch Blasen des Materials von der Mischvorrichtung 14 durch die Transportleitung 15 zum Reaktionsbehälter 16 erfolgen.The weighed substances are then passed through a second chute 13 in a mixing device 14 where the materials are mixed, for example, for 5 minutes. Upon completion of the mixing, the composition comprising manganese ore, aluminum, lime, ammonium nitrate, metal oxide, ammonium chloride and sodium carbonate is passed over a transport line 15 to the reaction vessel 16 transferred. In principle, it is also possible first the ground manganese ore to the reaction vessel 16 and then the additional substances of the composition mixed together or separately to the reaction vessel 16 to lead, making manganese ore and the additional substances in layers in the reaction vessel 16 are arranged. However, it is preferred to include all substances, including manganese ore, before transferring the substances to the reaction vessel 16 to mix. The transport of the material through the transport line 15 can be done mechanically, for example with an Archimedean screw, or by creating a vacuum or by blowing the material from the mixing device 14 through the transport line 15 to the reaction vessel 16 respectively.

Wenn die Zusammensetzung im Reaktionsbehälter 16 angeordnet ist, wird eine exotherme Reaktion in der Zusammensetzung ausgelöst. Die Auslösung kann spontan beginnen oder es kann Aktivierungsenergie für die Zusammensetzung beispielsweise in Form einer Flamme oder eines anderen geeigneten Mittels lokal für ein kleines Teilvolumen des Chargenvolumens, beispielsweise einem 10 cm × 10 cm × 5 cm-Volumen, bereitgestellt werden. Die Aktivierungsenergie kann durch eine Wärmequelle wie eine Gasflamme oder jede andere zur Übertragung von Wärme auf das Zündungsvolumen verfügbare, sehr heiße Oberfläche bereitgestellt werden. Dies kann spontan passieren, wenn der Reaktionsbehälter 16 in den Minuten nach einer vorhergegangenen exothermen Reaktion und nach dem Entfernen des geschmolzenen Materials immer noch 1800°C heiß ist. Die Gasflamme kann über die Zündungsmittelschnittstelle 16e bereitgestellt werden.If the composition in the reaction vessel 16 is arranged, an exothermic reaction is triggered in the composition. The initiation may begin spontaneously, or activation energy may be provided to the composition, for example, in the form of a flame or other suitable means locally for a small fractional volume of the batch volume, for example, a 10 cm x 10 cm x 5 cm volume. The activation energy may be provided by a heat source such as a gas flame or any other very hot surface available to transfer heat to the firing volume. This can happen spontaneously when the reaction vessel 16 in the minutes after a previous exothermic reaction and after removal of the molten material is still 1800 ° C hot. The gas flame can via the Zündungsmittelschnittstelle 16e to be provided.

Wenn die exotherme Reaktion in der Zusammensetzung in dem Reaktionsbehälter 16 ausgelöst worden ist, reagieren die Substanzen der Zusammensetzung und die Temperaturen steigen auf etwa 2200°C an. Während der thermischen Reaktion werden Verbrennungsgase erzeugt und aus dem Reaktionsbehälter 16 durch den Abgasauslass 16c in dem hitzebeständigen Deckel 16a und durch einen ersten Auslass 17 zu einer Luftfiltriereinheit 18 geführt. In der Luftfiltriereinheit 18 werden die verbrannten Gase filtriert und gereinigt, um Umweltnormen zu entsprechen.When the exothermic reaction in the composition in the reaction vessel 16 has been triggered, the substances of the composition react and the temperatures rise to about 2200 ° C. During the thermal reaction, combustion gases are generated and removed from the reaction vessel 16 through the exhaust outlet 16c by doing heat resistant lid 16a and through a first outlet 17 to an air filtration unit 18 guided. In the air filtration unit 18 The burned gases are filtered and purified to meet environmental standards.

Die filtrierten Gase verlassen dann die Luftfiltriereinheit 18 durch einen zweiten Auslass 19. Nach 5 bis 15 Minuten, je nach der anfänglichen Menge Ausgangsprodukte oder Ausgangssubstanzen für die Zusammensetzung, ist die Zusammensetzung vollständig geschmolzen und Ferromangan und Schlacke sind getrennt worden. Durch Öffnen einer Reaktionsbehälteröffnung 20 in der unteren Region des Reaktionsbehälters 16 kann das geschmolzene Ferromangan aus dem Reaktionsbehälter 16 in eine Form 21 über eine Rutsche 22 strömen. Die Schlacke kann abgetrennt werden und im Reaktionsbehälter 16 verbleiben oder sie kann auch aus dem Reaktionsbehälter 16 über eine getrennte Rutsche und Form (nicht gezeigt) abgelassen werden.The filtered gases then leave the air filtration unit 18 through a second outlet 19 , After 5 to 15 minutes, depending on the initial amount of starting materials or starting materials for the composition, the composition has completely melted and ferromanganese and slag have been separated. By opening a reaction vessel opening 20 in the lower region of the reaction vessel 16 can the molten ferromanganese from the reaction vessel 16 in a mold 21 over a slide 22 stream. The slag can be separated and in the reaction vessel 16 they may also remain from the reaction vessel 16 drained via a separate chute and mold (not shown).

Des Weiteren kann die Hitze in dem geschmolzenen Ferromangan und/oder der geschmolzenen Schlacke wiedergewonnen und in elektrische Energie durch einen ersten Wärmeaustauscher 23, der an der Form 21 angeordnet ist, und einen Generator (nicht gezeigt) umgewandelt werden.Furthermore, the heat may be recovered in the molten ferromanganese and / or the molten slag and in electrical energy through a first heat exchanger 23 who cares about the shape 21 is arranged, and a generator (not shown) to be converted.

Ein zweiter Wärmeaustauscher 24 kann am ersten Auslass 17 angeordnet sein, um die Hitze der Verbrennungsgase wiederzugewinnen. Die durch den zweiten Wärmeaustauscher 24 wiedergewonnene Hitze kann beispielsweise durch einen Generator in elektrische Energie umgewandelt werden. Jedoch kann die Hitze auch für Fernheizen verwendet werden.A second heat exchanger 24 can at the first outlet 17 be arranged to recover the heat of the combustion gases. The through the second heat exchanger 24 recovered heat can be converted by a generator into electrical energy, for example. However, the heat can also be used for remote heating.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Vorrichtung für die Herstellung von FerromanganDevice for the production of ferromanganese
1010: Materialspendermaterial dispenser
1111: SchütteSchütte
1212: Wiegemaschineweighing machine
1313: Zweite SchütteSecond chute
1414: Mischvorrichtungmixing device
1515: Transportleitungtransport line
1616: Reaktionsbehälterreaction vessel
16a16a: hitzebeständiger Deckelheat-resistant lid
16b16b: Materialeinlassmaterial inlet
16c16c: Abgasauslassexhaust outlet
16d16d: Auslass für flüssiges MaterialOutlet for liquid material
16e16e: ZündungsmittelschnittstelleIgnition means interface
1717: Erster AuslassFirst outlet
1818: LuftfiltriereinheitLuftfiltriereinheit
1919: Zweiter AuslassSecond outlet
2020: Reaktionsbehälter ÖffnungReaction vessel opening
2121: Formshape
2222: Rutscheslide
2323: Erster WärmeaustauscherFirst heat exchanger
2424: Zweiter WärmeaustauscherSecond heat exchanger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 1115934 B [0010]
EP 0587947 A1 [0011]
GB 2255350A [0012]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Publication "Studies on Aluminothermic Reduction of Manganese Ore for Ferro-Manganese Making" (B. Bhoi et al., Proceeding: Ferro Alloy Industries in the Liberalized Economy, 1996, NML Jamshedpur 831 007, pp. 66-70). [0013]

Claims

Process for the preparation of ferromanganese, in particular low carbon ferromanganese, comprising the steps of: a) selecting a manganese ore with a low manganese content between 27% and 43%; b) non-roasting or non-roasting of the manganese ore; c) grinding the unroasted manganese ore; d) providing a composition by mixing the ground manganese ore with d1) aluminum as a reducing agent, d2) at least one iron donor selected from the group consisting of iron, iron oxide and iron hydroxide, d3) at least one slag former, d4) at least one flux selected from the group comprising lime, fluorine, feldspar, ammonium chloride, aluminum chloride, sodium carbonate and cryolite, d5) at least one oxidizing agent selected from the group comprising ammonium nitrate, sodium chlorate, potassium chlorate; e) transferring the composition into a reaction vessel; and f) providing activation energy to a local partial volume of the composition to initiate an exothermic reaction in the composition to melt the composition.

A method according to claim 1, wherein substantially no carbon, in particular no coke or other carbonaceous compounds, is added to the composition and / or contained in the composition.

A method according to claim 1 or 2, wherein the oxidizing agent is NH ₄ NO ₃ ammonium nitrate, especially fertilizer having a high proportion of NH ₄ NO ₃ ammonium nitrate.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the composition is not thermally roasted, pre-roasted or preheated prior to initiation of the exothermic reaction, in particular roasted, pre-roasted or preheated by electrical energy, and / or wherein the composition is melted by the exothermic reaction without supply external energy is maintained.

A process according to any one of the preceding claims wherein the at least one slag former is selected from the group consisting of lime, fluorine and feldspar and / or wherein the composition contains magnesium or calcium or titanium or silicon or carbon monoxide releasing compounds or other reducing substances.

Method according to one of the preceding claims, wherein the manganese ore has a manganese content between 31% and 39%, preferably between 33% and 37%, particularly preferably of 35%.

Method according to one of the preceding claims, wherein the content of MnO in manganese ore is higher than 30%, preferably higher than 40%, more preferably higher than 50%, most preferably about 60%, and / or wherein the content of MnO ₂ in the Manganese ore less than 25%, preferably less than 15%, more preferably less than 12%.

Method according to one of the preceding claims, wherein the manganese ore with a particle size of less than 10 mm, preferably less than 7 mm, more preferably less than 5 mm milled and / or wherein the aluminum preferably with a particle size of less than 20 mm, more preferably less than 15 mm, more preferably less than 10 mm, and / or wherein the lime is preferably ground with a particle size of less than 10 mm, more preferably less than 7 mm, particularly preferably less than 5 mm and / or wherein the metal oxide is preferably with a grain size of less than 10 mm, more preferably less than 7 mm, more preferably less than 5 mm is ground.

A process according to any one of the preceding claims, wherein the weight percentage of manganese ore in the composition is between 45% and 75%, preferably between 55% and 65%, more preferably between 59% and 61%, and / or wherein the weight percentage of aluminum in the composition between 10% and 40%, preferably between 20% and 30%, more preferably between 22% and 25% and / or wherein the weight percentage of lime in the composition is between 1% and 10%, preferably between 3% and 7%, more preferably between 4% and 5%, and / or wherein the weight percentage of ammonium nitrate in the composition is between 1% and 15%, preferably between 3% and 10%, more preferably between 5% and 7%, and / or wherein the weight percentage of ammonium chloride in the composition is between 1% and 10%, preferably between 2% and 5%, more preferably between 2.5% and 3.5%, and / or wherein the weight percentage of sodium carbonate in the composition between 0.5% and 10%, preferably between 1% and 5%, more preferably between 1.5% and 2.0%, and / or wherein the percentage by weight of metal oxide in the composition is between 0.5% and 10% , preferably between 1% and 5%, more preferably between 1.5% and 2.0%.

Method according to one of the preceding claims, wherein the slag and the produced ferromanganese separated from each other and / or wherein the heat of the molten ferromanganese and / or slag is recovered and / or stored and / or converted into electrical energy.

A process according to any one of the preceding claims, wherein the slag is recycled to produce aluminum and / or manganese and / or aluminum manganese, the slag being preferably recycled by use of electrical energy, the electrical energy preferably being recovered from the recovered heat of the molten ferromanganese and / or or the slag is generated.

A composition particularly suitable for the process of any one of claims 1 to 11, comprising milled manganese ore having a low manganese content between 27% and 43%, wherein the manganese ore is not roasted or preheated, wherein the composition aluminum is selected as a reducing agent, at least one iron donor iron or iron oxide, at least one slag forming agent, at least one flux selected from the group comprising lime, quicklime, fluorine and feldspar, ammonium chloride, aluminum chloride, sodium carbonate and cryolite, and the composition comprising at least one oxidizing agent selected from the group comprising ammonium nitrate, Sodium chlorate, potassium chlorate.

A composition according to claim 12, wherein said at least one oxidizing agent is NH ₄ NO ₃ ammonium nitrate, especially fertilizer having a high proportion of NH ₄ NO ₃ ammonium nitrate.

A composition according to claim 12 or 13 wherein the at least one slag former is selected from the group consisting of lime, fluorine and feldspar and / or wherein the composition contains magnesium or calcium or titanium or silicon or carbon monoxide releasing compounds or other reducing substances.

A composition according to any one of claims 12 to 14, wherein the manganese ore has a manganese content between 31% and 39%, preferably between 33% and 37%, most preferably 35%.

A composition according to any one of claims 12 to 15, wherein the content of MnO in manganese ore is higher than 30%, preferably higher than 40%, more preferably higher than 50%, most preferably about 60%, and / or wherein the content of MnO ₂ in manganese ore is less than 25%, preferably less than 15%, more preferably less than 12%.

A composition according to any one of claims 12 to 16, wherein the weight percentage of manganese ore in the composition is between 45% and 75%, preferably between 55% and 65%, more preferably between 59% and 61%, and / or wherein the weight percentage of aluminum in the composition is between 10% and 40%, preferably between 20% and 30%, more preferably between 22% and 25%, and / or wherein the weight percentage of lime in the composition is between 1% and 10%, preferably between 3% and 7 %, more preferably between 4% and 5%, and / or wherein the weight percentage of ammonium nitrate in the composition is between 1% and 15%, preferably between 3% and 10%, more preferably between 5% and 7%, and / or the weight percentage of ammonium chloride in the composition is between 1% and 10%, preferably between 2% and 5%, more preferably between 2.5% and 3.5%, and / or wherein the weight percentage of sodium carbonate in the composition between 0.5% and 10%, preferably between 1% and 5%, more preferably between 1.5% and 2.0%, and / or wherein the weight percent of metal oxide in the composition is between 0.5% and 10% , preferably between 1% and 5%, more preferably between 1.5% and 2.0%.