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Verfahren zur Gewinnung von Nickel aus lateritischen Eisen-Nickel-Erzen
Lateritische Eisen-Nickel-Erze, die etwa 35 bis 55 % Fe, 1 bis 311/o Ni, häufig
daneben noch einige Prozente Chrom und im übrigen meist 10 bis 35% Schlackenbildner,
wie SiO" A1203, Ca0, Mg0, TiO., usw., in wechselnden Mengen aufweisen, kommen in
sehr bedeutenden Mengen vor. Diese Vorkommen sind aber bisher nur in beschränktem
Umfang verwertet worden, zumeist in der Weise, daß sie in Elektroöfen aus Ferronickel
verarbeitet wurden. Dieses Verfahren ist aber wirtschaftlich nur dann anwendbar,
wenn der Nickelgehalt des Erzes genügend hoch bzw. das Verhältnis Eisen zu Nickel
nicht zu ungünstig ist.
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Es ist auch schon bekannt, die lateritischen Eisen-Nickel-Erze z.
B. im Drehrohrofen teilweise zu reduzieren und das vorreduzierte Gut z. B. im Elektroofen
zu Ferronickel mit einem Nickelgehalt von 10 bis 30% und einer nickelarmen Schlacke
zu verschmelzen. Das auf diese Weise gewonnene Ferronickel wird in an sich bekannter
Weise raffiniert bzw. durch Verblasen mit Sauerstoff weiter angereichert. Zwar führt
dieses Verfahren zu brauchbaren bzw. weiterverarbeitbarem Ferronickel, indessen
werden zur Durchführung des Prozesses im Elektroofen etwa 15 bis 40 kWh je Kilogramm
Nickel benötigt. Das Verfahren ist also im allgemeinen sehr teuer, und seine Anwendbarkeit
hängt weitgehend von den örtlichen Strompreisen ab.
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Außerdem ist es bekannt, lateritische Eisen-Nickel-Erze nach dem Krupp-Rennverfahren
auf Eisen-Nickel-Luppen zu verarbeiten. Hierbei erfolgt in der Reduktionszone des
Ofens eine Reduktion des größten Teiles des Eisens in festem Zustand, während im
letzten Ofenteil, der Luppenzone, in der sich dort bildenden teigigen Schlacke ein
Zusammenschweißen der Nickel-Eisen-Partikeln, also eine Legierungsbildung, erfolgt.
Nach der Vermahlung des erkalteten Ofenaustrages werden die Luppen durch Magnetscheidung
gewonnen. Eine weitere Anreicherung des Nickelgehaltes in den Luppen kann dadurch
erfolgen, daß diese z. B. in einen Bessemer-Konverter eingesetzt und durch zusätzlich
eingebrachten Brennstoff geschmolzen werden sowie durch Verblasen mit Sauerstoff
ein Teil des Eisens verschlackt und dadurch eine Nickelanreicherung im Bad erreicht
wird.
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Demgegenüber bezweckt die Erfindung, die Gewinnung von Nickel wirtschaftlicher
zu gestalten. Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Gewinnung von Nickel
aus late,ritischen Eisen-Nickel-Erzen, bei dem die Erze bei Temperaturen unterhalb
des Schmelzpunktes mit einem Reduktionsmittel reduziert werden und durch Wiederoxydation
von vorreduziertem Eisen eins Nickelanreicherung erzielt wird; und die Erfindung
besteht darin, daß durch eine Teilreduktion des Gutes 40 bis 8511/o des Eisens und
Nickels in metallische Form übergeführt werden und darauf durch Behandlung des Gutes
in heißem, aber nicht geschmolzenem Zustand mit Sauerstoff, sauerstoffangereicherter
Luft oder anderen sauerstoffabgebenden Gasen eine solche Eisenmenge wieder oxydiert
wird, daß die hierbei frei werdende Wärme ausreicht, um das ganze Gut zu schmelzen.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird sonach im Gegensatz zu dem zuletzt
erwähnten bekannten Verfahren das Gut, welches nur teilweise bis zu einem Gehalt
von 40 bis 85 % an metallischem Eisen und Nickel reduziert wird, nicht unter Zusatz
von Brennstoffen geschmolzen. Viehhehr gibt das in der zweiten Stufe des Verfahrens
zu verschlackende Eisen gerade so viel Wärme ab, daß das gesamte Gut geschmolzen
wird.
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Die sich bei dem Verfahren nach der Erfindung bildende nickelarme
Schlacke wird abgezogen und gegebenenfalls auf Roheisen in bekannter Weise weiterverarbeitet.
Das flüssige Ferronickel kann durch weiteres Sauerstoffblasen weiter angereichert
oder durch Zusatz von Kalk entschwefelt werden.
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Als Reduktionsmittel zur Durchführung der teilweisen Reduktion in
der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens können sowohl feste als auch flüssige
oder gasförmige Reduktionsmittel verwendet werden. Beispielsweise kann die Vorreduktion
des
Erzes im Drehrohrofen vorgenommen werden. Bei der Verwendung
von gasförmigen Reduktionsmitteln, z. B. teilverbrannten vergasten Kohlenwasserstoffen,
kann sowohl kontinuierlich, beispielsweise nach dem Wirbelschichtverfahren, oder
diskontinuierlich vorgegangen werden. In der zweiten Stufe des Verfahrens kann die
Behandlung des vorreduzierten Gutes auch mit vorerhitztem Sauerstoff, sauerstoffangereicherter
Luft erfolgen. Auch hier kann das Verblasen des festen vorreduzierten Ausgangsgutes
ebenfalls diskontinuierlich in entsprechenden Tiegeln oder kontinuierlich durchgeführt
werden. Zweckmäßig wird die Prozeßführung so eingestellt, daß der Nickelgehalt des
dabei gewonnenen Ferronickels zwischen 10 und 3011/o liegt, da höhere Nickelgehalte
im Ferronickel auch zu einem höheren Nickelgehalt in der Schlacke führen, wodurch
das Nickelausbringen verringert wird.
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Der Nickelgehalt im Ferronickel wird einmal eingestellt durch den
Grad der Vorreduktion, zum anderen durch die zum Oxydieren in der zweiten Verfahrensstufe
verwendete Sauerstoffmenge. Die wieder oxydierte Eisenmenge wird dabei zweckmäßig
so bemessen, daß die bei der Oxydation frei werdende Wärme ausreicht, um das ganze
Gut auszuschmelzen.
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Werden etwa 100 bis 250 kg Eisen, bezogen auf 1 t Erz, mit Sauerstoff
verbrannt, so benötigt man je Tonne Erz etwa 20 bis 60 Nm3 Sauerstoff. Je höher
die Temperatur des vorreduzierten Gutes ist, um so geringere Eisenmengen sind mit
Sauerstoff zu verbrennen. Wenn bei niedrigeren Temperaturen des vorreduzierten Erzes
oder höherem Anteil an gangartigem Erz Schwierigkeiten beim Zünden auftreten, so
lassen sich diese leicht dadurch beheben, daß z. B. mit Hilfe eines Öl-Sauerstoff-Brenners
oder ähnlichen Mitteln eine örtliche Überhitzung des Gutes herbeigeführt wird. Nach
Einsetzen der Zündung wird der Hilfsbrenner abgeschaltet.
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Nach vollständiger Verflüssigung des Gutes in der zweiten Verfahrensstufe
werden Metallbad und Schlacke in an sich bekannter Weise getrennt, wobei das Ferronickel
dann unter Kalkzusatz mit Sauerstoff weiter verblasen werden kann. Dabei kann zur
Kühlung Erz verwendet werden. Durch die kalkhaltige Schlacke wird eine gute Entschwefelung
erreicht. Die Anreicherung des Ferronickels kann bis auf 75 bis 95 % erfolgen, so
daß so gewonnenes Ferronickel beispielsweise für Anoden zur Elektrolyse verwendet
werden kann. Die Elektrolyse wird zweckmäßig beispielsweise dann durchgeführt, wenn
die Erze Verunreinigungen, wie Arsen, die sich auch bei diesem Prozeß vom Nickel
nicht abtrennen lassen, enthalten. Die beim Verblasen auf hohe Nickelgehalte anfallenden
Schlacken, die auch höhere Nickelgehalte enthalten, werden zur Verbesserung des
Anbringens zweckmäßig dem Prozeß wieder zugeführt. Beispielsweise kann dies beim
Verblasen des vorreduzierten Gutes geschehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sei an folgendem Ausführungsbeispiel
erläutert: Ein lateritisches Eisen-Nickel-Erz mit 40% Eisen, 2% Nickel und Kobalt
und 309/o Schlackenbildner (SiO.., A1,03, TiO.2, MgO, Ca0) wird in einem DrehrohrGfenunter
Verwendung von 249!o Koksgrus als Reduktionsmittel reduziert, bis 65 % der vorliegenden
Eisenmenge in metallischer Form vorliegt. Dem Drehrohrofen werden stündlich 30 t
Erz aufgegeben. Die Austrittstemperatur des vorreduzierten Gutes liegt bei 1050
bis 1100°C, das in vorgewärmten Tiegeln in Mengen von etwa 5 t angesammelt wird.
In diesen vorgewärmten Tiegeln wird das Gut mit Sauerstoff verblasen, wobei etwa
30 Nm3 Sauerstoff je Tonne Erz benötigt werden. Nach dem Verblasen werden 120 kg
Ferronickel je Tonne Erz mit 17,5 Nickel und Kobalt gewonnen, die wie vorher beschrieben,
auf höhere Nickelgehalte angereichert werden.