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Verfahren zum Behandeln eines Kupfer- und Eisensulfide enthaltenden
Kupfersteines zur Herstellung eines zur Gewinnung von Eisenschwamm geeigneten eisenhaltigen
Stoffes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines Kupfer- und Eisensulfide
enthaltenden Kupfersteines zur Herstellung eines zur Gewinnung von Eisenschwamm
geeigneten eisenhaltigen Stoffes durch Verblasen einer geschmolzenen Charge des
Kupfersteines mittels Luft ohne Zusetzen eines siliciumhaltigen Zuschlages von einer
äußeren Quelle in einem mit einem basischen oder neutralen, feuerfesten Futter ausgekleideten
Kupferkonverter, wobei eine aufschwimmende Schicht eines geschmolzenen Produktes
anfällt, das einen größeren Teil des Eisens in Form des Oxydes enthält.
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Unter Eisenschwamm ist ein metallisches Produkt zu verstehen, das
durch chemische Reduktion von Eisenoxyd bei unterhalb des Schmelzpunktes des Eisens
liegenden Temperaturen oder eines Eisenoxyd enthaltenden eutektischen Gemisches
in einem verunreinigten Material gewonnen wird. Die Entfernung chemisch gebundenen
Sauerstoffes aus den Gittern des Eisenoxydes bedingt die Skelettform des Endproduktes,
auf welche die Bezeichnung Eisenschwamm zurückzuführen ist.
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Kupferstein besteht aus einem Doppelsulfid des Kupfers und Eisens
oder aus den zwei geschmolzenen Sulfiden, von denen jedes im anderen gegenseitig
in jedem Verhältnis löslich ist. Kupferstein kann auch beachtliche Mengen von Oxyden
des Eisens enthalten, nämlich je 100 Teile bis zu mehreren Teilen magnetisches Eisenoxyd
(Fe304), das man im allgemeinen Magnetit nennt. Kupfersteine geringerer Qualität
können auch beachtliche Mengen von Ferrooxyd (Fe0) enthalten. Es wurde festgestellt,
daß die geringwertigen Steine mit etwa 15 °/o Kupfer eine so große Menge wie 15
°/a Fe0 enthalten können, die mit steigender Güte des Steines abnimmt und schließlich
bei den hochwertigen Steinen völlig verschwindet. Es ist nicht ungewöhnlich, daß
im Kupferstein eine so große Menge wie 15 °/a des Gesamtgewichtes des Steines an
Eisenoxyden vorliegen kann. Eine Analyse einer zusammengesetzten Probe von Steinen
einer täglichen Produktion während eines Zeitraumes von 5 Monaten ergab folgende
Zusammensetzung:
| Bestandteil Gehalt in |
| Prozenten |
| Cu2S ............................ 34,0 |
| FeS ............................. 49,6 |
| ZnS ............................ 0,8 |
| Fe304 (Magnetit) . . . . . . . . . . . . . . . . . 13,2 |
| Fe0 ............................ 1,0 |
| Verschiedene Silikate . . .. . . . ... . .. 1,0 |
| 100,0 |
Ungefähr ein Viertel des in dem Stein insgesamt enthaltenen Eisens liegt demnach
als Oxyd zum Unterschied vom Sulfid vor.
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Die Verarbeitung von Kupferstein auf Kupfer erfolgt bekanntlich in
der Weise, daß durch den geschmolzenen Stein zur Oxydation des Schwefels und des
Eisens Luft geblasen und hierbei die ausreichende Menge Wärme erzeugt wird, um die
Reaktion in Gang zu halten. Der Schwefel entweicht als Schwefeldioxyd; das Eisen
wird oxydiert und verbindet sich mit dem Siliciumdioxyd, das zur Bildung einer basischen
Silikatschmelze (Konverterschmelze) zugesetzt wird, die wiederum in den der Herstellung
des Kupfersteines dienenden Ofen zur Nachbehandlung und Aufbereitung zurückgegeben
wird, bis sie als Flammofen- bzw. Schachtofenschlacke mit einem höheren Silikatgehalt
ein praktisch wertloses Abfallprodukt geworden ist. Das in dem Kupfererz vorliegende
Eisen wird also beim bekannten Verfahren nicht gewonnen, was ein erheblicher Nachteil
ist.
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Aus der deutschen Patentschrift 153 820 ist ferner ein Verfahren zur
Gewinnung von Rohkupfer aus schwefelhaltigen Kupfererzen und Steinen, welche wenig
oder gar keine Kieselsäure enthalten, durch oxydierendes Schmelzen ohne vorherige
Röstung bekannt, bei welchem die Oxydation durch Einleiten von
Wind
unter möglichster Vermeidung der Gegenwart von Kieselsäure, aber in Gegenwart basischer
Körper geschieht und derart geregelt wird, daß ein Teil des mit dem Eisen verbundenen
Schwefels, beispielsweise 5°/0, zurückbleibt, wobei eine leichtflüssige Verbindung
von Eisenoxyd mit Schwefeleisen entsteht, welche die Verunreinigungen aufnimmt.
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Das Verfahren der Erfindung ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet,
daß das den Konverter auskleidende Futter mit einem Fayalit enthaltenden Überzug
versehen ist und das Verblasen mit Luft so gesteuert wird, daß die Charge eine solche
Temperatur annimmt, daß der Fayalit schmilzt und in das geschmolzene aufschwimmende
Produkt eintritt und so lange mit Luft verblasen wird, bis das Eisensulfid in Eisenoxyde
in der Form von Magnetit und Ferrooxyd übergeführt und der Schwefelgehalt der aufschwimmenden
Schicht wesentlich unter 5 °/o und so ausreichend verringert ist, daß das Vorliegen
einer beachtlichen Menge von Eisenoxysulfid in der mit Luft verblasenen aufschwimmenden
Schicht vermieden, aber eine zur Bildung eines ternären eutektischen Gemisches aus
Magnetit, Ferrooxyd und Fayalit ausreichende Menge Fayalit in der aufschwimmenden
Schicht, jedoch nicht so viel Fayalit vorliegt, daB das eutektische Gemisch nicht
granuliert bzw. zerkleinert und mit einem reduzierenden Gas zur Herstellung von
Eisenschwamm weiterbehandelt werden kann.
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Für die erfolgreiche Durchführung des bekannten Verfahrens ist das
Fehlen von Kieselsäure entscheidend, weil es bei Gegenwart saurer Zuschläge trotz
sorgfältigster Regelung der Oxydation nicht möglich ist, die gewünschte leichtflüssige
Verbindung von Eisenoxyd und Schwefel zu bilden; für das Verfahren vorliegender
Erfindung ist dagegen die Gegenwart einer kleinen Menge von Kieselsäure unerläßlich,
die indes nicht, wie sonst üblich, der Schmelze von einer Fremdquelle zugesetzt
wird. Nach dem bekannten Verfahren wird eine von Eisensilikat praktisch freie ternäre
Verbindung aus Eisen, Schwefel und Sauerstoff erhalten, deren Schwefelgehalt mindestens
5 °/o beträgt; vorliegender Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, ein ternäres
Gemisch zu gewinnen, das im wesentlichen aus Magnetit (Fe304) und Ferrooxyd und
einer verhältnismäßig kleinen Menge Fayalit (Fe2Si04) besteht, das von Schwefel
so weitgehend wie möglich frei ist, nämlich weniger als 2 °/o, vorzugsweise weniger
als 1 °/o Schwefel enthält und von dem ein wesentlicher Teil als Cu2S und nicht
als Eisenoxysulfid vorliegt. Das Gemisch enthält auch eine kleine Menge Haematit
(Fe203) und Kupfer.
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Die bei dem bekannten Verfahren anfallenden Schmelzen, nämlich die
Eisenoxydsulfid enthaltende Schmelze, wie die im wesentlichen aus Fayalit (Fe2Si04)
bestehende Schmelze, welche unter Verwendung eines beachtlichen Zusatzes von SiO2
gewonnen wird, eignen sich nicht zur Herstellung von Eisenschwamm, während die kleine
Menge Fayalit, die in der beim Verfahren vorliegender Erfindung anfallenden Schmelze
erhalten ist, die Reduktion der Eisenoxyde zur Gewinnung von Eisenschwamm wesentlich
erleichtert. Versuche haben ergeben, daß selbst bei der Verwendung von Wasserstoff,
der wohl als das stärkste Reduktionsmittel für industrielle Zwecke gilt, und unter
technisch in Frage kommenden Temperaturbedingungen lediglich 40 bis 600/0 des in
einer üblichen Konverterschmelze insgesamt vorliegenden Eisens zu Eisenmetall reduziert
werden können. Offensichtlich wird lediglich nur ein Bruchteil des als Fayalit vorliegenden
Eisens reduziert, und das Produkt ist minderwertig.
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Obwohl es zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung wünschenswert
sein kann, den Kupferstein in dem Konverter unter Bedingungen zu verblasen, daß
das Eisen in der Schmelze fast vollständig aus Magnetit (Fe304) besteht, würde dies
einen Schmelzpunkt von etwa 1590 bis 1650°C bedingen, der also 375 bis 425°C höher
liegt als die üblichen Konvertertemperaturen, und eine so intensive Oxydation würde
ferner eine nichtkorrodierende Auskleidung und die Abwesenheit von Siliciumdioxyd
bzw. siliciumdioxydhaltigem Material erfordern. Eine im wesentlichen aus Magnetit
bestehende Schmelze geht ferner leicht in einen breiartigen Zustand über bzw. erstarrt,
und es würde voraussichtlich auch mehr Kupfer enthalten. Da eine solche Oxydation
auch nicht in den üblichen Konvertern durchgeführt werden kann, wird das Verfahren
vorliegender Erfindung vorzugsweise bei einer viel niedrigeren Temperatur als z.
B. 1590°C durchgeführt, so daß die heute üblichen Kupfersteinkonverter mit Vorteil
verwendet werden können.
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Würde man das in der Schmelze enthaltene Fe304 in dem Konverter selbst
oder in einer anderen Einrichtung einer fraktionierten Reduktion unterwerfen, dann
fiel eine Schmelze mit einem überwiegenden Gehalt an Fe0 an. Wenn auch eine solche
Reduktion nicht ein so starkes Reduktionsmittel wie die endgültige Reduktion von
Fe0 zu Fe erfordert und dadurch bewirkt werden kann, daß durch das geschmolzene
Fe30q ein reduzierendes Gas, wie gewisse Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxyd oder
Wasserstoff, geblasen wird, ist die Reduktion endothermisch, und da der Schmelzpunkt
von Fe0 höher als etwa 1370°C liegt, könnte eine solche endothermische Reaktion
nur mit Hilfe einer kostspieligen Umgestaltung eines üblichen Konverters und weiterer,
zusätzlicher Einrichtungen durchgeführt werden, die es ermöglichen, daß die Temperatur
des geschmolzenen Bades am Ende der fraktionellen Reduktion nicht unter diesen Schmelzpunkt
des Fe0 fällt. Die Arbeitstemperatur müßte ungefähr 165°C oberhalb der üblichen
Konvertertemperatur liegen. Aus diesem Grunde ist eine solche fraktionelle Reduktion
von Fe304 zu Fe0 in dem üblichen Konverter einer Kupferschmelzanlage nicht praktisch,
obwohl anerkannt werden kann, daß Fe0 zur Herstellung von Eisenschwamm ein wünschenswerteres
Oxyd als Fe304 ist.
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Es wurde gefunden, daß beim Betrieb eines üblichen Kupfersteinkonverters
ohne Zusatz von Si02-Zuschlag und bei einer Temperatur von etwa 1315°C, die lediglich
45 bis 110°C oberhalb der üblichen Temperatur liegt, die beim Verblasen von Kupferstein
unter Verwendung von Si02-Zuschlag in Frage kommt, eine Schmelze gewonnen werden
kann, die sich ungeachtet ihrer genauen Zusammensetzung und deren theoretischer
Erklärung hervorragend für die Herstellung von Eisenschwamm eignet, der als Fällungsmittel,
z. B. zur Wiedergewinnung von Kupfer aus Kupferlaugen, verwendet werden kann; das
auf diese Weise erhaltene Kupfer kann vermahlen oder verschmolzen werden.
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Das folgende Beispiel zeigt die Ergebnisse einer quantitativen chemischen
Analyse einer typischen, nach dem Verfahren vorliegender Erfindung gewonnenen, Ferramag
genannten Schmelze und des aus der Schmelze durch Reduktion gewonnenen Eisens. Für
die Zwecke der Analyse wurde die Schmelze mit Wasser abgeschreckt und auf eine Teilchengröße
granuliert,
die für die nachfolgende Reduktion zu Eisenschwamm mittels eines gasförmigen Reduktionsmittels
geeignet ist.
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Die Schmelze wurde im Laboratorium bei 980°C einer Reduktion mittels
Wasserstoff unterworfen, bis ein konstantes Gewicht erreicht war. Der Gewichtsverlust
betrug 23,140/0 des ursprünglichen Gewichtes; der Verlust ist auf die Sauerstoffreduktion,
die Verflüchtigung von Zink und die Entfernung von Schwefel als HZS zurückzuführen.
Analysenergebnisse
| Ursprüngliches Durch Reduktion |
| Ferramag gewonnenes |
| Produkt |
| FeT* ............ 65,35 84,75 |
| Fem** ........... 0,00 81,22 |
| Fe304 ............ 45,79 |
| Cu ............... 4,40 |
| Si02 . . . . . . . . . . . . . 4,64 |
| S ................ 0,83 0,13 |
| Zn ............... 0,48 0,13 |
| Ni ............... 0,14 |
| * Gesamteisen. |
| * * Eisen in elementarer Form. |
Aus den vorstehend angegebenen Werten wurde die folgende Tabelle berechneter wichtiger
Bestandteile in dem ursprünglichen Ferramag abgeleitet:
| Fe203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8,09 0/0 (Haematit) |
| Fe304 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45,790/,)
(Magnetit) |
| Fe0 ..................... 30,42% |
| CuzS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,120/, |
| Cu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,1104 |
| Fe2Si0................... 4,960/0 (Fayalit) |
| Ni2Si0................... 0,250/, |
| ZnZSi04 . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,820/, |
| Verschiedene Silikate und |
| Aluminate . . . . . . . . . . . . . 4,4404 |
Bei dem im Ferramag enthaltenen Fayalit handelt es sich nur um eine kleine Menge,
die aber außerordentlich wichtig und in vielen Fällen ein wesentlicher Teil des
ternären Eutektikums ist, der es ermöglicht, daß das Ferramag hergestellt und bei
einer Temperatur geschmolzen gehalten werden kann, die lediglich etwa 45 bis 110°C
oberhalb der Temperatur von etwa 1230°C liegt, bei welcher üblicherweise unter Zusatz
von Si02 in einem Konverter verblasen und Silikatschmelze erhalten wird, so daß
also Ferramag als ein Nebenprodukt des Kupferstein-Konverterverfahrens in einem
üblichen Konverter in der Schmelzeinrichtung erhalten werden kann.
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EineAusführungsform derErfindungwird als Beispiel im folgenden an
Hand der Zeichnung beschrieben. Man beginnt das Verfahren der Erfindung vorzugsweise
mit einem sauberen Konverter, d. h. also einem Konverter, aus dem die Hauptmasse
des oberflächlich anhaftenden Schwefels und des silikathaltigen Materials entfernt
worden ist. Nachdem eine Beschickung Kupferstein in einem mit Magnesitsteinen oder
einer anderen basischen Auskleidung versehenen Kupferkonverter üblicher Bauart verblasen
oder leicht überblasen ist, um für die folgende pyrometallurgische Behandlung ein
Kupferprodukt zu erhalten, werden aus dem Konverter die nicht anhaftenden Verunreinigungen
entfernt und der Behälter als praktisch chemisch rein betrachtet. Mit dem ersten
normalen Verblasen beginnt eine selektive Imprägnierung einer neuen Auskleidung
mit Bestandteilen des Kupfersteines und des Zuschlages. Das quantitative Ausmaß
der Imprägnierung und die Tiefe der Eindringung in die Auskleidung wachsen mit deren
Lebensdauer. Wenn einmal eine Auskleidung in einem Konverter in Benutzung genommen
worden ist, verliert sie, chemisch gesprochen, ihren einfachen keramischen Charakter;
sie wird vielmehr mit der Dauer der Benutzung durch aufgenommene Bestandteile immer
verwickelter zusammengesetzt. Die Auskleidung eines reinen Konverters wird schließlich
über einen beträchtlichen Teil ihrer Fläche mit Fayalit enthaltendem Material überzogen.
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Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung werden entsprechend
dem in der Zeichnung wiedergegebenen Fließbild unter Anwendung eines sogenannten
reinen Konverters zwei Abstiche aus einem Flammofen in einer Menge von etwa 28 bis
30 t und etwa 5 bis 6 t rückgeführtem Ferramag (oder statt dessen kaltem Kupferstein)
mittels einer Gießpfanne 13a in einen Peirce-Smith-Konverter 11 gegeben,
der beim dargestellten Beispiel zweiundvierzig Düsen hat. Die Beschickung wird 1
bis 11/, Stunden mit einer Windmenge von 566 m3/Min. oder mehr verblasen.
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Wenn zuviel verblasen wird, verringert sich der Schwefelgehalt, während
der Prozentgehalt an Kupfer nach Erreichen eines Mindestwertes steigt. Gleichzeitig
beginnt die Temperatur der Schmelze zu steigen. Ferramag beginnt zu erstarren und
an der Auskleidung gleicherweise zu haften, wie es einem im Konverterverfahren geübten
Bedienungsmann bei dem Vorgang der Bildung eines Schlackenüberzuges bekannt ist.
Die nächste Folge ist eine verringerte Menge Ferramag, die zum Transport zur Verfügung
steht. Wenn der Bedienungsmann feststellt, daß die Beschickung bis zu dem geeigneten
Endpunkt verblasen ist, wird das Durchstoßen unterbrochen, der Konverter
11 aus dem Bereich der Esse 12 herausgedreht, die Luft abgestellt und die
fertige Charge einige Minuten langsam absitzen gelassen. Das in dem Konverter eine
obere Schicht bildende Ferramag wird sorgfältig in eine Transportgießpfanne 13b
abgezogen und mittels eines Kranes 14 zu dem Granulierapparat 15 gefördert,
in dem es mittels zerstäubten Wassers abgeschreckt und granuliert wird. Nach dem
Granulieren wird das Ferramag in einem Reduktionsapparat 16 einer Reduktion unterworfen,
um die Eisenoxyde zu Eisenschwamm zu reduzieren.
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Der erhaltene Eisenschwamm wird aus der Reduktionskammer 16a in tragbare
Vorratsbehälter 17 gefördert. Der restliche Kupferstein wird für die folgenden üblichen
Konverterverfahren zurückgelassen, und das Kupfer kann auf irgendeine gewünschte
oder andere Art und Weise weiter raffiniert werden.
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Es wurde bei in industriell üblichem Umfang durchgeführten Verfahren
festgestellt, daß beim Verblasen der zuschlagfreien Beschickung im Konverter der
Prozentgehalt an Schwefel der oben aufschwimmenden Oxydschmelze fortlaufend abfällt.
Der Schwefelgehalt kann praktisch unter 5 0/0 verringert werden; es ist wichtig,
zu vermeiden, daß sich eine wesentliche Menge von Oxysulfiden in der verblasenen
Beschickung bildet oder vorliegt. Der Kupfergehalt der aufschwimmenden Schmelze
fällt auf ein Minimum von etwa 3 0/0 und beginnt dann wieder zu steigen. Die in
den Konverter mit dem Kupferstein und dem Rückführungsmaterial
gebrachte
Fe304-Menge wuchs währenddessen fortlaufend an. Die optimalen Bedingungen für den
niedrigsten Kupferwert scheinen folgende zu sein a) S-Gehalt zwischen 1,5 und 2°/0,
b) Fe304 zwischen 380/, und 420/,.
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Der Schwefelgehalt ist für die Arbeitsbedingungen, die für das bevorzugte
Verfahren der Reduktion der Eisenoxyde zu Eisenschwamm am wünschenswertesten sind,
zu hoch. Es wurde gefunden, daß ein 0,80/,
nicht übersteigender Schwefelgehalt
des granulierten Ferramags vorzuziehen ist. Das Verblasen des Kupfersteines in dem
Kupferkonverter wird infolgedessen über den geringsten Kupfergehalt hinaus während
einer kurzen Zeit fortgeführt oder bis der Schwefelgehalt des aufschwimmenden Ferramags
ausreichend verringert ist, wobei man sich vor Augen halten muß, daß beim fortgesetzten
Verblasen der Schwefelgehalt abnimmt und der Kupfergehalt in der aufschwimmenden
Schmelze steigt, wie oben angegeben.
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Im folgenden ist eine Reihe von Kriterien angegeben, mit deren Hilfe
ein erfahrener Betriebsmann den Endpunkt beim Verblasen von Kupferstein zu Ferramag
feststellen kann: Bei der bevorzugten Art der Bedienung des Konverters steigt die
Temperatur des geschmolzenen Materials, wenn der Endpunkt nahekommt, auf eine Temperatur
von 13l0 bis 1325°C, wie durch Beobachtung mittels eines optischen Pyrometers festgestellt
ist. Gewisse Abweichungen von diesem Temperaturbereich sind natürlich möglich, da
es in einigen Fällen wünschenswert sein kann, mit weniger Fayalit in dem Ferramag
zu arbeiten; in diesem Fall würde mehr Fe304 gebildet und eine höhere Temperatur
das Ergebnis sein.
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In dem Maße, wie das Verfahren fortschreitet, wird das Durchstoßen
der Düsen schwieriger, und beim Endpunkt kann es für den Bedienungsmann fast unmöglich
sein, die Windgeschwindigkeit bei der gewünschten Menge von 566 m3 oder mehr je
Minute zu halten.
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In dem Maße, wie das Eisen aus den letzten Teilen des Kupfersteines
verschwindet, beginnt die Öffnung des Konverters, wie es in der Sprache der Technik
heißt, fettig auszusehen, und die längs der Innenseite der Behälteröffnung vorliegende
Materialschicht beginnt zu arbeiten. Wenn dieser Zustand erreicht ist, ist die Beschickung
innerhalb einer oder 2 Minuten an dem gewünschten Ende der Verblasung zu Ferramag.
Wenn eine Stange in den Strom des geschmolzenen Ferramags eingeführt wird, das aus
der Behälterschnauze in eine Gießpfanne fließt, wird die sich auf der Stange bildende
Inkrustierung fleckig wie ein Leopard. Je größer die Zahl der Flecken, desto näher
kommt das Verblasen an den Endpunkt heran. Wenn die Inkrustierung auf der Stange
kupferhaltige Beulen zu entwickeln beginnt, so ist das ein Zeichen dafür, daß der
wünschenswerteste Endpunkt überschritten und die Charge überblasen ist.
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Es sei darauf hingewiesen, daß in der gemäß vorliegendem Verfahren
erfolgenden gelenkten Herstellung von Ferramag jeder der drei bestimmten Bestandteile
Eisenoxyd, Magnetit und Fayalit der geschmolzenen Schmelze von zwei verschiedenen
Quellen herkommt. Der größere Teil des Fe0 und Fe304 (Magnetit) wird durch Verblasen
von Kupferstein und Rückführungsmaterial erzeugt, und der kleinere Teil wird anfänglich
in dem Kupferstein und dem Rückführungsmaterial zugeführt. Der größere Teil des
Fayalits wird durch die mit Fayalit überzogene Auskleidung geliefert und ein kleinerer
Teil durch das, was anfänglich in dem Kupferstein und dem Rückführungsmaterial vorliegt.
In dem Maße, wie infolge des Luftblasens die Temperatur steigt, wird die Temperatur
ausreichend hoch, um den Fayalit in dem Überzug auf der Konverterauskleidung zu
schmelzen und in die Schmelze einzutreten zu lassen. Der gewünschte Endpunkt ist
bei einer Temperatur von etwa 1315'C erreicht. Es ist nun ein Zustand denkbar,
in welchem nach einem verhältnismäßig langen Betrieb eines Konverters, der ausschließlich
für die gelenkte Herstellung von Ferramag benutzt wird, daß die Zufuhr von Fayalit
aus dem Überzug der Konverterauskleidung so weit sich verringert, daß diese Quelle
verstärkt oder völlig durch den Zusatz von fremdem, siliciumoxydhaltigem Material
ersetzt werden muß, um den Mangel auszugleichen. Dies kann auf einfache Weise, gegebenenfalls
z. B. durch den Zusatz der erforderlichen Menge üblicher Konverterschmelze oder
eines anderen geeigneten siliciumoxydhaltigen Zuschlages, erfolgen. Das gleiche
gilt für einen Konverter mit einer völlig neuen Auskleidung.
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In der folgenden Tabelle I wird die chemische Analyse eines nach dem
Verfahren vorliegender Erfindung in mehreren Fabrikationsgängen hergestellten Ferramags
wiedergegeben.
| Tabelle I |
| Analyse von Ferramag aus verschiedenen Versuchen |
| Versuch Material C L, I si08 1 A180$ I FeT* I
Fe30, I s I Ca0 |
| A Ferramag 5,05 8,0 1,0 61,7 51,0 0,37 0,4 |
| B desgl. 3,03 6,27 63,93 32,37 l,97 |
| C desgl. 3,24 4,87 66,00 36,80 2,20 |
| D desgl. 5,56 7,0 0,4 62,5 46,7 0,61 0,3 |
| 2 desgl. 2,88 6,9 1,l 63,2 43,2 1,4 0,3 |
| 3 desgl. 3,77 5,1 1,2 65,0 37,4 3,4 tr |
| 4 desgl. 3,45 5,2 0,8 65,0 45,8 1,1 0,3 |
| 5 desgl. 4,72 5,8 1,1 63,9 53,5 0,43 0,2 |
| 6 desgl. 5,67 5,7 0,8 63,8 59,0 0,34 tr |
| 7 desgl. 3,15 6,0 0,6 64,0 34,2 2,80 tr |
| 8 desgl. 3,28 4,35 0,75 66,0 37,5 2,l4 0,25 |
| 9 desgl. 4,00 6,4 1,l 63,7 46,8 0,62 0,2 |
| Durchschnitt: 3,98 5,98 0,74 64,06 43,69 1,45 |
| * FeT bedeutet Gesamteisen. |
Für die Umsetzung zu Eisenschwamm sind die wünschenswertesten Zusammensetzungen
die Ferramag der Versuche A, 5, 6 und 9, bei welchen der Schwefelgehalt am niedrigsten
ist und der größte Teil Fe304 vorliegt. Es wurde gefunden, daß zur Reduktion des
Ferramag zu Eisenschwamm es zur Erzielung bester Ergebnisse wünschenswert ist, den
Schwefelgehalt in dem Ferramag unter 0,80/, zu halten.
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Nachdem das Ferramag im geschmolzenen Zustand in einer aufschwimmenden
Schicht in dem Kupferkonverter 11 hergestellt ist, kann es in eine Gießpfanne 13
b abgezogen und mittels eines Kranes 14
transportiert und dann in eine drehbar
gelagerte Gießpfanne 18 gegeben werden. Das geschmolzene, auf einer Temperatur von
etwa 1315°C gehaltene Magma wird aus der Gießpfanne 18 in einen Gießlöffel
l9 gegossen werden, aus dem es in breitem Strom 20 weitervergossen und mittels
eines Wasserstrahles in Tröpfchen zerteilt wird, die schnell erstarren; die festen
Teilchen werden in der geneigt angeordneten Rinne 22 in einem Wasserstrom zu einem
Abscheider 23 getragen, wo die Teilchen vom Wasser getrennt und mittels eines Förderers
24 und Hebewerkes 25 zu einem Vorratsbehälter 26 transportiert werden. Das
granulierte Ferramag aus dem Vorratsbehälter 26 kann in einem gesteuerten Strom
in einen Rotationstrockner und Vorwärmer 27 geführt werden, aus dem die Beschickung
in den oberen Teil einer vertikal angeordneten Reduktionskammer 16a kommt, durch
die nach aufwärts ein Reduktionsgas geleitet wird, das aus einem im Gasreformer
28 reformierten natürlichen Gas besteht. Aus der Reduktionskammer 16a kommendes
verbrauchtes Gas wird entweder durch den Entlüfterstutzen 29 oder durch den Vorwärmer
27 und dann durch einen Entlüfterstutzen 30 abgeleitet. Das vom unteren Teil der
Reduktionskammer entfernte Schwammeisen wird in dem tragbaren Behälter 17 als fertiges
Schwammeisen gesammelt.
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Das aus Ferramag hergestellte Schwammeisen ist in der folgenden Tabelle
11 beschrieben, die eine zusammengestellte Analyse eines ausgedehnten Versuches
wiedergibt, bei welchem das vorstehend beschriebene Verfahren der Granulierung und
Reduktion ausgeführt wurde.
| Tabelle 11 |
| Vergleich einer Beschickung des Reduktionsofens |
| mit dem aus dem Reduktionsofen erhaltenen Eisen- |
| schwamm |
| Beschickung der I Eisenschwamm |
| Reduktionssäule aus der Reduk- |
| (°/a) tionssäule (°/o) |
| Tonnen |
| 440,81 336,1 |
| Cu ............... 5,64 7,27 |
| Si02 ............. 4,7 5,8 |
| A1203 ............ 0,9 0,9 |
| Fe (gesamt) ....... 62,59 82,11 |
| Fe (metallisch) .... - 75,14 |
| Ca0 . . . . . . . . . . . . . 0,1 0,1 |
| M90 ............. 0,2 0,2 |
| S................. 0,42 0,50 |
| Zn ............... 0,45 0,53 |
| 0 ................ 25,9 3,9 |
Aus der Analyse folgt, daß mehr als 91 °/o des in der Beschickung in gebundener
Form vorliegenden Eisens zu metallischem Eisen reduziert wurde und daß der Eisenschwamm
mehr als 7011/0 metallischen Eisens enthielt. Der Verlust von 23,8 °/o ist auf die
gasförmige Reduktion zurückzuführen.
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Versuche haben ferner ergeben, daß der erhaltene Eisenschwamm zur
Fällung von Kupfer aus einer Kupfersulfatlösung eine wesentlich höhere Reaktivität
als der für diesen Zweck übliche Weißblechabfall aufweist.