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Verfahren zur direkten Gewinnung von sehr kohlenstoffarmen Metallen
Gewöhnlich erfolgt die Gewinnung von Metallen aus ihren oxydischen Erzen durch Reduktion
mit Kohlenstoff. Auf diese Weise entstehen Legierungen, die neben den gewünschten
Metallen auch andere schwierig entfembare Metalle enthalten. Daher ist dieses Verfahren
nicht für die Aufarbeitung aller Erze geeignet. Außerdem ist das erhaltene Metall
stark kohlenstoffhaltig und die spätere Entfernung des Kohlenstoffs ist ein kostspieliger
und umständlicher Arbeitsgang, der gewöhnlich chargenweise vorgenommen wird. Das
Lubatti-Verfahren ermöglicht die direkte Herstellung von Eisen oder Eisenlegierungen
mit niedrigen Kohlenstoffgehalten in einem Elektroofen, der mit einer nicht aus
Kohle bestehenden feuerfesten Auskleidung versehen ist, Abstichöffnungen für das
Metall und die flüssige Schlacke besitzt und in dem die Elektroden in eine flüssige
Schlackenschicht eintauchen, auf der der Möller schwimmt. Dem feinteiligen Erz wird
hierbei für die Reduktion kohlenstoffhaltiges Material zugesetzt. Es ist auch bekannt,
Elektroöfen für die Reduktion von oxydischen Erzen mit Graphit- oder Kohleelektroden
zu betreiben. Bei diesen Verfahren sind zum Teil die Elektroden mitten in der Schlackenschicht
und nur wenig oberhalb der Metallschicht angeordnet; zum Teil werden auch Bodenelektroden
verwendet. Bei allen genannten Verfahren wird die Schlacke stark überhitzt und dadurch
eine kräftige Konvektionsströmung innerhalb der dünnflüssigen Schlackenschicht hervorgerufen,
was aber bisher für eine erfolgreiche Reduktion für notwendig gehalten wurde. Das
reduzierte Eisen schmilzt in der Berührungszone von Möller, Schicht und Schlacke
zu feinen Tröpfchen zusammen, die durch die Schlackenschicht sinken und am Boden
zusammenfließen. Eisensumpf und Schlacke werden von Zeit zu Zeit abgestochen. Zu
großen Schwierigkeiten führt die hohe Temperatur der Schlackenschicht, da die hocherhitzte
Schlacke nicht nur die Wände des Ofens angreift, sondern auch mit dem bereits reduzierten
Metall reagiert. Das so hergestellte Roheisen hat zwar einen Gehalt an Kohlenstoff,
der im Vergleich mit den Produkten des klassischen Verfahrens verhältnismäßig niedrig
liegt, der aber immer noch Werte von 1,5 bis 2,5 °/a besitzt. Der Dicke der Metallschicht
und der Schlackenschicht wurde bisher keine Bedeutung beigemessen. Das Metall wurde
stets an der Sohle abgestochen, und auch die Abstichöffnung für die Schlacke lag
nur wenig höher.
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Es wurde nun gefunden, daß in derartigen Elektroöfen weicher Stahl
und Eisenlegierungen mit Kohlenstoffgehalten, die nur wenige Prozente der bisher
üblichen betragen, erzeugt werden können, wenn man die Dicke der Schlackenschicht
und der Metallschicht entsprechend regelt und die Temperatur von Schlacke und Metall
möglichst niedrig hält. Gleichzeitig vermeidet man hierbei den Angriff der Schlacke
auf das Ofenmaterial und die Reaktion des bereits reduzierten Metalls mit der Schlacke.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur direkten Gewinnung
von sehr kohlenstoffarmem Eisen und Eisenlegierungen durch Reduktion von Erzen,
die ein oder mehrere Metalloxyde enthalten, in einem Elektroofen mit Kohleelektroden
und einer nicht aus Kohle bestehenden feuerfesten Auskleidung und mit Abstichöffnungen
für Metall und Schlacke, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem Ofen ständig
eine mindestens 20 cm dicke Schicht des flüssigen zu gewinnenden Metalls verbleibt,
die ständig von einer metalloxydhaltigen flüssigen Schlackenschicht von solcher
Dicke bedeckt ist, daß die im oberen Teil der Schlackenschicht zum Schmelzen der
Charge und zur Reduktion erforderliche Hitze gerade ausreicht, um die Metallschicht
in flüssigem Zustand zu halten, ohne sie zu überhitzen. Die stets auf der Metallschicht
aufrechterhaltene Schicht flüssiger Schlacke hat verschiedene wichtige Funktionen
zu erfüllen. Im oberen Teil der Schlackenschicht erfolgt die Wärmeerzeugung mit
Hilfe von Elektroden, und zwar entweder ausschließlich durch Jouleschen Effekt,
indem
die Elektroden etwas eingetaucht werden, oder zum Teil durch Lichtbogeneffekt und
zum Teil durch Jouleschen Effekt, indem die Elektroden knapp über der Oberfläche
der flüssigen Schlackenschicht gehalten werden. Die Elektroden können durch Einphasen-oder
Dreiphasenstrom gespeist werden. Die Wärmeleitfähigkeit der Schlacke ermöglicht
die Übertragung der Wärme auf das Metall; ohne daß dieses überhitzt wird. Zu diesem
Zweck wird die Dicke der Schlackenschicht so geregelt, daß die Temperatur in ihrem
unteren Teil gerade ausreicht, um die Metallschicht oberhalb ihres Schmelzpunkts
zu halten. Die Schicht der flüssigen Schlacke ist daher um so dicker, je höher die
Wärmeleitfähigkeit und- die Sähmelztemperätür der Schlacke ist, und beträgt für
gewöhnlich 25 bis 70 cm: Die- erforderliche Dicke der Metallschicht einerseits und
der Schlackenschicht andererseits wird dadurch aufrechterhalten, daß die Abstiöhlöcher
in bestimmten Abständen oberhalb der Sohle angeordnet sind: Der niedrigste Abstich
für- -die Metall- - oder Legierungsschicht befindet sich nicht wie üblich auf der
Sohle,. sondern. mindestens 20 cm darüber. Darüber liegt das Absticlübch für die
Schlacke; wobei der senkrechte Abstand zwischen beiden Niveaus der Mindesthöhe der
Schlackenschicht entspricht. Durch die Art der Heizung und die Dicke der Schlackenschicht
wird eine schädliche Kbavektionsströmung innerhalb der Schlacke vermieden und-ein
Temperaturgefälle zwischen dem oberen, und unteren Teil der Schicht erhalten. Die
verhältnismäßig niedrige Temperatur im unteren Teil der Schlackenschicht ist wichtig
zur Sicherstellung des kontinuierlichen Betriebs des Ofens sowie zur Vermeidung
des Angriffs auf die Wände während des Abstechens des Ofens und um eine Aufkohlung
des Metalls zu vermeiden.
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Die zu reduzierenden Oxyde und das Reduktionsmittel werden an der
Oberfläche der Schlackenschicht eingeführt. Im- oberen- Teil .dieser. Schicht erfolgt
der größte Teil der Reduktion. Hierdurch wird vermieden, daß durch starke Gasentwicklung
die ganze Schicht flüssiger Schlacke bewegt wird. Das Mengenverhältnis von Erz und
Reduktionsmittel regelt man so, daß stets eine gewisse Mindestmenge von- Oxyden
in der flüssigen Schlacke- gehalten wird: In der Schlacke werden nicht nur die Oxyde
belassen, die nicht reduziert werden sollen, sondern auch ein gewisser Gehalt an
dem am schwersten reduzierbaren- Oxyd: Dieser restliche Oxydgehalt soll so hoch-
sein, daß eine erwünschte Reaktion zwischen der Schlacke und dem reduzierten Eisen,
welches in Form von-feinen Tröpfchen durch die Schlacke sinkt; eintritt. Hierbei
wird das feinverteilte Metall, das eventuell im- oberen Teil der Schlackenschicht
aufgekohlt wurde oder bereits bei seiner Bildung einen hohen Kohlenstoffgehalt besaß,
während des Abstiegs durch die Schlackenschicht entkohlt. Dieser Vorgang wird durch
den in- der Schlackenschicht selbst herrschenden Temperaturunterschied begünstigt,
denn an der Oberfläche der Schlackenschicht herrschen Reduktionstemperaturen und
än der Grenzfläche zwischen Metall und Schlackenschicht nur noch Temperaturen, die
wenig über der Schmelztemperatur des Eisens bzw. der Eisenlegierung liegen. Außerdem
vollendet die oxydhaltige Schlackenschicht die Oxydation des an .ihrer Oberfläche
eingeführten .Reduktionsmittels und des vom Elektrodenabbrand stammenden Kohlenstoffs,
so daß beide die Schicht flüssigen Metalls nicht erreichen und verunreinigen können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es; aus einem Gemisch verschiedener reduzierbarer
Oxyde Legierungen zu erzeugen, die nur aus den leicht reduzierbaren Metallen bestehen.
Als Ausgangsmaterial kann ein Roherz, ein auf physikalischem. Wege konzentriertes
Erz- oder ein. bereits teilweise reduziertes Erz eingesetzt werden.
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Die relativen Mengen des Reduktionsmittels und des Erzes sind;. wie
bereits erwähnt, von dem Gehalt an restlichem Oxyd, der in der Schicht flüssiger
Schlacke zurückgehalten werden soll, abhängig. Wenn dieser Oxydgehalt festgelegt
ist, läßt sich das Verhältnis von Reduktionsmittel zu Erz in Abhängigkeit von den
Mengen an Gangart des Erzes, von dem SclzmelziniffeT`ün3 "Vöii" @de`n Verunreinigungen
des als Reduktionsmittel eingesetzten Materials bestimmen. Es ist weiterhin möglich,
in, den Ofen gleichzeitig mit dem Erz und dem Reduktionsmittel' ein nicht im Erz
enthaltenes Oxyd einzuführen; wenn beispielsweise ein- Mindestgehalt dieses bestimmten
Oxyds in der flüssigen Schlacke aufrechterhalten werden soll: Schließlich wird durch
die- Anpassung der Schichtdicken von Metall und Schlacke die Gewinnung. einer Legierung
mit verhältnismäßig konstanter Zusammensetzung erleichtert, da jw das in der oberen
Schlackenschicht gebildete Metall ad
seinem Weg durch diese Schlackenschicht
gereinigt wird. Durch Veränderung der Zusammensetzung der Charge- während des Betriebs
ist es außerdem'möglich, auf den Gehalt der Schlackenschicht an Oxyden einzuwirken
und diesen innerhalb der Grenzen zu halten, die zur Gewinnung des gewünschten Metalls
erforderlich sind.
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Die umzusetzenden Stoffe, d. h. das zu reduzierende Material; das
Reduktionsmittel, das gegebenenfüll's vorhandene weitere Oxyd und das Schmelzmittel,
werden während des Betriebs vorzugsweise in fester Form in den Reaktionsraum an
der Oberfläche der flüssigen Schlackenschicht eingeführt. Sie bilden an dieser Oberfläche
eine Wärmeabschirmung, die' die Energieverluste- durch Abstrahlung begrenzt: Sie
können nach vorherigem Mischen oder gesondert rzgegeben werden. Im letzteren Fall
müssen die Reihenfolge und die Menge der eingeführten Stoffe so gewählt werden,
daß die Zusammensetzung der flüssigen Schlackenschicht innerhalb der gewünschten
Grenzen bleibt.
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Das Abziehen des Metalls und der Schlacke erfolgt periodisch; wobei
in jedem Fall die gewünschten Grenzen für die Dicke der beiden flüssigen Schichten
zu beachten sind. Die zeitliche Aufeinanderfolge -der Entnahme kann für das Metall
und die Schlacke verschieden sein, wenn unterschiedliche Metall- -und. Schlackenmengen
gebildet werden. Das erfindüngsgemäße Verfahren ermöglicht durch periodisch zugeführte
Chargen und periodische Abstiche für Wochen und sogar für Monate hinaus einen kontinuierlichen
Betrieb, der ohne vollständige Leerung oder Stillstand des Ofens fortgeführt werden
kann.
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Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird vorzugsweise
ein Einphasen- oder Dreiphasen-Elektroofen eines Typs verwendet; wie er-in der Industrie
der Eisenlegierungen ungewöhnlich ist. Der Ofen besteht aus einem stehenden Behälter
mit nichtleitender Sohle und ist mit einer Vorrichtung versehen, die es ermöglicht,
in zwei verschiedenen Höhen oberhalb- der Sohle abzustechen. Die Höhe des niedrigsten
Abstichs entspricht der Mindesthöhe der Metall- oder Legierungsschicht; die aufrechterhalten
werden
soll. Der senkrechte Abstand zwischen den beiden Abstichniveaus entspricht der Mindesthöhe
der Schlackenschicht. Für den Abstich können alle bekannten Vorrichtungen, z. B.
einfache Abstichlöcher vom klassischen Typ, Siphons usw., verwendet werden. Zur
Entnahme von Metall, um die Dicke der Metallschicht unter dem gewünschten maximalen
Wert zu halten, wird die untere Abstichöffnung benutzt, bis Schlacke in dem Abstichstrahl
erscheint. Zum Abstich der Schlacke zwecks Aufrechterhaltung einer Schlackenschicht
unter dem gewünschten maximalen Wert wird die obere Abstichvorrichtung; z. B. das
obere Abstichloch, verwendet. Die Aufrechterhaltung der Dicken der Metall- und Schlackenschicht
oberhalb der gewünschten' Mindestwerte ist durch entsprechendeAßbrdnung derAbstichöffnungensichei=
gestellt. Mit einem solchen Öfen können somit ohne Schwierigkeit die- gewünschten-
Dicken der beiden flüssigen Schichtet< eingehalten werden.
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Soll in den Ofen ein- bereits- teilweise reduziertes Produkt eingeführt
werden,. kann die' Teilreduktion bis zu dem Punkt vorgenommen werden, an dem nur
noch die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erforderliche Menge
des Oxyds zurückbleibt, das von den Oxyden, die reduziert werden sollen, am wenigsten
reduzierbar ist. So kann beispielsweise, wie bereits erwähnt, zur Gewinnung eines
chromfreien Stahls aus einem Erz, das als metallische Bestandteile Chrom, Eisen
und Nickel enthält, die vorherige Teilreduktion bis zu dem Punkt vorgenommen werden;
an dem- das behandelte Produkt nicht nur die Chromoxydverbindung, sondern auch noch-
eine gewisse Menge Eisenoxyd enthält.
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Die vorherige Teilreduktion wird vorzugsweise mit dem Material in
fester Form vorgenommen und kann auf jede bekannte Weise durchgeführt werden, z.
B. in einem Drehofen oder in einer Wirbelschicht, wobei jedes Reduktionsmittel verwendet
werden kann, das den gewünschten Reduktionseffekt hervorbringen kann.
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Die Menge des-in den- Elektroofen zur reduzierenden Schmelzung eingeführten
festen Reduktionsmittels wird dem Reduktionsgrad des in den Ofen eingesetzten, teilweise
reduzierten Erzes angepaßt. Sie kann sehr gering und sogar Null sein wenn die vorher
vorgenommene Reduktion so weit durchgeführt wurde, daß das behandelte Erz nur noch
die zur Durchführung des Verfahrens gemäß - der Erfindung notwendige Oxydmenge enthält.
Das Reduktionsmittel kann insgesamt in den Ofen, in dem die Vorreduktion vorgenommen
wird, oller zum Teil in diesen Ofen und zum Teil in den Ofen, in dem die reduzierende
Schmelzung erfolgt, eingeführt werden.; Das bei der Vorreduktion erhaltene Gemisch
wird vorzugsweise direkt ohne Zwischenkühlung aus dem Raum, in Gern die vorherige
Teilreduktion erfolgte, in den Ofen eingeführt, :in dem die Fertigbehandlung des
Erzes vorgenommen wird.
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Die vorherige Teilreduktion ermöglicht es, einen Teil der für die
Behandlung des Erzes erforderlichen Energie in Form eines festen, flüssigen oder
gasförmigen Brennstoffs, der häufig wirtschaftlicher ist als elektrische Energie,
zuzuführen. Bei der Verarbeitung eines sehr- reichen Erzes ermöglicht sie es ferner,
die Gasentwickiüng im Reduktions-Schmelzofen einzuschränken -und bei 3eineni so
niedrigen -Wert zu halten, daß eine heftige- Bewegung der - Schicht flüssiger Schlacke
im Ofen vermieden wird. Das Verfahren ermöglicht somit die selektive Gewinnung eines
oder mehrerer Metalle aus einem Erz. Gegenüber den zur Zeit angewendeten Verfahren
weist es große wirtschaftliche Vorteile auf. Insbesondere werden die erforderlichen
Anlagekosten verringert. Es ermöglicht eine sehr starke Verringerung des Verbrauchs
an feuerfesten Materialien sowie an OXydationsmittelndie allgemein zur nachträglichen
Entkohlung der Schmelze gebraucht- werden: Das Verfahren eignet sich für die verschiedensten
Erze und ermöglicht es, mit gewissen komplexen Erzen in Abhängigkeit von der Art
und Menge der Oxyde, die in der flüssigen Schlackenschicht belassen- werden, die
verschiedensten Remltäte zu 'erzielen.
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Angewandt auf ein Eisenerz ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindütig'
durch einen köntinüierliehen Arbeitsablauf entsprechend demjenigen in einem Hochofen
unter Vermeidung des Umweges über das Roheisen die direkte Herstellung .eines fertigen
weichen Stahls, der direkt im unbäruhigten Zustand vergossen werden kann und entweder
durch eine einfache Behandlung in der Pfanne oder in der Kokille beruhigt oder auch
beim Abstich aus dem Ofen in einer Pfanne oder mit Hilfe einer synthetischen Schlacke-
behandelt wird.
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Beispiel 1 Dieses- Beispiel betrifft die Erzeugung eines extra weichen
Stahls aus einem eisenreichen Erz mit-folgender Zusammensetzung: Fe,03 .........................
65,42°/o SiO, .......................... 2,400/0 A1,03 .........................
8;40°/o Ca0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8,600/,
MgO
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,240/, S .............................
0,0650/0. P ........ ................... 0,025°/0 Abbrandverluste ................
12,64°/o Verwendet wurde ein einphasiger Elektroofen mit Sohle aus feuerfestem Material
und zwei Abstichlöchern, eines für das flüssige Metall, das andere für die flüssige
Schlacke, deren Achsen 20 bzw. 45 cm oberhalb der Sohle lagen.
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Eingesetzt wurde in diesen Elektroöfen ein Gemisch aus 100 Teilen
Erz (Korngröße unter 30 mm), 18 Teilen Feinkoks (Korngröße unter 3 mm) und 5 Teilen
Kalk.
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Nach der Bildung einer Schicht flüssigen Metalls und einer Schicht
flüssiger Schlacke vergrößerten sich diese Schichten stets aus dem oben schwimmenden
Gemisch aus Erz und Reduktionsmittel. Periodisch wurde ein-Teil des Metalls dürch'das
untere Abstichloch abgezogen, wenn die- Metallschicht dieses -Abstichloch um einige
Zentimeter überstieg. Ebenso wurde periodisch die Schlacke-durch das obere Abstichloch
entleert, wenn die Dicke der Schlackenschicht die optimale Höhe von 25-em um einige
Zentimeter überstieg.
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Das- gewonnene Metall war ein niedriggekohlter, stark entphosphorter
Stahl folgender Zusammensetzung: C ..........-................... 0,060/0 Si-.........-...-.................
0,020/0 S ............................. 0,0750/0-P .................. .........
. 0,0050/0
Die Schlacke hatte folgende Zusammensetzung:
Sio, .......................... 10,40°/o Fe0 .......................... 10,10% A1203
........................ 28,50% CaO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 43,350/0 Mg0 .......................... 7,65% Das Gewicht der abgestochenen
Schlacke betrug etwa 310 kg pro Tonne behandeltes Erz. Es läßt sich leicht ausrechnen,
daß die Eisenausbeute 920/0 betrug. Beispiel 2 Dieses Beispiel betrifft die Erzeugung
einer sehr niedriggekohltenFerro-Nickel-Legierung unter weitestgehender Gewinnung
des im Erz enthaltenen Nickels. Das verwendete Erz hatte folgende Zusammensetzung:
NiO .......................... 3,670/0 Co0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 0,15010
Sio, .......................... 400/0 Fe2O3 .........................
19% A1203 ......................... 3,5% MgO . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 22,50/0 so, ........................... 0,08 P205 ..........................
0,0140/0 Abbrandverluste .. ........... ... 110/0 Wie im Beispiel 1 wurde ein Einphasen-Elektroofen
mit Sohle aus feuerfestem Material verwendet, jedoch lagen die Achsen der Abstichlöcher
20 und 90 cm oberhalb der Sohle. Eingesetzt wurde in den Ofen ein Gemisch aus Erz
und Koks folgender Zusammensetzung: 100 Teile Erz (Korngröße < 25 mm), 3,5 Teile
Feinkoks mit 15 0/0 Asche (Korngröße < 3 mm).
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Dieses Erz ergab ohne Zusatz von Schmelzmittel eine genügend schmelzfähige
Schlacke. Erhalten wurde eine Legierung mit folgender Zusammensetzung: Ni+Co . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39,70/0
C .............................
0,060,/0 . Si............................. 0,030/0 Fe ............................
Rest Die Rückstandsschlacke hatte folgende Zusammensetzung: Sio, ..........................
50,5% Ca0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,190/0 A1203 .........................
4,550/0 MgO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28,40/, Fe0 ..........................
16,20/0 NiO .......................... 0,180/0 Es ist festzustellen,- daß das Nickel
sehr weitgehend gewonnen wurde, da die Schlacke nur noch 0,18 % Ni0 enthielt und
ihr Gewicht etwa 78 0/0 des Gewichts des eingesetzten Erzes betrug. Das in der Schlacke
enthaltene Nickel machte somit nur etwa 3,7 0/0 des im Erz enthaltenen Nickels aus.
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Beispiel 3 Dieses Beispiel betrifft die direkte Gewinnung einer niedriggekohlten,
chromfreien Legierung aus einem Erz, das Eisenoxyde, Nickel und Chrom enthielt.
Dieses Erz kann für die Erzeugung von Stahl oder Eisen nach den klassischen Verfahren
nicht verwendet werden, da bei diesen Verfahren die Chromoxyde ebenfalls reduziert
werden und ein chromhaltiger
| Guß erhalten wird aus dem sich das Chrom schwer |
| entfernen läßt. Das verwendete Erz hatte folgende |
| Zusammensetzung: |
| Fez03 ......................... 740/0 |
| Ni0 .......................... 0,830/0 |
| Cr203 ......................... 2,29% |
| Sio, .......................... 2,600/0 |
| A1203 ......................... 6,700/0 |
| CaO .......................... Spuren |
| MgO .......................... Spuren |
| S ............................. 0,1200/0 |
| P ............................. 0,0310/0 |
| Abbrandverluste .. ...... ........ 110/0 |
| Verwendet wurde der gleiche Ofen wie im Beispiel 1 |
| mit gleicher Anordnung der Abstichlöcher. Eingesetzt |
| wurde ein Gemisch aus |
| 100 Teilen Erz (Korngröße unter 1 mm), |
| 24 Teilen Feinkoks mit 15 0/0 Asche |
| (Korngröße unter 3 mm), |
| 20 Teilen Schmelzmittel (Kalk). |
| Das erhaltene Metall hatte folgende Zusammen- |
| setzung: |
| Ni ............................ 1,450/0 |
| Cr ............................ Spuren |
| C ................. . ........... 0,050/0 |
| P ................. » ........... 0,010/0 |
| Fe ............................ Rest |
| Die Rückstandsschlacke hatte folgende Zusammen- |
| setzung: |
| NiO .......................... Spuren |
| Fe0 .......................... 8,520/0 |
| Cr203 ......................... 6,230/0 |
| Sio, .......................... 12,14% |
| A1203 ......................... 18,20% |
| CaO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54,50010 |
| MgO .... o ................... 0,410/0 |
Diese Zahlen lassen erkennen, daß praktisch das gesamte Chrom in der Schlacke geblieben
war und daß das Eisenoxyd nur teilweise und das Nickeloxyd vollkommen reduziert
worden waren. Da die Schlacke etwa 400/0 des Gewichts des eingesetzten Erzes ausmachte,
betrug der Eisenverlust in dieser Schlacke nur etwa
5010 des im Erz enthaltenen
Gewichts, und der Ni-Verlust war vernachlässigbar.
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Beispiel 4 In einen mit Heizöl gefeuerten Drehofen wurde ein Gemisch
folgender Zusammensetzung eingesetzt: Zerkleinertes Eisenerz . . . . . . . . . .
. 100 Teile Feinkoks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Teile Das Erz
hatte folgende Zusammensetzung: Fe (in Form von Oxyden) ....... 47,200/,
Sio, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,500/0
A1203 .........................
10/0 CaO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9,500/'
Mg0 ..........................
1,300/0 Abbrandverlust ............ etwa 12,000/0 Der Ofen wurde so gefahren, daß
in der Reaktionszone eine Temperatur zwischen 1000 und 1100°C herrschte. Das vorerhitzte,
teilweise reduzierte Erz fiel direkt in den elektrischen Reduktionsschmelzofen,
in den es bei einer Temperatur über 800°C eingeführt
wurde und in
dem die Fertigbehandlung vorgenommen wurde. Das Produkt hatte folgende Zusammensetzung:
Fe als Metall . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43,201/0 Fe0 ..........................
24,30°/o Sioz .......................... 9,80°/o A1203 .........................
1,40°/o CaO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12,000/, Mg0 ..
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,600/0
C nicht verbraucht
. . . . . . . . . . . . . 7,700/0
Der Elektroofen zur reduzierenden Schmelzung
wurde auf die beschriebene Weise gefahren. Das aus diesem Ofen kommende Metall hatte
folgende Durchschnittsanalyse C ............................. 0,08°/0 Si.............................
0,10°/o P ............................. 0,01°/o Die Schlacke hatte folgende Zusammensetzung:
Sioz .......................... 35,00°/o A1203 ......................... 6,1°/o
Fe0 .......................... 8,0°/o CaO+MgO . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 50,001,
Der Stromverbrauch im letzten Ofen erreichte nur 1420
kWh pro Tonne abgestochenenes Metall. Vergleicht man diese Zahl mit dem Verbrauch
von 2500 kWh, der üblicherweise als erforderlich angesehen wird, um im Elektroofen
aus einem Eisenerz etwa der Zusammensetzung, wie sie im vorliegenden Beispiel verwendet
wurde, direkt eine Schmelze zu erhalten, so stellt man fest, daß das Verfahren gemäß
der Erfindung, obwohl es ein Verfahren zur direkten Reduktion im Elektroofen darstellt,
den Vorteil hat, nicht nur direkt ein Metall mit sehr geringem Kohlenstoffgehalt
zu liefern (im Falle eines Eisenerzes ohne nennenswerte andere Bestandteile einen
weichen Stahl), sondern auch die Menge der Energie, die in Form von elektrischem
Strom gebraucht werden muß, zu verringern.