DE1408124A1 - Schmelzverhuettungsverfahren nickelhaltiger Eisenerze - Google Patents

Description

• Schme#xverhüttungaverfahron nickelhaltiger Eisenerze

  Die Erfindung betrifft ganz allßemein Verbesserungen

  metallurgischer Verfabren. Genwaer WaegedrUckt betrifft

  die Erfindunä ein verbennerten-Verfahren zur Herstellung

  und Gewinnixug getrennt mfallender, handelefähiger Pro-

  Perroniokel, Eisen und Forrochrom, aus

  verhältninmäegig minderwertigen nickelhaltigen Einen-

  armen, latoriteng nickelhaltigen, Serpentineja und anderen

  niokelhaltigon Silicaten.

  Ea'wurde bmreit3.vorßeaoblageng bentimmte Erso der vor-

  otehend do21xLierten aru»pe -in etnem -Hochofen unter

  .direkter AbucholAung und GewizLnung Ihren Eitungehalte

  zu behendelni bei,diebem Verfahren legierte %ich je-

  doch»der Ni#htigo'hal,t dor Brise * mit' de ä"'äue uq'oho'ten

  Sovonnenen motalliaohen Einen. Da dieser Niokolgehalt

  für vidle Zwecke unerwUnocht ist, #offtworten nöuere

  Toabniken verechiedene Methoden nur Vorbehandlung.der

  Ernet bei welöhen unter Zildung

  nicUo2£roier abgetrennt oder dooh,

  wesentlich herabgesetzt wird. Dieee kethoden sind vor-

  schiedenartig', Z.B.

  1) eine aelektive Chlorierung entweder den Eisen-

  oder Nickelgehalte der Erze,

  2) eine Säureauslaugung der.Erze unter Gewinnung des

  Nickels,

  3) eine Ä=, oniakauelaugung der Erze unter Abtrenn-%mg

  dea Nickels und

  4) eine carbothermleche Reduktion der Erze

  unter vorl#-.ufiger Abtrenmanig den Nickels in Pnz*m

  einer Ferronickeljegierung.

  Bal dieser letzteren Art der VergUtujjg hat sich gezeigtp

  dann die bieherigen Verhüttunge.methoden und inebenondere

  die im Zuoa=eÜhang mit solchen Verhüttungemethoden zur

  Anwendung kommenden Zuöcb-IagstechrLiken lii der Regel ver-

  hältniemdonig unxeine Endprodukte ergeben,-da uhter

  anderem der von Natur au3 in den meinten der vorstehend*-

  aufgazUlten Erze enthalten* ChromItgehalt reduziert- -'

  wird unC sich dan Ohroin dann sowohl mit dem Perronickel

  ale auch mit dem daraue erhaltenen Einen legiert.

  Es wurde auoh'nohon zur Vormeidung der VerunreiM-gung-der

  FOrronickeliegierung nit Chrommtetall b'ei der vormtehend-

  bonahriebonen methode vorgeachalgen, eine zweiatufige,

  Belektive, earbothermiache Reduktionvon lateritischen Eisenerzen durchzuführen, wobei z.B. ein Teil des Einen-011;Ydgehalta dea Erzes zu3ammen mit nahezu dem gesamten Chromoxydgehalt in der bei der'-eretent zur Erzeugung den gewünschten Ferronickele durchgeführten Schmelzoperation erhaltenen Schlacke zurückgehalten wird. Die gebildete Eiaenoxyd/Chiomoxydochlacke wird dann ein zweites Mäl-geschmolzen, wobei eine vollständige Reduktion unter Bildung und Gewinnung einer FerrbohromlOgierun& erfolgt, welche das restliche Eiaeu und nahezu daß geaamteg in dem als Ausgangsmaterial verwendeten Erz enthnltelae Chrom enthält, Diese Auaführungsform besitzt Jedoch den Nachteiil, daus beträchtliche Eisenüberschüsse Über die zur Legierung mit dem Nickelgehalt den Erzes erforderliche Menge in Form einer Legierung mit Chrom abgetrennt werden mÜssen; diese Legierung ist Jmdoch meist ohne irgendwelchen Handelawert, da ihr Chromgehalt für die Übliche Stahlverarbeitung zu hoch istg jedoch andererseits nicht auereicht, um das.Frrdukt ale Rohmaterial fÜr die ChromatabIberetellung zu verwenden.
• Das erfindungagemäaae Verfahren basiert zum Teil auf beutimmten auGsargewÖhnlichon Zuschlage- und Verhü$tungeimothoden, wonach man nithezu ehromfreien Forronickel und Eisenprodukte sowie gewünschtenfalle eine handelafähige Eisenchromlegierung aus nickelhaltigen Eisenerzen und ähnlichen Erzen de; vorstehend beschriebenen Gruppe erhält. Im wesentlichen besteht die Erfindung in einer zunäe hst erfolgenden selektiven earbothermischen Reduktion des Erzes oder des Erzkö-zizentrate unter solchen Bedingungeng dass eine im wesentlichen chromfreie Ferro-, nickellegierung und eine an Eisen angereicherte, geschmolzene Schlacke anfällt. Es folgt dann eine zweite selektive carbothermische Reduktion der geschmolzenen eisenhaltigen, aus der ersten Stufe stammenden Schlacke unter Erzeugung und Gewinnung von.metallischem Eisen mit geringem Nickel- und Chromgehaltg wobei eine geregelte, eisenoxydhaltige Restschlacke anfällt, welche den Hauptanteil des Chromoxydgehalts des als-Ausgangsmaterial verwendeten Erzes oder Erzkonzentrate enthält. Je nach der in dem Auegangserz enthaltenen relativen Konzentration an Chromoxyd umfasst das Verfahren ferner die Behandlung der zweckmäseig noch geschmolzenen Reatschlacke durch earbothermische Räduktion zur Abscheidung und.Gewinnung einer In der Grössenordnung von 20 bis 50 % Ohrömmetall enthaltenden Chrom-Bisenlegierung. Bei der allgemeinen Ausführungsform der Erfindung wird zunächst ein Erz oder ein Erskonzentrat der &ebenen Zusammensetzung kalziniert oder anderweitig so behandelt, dann man eine Beschickung nahezu konstanter Zusammen- setzung erhält, welche dann durch Zugabe bestimmter basischer und saurer Bestandteile verschlackt wirdg mit dem Effekt, dann man bei der anschlieasenden Verhüttung-eine Schlacke mit verhältnismassig hohem Schmelzpunkt erhält, die nachstehend ausführlich erläutert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, kann man auch das Roherz mit den erforderlichen Zuschlägen mischen und dann die vereinigte Masse unter Erzielung einer im wesentlichen stabilisierteng zur Reduktion bestimmten Beschickung mit einem vorherbestimmten Verhältnis von baeischen zu sauren Bestandteilen kalzinieren. In jedem Fall-wird Magnesia als baei-" scher Zuschlag gegenüber Kieselsäure an Stelle der üblichen baeinehen Zuschläge,wie Kalk oder Kalkstein., verwendet. Die Magneaia kann als solche oder in Kombination mit Ualeiumoxyd in Form von natürlichem oder künstlichem.Dolomit.v-erwendet werden oder es kann auch ein natürliches Magnesiumeilikat» z.B. Serpentin oder ein aerpentinähnliches Magnesiumnilikat, in welchem ein Teil den Magnesium durch Nickel ersetzt ist, z.B. Garnierit und-dergleichen oder ein Magne.eit in Kombination mit Kieselsäure Verwendung finden.-Es wurde gefunden, da-an solche Magnesia/Kieeeloäure und Mggnenia/ idealer Weine aur Herstellung und Gewinnung nowohl von 7*rroniokel als auch von Eisen und Stahl aus Erzen der vorstehend beschriebenen Art eignen.
• Bei der carbothermischen Verarbeitung von Erzen der vorstehend beschriebenen allgemeinen Gruppe wird bis- her für gewöhnlich das Eiden des Erzes mit baeischen Zuschlägen und zwar praktisch a-geschliesslich Kalk oder Kalkstein verschlackt, mit dem Ergebnis, daso der Schmelzpunkt der gebildeten Schlacken in der Regel zu niedrig liegt, um die Erzeugung hochwertiger Ferronickellegierungen in einem anderen als chargenweisen Betrieb zu gestatten. Theoretisch kann der Scbmelzpunkt solcher Schlacken auf einen für ein kontinuierliches Verfahren geeigneten Wert erhöht werden, indem man die Kalkkonzentration weiter erhöht; es hat sich jedoch gezeigt, dase die-zu einer wirksamen Erhöhung des Schmelzpunktes erforderliche zusätzliche Kalkmenge zu grose wirdg was eine zu starke Herabsetzung des Einenoxydgehalte der Schlacke zur-Folge hat, so dase eine Behandlung derselben auf wirtschaftlicher Basis unmöglich wird. Auaserdem neigen Kaleilim ilikatechlacken dieser Art mit hohen Einengehalt dazug die Ofenauskleidung und den Boden des Ofens äusserst stark zu korrodieren.
• In Gege»atz zu den vorhergehenden Ausführung-en wurde nun gefunden, dass Magnesia/Kieselsäure und JY!agnesia/ Kalk/Kieselsäure-Zuschlagsysteme der nachstehend näher erläuterten Art all die Hauptnachtelle, welche ähnlicheng mit Kalk und Kalksteinzuschlägen durchgeführten Verfahren anhaften, überwInden. Die erfindungegemässen Zuschlagsysteme können ohne zu grosse Energiezufuhr zu dem Ofen auf den für die Reduktion und die Abscheidung (d.h. den Abstich) von Ferronickel (oder Eisen) im flüssigen, geschmolzenen Zustand optimalen hohen Temperaiuren gehalten werden. Ferner wird die sonst Schlacken von gleich hohem Eisengehalt anhaftende, stark korrodierende Wirkung bei Verwendung der erfindungsgemässen Zuschlagtechnik vollständig vermieden, wie nachstehend näher erläutert wird, mit dem Ergebnis, daso man kontinuierlich arbeiten kann, selbst in mit Magnesit ausgekleideten Öfen" so dass z.B. keine langen Stillegungszeiten für die Reparatur der Ofenauskleidung und-des Bodens erforderlich sind. Dem Fachmann sind natürlich die Vorteile klar, welche sich bei Verwendung eines nicht-kohlenstoffhaltigen Ofenfutters In bezug auf die Qualität des Endprodukte ergeben. Da das erfindungsgemässe Verfahren zunächst Ferronickel ergibt und anschliessend durch Weiterverarbeitung der nach Abtrennung des Ferronickels verbleibenden Schlacke-zu metalliechem-Eiaen führt hat sich gezeigte daso.dIe Verwendung der verhältnismäneig

  1 eichtere-u Magnesiazuschläge ausserdem eine geringere

  Verdünnung der zuer st anfallenden Schlacke verglichen

  .mit Kaleiumoxydzuaohlfägen ergibt, so- daso der Eisen--

  oxydgehalt, der Schlacke verhältnismässig hoch ble:Lbtg

  ,und dle- schlieaal-iche Abtrennung von metallischem

  Eiaen aus der- 3,ch-l-,acke- vereluf acht wird,

  Obwohl bereita- behauptet- wurde;., cl-aes, stark e--:teeen-halt-:#gez

  Schlackensysteme, in Verb#i-n4,uzig, malt7 voreterhen-#e

  beschriebenen Art zur, Uizzä#eI..uzii; Betriebe"-

  bedihgungt-z- sauer sein müseteu, wurde-. nun j#edoot leetunm.-

  den, daso &j#e- exfindun, gegemäagen-.

  'und Magnes-i,a/Galciumoxydl-Kieselaäurezuegh,14&0 &emäae-

  der Erfindung. sich- zur,- Zerste-11,ung# sowohl von- Perr-o--

  nickel als a=h.- von Eigen. und S-tahl, &u. a - lat er iti s-o h, e n,

  Erzen und dergleichen- ganz, ausee-rordeutlich, eIgülent

  wenn sie in einem vo i, etwa. ein bi#,EF-

  r

  eineiaviertel Zeilen basische Bestandteil& auf, je-

  weils 1 Teilanre #Kegtaaj.teIle vierwexl&e#t wex,«#e - od,

  CL -a Z

  we=,-- da '#ao,

  genauer auege;cl,-rüc-k-t -e Sch,-I kansys t a 4U0 1

  e»"ja und

  bis 1 1/4 G.ew:#chteteile-n-- Nagg

  Komponenteij-, zt,.B#. Alen; Me0

  wobei jedot-h- Eisenoxy.e ni geht, als, beai echeir Beete t.e:t

  angesehen. wird-) t auf 1 Gewichtstell Kieee-le,&u-re

  besteht. Obwohl mait bei ein -ein- Verhältnis von 1 t0 bis I j, 25 1

  baeischen zu sauren Bestandteilen'die optimalen Betriebebedingungen-erzielt, kann dieses Verhältnis bei Schlackensystemen mit hohem Eisengehalt gemäse der Erfindung auch innerhalb des Bereiche von 1 bis 2 1/4 Gewichteteilen baeische Bestandte ile (berechnet als Mg0 auäschlieselich Eisenoxyd) auf jeweils 1.Gewichteteil Kieseläsure betragen, und man erhält auch innerhalb dieses Bereichs vollständig befriedigend e Ergebnisse. In der Regel wurde gefunden, dase das Verhältnis von basisQhen zu sauren Bestandteilen des erfindungegemässen Schlackensysteme unter Erzielung optimaler Betriebebedingungen als Funktion der Energiezufuhr zu dem Ofen innerhalb dieses weiteren Bereiche beliebig variiert werden kann.
• Man nimmt an, daso die angegebenen Verhältnisse von basischen Komponenten in Form von Magnesia und Magnesia/ Kalkzusammensetzungen oder -mischungen in Kombination mit sauren Zuschlägen in Form von Kieselsäure die Reduktion den Nickeloi#yde In den Erzen und die'Bindung des metallischen Nickels in Porm der Ferronickellegierung in Anwesenheit hoher Eiaenkonzentrationen (d.h. 35 # und höher) in der verbleibenden Schlacke" möglich machen. Um.eine gute Pliesefähigkeit solcher Schlacken bei hohen TomperaUtren und insbesondere der in der zweiten Verfahrenestufe verwendeten Schlackeng welche zur Gewinnung von Eisen verarbeitet werden, zu gewährleisten, und eine vollständige AbscheidÜng des Metallgehalts aus di ea.er Schlacke zu erleichtern, kann man weitere Mengen der Zuschlagskomponenten unter Aufrechterhaltung der vorstehend angegebenen-Verhältnisse von baeischen zu sauren Bestandteilen zugeben, so daso man ein zur Erzielung der gewünachten Jirkung ausreichendes Schlackenvolumen erhält. Wenn z.B. der natürliche Kieselsäuregehalt eines Erzes verhältnismässig gering istg kann es sein, daas man durch die zur Erzielung des Gleichgewichta zwischen basischen und sauren Bestandteilen erforderliche Zugäbe an Magnesia oder Magnesia/Galei-umoxyd ein Gesamtschlackenvolumen erzielt, das für eine gute Metallabscheidung nicht ausreicht. Unter diesen Bedingungen'braucht man lediglich künstliche Schlacke mit dem gleichen gewünschten Verhältnis von basischen zu sauren Bestandteilen zuzusetzen, wobei man sozusagen lediglich eine volumetrische Verdünnung bis zu dem gewünschten Grad ausführt. In der Regel erweist sich das Schlackenvolumen in der ersten Verfahrensstufe nach Zugabe der zur Einstellung des gewünschten. Verhältnisses von baaischen zu sauren Bestandteilen erforderlichen Zuschläge als ausreichend; vor der Verarbeitung dieser in der 1. Stufe angefallenen Schlacke zur Gewinnung von Eisen in der zweiten Stufe kann jedoch eine,-.Volumenvergrösserung duroll Kugabe künstlIcher-Schlacke zweckmässig sein. Vorausgesetzt9 daas ein.ZusehlagSVerhältnie innerhalb des bevorzugten optimalen BeTeiCh's von 11,0 bis 1.,25 Teilen- baaischer- Bezstanfftelle- auf-- ein Teil saure Bestandteile in der zur Herstellung von Ferran-Lekel in. ersten, Verfahrensstadlux- bestimmten Ausgangsbeschickung eingestellt wird, bxauoh-t bei derb zweiten Verhüttung zur Gewinnung- des Eisems- ked:n weiterer Zuschlag zu erfolgen (ausser gegebenenfalls einer einfachen Verdünnung). Wenn andererseits- der Zuschlag bei der ersten Beschickung zur-Gewinnung,von Ferronickel so bemessen war" dass sich-ein V-erhältnis von basisehen zu sauren Bestandteilen zwIsehen 11,25# bis 2,25 Gew:Lehtstellen baaischen Bestandteilen auf je ein Gewichtetell saure Bestandteile einstellte, d.h. ein Verhältnis nahe der oberen Grenze des etwas wefteren zulässigen Bereiche.für die Herstellung von-Ferronickel" empfiehlt sich in der-Regel im zweiten Stadium eine weitere Zugabe von Kieselsäure, Aluminiumoxyd oder Pluesspate da die Schlacken sonst. bei derRieduktion und, bei der Abtrennung ihres Eisenoxydgehalte zu.viskoä wer-den. Diese Zugaben werden so- geregelt" daas sich - in der inder zweiten Verfahrensstufe gäbildetenSchlacke ein Verhältnis von basischen zu sauren Bestandtellen.innerhalb des optimmlen Bere-ichevon 1,0 bis 1925 Teilen ba - sischen Bestandteilen auf jeweils 1 Teil saure Bestandteile einstellt. Die Zugabe eines sauren Zuschlags setzt die Konzentration an basischen Bestandteilen auf die Werte innerhalb des optimalen Bereiche herab* Am vorteilhaftesten ist es natürlich, wenn man bereits in der ersten Verfahrenestufe die Schlacke auf-den eptimalen Bereich einstellt, so daso die Beschickung in beiden Stufen ohne weitere Zuschläge verarbeitet werden kann.
• Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird das Roherz bevorzugt mit Magneeia oder Magnesia und Caleiumoxyd zusammen mit der über den natürlichen . Kieselsäuregehalt des Erzes hinaus erforderlichen Kieselsäure unter Einstellung desvorgeschriebenen Vorhältnisseß von basischen zu sauren Bestandteilen von 1,0 bis 2,25 Gewichtsteilen basische Bestandteile (berechnet als Mg0) auf jeweils ein Gewichteteil saure Bestandteile verschlackt. Die erhaltene Beschickung wird danzi durch Erhitzen in einer geeigneten Vorrichtung" z.B. einem Drehrohrofen, kalziniert, um sie auf die zur Erzielung -eines freif Ilessenden Zustande höchstmögliche Temperatur einzustellen"'ohne sie-Jedoch soweit zu überhitzen-, daso sie in dem 0 fen Ringe bildet. :In der Regel erzielt man dies durch Erhitzen der Beschiekung auf eine Temperatur zwischen 1100 und 13000 0'. Es wurde gefunden, daso die Stabilisierung der Erze durch vorausgehende Kalzinierung für eine anachlieseende aelektive Reduktion notwendig ist. Natürlich kann die Beaohiek=g auch direkt in einem elektrischen Ofen geschmolzen werden, es hat sich jedoch herausgestellt, daso die Verwendung eines mit Gas, Öl, Kohle oder sogar mit Abgasen aus einem elektrischen Ofen beheizten Drehrohrofens einen wirtschaftlicheren Betrieb erzielen läset, als bei Verwendung von elektrischer Energie allein. Ferner verwendet man bevorzugte- für aufeinanderfolgende Verfahrensatufen bereits-geschmolzene BeBehickungen, die aus einer vorhergehenden Stufe stammen, um den Energieverbrauch noch wirtschaftlicher zu gestalten, indem man das erneute Schmelzen der verschiedenen Beschickungen vermeidet. Gegebenenfalls kann in dem Drehrohrofen eine gewisse Vorreduktion erfolgen, so daso der Hauptänteil des 3-wertigen Einene in den zweiwertigen Zustand und ein kleiner'Anteil in den elementaren Zustand reduziert- wird.
• Das aus dem Drehrohrofen kommende..- heisse, freiflieeaende Material gelangt dann sofort in die Behmelzzone einen auf oberhalb 1500o 0 gehaltenen-elektrischen Ofene und zwar zusammen mit einer ausreichenden Menge eines kohlehaltigen reduzierenden Materials, so daso nahezu das gesamte Nickeloxyd"jedoo'h nur der Teil des zur Herstellung einer Ferronickellegierung mit beliebigem Nickelgehalt erforderlichen Eisenoxyds reduziert wird. Zweckmässig soll das Reduktionamittel eine solche Teilchengrösee' und Dichte besitzen, daso es leicht von der Schlacke benetzt wird und mit dieser reagiert. Teilchengröseen zwischen etwa 1/16 und 1/2 2oll haben sich als vollständig befriedigend erwiesen. In Abwesenheit einer Vorreduktion in dem Drehrohrofen soll ein Überschues an kohlehaltigem reduzierendem Material der Beschikkung zugegeben werden und.zwar ein Überschues über die zur Erzeugung der gewünschten Ferronickellegierung gewünschte Menge, um.einen Hauptteil des Gehalte an dreiwertigem Eisen in dem Erz in den zweiwertigen Zustand überzuführen, in welcher Form es sich dann chemisch mit den Zuschlagebestand.tellen unter-Bildung einer stabilen Schlacke mit hohem Schmelzpunkt verbindet.
• In Anwesenheit eines Zuschlagssystems der vorstehend beschriebenen Art kann die gewünschtö Ferronickellegierung ohne-Verunreinigung durch Reduktion von.in dem Ausgangserz enthaltenem Ohromoxyd gewonnen werden, da in dies'em Falle das Chromoxyd zusammen mit dem Einenoxyd in der gebildeten, geschmolzenen Schlacke verbleibt. Gegebenenfalls kann unter bestimmten Betriebebedingungen zwischen der ersten und der zweiten Stufe und/oder der zweiten und de r 3. ßtufe ein Verweilofen zur Anwendung kommen, um eine vollständige-Abscheidung der Metalltell-.chen aus den geschmolzenen Schlacken zu bewirken und einen Vorrat an geschmolzenem Material zu-bildeng- was einen glatten Verfahreneablauf gewährleistet. Zweckmässig werden die zur Anwendung kommenden Verhüttungemaesnahmen bei der selektiven Reduktion von Eisen und Nickel zur Bildung von Ferronickel in der ersten Stufe des erfindungegemässen Verfahrens sorgfältig gesteuert, um während des ganzen Vorgangs eine kombinierte Widerstandeerhitzung durch Lichtbogen und durch die Schlacke zu,gewährleisten. Dies kann dadurch erfolgen... daso mam die Elektroden des Ofens dicht an der Oberfläche des in'dem Of-en enthaltenen geschmolzenen Schlackenbade hält.
• Es sei bemerkt.. dass der Hauptteil der-gemäss der Erfindung zu behandelnden Erze ausser Nickel noch unterschiedliehe Mengen Kobalt enthält.. Es-wurde,gefunden..-dase in den meistenFällen um so grössere Kobaltmengen in der liestschlacke verbleiben können je geringer die Nickelkonzentration in der Ferronickellegierung-ist, d.h. wenn sie in der GrUssenordnung von etwa 4 bis 10 % liegt.
• Bei höheren Nickelkonzentrationen in der Ferronickellegieruns besteht die Neigung, dann grössere Kobaltmengen reduziertw..erden und in die'Legierung gehen, und unter diesen Behngungen mag es zweckmäaeig sein, aus der stark nickelhaltigen Legierung Nickel und Kobalt abzuscheiden. Dieser Kobaltverteilungoettekt zwischen Schlacke und Legierung kann-mit Vorteil auegenützt werden, um bis zu einem gewissen Grad die relativen Kobaltkonzentrationen in dem in der ersten Stufe gebildeten Ferronickel und dem in der zweiten, Stufe gebildeten Roheisen zu kontrollieren.
• In der- zweiten Stufe des erfindungegemäaaen Verfahrens wird die aus der ersten Stufe stammende Einenoxydochlacke in einen zweiten elektrischen Ofen überführt, dem kohlenstoffhaltiges lAaterial geeigneter -Teilchengrösse und Dichte in einer *solchen Menge zugegeben wird, um den Hauptteil des Eisens in den elementeiaren Zustand zu reduzieren. In dieser Beziehung sei bemerkt, dabe bisher eine gesamte Reduktion den Eisenoxydgehalte der Schlacken, welche nach der Reduktion und AbtrelMun ..des-Nickeln aus einem lateritiochen Erz oder Erzkonzentrat anfallen$ befürwortet wurde; wie bereits betont, führt eine nolche Methode jedoch zur gleichzeitigen Reduktion von etwa in dem Ausgangeorz enthaltenen Chrom und dessen Legierung mit dem reduzierten Eisen. In Gegensats hierzu hat sich Munin gezeigt" daei a man nach der Zuschlags- und Verhüttungstechnik--gemäan. der Erfindung nahezu den gesamten Ohromitgeh-alt In der.Soblacke behält, no dase dieser nicht den Haupteinenanteil, welcher re- duziert und in elementarer Porm, abgeschieden wird, vorunreinigen kann, vorausgesetzt., daso ein geregelt-er ,Anteil des gesamten Eisenoxyde unreduziert in der nach der Bisenabtrennung verbleibenden Schlacke zurückbleibt.-So wurde festgestellt, dass die Anweseriiieit von nur 3 -Gewichts% Eisenoxyd und von maximal 10 Gew.% und vorzuge. weise etwa 6 bis 8 Gew.% Eisenoxyd in der-Re-stschlacke in der Regel genügt, damit das gewonnene metallische Eisen keinen zu grossen Ohromgehalt aufweist" Demgemäne wird in der zweiten Stufe des erfinduüKagemässen Ver-* fahrens die-aus der ersten Stufe stammende PeOßiOA0-oder FeOßie2U90aa0-Schlacke mit einem Unterschuee an kohlehältigem Reduktionamittel schmelzverhüttet" no.dann mindestens 3.--bie 10 Gew.% Eisenoxyd nach Abtrennung des metallischen Eisens in der Schlacke verbleiben. Ausserdem soll der Kohlenstoffgehalt dea in dieser Stutt.gewonnenen-Roheisens unter etwa 21,0 % gehalten-- w.-erden" da bei höheren-Kohlenstoffkonzentrationen,das Chrom daau neigt# in das Einen zu gehen.-Bei Verwendung einen--mit kagnenia auggekleideten Ofens kann der In dem -Roheinezt unter etwa 0, 5 % gehalten worden* wobei man einen-mittelgekohlten Stahl erhält. Wie bereits betont, wird mit den erfindungegemässen Schlackensyste-men ein Angriff-des-Mg0-Putteri3 des Ofens vermieden. Der Koblenstoffgehalt in dem Roheisen kann selbst in einem mit Kohlenstoff ausgekleideten Ofen leichl unter etwa 2,vO % gehalten werden.
• Wenn der Chromgehalt des Ausgangserzes eine Chromgewi rechtfe.rtigt, kann natürlich der Eisenoxydgehalt In der in der zweiten Verfahrensstufe anfallenden Schlacke so eingestellt werden, daas man zum Schluse eine wertvolle Ferrochromlegierung erhält. In diesem Palle wird die von der zweiten Stufe stammende geschmolzene Schlacke--einfach in einen-kleinen-elektrischen Ofen überführt und das Eisenoxyd und das Ohromoxyd werden mit einem.kohlehaltigen Reduktionamittel unter Bildung einer 20 bis 50 % Chrom enthaltenden ChroW' Bigenlegierung reduziert. Zweckmässig erfolgt sowohl in der zweiten als auch In der 3. Stufe die Schmelzverhüttung ebenfalls unter kombinierter Widersta.ndeerhitzung durch lichtbogen und Schlacke" wie vorstehend in bezug auf die Schgelzverhüttung in der ersten ,-g#i2b bereite geschrieben wurde.
• Afatürl i ch --kam #,an auch bei jeder der irors ehend be-'oebriebenen Reduktionnetufen *in -nicht-koblenstof:thaltiges Reduktionamittel verwenden und zwar wenn dies Seeigneter erscheint, oder wenn man ein kohlenstoffarmee Endprodukt erhalten will. Ferner kann man bei der Vorarbeitung von Erzen,-deren natürlicher Eigenoxydgehalt für die-Durchführung den erfindungsgemäsSen Verfahrens zu niedrig liegt, wie dies z.B. bei einigen Serpentinen oder-anderen nickelhaltigen-Bilikaten der Fall ist, den normalen Eisengehalt durch-Zugabe von-Bisenoxyd, Eisenerz oder metallischem Eisenschrott i n jeder boliebigen Stufe erhöhen.
• Aueser den äusserst günstigen allgemeinen-Verarbeitungeeigenschaften der bevorzugten erfindungegemässen Xagnesia/ Kieselsäure- und Magneäiä/Kalk/Kieselsäureichlacken--systemen und im Gegensatz--zu der üblichen-Neigung anderer stark eisenhaltiger Schlacken, die Ofenauskleidungen an ugreifen, wurde noch gefunden, daus die erfindungsgemassen Schlackensysteme hochschmelzende, verhältnigmässig strengflüssige Massen sind, welche dazu neigen, innerhalb des Ofenraums Ihre -eigene Schutzhülle zu bilden. Zusammensetzungen aus etwa 1 Teil,Magnesia oder Magnesia und Kalk auf je ein Teil Kieselsäure ergeben einen Schmelzpunkt der daraus gebildeten Schlacke von etwa 15000 0, während bei einem Magnesia/Kieselsäure-oder idagneeia/Kalk/Kieselsäureverhältnie von etwa'2 1 die-Schlacken einen Schmelzpunkt von etwa 17000 besitzen. Die überraschende Eigenschaft der Schlacken, eine Schutzhülle zu bilden, kann in vorteilhafter Weise du rch Einstellung der Magnesia/Kieselsäure oder Magnesia/ Kalk/Kieselsäureverhältnisse innerhalb des angegebenen Bereichs dazu benutzt werden, um mit Erzen verschieden hohen Eisengehalts auftretende Betriebsschwierigkeiten des Ofens zu überwinden.
• Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, welche die Behandlung eines typischen Lateriterzes 'beschreiben.
• Beispiel 1 Ein kubanisches Lateriterz wurde oberhalb 11000 0 unter Bildung einer stabilisierten Erzbeschickung der folgenden Zusammensetzung kalziniert.

  Ni - - - - - - - - - 1.49 %

  00 - - - - - - - - - 0,25 %

  Fe - - - - - - - - - 52.95 %

  A120 3 - - - - - - - - 9.32 %

  si02 - - - - - - - - - 3,08 %

  CaO - - - - - - - - - 0.40 %

  mg0 - - --- - - - - - 1.11 %

  Oa - - - - - - - - - 1 ,eso %

  Hundert Teile des kalzinierten Erzen wurden mit 7 Gewichtteilen Magnesia, 7 Gewichtsteilen Kalk und 397.Gewichtsteilen Kieselsäure (der natürliche Aluminiumoxydgehalt diente dazu, die Schlacke ziemlich stark zu verflüssigen) gemischt. ;Vie bereits betont, wird bei einem kontinuierlichem Betrieb das mit den Zuschlägen vereinigte Erz zweckmäsaig bis zur Erzielung einer konstanten Zusammensetzung kalziniert. Die erhaltene Beschickung wurde dann chargenweise in einem elektrischen Ofen in Anwesenheit von 9,7 Gewichtsteilen Kohle mit einem tatsächlichen Kohlenstoffgehalt von-80 % schmelzverhüttet.-Nach der reduzierenden Verhüttung er-hielt man 7,0 Ge- wichtsteile einer Ferronickelleglärung, deren Analyse 20 Nickel und 3,0 % Kobalt-ergab sowie 91,5 Gewichteteile einer geschmolzenen Schlacke der folgenden Zusammen-Setzung-.

  Ni -- - - - - - - - - - 0908 %

  - - - - - - - - - 48920 %

  A120 3 1092

  si02 794 %

  CaO 89! %

  MEO - - - - - - - - - %

  Or - - - , - - - - - - 290 %-

  Diese geschmolzene 1 3 - chlacke liese man in einen zweiten Ofen laufen und zwar mit 496 Gewichteteilen Kieselsäure und 16 Gewichtsteilen Kohle mit einem tatsächlichen Kohlenstoffgehalt von 80 %.' Die Schmelzverhüttung ergab 43,3 Gewichteteile eines Roheisens der folgenden Zusammensetzung

  - - - - - - - - - - 3t0- %

  Si - - - - - - - - - - 1915 %

  ,ar - - - - - - - - - - 0208 %

  Ni - - - - - - - - - - 0v07 %

  sowie 47,4 Gewichteteile Reatschlacke der folgenden Zusammensetzung

  Fe - - - - - - - - - 7931 %

  Cr - - - - - - - - - - 397 %

  A12 0 3 - - - - - - - 2192 %

  Sio 2 - - - - - - - - - 2598 %

  0a0 - - - - - - - - - 1794 %

  Mgü - - - - - - - - - 1921 %

  Ein Teil der vorstehend beschriebenen Schlacke wurde noch im heissen Zustand mit Kohle unter Bildung einer 210 % Chrom enthaltenden Ohromeieenlegierung reduziert.
• Beispiel 2 Bin griechisches lateritisches Eisenerz mit der nachstehend angegebenen Zusammensetzung nach der Kalzinierung wurde kontinuierlich in einer typischen aus einem Drehrohrofen und zwei 1-000 KVA elektrischen Öfen bestehenden technischen Anlage verarbeitet, wobei die beiden elektrischen Öfen in der ersten und der zweiten Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens zur Anwendung kamen, d.h. in einer ersten Schmelzverhüttung wurde Ferronickel und bei der Verarbeitung der verbleibenden Schlacke in einer zweiten Schmelzverhüttung wurde metallisches Eisen gewonnen:

  Fe - - - - - 49935 %

  si02 - - - - - - - - - 8240 %

  Ga0 - 3t64 %

  40 - - - - - - - - - 1941 %

  A120 3 - - - - - - - - - 6939 %

  Ni - - - - --- - - - - 0976 %

  Din - - - - - - - - - - 0919 %

  ar - - - - - - - - - - 2j40 %

  Co - - - - - - - - - - 0907 %

  S - - - - - - - - - - - 09027 %

  - - - - - - - - - - 0e020 %

  L,0,i - - - - - - --- - - - 7902 %

  Während des vorstehend typischen Verfahrens wurde die Zusammensetzung der Ufenbeschickungen für die erste Stufe in bezug auf d-l-e Zuschlagekomponenten, das kohlehaltige Reduktionsmittel usw. geändertg-um Werte für die verschiedenen erfindungsgemäas m76glichen Betriebebedingungen zu erhalten. Die folgende Tabelle gibt die Zusammensetzung verschiedener unterschiedlicher Leschickungen an,'welche anschliessend in einem kontinuierlichen-Betrieb in der zweiten erfindungegemässen Stufe weiterverarbeitet wurden: Die folgende Tabelle gibt die Ergebnisse wieder, welche man bei der Schmelzverhüttung typischer Beschickungen der verschiedenen unterschiedlichen Mischungen von ' Tabelle 1 erzielte. Die jeweiligen Abstichnummern beziehen sich zurück auf Tabelle 1, wobei die Abstichnummer in der 1. Spalte von Tabelle 2 der in der letzten Spalte von Tabelle 1 angegebenen, einer jeweiligen blischung zugeordneten Abstiebniimmer entspricht. In allen Fällen wurde die Zugabe von kohlehaltigem Beduktionsmittel zu den Öfen in Abhängigkeit von dem in der Ferronickellegierung gewünschten Nickelgehalt und nach dem in der zweiten Stufe verbleibenden Eisenoxyd geregelt, um ein Verbleiben des Chromoxyds in dieser Schlacke zu gewährleisten.
• Die in der nachatehenden Tabelle angegebenen nach der in der zweiten Stufe erfolgenden Reduktion verbleibenden Schlacken wurden weiter in einem getrennten Ofen unter Bildung ehromhaltiger Eisenprodukte der folgenden durchschnittlichen Zusammensetzung reduziert: 27 - 30 % Chrom; 5 - 6 % Kohle und sehr wenig Silizium (01,2 - 0,5 Der vorstehend beschriebene typische Betrieb Aigt, dass die einzigartigen Zuschlags- bzw. Schlackensysteme gemäas der Erfindukg sich ausgezeichnet für einen kontinuierlichen Betrieb eignen, wobei sie sowohl die den üblichen, mit Kalkzuschlagarbeitenden, basischen Reduktionsbeschickungen als auch die den sauren ,3chlackansystemen anhaftenden liauptnachteile überwinden. Besonders die verhältnismässig geringe latente Schmelzwärme der Schlacken (etwa 63 B.T.U. (British Thermal Units) pro Pfund) in Verbindung mit ihrer grossen Strengflüssigkeit (langsame Wärmeübertragung) lassen zahlreiche Betriebsvorteile erzielen, welche mit den bisher üblichen Schlackensystemen unmöglich waren. Obwohl mit Kalk verschlackte Schlacken auch eine geringe Schmelzwärme benötigen, besitzen sie doch nicht die äusserst günstige Strengflüssigkeit der erfindungsgemässen Schlackensysteme. Die sauren Schlacken besitzen andererseits in der Regel verhältnismässig höhere Schmelzwärmen, mit dem Ergebnis, dass sie nicht so leicht geschmolzen werden und nicht die für einen kontinuierlichen 3etrieb so wichtigen Eigenschaften der erfindungsgemässen Schlacken besitzen, eine Schutzhülle zu formen. Ausserdem können die Produkte der drei Schmelzverhüttungestufen, nämlich Ferronickel, hochwertiges Eisen und Ferrochrom in vorteilhafter Neise unmittelbar zur Erzeugung von rostfreiem Stahl verwendet werden, indem man sie zusammen in geeigneten Mengenverhältnissen schmilzt.

Claims (2)

1. 2 a t e n t a n s -# r Li c h e 1. Verfahren zur Verhüttung einer Eisenoxyd und einen kleinären-Anteil Nickeloxyd enthaltenden metallurgischen Beschickung, insbesondere aines nickelhaltigen Eisenoxyddrzes, dadurch gekennzeiähnet, daso man der Beechickung Ugure und baeische Zuschläge in einer solchen Menge zugibt, daso man,nadh einer selektiv reduzierenden Schmelzverhüttung eihe Ferronickelle-'# gierung und eine eisenoxydhaltige Schlacke erhält, wobei die Zuschläge eln-Verhältnis von basiehen zu sauren Bestandteilen zwischen 1,0 bis 2925 Gewichtsteilen ba3ische Bestandteile, berechnet dls Mg0 , auf jeweils ein Gewichteteil saure-Bootandteile besitzen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch le dadurch gekennzeichnetg daso der Beschickung Kleselaäure und Magnesia zuge-. setzt werden.' 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daso die-Magnesia als solche, als mugneaiahaltigär natürlicher Stoff, als Mischung von Magnesia und Calciumoxyd, oder als Magnesia und ealeiumoxydhaltiger natürlicher Stoff.,Inabesondere Dolomit,-zugegeben wird. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Magnesia uhd Calciumoxyd der Beschickung in solchen Mengen zu#;egeben werden, daz:;s die verbleibende Schlacke etwa äquimulare An-teil e Magnesia und Calciumoxyd enthält. 5. Verfahren nach eine,-ii der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von basisehen Bestandteilen zu sauren Bestandteilen 1,0 bis 1?25 :A beträgt. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anaprüche, dadurch gekennzeichnet, daso die verbleibende eisenoxydhaltige Schlacke, zweckmässig unmittelbar, einer reduzierenden Schmelzvarhüttung unter Bildung von metallischem Eisen untei#Worfen wird. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekeiuizeichnet,-daas die selektiv reduzierende Schmelzverhüttung eine:# Ausgangsarzbeschickung in Anwesenheit einer solchen Menge zugesetzten, kohlen-C) atoffhaltigen Materials erfolgt, dass nahezu das gesamte in dem Erz enthaltene Nickel"*jedoch nur soviel Eisen in den metallischen Zustand übergeführt wird, dase sich eine geschmolzene Nickellegierung bilclet, we"-*che aus der geschmolzenen, das restliche d ent- y haltanden Schlacke ab.-etre-,ilit aird, ##iorauf die Sch12"cke nac-#i Zujabe von hohlehaltigem iviat,#3rial Ni C> einer z.ieiten reduZierenden Schmelzverlr#IIttung unter Bildung von metallischem Eisen unteraorfen wird. 8. Varfah--en nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Erz Chrom enthält una die beiden reduzierenden Schmelzverhüttüngsstufen so gesteuert vierden, daso man in der 2. Stufe eine mindestens- 3 Gewichts% .i:,is31ioxyd und nah.-3zu den gesamten des Er-.es enthaltende R3stschlacke bekor#n.#.'t. 0 Tarfahren ii,:-"ci Anspruch 89 dadurch gekennzeichnet, dass vie beiden reduzierenden Setmelzverli#ü-ttun###t-,ii so ge- steuert #,jerden, dass die Restschlacke 3 bis' 10 G3,&ichts I/Ib' und zNeckmässig 6 8 Gewichts% Eisen- oxyd enthält. 10. Verfa#hren nach Ans- .p-.,uch 8 oder 0" dadurch -".,akenn-3ich- net, dass ciie z#.-iei'U-e.reduziereiide Schmelzverhüttung unter Bedir-- un-en U-u #' .rchgef -. IÜJ hrt -.jird, dass das erhaltene R höc#-j'eiis 2 G#3.--ichts#o Kohleiistoff enthält. ji-, iiac#. einer--i der Anspr'- 11 . V 3 £a Lche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Teil des Eisenoxyds des Ausgangserzes und nahezu dessen ganzen Chromgehalt in Oxydform enthaltende Rastschlacke in -Ail#.,j.3senheit einer zur Reduktion doas j#esamten Chrom- und Eisenoxyds in die metallische Form ausreichenden Kohlenmenge einer weiteren reduzierenden Schmelzverhüttung unterworfen wird, sodass man aine Chrom-Eisenlegierung erhält. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das für die reduzierende Schmelzverhüttung vernendete kohlehaltige Material eine geregelte Dichte und Teilchengrössen zwischen 1/16 und 1/2 Zoll besitzt. 13. Zur kärbothermischen Verarbeitung von Eisenoxyd und einen kleineren Anteil Nickeloxyd enthaltenden Erzen bestimmte Zusammensetzung, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem hochsehmeizenden, strengflüssigen Material mit verhältnismässig hohem Eisenoxydgehalt und einem Gehalt an Magliesia, Caleiumoxyd und Kieselsäure in solchen Mengenverhältnissen, dass die Zusammensetzung ein Verhältnis von basischen zu sauren Bestandteilen zwischen 1,0 bis 2,25 Teilen, berechnet als Mg0 ausschliesslich des Eisenoxyds, auf jeweils 1 Gewichtsteil Kieselsäure enthält, #arob##i die blEif-"n--sia und das Caleiumoxyd in nuhazu äquimclaren i)#Flen.,1.en zu,--3 -en sind. 14. Zusarmliensetzunir nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, CD dass das Verhältnis von basise.;-"en zu sauren Bestand- teilen 1$0 bis 1,25 zu 1 beträgt. 15. Verwendung der Verfahronsprodukte gemi-tss den vorher- ,#ehenden Ansprüchen zur Herstellung von.rostfreiem Stahl, dadurch gekennzeichnet, dass man das eriialtjene Ferronickel, Eisen und Ferrochrom in eiitspra_chenden Anteilen zusaiimenschmilzt.