DE1433638A1 - Verfahren zur Herstellung von Roheisen mit niedrigem Phosphorgehalt - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Roheisen mit niedrigem PhosphorgehaltInfo
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Description
Stora Kopparbergs Bergslage Aktiebolag, Falun/Schweden
Verfahren zur Herstellung von Roheisen «it niedrige« Phosphorgehalt
Priorität t Nr. 1359/63 vom 7. Februar
1963 in Schweden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von Roheisen mit niedrige« Phosphorgehalt aus einer
phosphorreichen Roheisenschaelze unter Aufreohterhaltung eines
hohen Kohlenstoffgehaltes in der Schaelze. Bei der Reduktion
phosphorhaltigen Eisenerzes alt Kohlenstoff im Hochofen
wird der Phosphor praktisch vollständig in das Roheisen überführt. Da ein sehr großer Anteil der wertvollsten Eisenerzlagerstätten
in der Veit «ehr oder weniger Phosphoreine- ( ralien enthält, wird auch das gewonnene Roheisen in entsprechende«
MaBe zwischen 0,1 und 2,0 % Phosphor enthalten. Der
Hauptteil des erzeugten Roheisens wird zur direkten Stahlherstellung verwendet. Durch die Entwicklung der basischen
Prozesse für die Stahlherstellung hat sich die Entphosphorung von Stahl i« allgemeinen als befriedigende Lösung erwiesen.
Trotzde« besteht eine beträchtliche Nachfrage nach Roheisen
«it niedrige« Phosphorgehalt, und zwar einerseits für den
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Guß und andererseits für die Stahlherstellung nach sauren Verfahren. Auch die Stahlherstellung in basisohen Elektroofen
wird häufig durch Verwendung eines Roheisens erleichtert, das verhältnismäßig frei von Phosphor ist. Bs sind
viele Versuche unternommen worden, um industrioll brauchbare
Vorfahren für die Herstellung eines ph'osphorfreien
Roheisens zu entwickeln. Eines der besten Ergebnisse in dieser Hinsicht würde man durch das basische Herdefenverfahren
nach Hoesch erhalten, das einen so niedrigen Phosphor gehalt
wie etwa 0,1 $> bei einem höchsten verbliebenen Kohlenstoffgehalt
von 2 i> liefert. Versuche unter Aufblasen von Sauerstoff
von oben und Zugabe von Kalk haben unter günstigen Bedingungen etwa gleichwertige Ergebnisse geliefert. Man hat
auch versucht, Sauerstoff von oben bei gleichseitigem Durchrühren mittels Einblas·ηβ eines Gases durch die Schmelze
aufzublasen. Dadurch konnte allerdings bei einem Kohlenstoffgehalt
von 1,5 $ der Phosphorgehalt auf 0,03 % gesenkt werden,
aber bei Kohlenstoffgehalt en oberhalb 2 # konnte der Phosphorgehalt
nicht niedriger als auf 0,1 $ herabgedrückt werden. Heftiges Rühren kann auch mechanisch bewirkt werden, indem
man einen Drehofen oder eine Schüttelpfanne, zum Beispiel gemäß
der USA-Patentschrift 2 875 03*, verwendet.
Es ergab sich jedoch, daß auch bei Vorwondung solcher
Vorrichtungen eine Erniedrigung des Phosphorgehaltes auf weniger als 0,05 $ Phosphor mit einer Verminderung des Kohlenstoff
gehaltes um mehr als 1 fL verbunden ist. Daher hat man in
Verbindung mit der Herstellung von Gußeisen diese Verfahen mit einer anschließenden Kohlung des Bisons auf den gewünschten
Kohlenstoffgehalt kombinieren müssen.
Venn ein phosphorreiches Roheisen gemäß der Erfindung behandelt wird, ergibt sich überraschenderweise, daß der Phosphorgehalt
des Roheisens gewöhnlich auf tferfce zwisohen 5 und
des ursprünglichen Gehaltes gesenkt werden kann, ohne daß eine merkliche Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes des Roheisens
eintritt. Die Erfindung geht von einem Verfahren aus, bei dem
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BAD ORIGINAL
dl· phesphorhaltige Roheisenschmelze in einem basisch, ausgekleideten
Gefäß unter Zusatz von Sauerstoff, z. B. mit Saueret eff angereicherter Luft oder handelsüblichem reinen Säuerst
eff gas Ton oben, Eisenoxydmaterial, wie Erzkonzentrat, einem
kohlenstoffhaltigen Material, wie Koks, und zur Phosphorbindung befähigten Schlackebildnern, d. h. solchen mit einem
hohen Kalkgehalt, heftig gerührt wird, und das Verfahren ist· dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht festen Reduktionsmittels,
kohlenstoffhaltigen Materials, auf der Oberseite der Schlacke und ferner ein FeO-Gehalt von etwa 3,5 bis
10 1*i vorzugsweise etwa 6 $, in der Schlacke aufrecht erhalten
werden. Das kohlenstoffhaltige Material, das vorzugsweise gekörnt ist und überwiegend, zweckmäßig zumindest 90 $, eine
Korngröße von weniger als 30 mm hat, wird vorzugsweise in solchen Mengen zugeschlagen, daß eine Shicht von einer Dicke von
1 bis 10 cm, z. B. etwa 5 cm, auf der Badoberfläche gebildet wird« Auf dieses Bad gibt man dann,vorzugsweise kontinuierlich,
getrennt oder in Mischung, ein kalkhaltiges Material, vorzugsweise Branntkalk, Eisenoxyde, ζ. B. Eisenerzkonzentrat und
kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel unter Einblasung von Sauerstoff auf das Bad und gleichzeitiges Rühren.
Das Verfahren kann in solcher Weise durchgeführt werden, daß die gebildete basische Schlacke im wesentlichen ungeschmolzen
oder mehr oder weniger fließfähig ist. Vom praktischen Gesichtspunkt, insbesondere zur Erleichterung des
Schlackenabstiche ist es zweckmäßig, die Schlacke fließfähig, vorzugsweise rasch fließend, zu machen. Zu diesem Zweck können
gewünsohtenfalls Flußmittel, z. B. Flußspat und/oder Kalksilikat,
zugeschlagen werden.
Der Branntkalk, der vorteilhaft eine Korngröße unterhalb 5 mm hat, wird im wesentlichen als Schlackenbildner für
Silicium und Phosphor dienen, die bei der Raffination des Roheisens entfernt werden, und seine Menge wird diesen Legierungsbestandteilen sowie den Gehalten an Kieselsäure und Phosphorsäure
in den anderen Zuschlägen angepaßt. Das Flußmittel kann
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-Jt-
teilweise dazu dienen, die Schlacke rasch fließend bei der
hohen CaO-Aktivität zu machen, die für die wirksam« Phosphorentfernung
wichtig 1st, für welche Flußspat verwendet werden kann, zum Teil aber auch als Lösunga- und Verdünnungsmittel
für das schwer lösliche Calciumphosphat, und zu diesem Zweck können Schlacken vom Kalksilikattyp benutzt
werden. Wenn eisenoxydreiche Konzentrate mit niedrigem Steingehalt
verwendet werden, können also Schlacken von der Art der Stahlofen- und Hochofenschlacken als Flußmittel zugesetzt
werden, insbesondere wenn der gegebene Phosphorgehalt gleichzeitig
relativ hoch im Vergleich zum Siliciumgehalt ist, d. h. wenn P/Si gleich 0,4 ist. Der Zusatz von basischer Stahlofenschlacke
setzt etwas den Bedarf an Kalk und Oxyden aus Eisenerz herab.
Durch die kontinuierliche Zufuhr von Eisenoxyden in .
Form von zerkleinertem Eisenerz zur Schlacke werden im Roh- , eisen enthaltenes Silicium, Mangan und Phosphor in der genannten
Reihenfolge oxydiert. Bereits während des Durchganges durch die Schicht aus Reduktionsmittel wird ein Teil der Eisenerze
reduziert. Daher müssen die Eisenerze mit solcher Geschwindigkeit zugeschlagenjwerden, daß der erf ordexU-che Prozentsatz
von mindestens 3,5 $ FeO, vorzugsweise 6,0 $ FeO, in
der Schlacke aufrecht erhalten wird.
Der Hauptzweck des Einblasens von Sauerstoffgas besteht in einer vorzugsweise vollständigen Verbrennung des Kohlenmonoxyds,
das sich bei der Umsetzung zwischen den Sisenoxyden und dem Reduktionsmittel bildet, aber es wird gegebenenfalls
zu kleinem Ausmaß auch zum Verbrennen eines Teils des kohlenstoffhaltigen Materials zwecks Aufrechterhaltung der Badtemperatur
gebraucht, die zwischen 1250 und 1^00° C1 vorzugsweise
im Bereich von 1300 bis 1350° C, liegen soll. Zu diesem Zweck
soll das Sauerstoffgas sorgfältig über oder gegen das Bad geblasen
werden, ohne daß es in die schwimende Schicht aus festem
kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel eindringt. Beim Ar-
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belt·«; in einer Schüttelpfanne von 2 bis 3 t (metrisch) hat
es sioh als zweokmäßig gezeigt, einen Abstand der Düse oberhalb des ortsfesten Bades von mindestens 40 cm bei einem
Durchfluß von 3 lfermal~»r/min anzuwenden, und das Sauere t offgas
senkrecht gegen das Bad durch eine wassergekühlte Windform mit einer Düsenöffnung von 25 «■ zu blasen.
Das zugeschlagene kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel hat im wesentlichen die Aufgabe,der Entkohlung des Roheisens
während des Frischen* entgegenzuwirken. Außerdem wird mit Hilfe der auf der Oberseite der Sehlacke fließenden Reduktionmittelsohioht
der Gehalt an Eisenoxyd in der Schlacke auf einer gleichmäßigen und verhältnismäßig niedrigen Höhe,
höchstens 10 Ί* FeO, vorzugsweise etwa 6 *jL FeO, gehalten. Ein
relativ niedriger Eisengehalt in der Schlacke ist wesentlich, um ein Kochen des Oberlaufes zu vermeiden, was schwierig zu
handhaben ist und durch hohe Eisengehalte hervorgerufen wird. Ferner steigt die Ausbeute an Roheisen mit Abnahme des Eisenoxydgehaltes
in der Sohlaoke.
Die Menge an Sisenoxyd wird im allgemeinen den Gehalten
des Roheisens an Silicium, Mangan und Phosphor angepaßt, aber um zu erzwingen, daß die Phosphorraffination auf möglichst
niedrige Worte geht, werden die Eisenoxyde in einigem Übersohuß zugeschlagen. Während der Endphase der Behandlung
wird ddwer Überschuß an Eisenoxyden praktisch vollständig
durch den Kohlenstoff in der Schicht aus Reduktionsmittel auf der Sohlaoke reduziert. Der Austrag an Roheisen kann durch
fortgesetzte Zugabe von Eisenoxyden zusammen mit Reduktionsmitteln und einer solchen Kalkmenge weiter erhöht werden, wie
sie zur Bindung der freien Kieselsäure und des möglicherweise in den Zuschlägen vorhandenen Phosphats in einer Schlacke mit
einer Baslzität von nicht weniger als 0,9, ausgedrückt als
CaO/SiO2 + P2O benötigt wird.
Der Phosphorraffiniereffekt der Schlacke kann gegen Ende der Behandlung gesteigert werden, wenn der Eisenoxydge-
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halt der Schlacke erhöht wird, indem man langsamer rührt
und/6der die Eisenoxyde rascher zuschlägt. Eine Verminderung
des Rührens wird zu einer langsameren Reduktion der Eisenoxyde durch den Kohlenstoff in der Reduktionsschicht fuhren.
Nach der Behandlung wird der größere. Teil der gebildeten Schlacke abgestochen, während die Schicht aus kohlenstoffhaltigem
Material und eine kleine Sohlackenmenge im Gefäß
zurückgehalten werden. Dann wird das Roheisen abgestochen, und zwar vorzugsweise durch ein besonder·· Abstichloch
unterhalb der Schlacke, und die kohlenstoffhaltigen Schichten werden zurückgehalten.
Für die Erfindung ist es wesentlich, daß in wirksamer,
und geregelter Weise gerührt werden kann. Eine Schüttelpfanne, z. B. gemäß der USA-Patentschrift 2 875 036, wird sich
als befriedigend erweisen. Grundsätzlich wird derselbe Reaktionsverlauf erhalten, wenn das Roheisen in einem Drehofen
Für
behandelt wird./die Arbeit in eineis verhältnismäßig kleinen Maßstab ist es jedoch billiger, und zweckmäßiger, eine Schüttelpfanne zu verwenden.
behandelt wird./die Arbeit in eineis verhältnismäßig kleinen Maßstab ist es jedoch billiger, und zweckmäßiger, eine Schüttelpfanne zu verwenden.
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung seien nachstehend zwei Versuche beschrieben, die beide in einer mit Dolomit
ausgekleideten Pfanne durchgeführt wurden, worin mit einer Schütteleinrichtung gemäß der USA-Patentschrift 2 875 036 gerührt
wurde. Als Schlackenbildner wurde Kalk mit einer Korngröße von weniger als k mm bei diesen Versuchen verwendet.
Das Raffiniermittel bestand aus Magnetitkonzentrat mit einer Korngröße von weniger als 3 mm, einem Eisengehalt von
66,5 i° und einem Kieselsäuregehalt von 6 $>„ Das Reduktionsmittel
bestand aus Koks mit einer Korngröße voa weniger als 20 mm. Ferner wurden bei dem ersiai Versuch 200 kg vorerhitzte
Caloiumsilikatschlaoke vor dem Versuch zugesetzt, während beim zweiten Versuch 150 kg kalte Calciumsilikatsohlaoke während
des Versuches zugegeben wurde.
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| •c | Sohlackenanalyee | * | Verauoh | I | Nach Be hand lung |
Verauch | II | Nach Be hand lung |
|
| OaO | * | Vor Be hand lung |
1433 | Vor Be hand lung |
2798 | ||||
| i> | MgO | * | 1388 | 1270 | 2700 | 1275 | |||
| SiO2 | * | 1200 | 1195 | ||||||
| Roheiaen, Gewicht kg | * | F2O | * | 3,75 | 4,02 | ||||
| Temperatur | * | FeO | 3,93 | - | 4,09 | - | |||
| Roheiaenanalyae | Zueehl&ge | kg/t | 0,68 | 0,02 | 0,98 | 0,02 | |||
| 0 | Kalk | kg/t | 0,53 | 0,052 | 0,67 | 0,114 | |||
| Si | Keka | kg/t | 0,837 | 0,610 | |||||
| Mn | Konsentrat | J- 3Zt | 46 | 36 | |||||
| F | Saueratoff j | 1,6 | 5,2 | ||||||
| 31 | 28 | ||||||||
| 7,1 | 8,8 | ||||||||
| 6,0 | 7,0 | ||||||||
| 54 | 35 | ||||||||
| 90 | 59 | ||||||||
| 144 | 93 | ||||||||
| 90 | 81 |
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Claims (1)
- Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung von phosphor armem Roheisen aus einer phosphorhaltigen Roheisenschmelze unter Aufrechterhaltung eines hohen Kohlenstoffgehaltes in der Schmelze, wobei die Schmelze in einem basisch ausgekleideten Gefäß unter Zuführung von Sauerstoff, z. B. mit Sauerstoff angereicherter Luft oder handelsüblichem reinen Sauerstoff, von oben, eisenoxydhaltigem Material, wie Eisenerzkonzentrat, einem kohlenstoffhaltigen Material, wie Koks, und zur Phosphorbindung befähigten Schlackenbildnern, d. h. mit hohem Kalkgehalt,heftig gerührt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus festem kohlenstoffhaltigem Material auf der Oberseite der auf der Eisenschmelze liegenden Schlacke aufrecht erhalten und ein FeO-Gehalt von etwa 3,5 bis 10 ^, vorzugsweise etwa 6 $, in der Schlacke eingehalten wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildete basische Schlacke fließfähig, vorzugsweise rasch fließend, gehalten wird.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzentemperatur zwischen 1250 und 14OO C, vorzugsweise zwischen 1300 und 1350° C, gehalten wird, indemund*man das bei der Reduktion der Eisenoxyde/gegebenenfalls zu begrenztem Maße des auf derSchlacke fließenden kohlenstoffhaltigen Materials gebildete Kohlenmonoxyd verbrennt·k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß Flußmittel, zweckmäßig Flußspat , der Schmelze zugeschlagen wird, um die rasche Fließfähigkeit der Schlacke bei gleichzeitiger hoher Kalkaktivität aufrecht zu erhalten.5* Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß besonders bei Verwendung eines eisenoxydhaltigen Materials909841/0312_ 9 —■it ein«* hohen Blsenoxydgehalt oder für solche Roheisenschmel-ItB1 deren Phosphorgehalt Im Verhältnis zu ihrem Sllieiumgehalt hoch ist, auch Zuschläge von Kalksilicatschlacken, z. B. Stahlofen- eder Hochofenschlacken als Flußmittel verwendet werden.6, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, daß in einer basisch ausgekleideten Schüttelpfanne gearbeitet wird.7* Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß in einem basisch ausgekleideten Drehofen gearbeitet wird.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoff gas dem Bad von oben in solcher Veise zugeleitet wird, daß es nicht wesentlich duroh die Schicht aus kohlenstoffhaltigem Material hindurohdringt.9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung der Roheisenausbringung eisenoxydhaltiges Material zusammen mit kohlenstoffhaltigem Material und einer Menge kalkhaltigen schlackenbildenden Materials, wie sie zur Bindung gegebenenfalls in den Zuschlägen vorhandener freier Kieselsäure und Phosphats erforderlich ist, der Schmelze nach deren Phosphorraffinierung zugesetzt wird, und die Basizität der Schlacke, ausgedrückt als CaO/SiO- + P2O-,auf einem Vert nicht niedriger als 0,9 gehalten wird.10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung.des Phosphorraffiniereffekts der Schlacke in der Endperiode der Behandlung der Ede enexydgehalt dmr Schlacke gesteigert wird, indem man langsamer rührt und/oder die Zugabe an eisenoxydhaltigern Material steigert.909841/0312
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