DE1508109B1

DE1508109B1 - Verfahren zur Herstellung von Ferromangan mit bis zu 1,5% Silizium und bis zu 3% Kohlenstoff

Info

Publication number: DE1508109B1
Application number: DE19661508109
Authority: DE
Inventors: Dery Janos Frigyes; Coetzee Jacob Johannes; Selmer-Olsen Sigurd Selmer
Original assignee: African Metals Corp Ltd
Current assignee: African Metals Corp Ltd
Priority date: 1965-05-04
Filing date: 1966-05-03
Publication date: 1970-02-26
Also published as: US3395011A; GB1117375A; BE680018A; NL6606069A; NO116917B; AT271531B; SE305662B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung thetische Schlacke mit 26 bis 30% Mangan und 8 bis

eines Ferromangans, das bis zu 1,5% Silizium und 13% Siliziumdioxyd erschmolzen wird. Zweck-

bis zu 3 % Kohlenstoff enthält bei einer mangan- mäßigerweise enthält die gemäß Schritt c) gewonnene

armen Endschlacke mit weniger als 10% Mangan Siliko-Ferromangan-Legierung 7 bis 15% Silizium,

mit den Verfahrensschritten 5 Bevorzugte Mengenverhältnisse sind dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Schlacke zu Legierung

a) Erschmelzen einer synthetischen Schlacke aus sowohl beim Schritt b) als auch beim Schritt c) zwi-Manganerz, manganhaltiger Schlacke, einem sehen 1,5:1 und 3:1, insbesondere zwischen 2,0:1 und Flußmittel und einem Reduktionsmittel; 2,5:1, eingestellt wird.

ίο Durch die Verwendung billiger Manganerze mit

b) Zugabe einer Siliko-Ferromangan-Legierung mit relativ niedrigem Mangangehalt und hohem Kiesel-5 bis 20% Silizium zu der gemäß Schritt a) er- Säuregehalt gestaltet sich das erfindungsgemäße Verhaltenen synthetischen Schlacke unter Bildung fahren erheblich wirtschaftlicher. Trotz des relativ des Ferromangans mit bis zu 1,5% Silizium und hohen Anteils an Kieselsäure in der synthetischen bis zu 3 % Kohlenstoff und einer manganhaltigen 15 Ausgangsschlacke läßt sich der Verfahrensablauf Zwischenschlacke; unter Ausnutzung der bei den exothermischen Reaktionen entstehenden Energie leicht steuern und sich

c) Zugabe einer Siliko-Ferromangan-Legierung mit selbst unterhalten. Da unmittelbar nach dem Schritt c) 15 bis 35% Silizium zu der gemäß Schritt b) er- bereits die auf den erstrebten Mangangehalt von haltenen manganhaltigen Zwischenschlacke unter ₂₀ weniger als 10% eingestellte Schlacke abgezogen Bildung einer Siliko-Ferromangan-Legierung mit werden kann, wird eine zusätzliche Belastung des

5 bis 20% Silizium, die gemäß Schritt b) wieder- Schmelzofens und überdies zusätzlicher Wärme- _Λ verwendet wird. energieaufwand vermieden. %

In der folgenden Beschreibung wird der Übersicht-

Ein Verfahren der vorstehend geschilderten Art ist 25 lichkeit halber die in dem Schritt c) entstehende und aus der USA.-Patentschrift 3 138 455 bekanntgewor- im Schritt b) verwendete Siliko-Ferromangan-Legieden. Zur Erschmelzung der synthetischen Ausgangs- rung mit 5 bis 20% Silizium als Siliko-Ferromanganschlacke werden hochmanganhaltige Erze mit nied- Legierung I und die im Schritt c) zugegebene Silikorigem Eisen- und Kieselsäuregehalt verwendet, um Ferromangan-Legierung mit 15 bis 35% Silizium als einen Anteil von 36 bis 52% Mangan in der Schlacke 30 Siliko-Ferromangan-Legierung II bezeichnet,
sicherzustellen. Nach der Reaktion der Siliko-Ferro- Die synthetische Ausgangsschlacke wird vorteil-

mangan-Legierung mit 15 bis 35% Silizium gemäß hafterweise durch Schmelzen von Manganerz und/oder Schritt c), die in einem Schmelzofen erschmolzen Manganschlacke, die z. B. von einem Herstell ungswird, wird eine Schlacke abgezogen, deren Mangan- verfahren für Ferromangan mit hohem Kohlenstoffgehalt 18 bis 24% Mangan beträgt. Um diesen Man- 35 gehalt herstammt, mit einem basischen Flußmittel gangehalt noch weiter abzusenken und das in der und einem Reduktionsmittel in einem elektrischen Schlacke enthaltene Mangan zu gewinnen, wird die Ofen mit getauchtem Lichtbogen hergestellt. Die Schlacke erneut in den Schmelzofen mit der Siliko- Verwendung von Schlacken aus anderen Herstellungs-Ferromangan-Legierung mit 15 bis 35% Silizium verfahren hat den Vorteil, daß diese Schlacken das eingebracht und erst von dieser Schmelze eine End- 40 ganze Mangan bereits in zweiwertiger Form enthalten, schlacke mit weniger als 10 % Mangan entfernt. Diese Schlacken können entweder in fester oder

Da das bekannte Verfahren hochmanganhaltige flüssiger Form zugeführt werden; es empfiehlt sich teure Ausgangsrohstoffe voraussetzt, ist es in seiner jedoch die Zuführung in flüssiger Form. Als basisches Wirtschaftlichkeit begrenzt. Darüber hinaus ist bei Flußmittel kann Kalk, Magnesit oder Dolomit in ύ der Mangangewinnung die chemische und thermische 45 gebrannter Form verwendet werden.
Belastung der Schmelzofenauskleidung besonders Durch das Reduktionsmittel werden in der syn-

hoch, so daß schon aus diesem Grund angestrebt thetischen Ausgangsschlacke alle in der Schmelze wird, möglichst viele der Reaktionen außerhalb von anwesenden Manganoxyde höheier als zweiwertiger Schmelzöfen unter Ausnutzung der exothermischen Form auf diese reduziert. Die zugefügte Menge reicht Energie durchzuführen. Da anschließend an den 50 nicht aus, um die Oxyde mit zweiwertigem Mangan Verfahrensschritt c) zur Herabsetzung des Mangan- bis zum metallischen Zustand zu reduzieren, es sei gehalts in der Endschlacke die Schlacke mit einem denn, es ist wünschenswert, einige der enthaltenen Mangangehalt von 18 bis 24% Mangan erneut in den Eisenoxyde zu reduzieren und dadurch die synthe-Schmelzofen eingeführt werden muß, setzt dies aus tische Schlacke an Mangan anzureichern. Die Reakden vorstehenden Gründen weiterhin die Wirtschaft- 55 tionen zwischen der Ausgangsschlacke und derSilikolichkeit des bekannten Verfahrens herab. Ferromangan-Legierung I im einen Fall sowie zwischen

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, der Zwischenschlacke und der Siliko-Ferromangandie vorstehend skizzierten Nachteile zu vermeiden Legierung II im anderen Fall werden außerhalb der und ein Verfahren zur Gewinnung von Ferromangan Schmelzöfen in Tiegeln durchgeführt, deren Ausmit 1,5 % Silizium und bis zu 3 % Kohlenstoff vorzu- 60 kleidung vorzugsweise aus basischem Material, z. B. schlagen, das erheblich wirtschaftlicher arbeitet. Diese Magnesit, Dolomit, oder Stampfmischungen besteht. Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß Schritt a) des Die bei diesen Reaktionen entstehende Wärmemenge bekannten Verfahrens eine synthetische Schlacke mit ist begrenzt und nimmt mit zunehmendem Gehalt an 23 bis 35% Mangan und 5 bis 20% Siliziumdioxyd Siliziumdioxyd in der synthetischen Schlacke ab. Es erschmolzen wird und unmittelbar nach dem Schritt c) 65 ist deshalb vorteilhaft, die synthetische Ausgangsdie manganarme Endschlacke abgezogen wird. schlacke und die Siliko-Ferromangan-Legierung I in

Eine besonders günstige Ausgestaltung des Ver- flüssiger Form zusammenzubringen. Es ist auch von fahrens besteht darin, daß gemäß Schritt a) eine syn- Vorteil, beide Reaktionsteilnehmer vorher auf eine

Claims

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Temperatur zwischen 1500 und 1700⁰C zu erhitzen. Manganerz (etwa 39% Mn) 43 Teile

Nähert sich dagegen der Gehalt an Siliziumdioxyd in Manganeisenschlacke mit hohem

der Ausgangsschlacke der unteren Grenze von 5 %, Kohlenstoffgehalt (etwa 25 % Mn) 24 Teile

so ist es vorteilhaft, etwas von der Siliko-Ferromangan- Kohlenstoffgehalt (etwa 25 % Mn) 24 Teile

Legierung I in fester gestoßener Form während der 5 Hartgebrannter Kalk 29 Teile

Reaktion hinzuzufügen und dadurch die exothermische Koks (etwa 80 % fester Kohlenstoff) 4 Teile

Wärmeentwicklung zu steuern. Zusammen 1000 Teile

Die Zusammensetzung des Ferromangans kann

durch bekannte Verfahren eingestellt werden. Der Die entstehende Schlacke enthielt 26,8% Mangan

Mangangehalt läßt sich beispielsweise bis zu 90⁰C ίο und 12,5% Silizium. Sie wurde auf 1500 C erhitzt

durch Veränderung des Mangan-Eisen-Verhältnisses und mit der Siliko-Ferromangan-Legierung I zur

in der synthetischen Ausgangsschlacke oder durch Reaktion gebracht, die einen Gehalt von 10,5%

Veränderung des Verhältnisses von synthetischer Silizium hatte. Die Reaktion dauerte 3 Minuten;

Ausgangsschlacke zu Siliko-Ferromangan-Legierung II das Gewichtsverhältnis Schlacke zu Metall betrug

während des Verfahrens steuern. In ähnlicher Weise 15 2,2:1.

läßt sich der Siliziumgehalt desFerromangans zwischen Aus dieser Reaktion wurde Ferromangan folgender 0,1 und 1,5% durch Änderung des Verhältnisses Zu;ammensetzung abgezogen:
synthetische Schlacke zu Siliko-Ferromangan-Legierung II bestimmen. Der Kohlenstoffgehalt des Ferro- Mangan 82,3 %

mangans wird in der Hauptsache durch den Silizium- 20 Kohlenstoff 0,59 %

gehalt der Siliko-Ferromangan-Legierung II zwischen Silizium 0,34%

0,05 und 3% festgelegt. Rest im wesentlichen Eisen.

Unter Bezugnahme auf das dargestellte Flußdiagramm wird im folgenden der Verfahrensablauf näher Die Zwischenschlacke mit einem Gehalt von 15,6% erläutert: 25 Mangan wurde mit der Siliko-Ferromangan-Legie-

In dem Schmelzofen A wird außerhalb des zyklischen rung II zusammengeführt, die 64,8 % Mangan, 0,7 %

Reaktionsprozesses die synthetische Ausgangsschlacke Kohlenstoff und 20,5 % Silizium enthielt. Die Reak-

erschmolzen, während in dem Schmelzofen B die tion dauerte 5 Minuten; das Gewichtsverhältnis

Siliko-Ferromangan-Legierung II erzeugt wird. Die Schlacke zu Metall betrug 2,1:1.

Tiegel X und Y, die als Reaktionsgefäß zum Einsatz 30 Aus dieser Reaktion entstand die manganarme

kommen, sind zweckmäßigerweise von der Art, daß Endschlacke mit einem Gehalt von 9,7% Mangan,

zuerst metallische Schmelze entnommen werden kann Die Siliko-Ferromangan-Legierung I enthielt 10,1 %

und die Schlacke im Tiegel verbleibt. Silizium und wurde erneut in das Verfahren eingeführt.

In den Schmelzofen A werden Manganerz, Manganschlacke, Kalk und Koks eingeführt. Die entstehende 35 B e i s ρ i e 1 II
Schlacke enthält 26 bis 30% Mangan in zweiwertigem

Zustand und 8 bis 13% Silizium. Gemäß Schritt 1 Synthetische Schlacke wurde aus folgender Mischung und Schritt 2 wird synthetische Schlacke und Siliko- hergestellt:
Ferromangan-Legierung I mit 7 bis 15% Siliziumgehalt in dem Tiegel X zusammengebracht. Das 40 Manganerz (etwa 39 % Mn) 48,5 Teile

Gewichtsverhältnis beträgt etwa 2,0 bis 2,5. Der Manganeisenschlacke mit hohem

Inhalt des Tiegels X wird abschließend in den Tiegel Y Kohlenstoffgehalt (etwa 25 % Mn) 19,5 Teile

gemäß Schritt 3 zurückgeleert, wobei zuerst Schlacke Hartgebrannter Kalk 27 Teile

und dann metallische Schmelze gegossen werden. Koks (etwa 80 % fester Kohlenstoff) 5 Teile
Nach der Trennung von Schlacke und Metallphase 45

wird die Zwischenschlacke gemäß Schritt 4 wiederum Die Schlacke enthielt 27,5% Mangan und 12,7%

in den Tiegel X zurückgegossen, während die Metall- Silizium. Sie wurde auf 1500⁰C erhitzt und mit der

schmelze als Ferromangan mit dem gewünschten Siliko-Ferromangan-Legierung I mit einem Gehalt

Silizium- und Kohlenstoffgehalt gemäß Schritt 5 ent- von 9,9% Silizium zusammengeführt. Das Gewichts-

nommen und wegtransportiert wird. 50 verhältnis Schlacke zu Metall betrug 2,5:1. Das ab-

Gemäß den Schritten 6 und 7 wird nun die im gezogene Ferromangan hatte einen Gehalt von Mangan

Tiegel X enthaltene Zwischenschlacke mit der Siliko- 81,6%, Kohlenstoff 0,51%, Silizium 0,82%, Rest

Ferromangan-Legierung II aus dem Schmelzofen B Eisen.

zusammengebracht. Das Gewichtsverhältnis Schlacke Die Zwischenschlacke enthielt 13,7% Mangan und

zu Metall soll dabei etwa zwischen 2,0 und 2,5:1 55 wurde mit der Siliko-Ferromangan-Legierung II mit

liegen. Bei dieser Reaktion (Schritte) entsteht die einem Gehalt von 64,8% Mangan, 0,86% Kohlen-

Siliko-Ferromangan-Legierung I mit 7 bis 15% SiIi- stoff und 20,0% Silizium mit einem Schlacke-Metall-

ziumgehalt, die wiederum (Schritt 10) in das Verfahren Verhältnis von 2,2:1 zusammengebracht. Die bei dieser

einge ührt wird. Reaktion entstehende manganarme Endschlacke hatte

Nachfolgend werden zwei Beispiele für die Mengen- 60 einen Gehalt von 8,1% Mangan; die entstehende

anteile der im erfindungsgemäßen Verfahren ver- Siliko-Ferromangan-Legierung I einen Gehalt von

wendeten Stoffe gegeben. 9,5 % Silizium.

Beispiel I Patentansprüche:

Synthetische Schlacke wurde durch Erschmelzen 1. Verfahren zur Herstellung eines Ferro-

der folgenden Mischung in einem elektrischen mangans, das bis zu 1,5% Silizium und bis zu

Schmelzofen mit getauchtem Lichtbogen hergestellt: 3% Kohlenstoff enthält bei einer manganarmen

Endschlacke mit weniger als 10 % Mangan mit den Verfahrensschritten

a) Erschmelzen einer synthetischen Schlacke aus Manganerz, manganhaltiger Schlacke, einem Flußmittel und einem Reduktionsmittel;

b) Zugabe einer Siliko-Ferromangan-Legierung mit 5 bis 20% Silizium zu der gemäß Schritt a) erhaltenen synthetischen Schlacke unter Bildung des Ferromangans mit bis zu 1,5% Silizium und bis zu 3% Kohlenstoff sowie einer manganhaltigen Zwischenschlacke;

c) Zugabe einer Siliko-Ferromangan-Legierung mit 15 bis 35% Silizium zu der gemäß Schritt b) erhaltenen manganhaltigen Zwischenschlacke unter Bildung einer Siliko-Ferromangan-Legierung mit 5 bis 20% Silizium, die gemäß Schritt b) wiederverwendet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß gemäß Schritt a) eine synthetische Schlacke mit 23 bis 35% Mangan und 5 bis 20% Siliziumdioxyd erschmolzen wird und bereits nach dem Schritte) die manganarme Endschlacke abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß Schritt a) eine synthetische Schlacke mit 26 bis 30% Mangan und 8 bis 13% Siliziumdioxyd erschmolzen wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß Schritt c) gewonnene Siliko-Ferromangan-Legierung 7 bis 15% Silizium enthält.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Schlacke zur Legierung sowohl bei dem Schritt b) als auch bei dem Schritt c) zwischen 1,5:1 und 3:1, insbesondere zwischen 2,0:1 bis 2,5:1, eingestellt wird.

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