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Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Flußmittel für die Eisenverhüttung,
das die derzeit verwendeten Naturerzeugnisse ganz oder teilweise ersetzen soll;
die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen dieses Flußmittels.
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Fluorit oder Flußspat wird derzeit bei der Eisenverhüttung als Flußmittel
für die Schlacke und somit zur Verbesserung der Frischung des Stahls verwendet.
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Zur Erzielung möglichst guter Ergebnisse enthält das verwendete Fluorit
wenigstens 80% Kalziumfiuorid (CaF2), höchstens 160/0 Siliziumdioxyd (SiO) und wenigstens
0,20/o Schwefel. Außerdem fordern die Stahlwerke eine Korngröße von wenigstens 5
mm und höchstens 100 mm.
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Die Lager derartiger Mineralien werden zumindest in Europa immer
seltener und unergiebiger, während durch die Inbetriebnahme neuer Stahlherstellungsverfahren
die Nachfrage nach diesen Flußmitteln steigt.
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Die derzeit gelieferten Fluorite zeichnen sich durch ihre ungleichmäßige
Zusammensetzung und auch dadurch aus, daß gewisse physikalische Eigenschaften, insbesondere
ihre Körnung, schlechter werden.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines zusammengesetzten
und agglomerierten Erzeugnisses, sei es auch leicht zugänglichem mineralischem Flußspat
mit geringerem Spatgehalt, sei es aus Konzentraten, die für die unmittelbare Verwendung
zu fein sind, wobei dieses zusammengesetzte und agglomerierte Erzeugnis den herkömmlichen
Flußmitteln hinsichtlich seiner Wirksamkeit wenigstens gleichwertig ist und darüber
hinaus die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Erzeugnisses so gleichbleibend
sind, wie es für die eisenverarbeitende Industrie erforderlich ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Flußmittel, insbesondere zur Verwendung
bei der Eisenverhüttung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgende Bestandteile
enthält: a) Flußspat mit einem Gehalt an CaF2 von wenigstens 60 Gewichtsprozent,
mit einem Gehalt an SiO2 von weniger als etwa 15 Gewichtsprozent und mit einem Gehalt
an Schwefel von weniger als 0,5 Gewichtsprozent, b) natürlichen Dolomit mit einem
Gehalt an CO3 Mg von wenigstens 40 Gewichtsprozent und mit einem Gehalt an SiO2
von weniger als etwa 3 Gewichtsprozent oder Bauxit mit einem Gehalt an A12O3 von
wenigstens 55 Gewichtsprozent oder ein Gemisch derselben und c) 3 bis 6 Gewichtsprozent
des Gesamtgewichtes des Flußmittels eines Bindemittels, das aus einem Gemisch aus
50 bis 85 Gewichtsprozent Ammonium- und Kalzium-Bi-Lignosulfit (lignosulfite double
d'ammonium et de calcium) und 15 bis 50 Gewichtsprozent einer plastischen Mineralsubstanz
besteht, wobei die Bestandteile a) und b) im Flußmittel in solchen Anteilen enthalten
sind, daß für das Flußmittel die folgenden Beziehungen gelten: CO3Mg 5% < <
35%, CaF2 wenn b) Dolomit ist, Al2O3 15% < < 50%, CaF2
wenn b) Bauxit ist,
und CO3Mg + Al2O3 15% < < 50%, CaF2 wenn b) ein Gemisch aus Dolomit und Bauxit
ist.
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Gemäß einem anderen Merkmal ist vorgesehen daß das Flußmittel die
Gestalt von Preßlingen, vorzugsweise von Briketts hat.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen des
oben angegebenen Flußmittels, das sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß man
den Spat und den Dolomit und oder den Bauxit mahlt und sie vermischt, wobei man
sie bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 11 " trocknet, daß man
das so erhaltene Erzeugnis mit dem Bindemittel mischt, daß man den Wassergehalt
des Gemisches auf etwa 2 bis 5% führt, daß man das Gemisch zu Preßlingen zusammenballt
und formt und daß man das im Preßling enthaltenc Bindemittel härtet.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung.
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Das Flußmittel gemäß der Erfindung, das vorzugsweise die Gestalt
von Preßlingen oder Briketts (die für de Verwendung bei der Eisenverhüttung am besten
geeignete Gestalt) hat. enthält drei wesentliche Bestandteile: a) einen Flußspat
mit geringem Silika- und Schwelelgehalt; b) einen CO3 Mg-reichen Dolomit mit geringem
Silikagehalt oder einen aluminiumoxydreichen Bauxit oder ein Gemisch derselben:
c) ein Bindemittel.
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Der Flußspat soll nicht mehr als etwa 15 Gewichtsprozent SiO2 und
nicht mehr als 0,5 Gewichtsprozent Schwefel enthalten, die für die Verwendung des
Flußmittels ein Gift bilden. wenn sie in zu großen Mengen vorhanden sind. Der Gehalt
an CaF2 des Minerals beträgt mindestens 60 Gewichtsprozent.
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Man kann insbesondere alle Fluoritmineralirn verwenden, die die folgenden
Eigenschaften haben: CaF2 > 60%, Fe2O3 < 16%, SiO2 < 15<»>, CO3Ca
< S < 0,05%, Der natürliche Dolomit ist vorteilhafterweise unbearbeitet und
soll einen Silikagehalt von höchstens etwa 3 Gewichtsprozent und einen CO3 Mg-Gehalt
von gleich oder mehr als 40 Gewichtsprozent haben.
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Man verwendet insbesondere die Dolomite mit geringem CO3Ca-Gehalt:
CO3 Mg > 40" (" CO3Ca < 60%, Fe2O3 < 1%, SiO2 < 2%, S < 0,05%.
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Der verwendete Bauxit soll mindestens 55 Gewichtsprozent Al203 enthalten.
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Alle Bauxit, die die folgenden Eigenschaften haben, sind besonders
verwendbar: Al,O3 > 55»», Fe2O3 < 10%, SiO, < lt)» TiO2 < 5%, CaO <
S < 0,05%.
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Die obigen Bestandteile sollen im Flußmittel in folgendem Verhältnis
zucinander vorhanden sein: CO3Mg 5% < < 35% CaF2 oder 15"/ < Al2O3 <
50% oder auch CO3Mg + Al2O3 15% < < 50% CaF2 Schließlich besteht das Bindemittel
im wesentlichen aus einem Gemisch aus Lignosulfit und einer plastischen Mineralsubstanz,
wobei das Lignosulfit 50 bis 85 Gewichtsprozent des Gemisches, bezogen auf die Trockenmasse,
ausmacht. Lignosulfite sind bekanrrte Nebenprodukte bei der Herstellung von Sulfitzelluloseteig,
die als Flüssigkeit oder als Pulver gehandelt werden; beide Formen sind zur Herstellung
des Bindemittels geeignet, das Pulver wird jedoch bevorzugt.
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Als Lignosulfit verwendet man Ammonium- und Kalzium-Bi-Lignosulfit,
das gegenüber den anderen Lignosulfiten den Vorteil hat. daß es das einzige ist,
das sich bei einer Erhitzung auf 200 bis 250 C für eine Zeitspanne von wenigstens
30 Minuten polymerisieren kann. Diese Fähigkeit zur Polymerisation hat die Wirkung,
daß sie das Flußmittel unempfindlich gegen Feuchtigkeit und selbst gegen Wasser
macht, so daß die auf diese Weise hergestellten Preßlinge ohne besondere Vorsichtmaßnahmen
gelagert und transportiert werden können. Darüber hinaus erlangen die Preßlinge
dank dieser Fähigkeit des Lignosulfits zur Polymerisation bessere mechanische Eigenschaften
als Preßlinge aus anderen Lignosulfiten, und zwar insbesondere hinsichtlich der
Abriebfestigkeit und der Stoßfestigkeit.
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Das Ammonium- und Kalzium-Lignosulfit ist insbesondere durch die
folgenden chemischen Merkmale gekennzeichnet: s < 70%, Ca < 200, Mg < Na
()0, K 0%, N insgesamt 4°-(,, von denen 2 bis 2,5»,'o ammoniakalischer und 1,5 bis
2% organischer N sind.
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Die im Bindemittel enthaltene plastische Mineralsubstanz ist beispielsweise
ein Ton mit einem Aluminiumoxydgehalt von mehr als 300/0, ein Bentonit usw.
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Der Gesamtgehalt an Bindemittel im Flußmittel schwankt je nach der
Körnung desselben zwischen 3 und 6%.
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Zur Herstellung des Flußmittels gemäß der Erfindung mahlt man zunächst
den Flußspat und den Dolomit und oder den Bauxit, und zwar vorzugsweise getrennt,
bis ihre Körnung vorteilhafterweise kleiner als 2 mm ist. Man mischt diese zwei
Bestandteile sehr sorgfältig, um eine homogene Zusammensetzung zu erhalten, wobei
man sie trocknet, so daß diese Zusammensetzung einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger
als etwa 2010 hat.
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Anschließend setzt man dieser Zusammensetzung die gewünschte Menge
an Bindemittel zu, das vorzugsweise gesondert hergestellt worden ist, und man mischt
das Ganze sorgfältig. Dann bringt man den Wassergehalt des Gemisctles insbesondere
durch Anfeuchtung auf etwa 7 bis 5 Gewichtsprozent.
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Wenn man ein sehr homogenes Gemisch erlangt hat, bringt man dieses
in die gewünschte Form, insbesondere in Brikettform; dies geschieht im allgemeinen
in einer Brikettpresse, die beispielsweise mit Formeinsätzen mit zellenförmigen
Hohlräumen versehen ist, und unter einem Druck von mindestens 20 t; am Ausgang der
Presse kann das Flußmittel beispielsweise die Gestalt von Eiern mit einer größten
Abmessung von 5() mm und einer kleinsten Abmessung von 20 mm haben.
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Anschließend unterzieht man die so gewonnenen Preßlinge einer Behandlung
zur H.irtung oder Polymerisation des Lignosulfits, was mit Wärme bei einer Temperatur
von 200 bis 250 C für eine Zeitspanne von etwa 1 bis 3 Stunden in einem geeigneten
Ofen geschieht.
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Nach dieser Behandlung ist das Flußmittel zur Benutzung bereit.
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Es verbindet die bekannten Eigenschaften des Spats, des Dolomits
und oder des Bauxits, wobei es jedoch beachtliche Verbesserungen dieser Eigenschaften
erbringt.
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Da in diesem Flußmittel Fluorit, Kalk, Magnesia.
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Silika, Aluminiumoxyd in ganz bestimmten Zusammensetzungen vorhanden
sind, kann man die Verflüssigungstemperatur, die bei den herkömmlichen Flußmitteln
höher als 1400 C liegt, auf 1180 bis 1950 C absenken.
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Die beim Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene Agglomeration liefert
einen eiförmigen Preßling mit erhöhter mechanischer Festigkeit, der ohne Nachteile
die Handhabungen und den Transport erträgt und unter Änderung des atmosphärischen
Zustandes, wie beispielsweise Feuchtigkeit oder Frost, nicht leidet und der bei
seiner Einbringung in die Schmelze weder schmilzt noch zerplatzt. Danlc dieser hervorragenden
Widerstandsfähigkeit kann man das Flußmittel vollkommen verbrauchen, ohne daß ein
Verlust durch mechanischen Bruch oder dadurch auftritt, daß das Flußmittel als Staub
von den Gasen mitgeschleppt wird.
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Die folgenden Beispiele dienen.zur Erläuterung der Erfindung.
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Beispiel 1 Man stellte ein Flußmittel in Form von Briketts her, das
enthielt: 70 Gewichtsprozent Flußspatminerale mit 62 Ge-' wichtsprozent CaF2, 14
Gewichtsprozent SiO2 und 15 Gewichtsprozent Fe2O3,
25 Gewichtsprozent
Dolomit mit 41 Gewichtsprozent CO3Mg. 58 Gewichtsprozent CO3Ca, 0,3 Gewichtsprozent
Fe.O3 und ().3 Gewichtsprozent SiO2, 5 Gewichtsprozent Bindemittel. von dem 4 Gewichtsprozent
Lignosulfitpulver und I Gewichtsprozent Ton war.
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Dieses Flußmittel. das CO3Mg = 32@ <> entsprach.
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CaF2 wurde in zwei das L.D.-Verfahren anwendenden Stahlwerken erprobt.
die alle beide nicht dolomitischc und wenig reaktive Kalke verwenden. und zwar in
einer derjenigen des üblichen metallurgischen Spates gleichen Menge. Folgende Ergebnisse
wurden verglichen mit diesem Spat im Mittel bei neunzig Abstichen erzielt: Phosphorgehalt
im Stahl: mit Spat 15,9 # 10@3%. mit dem Flußmittel gemäß der Erfindung 16.1 # 10-3%.
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Eisengehalt der Schlacke: mit Spat 21.2%. mit dem Flußmittel gemäß
der Erfindung 21.0%.
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Die beiden Stahlwerke schätzten. daß das Flußmittel gemäß der Erfindung
Ergebnisse erbringt. die denjenigen der üblichen metallurgischen Spate vergleichbar
sind.
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Beispiel 2 .-Ian stellte ein Flußmittel in Brikettform her. das enthielt:
75 Gewichtsprozent der gleichen Flußspatminerale wie beim Beispiel 1.
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19 Gewichtsprozent Bauxit mit 61 Gewichtsprozent Al2O3. 7 Gewichtsprozent
Fe2O3. 8 Gewichtsprozent SiO2.
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1.5 Gewichtsprozent CO3Ca und 4 Gewichtsprozent TiO2.
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6 Gewichtsprozent Bindemittel. von denen 5 Gewichtsprozent Lignosulfitpulver
und 1 Gewichtsprozent Al2O3 Bentonit waren@ = 31%.
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CaF2 Dieses Flußmittel wurde in einem L.D.-Stahlwerk verwendet. das
sehr akti';e dolomitische Kalke benutzt.
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Im Vergleich zum üblichen industriellen Spat hat man die folgenden
hervorragenden Ergebnisse erzielt: Phosphorgehalt des Stahls: mit Spat 13.5 # 10@3%.
mit dem Flußmittel gemäß der Erfindung 13.0 # 10-3%.
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Schwefelgehalt des Stahls: mit Spat 27.5 # 10@3%. mit dem Flußmittel
gemäß der Erfindung 22.4 # 10-3%.
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Entschwefelungskoeffizient:
| wmit Spat 4.4 |
| ,mit Sptr 4+1 |
| S Stahl mit Flußmittel 5,2. |
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Diese Ergebnisse zeigen, daß das Flußmittel gemäß der Erfindung besser
als der herkömmliche Spat war.
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Beispiel 3 Man stellte ein Flußmittel in Brikettform her. das enthielt:
57 Gewichtsprozent FlotationskonzentratausFlußspat mit 96 Gewichtsprozent CaF2.
I Gewichtsprozent SiO2, I Gewichtsprozent Fe2O3, 0,8 Gewichtsprozent CO3Ca, 28 Gewichtsprozent
Bauxit gemäß dem Beispiel 2, 10 Gewichtsprozent Dolomit gemäß dem Beispiel 1, 5
Gewichtsprozent Bindemittel, von denen 3% Lignosultit und 2% «Ton waren.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt. die nur zur Erläuterung und nicht zur Abgrenzung des
Erfindungsgedankens dienen.
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Patentansprüche: 1. Metallurgisches Flußmittel. insbesondere zur
Verwendung bei der Eisenverhüttung. d a d u r c h gekennzeichnet, daß es enthält:
a) Flußspat mit einem Gehalt an CaF2 von wenigstens 60 Gewichtsprozent, mit einem
Gehalt an SiO2 von weniger als etwa 15 Gewichtsprozent und mit einem Gehalt an Schwefel
von weniger als 0.5 Gewichtsprozent. b) natürlichen Dolomit mit einem Gehalt an
CO3 Mg von wenigstens 40 Gewichtsprozent und mit einem Gehalt an SiO2 von weniger
als etwa 3 Gewichtsprozent oder Bauxit mit einem Gehalt an Al2O3 von wenigstens
55 Gewichtsprozent oder ein Gemisch derselben und cl 3 bis 6 Gewichtsprozent des
Gesamtgewichtes des Flußmittels eines Bindemittels. das aus einem Gemisch aus St)
bis 85 Gewichtsprozent Ammonium- und Kalzium-Bi-Lignosulfit und 15 bis 50 Gewichtsprozent
einer plastischen Mineralsubstanz hesteht. wobei die Bestandteile a) und b) im Flußmittel
in solchen Anteilen enthalten sind, daß für das Flußmittel die folgenden Beziehungen
gelten: % < < 35%, CaF2 wenn bl Dolomit ist.