DE2134161B2 - Verfahren zur reduktion von nickel und cobaltoxyden - Google Patents
Verfahren zur reduktion von nickel und cobaltoxydenInfo
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- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/02—Obtaining nickel or cobalt by dry processes
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Description
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haltenden Gas verbrennt, um Wärme für die Auf- gemäßen Verfahrens ist die außergewöhnlich hohe
rechterhaltung des Bads zu erzeugen. Produktionsgeschwindigkeit, die dadurch erzielt
Ganz allgemein wird ein turbulentes Bad aus wird, daß der Kohlenstoffgehalt des turbulenten Bads
Nickel oder Cobalt hergestellt, welches mindestens auf mindestens ungefähr 0,01 °/o oder ungefähr
etwa 0,01 fl/o gelösten Sauerstoff enthält, aber damit 5 0,02 % und sogar höher gehalten wird, wenn der
nicht gesättigt ist. Mindestens eine Verbindung, näm- Zusatz des Metalloxyds und des Reduktionsmittels
lieh Nickeloxyd, Cobaltoxyd oder eine in solche zum Bad begonnen wird. Wenn diese Technik ange-
Oxyde zersetzbare Verbindung, und ein kohlenstoff- wendet wird, dann kann eine kommerzielle Produk-
haltiges Reduktionsmittel werden dem turbulenten tionsgeschwindigkeit bereits mit einer Pilot-Anlage
Bad zugeführt, währenddessen der Gehalt an ge- ίο erzielt werden. Hohe Temperaturen, beispielsweise
löstem Sauerstoff des Bads auf mindestens 0,01 % ungefähr 50° C oder sogar 100° C über dem Schmelz-
aber unterhalb der Sättigung gehalten wird, wobei punkt des Metallbads, und die Turbulenz des Metall-
das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel mit dem blasbads sind zwei Faktoren, die bei der Kontrolle
gelösten Sauerstoff im Bad reagiert, um Kohlen- des Sauerstoffgehalts im Metallbad äußerst wichtig
monoxyd zu erzeugen. Das erzeugte Kohlenmonoxyd 15 sind. Vorteilhafterweise wird das Metallbad in einem
und ein Brennstoff werden über dem Bad in einem von der Oberseite beblasenen Rotierofen erzeugt, in
freien Sauerstoff enthaltenden Gas verbrannt, um dem das Bad unabhängig gerührt und auf hohe
Wärme zu erzeugen, damit das Bad auf Arbeits- Temperaturen gehalten werden kann. Die Verwen-
temperaturen gehalten wird. Wenn es erwünscht ist, dung eines von der Oberseite beblasenen Rotierofens
mindestens einen Teil des reduzierten Metalls aus 20 besitzt viele Vorteile. Der wichtigste Vorteil ist die
dem Bad abzustechen, dann wird die Zufuhr der unabhängige Kontrolle der Temperatur, der Atmo-
Verbindung zum Bad beendet, so daß der gelöste Sphäre und der Rührung. Weitere Vorteile, die sich
Sauerstoffgehalt des Bads durch das kohlenstoff- aus der Verwendung eines von der Oberseite bebla-
haltige Reduktionsmittel verringert wird. Alternativ senen Rotierkonverters ergeben, sind die hohen
kann auch ein Teil des sauerstoffhaltigen Bads vom 25 thermischen und chemischen Nutzeffekte, die durch
Ofen abgestochen und dann einem unteratmosphä- die sich drehenden feuerfesten Steine und durch die
rischem Druck ausgesetzt werden, um weitere Ver- Turbulenz des Bads erhalten werden,
unreinigungen zu entfernen. Ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel, wie z. B.
Wenn das Metalloxyd oder der als Reduktions- Kohle, Koks, Holzkohle oder sogar ein flüssiger
mittel verwendete Brennstoff Verunreinigungen ent- 30 Kohlenwasserstoff, wird dem sauerstoffhaltigen
hält, die in flüchtige Oxyde oxydierbar sind, dann Metallbad zugegeben, um die Menge des gelösten
kann das sauerstoffhaltige Bad direkt einem unter- Sauerstoffs zu verringern. Die Reduktionsreaktion
atmosphärischem Druck unterworfen werden, so daß verläuft so extrem rasch, und zwar insbesondere,
die oxydierten Verunreinigungen wirksamer aus dem wenn sie in einem von der Oberseite beblasenen
Bad verflüchtigt werden. Alternativ kann gelöster 35 Rotierkonverter ausgeführt wird, daß das Nickeloxyd
Sauerstoff dadurch in das Bad einverleibt werden, oder das Cobaltoxyd und das kohlenstoffhaltige
daß man vor der Behandlung mit unteratmosphä- Reduktionsmittel dem Bad in einer kontinuierlichen
rischem Druck die Oberfläche des Bads mit einem oder halbkontinuierlichen Weise zugeführt werden
freien Sauerstoff enthaltenden Gas bebläst oder daß können. Die Reduktionsreaktion verläuft so rasch
man während der Behandlung mit unteratmosphä- 4° und energiereich, daß ein Abkochen von Kohlen-
rischem Druck ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas monoxyd beobachtet werden kann. Das Abkochen
durch das Metallbad hindurchführt. des Kohlenmonoxyds ist nicht nur ein wichtiges Maß
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können für die Geschwindigkeit der Reaktion, sondern was
Nickel- und Cobaltoxyde, Verbindungen, die sich noch wichtiger ist, das Kochen rührt das Metall so
durch Erhitzen in diese Oxyde überführen lassen, 45 heftig, daß die Bildung einer ruhigen Schicht aus
und Materialien, die diese Verbindungen enthalten, feuerfesten Oxyden vermieden wird, so daß stückiges
behandelt werden. Beispiele für durch Erhitzen in Nickeloxyd und Verbindungen, die durch Erhitzen in
Oxyde zersetzbare Verbindungen sind die Hydroxyde, Nickeloxyd zersetzt werden können, rasch benetzt
Carbonate, basische Carbonate und Nitrate von und im Metallbad aufgelöst werden und nicht nur
Nickel und Cobalt. Diese Verbindungen werden oft- 50 auf einer ruhigen Schicht aus feuerfesten Oxyden
mais durch hydrometallurgische Techniken her- schwimmen. Das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel
gestellt und enthalten die verschiedensten Verun- wird dem sauerstoffhaltigen Metallbad in Mengen
reinigungen, von denen die meisten durch das erfin- zugegeben, die nötig sind, um die Reduktionsstöchiodungsgemäße
Verfahren entfernt werden können. metrie weitgehend zu befriedigen und um Kohlen-Verunreinigungen,
die verflüchtigt oder oxydiert und 55 monoxyd zu erzeugen, damit zumindest teilweise der
verflüchtigt werden können, sind z. B. Antimon, Wärmebedarf gedeckt wird. Größere Mengen Reduk-Wismut,
Cadmium, Blei, Schwefel und Zink. Der tionsmittel können zugegeben werden, die eine vollgesamte Gehalt der metallischen Verunreinigungen ständige Reduktion sicherstellen und die als Quelle
kann bis zu ungefähr 0,5 % betragen, wogegen der für Brennstoff wirken, der durch Reaktion mit freien
Schwefel bis zu ungefähr 3 °/o, vorzugsweise unge- 60 Sauerstoff enthaltenden Gasen verbrannt werden
fähr 2 %, ausmachen kann. Verbindungen, die durch kann.
hydrometallurgische Techniken hergestellt werden, Um Metallverluste und andere mit der Staubenthalten
häufig lästige Mengen von Gangmateria- bildung verknüpfte Probleme gering zu halten, werlien,
wie z. B. Aluminiumoxyd, Calcium, Magne- den feinverteilte Nickeloxyde bzw. feinverteilte Versiumoxyd
und Siliciumdioxyd. Das erfindungsgemäße 65 bindungen, die durch Erhitzen in Nickeloxyde zer-Verfahren
beseitigt diese Bestandteile aus Nickel setzt werden können, brikettiert oder anderweitig in
und/oder Cobalt in äußerst wirksamer Weise. Agglomerate überführt. Während der Agglomeration
Ein besonders wichtiges Merkmal des erfindungs- kann Reduktionsmittel und Brennstoff, entweder in
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flüssiger Form oder in fester Form, in die Briketts Vakuumeinheit gestellten Ansprüche ein solches Ver-
oder in die Pellets eingearbeitet werden. Es ist be- fahren kommerziell undurchführbar. Es wird deshalb
sonders vorteilhaft, während der Brikettierung in den meisten Fällen bevorzugt, in das geschmolzene
flüssige Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Bunker C-Heiz- Bad Sauerstoff durch andere Maßnahmen einzuöl
in die Pellets einzuarbeiten, so daß zumindest ein 5 führen. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, des
Teil des Reduktionsmittels und/oder Brennstoffs über Nutzeffekts und der Kontrollierbarkeit wird der
die Pellets zugegeben wird. Die Einarbeitung von Sauerstoffgehalt des Bads dadurch kontrolliert, daß
flüssigen Kohlenwasserstoffen während der Brikettie- die Zugaben von kohlenstoffhaltigem Reduktionsrung
besitzt nicht nur den Vorteil der Einverleibung mittel zum Bad abgebrochen werden, währenddessen
von Reduktionsmittel und Brennstoff, sondern sie io der Zusatz von Oxyden fortgesetzt wird, oder daermöglicht
es auch, weniger oder überhaupt kein durch, daß die Oberfläche des Bads mit einem freien
Wasser als Bindemittel zu verwenden, wodurch die Sauerstoff enthaltenden Gas beblasen wird.
Brennstoffkosten verringert werden, die auf die In der Praxis wird ein turbulentes Bad aus Nickel Trocknung und Verdampfung eines solchen Wassers oder Cobalt, welches mindestens 0,01 °/o Sauerstoff zurückzuführen sind. Darüber hinaus sind flüssige 15 enthält, aber damit nicht gesättigt ist, in einem Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Bunker C-Öl, besonders Rotierkonverter hergestellt, der mit einer Einrichtung kinetisch aktive Reduktionsmittel. Die Menge des in zur teilweisen Verbrennung von Kohlenwasserstoffdie Pellets einverleibten Reduktionsmittels kann brennstoff über dem Bad zwecks Erzeugung von innerhalb weiter Grenzen variieren. Es können Wärme und mit einer Einrichtung zur oberflächlichen weniger als die stöchiometrischen Mengen Reduk- 20 Beblasung des Metallbads mit einem freien Sauertionsmittel in die Briketts eingearbeitet werden, wo- stoff enthaltenden Gas ausgerüstet ist. Der Rotierbei der Unterschied durch die Zugabe von Koks konverter wird in Rotation versetzt, um das Metalloder anderem festen Reduktionsmittel zum Bad bad in einem turbulenten Zustand zu halten, und ausgeglichen wird. Wenn mehr als die stöchiometri- brikettierte Nickel- oder Cobaltoxyde oder durch sehe Menge an Reduktionsmittel in das brikettierte 25 Wärme in solche Oxyde zersetzbare Verbindungen Nickeloxyd oder in eine andere brikettierte, durch werden dem turbulenten Metallbad zugeführt, um Wärme in Nickeloxyd zersetzbare Verbindung ein- den gelösten Sauerstoffgehalt im Bad auf dem oben gearbeitet wird, dann kann der Sauerstoffgehalt des beschriebenen Wert zu halten. Kohlenstoffhaltige geschmolzenen Bads durch oberflächliches Beblasen Reduktionsmittel werden dem sauerstoffhaltigen des Bads mit einem freien Sauerstoff enthaltenden 30 Metallbad zugesetzt, um das dem Bad zugeführte Gas über ungefähr 0,01 % gehalten werden, um Oxyd rasch und energiereich zu reduzieren. Die überschüssiges Reduktionsmittel zu verbrennen und Mengen des Oxyds und des Reduktionsmittels, die um Sauerstoff in das Bad einzuführen. Man kann dem Bad zugeführt werden, werden proportioniert, auch reduktionsfreies brikettiertes Oxyd zugeben. um sicherzustellen, daß das Bad mindestens ungefähr Die Anwesenheit von überschüssigem Reduktions- 35 0,01 % Sauerstoff enthält und nicht die Sättigungsmittel kann leicht dadurch erkannt werden, daß die konzentration erreicht. Es sind keine Vorsichtsmaß-Heftigkeit des Abkochens des Kohlenmonoxyds nahmen erforderlich, um sicherzustellen, daß der rasch nachläßt. Brennstoff einen niedrigen Schwefelgehalt aufweist,
Brennstoffkosten verringert werden, die auf die In der Praxis wird ein turbulentes Bad aus Nickel Trocknung und Verdampfung eines solchen Wassers oder Cobalt, welches mindestens 0,01 °/o Sauerstoff zurückzuführen sind. Darüber hinaus sind flüssige 15 enthält, aber damit nicht gesättigt ist, in einem Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Bunker C-Öl, besonders Rotierkonverter hergestellt, der mit einer Einrichtung kinetisch aktive Reduktionsmittel. Die Menge des in zur teilweisen Verbrennung von Kohlenwasserstoffdie Pellets einverleibten Reduktionsmittels kann brennstoff über dem Bad zwecks Erzeugung von innerhalb weiter Grenzen variieren. Es können Wärme und mit einer Einrichtung zur oberflächlichen weniger als die stöchiometrischen Mengen Reduk- 20 Beblasung des Metallbads mit einem freien Sauertionsmittel in die Briketts eingearbeitet werden, wo- stoff enthaltenden Gas ausgerüstet ist. Der Rotierbei der Unterschied durch die Zugabe von Koks konverter wird in Rotation versetzt, um das Metalloder anderem festen Reduktionsmittel zum Bad bad in einem turbulenten Zustand zu halten, und ausgeglichen wird. Wenn mehr als die stöchiometri- brikettierte Nickel- oder Cobaltoxyde oder durch sehe Menge an Reduktionsmittel in das brikettierte 25 Wärme in solche Oxyde zersetzbare Verbindungen Nickeloxyd oder in eine andere brikettierte, durch werden dem turbulenten Metallbad zugeführt, um Wärme in Nickeloxyd zersetzbare Verbindung ein- den gelösten Sauerstoffgehalt im Bad auf dem oben gearbeitet wird, dann kann der Sauerstoffgehalt des beschriebenen Wert zu halten. Kohlenstoffhaltige geschmolzenen Bads durch oberflächliches Beblasen Reduktionsmittel werden dem sauerstoffhaltigen des Bads mit einem freien Sauerstoff enthaltenden 30 Metallbad zugesetzt, um das dem Bad zugeführte Gas über ungefähr 0,01 % gehalten werden, um Oxyd rasch und energiereich zu reduzieren. Die überschüssiges Reduktionsmittel zu verbrennen und Mengen des Oxyds und des Reduktionsmittels, die um Sauerstoff in das Bad einzuführen. Man kann dem Bad zugeführt werden, werden proportioniert, auch reduktionsfreies brikettiertes Oxyd zugeben. um sicherzustellen, daß das Bad mindestens ungefähr Die Anwesenheit von überschüssigem Reduktions- 35 0,01 % Sauerstoff enthält und nicht die Sättigungsmittel kann leicht dadurch erkannt werden, daß die konzentration erreicht. Es sind keine Vorsichtsmaß-Heftigkeit des Abkochens des Kohlenmonoxyds nahmen erforderlich, um sicherzustellen, daß der rasch nachläßt. Brennstoff einen niedrigen Schwefelgehalt aufweist,
Da das gesamte Verfahren endotherm verläuft, da ein durch das Bad absorbierter Schwefel anmuß
Wärme dem Metallbad zugeführt werden, um 40 schließend durch die Behandlung bei unteratmoes
in einem geschmolzenen Zustand zu halten. sphärischem Druck entfernt wird. Kohlenmonoxyd,
Wärme kann dadurch zugeführt werden, daß man welches durch die Reduktionsreaktionen erzeugt
über dem Bad in situ erzeugtes Kohlenmonoxyd wird, das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel und
oder das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel mit der über dem Brenner eingeführte Brennstoff werden
einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas verbrennt 45 mit überschüssigem freien Sauerstoff verbrannt, um
und/oder daß man einen Brennstoff in einen für das Bad auf eine Temperatur von mindestens ungediesen
Zweck vorgesehenen Brenner mit einem freien fähr 50° C über seinem Schmelzpunkt zu erhalten.
Sauerstoff enthaltenden Gas verbrennt. Der Brenn- Der Zusatz von agglomeriertem Oxyd und festen
stoff kann der gleiche sein wie das Reduktionsmittel, Reduktionsmitteln kann gleichzeitig oder abwech-
oder er kann auch gasförmig sein (beispielsweise 5° selnd vorgenommen werden, bis man an die Kapazi-Erdgas);
außerdem muß er nicht schwefelfrei sein. tat des Ofens herankommt. Wenn man sich der
Durch einige oder alle dieser Methoden wird aus- Kapazität des Ofens nähert, dann kann der Sauerreichend
Wärme erzeugt, um das Metallbad auf eine stoffgehalt des Bads so eingestellt werden, daß das
Temperatur von mindestens ungefähr 50 oder sogar Metall in Produkte gegossen werden kann. Alternativ
100° C über seinen Schmelzpunkt zu halten, um die 55 kann der Sauerstoffgehalt des Bads so eingestellt
Auflösung der Oxyde zu fördern und die Reduk- werden, daß er sich für die weitere Entfernung von
tionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Verunreinigungen während der Behandlung bei
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung unteratmosphärischem Druck eignet,
ist die Behandlung bei unteratmosphärischem Druck, Wenn es erwünscht ist, das Metallbad weiter zu
um weitere Verunreinigungen zu entfernen. Ein Bad, 60 reinigen, dann wird das Bad für die weitere Beseiti-
welches die erforderliche Menge aufgelösten Sauerstoff gung von Verunreinigungen einer Vakuumbehand-
enthält, kann während der weiteren Entfernung von lung unterworfen. Aus thermodynamischen und
Verunreinigungen in der Vakuumeinheit behandelt kinetischen Gründen ist es vorteilhaft, das Metallbad
werden. Diese Arbeitsweise wird bevorzugt auch einem Druck von weniger als 0,1 at und insbesondere
durchgeführt. Wenn jedoch das Ausgangsmaterial 65 einem Druck von weniger als ungefähr 0,01 at oder
große Mengen, beispielsweise ungefähr 4 % Ver- noch weniger als ungefähr 0,001 at zu unterwerfen,
unreinigungen enthält, die verflüchtigt oder in fluch- Wenn das Bad einen Sauerstoffmangel aufweist,
tige Stoffe oxydiert werden, dann machen die an die dann kann weiterer Sauerstoff zugesetzt werden.
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Vorteilhafterweise wird gasförmiger Sauerstoff in das als auch die Deoxydation ausgeführt worden ist,
geschmolzene Metallbad eingeführt, um einem Sauer- die Schmelze unter unteratmosphärischen Drücken
Stoffmangel zu begegnen. Der Zusatz von Sauerstoff entgast, um ein Metallprodukt herzustellen, welches
während der Unterdruckbehandlung ist insofern-vor- einen niedrigen Gehalt an gelösten Gasen enthält,
teilhaft, als hierdurch die Notwendigkeit verringert -5 das sich besonders für kontinuierliches Gießen eignet
wird, den gesamten für die weitere Entfernung von Die Raffinierung und die Entgasung können in
Verunreinigungen erforderlichen Sauerstoff durch- einer geeigneten Vakuumkammer ausgeführt werden,
oberflächliches Beblasen während des Schmelzvor- in welcher niedrige Drücke durch mechanische Pumgangs
einzuverleiben und weil dadurch die Probleme pen, durch Dampfstrahlsysteme oder durch ein
vermieden werden, die mit der möglichen Bildung io anderes System, welches zum Abpumpen großer
von unerwünschter und inaktiver Metalloxydschlacke Gasvolumina bei niedrigen Drücken fähig ist, aufverknüpft
sind. Der gasförmige Sauerstoff kann in rechterhalten werden. Die Vakuumkammer ist mit
Form von Luft, von mit Sauerstoff angereicherter einer Einrichtung für die Kontrolle der Temperatur
Luft, von vorerhitzter Luft oder von technischem des geschmolzenen Bads ausgerüstet. Beispielsweise
Sauerstoff zugegeben werden. 15 kann die Vakuumkammer durch Induktion oder
Die Aufrechterhaltung eines turbulenten Zustands durch einen Kohlelichtbogen oder durch andere
im Metallbad während der Vakuumbehandlung ist Maßnahme geheizt werden. Das geschmolzene Bad
sehr erwünscht, da eine unabhängig erzeugte Turbu- kann während der Vakuumbehandlung durch elektro-
lenz im allgemeinen von solcher Intensität ist, daß magnetisches Rühren oder durch pneumatisches oder
das Bad ausreichend gemischt wird, so daß eine 20 mechanisches Rühren in einem turbulenten Zustand
Annäherung zum Gleichgewicht wesentlich beschleu- geahlten werden.
nigt wird. Weiterhin ergibt eine konstante Mischung Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden
fortlaufend frische Oberflächen, von denen die Ver- Beispiele näher erläutert,
flüchtigung stattfinden kann, ohne daß der Druck . .
des Metallbads überwunden werden muß. Während 25 Beispiel 1
der Vakuumbehandlung kann das Bad durch pneu- Eine Beschickung von Briketts aus basischem
matische Maßnahmen (beispielsweise durch Zugabe NickelcarbonatmitdenAbmessungen38X25X25mm,
eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases) wie auch welche annähernd 54 °/o Nickel plus Cobalt auf
durch mechanische Rührung, magnetische Rührung trockener Basis enthielten und einen freien Feuchtig-
oder elektromagnetische Rührung in einem turbu- 30 keitsgehalt von ungefähr 20 °/o aufwiesen, wurden in
lenten Zustand gehalten werden. einen Rotierkonverter eingeführt, der mit 20 U/min
Aus kinetischen Gründen und zur Sicherstellung arbeitete. Der Konverter enthielt ein Bad aus geeiner
besseren Entfernung von Verunreinigungen schmolzenem Nickel, welches auf ungefähr 1620° C
wird das Metallbad während der Vakuumbehandlung gehalten wurde und annähernd 0,1 %>
gelösten Sauerauf eine Temperatur von mindestens ungefähr 50° C 35 stoff enthielt. Das Carbonat wurde mit einer Geüber
seinem Schmelzpunkt gehalten. Noch bessere schwindigkeit von 36,4 kg/min zugegeben und
Resultate werden erhalten, wenn man das Metallbad metallurgischer Koks wurde mit einer Geschwindigauf
eine Temperatur von ungefähr 100° C über keit von 4,4 kg/min zugegeben. Die Schmelze kochte
seinem Schmelzpunkt hält. Höhere Temperaturen heftig, und das Carbonat und der Koks wurden
ergeben bessere Resultate, da der Dampfdruck der 40 nahezu augenblicklich miteinander umgesetzt. Der
flüchtigen Verunreinigungen erhöht wird, da weiter- Konverter wurde durch Verbrennen von Erdgas mit
hin thermodynamisch vollständigere Reaktionen einem stöchiometrischen Überschuß an Sauerstoff
sichergestellt werden, wenn die Verunreinigungen als zwischen 1590 und 1640° C gehalten. Die Sauerflüchtige Oxyde entfernt werden, und da schließlich stoffmenge war derart, daß das aus dem Konverter
die Menge des gelösten Sauerstoffs die Antriebskraft 45 austretende Gas 0 bis 3 % Kohlenmonoxyd enthielt,
für diese Oxydationsreaktionen erhöht. Neben einer Das Kohlenmonoxyd aus der Reduktion von Nickelraschen Entfernung von Schwefel bis herunter auf oxyd durch Kohle war deshalb weitgehend im Konungefähr
0,05 %> und sogar unter ungefähr 0,01 °/o verter in Kohlendioxyd verbrannt worden, wobei es
können Verunreinigungen, wie Blei und Wismut, bis einen beträchtlichen Anteil des Wärmebedarfs für
auf praktisch nicht mehr aufzufindende Mengen 5° diesen Zweck lieferte. Staubverluste aus dem Konbeseitigt
werden. Die Behandlung bei unteratmo- verter waren vernachlässigbar,
sphärischem Druck wird vorteilhafterweise nach der Nachdem ein Teil der Charge abgestochen worden Beseitigung der Verunreinigungen ohne weitere war, wurde mit dieser Charge ein weiterer Versuch Sauerstoffzugabe fortgesetzt, um das Metall zu ent- bei höheren Schmelzgeschwindigkeiten durchgeführt, gasen. 55 Bei der Zugabe von 45,4 kg/min Carbonat war die
sphärischem Druck wird vorteilhafterweise nach der Nachdem ein Teil der Charge abgestochen worden Beseitigung der Verunreinigungen ohne weitere war, wurde mit dieser Charge ein weiterer Versuch Sauerstoffzugabe fortgesetzt, um das Metall zu ent- bei höheren Schmelzgeschwindigkeiten durchgeführt, gasen. 55 Bei der Zugabe von 45,4 kg/min Carbonat war die
Nach den Raffinierungs- und Deoxydationsvor- Reaktion des Carbonats und des Koks immer noch
gangen kann das Metallbad abschließend durch Zu- rascher als die Zugabegeschwindigkeit. Die Menge
satz von Kohle, Silicium, Aluminium oder Calcium/ des den kleinen Konverter verlassenden Gases war
Silicium, deoxydiert werden. Die Deoxydation kann höher als die verfügbare Kapazität des Abzugauch
dadurch ausgeführt werden, daß man einen 60 systems. Es sind also sogar noch höhere Schmelz-Strahl
aus Methan oder einem anderen gasförmigen geschwindigkeiten möglich, wenn für diesen Zweck
Kohlenwasserstoff gegen das turbulente Bad richtet speziell gebaute Vorrichtungen verwendet werden,
oder daß man ein reduzierendes Gas, welches Koh- . .
lenmonoxyd, Wasserstoff oder Methan enthält, durch B e 1 s ρ 1 e 1 2
das geschmolzene Bad hindurchführt oder daß man 65 Eine ähnliche Nickelcharge, wie sie im vorherdas Bad oberflächlich mit solchen reduzierenden gehenden Beispiel erhalten worden war, die 0,8 °/o Gasen bebläst. Vorteilhafterweise wird, nachdem Schwefel enthielt und bei 1590° C gerade mit Sauersowohl die weitere Entfernung von Verunreinigungen stoff gesättigt war, wurde in einem Vakuuminduk-
lenmonoxyd, Wasserstoff oder Methan enthält, durch B e 1 s ρ 1 e 1 2
das geschmolzene Bad hindurchführt oder daß man 65 Eine ähnliche Nickelcharge, wie sie im vorherdas Bad oberflächlich mit solchen reduzierenden gehenden Beispiel erhalten worden war, die 0,8 °/o Gasen bebläst. Vorteilhafterweise wird, nachdem Schwefel enthielt und bei 1590° C gerade mit Sauersowohl die weitere Entfernung von Verunreinigungen stoff gesättigt war, wurde in einem Vakuuminduk-
tiönsofen mit 180 Zyklen und einer Kapazität von
750 Kilowatt gehalten. Der Ofen wurde allmählich auf ein Endvakuüm von ungefähr 0,1mm Quecksilber
evakuiert, wobei bis zu 6 Stufen einer Tstufigea
Dampfstrählptiaipe verwendet wurden. Wenn das
Vakuum unter 100 mm Quecksilber abgesenkt wurde, dann trat wegen des raschen Abzugs von SO2 ein
heftiges Kochen ein. Nach einer gesamten Evakuierungszeit von annähernd 2 st ergab eine Analyse nur
mehr noch 0,003 % Schwefel. Die Charge wurde dann unter Verwendung von Graphit als Reduktionsmittel
deoxydiert, um ein Metall herzustellen, welches 0,003 °/o Schwefel und ungefähr 0,01 Vo Kohlenstoff
enthielte
Claims (12)
1. Verfahren zur Reduktion von Nickeloxyd Reduktion und Raffinierung von Metalloxyden und
oder Cobaltoxyd oder einer in ein solches Oxyd Nickel und nickelhaltigen Materialien durch pyrozersetzbaren
Verbindung, bei welchem dieses 5 metallurgische und vapometallurgische Techniken.
Ausgangsmaterial gemeinsam mit einem kohlen- Nickeloxyd ist häufig ein Zwischenprodukt bei der stoffhaltigen Reduktionsmittel in ein geschmolze- großtechnischen Gewinnung von Nickel aus oxynes Bad aus Nickel oder Cobalt eingeführt wird, dischen oder sulfidischen Nickelerzen. Beispielsweise dadurch gekennzeichnet, daß die Oxyde wird bei der Behandlung von Lateriterzen durch einem Bad, welches mindestens 0,01 % gelösten io selektive Reduktion und ammoniakalische Ammo-Sauerstoff enthält, gemeinsam mit einem kohlen- niumcarbonatauslaugung Nickeloxyd erhalten, wenn stoffhaltigen Reduktionsmittel zugeführt werden, das ausgefallene basische Nickelcarbonat calciniert und daß das durch die Umsetzung des Reduk- wird. Bei der Behandlung von Sulfiderzen wird ein tionsmittels mit dem gelösten Sauerstoff erzeugte Nickelsulfidkonzentrat, das durch Steinabscheidung Kohlenmonoxyd über dem Bad mit einem Brenn- 15 und langsame Abkühlung und anschließende Zerstoff und einem freien Sauerstoff enthaltenden kleinerung erhalten wird, zu Nickeloxyd geröstet. Gas verbrannt wird, um Wärme für die Aufrecht- Nickeloxyd, welches durch eines dieser Verfahren erhaltung des Bads zu erzeugen. erhalten worden ist, kann, sofern es ausreichend rein
Ausgangsmaterial gemeinsam mit einem kohlen- Nickeloxyd ist häufig ein Zwischenprodukt bei der stoffhaltigen Reduktionsmittel in ein geschmolze- großtechnischen Gewinnung von Nickel aus oxynes Bad aus Nickel oder Cobalt eingeführt wird, dischen oder sulfidischen Nickelerzen. Beispielsweise dadurch gekennzeichnet, daß die Oxyde wird bei der Behandlung von Lateriterzen durch einem Bad, welches mindestens 0,01 % gelösten io selektive Reduktion und ammoniakalische Ammo-Sauerstoff enthält, gemeinsam mit einem kohlen- niumcarbonatauslaugung Nickeloxyd erhalten, wenn stoffhaltigen Reduktionsmittel zugeführt werden, das ausgefallene basische Nickelcarbonat calciniert und daß das durch die Umsetzung des Reduk- wird. Bei der Behandlung von Sulfiderzen wird ein tionsmittels mit dem gelösten Sauerstoff erzeugte Nickelsulfidkonzentrat, das durch Steinabscheidung Kohlenmonoxyd über dem Bad mit einem Brenn- 15 und langsame Abkühlung und anschließende Zerstoff und einem freien Sauerstoff enthaltenden kleinerung erhalten wird, zu Nickeloxyd geröstet. Gas verbrannt wird, um Wärme für die Aufrecht- Nickeloxyd, welches durch eines dieser Verfahren erhaltung des Bads zu erzeugen. erhalten worden ist, kann, sofern es ausreichend rein
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ist, für Legierungszwecke verwendet werden. Oftmals
kennzeichnet, daß das Bad mindestens 0,01 °/o 20 ist jedoch eine reinere Nickelform erforderlich, und
gelösten Sauerstoff aufweist, aber nicht mit Sauer- deshalb muß das Nickeloxyd für eine weitere Raffistoff
gesättigt ist. nierung reduziert werden. Während der Reduktion
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 von Nickeloxyd treten häufig unangenehme Schwefeloder
2, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxyd verunreinigungen auf, sofern nicht teuere Brennoder
die in Oxyd zersetzbare Verbindung dem 25 stoffe verwendet werden, die keinen Schwefel ent-Bad
in Form von Briketts zugeführt wird. halten. Wenn nicht Brennstoffe verwendet werden,
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- die einen niedrigen Schwefelgehalt aufweisen, dann
kennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Reduk- muß der im geschmolzenen Nickel gelöste Schwefel
tionsmittel in die brikettierte Verbindung einver- daraus entfernt werden, beispielsweise durch Beleibt
wird. 30 handlung mit einem kalkreichen Flußmittel. Dieses
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- letzte Verfahren ist nicht vollständig zufriedenstelkennzeichnet,
daß das kohlenstoffhaltige Reduk- lend, da bei ihm eine zusätzliche Behandlung und
tionsmittel ein flüssiger Kohlenwasserstoff ist. zusätzliche Flußmittel erforderlich sind und da es
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden zeitraubend ist und Schwierigkeiten hervorrufen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiger 35 kann, welche die Feuerfestigkeit des Ofens betreffen.
Kohlenwasserstoff in die Pellets in Mengen ein- Zwar wurden Versuche gemacht, die obigen Schwiegearbeitet
wird, welche ausreichen, die Stöchio- rigkeiten und andere Nachteile zu überwinden,
metrie der Reduktionsreaktion zufrieden zu stellen. jedoch war keiner dieser Versuche vollständig zu-
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden friedenstellend, wenn er in einen großtechnischen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 40 Maßstab übertragen wurde.
Metallbad oberflächlich mit freiem Sauerstoff Es wurde nunmehr gefunden, daß Metalloxyde,
enthaltendem Gas beblasen wird, um den Sauer- und zwar Nickeloxyde, Cobaltoxyde und Verbinstoffgehalt
auf mindestens 0,01 °/o zu halten. düngen, die sich in der Wärme in solche Oxyde
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden zersetzen, direkt durch eine Kombination von pyro-Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Bad 45 metallurgischen und vapometallurgischen Vorgängen
auf mindestens 50° C über dem Schmelzpunkt kontinuierlich geschmolzen und raffiniert werden
gehalten wird. können. Die Kombination dieser Prozesse erlaubt die
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verwendung von Brennstoffen, die beträchtliche
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Mengen Schwefel enthalten, und ergibt außerdem ein
Beendigung der Reduktion der Oxydverbindung 50 Verfahren zur Verringerung des Gehalts an Verdas
Bad erhitzt wird, um den Gehalt an auf- unreinigungen, wie z. B. Blei, Zink, Cadmium, Wisgelöstem
Sauerstoff durch das Reduktionsmittel mut, Antimon und andere Verunreinigungen, die
zu verringern, und daß dann das Metall abge- flüchtig sind oder flüchtige Oxyde haben. Das durch
stachen wird. das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Produkt
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden 55 besitzt einen niedrigen Gehalt an gelösten Gasen und
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß min- eignet sich besonders für kontinuierliches Gießen,
destens ein Teil des Metalls vom Bad entfernt Gemäß der Erfindung wird also ein Verfahren zur und einem unteratmosphärischen Druck aus- Reduktion von Nickeloxyd oder Cobaltoxyd oder gesetzt wird, um Verunreinigungen zu entfernen. einer in solche Oxyde zersetzbaren Verbindung vor-
destens ein Teil des Metalls vom Bad entfernt Gemäß der Erfindung wird also ein Verfahren zur und einem unteratmosphärischen Druck aus- Reduktion von Nickeloxyd oder Cobaltoxyd oder gesetzt wird, um Verunreinigungen zu entfernen. einer in solche Oxyde zersetzbaren Verbindung vor-
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch ge- 60 geschlagen, welches dadurch ausgeführt wird, daß
kennzeichnet, daß der genannte Teil noch Sauer- man das Oxyd oder die Verbindung gemeinsam mit
stoff enthält. einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in ein
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden geschmolzenes Bad aus Nickel oder Cobalt einAnsprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Bad führt, welches mindestens 0,01 °/o gelösten Sauerstoff
oder ein Teil des Bads, das bzw. der noch Sauer- 65 enthält, und daß man Kohlenmonoxyd, welches
stoff enthält, einem unteratmosphärischen Druck durch Reaktion des Reduktionsmittels mit dem gevon
weniger als 0,01 at ausgesetzt wird. lösten Sauerstoff erzeugt wird, über dem Bad mit
einem Brennstoff und einem freien Sauerstoff ent-
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