DE265305C

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Publication number: DE265305C
Application number: DENDAT265305D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ju 265305 KLASSE 18^. GRUPPE

in LONDON.

Vorliegende Erfindung betrifft die Reduktion von Eisenoxyden und die Herstellung von Eisen aus verschiedenen oxydischen Erzen, wie die unmittelbare Herstellung von Stahl in verschiedenen Handelsqualitäten aus derartigen Erzen. Das Verfahren ist anwendbar auf alle Arten Eisenoxyd, welche zerkleinert, gemahlen und gemischt werden können, und ist besonders geeignet zur wirtschaftlichen

ίο Behandlung oxydischer Konzentrate sowie von solchen Erzen, welche bereits in der Natur in fein verteiltem Zustand vorkommen, wie z. B. magnetischer Eisensand mit oder ohne Gehalt an Titan.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird eine Beschickung in der Weise her-. gestellt, daß das Eisenoxyd, falls es nicht schon in verhältnismäßig feiner Verteilung vorliegt, gemahlen und gepulvert und dann mit einer genügenden Menge eines Chlorides gemischt wird, welches imstande ist; in Gegenwart von Eisenoxyd und Kieselsäure Silikate zu bilden, z.B. mit den gemahlenen Chloriden, von Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium, Strontium, Barium oder Aluminium. Die Menge des benötigten Chlorids ändert sich mit dem Charakter der zu behandelnden Erze und des gebrauchten besonderen Chlorids. Unter den meisten Verhältnissen ist Natriumchlorid das geeignetste und wirtschaftlichste Mittel; die für die Tonne Erz benötigte Menge beträgt 10 bis 25 Prozent dieses Gewichts, doch benötigen Erze mit einem hohen Gehalt an Phosphor oder Schwefel mehr Chlorid als Erze, welche derartige Verunreinigungen nicht enthalten. Das sich bei der Umsetzung entwickelnde Chlor bewirkt die Beseitigung des im Erze enthaltenen Schwefels und Phosphors. Zu dieser Beschickung muß eine genügende Menge Kieselsäure (falls sie nicht schon im richtigen Verhältnis im Erz vorhanden war) oder kieselsäurehaltiges 'Material zugegeben werden, gleichzeitig mit einer entsprechenden Menge . basischer Stoffe, wie Kalk, Magnesia oder Aluminiumoxyd, alles gemahlen. Gewöhnlich werden 2 Gewichtsteile Kieselsäure auf 3 Gewichtsteile basischer Zuschläge gebraucht, was gewöhnlich genügt, um eine leicht schmelzbare und flüssige Schlacke zu erzeugen. Diese Zuschläge betragen 15 bis 30 Prozent des Erzgewichts.

Die Verhältnisse der Komponenten der Schlacke können so gewählt werden, daß die Schlacke entweder sauer oder basisch wird, je nach der Zweckmäßigkeit im Hinblick auf das Herdfutter oder andere während der Erzbehandlung zu beobachtende Bedingungen.

Die Eisenoxyde können, falls sie ohne Luftzutritt in Gegenwart von Kieselsäure und eines solchen Chlorids (z. B. Natriumchlorid) einer genügenden Hitze ausgesetzt werden, zu Metall, ohne Anwendung kohlehaltiger Substanzen irgendwelcher Art, reduziert werden. Es wird angenommen, daß unter geeigneten thermischen Bedindungen und in Gegenwart von Eisenoxyd und kieselsäurehaltigem Material die Bestandteile der oben erwähnten Chloride unter gleichzeitiger Bildung von metallischem Eisen dissoziiert werden. Auf diese Weise

wird aus Natriumchlorid Natriumsilikat gebildet; die Bildung dieser Verbindung ist ein wesentlicher Faktor in dem Reduktionsprozeß. Bei der Behandlung titanhaltiger Erze wird zu der Erzbeschickung Mangandioxyd in Form eines Manganerzes oder in irgendeiner anderen Form gegeben, und alles gut gemischt. Die Menge dieses Dioxyds ändert sich von 2 bis zu 6 Prozent oder darüber des Gewichts der Erzbeschickung, je nach dem Charakter des Erzes und dem Gehalt an Titan.

Falls Stahl statt Eisen unmittelbar aus irgendeinem Eisenoxyd hergestellt werden soll, kann man zu der Erzbeschickung außer den 2 bis 6 Gewichtsprozenten Mangandioxyd noch in an sich bekannter Weise ein kohleabgebendes Material zugeben, welches entweder in fein verteiltem Zustande mit der Beschickung innig gemischt wird oder (vorzugsweise) in weniger feinem Zustande in den Herd gebracht wird, bevor das Erz aufgeschüttet wird. Das kohleabgebende Material kann aus Graphit oder irgendeiner anderen, geeigneten Form von Kohlenstoff bestehen, wie z. B. reinem gemahlenen Koks oder Antrazit, und dient lediglich zur Kohlung des bereits reduzierten Eisens zu Stahl in dem gewünschten Maße. Die Menge des erforderlichen Kohlenstoffs ändert sich von -I bis 3 Prozent oder darüber des Erzgewichts, je nach dem Charakter des herzustellenden Stahles und des verwendeten Kohlenstoffes.

Die auf diese Weise hergestellte Beschickung wird in ein geeignetes feuerfestes und schlackebeständiges Gefäß, Retorte oder Behälter gegeben und dann ohne Luftzutritt in beliebiger Weise oder in einem Öfen beliebiger Konstruktion erhitzt, in dem es möglich ist, hohe Temperaturen zu erzeugen und zu erhalten, die gleich oder etwas höher sind als der Schmelzpunkt von reinem Eisen oder Stahl, also ungefähr 1650 ° C. oder darüber. Mit Vorteil kann die hergestellte Beschickung der nötigen Hitze in einem offenen, mit Siemens-Regenerativgasfeuerung versehenen Herdofen unterworfen werden.

Die Oberfläche der Beschickung kann gegen Zutritt der atmosphärischen Luft und vor der oxydierenden Wirkung der Flamme oder Ofengase bei den hohen Temperaturen durch die unten erwähnte Anwendung von kohlehaltigem Material geschützt werden, bis diese Oberfläche durch die beim Verfahren sich ergebende geschmolzene Schlacke bedeckt ist. Das Hauptergebnis der Verfahrens wird verschlechtert oder vernichtet, falls nicht der Inhalt der behandelten Erzbeschickung vor Oxydation durch Luft in geeigneter Weise geschützt wird. Andernfalls wird ein großer Teil des reduzierten Eisens¹, das noch in schwammiger oder ungeschmolzener Form vorhanden ist, wieder oxydiert, sobald die reduzierenden Bedingungen oder Mittel zu wirken aufgehört haben. Ein geeignetes und wirksames Verfahren zum Schutz der Erzbeschickung auf dem offenen Herdofen bis zur Bildung der nötigen Schlackendecke besteht in der beim Schmelzen von Metallen bekannten Anwendung einer dünnen Decke von kohlehaltigem Material, wie Koksgrieß oder Kohlegrus, vorzugsweise Anthrazit. Bei der hohen Temperatur der Oxydationsflamme wird eine Atmosphäre von Kohlenoxyd über der Oberfläche der Erzbeschickung gebildet, welche' verhindert, daß die Luft reduziertes Metall in dem Erz darunter oxydiert.

Ein ähnliches Ergebnis kann mittels eines vom Generator genommenen kleinen Gasstromes gewonnen werden, welcher so durch ein geeignetes Rohr auf die Oberfläche der Bsechickung geleitet wird, daß ihre Oxydation verhindert wird. Aus den angeführten Gründen ist es klar, daß gewöhnliche Schmelzofen aller Art mit Gebläse für das vorliegende Verfahren ungeeignet sind.

Die Temperatur, welche auf dem Herd eines Siemens-Regenerativofens mit einer nicht oxydierenden Flamme erzielt werden kann, genügt selten oder nie für den Zweck vorliegender Erfindung.

Der Ofenherd soll aus feuerfestem Material bestehen oder mit solchem Material gefüttert sein, welches der Einwirkung kc-rridierender Schlacken widersteht. In den meisten Fällen genügt ein Herd oder ein Herdfutter aus Chromit. Bei der Behandlung von Erzen mit einem hohen Gehalt an Phosphor ist es manchmal wünschenswert, die Beschickung einer mäßigen Hitze von ungefähr 850⁰C. während einer Stunde oder mehr auszusetzen und die größte Hitze später zur Vollendung der Arbeit anzu- ϊοο wenden.

Es wurde festgestellt, daß es bei der praktischen Ausführung des Verfahrens vorteilhaft ist, wenn das geschmolzene Eisen oder der Stahl abgestochen wird, 10 bis 25 Prozent von .105 dem aus jedem Arbeitsgange sich ergebenden geschmolzenen Metall auf dem Herde zu belassen und so die Hitze auf dem Boden des Herdes zurückzuhalten und ein Metallbad zur Aufnahme der folgenden Beschickung zu bilden. Auf diese Weise erhält man ein ununterbrochenes Verfahren.

Die zur unmittelbaren Herstellung von Eisen oder Stahl aus den Erzen mit dem Siemensschen offenen Herdofen benötigte Zeit schwankt zwischen 3 bis 6 Stunden, je nach Größe und Zusammensetzung der Beschickung, dem Herdfutter, sowie bis zu einem gewissen Grade, dem Charakter des behandelten Eisenoxyds. Nach vorliegendem Verfahren kann auf diese Weise raffiniertes Eisen mit einem Gehalt von 99 Prozent reinem Eisen, sowie Stahl mit jedem ge-

wünschten Kohlenstoffgehalt hergestellt werden, und zwar unmittelbar aus dem Erz in einem Arbeitsgang.
Obwohl es gewöhnlich wünschenswert ist, daß die zu behandelnden Erze in feiner Verteilung vorliegen, und obwohl die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn alle in der Beschickung enthaltenen Materialien fein gemahlen und innig gemischt sind, bevor sie der

ίο Einwirkung der Hitze unterworfen werden, so ist die Anwendung dieses Verfahrens nicht vollständig auf diese Fälle beschränkt, vielmehr kann eine Erzbeschickung in der oben beschriebenen Weise hergestellt werden, in der nur ein Teil der Materialien, aus denen sie besteht, in einen Zustand verhältnismäßig feiner Verteilung gebracht worden ist, so z. B. Erze oder andere Materialien, welche nicht bis zu gleicher Korngröße gemahlen, oder welche nach der Zerkleinerung nicht gesiebt worden waren, so daß also einzelne Teile so fein wie Sand sind, während andere Teile Körner und Stücke verschiedener Größe enthalten können.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Herstellung von Eisen oder Stahl aus Eisenoxyden, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenoxyde unmittelbar durch Hitze in Berührung mit einer ' Mischung von Natriumchlorid oder gleichwertigen Verbindungen und Kieselsäure oder kieselsäurehaltigem Material unter Verhinderung des freien Luftzutritts und unter Anwendung eines Flußmittels zu Metall reduziert werden.
2. Verfahren zur unmittelbaren Herstellung von raffiniertem Eisen aus oxydischen Eisenerzen, dadurch gekennzeichnet, daß das gemahlene oder fein verteilte Erz mit Kieselsäure oder kieselsäurehaltigem Material und Natriumchlorid oder gleichwertigen Verbindungen sowie mit Kalk oder gleichwertigen basischen Materialien gemischt und die Mischung der Einwirkung von Hitze unter Ausschluß des freien Luftzutritts unterworfen wird.
3. Verfahren zur Herstellung von Eisen und Stahl aus titanhaltigen Eisenerzen, dadurch gekennzeichnet, daß das gemahlene oder fein verteilte Erz mit Kieselsäure oder kieselsäurehaltigem Material, Natriumchlorid oder gleichwertigen Verbindungen, Kalk oder gleichwertigem basischen Material, sowie mit Mangandioxyd gemischt und dann diese Mischung der Einwirkung von Hitze unter Ausschluß des freien Luftzutritts unterworfen wird.