DE2716591A1 - Verfahren zur reduktion von molybdaenitkonzentraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Ferromolybdän aus einem Molybdänitkonzentrat, insbesondere aus Kupfer enthaltenden Molybdänitkonzentraten; sie betrifft speziell die Umwandlung eines Molybdänitkonzentrats in Ferromolybdän unter gleichzeitiger Entfernung von Verunreinigungen durch Direktreduktion mit Sulfid-bildenden Reduktionsmitteln.

Bei der Herstellung eines Molybdänitkonzentrats aus Molybdänerzen aus Lagerstätten, die Kupfer- und Molybdänmineralien enthalten, ist eine vollständige Trennung des Kupferminerals von dem Molybdänmineral nicht immer möglich. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Ferromolybdän wird das Molybdänitkonzentrat mit Luft oder Sauer- stoff geröstet, wonach das dabei erhaltene handelsübliche Molybdänoxid direkt oder nach einer metallothermischen Reduktion (beispielsweise mit Ferrosilicium) zu Ferromolybdän für die Herstellung von Stahl verwendet wird. In beiden Fällen bleibt der Kupfergehalt des Konzentrats unbeeinflußt, d.h. das Kupfer begleitet das Molybdänoxid oder Ferromolybdän, was ein Nachteil bei seiner Verwendung für die Herstellung von Stahl ist. Normalerweise darf das Ferromolybdän nur einen maximalen Kupfergehalt aufweisen, der häufig 0,5% Kupfer beträgt.

Während der Röstung des Molybdänitkonzentrats entsteht Schwefeldioxid, das ernste Umweltprobleme schafft.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Überwindung oder Verminderung dieser Schwierigkeiten durch Schaffung eines Verfahrens, bei dem die Röstung vollständig oder teilweise eliminiert wird und der Großteil des Schwefels sowie des Kupfers, das gegebenenfalls vorhanden ist, in eine Sulfid enthaltende Schlacke überführt wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß das Molybdänsulfid in dem Molybdänitkonzentrat mittels einer Schmelze von Ferromangan oder einer Mischung aus Ferromangan und Eisen in der Weise direkt reduziert wird, daß zum Teil eine Metallphase gebildet wird, die hauptsächlich aus Ferromolybdän besteht, das von Kupfer und Schwefel gereinigt ist, und daß zum Teil eine Schlackenphase gebildet wird, die hauptsächlich aus Mangansulfid besteht, wobei letztere den Hauptanteil des Kupfers enthält, das gegebenenfalls vorhanden ist. Das dabei erhaltene Mangansulfid kann kommerziell verwendet werden als Zusatz bei der Herstellung von bestimmten Stahlsorten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß man Ferromangan oder eine Mischung aus Ferromangan und Eisen in einem Lichtbogenofen, Induktionsofen oder einem Konverter mit einer feuerfesten Auskleidung schmilzt, wonach man das Molybdänitkonzentrat einführt. Der Eisengehalt sollte bei einem solchen Wert gehalten werden, daß die Schlackenphase und die Metallphase nach beendeter Reaktion ohne Schwierigkeiten aus dem Ofen abgezogen (abgestochen) werden können. Der Ofen oder der Konverter ist zweckmäßig so gestaltet, daß das Konzentrat in Form einer Suspension in einem Gas eingeführt werden kann. Die feuerfeste Auskleidung des Ofens besteht zweckmäßig aus Aluminiumoxid.

Bäder von Eisen, Mangan und Molybdän enthalten eine bestimmte Menge Kohlenstoff, die in Abhängigkeit von dem verwendeten Ausgangsmaterial und insbesondere von der Ferromanganqualität variiert. Gleichzeitig mit oder nach der Zugabe des Molybdänkonzentrats kann ein Oxydationsmittel zugesetzt werden, um den Kohlenstoffgehalt in dem Bad zu vermindern. Das Oxydationsmittel kann aus Molybdänoxid (einem gerösteten Molybdänitkonzentrat) oder einem Eisenerzkonzentrat bestehen. Alternativ kann die Entkohlung unter Verwendung von Luft oder Sauerstoff durchgeführt werden.

Erforderlichenfalls können gleichzeitig mit oder nach der Zugabe des Konzentrats oder Oxydationsmittels weitere Reduktionsmittel, z.B. feinteiliger Kohlenstoff, zugegeben werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel 1

In einem kleinen Induktionsofen mit Graphittiegeln oder

Magnesit plus Graphit-Tiegeln wurden Molybdänitkonzentrat-Reduktionsversuche mit Ferromangan durchgeführt. Der Betrieb des Ofens erfolgte mit etwa 27 kVA bei einer Frequenz von 3400 Hz mit einer Schmelzkapazität von bis zu einigen kg.

Es wurden Versuche mit vier verschiedenen Molybdänitkonzentraten durchgeführt, die enthielten: (a) 55,3% Mo, 0,38% Cu, 0,024% Pb, (b) 56,4% Mo, 0,44% Cu, 0,019% Pb, (c) 56,4% Mo, 0,03% Cu, 0,080% Pb und (d) 56,0% Mo, 0,68% Cu, 0,040% Pb. Als Reduktionsmittel wurde Ferromangan, das 77,5% Mn, 6,8% C und 0,75% Si enthielt, selbst oder in Kombination mit Eisen in Form von Zunder bzw. Schrott (Versuche 3 bis 6 und 9) oder ein Eisenerzkonzentrat, das 69,6% Fe und 0,60% SiO[tief]2 enthielt (Versuche 7 und 8), verwendet.

In dem Versuch 1 wurde das Ferromanganmaterial mit dem Molybdänitkonzentrat gemischt und aus der Mischung wurden kleine Briketts (Durchmesser 50 mm, Höhe 30 mm) hergestellt. Die Briketts wurden in einem Graphittiegel geschmolzen.

In dem Versuch 2 wurden auf die gleiche Weise wie in dem Versuch 1 Briketts hergestellt. Zur Eliminierung eines möglichen Einflusses auf das Tiegelmaterial wurde eine Magnesit-Auskleidung verwendet. Aufgrund der Reaktion zwischen der Schlacke und der Magnesit-Auskleidung konnte die Schlacke nicht gewogen werden.

In dem Versuch 3 wurden das Ferromangan und der Eisenschrott in einem Magnesit-Tiegel geschmolzen, wonach das brikettierte Molybdänitkonzentrat zugegeben wurde. Die Schlacke reagierte in diesem Falle mit dem Tiegelmaterial ebenfalls.

In dem Versuch 4 wurde eine Mischung aus Ferromangan und dem Konzentrat brikettiert. Eisenschrott und die Hälfte des

Brikettmaterials wurden in einem Magnesit-Tiegel geschmolzen und der Rest der Briketts wurde zugegeben. Die Schlacke reagierte auch in diesem Falle mit dem Tiegel.

In dem Versuch 5 wurden der Eisenschrott und die brikettierte Mischung aus Ferromangan und dem Konzentrat gemeinsam in dem in den Versuchen 6 bis 9 verwendeten Graphittiegel geschmolzen.

Der Versuch 6 wurde unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie der Versuch 4, jedoch in einem Graphittiegel, durchgeführt.

In dem Versuch 7 wurde das Eisenerzkonzentrat in Form eines Pulvers zusammen mit Briketts aus Ferromangan und dem Molybdänitkonzentrat geschmolzen.

In dem Versuch 8 wurde das Eisenerzkonzentrat mit den anderen Bestandteilen gemischt und die Mischung wurde brikettiert und geschmolzen.

In dem Versuch 9 wurden alle Bestandteile gemeinsam in dem Tiegel geschmolzen.

Weitere Einzelheiten des Versuchs und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind aus der weiter unten folgenden Tabelle I zu ersehen.

Mit den in dem Versuch 4 erhaltenen Metallen wurden weitere Versuche unter Einleiten von Sauerstoff durchgeführt. Die Schlacke aus der Reduktionsstufe wurde entfernt und durch eine stark basische Schlacke ersetzt. Durch eine Aluminiumoxidlanze mit einem Innendurchmesser von 2 mm an ihrer Spitze wurde Sauerstoff eingeleitet. Nach dem Einleiten enthielt das

Metall 53,0% Mo, 41,0% Fe, 5,0% Mn, 0,026% C und 0,063% S.

Die durchgeführten Versuche zeigten, daß es durch Reduktion eines Molybdänitkonzentrats mit Ferromangan möglich ist, eine Metallphase mit 50 bis 60% Molybdän, einem Mangangehalt von 5% (der durch Verwendung eines Eisenerzkonzentrats als Eisenquelle vermindert werden kann), einem Kupfergehalt von weniger als 0,05%, einem Kohlenstoffgehalt von etwa 5% (der durch Einleiten von Sauerstoff vermindert werden kann) und einem Schwefelgehalt unterhalb 0,1% herzustellen.

Beispiel 2

Es wurden ähnliche Versuche wie in Beispiel 1 in Graphit-Tiegeln durchgeführt. Es wurden zwei verschiedene Molybdänitkonzentrate verwendet, die enthielten: (e) 53,4% Mo, 0,16% Cu, 0,008% Pb, (f) 46,6% Mo, 1,12% Cu, 0,028% Pb. Es wurden zwei Ferromangan-Arten verwendet, die enthielten: (I) 77,5% Mn, 6,8% Cu, 0,75% Si und (II) 76,5% Mn, 6,85% Cu, 0,10% Si. In allen Versuchen wurden die Materialien gemischt und brikettiert, dann wurden sie in den Tiegel eingeführt und geschmolzen, wobei die Charge einige Minuten lang gerührt wurde. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind aus der weiter unten folgenden Tabelle II zu entnehmen.

Beispiel 3

In einem 70 kW-Lichtbogenofen wurden unter Verwendung eines MoS[tief]2-Konzentrats, das 52,1% Mo, 1,62% Fe, 1,22% Cu, 0,007% Pb enthielt, und von Ferromangan, das 77,3% Mn, 6,9% C, 1,0% Si enthielt, Versuche durchgeführt. Die Materialien wurden in einer Stabmühle gemischt, bevor sie in den Ofen eingeführt wurden.

Bei allen Versuchen bildeten sich eine leicht fließende

Schlacke sowie eine viskose Metallschicht, nachdem die Mischung eingeführt worden war. Bei dem ersten Versuch wurde die Schlacke abgezogen (abgestochen) und das Metall wurde sich abkühlen gelassen, später wurde es aus dem Ofen herausgebrochen. Bei den nachfolgenden Versuchen wurde die Schlacke abgezogen (abgestochen) und danach wurde eine Schlacke aus Kalk mit 10% Flußspat zugegeben, wonach der Ofen erneut erhitzt wurde. Das Metall wurde dann geschmolzen und konnte abgezogen (abgestochen) werden. Wenn Sauerstoff eingeleitet wurde, erfolgte dies nach dem Schmelzen der zweiten Schlacke. Der Sauerstoff wurde in Richtung auf die Metalloberfläche eingeleitet. Die weiter unten folgende Tabelle III gibt die Zusammensetzung der Ausgangsmischung und die Analysenwerte für das Metall ohne Einleiten von Sauerstoff und für die Schlacke an. Die ebenfalls weiter unten folgende Tabelle IV gibt die Ergebnisse des Einleitens von Sauerstoff an.

Tabelle I

Fortsetzung von Tabelle I

Tabelle II

Fortsetzung von Tabelle II

Tabelle III

Fortsetzung von Tabelle III

Tabelle IV

Claims (8)

1. Verfahren zur Reduktion von Molybdänitkonzentraten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Molybdänitkonzentrat einer Schmelze von Ferromangan oder einer Mischung aus Ferromangan und Eisen zugesetzt wird unter Bildung einer Mangan, Schwefel und Kupfer enthaltenden Schlackenphase und einer Molybdän und Eisen enthaltenden Metallphase, die von Kupfer und Schwefel gereinigt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen in einer elektrisch beheizten, mit einem feuerfesten Material ausgekleideten Ofeneinheit durchgeführt wird und daß der Eisengehalt dadurch bei einem solchen Wert gehalten wird, daß die Schlackenphase und die Metallphase ohne Schwierigkeiten aus dem Ofen abgezogen (abgestochen) werden können.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Ofeneinheit um einen Konverter handelt, der so gestaltet ist, daß die Zugabe des Konzentrats in Form einer Suspension des Konzentrats in einem Gas erfolgen kann.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Auskleidung aus Aluminiumoxid besteht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit oder nach der Zugabe des Konzentrats ein Reduktionsmittel zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel feinteilige Kohle verwendet wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zugabe eines oder mehrerer Oxidationsmittel die Endeinstellung des Kohlenstoffgehaltes in dem erhaltenen Metall erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxydationsmittel Molybdänoxid verwendet wird.