DE2716840A1 - Behandelte basische konverterschlacke und verfahren zur behandlung von basischer konverterschlacke - Google Patents

Behandelte basische konverterschlacke und verfahren zur behandlung von basischer konverterschlacke

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf behandelte basische Konverterschlacke und ein Verfahren zur Behandlung von basischer Konverterschlacke, wobei unbehandelte Schlacke in geschmolzenem Zustand einer Oxydationsbehandlung und einer Behandlung zur Einstellung der Basizität durch Zugabe eines SiO_-haltigen Materials unterworfen wird, so daß Eisen- oder Mangankomponenten in solche Formen umgewandelt werden können, die deren leichte Wiedergewinnung ermöglichen; nachteilige Phosphorkomponenten werden in anderen Phasen zurückgehalten. Auf diese Weise können Eisen- oder Mangankomponenten ohne Einschluß von Phosphorkomponenten sehr wirksam wiedergewonnen werden.
So betrifft die Erfindung eine behandelte basische Konverterschlacke und ein Verfahren zur Behandlung der basischen Konverterschlacke, wobei Eisen- oder Mangankomponenten in Formen, die deren leichte Wiedergewinnung gestatten, umgewandelt werden.
Im allgemeinen enthält basische Konverterschlacke etwa 1o bis 2o Gewichtsprozent Eisen (mit Bezug auf den Gesamteisen* gehalt)j die erzeugte Schlackenmenge ist ganz erheblich. Es sind schon viele Untersuchungen für die Wiedergewinnung von Eisen aus Schlacke nach Zerkleinerungs- und Mineralbehandlungstechniken für die erneute Verwendung von Schlacke als Eisenquelle angestellt worden. Jedoch ist die erreichte Wiedergewinnungsausbeute außerordentlich niedrig; ale Ergebnis davon wird nur ein kleiner Teil
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von Schlacke aufgearbeitet, während der größere Schlackenanteil nur für erneute entsprechende Verwendungszwecke eingesetzt
wird.
Eine Schwierigkeit bei der Mineralbehandlungswiedergewinnungstechnik liegt darin, daß ein größerer Anteil von Eisenkomponenten, die in basischer Konverterschlacke enthalten sind, im Zustand von divalentem Wustit vorliegt und daß Phosphorkomponenten, die sich bei der Wiederverwendung von Schlacke
als nachteilige Komponenten verhalten, in der Schlacke verbleiben können, ohne daß sie daraus zu entfernen sind.
Wie in Tabelle I gezeigt, besteht die Zusammensetzung der unbehandelten Schlacke nach vollständiger Durchführung
des Konverterstahlherstellungsverfahrens im wesentlichen aus fünf Phasen, d.h. aus Dicalciumsilicat, Tricalciumsilicat,
Wustit, Kalk und Dicalciumferrit, das Titanat in Form
einer festen Lösung enthält, was nachfolgend als Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung bezeichnet wird. Neben diesen
Phasen sind außerdem noch Luppe, CaF2 (Fluorit) und Calciumaluminat in kleinen Mengen vorhanden. Das vorstehend erwähnte Tricalciumsilicat und der Kalk sind nur in einer Schlacke
mit hoher Basizität enthalten. Wie aus Tabelle I ersichtlich ist, liegt ein Großteil der Eisenkomponenten, anders als bei den Eisenklümpchen, in den beiden Phasen von Wustit und
Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung vor, wobei diese Eisenkomponenten, anders als bei den Eisenklümpchen, jeweils nicht
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ferromagnetisch sind, was eine Klassierung und Wiedergewinnung mittels eines Magnettrennverfahrens verhindert. Andererseits sind die in diesem Fall nachteiligen phosphorhaltigen Komponenten grundsätzlich in der Dicalciumsilicat-Phase enthalten. Dabei liegen bei Zugabe von CaF- in großen Mengen die phosphorhaltigen Komponenten in Form von Calciumfluorophosphat vor. Auf diese Weise sind die in der unbehandelten Schlacke enthaltenen Eisenkomponenten insbesondere in den vorstehend genannten Phasen enthalten, wobei sie in ihren oxydierten Zuständen sehr verschieden sind, so daß eine chemische Trennung äußerst schwierig durchzuführen ist. Außerdem besteht für ein magnetisches Trennverfahren wegen der nichtmagnetischen Eigenschaften dieser Eisenkomponenten, anders als bei den Eisenklünpchen, keine Anwendungsmöglichkeit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine behandelte basische Konverterschlacke und ein Verfahren zur Behandlung von basischer Konverterschlacke zu finden, die bzw. das die technischen Nachteile bei der Wiederverwendung der Schlacken als Eisen- oder Manganquelle nicht aufweist, wodurch eine wirkungsvolle Wiederaufarbeitung der Schlacke erreicht werden kann. Außerdem soll die behandelte basische Konverterschlacke in einer solchen Weise behandelt werden, daß die Eisen- oder Mangankomponenten in solchen Strukturen kristallisiert werden können, die ihre einfache Wiedergewinnung erlauben, während die nachteiligen phosphorhaltigen Komponenten in anderen Phasen enthalten sind, so daß die Wiedergewinnung der Eisen- oder Mangankomponenten wirkungsvoll erreicht werden
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kann, ohne daß nachteilige phosphorhaItige Komponenten eingeschlossen sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine behandelte basische Konverterschlacke, die eine Mg-Mn-Ferrit-Phase und eine Dicalciumsilicat-Phase als Hauptmineralbestandteile enthält. Außerdem kann die vorstehend genannte erfindungsgemäße behandelte basische Konverterschlacke mindestens eine Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösungsphase und/oder eine ß-Wollastonit-Phase enthalten.
Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die im wesentlichen aus einer Mg-Mn-Ferrit-Phase und einer Dicalciumsilicat-Phase bestehende behandelte basische Konverterschlacke eine Basizität, d.h. ein Verhältnis CaOZSiO2, von 1,5 bis 2,5 (Molverhältnis) sowie ein Verhältnis von Eisen, verteilt in der Mg-Mn-Ferrit-Phase, zum Gesamteisen der behandelten basischen Konverterschlacke von nicht weniger als 25 % auf. Vorzugsweise liegt die Basizität, d.h. das CaO/SiO_- Verhältnis, im Bereich von 1,7 bis 2,3 (Molverhältnis) und das Verhältnis von Eisen, verteilt in der Mg-Mn-Ferrit-Phase, zum Gesamteisen der behandelten basischen Konverterschlacke nicht unter Ao %.
Das erfindungsgemäBe Verfahren zur Behandlung von basischer Konverterschlacke besteht darin, daß man basische Konverterschlacke im geschmolzenen Zustand einer Oxydationsbehandlung uid dann einer Behandlung zur Einstellung der Basizität
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zur Erzielung eines CaO/SiO.-Verhältnisses (Molverhältnis) im Bereich von 1,5 bis 2,5 durch Zugabe eines SiO.-haltigen Materials unterwirft und danach die Schlacke kilhlt und verfestigt, wobei eine Schlacke erhalten wird, die als Hauptmineralbestandteile eine Mg-Mn-Ferrit-Phase und eine Dicalciumsilicat-Phase enthält, so daß ein Verhältnis von Eisen, verteilt in der Mg-Mn-Ferrit-Phase, zum Gesamteisen der behandelten basischen Konverterschlacke von nicht weniger als 25 % erhalten wird.
In einer weiteren Ausgestaltung wird das erfindungsgemäße Verfahren so geführt, daß die behandelte basische Konverterschlacke nach dem Abkühlen und Verfestigen weiterhin wenigstens eine Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösungsphase und/oder eine ß-Wollastonit-Phase enthält.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Oxydationsbehandlung Sauerstoff in die Schlacke in Anteilen von nicht weniger als Io Nm /Tonne geschmolzener Schlacke eingeblasen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von basischer Konverterschlacke liegt der bevorzugte Basizitätsbereich CaO/SiO. (Molverhältnis) zwischen 1,7 und 2,3 und das Verhältnis von Eisen, verteilt in der Mg-Mn-Ferrit-Phase, zum Gesamteisen der behandelten basischen Konverterschlacke vorzugsweise nicht unter 4o %.
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Die Erfindung soll nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; darin zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen CaO/SiO. (Molverhältnis) einerseits und der Zusammensetzung der Mineralphasen andererseits aufzeigt, wenn SiO2 zur oxydierten basischen Konverterschlacke im geschmolzenen Zustand zugegeben wird;
Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem
CaO/SiO2-Verhältnis (Molverhältnis) der Schlacke einerseits und der Konzentration der betreffenden Oxyde in einer Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung aufzeigt, wenn SiO2 zu der oxydierten basischen Konverterschlacke im geschmolzenen Zustand zugegeben wird;
Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem
CaO/SiOj-Verhältnis (Molverhältnis) einerseits und der Konzentration der betreffenden Oxyde in der Mg-Mn-Ferrit-Phase andererseits aufzeigt, wenn SiO2 zu der oxydierten basischen Konverterschlacke im geschmolzenen Zustand zugegeben wird; und
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- 1ο -
Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem
CaO/SiO2-Verhältnis (Molverhältnis) einerseits und dem Verhältnis von in der Mg-Mn-Ferrit-Phase gelöstem Eisen oder Mangan zum Gesamteisen oder -mangan der behandelten basischen Konverterschlacke andererseits aufzeigt.
Die in den Figuren 1 bis 3 verwendeten Bezugszeichen beziehen sich auf die folgenden Begriffe: F ... Mg-Mn-Ferrit-Phase; P ... Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösungsphase; S ... Dicalciumsilicat-Phase; W ... ß-Wollastonit-Phase; M... Magnesium-Phase (Periklas); I... Fe3O3; II... MnO; II1... MnO3; II"... Mn2O3; III... MgO; IV... Al3O3; V... TiO3; VI... SiO3; VII... CaO.
Wie bereits vorstehend beschrieben, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine vernünftige Lösung der technischen Probleme, die bei einer basischen Konverterschlacke im Rahmen der Behandlung dieser basischen Konverterschlacke für eine erneute Verwendung dieser Schlacke als brauchbare Lieferquelle für verschiedene in ihr enthaltene Stoffe auftreten, wobei die vorliegende Erfindung auf verschiedenen chemischen, physikalischen und mineralogischen Untersuchungen beruht, die die Eigenschaften und Besonderheiten der basischen Konverterschlacke aufzeigen.
Nach dem Verfahren zum Behandeln der geschmolzenen basischen Konverterschlacke nach der vorliegenden Erfindung wird die unbe- handelte basische Konverterschlacke oxydiert und dann auf ihre
Basizität eingestellt, mit dem Ergebnis, daß die in der Schlacke
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enthaltenen Eisenkomponenten alle in Form einer ferromagnetischen Mg-Mn-Ferrit-Phasen-Festlösung kristallisiert sind, wodurch eine Magnettrennung möglich wird, während die phosphorhaltigen Komponenten (wie etwa P2O5) alle *n Form einer festen Lösung in einer Dicalciumsilicat-Phase kristallisiert sind. Auf diese Weise werden sowohl die Eisenkomponenten als auch die phosphorhaltigen Komponenten, weil sie in verschiedenen Phasen enthalten sind, voneinander getrennt, was die Wiedergewinnung der Eisenkomponenten für sich mittels eines einfachen Magnettrennverfahrens ermöglicht.
Insbesondere wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die unbehandelte Schlacke einer Oxydationsbehandlung unterzogen» so daß die divalenten Eisenkomponenten in der Schlacke in trivalente Eisenkomponenten umgewandelt werden, wobei die Zusammensetzung der mineralischen Bestandteile der Schlacke und die Verteilung der betreffenden Elemente in den betreffenden Phasen variiert werden, wie dies in Tabelle II gezeigt ist.
Das bedeutet, daß das in der Schlacke enthaltene FeO in Fe2O- umgewandelt und dadurch Ca2Fe2O5 hergestellt wird« während MnO zu MnO2 oxydiert wird, wodurch CaMnO3 entsteht, und dann eine Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung £(Mg,Ca)2 (AIfFe)2O5 - Ca(Si,Ti,Mn)O3 Festlösung^ jeweils durch eine entsprechende Kombination mit Calcium hergestellt wird, das nach der Produktion von Ca2SiO. im Überschuß vorhanden ist.
Außerdem wird neben der Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung
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durch die vorstehend genannte Oxydationsbehandlung eine Mg-Mn-Ferrit-Phase erzeugt, die ferromagnetisch ist.
Es ist allgemein üblich, während der Oxydationsbehandlung gasförmigen Sauerstoff in die geschmolzene Schlacke einzublasen. Ganz allgemein kann aber jedes Material, auch ein flüssiges oder festes, verwendet werden, soweit dieses Material Sauerstoff enthält, das die basische Konverterschlacke oxydieren kann. Wenn gasförmiger Sauerstoff in die Schlacke eingeblasen wird, soll die Einblasrate nicht weniger als 1o Nm /Tonne geschmolzener Schlacke betragen.
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Tabelle I; Mineralphasen in unbehandelter Schlacke (in Gew.-%)
Phase Mineral—
zusammen
setzung
MgO Al2O3 SiO2 P2O5 CaO TiO2 MnO 1o
^25
FeO Fe2O3 5
CD
OO
Dicalciumsilicat
Ca2SiO4 -Ca3P2O8
3o - - 31 1 65 0 0
2/11 Tricalciumsilicat
(Mg,Ca,Mn,Fe)3SiO5
0 o,5
~1,0
o,4 23 - 7o
~25 °'b -73
0,5
-Ί,5
2
v_»
*■>
Wustit
(Mg,Ca,Mn,Fe)O
1o 1o - ~3o 1o 45
Kalk
(Mg,Ca,Mn,Fe)O
0
VIo
1
•v3
- 75 2 5
Dicalciumferrit-
Perowskit-Festlösung
Ca2(Al1Fe)2O -
CaTSi,Ti,Mo)O3-
Festlösung
5
"•2 0
- 3
~5
62
Tabelle II; Mineralphasen in oxydierter Schlacke (in Gew.-%)
Phase Mineral-
zusanunen-
setzung
MgO Al2O3 SiO2 P2O5 CaO TiO2 MnO MnO2 Fe2O3
Dicalciumsilicat
Ca2SiO4 - Ca3P2O8
4o - 31 1 65 _ 0
~66 ~ ^»1
(FeO)
Dicalciumferrit-
Perowskit-Festlösung
(Mg,Ca)- (AlrFe)205-
Ca(Si,Tl,Mn)O3.
Festlösung
3o
4o
1
5
o,5 3
^ Λ. o,3
2,5 9
57 2
60 5
1o 13
13 2o
Mg-Mn-Ferrit
(Mg,Ca,Mn)
(Al,Mn,Fe)2O4
0
«v
5
35
5o
2
5
4 _ 0
8 7
35
45
Periklas 0^2 I00 _ _ - -
Bei der Oxydationsbehandlung werden die Eisenkomponenten in trivalente Oxyde umgewandelt, die einen Ferromagnetismus aufweisen. Wie aus Tabelle II ersichtlich ist, enthält eine Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung eine schädliche Phosphormenge im Zustand einer festen Lösung, so daß sie in dieser Form nicht als Eisenquelle verwendet werden kann. Im Gegensatz dazu zeigt Mg-Mn-Ferrit einen hohen Eisengehalt und ist frei von Phosphor, so daß es eine ausgezeichnete Eisenquelle darstellt. Jedoch liegt der Anteil von Mg-Mn-Ferrit-Phase nur zwischen ο und 5 %. Der Grund dafUr ist, daß Magnesium und Mangan, die beide divalente Kationen mit einer Spinelstruktur darstellen, eine Mg-Mn-Ferrit-Phase bilden und daß Mangan in Form von Mn vorzugsweise in einer Sechs-Koordinationsstelle in einer Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung angeordnet ist, mit dem Ergebnis, daß das, was als Bestandteil einer Mg-Mn-Ferrit-Phase verbleibt, lediglich Mg ist. Falls die Konzentration von Fe2O. in der Schlacke gering ist, kann das MgO auch kristallisiert sein.
Anschließend an die vorstehend beschriebene Oxydationsbehandlung wird die Basizität der Schlacke eingestellt, so daß die Schlacke nunmehr in eine Schlacke umgewandelt wird, die 1) eine Ferrit-Phase, in der die Eisen- und Mangankomponenten in Form einer festen Lösung kristallisiert sind, und 2) eine Dicalciumsilicat-Phase umfaßt, die die phosphorhaltigen Komponenten in Form einer festen Lösung enthält. Dadurch wird die Abtrennung der schädlichen phosphorhaltigen Komponenten genauso gut wie die Wiedergewinnung der Eisen- oder Mangankomponenten
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auf einfache Weise mithilfe eines magnetischen Abtrennverfahrens möglich. Mit anderen Worten bedeutet dies, da0 beim Zusetzen von SiO2 zur geschmolzenen Schlacke, die der genannten Oxydationsbehandlung unterworfen worden ist, das in der Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung enthaltene CaO entsprechend der zugegebenen Menge an SiO2 für die Kombination verbraucht wird, so daß Dicalciumsilicat gebildet wird und die Calciumionen bei gleichzeitiger Verringerung der Menge an Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung mengenmäßig geringer werden. Fig. 1 stellt ein Diagramm dar, das die Veränderungen in der Zusammensetzung der Mineralphasen aufzeigt, wenn SiO2 zu der bereits aufoxydierten geschmolzenen basischen Konverterschlacke zugegeben wird. Wie aus dieser Fig. 1 ersichtlich ist, wird die Menge an Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung, die in Fig. 1 mit P bezeichnet ist,mit dem Ansteigen der zugesetzten SiO--Menge reduziert.
Wie aus Fig. 2 entnommen werden kann, wird die Konzentration der Mangankomponenten (Kurve II1) und Eisenkomponenten (Kurve I), die in der Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung enthalten sind, mit dem mengenmäßigen Ansteigen des zugesetzten SiO2 geringer.
Andererseits wird das MnO,, das aufhört, eine Dicalciumferrit-Perowskit-Featlösung zu bilden, in einen divalenten Zustand (teilweise auch in einen trivalenten Zustand) reduziert und nimmt neben dem Magnesium eine divalente Stelle im Ferrit ein. In ähnlicher Weise wird Fe9O. in Form einer
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festen Lösung in einer Ferritphase kristallisiert. Wie aus
Fig. 3 ersehen werden kann, nehmen die Konzentration der Mangankomponenten (Kurve II) und Eisenkomponenten (Kurve I),
die in der Mg-Mn-Ferrit-Phase enthalten sind, mit dem Ansteigen der zugesetzten SiO2~Menge zu, und wie aus Fig. 1 ersehen werden kann, nimmt auch die Menge der Mg-Mn-Ferrit-Phase (F) zu. Entsprechend werden die in der gesamten Schlacke vorhandenen
Mangan- und Eisenkomponenten in Form einer festen Lösung
in einer Mg-Mn-Ferrit-Phase in beschleunigter Weise kristallisiert.
Fig. 4 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen CaO/SiO2(Molverhältnis) einerseits und dem Verhältnis von in der Mg-Mn-Ferrit-Phase gelöstem Eisen oder Mangan zur Gesamteisen- oder Manganmenge der behandelten basischen Konverterschlacke andererseits aufzeigt.
Der Anteil der Mg-Mn-Ferrit-Phase in der Schlacke als auch die Anteile von in dieser Phase enthaltenem Eisen oder Mangan sind für eine bestimmte Schlackenzusammensetzung von der Menge an SiO2 abhängig und streben einem Maximum zu, wenn CaO/SiO» (Molverhältnis) einen Wert nahe 2 erreicht, auch wenn diese Anteile in einem gewissen Umfang entsprechend dem Verhältnis an MgO, MnO und Fe3O3 von den Stellenvorrangseigenschaften der betreffenden Ionen abhängen.
Mit anderen Worten bedeutet dies, daß durch Zugabe von SiO- zu einer geschmolzenen Schlacke derart, daß das
Verhältnis CaO/SiO2 einen Wert von ungefähr 2 erreicht, eine
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basische Konverterschlacke erhalten wird, die als Hauptininer albestandteil folgende Phasen enthält: (1) eine Dicalciumsilicatphase (S in Fig. 1), in der die Mehrzahl der phosphorhaltigen Komponenten (Vj0S^ in Form einer festen Lösung enthalten ist und (2) eine Mg-Mn-Ferrit-Phase (F in Fig. 1), die ferromagnetisch ist und die Mehrzahl der Eisen- und Mangankomponenten in Form einer festen Lösung enthält.
Für die Zugabe von SiO. kann nach Belieben irgendein Material, das SiO2 enthält, oder irgendein Material, das SiO2 erzeugt, wenn es der geschmolzenen Schlacke zugegeben wird, verwendet werden. Zum ersteren zählen auch Silicasand, Hochofenschlacke und dergleichen, während zum letzteren Legierungen, wie z.B. Si-Mn, Fe-Si od. dgl. zählen.
Zur Maximierung der Menge an Mg-Mn-Ferrit sollte, wie vorstehend beschrieben, der Wert des in der Schlacke enthaltenen CaO/SiO- bei ungefähr 2 eingestellt werden oder sich bei ungefähr 1,5 bis 2,5, vorzugsweise bei ungefähr 1,7 bis 2,3 bewegen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, soll das Verhältnis von in der Mg-Mn-Ferrit-Phase enthaltenem Eisen zum Gesamteisen in der behandelten basischen Konverterschlacke, das mit dem Basizitätsbereich CaO/SiO2 in Beziehung steht, nicht weniger als 25 bzw. 4o % betragen. Für den Fall, daß die zugegebene SiOj-Menge größer ist, ergibt sich der Nachteil, daß das Calcium eine Dicalciumsilicat-Phase erzeugt, so daß, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ß-Wolla3tonit CaSiO3 (W) erzeugt wird, wobei die Menge an Wollastonit mit einem Ansteigen der Menge
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an SlO2, d.h. bei einer Reduktion des CaO/SiO^-Verhältnisses vergrößert wird. Die Wollastonit-Phase kann In zusammenhängender Welse mit der Dicalclumferrit-Perowsklt-Festlösungsphase eine feste Lösung bilden und Magnesium, Mangan, Eisen od. dgl. lösen mit dem Ergebnis, daß die Menge der Mg-Mn-Ferrit-Phase (F) mit dem Ansteigen der Menge der ß-Wollastonit-Phase (W) vermindert wird. Aus diesem Grund ist eine übermäßige Zugabe von SiO. nicht wünschenswert.
Dabei soll die Reihenfolge der Oxydationsbehandlung und Basizitätseinstellung nicht notwendigerweise auf dieses Beispiel beschränkt sein, wobei jedoch die Basizitätseinstellung der Oxydationsbehandlung nachfolgen soll oder aber die vorstehend genannten Behandlungsschritte gleichzeitig ausgeführt werden können.
Um eine effektive Wiederverwendung der basischen Konverterschlacke als bevorzugte Eisenquelle zu erhalten, ist eine Behandlung der Schlacke notwendig, die als Hauptmineralbestandteile folgendes enthält: (1) eine Mg-Mn-Ferrit-Phase, in der Eisen und Mangan kristallisiert sind, und (2) eine Dicalciumsilicat-Phase, die Phosphor in Form einer festen Lösung enthält. Es ist wünschenswert, daß die Gesamtmenge der beiden vorstehend genannten Phasen nicht weniger als ungefähr 7o % der Gesarotbestandteile der Schlacke beträgt· Dies kann durch die Einstellung des Wertes von CaO/SiO-erreicht werden. Ein Erniedrigen der Menge der beiden vorstehend genannten Phasen bedeutet ein Ansteigen entweder der
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Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösungsphase oder der ß-Wollastonit-Phase, wie aus Flg. 1 ersehen werden kann, und damit eine Reduzierung der Ausbeute des Wiedergewinnungsprozesses, die als Ausgangsmaterial wieder verwendet werden soll.
Das nachfolgende Beispiel verdeutlicht die besonderen Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Beispiel
SiO- wurde in einem Verhältnis von o,o84 kg/kg Schlacke in die geschmolzene basische Konverterschlacke mit einer chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle III hinzugefügt. In diesem Fall war das molare CaO/SiO^-Verhaltnis der basischen Konverterschlacke gleich 2fo. Dann wurde gasförmiger Sauerstoff in einer Rate von ο,οΐ Nm /kg Schlacke in diese Schlacke eingeblasen.
Tabelle III
Chemische Zusammensetzung der basischen Konverter- schlacke (unbehandelt)
Gew.-%
Chemische Zusammensetzung MgO Al2°3 si02 Ca0 TiO2 Mn0 Gesaint Fe
2,27 2,o1 16,98 47,45 2,19 4,99 12,46
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Tabelle IV zeigt die Mineralphasenzusamitiensetzung einer basischen Konverterschlacke, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren behandelt wurde. In Tabelle IV ist zu Vergleichszwecken die Mineralzusammensetzung der Schlacke vor der Behandlung ebenfalls angegeben.
Tabelle IV (Angaben in Gew.-%)
Dicalcium- Wustit Dicalciumferrit- Mg-Mnsilicat Perowskit-Fest- Ferrit
lösung
unbehandelte
Schlacke
65 23 12 O
behandelte
Schlacke
62 O 1o 28
Wie aus Tabelle IV hervorgeht, enthält die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Schlacke ungefähr 3o % Mg-Mn-Ferrit-Phase, in der die Eisen- und Manganbestandteile in Form einer festen Lösung enthalten sein können, und mindestens ungefähr 6o % an Dicalciumsilicatphase, in der die phosphorhaltigen Komponenten in Form einer festen Lösung enthalten sein können, so daß der gesamte Prozentanteil der beiden Phasen bei ungefähr 9o % liegt. Im Gegensatz dazu liegt die Konzentration der Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösung nur bei 1o%. Die in der behandelten Schlacke enthaltenen Eisen- und Mangankomponenten sind sehr gut für ein magnetisches Abtrennverfahren geeignet, wobei die schädlichen phosphorhaltigen Komponenten sehr einfach davon abgetrennt werden können,
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Die Schlacke wurde einer Wiedergewinnungsbehandlung durch ein Magnetabtrennverfahren unterworfen, wobei Eisen und Mangan mit hoher Ausbeute wiedergewonnen werden konnten. Die Analysenergebnisse der Konzentrationen, die durch die Wiedergewinnung erreicht wurden, zeigen, daß wenige oder gar keine phosphorhaltigen Komponenten enthalten sind.
Damit kann das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auf solche basische Konverterschlacken angewendet werden, die eine große Menge an Eisen- und Mangankomponenten enthalten und bei denen die Wiedergewinnung von Eisen und Mangan in der Vergangenheit unmöglich war. Auf diese Weise kann die basische Konverterschlacke als brauchbare Rohmaterialquelle dienen. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß ein Großteil der Eisen- und Mangankomponenten in den Mineralphasen in Form einer festen Lösung enthalten und zurückgehalten ist, die sehr gut für eine Abtrennung und einen Wiedergewinnungsprozeß, wie z.B. eine magnetische Abscheidung, geeignet sind, während die schädlichen phosphorhaltigen Komponenten in anderen Phasen als den eisen- und manganhaltigen Phasen ebenfalls in Form einer festen Lösung zurückgehalten werden, mit dem Ergebnis, daß die Eisen- und Mangankomponenten sehr wirtschaftlich und mit hoher Ausbeute phosphorfrei zurückgewonnen werden können. Außerdem kann die Dicalciumsilicat-Phase, die gegenüber den Eisen-Mangan-haltigen Phasen einen Hauptmineralbestandteil darstellt, sehr wirkungsvoll als
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Rohmaterial für Zement verwendet werden. Anstelle eines magnetischen Abtrennverfahrens kann in der vorliegenden Erfindung auch ein anderes Wiedergewinnungsverfahren angewandt werden, bei dem das Dicalciumsilicat od. dgl. in einer Säure aufgelöst werden, wobei die Unterschiede in den Lösungsraten dieser mineralischen Phasen in der Säure ausgenutzt werden. Außerdem enthält die Schlacke nach dieser Behandlung keinen freien Kalk, so daß diese Schlacke keinerlei natürliche Zersetzung verursachen kann, was bei den bisher wiedergewonnenen Materialien ein echtes Problem darstellte, so daß nunmehr eine Anwendung als Straßenbaumaterial od. dgl. möglich ist.
Im Fall, daß eine außerordentlich große Menge an basischer Konverterschlacke anfällt, kann die vorliegende Erfindung in hohem Maße zur Verwendung dieser Schlacke als hochwertige, wertvolle Eisenquelle dienen und damit zur industriellen Wirtschaftlichkeit beitragen.
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Claims (9)

Dr.D.Thomsen & W.Weinkauff PATE NTANWALTS Bu RO Telefon (089) 530211 530212 Telegramm-Adresse Cable address expertia PATENTANWÄLTE Manchen: Or. rer. η at. D. Thomson Frankfurt/M.: Dipl.-lng. W. Weinkauff (Fuchshohl 71) Dresdner Bank AQ. München, Konto 5 574 8000 München Kaiser-Ludwlg-Platz6 15. April 19 Kobe Steel, Ltd. Kobe, Japan Behandelte basische Konverterschlacke und Verfahren zur Behandlung von basischer Konverterschlacke Patentansprüche
1. Behandelte basische Konverterschlacke, gekennzeichnet durch Gehalt an einer Mg-Mn-Ferrit-Phase und einer Dicalciumsilicat-Phase als Hauptmineralbestandteile.
2. Behandelte basische Konverterschlacke nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Gehalt von wengistens einer Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösungsphase und/oder einer ß-Wollastonit-Phase.
7 0 9 8 L7 I' iΠ L\
3. Behandelte basische Konverterschlacke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basizität, d.h. das Verhältnis CaO/SiO2 1,5 bis 2,5 (Molverhältnis) ist und ein Verhältnis von Eisen, verteilt in der Mg-Mn-Ferrit-Phase, zum Gesamteisen der behandelten basischen Konverterschlacke von nicht weniger als 25 % vorhanden ist.
4. Behandelte basische Konverterschlacke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basizität, d.h. CaO/SiO- vorzugsweise im Bereich von 1,7 bis 2,3 (Molverhältnis) liegt und ein Verhältnis von Eisen, verteilt in der Mg-Mn-Ferrit-Phase, zum Gesamteisen der behandelten basischen Konverterschlacke von nicht weniger als 4o % vorhanden ist.
5. Verfahren zur Behandlung von basischer Konverterschlacke, dadurch gekennzeichnet, daß man basische Konverterschlacke im geschmolzenen Zustand einer Oxydationsbehandlung und dann einer Behandlung zur Einstellung der Basizität zur Erzielung eines CaO/SiO2-Verhältnisses (Molverhältnis) im Bereich von 1,5 bis 2,5 durch Zugabe eines SiO_-haltigen Materials unterwirft und danach die Schlacke kühlt und verfestigt, wobei die basische Konverterschlacke in eine solche Schlacke umgewandelt werden kann, die als Hauptmineralbestandteile eine Mg-Mn-Ferrit-Phase und eine Dicalciumsilicat-Phase enthält, so daß ein Verhältnis von Eisen, verteilt in der Mg-Mn-Ferrit-Phase, zum Gesamteisen der behandelten basischen Konverterschlacke von nicht weniger als 25 % erhalten wird.
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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelte basische Konverterschlacke nach dem Abkühlen und Verfestigen weiterhin wenigstens eine Dicalciumferrit-Perowskit-Festlösungsphase und/oder eine ß-Wollastonit-Phase enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Oxydationsbehandlung Sauerstoff in die Schlacke in Anteilen von nicht weniger als 1o Nm /Tonne geschmolzener Schlacke eingeblasen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bevorzugte Basizitätsbereich CaO/SiO» (Molverhältnis) zwischen 1,7 und 2,3 liegt und das Verhältnis von Eisen, verteilt in der Mg-Mn-Ferrit-Phase, zum Gesamteisen der behandelten basischen Konverterschlacke vorzugsweise nicht geringer als 4o % ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydationsbehandlung nach der Behandlung zur Einstellung der Basizität ausgeführt wird.
1o. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydationsbehandlung und die Behandlung zur Einstellung der Basizität gleichzeitig ausgeführt werden können.
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