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VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON FERROVANADINLEGIERUNGEN
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Eisenhüttenindustrie,
insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Ferrovanadinlegierungen.
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sie vorliegende Erfindung läßt sich zur HerstelLung von Ferrovanadinlegierungen
aus vanadinhaltigen Schlacken mit Erfolg benutzen.
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Die vorliegende Erfindung kann man auch in der Eisenhdttenindustrie
zur Herstellung von Legierungen verwenden, die solche Elemente wie Silizium, Mangan,
Chrom und andere enthalten, welche zum Legieren von Stahl eingesetzt werden können.
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Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Ferrovanadineinem legierungen
aus / Vanadin und Eisen enthaltenden Einsatz bekannt. Als Einsatz dient eine Schlacke,
die Vanadin und Eisen als Oxide enthält. Diese Schlacke wird gewöhnlich durch Verblasen
von geschmolzenem vanadinhaltigem Roheisen im Konverter gewonnen.
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Die Schlacke wird mit Koks und Flußspat durchgemischt und in einem
Elektroofen aufgegeben. Im Elektoofen wird diese Mischung auf eine solche Temperatur
erhitzt, die zum Einschmelzen der Schlacke und des Flußspates Rührt. Die Temperatur
der entstandenen Schlackenschmelze wird zwischen 1400 und 1450°C gehalten. Nach
dem Aufschmelzen der Schlacke werden Eisen- und Vanadinoxide teilweise reduziert,
inilem sie mit im Koks enthaltenem Kohlenstoff sowie mit Silizium und Aluminium,
welche man zur Schlackenschmelze zuschlagt, d.h. zugibt, reagieren.
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eine derartige Durch-Reduktion wird der Gehalt der Schlackenschmelze
an Bisenoxiden wesentlich und an Vanadinoxiden unbedeutend herab gesetzt.
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Erreicht der Eisenoxidgehalt der Schlackenschmelze 10 Gew.%, so wird
die geschmolzene Schlacke mit den reduzierten Metallen - Eisen und Vanadin - in
Kokillen abgezogen. Nach der Kühlung in Kokillen trennt man die Schlakke von der
reduzierten Metallen ab und gibt sie wieder in den Elektroofen auf.
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tian schmilzt im Eiektroofen die schlacke wieder auf und reduziert
dann Eisen und Vanadin als Ferrovanadin durch Zusetzen von Silizium und Aluminium
vollständig.
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Der Hauptnachteil des bekannten Verfahrens liegt indem sehr bedeutenden
Vanadinverlust. Dies ist dadurch bedingt, daß beim Erreichen eines Eisenoxidgehalts
von etwa 10
Gew.% nicht nur Eisen, sondern auch Vanadin aus der
Schlackenschmelze reduziert wird, wenn auch in geringerem Maße. Deshalb läßt man
die Metallschmelze mit gewöhnlich etwa 3 Gew.% Vanadindiese gehalt in - Kokillen
abfließen, und / Metallschmelze wird dann als Metallschrott verwertet, was nachteilig
ist, weil dies zur Herabsetzung des Vanadingehalte in zurück der gebliebenen Schlackenschmelze
führt, aus weicher anschließend die Ferrovanadinlegierung gewonnen wird.
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Ein ebenfalls wesentlicher Nachteil des bekannten Verfahrens ergibt
sich aus seiner ungenügend hohen Leistunssfähigkeit. Dies ist dadurch bedingt daß
das Schmelzen der Schlacke und des Flußspates im Lic:htbo6onofenherd unzureichend
schneli erfolgt, was damit zu erklären ist, daß die erwähnte Mischung eine geringe
Wärmeleit fähigkeit besitzt.
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Eine sehr lange Schmelzzeit der Schlacke ist gleichfalis mit der
Notwendigkeit verbunden, ihre Temperatur in einem Bereich von 1400 bis 14500C zu
halten, um die Schlacke erschmelzenzu können. Zur Beschleunigung des Schmelzprozesses
ist die Temperatur zu erhöhen, aber die Temperaturerhöhung führt gewöhnlich zur
Reduktion von gro ßen Vanadinmengen, was unerwünscht ist, weil dies seinerseits
die Vergrößerung von Vanadinverlusten hervorruft.
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Die im Elektroofen durchgeführte vollständige Reduktion
von
Eisen und Vanadin als Ferrovanadin durch Lusetzen von Silizium und Aluminium stellt
überdies einen recht lange dauernden Arbeitsgang besonders bei der Verminderung
des Vanadingehaltes in der Schlackenschmelze auf 1 bis 2 Gew.%o dar. Dias ist mit
der ungenugenden Durchmischung der Schmelze im Elektroofen (s. UdSSR-Urheberschein
Nr.
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246552 ) verbunden.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile
zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
von Ferrovanadinlegierungen zu schaffen, bei dem das geschmolzene Metall solchen
Prozessen ausgesetzt wird, die die Verminderung von Vanadinverlusten und die Leistungssteigerung
des Verfahrens zur Herstellung von Ferrovanadinlegierungen sichern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man im Verfahren zur Herstellung
von Ferrovanadinlegierungen, bei dem man den Einsatz, enthaltend Eisen und Vanadin,
aufschmilzt und dann Eisen und Vanadin reduziert, um die Metallschmelze zu erhalten,
erifindungsgemäß Eisen und Vanadin im wesentlichen vollständig reduziert die gewonnene
Metalschmelze in einen Konverter eingießt und durch den Boder durch das Metall Sauerstoffwind
bläst, wobei der Sauerstoffverbrauch und die Blasdauer ausreichen, um eine Schlacke
mit wenigstens 35 Gew.% V2O% herzustellen,
wonach man die Metallschmelze
aus dem Konverter abzieht und aus der gebildeten Schlacke Vanadin und Eisen als
Ferrovanadin auf metallothermischem rege reduziert.
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Bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens vermindern /
sich die Vanadinverluste im Laufe der Herstellung von Ferrovanadinlegierungen bedeutend.
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Dies wird dadurch erreicht, daß Vanadin aus der Schlacke vollständig
reduziert und dann durch Sauerstoff Blasen von Sauerstoff durch die Metallschmelze
oxydiert wird, was die Vanadinverluste beim Abziehen sowohl der Schlacke als auch
der Metallschmelze vermindert, wobei die Metallschmelze als Schrott weiter verwendet
wird.
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Das erfindungsgemaße Verfahren ermöglicht es, dankder Beschleunigung
der Reduktion von Eisen und Vanadin die Leistungsfähigkeit bei der Herstellung von
Ferrovanadinleliexungen zu erhöhen und die Vanadinverluste zu vermindern.
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Die angegebenen sowie weitere Vorteile der Erfindung sind aus der
nachfolgenden Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele ersichtlich.
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Das vorgeschlagena Verfahren zur Herstellung von Ferrovanadinlegierungen
wird erfindungsgemäß auf folgende Weise verwirklicht.
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Als Ausgangzstoff zur Herstellung von Ferrovanadin einen nimmt man
/ eisen- und vanadinhaltigen Einsatz. In diesem Falle dient als solcher eine Ferrovanadinschlacke,
die
gewöhnlich durch Verblasen von vanadinhaltigem flüssigem Roheisen
erhalten wird.
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Die auf solche Weise erhaltene Schlacke gibt man in den Konverter
auf und setzt Ealk zu. Dann wird'der Einsatz über im Konvorterboden angebrachte
Düsen mit Hilfe von Gas-Sauerstoff-Wind, d.h. durch Verblasen mit Sauerstoff und
Gas gleichzeitig, in.diesem Falle mit gasförmigem Kohlenwasserstoff geschmolzen
Manchmal schmilzt man den Einsatz im Elektoofen oder in anderen Schmelzanlagen auf.
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Danach gibt man in den Konverter Silizium als Ferroständigen silizium
und Aluminium zur volP Reduktion von Vanadin und Eisen aus der Schlacke auf.
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Beim zusetzen von Ferrosilizium und Aluminium zur Schlacke wird Neutralgaswind
über im Konverterboden anbebrachte Düsen zugeleitet, d.h. die Schlacke wird mit
einem Neutralgas, in diesem Falls mit Wasserdampf zum einer besseren Durchmischen
während / zur Reduktion von Eisen-und Vanadinoxiden ausreichenden Zeit verblasen.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung wird die Schlacke mit Stickstoff oder
Argon verblasen.
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Dann wird die Schlacke aus dem Konverter abgezogen und die Ietallschmeize
im Konverter gelassen.
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Die Metallschmelze wird über im Konverterboden angebrachte Düsen
mit Hilfe von Sauerstoffwind verblasen,
wobei der Sauerstoffverbrauch
und die Blassdauer ausreichen, um / Schlacke herzustellen, deren V205-Gehalt wenigstens
35 Gew.% beträgt.
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In der Metallschmelze bleibt dabei etwa 0,1 Gew.
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Vanadin. Die Metallschmelze wird aus dem Konverter abgezogen. Zu der
im Konverter gebliebenen Schlacke, die Vanadin als Oxid und zwar als V2O5 enthalt,
setzt man Ferrosilizium und Aluminium zu, welche sich mit dem Sauerstoff verbinden
und Vanadinpentoxid zu vanadin reduzieren. Sum Durchmischen wird das Neutralgasblasverfahren
benutzt, das die Durchmischung wesentlich verbessert und die Metalle nicht oxydiert.
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Statt Neutralgas kann man bei manchen Ausführungsformen des Verfahrens
mit Wasserdampfzwecks Durchmischung der Schlacke bei der Reduktion von Eisen und
Vana-4 blasen, din, weil Wasserdampf ein schwaches Reduktionsmittel ist.
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Beispiel 1 In einen Konverter von 10 t Fassungsvermögen, dessen Boden
Sauerstoff- und Neutralgasdüsen aufeist, gibt man 6 t Ferrovanadinschlacke mit 20
Gew.% Vanadinpentoxyd und 42 Gew.% Eisen auf, wobei Eisen ebenfalls als Oxid enthalten
ist.
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Uber Düsen bläst man dann Sauerstoff bei einem Verbrauch von 30 m3/min
und gasförmigen Kohlenwasserstoff
bei einem Verbrauch von 15 m³/min
ein, wodurch die Schlacke im Konverter schmilzt, Nach 20 min Zufuhr von Gas-Sauerstoffwind
werden dem Konverter 550 kg Stuckkalk zugegeben. Nach 45 min schmelzen wird die
gesamte Schlacke geschmolzen und die gebildete Schmelze auf eine Temperatur von
1500°C erhitzt.
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Die geschmolzene Schlacke enthalt 17 Gew.% Vanadin pentoxid und 37
Gew. Eisen in Form von Oxiden.
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Man beginnt nun die Schlacke mit Wasserdampf bei 12 m3/min Verbrauch
und gleichzeitig mit gasförmigem Kohlenwasserstoff bei 4 m3/min Verbrauch zu verblasen.
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Während der Windzufuhr bringt man in den Konverter den 550 kg Ferrosilizium,
welches 75 Gew.% Silizium und/Rest Eisen enthält, dann 5)0 kg Stückkalk, 1150 kg
stückiges Aluminium und wieder 550 kg Stückkalk nacheinander auf.
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Im Ergebnis erfoLgt die Reduktion von Vanadin und Eisen aus der Schlacke,
wobei zur Beschleunigung des Reduktionsprozesses der Wasserdampfwind während 15
min gugeführt wird. Danach zieht man aus dem Konverter die Schlacke ab, die 0,42
Gew.% Vanadinpentoxid enthalt, und läßt die durch Reduktion gebildete Metallschmelze,
enthaltend 17,6 Gew.% Vanadin und 1 Gew.% Silizium, im Konvierter Die Aetallschmelze
wird im Konverter während 20 min mit Sauerstoff bei 35 m3/min Verbrauch und mit
gasförmigem
Kohlenwasserstoff bei 3 m3/min Verbrauch verblasen.
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Durch Verblasen der Metallschmelze erhält man 2,2 t Schlacke, die
53 Gew.% Vanadinpentoxid und 10 Gew.% Eisen in Oxidform enthält.
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Die erhaltene Schlacke läßt man im Konverter, während die Metallschmelze,
enthaltend 0,12 Gew.% Vanadin, 0,05 Gew.% Kohlenstoff, Rest Eisen und Beimengungen,
abgazoeen und zur Herstellung eincs etwa 1,5 t schweren Blockes verwertet wird.
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Die im Konverter gebliebene Schlacke wird desoxydiert.
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Während der Desoxydation der Schlacke wird ein Wasserdampfwind bei
12 m3/min Verbrauch und ein gasformiger Kohlenwasserstoff bei 2 m3/min Verbrauch
zugeführt. Im Laufe des Blasvorgangs gibt man in den Konverter 800 kg stückiges
Aluminium und etwa 1 t Stückkalk zu.
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Durch Reduktion erhalt man 1,4 t Ferrovanadin mit 43,4 Gew.% Vanadin.
Die Temperatur der Schmelze gegen Ende des Reduktionsprozesses erreicht 1700°C.
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Ro ispiel 2 In einen Konverter von 10 t Fassungsvermögen, dessen
Boden Sauerstoff- und Neutralgasdüsen aufweist, gibt man 1 t Kalk und 6 t Ferrovanadinschlacke
mit 17,5 Gew.7a V205 und 29 Gew.% Eisen auf, wobei Eisen las Oxid enthalten ist.
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Über Düsen bläst man dann Sauerstoff bei 40 m³/min Verbrauch und
gasfbrmigen Kohlenwasserstoff bei 18 m3/min
Verbrauch ein, wonach
der Einsatz im Konverter zu schmelzen beginnt. Nach 35 min Schmelzen wird der ganze
Einsatz aufgeschmolzen und die gebildete Schmelze auf eine Temperatur von 1500°C
erhitzt.
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Nch dem Schmelzen enthält die Schlacke 14 Ge.% Vanadinpentoxid und
45 Gew.% Eisen in Oxidform. Man beginnt ferner die Schlacke mit Wasserdampf bei
15 m3/min Verbrauch und gleichzeitig mit gasförmigen Kohlenwasserstoff bei 3 m3/min
Verbrauch zu verblasen. Während der Windzufuhr bringt man in den Konverter 1800
kg Ferrosilizium, welches 75 Gew.% Silizium, Rest Eisen enthält, und dann 100 kg
stückiges Aluminium ein.
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Im Ergebnis erfolgt die Reduktion von Vanadin und Eisen aus der Schlacke,
Der Wasserdampfwind wird während 10 min zugeführte Dann zieht man aus dem Konverter
die Schlacke ab, die 0,5 Gew.%' Vanadinpentoxid enthält, und läßt die durch Reduktion
gebildete Metallschmelze, enthaltend 15,2 Gew.7o Vanadin, im Konverter. Die Metallschmelze
wird im Konverter während 20 min mit Sauerstoff bei 35 m3/min Verbrauch und gasförmigem
Kohlenwasserstoff bei 3 m3/min Verbrauch verblasen.
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Durch Verblasen der Metallschmelze gewinnt man 2,2 t Schlacke, die
42,5 Gew.% Vanadinpentoxid und 14 Gew.% Eisen in Oxidform enthält.
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Die erhaltene Schlacke läßt man im Konverter während die Metallschmelze
mit 0,21 Gew.% Vanadin, 0,04 Gew.% Kohlenstoff, 0,0s Gew.%o Mangan, Rest Eisen und
Beimengungen abgezogen und zur Herstellung. eines 2,4 t schweren Blockes verwertet
wird.
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Die im Konverter gebliebene Schlacke wird desoxydiert.
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Der Desoxydationsprozeß der Schlacke erfolgt in diesem Falle durch
Biasen mit Stickstoff bei 12 m3/min Verbrauch und gasförmigem Kohlenwasserstoff
bei 2 m3/min Verbrauch. Im Laufe des Blasvorgangs gibt man in den Konverter 300
kg Ferrosilizium, welches 75 Gew.% Silizium und Rest Eisen enthält, 250 kg stückiges
aluminium und 500 kg Kalk auf.
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Durch Reduktion erhält man 1,1 t Ferrovanadin mit 42,5 Gew.% Vanadin.
Die Temperatur der Schmeize gegen Ende des Reduktionsprozesses beträgt 16800C.
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Beispiel 3 In einen Konverter von 10 t Fassungsvermögen, dessen Boden
Sauerstoff- und Neutralgasdüsen aufweist, bringt man 1 t Kalk und 7 t Ferrovanadinschlacke
mit 15,2 Gew.% Vanadinpentoxid und 26 Gew.% Eisen ein, wobei Eisen in Oxidform enthalten
ist.
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Uber Düsen bläst man dann Sauerstoff bei 35 m3/min Verbrauch und
gasfdrmigen Kohlenwasserstoff bei 17 m3/min Verbrauchgein, wonach der Einsatz im
Konverter zu gehmelzen
beginnt. Nach 40 min Schmelzen wird der
ganze Ein satz aufgeschmolzen und die gebildete Schmelze aug eine Temperatur von
15000C erhitzt.
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Nach dem Schmelzen enthält die Schlacke 12,0 Gew.% Vanadinpentoxid
und 42 Gew.gO Eisen in Oxidform.
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Man beginnt nun die Schlackenschmelze mit Wasser dampf bei 15 m3/min
Verbrauch und gleichzeitig mit gasförmigem Kohlenwasserstoff bei 3 m3/min Verbrauch
zu verblasen. Während der Windzufuhr bringt man in den Konverter 1000 kg Ferrosilizium,
welches 75 Gew.% Silizium und Rest Eisen enthält, 1700 kg Ferrosilizium, enthaltend
45 Gew.% Silizium und Rest Eisen, und dann 1000 kg stückiges Aluminium ein.
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Im Ergebnis werden Vanadin und Eisen aus der Schlakke reduziert.
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Der Wasserdampfwind wird während 15 min zugeführt.
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Dann zieht man aus dem-onverter die Schlacke ab, die 0,53 Gew.% Vanadinpentoxid
enthält, und läßt die durch Reduktion gebildete Metallschmelze mit 10,8 Gew.% Vanadingehalt
im Konverter bleiben.
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Die Metallschmelze wird im Konverter während 20 min mit Sauerstoff
bei 40 m3/min Verbrauch und gasförmigem Kohlenwasserstoff bei 4 m3/min Verbrauch
verblasen. Im Laufe das Blasvorgangs setzt man dem Konverter 500 kg Kalk zu.
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Durch Verblasen der Metallschmelze erhält man 2,3 t Schlacke, die
35 Gew.% Vanadinpentoxid und 22 Gew.% Eisen in Oxidform enthält.
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Die erhaltene Schlacke läßt man im Konverter, während die Metallschmelze,
enthaltend 0,24 Gew.% Vanadin, 0,06 Gew.% Kohlenstoff, Rest Eisen und Beimengungen,
abgezogen und zur Herstellung eines 3,6 t schweren Blockes verwertet wird. Die im
Konverter gebliebene Schlacke wird desoxydiert. Während des Desoxydationsprozesses
wird Wasserdampfwind bei 15 m3/min Wasserdampfverbrauch und gasSörmigerRohlenwasserstoff
bei 2 m3/min Verbrauch während 12 min zugeführt. Beim Verblasen gibt man in den
Konverter 350 kg Ferrosilizium, welches 75 Gew.% Silizium und Rest Eisen enthält
sowie 350 kg stückiges Aluminium auf. Durch Reduktion enthält man 1,3 t Ferrovanadin
mit 36,1 Gew.% Vanadin. Die Temperatur der Schmelze beträgt gegen Ende des Reduktionsprozesses
1720°C.
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Bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens, wie Versuche
gezeigt haben, steigt die Leistung bei der Herstellung von Ferrovanadinlegierungen
etwa um 25%, während die Vanadinverluste fast um 45% herabgesetzt werden.
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Selbstverständlich kann das Verfahren, das durch die angeführten
Beispiele nicht einschränkend beschrieben worden ist, von den Fachleuten zahlreichen
Änderungen unterworfen werden, ohne daß sie von der Erfindung abweichen.