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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVl 303480 KLASSE 18«. GRUPPE- JVl 303480 CLASS 18 «. GROUP

in STOCKHOLM, "in STOCKHOLM, "

Verfahren zur Erzeugung von Ferrosilicium. Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Oktober 1916 ab. Process for the production of ferrosilicon. Patented in the German Empire on October 26, 1916.

Bekanntlich wird Ferrosilicium bisher in der Regel durch Reduktion von Quarz mit Kohle in Gegenwart von Eisen in elektrischen öfen hergestellt. In gewissen Fällen hat man für diese Fabrikation die Verwendung anderer an Kieselsäure reicher Rohmaterialien als Quarz vorgeschlagen, besonders, um eine,Schlacke zu erhalten, die auf gewisse, im Rohmaterial vorhandene, mehr oder weniger wertvolle Bestandteile angereichert ist.It is well known that ferrosilicon is usually obtained by reducing quartz Coal made in the presence of iron in electric furnaces. In certain cases the use of other raw materials rich in silica is used for this manufacture suggested as quartz, especially in order to obtain a, slag, which on certain, More or less valuable components present in the raw material are enriched.

Es wurde nun gefunden, daß die Aschenbestandteile der schwedischen Alaunschiefer oder ähnlicher Materialien ein Rohmaterial bilden, welches bei hoher Temperatur, wie z.B.It has now been found that the ash components of the Swedish alum slate or similar materials form a raw material which can be used at high temperature, e.g.

in elektrischen öfen erhältlich, reduziert, ohne Zufuhr von Gebläseluft unter gewissen Verhältnissen ein Ferrosilicium mit hohem Aluminiumgehalt oder, unter anderen Verhältnissen, ein Ferrosilicium sowie eineavailable in electric ovens, reduced, without the supply of forced air under certain conditions Proportions a ferrosilicon with a high aluminum content or, under other proportions, a ferrosilicon as well as a

ao Schlacke, die aus mehr oder weniger reinem Aluminiumoxyd besteht, liefert.ao slag, which consists of more or less pure aluminum oxide, supplies.

In der Regel sind diese Schiefer durch einen verhältnismäßig hohen Kaligehalt gekennzeichnet, welcher bei der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Erhitzung so gut wie vollständig verflüchtigt wird. Aus dem Kohlegehalt des Alaunschiefers folgt weiter, daß der Extrakohlezusatz, der eventuell erforderlich sein könnte, beträchtlich geringer sein wird, als bei der Herstellung von Ferrosilicium nach dem bisher üblichen Verfahren. Außerdem wird gemäß vorliegender Erfindung der ganze Prozeß infolge des äußerst fein verteilten Zustandes, in welchem der Kohlenstoff im Schiefer vorhanden ist, in hohem Grade erleichert, was wieder zur Folge hat, daß die Reduktion der Kieselsäure vollständiger wird und leichter ausgeführt werden kann als durch die Einwirkung von Kohle, die auf mechanischem Wege eingemengt wird. Dadurch, daß der Prozeß sich ohne Zufuhr von Gebläseluft vollzieht, wird der Vorteil erreicht, daß die im Material vorhandene fein verteilte Kohle ausschließlich für die Reduktion der im Material vorkommenden Säureverbindungen ausgenutzt wird, was nicht der Fall sein würde, wenn Gebläseluft zugeführt wird, weil dann . eine große Menge der genannten Kohle durch die Einwirkung des Sauerstoffs der Gebläseluft verbrannt werden \vürde.As a rule, these slates are characterized by a relatively high potash content, which in the case of the heating proposed according to the invention is virtually complete is volatilized. From the coal content of the alum slate it follows that the extra coal addition, which may be necessary could be, will be considerably less than in the production of ferrosilicon according to the usual procedure. In addition, according to the present invention, the whole process becomes extreme as a result of the finely divided state in which the carbon is present in the shale, in greatly facilitated, which in turn has the consequence that the reduction of the silica becomes more complete and easier to perform than through the action of Coal that is mechanically concentrated. Because the process takes place without the supply of blower air, becomes the advantage achieved that the finely divided coal present in the material is exclusively is used for the reduction of the acid compounds occurring in the material, which would not be the case if forced air is supplied because then. a big Amount of said coal burned by the action of the oxygen in the blower air will be \ dignified.

Was schließlich den Eisengehalt des Alaunschiefers anbetrifft, so kommt das in demselben, befindliche Eisen fast ausschließlich inFinally, as regards the iron content of the alum slate, it comes in the same, iron located almost exclusively in

(2. Auflage, ausgegeben am 7. Mai 1920.) (2nd edition, issued May 7 , 1920.)

Form von Schwefelkies vor, und da dieser nur verhältnismäßig kleine Energiemengen erfordert, um in seine Bestandteile vollständig zerlegt zu werden, so folgt hieraus, daß die Energiezufuhr, die erforderlich ist, um aus dem Schwefelkies das für die Bildung von Ferrosilicium erforderliche Eisen freizumachen, sehr gering ist im Vergleich zu der Energiemenge, welche erforderlich ist, um ausForm of pebbles, and since this only requires relatively small amounts of energy, in order to be completely broken down into its constituent parts, it follows that the Energy supply that is required to get that from the pebbles for the formation of Ferrosilicon required to liberate iron is very low compared to that Amount of energy that is required to get out

ίο Eisenerz das bei der gewöhnlichen Ferrosiliciumdarstellung erforderliche Eisen zu erzeugen. ίο iron ore that in the usual ferrosilicon production to produce required iron.

Aber nicht nur. das Rohmaterial, welches allgemein unter ' dem Namen Alaunschiefer bekannt ist, verhält sich in der angegebenen Weise, sondern das Gesagte gilt ganz allgemein auch für verkochte oder destillierte Alaunschiefer, sowie auch für andere kohlenhaltige Rohmaterialien, deren Aschenbestand-But not only. the raw material, which is commonly known as' alum slate is known, behaves in the manner indicated, but what has been said applies very generally also for cooked or distilled alum slate, as well as for other carbonaceous ones Raw materials, the ashes of which

ao teile .eine mit den Aschenbestandteilen des Alaunschiefers analoge Zusammensetzung haben.' So können zu dem genannten Z\veck z. B.· auch andere Schiefer, die zum unteren Teile der kambrisch-silurischen Formation gehören, bei welchen aber der Kohlengehalt ganz oder teilweise in Graphit übergegangen ist, und andere ähnliche Schiefer gebraucht werden. Bei Versuchen mit gewissen Alaunschiefern, die in Übereinstimmung mit dem oben angegebenen Prinzip ausgeführt worden sind, ist gefunden worden, daß die Berechnungen in allen Teilen zutreffend sind.ao share a composition analogous to the ash components of the alum slate to have.' So can z \ veck z \ veck z. B. · Also other slates that go to the bottom Parts of the Cambrian-Silurian Formation belong, but in which the coal content is entirely or has partially turned into graphite, and other similar slates are used. In experiments with certain alum slates, which are in accordance with the The above principle has been carried out, it has been found that the calculations are correct in all parts.

Zur Verdeutlichung der Erfindung wird folgendes Beispiel angeführt:To illustrate the invention, the following example is given:

Ist das zu verarbeitende Rohmaterial ein Alaunschiefer mit etwa 20 Prozent Kohlenstoff, 50 Prozent Kieselsäure, 15 Prozent Aluminiumoxyd und 4 Prozent Schwefelkies, so ist ohne weiteres einzusehen, daß der im Schiefer vorhandene Kohlenstoff gerade zur Reduktion der im Schiefer vorhandenen Kieselsäure ausreicht. Hat man die Absicht, reines Ferrosilicium herzustellen, so braucht man keinen Extrazusatz von Kohle für die Reduktion des Aluminiumoxyds, sondern nur einen solchen Zusatz an Kohle, als dem in gewöhnlichen Fällen gebrauchten Kohlenüberschuß entspricht, also etwa 10 bis 15 Prozent der für den Prozeß nach Berechnung erforderlichen Menge von Kohlenstoff. Beabsichtigt man dagegen, ein aluminiumhaltiges Ferrosilicium herzustellen, so muß der Extrakohlenzusatz um dasjenige Quantum erhöht werden, welches dem Sauerstoffgehalt des Aluminiumoxyds entspricht, d. h. mit etwa 5 Prozent des angewandten Schiefers. Das auf diese Weise mit einer berechneten Menge Kohle gemischte Rohmaterial wird in einen elektrischen Ofen eingeführt, der mit einem besonderen Abzug für die beim Prozeß gebildeten Gase versehen ist, im übrigen aber von beliebiger Konstruktion sein kann. Je nach den Eigenschaften, die man dem zu erzeugenden Produkte zu verleihen wünscht, wird das Material bei höherer oder niedrigerer Temperatür während kürzerer oder längerer Zeit erhitzt. Will man z. B. ein Ferrosilicium mit möglichst hohem Aluminiumgehalt herstellen, so ist sowohl eine höhere Temperatur als auch eine längere Erhitzungsdauer erforderlich, als wenn aluminiumfreies Ferrosilicium hergestellt werden soll. Wünscht man hingegen ein Ferrosilicium herzustellen, das anstatt Aluminium irgendein anderes Metall, z. B. Mangan, enthalten soll, so wird zu diesem Zwecke dem Rohmaterial eine angemessene Menge des betreffenden Metalls oder eine Sauerstoffverbindung des fraglichen Metalls und Kohle zugesetzt.If the raw material to be processed is an alum shale with around 20 percent carbon, 50 percent silica, 15 percent aluminum oxide and 4 percent pyrites, so it can be seen without further ado that the carbon present in the shale is just to the Reduction of the silica present in the slate is sufficient. Does one intend To produce pure ferrosilicon, you don't need any extra addition of coal for the Reduction of the aluminum oxide, but only such an addition of coal as that in the ordinary Cases used corresponds to excess coal, i.e. about 10 to 15 percent the amount of carbon required for the process as calculated. Intended on the other hand, if an aluminum-containing ferrosilicon is to be produced, then the extra carbon must be added be increased by that quantum which corresponds to the oxygen content of the aluminum oxide corresponds to, d. H. with about 5 percent of the applied slate. That way with a calculated amount of coal mixed raw material is fed into an electric furnace with a special Deduction is provided for the gases formed during the process, but otherwise of any Construction can be. Depending on the properties that one wishes to give the product to be produced, the material heated at a higher or lower temperature for a shorter or longer period of time. Do you want to z. B. produce a ferrosilicon with the highest possible aluminum content, so both a higher temperature and a longer heating time are required than if aluminum-free ferrosilicon is to be produced. If you wish, however to produce a ferrosilicon which, instead of aluminum, contains some other metal, e.g. B. Manganese is supposed to contain, then an appropriate raw material will be given to the raw material for this purpose Amount of the metal in question or an oxygen compound of the metal in question and coal added.

Ein Gestein, das Quarz und Tonerde enthält, gibt zwar beim Schmelzen Aluminiumsilikat, wenn aber gleichzeitig Kohlenstoff vorhanden und die Temperatur hinreichend hoch ist, tritt Reduktion ein. Der Quarz, der am leichtesten reduziert wird, geht zuerst in Silicium über, darauf das Aluminiumoxyd in Aluminium. Der letztere Teil des Prozesses erfordert auch, um vollständig durchgeführt werden zu können, sowohl höhere Temperatur als auch längere. Zeit. Das Verfahren kann infolgedessen auf solche Weise betrieben werden, daß der Quarz so gut wie vollständig reduziert wird, während das Aluminiumoxyd praktisch genommen intakt bleibt. Wenn Eisen vorhanden ist und, wie in diesem Falle, sogar in der Form von Schwefelkies, so wird dasselbe weit früher als die beiden anderen Bestandteile reduziert. Nachdem die Reaktion durchgeführt ist, wird das gebildete Ferrosilicium in flüssigem Zustande auf übliche Weise abgestochen. Ist der Prozeß in der Weise ausgeführt, daß außer Ferrosilicium auch Aluminiumoxyd gebildet worden ist, so wird dieses letztere auf übliche Weise abgestochen. A rock that contains quartz and alumina gives aluminum silicate when melted, but if carbon is present at the same time and the temperature is high enough, reduction occurs. The quartz, which is most easily reduced, first changes into silicon, then the aluminum oxide into aluminum. The latter part of the process also requires both higher temperatures and longer periods to be completed. Time. The process can consequently be operated in such a way that the quartz is almost completely reduced while the alumina remains practically intact. If iron is present, and, as in this case, even in the form of pyrites, it is reduced much earlier than the other two components. After the reaction has been carried out, the ferrosilicon formed is tapped in the liquid state in the usual manner. If the process is carried out in such a way that, in addition to ferrosilicon, aluminum oxide has also been formed, this latter is tapped in the usual way.

Die während der Reaktion gebildeten Gase bestehen zum größten Teil aus Kohlenoxyd, aber außerdem enthalten sie teils Kieselsäure, teils verschiedene Kaliumverbindungen und teils schließlich auch kleinere Mengen anderer Bestandteile, die im Laufe des Prozesses in derselben Weise wie die Kieselsäure und das Kali verflüchtigt worden sind.The gases formed during the reaction consist mainly of carbon oxide, but they also contain partly silica, partly various potassium compounds and in some cases also smaller amounts of other components, which in the course of the process the same way that silica and potash were volatilized.

Um diese in den Abgasen enthaltenen ¹ (suspendierten) Bestandteile zu gewinnen, leitet man die Gase in Staubkammern oder Kondensationskammern mit oder ohne, besondere Anordnungen für die schnelle Abtrennung der Stoffe, oder man läßt sie durch AVaschapparate (Scrubber) oder ähnliche Apparate strömen. Besonders um eine Abtren- ; iiun'g des Kalis aus den betreffenden Gasen ^{In order to obtain these 1} (suspended) constituents contained in the exhaust gases, the gases are passed into dust chambers or condensation chambers with or without special arrangements for the rapid separation of the substances, or they are allowed to flow through a scrubber or similar apparatus. Especially about a parting; iiun'g the potash from the gases in question

und gleichzeitig die Trennung desselben von der Kieselsäure herbeizuführen, ist die letztere Anordnung vorzuziehen, wobei zweckmäßig die Waschflüssigkeit der Waschapparate oder 5' »Scrubber« aus einer mehr oder weniger verdünnten Säure, z. B. Schwefelsäure oder Chlorwasserstoff säure, bestehen kann. Die Kieselsäure bleibt dann ungelöst, während das Kali in Lösung geht und mit der angewandten Säure ein Salz bildet. Das Gas, welches aus dem Waschapparat (»Scrubber«) oder aus der Staubkammer herauskommt, besteht aus mehr oder weniger reinem Kohlenoxyd, welches auf bekannte Weise für Erhitzungs- oder ähnliche Zwecke sich verwenden läßt. Durch die Verarbeitung des' Schiefers in der oben angegebenen Weise lassen sich also sämtliche Bestandteile des Schiefers fast vollständig verwerten.and at the same time to bring about the separation of it from the silicic acid is the latter Arrangement to be preferred, with the washing liquid of the washing apparatus or expedient 5 '"Scrubber" made from a more or less dilute acid, e.g. B. sulfuric acid or Hydrochloric acid. The silica then remains undissolved during the Potash goes into solution and forms a salt with the acid used. The gas which comes out of the scrubber or from the dust chamber, consists of more or less pure carbon monoxide, which can be used in a known manner for heating or similar purposes. By processing the 'slate in the manner indicated above, you can almost completely utilize all components of the slate.

Claims

Patent Claims:

ι. Process for the production of ferrosilicon, characterized in that alum shale and similar raw materials, such as boiled or distilled Alum slate or graphite slate and the like, with or without the addition of carbon without a feed melted by forced air in an electric furnace.

2. embodiment of the method according to claim 1 for the production of aluminum-containing Ferrosilicon, characterized in that the addition of carbon is increased so that it is also used for more or less complete reduction of the aluminum oxide contained in the slate or the like sufficient. .