DE319561C - Verfahren zum Erzeugen von metallischem Eisen, z. B. Roheisen, Gusseisen, aus titanhaltigem Material - Google Patents
Verfahren zum Erzeugen von metallischem Eisen, z. B. Roheisen, Gusseisen, aus titanhaltigem MaterialInfo
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Description
- Verfähren zum Erzeugen von metallischem Eisen, z. S. Roheisen, Gußeisen, aus titanhaltigem Igaterial. Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren, um insbesondere titanhaltige Eisenerze in metallisches Ei-,en überzuführen.
- Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß der Reduktionsprozeß in zwei Teile zerlegt wird.
- In dem einen Teil werden die zu reduzierenden titanhaltigen Eisenerze gec,chmolzen, zum Zwecke, unverdünnte brennbare Gase herzustellen, und gemäß dem zweiten Teil des Prozesses werden die so erzeugten unverdünnten brennbaren Gase nach einem Flamm-oder Schachtofen übergeführt, um dort die titaneisenhaltige Charge zum ..Schmelzen zu bringen.
- Die technische Aufgabe, welche gemäß der vorliegenden Erfindung erstrebt wird, besteht im folgenden Mit den bisherigen Mitteln ist es nicht möglich, im Flamin- oder Schachtofen so hohe Temperaturen zu erzeugen, bei welchen und vermittels welcher ein Niederschmelzen speziell von titaneisenhaltigen Erzen möglich würde.
- Die Erfinderin hat nun gefunden, daß, wenn sie in einem besonderen Prozeß bzw. in einem besonderen-Ofen unverdünnte brennbare Gase erzeugt und diese nach einem Flamin- oder Schachtofen überleitet, wobei diese unverdünnten brennbaren Gase vorerwärmt sein können oder nicht, man im Flamin- oder Schachtofen so hohe Temperaturen erzeugen kann, vermittels welcher die bisher nicht durchführbare technische Aufgabe der Schmelzung von titanhaltigen Eisenei zen im Flamm-oder Schachtofen gelöst wird.
- Zum Zwecke der Erzeugung dieser unverdünnten brennbaren Gase wird zweckdienlich ein elektrischer Ofen, z. B. Flammofen, Widerstandsofen oder Induktionsofen verwendet, und zum Zwecke der Herstellung der unverdünnten brennbaren Gase wird in diesem elektrischen Ofen titanhaltiges EL.enerz, z. B. Titaneisensand, in Anwesenheit der erforderlichen Redukt_onsmittel und Zuschläge niedergeschmolzen, wobei natürlich auch metallisches Eisen sich gleichzeitig bildet.
- Die so gebildeten unverdünnten brennbaren Gase, welche aus Kohlenmorioxyden bestehen, werden dann in den Flamin- oder Schachtofen übergeleitet und zum Schmelzen der dort befindlichen Charge verwendet.
- Diese Gase können, wie schon erwähnt, bei ihrer Rückleitung nach dem Flamin- oder Schachtofen erhitzt oder in dem Zustande verwendet werden, in welchem sie aus dem elektrischen Ofen gewonnen werden.
- Der gemäß der vorliegenden Erfindung zum Niederschmelzen der aus titanhaltigen Eisenerzen bestehenden Charge dienende Ofen -kann ein Flamm- oder Schachtofen gewöhnlicher Konstruktion sein.
- Kennzeichnend für das vorliegende Verfahren ist also, daß bei der beschriebenen Zerlegung des gesamten Reduktionsprozesse in zwei Teile die zum Niederschmelzen der Charge im Flamm- oder Schachtofen erforderlichen Gase während des Betriebes und durch diesen selbst, d. h. während des Schmelzens der Charge im elektrischen Ofen, erzeugt werden.
- Als Reduktionsmittel kann u. a. Kohle und als Zuschlag z. B. Kalkstein verwendet werden. Im elektrischen Ofen kann die Charge in brikettierter oder in nichtbrikettierter Form verwendet werden, während im Flamm- oder Schachtofen das zu reduzierende titanhaltige Ehenerz, das Reduktionsmittel und der Zuschlag, sämtlich in fein verteiltem Zustande, miteinander in brikettierter Form verwendet werden.
- Es ist selbstver,,tändlich, daß im Ofen, in welchem die unverdünnten brennbaren Gase hergestellt werden, nicht nur titanhaltige Eisenerze, sondern jedes andere Eisenerz verwendet werden kann.
- Im Anschluß hieran sei Folgendes bemerkt Die Erfinde -in hat gefunden, daß, wenn man das zu reduzierende titansaure Eisen bzw. den Titaneisen@and, ferner das Reduktionsmittel C und den Zuschlag (Kalkstein) in fein zerkleinertem Zw.tande miteinander innig mischt und zu einer homogenen, diese Körper in gleichmäßig verteilter Form enthaltenden Masse verarbe.tet und sodann brikettiert, man durch die dadurch erzielte homogene Miscl-ung eine gleichmäßigere und schnellere Einwirkung des Reduktionsmittels und des Zuschlags auf die Komponenten des titansauren Eisens bzw. auf jedes einzelne Partikelchen desselben erzielt.
- Werden nun diese Briketts zwecks Eisengewinnung dem Reduktionsvorgang im elektrischen Flammofen oder im Schachtofen unterworfen, so erhält man infolge dieser innigen Einwirkung des Reduktionsmittels und des Zuschlages auf die einzelnen Teilchen- bzw. auf die Komponenten des titansauren Eisenerzes (bestehend aus Titaneisenoxyd und Eisenoxydverbindungen) eine fast vollkommene und vollständige Ausbeute an reinem Eisen.
- Werden diese spezifisch Verschieden schweren Körper, wie Titaneisenerz, Reduktionsmittel C und Zuschlag (Kalkstein) in nicht agglomerierter, d. h. in nicht brikettierter Form z. B. im Flamm- oder Schachtofenbetrieb angewendet, so entsteht der betriebstechnische Nachteil, daß das Titaneisenerz nur zum Teil reduziert wird, während ein anderer Teil des im Titaneisenerz anwesenden Eisens in der Schlacke zurückbleibt. Dieser Übelstand tritt desh alb auf, weil die Kohle auf der Oberfläche der geschmolzenen Masse getrieben wird und deshalb nur langsam und in unvollständiger Weise ihre reduzierende Wirkung ausüben kann.
- Im Schachtofenbetrieb würde der Nachteil sich unter Umständen noch dadurch ste-gern, daß das feinkörnige Eisenmaterial, also der Titaneisensand oder das auf etwa Sandfeinheit zerkleinerte andere Titaneisenerz durch die Gicht aus dem Schachtofen hinausgetrieben wird.
- Diese Übelstände werden vermieden, wenn das Eisenerz, Reduktionsmittel und Zuschlag durch Brikettierung in dauernde stückige Verbindung m-"teinander gebracht werden.
- Die Reduktion des Titaneisenerzes kann nur bei gewissen hohen Temperaturen stattfinden. Zu diesem Zwecke- verwendet die Erfinderin mit Gas geheizte Schachtöfen oder Regenerativfiammöfen.
- Ein weiteres Kennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, daß die zur Erzeugung der hohen Reduktionstemperaturen im Schacht- oder Flammofen erfozderliclzen Heizgase während des Verfahrens dadurch erzeugt werden, daß man einen Teil der zu reduzierenden Titaneisenerze . im elektrischen Ofen niederschmilzt und die dabei entwickelten $eizgase zum Niederschmelzen eines anderen Teiles des zu reduzierenden Titaneisenerzes, jedoch in mit Gasen geheizten Schachtöfen oder im Flammofen verwendet.
- Da das bei diesem elektrischen Reduktionsprozeß entwickelte Kohlenoxydgas unverdünnt, d. h. in seiner Gesamtheit brennbar ist, wird durch die Überführung und Verwendung desselben im Schachtofen, eine Steigerung der Heizwirkung des Brennmaterials, &ne Ersparnis desselben erzielt und der Schachtofenbetrieb zugleich wirtschaftlicher gestaltet.
- Stellt man eine Anzahl elektrischer Flammöfen in Betrieb zwecks Darstellung von Eisen aus der vorhin beschriebenen fein zerteilten Mischung bzw. aus den vorhin beschriebenen Briketts, und schließt man diese mit dem Schachtofen leitend derart an, daß die im elektrischen Ofen entwickelten, beinahe ausschließlich aus Kohlenoxydgasen bestehenden Abgase nach dem Schachtofen übergeleitet werden, so erzielt man eine erhebliche Unterstützung der Heizwirkung der Kohle bzw. eine wesentliche Steigerung der Temperaturverhältnisse im Schachtofen und gelangt dadurch zu einer außerordentlich wirtschaftlichen Gestaltung des Schachtofenbetriebs.
- Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der wirtscbaftlichenGestaltung des Prozesses dadurch, daß man die Gaserzeugung auf das zum Heizbetrieb in dem mit Gas geheizten Schachtofen oder im Flammofen auf das erforderliche Maß beschränkt, d. h. man erzeugt nur so viel Gas im elektrischen Flammofen, als zur Erzeugung der rationellen Heizwirkung erforderlich ist, während die im Schachtofen weiter benötigte 1^Iitze durch Kokszusatz,-welchen man direkt dem Schachtofen zuführt, entwickelt wird.
- Bei der Erzeugung der Briketts empfiehlt es sich, das Folgende zu beachten: Die Mischung des zu reduzierenden Eisenerzes, des Reduktionsmittels (Kohle) und des Zuschlags (Kalkstein) im Brikett findet in einem solchen Verhältnis dieser Körper zueinander statt, in welchem entsprechend der chemischen Zusammensetzung des Titaneisenerzes der Reduktions- bzw. Schmelzvorgang am wirksamsten durchgeführt wird. Dieses Mischungsverhältnis wird auf Grund der vorangegangenen Analyse -des Eisenerze3 von Fall zu Fall oder empirisch festgestellt.
- Die nach dem Schacht- oder Regeneratorofen eingeleiteten und aus dem elektrischen Flammofen kommenden Gase können zweckdienl'ch auch noch vorerwärmt werden, zum Zwecke, ihre Heiz- bzw. Schmelzwirkung zu steigern.
- Geht man von der Tatsache aus, daß, wenn fein zerteiltes Titaneisenerz der Einwirkung hoher Temperaturen, also z. B. der Einwirkung des elektrischen Lichtbogens ausgesetzt wird, eine Dissoziation der das Titaneisenoxyd (Titaneisensand) bildenden Körper stattfindet, und daß dabei entsteht i. Titanoxyd. TiO2 und 2. entweder Eisenoxyd Fe2O3, 3. oder Eisenoxyduloxyd Fee 0", und sofern die Erhitzung dieser Körper im elektrischen Flammofen fortgesetzt wird, noch eine weitere Spaltung der Eisenoxydverbindung auftritt, wobei sich Eisenoxydul bildet, während Sauerstoff an sich frei wird, so ergibt sich folgender Reaktionsverlauf i. Ca Co, = Ca 0 + C02, 2. CO, +C=2C0, 3. Fe, O3+3CO=2Fe+3C0v 4. Fei 04 -f- 4 CO = 3 Fe -l- 4 C02, 5. Fee O3 -I- 3 C = 2 Fe + 3C0, 6. Fe304+4C =3Fe+4C0.
- Bei dem Erzeugen von Reineisen muß bekanntlich die Aufnahme von Titan im Eisen oder die Bildung von Titanlegierungen überhaupt verhindert werden.
- Zu dem Zweck wird das Titanoxyd (Ti 0z) durch die anwesende Base (Kalk) verschlackt. Durch Zuschläge verschiedener Art kann man unmittelbar während des Schmelzverfahrens Roheisen oder Gußeisen verschiedener Zusammensetzung erzielen. - Wünscht man die Herstellung eines solchen Roh- oder Gußeisens, welches einen gewissen Gehalt an Titan aufweist, so kann dies durch Zugabe von Kalziumfluorid bewirkt werden. Z. B. würde ein Zusatz von % bis 2 Prozent Kalziumfluorid zur Charge ein Roheisen ergeben, welches einen Titangehalt von etwa l;flo Prozent bis 7/1o Prozent Titan aufweist.
- Im nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel für die Durchführung des Verfahrens angegeben, wobei die hierzu erforderlichen Mengen des Reduktionsmittels (Kohle) und des Zuschlags (Kalkstein) auf je iooo g titaneisensaures Erz berechnet sind.
- Angenommen, die Analyse des Erzes, also des Titaneisensandes, ergebe die folgende Zusammensetzung
6g Prozent Fee 0, und der reg U4, i2,@ - Ti 0.,, 9,3 - Si 02, 1,2 - Ca 0, 3,6 - Mg fl, 3,5 - Al, 03, 0,7 - Mn 0. - Zur Bindung des Sauerstoffes sind nötig in dem einen Falle: 4,3 X 3 X 12 = 155 g C, in dem anderen Falle: - 3 X 4 X 12 = 144 g C, also im Durchschnitt 149,5 g C.
- B. Berechnung der erforderlichen Menge des Zuschlages.
- Die Menge des Zuschlags, welche erforderlich ist, um die aus Titaneisenerz bzw. Titaneisensand durch die mechanische Aufbereitung, Zerkleine:-ung, Sieben usw., nicht . entfernte Kieselsäure (SiO@ zu binden, kann auf die gleiche Weise berechnet werden.
- iooo g Titaneisenerz enthalten nach der obigen Analyse, von welcher bei der Berechnung ausgegangen wird, 93 g Si0,. g3: 6o = x,55 M01. Si02.
- Zur Bindung hiervon sind erforderlich 1.55 X 2 = 3,1 Mol. Basen.
- Nun enthalten iooo g Erz: r2 g Ca0, 36 g Mg0, 35 9 A120a, 7 9 Mn 0. Insgesamt enthalten demnach iooo g Erz 1,55 Mol. Basen, und man muß demnach, um das Si 02 zu binden, noch 3,1-1,55 Mol. Basen zufügen, . In gleicher Weise kann man berechnen, daß iooo g zugefügter Kalk 0,985 Mol. Basen enthalten und- daß man demnach zur Bindung der Kieselräure Der . . ., zusetzen muß.
- In gleicher Weise ist schließlich noch die Menge der Base (Ca CO,) zu berechnen, welche erforderlich ist, um die frei werdenden Mengen Titanoxyd (TiO2) zu binden.
Claims (1)
- PATENT-ANsPRUcHE: i. Verfahren zum Erzeugen von metallischem Eisen, z. B. Roheisen, Gußeisen, aus titaneisenhaltigem Material, wie z. B. titansauren Eisenerzen (Titaneisensand), dadurch gekennzeichnet, daß durch Niederschmelzen dieser Erze mit Kohlenstoff in einem Ofen, insbesondere im elektrischen Flamm-, Widerstands- oder Induktionsofen o. dgl. unverdünnte brennbare Gase (CO, Kohlenmonoxydgase) erzeugt werden, und daß diese Gase, welche als Folge des Reduktionsprozesses gewonnen werden, nach einem Flamm- oder Schachtofen übergeleitet werden, um die dort befindliche titaneisenhaltige Charge zum Niederschmelzen zu bringen. -2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schmelzen des Titaneisenerzes in dem mit Gas betriebenen Schacht- oder Regenerativflammofen erforderlichen Gasmengen durch Niederschmelzen eines gesonderten Teiles des Titaneisenerzes mit dem Reduktionsmittel und dem Zuschlag im elektrischen Ofen vorher erzeugt werden. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß im elektrischen Ofen nur so viel Gas erzeugt wird, als zur Erreichung der zum Schmelzen des im Schachtofen befindlichen anderen Teiles der niederzuschmelzenden Masse nötigen Temperaturen erforderlich ist, während die weiter benötigte Hitze durch Kokszusatz in dem Schachtofen entwickelt wird. .. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i bis 3 zur Erzeugung von metallischem Roheisen, Gußeisen usw. aus titansauren Eisenerzen, z. B. Titaneisensand, gekennzeichnet durch das Zerlegen des Reduktionsprozesses in zwei Teile derart, daß ein Teil- des zu reduzierenden Eisenerzes in einem solchen Ofen, z. B. im elektrischen Ofen, geschmolzen wird, der unverdünnte Reduktionsgase (CO) zu erzeugen vermag, während der andere Teil im Flammofen oder Schachtofen unter Verwendung derjenigen unverdünntenbrennbarenGase(CO, Kohlenmonoxydgase) niedergeschmolzen wird, welche als Folge des im elektrischen Ofen auftretenden-Reduktionsprozesses gewonnen werden. 5. Verfahren zum Schmelzen von titaneisenhaltigen Erzen, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Reduktion einer gegebenen Titaneisenerzmenge im elektrischen Flammofen metallisches Eis en und unverdünnte brennbare Gase (CO) erzeugt und diese letzteren nach dem Schachtofen überführt, zum Zwecke, auf die dort befindlichen Mengen titaneisenhaltige Erze schmelzend einzuwirken, wobei entweder in beiden Ofen oder im Schachtofen allein. das zu schmelzende Eisenerz mit dem Reduktionsmittel (C) und Zuschlag (Kalkstein) in fein verteiltem und innig vermengtem Zustande, jedoch in brikettierter Form, verwendet wird, zum Zwecke, durch die Einleitung der erforderlichenfalls vorgewärmten Gase in dem Schachtofen den Schmelzprozeß zu fördern.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE742001C (de) * | 1940-03-20 | 1943-11-20 | Ingbuero Fuer Huettenbau Wilhe | Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen u. dgl. durch kohlenoxydhaltige Gase im Kreislauf |
-
1918
- 1918-03-10 DE DE1918319561D patent/DE319561C/de not_active Expired
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DE742001C (de) * | 1940-03-20 | 1943-11-20 | Ingbuero Fuer Huettenbau Wilhe | Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen u. dgl. durch kohlenoxydhaltige Gase im Kreislauf |
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