DE3713883A1 - Verfahren zur herstellung von ferrochrom - Google Patents
Verfahren zur herstellung von ferrochromInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung von Ferrochrom mit einem Kohlenstoffgehalt von
0,02 bis 10% durch thermische Reduktion von Pellets, die
eisenhaltiges Chromerz, Kohle sowie ein Pelletiermittel
enthalten, in einem Drehofen und anschließendes
Erschmelzen des Ferrochroms aus den reduzierten Pellets in
einem Schmelzofen.
Ferrochrom ist eine Legierung, die aus 20 bis 70% Chrom,
0,02 bis 10% Kohlenstoff und Rest Eisen sowie den
üblichen Verunreinigungen besteht. Ferrochrom wird bei der
Herstellung von Chromstählen als Vorlegierung verwendet.
Der sehr häufig unerwünscht hohe Kohlenstoffgehalt der
Ferrochromlegierungen kann durch Frischen der Legierungen
oder durch Frischen des aus ihnen hergestellten
Chromstahls herabgesetzt werden. Chromerze bestehen im
allgemeinen aus 20 bis 50% Cr2O3, 10 bis 40% FeO und
10 bis 70% Gangart, wobei das Cr2O3 in sehr
unterschiedlicher Menge als Chromeisenstein, FeO ×
Cr2O3, vorliegt. Die Reduktionseigenschaften der
verschiedenen Chromerze werden maßgeblich durch ihren
Gehalt an Chromeisenstein, MgO und SiO2 bestimmt. Bei
der Reduktion eisenhaltiger Chromerze mit Kohlenstoff wird
Ferrochrom insbesondere nach der Gleichung FeO × Cr2O3
+ 4 C = Fe + 2 Cr + 4 CO gebildet, wobei andere
chromoxidhaltige Phasen entsprechend reduziert werden.
Es ist bekannt, daß Ferrochrom durch Schmelzreduktion
(gleichzeitiges Reduzieren und Schmelzen) von
eisenhaltigen Chromerzen mit Kohle erzeugt werden kann,
wobei die Schmelzreduktion entweder mit einem stückigen
Erz-Koks-Gemisch oder mit Erz-Pellets und Koks oder mit
vorreduzierten Erz-Feinkoks-Pellets und Koks oder mit
vorreduzierten Erz-Feinkoks-Pellets und Koks insbesondere
im Niederschachtofen oder Elektroofen durchgeführt wird.
Bei den bekannten Schmelzreduktionsverfahren muß die
Gangart, die im Erz in großer Menge vorhanden ist, in Form
flüssiger Schlacke abgetrennt werden, die wegen ihres
merklichen Cr2O3-Gehalts einen hohen Schmelzpunkt hat.
Daher müssen trotz Zusatz von Flußmitteln häufig
Schmelztemperaturen von über 1750°C eingestellt werden,
was zu einem unerwünscht hohen Energieverbrauch führt.
In der DE-PS 33 47 686 wird daher ein Verfahren zur
Herstellung von Ferrochrom vorgeschlagen, bei dem der
Schmelzvorgang unterhalb 1750°C abläuft und die
Abtrennung des überwiegenden Teils der Gangart des Erzes
vor dem Einschmelzen des mit Kohlenstoff reduzierten Erzes
ohne Aufschmelzen der Gangart möglich ist. Bei diesem
bekannten Verfahren ist vorgesehen, daß das Gemisch aus
Chromerz, Kohle und Schlackebildnern im Drehofen für eine
Zeit von 20 bis 240 Minuten in einer CO-haltigen
Atmosphäre auf Temperaturen von 1480 bis 1580°C erhitzt
wird, daß das dem Drehofen entnommene Reaktionsprodukt bis
zu einem Teilchendurchmesser von weniger als 25 mm
zerkleinert wird, daß das zerkleinerte Reaktionsprodukt
durch Dichtetrennung und/oder Magnetscheidung in eine in
den Drehofen zurückzuführende kohlehaltige Fraktion,
mindestens eine metallhaltige schlackenreiche Fraktion und
eine in einen Schmelzofen zu fördernde Legierungsfraktion
getrennt wird und daß das Erschmelzen der
Legierungsfraktion in einem Schmelzofen bei Temperaturen
von 1600 bis 1700°C durchgeführt wird. Bei diesem
Verfahren wird der Vorteil, nämlich die Abtrennung der
Gangart vor dem Erschmelzen des Ferrochroms, durch einen
erheblichen Nachteil, nämlich die Abkühlung des
Drehofenaustrags vor der mechanischen Aufbereitung,
erkauft.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine
Heißchargierung des Drehofen-Austrags, insbesondere der
reduzierten Pellets, in den Schmelzofen ermöglicht und daß
trotz des im Reduktionsgut enthaltenen Gangartanteils ein
störungsfreies Erschmelzen des Ferrochroms bei möglichst
niedrigen Temperaturen zuläßt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß in den zu reduzierenden Pellets 200 bis 500 g
Kohle pro kg Chromerz vorhanden sind, wobei die Asche der
Kohle einen Erweichungspunkt von 1200 bis 1400°C hat,
daß als Pelletiermittel eine Mischung aus Stärke, SiO2
und einer Base, vorzugsweise NaOH, verwendet wird, wobei
pro kg Chromerz 30 bis 45 g Stärke, 5 bis 15 g der Base
und 25 bis 75 g SiO2 zur Anwendung kommen, daß die
thermische Reduktion während 2 bis 5 Stunden bei 1200 bis
1400°C abläuft, wobei pro kg Pellets 200 bis 500 g nicht
backende Kohle oder Koks in den Drehofen eingebracht
werden, deren bzw. dessen Asche einen Erweichungspunkt
hat, welcher 50 bis 100°C über der maximalen
Reduktionstemperatur liegt, daß der Drehofen-Austrag durch
Heißchargierung in den Schmelzofen eingebracht wird und
daß das Erschmelzen bei 1600 bis 1700°C erfolgt. Zur
thermischen Reduktion werden also zwei verschiedene
Kohlearten verwendet, wobei eine Kohle bereits in den
Pellets enthalten ist und die andere Kohle die Pellets im
Drehofen abdeckt bzw. mit den Pellets im Drehofen gemischt
ist.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß im
Drehofen durch die Verwendung des erfindungsgemäßen
Pelletiermittels und der erfindungsgemäßen Kohlearten
harte, reduzierte Pellets erzeugt werden können, die eine
Festigkeit von 20 bis 70 kg pro Pellet besitzen. Während
der thermischen Reduktion werden 80 bis 90% der Oxide des
Chroms und Eisens reduziert, wobei wiederum 90 bis 95%
der reduzierten Metalle Chrom und Eisen als Carbide
vorliegen. Die Pellets enthalten daher 5 bis 8%
Kohlenstoff, der carbidisch gebunden ist. Durch den hohen
Carbidanteil sind die reduzierten Pellets bis 500°C
unempfindlich gegen Reoxidation. Es ist ferner
vorteilhaft, daß die reduzierten Pellets im Drehofen nicht
erweichen, was auf den hohen Carbidanteil und die
Beschaffenheit der in den Pellets enthaltenen Kohle
zurückgeführt wird. Schließlich hat sich in überraschender
Weise gezeigt, daß der Drehofen-Austrag trotz des hohen
Carbidanteils bei 1600 bis 1700°C eingeschmolzen werden
kann. Dies wird darauf zurückgeführt, daß der carbidisch
gebundene Kohlenstoff während des Schmelzvorgangs
weitgehend durch die Restreduktion der noch in den Pellets
vorhandenen Eisen- und Chromoxidanteile verbraucht wird.
Zur Durchführung der thermischen Reduktion ist ein
Drehrohrofen besonders gut geeignet, während der
Einschmelzvorgang vorteilhaft in einem Elektroofen
durchgeführt werden kann.
Nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die
reduzierten Pellets aus dem Drehofen-Austrag durch
Heißabsiebung abgetrennt und unmittelbar anschließend
durch Heißchargierung in den Schmelzofen eingebracht
werden. Durch diese Maßnahme wird die Schmelzarbeit
erheblich vermindert. Bei der Heißchargierung und der
Heißabsiebung ist darauf zu achten, daß diese Arbeitsgänge
unter Ausschluß von Luftsauerstoff durchgeführt werden.
Der Pelletiervorgang läuft auf einem Pelletierteller oder
in einer Pelletiertrommel ab. Er kann besonders
störungsfrei durchgeführt werden, wenn die zu
pelletierenden Stoffe zu 60 bis 75% eine Teilchengröße
von kleiner 0,045 mm und zu 40 bis 25% eine Teilchengröße
von 0,045 bis 1 mm haben. In weiterer Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, daß die Herstellung der Pellets
unter Zugabe von 12 bis 20% Wasser, bezogen auf die zu
pelletierende Mischung, erfolgt und daß die Pellets einen
Durchmesser von 6 bis 16 mm, vorzugsweise 8 bis 10 mm,
haben.
Nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die
Pellets vor der thermischen Reduktion in einem dem
Drehofen vorgeschalteten Trockner bei 100 bis 400°C
während 20 bis 45 Minuten getrocknet werden. Durch diese
Trocknung erhalten die Pellets eine Festigkeit von 4 bis
5 kg pro Pellet. Diese Festigkeit bewirkt, daß
insbesondere während des Beginns der thermischen Reduktion
kein nennenswerter Abrieb entsteht. Nach der Erfindung ist
es zweckmäßig, wenn der Teilchendurchmesser der nicht
backenden Kohle und des Kokses 0,5 bis 5 mm beträgt, wobei
60 bis 80% der nicht backenden Kohle bzw. des Kokses mit
den Pellets vor dem Eintrag in den Drehofen gemischt und
20 bis 40% dieser Kohle bzw. dieses Kokses durch
Einblasen oder Einschleudern in den Drehofen eingebracht
werden. Mit diesen Verfahrensmaßnahmen wird erreicht, daß
die Kohleteilchen, die bei der thermischen Reduktion nicht
oder nur teilweise verbraucht werden, leicht von den
reduzierten Pellets abgetrennt werden können und daß eine
gute Abdeckung der zu reduzierenden Pellets mit Kohle
erfolgt.
Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders
erfolgreich durchführbar, wenn bei der Heißabsiebung
3 Kornfraktionen erzeugt werden, wobei die Pelletfraktion
mit einem Teilchendurchmesser größer 6 mm in den
Schmelzofen gelangt, während die Kohlefraktion mit einem
Teilchendurchmesser von 0,1 bis 5 mm in den Drehofen und
die Feinkornfraktion mit einem Teilchendurchmesser kleiner
0,1 mm in die Pelletiervorrichtung zurückgeführt werden.
Es wurde gefunden, daß der Drehofenaustrag zu ca. 95% aus
der Pelletfraktion, zu ca. 3% aus der Kohlefraktion und
zu ca. 2% aus der Feinkornfraktion besteht. Wenn die
Feinkornfraktion einen Aschegehalt von mehr als 70% hat,
ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die
Feinkornfraktion auf Raumtemperatur abgekühlt und einer
Magnetscheidung unterworfen wird. Hierdurch gelangt nur
der magnetische Teil der Feinkornfraktion in die
Pelletiervorrichtung.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Zur Herstellung von Ferrochrom wurde ein Chromiterz
verwendet, das folgende Zusammensetzung hatte:
Fe (gesamt)20,6%
Cr31,6%
V 0,22%
Ni 0,12%
TiO2 0,68%
SiO2 0,55%
Al2O315,4%
CaO 0,1%
MgO 9,2%
Das Chrom liegt hier hauptsächlich als
(MgFe)(CrAl)2O4, Magnesium-Chrom-Spinell, und zu einem
geringen Teil als FeO × Cr2O3 vor. Dieses Erz wurde
fein aufgemahlen, so daß es die erfindungsgemäße
Teilchengröße aufwies. Anschließend wurden das
Pelletiermittel sowie die Kohle zugegeben. Im
Pelletiermittel wurde SiO2 verwendet, das besonders
feinkörnig und aktiv war. Die aus der Mischung unter
Zusatz von ca. 15% Wasser hergestellten Grünpellets
hatten einen Durchmesser von 8 bis 10 mm.
Zur Durchführung der thermischen Reduktion wurde ein
Drehrohrofen verwendet, der vom Ofenausgang im Gegenstrom
mit einem Mantelbrenner beheizt wurde. Die
Reduktionstemperatur betrug 1250 bis 1300°C, und die
Reduktionszeit lag bei ca. 4 Stunden. Die reduzierten
Pellets wurden aus dem Ofenaustrag heiß abgesiebt und
durch Heißchargierung in einen Elektroofen eingebracht.
Die bei der Heißabsiebung anfallende Kohlefraktion wurde
dem Drehrohrofen zugeführt, und die bei der Heißabsiebung
erzeugte Feinkornfraktion gelangte nach Abkühlung in einen
Magnetscheider, wo 92% Asche abgetrennt wurden. Der
magnetische Teil der Feinkornfraktion gelangte dann in die
Pelletiervorrichtung. Im Elektroofen wurde eine
Schmelztemperatur von ca. 1650°C aufrechterhalten. Das
erzeugte Ferrochrom hatte einen Kohlenstoffgehalt von
7,5%, und die Ausbeute an Chrom und Eisen betrug über
90%.
Alle in % gemachten Angaben sind Gewichts-Prozente.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Ferrochrom mit einem
Kohlenstoffgehalt von 0,02 bis 10% durch thermische
Reduktion von Pellets, die eisenhaltiges Chromerz,
Kohle sowie ein Pelletiermittel enthalten, in einem
Drehofen und anschließendes Erschmelzen des Ferrochroms
aus den reduzierten Pellets in einem Schmelzofen,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Pellets 200 bis 500 g
Kohle pro kg Chromerz vorhanden sind, wobei die Asche
der Kohle einen Erweichungspunkt von 1200 bis 1400°C
hat, daß als Pelletiermittel eine Mischung aus Stärke,
SiO2 und einer Base, vorzugsweise NaOH, verwendet
wird, wobei pro kg Chromerz 30 bis 45 g Stärke, 5 bis
15 g der Base und 25 bis 75 g SiO2 zur Anwendung
kommen, daß die thermische Reduktion während 2 bis
5 Stunden bei 1200 bis 1400°C abläuft, wobei pro kg
Pellets 200 bis 500 g nichtbackende Kohle oder Koks in
den Drehofen eingebracht werden, deren bzw. dessen
Asche einen Erweichungspunkt hat, welcher 50 bis 100°C
über der maximalen Reduktionstemperatur liegt, daß der
Drehofen-Austrag durch Heißchargierung in den
Schmelzofen eingebracht wird und daß das Erschmelzen
bei 1600 bis 1700°C erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die reduzierten Pellets aus dem Drehofen-Austrag durch
Heißabsiebung abgetrennt und unmittelbar anschließend
durch Heißchargierung in den Schmelzofen eingebracht
werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die zu pelletierenden Stoffe zu 60
bis 75% eine Teilchengröße von <0,045 mm und zu 25 bis
40% eine Teilchengröße von 0,045 bis 1 mm haben.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Herstellung der Pellets unter
Zugabe von 12 bis 20% Wasser, bezogen auf die zu
pelletierende Mischung, erfolgt und daß die Pellets
einen Durchmesser von 6 bis 16 mm, vorzugsweise 8 bis
10 mm, haben.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pellets vor der thermischen
Reduktion in einem dem Drehofen vorgeschalteten
Trockner bei 100 bis 400°C während 20 bis 45 Minuten
getrocknet werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Teilchendurchmesser der
nichtbackenden Kohle und des Kokses 0,5 bis 5 mm
beträgt, wobei 60 bis 80% der nichtbackenden Kohle
bzw. des Kokses mit den Pellets vor dem Eintrag in den
Drehofen gemischt und 20 bis 40% dieser Kohle bzw.
dieses Kokses durch Einblasen oder Einschleudern in den
Drehofen eingebracht werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Heißabsiebung drei
Kornfraktionen erzeugt werden, wobei die Pelletfraktion
mit einem Teilchendurchmesser <6 mm in den Schmelzofen
gelangt, während die Kohlefraktion mit einem
Teilchendurchmesser von 0,1 bis 5 mm in den Drehofen
und die Feinkornfraktion mit einem Teilchendurchmesser <
0,1 mm in die Pelletiervorrichtung zurückgeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Feinkornfraktion auf Raumtemperatur abgekühlt und
einer Magnetscheidung unterworfen wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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