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Verfahren zur Gewinnung von titanfreiem Eisen und eisenfreiem Titan
aus Titanerzen. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von titanfreiem
Eisen und eisenfreien, titanhaltigen Schlacken aus Ilmenit Seesand (reich an Titanoxyd
und Eisenoxyd) und anderen titanhaltigen Eisenerzen.
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Die Behandlung titanhaltiger Eisenerze zur Gewinnung eines titanfreien
Eisens ist bereits bekannt; die Erfindung bietet hierfür einen neuen Weg, wobei
aber außerdem eine eisenfreie Schlacke gewonnen wird, die das gesamte Titan enthält,
das dadurch zu weiterer Bearbeitung gewonnen wird.
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Die beiden Hauptbestandteile im Titaneisen (Ilmenit), Fe0 und TiO.,
werden nach der Erfindung - dadurch getrennt, daß das Eisen so reduziert wird, daß
die Titanverbindungen (deren Zusammensetzung von den Schlacke bildenden Zuschlägen
abhängt) eine Schlacke bilden, die praktisch frei von Eisen ist. Das erhaltene Metall
enthält nur den geringen und zum Gelingen des Verfahrens notwendigen Betrag von
o,oi Prozent bis i,o Prozent Titan. Gewöhnl_ch genügen o,oz bis o, i Prozent. Besondere
Sorgfalt ist darauf zu legen, daß die Schlacke soweit wie möglich (am besten bis
unter o,oa Prozent) von Eisen frei ist, da letzteres störend auf die gebildete Titanverbindung
wirkt und nur mit großen Schwierigkeiten entfernt werden kann. Ein geringer Betrag
von Titan im Metall (Eisen) erhöht jedoch, wie bekannt, beträchtlich den Wert des
Eisens; das Titan kann entweder als Metall oder als Ferrotitan oder in irgendeiner
anderen Form vorhanden sein.
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Gemäß der Erfindung wird das Reduktionsmittel am besten erst gewählt
nach einer sorgfältigen Bestimmung des spezifischen Gewichtes des verwendeten Rohstoffes,
des spezifischen Gewichtes der Erzeugnisse der Schmelzoperation, des Schmelzpunktes
der von vornherein benutzten Stoffe und der Schmelzpunkte der Schlacke und des erhaltenen.
Metalls, da man wahrgenommen hat, daß der erzielte Erfolg um so besser ist, je größer
der Unterschied zwischen dem spezifischen Gewicht der Schlacke und dem des erhaltenen
Metalls ist. In dem Falle des Titanits (Sphens), auf den in der Beschreibung eingegangen
wird, beträgt das spezifische Gewicht der Schlacke ungefähr 3, 5, während das spezifische
Gewicht des Metalls ungefähr 7,0 ist.
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Gemäß der Erfindung ist die Auswahl des Reduktionsmittels auf solche
Stoffe zu beschränken, die Eisen oder Titan enthalten, so daß die Einführung von
unerwünschten Stoffen in die Charge ganz oder nahezu ganz vermieden wird. So sind
z. B. Verbindungen, die dieser Forderung genügen: Ferrosiiicium mit hohem Siliciumgehalt,
Ferrotitan mit hohem Titangehalt, Titaniumsilicid, Calciumsilicid
und
andere Silicide. Das angewendete Reduktionsmittel wird gewählt unter Berücksichtigung
der gewünschten Eigenschaften der Schlacke; z. B. ist es zweckmäßig, zu dem Ferrosilicium
oder dem verwendeten Silicid irgendein pulverisiertes Metallerz, das das in der
Schlacke gewünschte Metall enthält, zuzugeben. Wenn man z. B. eine Schlacke haben
will von der Zusammensetzung A1203 # TiO2- S1.02, so muß man als Reduktionsmasse
eine Mischung von Ferrosilicium und metallischem Aluminium in den Mengenverhältnissen
einführen, die der obigen Formel entsprechen. Wenn eine Schlacke mit Magnesiumtitanat
gewünscht wird, die Silicium in den Gewichtsverhä:tnissen des Sehens enthält und
der Formel MgO # T102 # Si02 entspricht (die mit dem in der Natur vorkommenden siliciumhaltigen
Magnesiumtitanat Geikielit übereinstimmt), dann verwendet man eine Mischung von
Ferrosilicium und metallischem Magnesium. Die Zusammensetzung der Schlacke sollte
am besten nach molekularem Verhältnis berechnet werden, damit sie einen niedrigen
Schmelzpunkt hat, stabile Zusammensetzung besitzt und praktisch verwendbar ist.
In den Berechnungen muß man jedoch geringe Verluste und gewisse Verunreinigungen
der verwendeten Ausgangsmittel berücksichtigen.
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Um diesen Bedingungen zu genügen, ist es ratsam, auf bestimmte Erzeugnisse
mit genau bestimmten Formeln in natürlich vorkommenden Mineralien zurückzugreifen.
Außer dem Calciumsilikat und -titanat gehört das Titanat des »Sehens;< zu solchen
stabilen Zusammensetzungen. Das letztere hat die allgemeine Formel C20 # Si02 #
T1.02, den verhä:tnismäßig niedrigen Schmelzpunkt von 1221' C und das spezifische
Gewicht von ungefähr 3,5.
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Wenn dieser Körper technisch reduziert werden soll und dies mit siliciumreichen
Ferrosilicium (Schmelzpunkt unter 160o°, spezifisches Gewicht z,75) und Emenit (Schmelzpunkt
1q.50° C, spezifisches Gewicht 5,o bis 7,5) durchgeführt wird, so fügt man für die
Schlacke Kalk bei und führt den ganzen Prozeß in einem Ofen mit geeignetem Futter
aus. Zum Schmelzen und Reduzieren von Titaneisenerzen ist ein basisches Futter gewöhnlich
am geeignetsten. Ein Fut'er aus Dolomit begünstigt die erwähnte SphenbiIdung. Als
Regel gilt, daß die Wahl des Futters von der gewünschten Zusammensetzung der Schlacke
abhängt. Die bei diesem Verfahren erhaltenen Erzeugnisse sind eine Schlacke vom
Typ des »Sehens« mit einem Schmelzpunkt gegen 122i° C und metallisches Eisen
mit einem geringen Titangehalt. Wenn der Prozeß z. B. in einem geeignet gefütterten
Schmelztiegel, der in einen heißen Ofen gestellt ist, ausgeführt wird, findet eine
schnelle Reaktion bei, ungefähr 160o° C bis 165o' C statt, und die erhaltene Schlacke
hat technischen Wert, da sie (infolge der Entfernung des Eisens) zur Herstellung
hochwertiger Titanfarben verwendet werden kann.
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Eine typische Formel für die Reaktion im technischen Betrieb ist 2
Fe0 # Ti0a + Si + 2 C20 + Si02 = 2C20 # T102 #S'02 -i- 2 Fe (Ti). Natürlich können
auch andere stabile Titanverbindungen zur Schlackebildung benutzt und entsprechende
Zuschläge zu der Masse gegeben werden, Unter diesen mögen erwähnt werden: Bariumsilikat
und Bariumtitanat, Calciumsilikat und Calciumtitanat, Mangansilikat und Mangantitanat,
Magnesiumsilikat und Magnesiumtitanat, Aluminiumsilikat und Aluminiumtitanat, Zirkonsi:ikat
und Zirkontitanat, Thoriumsilikat und Thoriumtitanat in den Verhältnissen der Bindung
des »Sehens« oder in anderen.
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Mit all diesen Titanverhindungen läßt sich eine stabile Schlacke erhalten,
die gewöhnlich eine ausgesprochen blaue Farbe hat.
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Bei der Ausführung des Verfahrens ist folgendes Vorgehen zweckmäßig:
man reduziere das Metall, entferne in der gewöhnlichen Weise Verunreinigungen, wie
Phosphor und Schwefel, die anwesend sein können, gieße es aus und bringe dann die
Schlacke zum weiteren Erhitzen in den Ofen zurück und erhitze so lange, bis die
der Schlacke eigentümliche Farbe erreicht ist. Es kann nötig sein, weitere Mengen
des Reduktionsmittels zuzufügen, z. B. Ferrosilicium, entsprechend der gewünschten
Schlacke, und zwar in solchen Quantitäten, die in dem erhaltenen Produkt die Mengenverhältnisse
des »Sehens« nicht stören. Die Mengenverhältnisse des Reduktionsmittels werden so
gewählt, daß sie der Formel der beabsichtigten Schlacke entsprechen und eine vollständige
Reduktion des Eisens in dem Erz ermöglichen. Es ist sogar wünschenswert, immer mit
MolekuIargewichtsformeln zu arbeiten, sowohl im Falle des »Sehens« wie in anderen
Fällen. Die Einführung weiterer Reduktionsmittel geschieht am besten nach einer
Analyse der Schlacke. Auf diese Weise kann die Farbe der Schlacke geregelt werden.
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Die vorstehenden Anweisungen sind nur als Beispiele angegeben worden,
und da es klar ist, daß das Verfahren auch in anderer Weise ausgeführt -werden kann,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, so sei noch
betont,
daß die Erfindung nicht auf die einzelnen hier gegebenen Beispiele beschränkt ist.