DE448384C - Verfahren zur Entfernung von Phosphor aus dem Roheisen ohne gleichzeitige Beseitigung des Kohlenstoffs - Google Patents

Description

• Verfahren zur Entfernung von Phosphor aus dem Roheisen ohne gleichzeitige Beseitigung des Kohlenstoffs. Die Entfernung von Phosphor aus dem Roheisen erfolgt in der Regel gleichzeitig mit der Entfernung des Kohlenstoffs durch die basischen Frischprozesse im Thomaskonverter oder im Siemens-Martin-Ofeil.
• Es ist jedoch auch möglich, dem Roheisen den Phosphor zu entziehen, ohne den Kohlenstoff zu vermindern.
• Schon seit den siebziger Jahren weiß man, daß sich Phosphor aus dem flüssigen Roheisen in die Schlacke überführen läßt, wenn man bei Temperaturen, welche die Schmelztemperatur des Roheisens nicht wesentlich überschreiten, oxydierende Agentien in Gegenwart stark basischer Schlacken auf das Roheisen einwirken läßt. Dabei wird der Kohlenstoff nicht mitoxydiert, die Entwicklung von Kohlenoxyd setzt vielmehr erst ein, wenn die Temperatur gestiegen ist. Beim Verbrennen des Kohlenstoffs hört die Oxydation des Phosphors auf, sie tritt erst wieder ein, wenn der Kohlenstoff völlig aus dem Metallbade verschwunden ist, ganz den Erscheinungen entsprechend, welche man später bei dem Thomasprozesse kennengelernt hat. Die Ausscheidung des Phosphors bei den tiefen Temperaturen erfolgt auffallend schnell (vgl. L e d e b u r, Handbuch der Eisenhüttenkunde, ¢. Aufl., S. 696). Bestätigt werden diese Tatsachen durch die Erfahrungen bei dem Hösch-Prozeß, in dessen erster Phase die Entphosphorungsmöglichkeit in Gegenwart von -Kalk wenig oberhalb des Roheisanschmelzpunktes ausgenutzt wird (vgl. Fr. Sp ringo rum, Dissertation, Aachen 191o).
• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem unter Verzicht auf die Verwendung von elementarem Sauerstoff oder von oxydischen Erzen die Fähigkeit des Kohlenoxydes, unter gewissen-- Bedingungen seinen Sauerstoff bei gleichzeitiger Bildung von Carbiden abzugeben, ausgenutzt wird.
• In der metallurgischen Chemie des Eisens begegnet man auf Schritt und Tritt Gleichgewichten und umkehrbaren Reaktionen; zur Umkehrung der normalen Reaktion genügen häufig geringfügige Änderungen der Temperatur oder der Konzentrationsverhältnisse der an der Reaktion beteiligten chemischen Stoffe. Auf die Bedeutung dieser Tatsachen bat R. S c h e n c k in einem Vortrage vor dem Verein deutscher Eisenhütten hingewiesen (Stahl und Eisen 1923, Heft 3 und 5). Er lenkte die Aufmerksamkeit der Hörer auf die Umkehrbarkeit der Erzfrischprozesse und auf die experimentell bestätigte Beobachtung, daß flüssiges Eisen mit Kohlenoxyd reagiert, indem lösliches Carbid und nur beschränkt lösliches Eisenoxyd sich bilden, entsprechend der Gleichung (z) q. Fe -j- CO >< Fe3C -f- Fe0.
• Bei tiefen Temperaturen ist die rechte, bei höheren die linke Seite der Gleichung begünstigt; hohe Kohlenoxyddrucke verschieben die Gleichgewichte nach der rechten Seite.
• Ganz Ähnliches gilt für die Umsetzung zwischen Eisenphosphid und Kohlenoxyd nach der Formel (2) 6 CO -f- z3 Fe + 2 Fe3P > 6 Fe3C -E- Fe (P03)2. Auch diese Reaktion ist umkehrbar und in denselben Richtungen veränderlich wie das oben besprochene Gleichgewicht. Der Zusatz von Kalk führt zu einer weiteren Begünstir gung der rechten Seite, da @er die Bildung von nicht reduzierbarem tertiären Calciumphosphat bewirkt, dadurch die aktive Masse des Eigenmetaphosphats herabsetzt, und so die Rückphosphorung des einmal entpliosphorten Roheisens erschwert. Dicht oberhalb des Roheisenerstarrungspunkbes wird das metallische carbidhaltige Eisen durch Kohlenoxyd nicht so stark oxydiert wie das Eisenphosphid in Gegenwart von Kalk. Eisenphosphid ist bei diesen Temperaturen für Kohlenoxyd ein stärkeres Reduktionsmittel als das flüssige Metall. Bei höherer Temperatur verschieben sich die Verhältnisse. Man kann die Beziehungen auch so ausdrücken, daß man sagt: Eisencarbid reduziert eher das Eisenoxydul als das tertiäre Phosphat, die gleichen Konzentrationsverhältnisse vorausgesetzt. Die Oxydation durch das Kohlenoxyd geht natürlich um so energischer von statten, je höher der Partialdruck des Kohlenoxyds ist.
• Bei diesen Umsetzungen wird Eisencarbid gebildet. Die Reaktionen i und 2 verlaufen nebeneinander, soweit es die Gleichgewichtslage zuläßt, und zwar i nur, wenn wenig Carbid im flüssigen Eisen vorhanden ist, kräftiger dagegen 2, da die Metaphosphate im Augenblick ihrer Entstehung in Stoffe überführt werden, welche die rückläufige Reaktion unmöglich machen, so daß sich die Gleichgewichte selbst nicht ausbilden können.
• Die Einwirkung von Kohlenoxyd ist in beiden Fällen eine @exotherme Reaktion. Die Wärmeentwicklung aus Phosphid ist sogar sehr erheblich. Sie beträgt für i kg P 371o WE, sie ist also nur um etwa ein Drittel kleiner als die bei der Verbrennung dieses Elementes mit Sauerstoff auftretende.
• Zur technischen Durchführung des Verfahrens der Entfernung von Phosphor aus dem Roheisen ohne Verminderung des Kohlenstoffs wird Kohlenoxydgas in einem Thomaskonverter unter Zugabe von Kalk oder anderen basischen Stoffen verblassen. An Stelle von reinem Kohlenoxyd kann man auch CO-haltige Industriegase, wie Generatorgas oder Gichtgas, verwenden. Es können abiex auch andere Vorrichtungen, welche flüssiges Roheisen, Kalk und Kohlenoxyd gut in Reaktion bringen, benutzt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Entfernung von Phosphor aus dem Roheisen ohne gleichzeitige Beseitigung des Kohlenstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiges Roheisen der gleichzeitigen Einwirkung von Kohlenoxyd oder kohlenoxydhaltigen Gasen und basischen Mitteln, wie Kalk, Soda usw., ausgesetzt wird.
2. 2. `Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer die Schmelztemperatur des Roheisens nur mäßig überschreitenden Temperatur durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenoxyd oder köhlenoxydhaltige Gase in einem Thomaskonverter unter Zugabe von Kalk oder anderen basischen Stoffen verblasen wird.