-
Entfernung von Schwefel aus Nickel- oder Nickel-Kupferrohstein In
den Kreisen der Metallurgen hat man bisher bestritten, daß es möglich sei, nickelhaltigen
»Rohstein« (Stein) auf direktem Wege in metallisches Nickel oder in eine Nickellegierung
durch Verblasen im Konverter überzuführen. Alle Veröffentlichungen auf diesem Gebiet
legen dar, daß alle Versuche, nickelhaltigen Stein auf dieselbe Art, - wie Kupferstein,
umzuwandeln, fehlgeschlagen sind. Dieses negative Ergebnis ist eine Folge davon,
daß. das Metall oder die Legierung sogleich oxydiert, sobald der Schwefel im Schmelzbad
bis auf einen gewissen Gehalt verringert worden ist.
-
Nach langwierigen, auf breiter Grundlage ausgeführten Versuchen wurde
gefunden, daß solcher Stein sich aber doch mit Erfolg umwandeln läßt, wenn man außer
der durch den Oxydationsvorgang beim Verblasen selbst erzeugten Hitze in an sich
bekannter Weise noch weitere Wärmemengen zufügt und den Sauerstoffgehalt des Windes
gegen Ende des Verblasene herabsetzt.
-
Die zusätzlichen Wärmemengen, die für die erfolgreiche Umwandlung
von solchem nickelhaltigen Stein nötig sind, können dadurch in den Prozeß eingeführt
werden, daß man entweder den Wind vorerhitzt oder daß man Brennstoff mit dem Wind
zusammen einführt oder da.ß man Brennstoff über dem im Konverter befindlichen Bad
verbrennt.
-
Wenn der dem Wind zugeführte Brennstoff in Anwendung kommt, kann er
in gasförmiger, flüssiger oder pulverförmiger fester Beschaffenheit verwendet werden.
-
Vorzuziehen ist es aber, die zusätzliche Wärmemenge dadurch zu erzeugen,
daß man, wie gesagt, Brennstoff über dem im Konverter befindlichen Bad verbrennt,
was z. B. dadurch geschehen kann, daß man die Flamme eines Brenners in die Konverteröffnung
vorstoßen läßt.
-
Wesentlich ist bei der Erfindung, daß die oxydierende Wirkung des
Windes gegen das Ende der Umwandlung hin verringert wird, indem man den Sauerstoffgehalt
des Windes herabsetzt, nachdem der Schwefel in großem Ausmaß vermindert worden ist.
-
Wichtig ist auch genaue Regelung der Temperatur. Reiner Nickelstein
wird am wirkungsvollsten bei etwa i 6öo ° C umgewandelt, während ein Stein, der
Kupfer und Nickel im Verhältnis i : 3 enthält, bei etwa i 500'C zur Umwandlung
gelangt. Das Verfahren wird am besten in einer mit Brennstoff beheizten Bessemerbirne
der bekannten Art ausgeführt, wie sie beim Bessemerverfahren zur Anwendung kommt.
-
Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
-
Der Konverter 2 der eben erwähnten Art wird durch Windformen 3 hindurch
aus einer Windkammer, in welche Speiseleitungen 5
führen, mit Luft
oder Gasen versorgt. Die Leitung 5 stellt die Verbindung her mit dem hohlen Wellenzapfen
rechts in der Abbildung, in den das Rohr 6 von einer Gebläsemaschine oder einem
Kompressor 7 führt. In diese Gebläsemaschine, die mit den üblichen Ventilen versehen
ist, führt ein Ansaugrohr 8 von einem Dreiwegeventil g. Wenn dieses Ventil sich
in der gezeichneten Lage befindet, wird Luft in der üblichen Weise in die Windkammer
Und in die Windformen gepreßt.
-
Von dem andern Hohlzapfen, der sich links auf der Abbildung befindet,
führt eine Niederdruckluftleitung io zu einem Brenner ii, der auf die Öffnung des
Konverters mündet. Durch diesen Hohlzapfen wird Luft durch ein Gebläse, beispielsweise
wie es bei 12 dargestellt ist, hindurchgedrückt, und ferner wird bei der dargestellten
Ausführung durch das Rohr 13 dem Brenner Brennstoff zugeführt. Wenn der Konverter
sich in der Blasstellung befindet, liegt über seiner Öffnung die Mündung eines Rohres
i¢, das die Abgase aufnimmt und sie in den unteren Teil einer Kühl- und Skrubberkammer
15 führt. Diese Kammer kann mit Koksstücken gefüllt sein, die durch die Sprengvorrichtung
16 mit Kühlwasser berieselt werden. Das überschüssige Wasser geht durch Rohr
17 ab. Vom oberen Teil der Kammer entweicht das gekühlte und im Skrubber
behandelte Gas durch Rohr 1ß ins Gehäuse des Dreiwegeventils g.
-
Bei Ausführung des Verfahrens mit dieser Vorrichtung wird der nickelhaltige
Stein in der gewöhnlichen Weise mit Luft verblasen, jedoch findet eine zusätzliche
Wärmezufuhr statt, nämlich durch den Brenner, der eine Flamme in den Konverter auf
das Bad richtet, und ferner wird schlackebildendes Material, z. B. Sand, zugegeben,
um als Flußmittel zu wirken und eine Schlacke zu bilden, bis der Schwefel in der
Charge bis zu einem Grad verringert ist, wo die Oxydation des Metalls beginnt. Wenn
Monelmetallstein verarbeitet wird, geschieht dies bei einem Schwefelgehalt von etwa
2 %. Unterhalb dieses Prozentgehaltes würde der gewöhnliche Wind einen beträchtlichen
Teil des Metalls oxydieren, während er den übrigen Schwefel ausbrennen würde. Von
da an würde also beim Weiterarbeiten ein großer Prozentsatz des Metalls in die Schlacke
gehen. Um dies zu verhüten und ;den Schwefelgehalt weiter zu verringern, ohne das
Metall wesentlich zu oxydieren, wird die Oxydationswirkung des eingeblasenen Wirides
durch Verwendung eines schwach oxydierenden oder neutralen oder sogar schwach reduzierend
wirkenden Gases herabgesetzt. Bei der dargestellten Ausführung wird das dadurch
erreicht, daß man die Austrittsgase des Konverters selbst hierzu benutzt. Bei diesem
Stand des Verfahrens dreht man das Dreiwegeventil g um 9o °, so daß vom Konverter
kommendes Abgas in gekühltem Zustand nach Durchleitung durch den Skrubber vom Kompressor
7 angesaugt und von diesem in die Windformen gepreßt wird. Im Skrubber wird die
Temperatur des Abgases verringert, der Staub niedergeschlagen und das Schwefeldioxyd
im wesentlicher, vom Wasser absorbiert.
-
Das gereinigte Gas besteht in der Hauptsache aus Stickstoff in Mischung
mit Kohlendioxyd, das von der Verbrennung des Brennstoffes herrührt, und enthält
einen kleinen Prozentsatz freien Sauerstoffes. Der Sauerstoffgehalt soll nicht über
3 °/o betragen und nach Maßgabe der Verringerung des Schwefelgehaltes vermindert
werden und soll Null erreichen, wenn der Schwefelgehalt im Monelmetall o,5 % oder
darunter erreicht hat. Diese Regelung des Gehaltes an freiem Sauerstoff läßt sich
leicht ausführen durch entsprechende Bemessung der Zufuhr von Brennstoff und Luft
zum Heizbrenner. Mit einer gewissen Übung kann man sich hierbei leicht nach dem
Aussehen der Heizflamme richten, um die Zufuhr entsprechend einzustellen.
-
In der Praxis gehen etwa 3o °/o der gesamten bei der Umwandlung verwendeten
Luft- oder Gasmengen durch die Windformen, und etwa 7o % werden durch den Brenner
eingeführt.
-
Handelt es sich um einen vorwiegend reinen Nickelstein, so sollte
von Luft auf Abgas früher umgestellt werden als bei einem Monelmetallstein. Im allgemeinen
soll die Umschaltung auf Abgase in ersterem Falle ausgeführt werden, wenn der Schwefelgehalt
bis zu etwa q. °/o heruntergebracht ist. Es soll auch der Sauerstoffgehalt im Abgas
für Nickelstein geringer sein als für Monelmetall, während die Temperatur auf einem
höheren Grad gehalten werden soll.
-
Das erblasene Metall kann anschließend in einem elektrischen Ofen
raffiniert werden. Die Art, den Sauerstoffgehalt des Verblasewindes herabzusetzen,
kann durch eine andere als die beschriebene ersetzt werden.