Verfahren zur Umwandlung armer Eisenerze durch reduzierendes Erhitzen
in stark magnetisches Eisenoxyduloxyd mit nachfolgender magnetischer Aufbereitung
Seit langem ist man bestrebt, kieselsäurereiche, oxydische Eisenerze, wie z. B.
die Doggererze, in für die Verarbeitung im Hochofen brauchbare Foren überzuführen,
d. h. ihren Prozentgehalt an Eisen unter gleichzeitiger Herabdrückung des Kieselsäuregehaltes
zu erhöhen. .Zur Erreichung dieses Zweckes hat man hauptsächlich zwei Wege eingeschlagen,
den der Schlämmung und den der magnetischen Aufbereitung. Um die Wirtschaftlichkeit
der Verfahren zu heben, hat man weiterhin die Erze, besonders für die magnetische
Scheidung, einer vorhergehenden reduzierenden Röstung unterzogen. Es wurden zu diesem
Zweck wasserstoff- lhzw. kohlenoxydhaltige Gase bei geeigneter Temperatur über die
Erze geleitet, die das Eisenoxyd in das stark magnetische Oxyduloxyd überführen
sollten. Auch wurden die Erze mit Kohle vermischt und geeigneten Temperaturen ausgesetzt.
Einige weitere Verfahren, die zwar nicht die Aufbereitung von Eisenerzen zum Zweck
haben, deren Anführung jedoch von anderen Gesichtspunkten aus zweckmäßig erscheint,
mischen das Erz mit metallischem Eisen und lassen den elektrischen Strom durch das
Gemisch hindurchgehen bzw. sie setzen das Erz im Verein mit metallischem Eisen der
Rostbildung an der Luft aus. Es wird dadurch neben der erstrebten Aggloinerierung
bzw. Brikettierung eine allerdings kaum für Aufbereitungszwecke brauchbare und im
Sinne der Verfahren ganz. nebens<icliliche Umwandlung der Erze bzw. des metallischen
Eisens bewirkt. Ein Verfahren ist aus der Literatur bekannt, wonach Eisenoxyde in
eisenoxydhältigen Rückständen, mit metallischem Eisen gemischt, unter Luftabschluß
erhitzt werden zwecks Erzeugung von Eisenoxydul, das als Malerfarbe dienen bz«-.
durch nachfolgendes Behandeln mit Wasserstoff oder Kohlenoxyd in metallisches Eisen
übergeführt werden soll. Sodann ist noch ein Verfahren bekannt, das Kupfer-, ZinkoderaBleierze
usw. durch Erhitzen mit Eisensulfiden bzw. Eisenoxyden oder mit durch Erhitzen an
der Luft in Eisenosvd übergehenden Substanzen, wie Spateisenstein, Magneteisenerz,
Kiesabbränden usw., in mehr oder minder magnetische Verbindungen der allgemeinen
Formel 2 X0 X Fe_O, überführt, wobei, wenn Oxyde vorliegen bzw. wenn Bildung magnetischer
Oxydverbindungen angestrebt wird, ausdrücklich unter Luftzutritt erhitzt werden
soll. Alle diese Verfahren, soweit sie nicht eigentlich, weil für ganz andere Zwecke
gedacht und deshalb nicht anwendbar, von vornherein für ein brauchbares Erzaufbereitungsverfahren
ausscheiden, leiden noch an dem Mangel einer durchschlagenden Wirtschaftlichkeit.
Die Verfahren, die mit reduzierenden, kohlenoxvdhaltigen Gasen arbeiten, konnten
den @rerlust an einesetztem Eisen bei der nachz#
folgenden magnetischen
Scheidung bisher nicht oder nichtviel unter2o°/oherabdriicl;er_. Das reduzierte
Erz ist verhältnismäßig noch schlecht magnetisch, diel Reduktionsdauer (Überführung
von Fe_0, in FesU,) ist -rc= lativ lang, «wodurch großeOfenausmaßeneben viel Kalorienbedarf
und Vergeudung bedingt sind. Ferner ist eine ständige Überwachung der Zusammensetzung
der Reduktionsgase notwendig, weil der Prozentgehalt des Kolilenoxvds nicht über
eine gewisse Grenze hinausgehen darf, da sonst bei der für die Reduktion erforderlichen
Temperatur eine zu weit gehende Reduktion stattfinden würde, nämlich anstatt nur
bis zu dem hoch ferromagnetischen Fe;;0, bis zu dem nur paramagnetischen Fe0. Daß
durch dieses Erfordernis die Dauer des Vorgangs sowie der Kaloriebedarf durch Wärmeverluste
ungünstig beeinflußt wird, liegt auf der Hand. Die Konzentrate kommen ini allgemeinen
bei etwa 17 bis rg °/" Kieselsäure tind je nach dem Ausgangserz ziemlich
starken Aluminiumgehalt nicht über 46 "/" Eisen.
Ein Reduktionsverfahren mit nachfolgender magnetischer Behandlung,
das hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit der für das Hüttenwesen im allgemeinen und
für die deutsche Eisenindustrie im besonderen immer wichtiger werdenden Erzaufbereitung
einen Fortschritt gegenüber den bereits bestehenden darstellt, muß also erstens
die Reduk-tionsdäuer herabdrücken, zweitens durch möglichste Steigerung der Magnetisierbarkeit
Ausbeute und Eisenprozente der Konzentrate erhöhen. Die -Natur selbst nun bietet
die Möglichkeit, durch einen einfachen Erhitzungsvorgang zu hochmagnetischen Eisenoxyduloxyd
zu gelangen ohne Anwendung von reduzierenden Gasen. Erhitzt man nä rnlich Erze von
der Oxydationsstufe Fe,Oz,, also Rot- oder Brauneisenstein, mit Erzen, in denen
das Eisen in Form von FeC03 vorkommt, also mit Späteisen-, Kohlen- oder Toneisenstein,
so tritt unter Entwicklung von Kohlensäure eine Reduktion des Fe=03 zu Fes O,, ein,
während sich das Fe O des Spates usw. zu Fe" 0, oxydiert. Durch eine einfache
Formel läßt sich das folgendermaßen ausdrücken: Fe C03 + Fe. 0, -Co=;
Fe" 0,
Weiterausgeführt iniißte der Vorgang folgendermaßen lauten: 3 FeC.03
-E- 3 Fe= O3=3 FeO + Co=+3 Fe.,03. 3 Fe0 -[- 3 CO.= C O -f-- Fei O., -+-
2 CO-3 Fe=Oz, . CO ; 2 CO= -i- Fez,0,, 3 Fei O, ; 3 CO--
Mischt man die beiden
Komponenten nach Maßgabe ihrer Eisenoxyd- bz«-. Oxydulgehalte in stöchiometrischem
Verhältnis, so verläuft der Prozeß ideal im Sinne obiger Gleichung, die Gefahr einer
teilweisen Oxydulbildung, wie bei Anwendung von Gas, ist überhaupt nicht gegeben;
es könnte bei Zuäabe von zuwenig Spateisenstein höchstens urreduziertes Braunerz
zurückbleiben. Daß bei dem ganzen Vorgang die Luft tunlichst abgesperrt bzw. verdrängt
werden muß, ist selbstverständlich_ Der Reduktionsvorgang vollzieht sich plötzlich,
ist also von ganz kurzer Dauer. Sobald das Erzgemisch die nötige Temperatur erreicht
hat, reduziert das durch Austreibung der Kohlensäure sich in statu nascendi befindende
FeO spontan die Kohlensäure zu Kohlenoxyd, und dieses, ebenfalls iin Lntstehungszustand
befindlich, wirkt sofort reduzierend auf he; 0, Folgende Vorteile bestehen gegenüber
den älteren Verfahren: Zunächst ist das Produkt infolge seiner fast restlosen Unisetzung
viel stärker magnetisch, als wenn man mit Hilfe von Gas reduziert, der Verlust an
Eisen wird dadurch geringer und der Prozentgehalt des Konzentrates ein höherer;
ferner wird die, Reduktionsdauer auf ein Mininiuni beschränkt, so daß der Kaloriebedarf
bei der Kürze des nötigen Ofens viel geringer ist wie bei den alten Verfahren. Kohlenoxyd
wird für die Reduktion nicht verbraucht, was den Kohlebedarf eriliedr igt, und endlich
kann das Verfahren mit. billigen Kohlen arbeiten an Stelle der für die anderen Verfahren
nötigen Generatorkohlen. Daß die bei den älteren Verfahren erforderliche Generatöranlage
und größere Ofenausmaße einen unvorteilhafteren Wirkungsgrad der ganzen Anlage bedingen,
ist selbstverständlich. Allerdings könnte inan auch. bei den alten Verfahren das
billige Hochofengas verwenden, man müßte jedoch das Rollerz uraufbereitet transportieren
und hätte große Frachtkosten. Erzielt wurden mit einen Doggererz von 3i,54"/" Fe
und :25,i"1, SiOs iin Feuchten sowie r2,4°/" Wasser in Mischung mit einem Spateisenstein,
der 33,2°/" he und 13,73 "/" Si 0, (Mischverhältnis 3,6 Spateisenstein
: 5 Doggererz) aufwies: 3 #2"/" Fe im Konzentrat bei nur 7,3'/, Verlust vonl
gesamten Einsatzeisen. Durch bessere Einrichtungen kann der Prozentgehalt des Eisens
im Konzentrat jedenfalls noch gesteigert werden. Im Laboratorium finit demselben
Material angestellte Versuche ergaben einen Prozentgehalt von etwa 53 "/" im Magnetischer
. bei einem Verlust von nur 3,3'/, des Einsatzeisens. Ein besseres Brauneisenerz
finit 48,57 °% Fe, 9,76"/o Si 0, und 6,6 "/" Wasser gab, mit
Eisenspat obigen Gehaltes (33,2 °/" Fe und r3,73"/" Si0z,, hlischverhältnis 3,77
Spateisenstein : 5 Brauneisenerz) er-Fitzt, bei noch nicht -- "/" Verlust
des Einsatzeisens:
6o,4 °1" Fe und nur 8,8 °j" Si0_ im Konzentrat.
Durch nachfolgendeAgglomeration steigert sich der Eisengehalt auf
63 °1o, es wird also der Gehalt schwedischer Erze, die in großen Mengen. nach Deutschland
eingeführt werden, erreicht. Da man Spateisenstein schon vielfach zwecks Austreibung
der Kohlensäure erhitzt, bildet der Umstand, daß man das aus dem FeCO, entstehende
Fe0 nach dem vorliegenden Verfahren zwingt, den für die Bildung von Fe, 04 nötigen
Sauerstoff nicht gleichzeitig durchstreichender Luft, sondern in Fei O, zu verwandelndem
Eisenoxyd zu entnehmen, eine Verwertung von nutzlos vergeudeten Kräften, die durch
einen schon bisher getätigten Prozeß ausgelöst werden. Man verknüpft die Anreicherung
eisenarmer Erze mit der Anreicherung eines wegen seines Mangangehaltes wertvollen
Eisenerzes und hat dadurch neben der Verbesserung des ersteren eine Konzentrierung
des letzteren erreicht. Bei der Verwertung des Verfahrens hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit
ist diese Verquickung von weittragender Bedeutung; denn von den Aufbereitungskosten
für das Braunerz muß der Vorteil abgezogen werden, der aus den verminderten Frachtkosten
des gleichzeitig aufbereiteten Spateisensteins entspringt, sowie die Vorteile, die
sich bei der Verhüttung aufbereiteten gegenüber der gleichen Menge nichtaufbereiteten
Spates ergeben.