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Verfahren zum Verblasen von nickelhaltigen Steinen im Konverter Die
Erfindung betrifft das Verblasen von nickelhaltigen Steinen zum Zweck der Entschwefelung
und Desoxydation und zur Erzeugung von metallischem Nickel oder nickelhaltigen Legierungen.
Sie bezieht sich besonders auf das Verblasen von -Nickelstein und \ ickelkupferstein,
wie z. B. Monelmetallstein.
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Es waren Verfahren bekannt, metallisches .\ ickel aus Nickelstein
hervorzubringen, wobei ein Blasegas zur Anwendung kam, das schwach oxydierende oder
schwach reduzierende Wirkung hat, bei dem jedoch Wasserdampf nicht zugegen war.
Da dieses Verfahren metallisches -Nickel aus Nickelstein hervorbringen will, benötigt
es so hohe Temperaturen, daß die Konv erterfutter stark angegriffen werden.
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Es wurde nun ein verbessertes Verblaseverfahren von nickelhaltigem
Stein gefunden, das gegenüber den bisher bekannten Verfahren, wie z. B. gegenüber
dem Lellepv erfahren, Vorteile hat, dadurch, daß die Desulfurierung und Desoxydierung
durch Verblasen in kürzerer Zeit ausgeführt werden kann. Bei diesem Verfahren brauchen
die Auskleidungen weniger kostspielig zu sein, und es ist ihnen trotzdem eine längere
Lebensdauer gesichert, wodurch die Kosten des Verfahrens wesentlich vermindert werden.
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Bei Durchführung des Verfahrens gemäß einer vorzugsweise gebrauchten
Ausführungsform wird der Nickelstein oder nickelhaltiger Stein, wie z. B. Monelmetallstein,
in einen Konverter in Klumpen oder gemahlener Form eingebracht. Dieser Stein wird
in dem Konverterofen geschmolzen, vorzugsweise mit Hilfe von Gasgebläsebrennern,
und die Temperatur des geschmolzenen Steines wird auf ungefähr 1 370'
C erhöht. Während dieser Periode findet zweckmäßig kein Blasen statt. Der geschmolzene
Stein enthält in dieser Stufe für gewöhnlich ungefähr 18 bis 2o °f, Schwefel.
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Wenn die Temperatur des geschmolzenen Steines auf ungefähr 13
T5 bis i 48o° C und vorzugsweise zwischen 1 340 und i 455°C erhöht worden ist, wird
überhitzter Dampf in das geschmolzene Bad eingepreßt oder mit ihm in Berührung gebracht,
wobei dem Dampf vorzugsweise eine verhältnismäßig kleine Menge Luft beigemischt
wird. Die vorzugsweise benutzte Mischung ist: ungefähr 9o °/o Dampf und ungefähr
io % Luft, dem Volumen nach berechnet. Diese Mischung wird durch die Düsen geblasen
und der Konverter in die Blasestellung gekippt, wobei der überhitzte Dampf oder
der überhitzte Dampfluftstrom direkt durch den geschmolzenen Stein hindurchgeht.
Die in den Konverter oberhalb des Bades hereinreichenden Brenner werden dann so
reguliert, daß eine Badtemperatur von ungefähr i 34o bis ungefähr 1 355° C aufrechterhalten
wird. Vorzugsweise werden während des Blasens alle 15 oder ao Minuten Proben aus
dem Ofen genommen, um den Schwefelgehalt zu kontrollieren und den Verlauf der Reaktion
zu prüfen. Das Blasen mit
Dampf und Luft wird innerhalb dieses Temperaturbereiches
fortgesetzt, bis die Proben zeigen, daß der Schwefelgehalt der Schmelze auf ungefähr
2 bis 4 °io erniedrigt worden ist. Danach ist die erste Stufe des Verfahrens beendet.
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In der nächsten Stufe des Verfahrens werden die Brenner so eingestellt,
daß die Temperatur auf i 48o bis i 5g0° C erhöht wird, vorzugsweise auf ungefähr
i 5f0 bis 1565' C, wobei nunmehr überhitzter Dampf allein durch das Bad geblasen
wird, bis der Schwefel praktisch entfernt ist. Dies kann durch Untersuchung der
Abgase geprüft werden, wobei Abwesenheit von Schwefeldioxyd in diesen Gasen ein
Zeichen für die vollkommene Entfernung des Schwefels ist; während der zweiten Stufe
der Schwefelentfernung wird die Luft in dem. Gasstrom weggelassen, damit eine Einwirkung
auf das Metall, welche zur Bildung von Metalloxyden anstatt zu einer Reaktion mit
dem Schwefel in dem Bad führen würde, vermieden wird. Während der zweiten_ Blaseperiode
wird der Schwefelgehalt der Schmelze vorzugsweise erniedrigt von einem Gehalte von
ungefähr 2 bis 4 °/o bis zu einem Gehalt, der für gewöhnlich von o,oo5 bis 0,o2
°/o beträgt.
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-Am Ende der zweiten Stufe enthält das Bad für gewöhnlich einigen
Sauerstoff in Form von Oxyden. Dieser Sauerstoff kann reduziert werden oder im wesentlichen
aus dem Metall entfernt werden durch Polen, durch die Verwendung einer reduzierenden
Flamme, durch Kohlenstoff oder durch andere geeignete deoxydierende Mittel, wie
Magnesium, Mangan, Silicium, Calcium, Bor usw. Die Desoxydation der Charge kann
entweder in dem Desulfurierungsofen oder Konverter vorgenommen werden oder in einem
zweiten Ofen oder in einer Gießpfanne oder irgendeinem hierzu geeigneten Behälter.
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Der oben beschriebene Prozeß benötigt weit weniger Zeit als das Lellepverfahren,
und es findet eine weit geringere Korrosion des Futters statt. Gewöhnliches feuerfestes
Material von Mittelpreis kann als Futter gebraucht werden. Monelmetallstein und
Nickelsulfidsteine wirken sehr korrodierend auf feuerfeste Materialien bei Temperaturen,
die höher sind als ungefähr 1455' C, haben jedoch sehr wenig zerstörende Wirkung
bis zu dieser Temperatur. Wenn der Schwefel auf ungefähr 2 bis 4'/, vermindert worden
ist, wird die korrodierende Wirkung in großem Maße aufgehoben, daher wird durch
Blasen bei niedriger Temperatur im ersten Teil des Verblasens und bis zur beträchtlichen
Verminderung des Schwefels die korrodierende Wirkung weitgehend abgeschwächt, und
es wird dadurch möglich, ein, feuerfestes Material in mittlerer Preislage zu benutzen,
das eine verhältnismäßig große Anzahl von Chargen aushält.
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Die erste Stufe des Blasens kann mit überhitztem Dampf allein durchgeführt
werden, wobei dieser Dampf vorzugsweise eine Temperatur von 425 bis 65o° C hat.
Doch beschleunigt die Verwendung eines gewissen Prozentsatzes von Luft in dieser
Stufe die Schnelligkeit der Schwefelentfernung, ohne auf das Metall schädlich zu
wirken. In dem niedrigeren Temperaturbereich reagiert die Dampf'-Luft-Mischung mit
den Sulfiden schneller als Dampf allein, wenn auch Dampf allein benutzt werden kann;
jedoch soll während der späteren Stufe des Blasens die Luft im wesentlichen ausgeschlossen
werden. Wenn Monelmetallsteine (Nickel-Kupfer) verblasen werden, kann die Temperatur
in der ersten Stufe etwas niedriger sein als bei Nickelsteinen.
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Eines der Reaktionsprodukte ist Schwefelwasserstoff. Je schneller
dieses Gas aus der Reaktionszone entfernt wird, desto schneller verläuft der Prozeß.
Die Luft begünstigt das Abführen und Verbrennen des Schwefelwasserstoffes, wie er
gebildet wird. Das Verbrennen von Sulfid mit der Luft geschieht wahrscheinlich unter
Bildung von Schwefeldioxyd und Dampf. Der aktive (naszierende) Dampf, der bei der
Oxydation des Schwefelwasserstoffes entsteht, dient ebenfalls zur Zersetzung weiterer
Mengen von Sulfid und vermindert die Blaszeit.
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Spezielle Formen von Konvertern können das Reduzieren oder Abführen
der benötigten Luft unterstützen, besonders solche, die eine schnelle Entfernung
des Schwefelwasserstoffes erlauben. Der Dampf wird vorzugsweise auf etwa 5400 C
überhitzt, bevor er in das Bad eingeblasen wird. Vorausgesetzt, daß die Temperatur
des Bades auf einem Punkt gehalten wird, der etwas unter i 455 ° C liegt, ist das
Verhältnis der Schwefelentfernung ungefähr direkt proportional der Menge des durch
das geschmolzene Metall geführten oder geblasenen Desulfurierungsgases.
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An Stelle der Verwendung von Brennern, wie N aturgasblasbrennern über
dem Spiegel des Bades in dem Konverter zum Schmelzen oder Vorhitzen der Charge vor
dem Blasen und zum Steigern der Temperatur in der zweiten Stufe, kann das Verfahren
auch in einem zweckmäßig gebauten elektrischen Ofen, Lichtbogen-Widerstands- oder
Induktionsofen, der mit Düsen versehen ist, ausgeführt werden. In einem solchen
Fall kann der elektrische Strom die zusätzliche Wärme zur Erzielung der vorhergehenden
oder Endtemperaturen bringen, oder es kann, wenn gewünscht, irgendein anderer Weg
angewendet
werden zur Wärmezufuhr. Z. B. kann ein brennbares Material
dem Dampf und Luftstrom beigemischt werden, wobei so viel Luft angewendet wird,
daß das Brennmaterial verbrannt werden kann. Dieses Brennmaterial wird natürlich
so geregelt, daß die gewünschte Temperatur der ersten Stufe und ebenso die der zweiten
Stufe aufrechterhalten wird.
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Die oben angegebenen Temperaturbereiche können variiert werden, die
Zusammensetzung des verwendeten desulfurierenden Gases kann geändert werden, verschiedene
Typen von Ofen können gebraucht werden, das Verfahren kann mit jedem nickelhaltigen
Stein durchgeführt werden.