DE681340C

DE681340C - Verfahren zum unmittelbaren Gewinnen von fluessigem Eisen oder Stahl

Info

Publication number: DE681340C
Application number: DES128663D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Fritz Eulenstein; Adolf Krus
Original assignee: Sachtleben AG fuer Bergbau und Chemische Industrie
Current assignee: Venator Germany GmbH
Priority date: 1937-09-07
Filing date: 1937-09-07
Publication date: 1939-09-21

Description

Verfahren zum unmittelbaren Gewinnen von flüssigem Eisen oder Stahl Für die unmittelbare Gewinnung von flüssigem Eisen oder Stahl hat man schon Trommelöfen benutzt. In diesen wurde eine Mischung von Eisenerz und Reduktionskohle in chargenweisem Betrieb mittels Flammengase so hoch erhitzt, daß das Eisen oder der Stahl schmelzflüssig aus dem Ofen abgezogen werden konnten. Vorzugsweise wurde mit neutralen Flammengasen gearbeitet, oder @es erhielten die Heizgase bei ihrem Eintritt in den Ofen schwach reduzierenden oder schwach oxydierenden Charakter, wobei im Verlauf des Verfahrens zwischen diesen Gaszusammensetzungen auch gewechselt werden konnte.
Bei diesen Verfahren hat man auch schon das Erz vor der Einführung in den Reduktionsofen durch ' Saugzugsinter- oder Verblaseverfahren auf einen Schwefelgehalt von unter o,2 zweckmäßig unter o,z gebracht, um ein besonders schwefelarmes Metall zu gewinnen, was sich auch durch Verwendung von entsprechend schwefelarmen Erzen als Ausgangsstoff erreichen läßt. Ähnlich wie bei der Gewinnung von Eisen im Drehrohrofen ist ferner vorgeschlagen worden, im chargenweise betriebenen Trommelofen außer flüssigem Eisen eine Zementschlacke herzustellen. Hierbei mußte man natürlich ,gleichfalls .sehr schwefelfreie Ausgangsstoffe verwenden, da sonst die, Zementschlacke Sulfide in unzulässig hohem Maße enthielt.
Für die unmittelbare Eisengewinnung im Trommelofen, z. B. nach den bekannten Sachtleben-Verfahren (Patent 651 r63), gemäß dem das Gemisch von Erz und Reduktionskohle chargenweise in den Drehrohrofen eingebracht und darin durch unmittelbare Beheizung mittels Feuergasen ständig ansteigend bis zum Schmelzen des erzeugten Eisens erhitzt wird und bei dem der Kieselsäuregehalt derart gehalten wird, daß die Reduktion zu metallischem Eisen erst beginnt, wenn eine teigige oder zähflüssige Eisenoxydulsilikatschlacke seich bildet, wären nun noch eine Reihe von anderen Ausgangsstoffen mit Vorteil verwendbar, wenn ihr Schwefelgehalt nicht hinderlich wäre. So könnte man beispielsweise aus eisenhaltigen Blei- oder Kupferschlacken ein kupferhaltiges Sondereisen gewinnen. Indessen störte bisher der hohe Schwefelgehal derartiger und anderer Ausgangsstoffe, etwa 3 bis 40% und mehr betrug, Diese Stäfl , mußten erst zerkleinert und dann auf dein' Verblaserost entschwefelt werden, bevor sie auf Eisen verarbeitet werden konnten.
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß man auch aus schwefelreichen, eisenhaltigen Ausgangsstoffen, die man bisher wegen ihres über etwa 3 bis 40/0 liegenden Schwefelgehaltes überhaupt nicht unmittelbar auf Eisen verhütten konnte, z. B. aus eisenhaltigen Blei- oder Kupferschlacken oder anderem genügend Eisen enthaltendem Gut mit ähnlich hohem Schwefelgehalt, Eisen oder Stahl mit niedrigem Schwefelgehalt gewinnen kann. Erhöht man nämlich bei der Reduktion das Molverhältnis Kalk : Kieselsäure mindestens auf z : 1, so geht fast der gesamte Schwefel der Beschickung, soweit er nicht verflüchtigt wird, in die Schlacke über und man gewinnt Eisensorten, die in der Regel einen geringeren Schwefelgehalt als o,oi aufweisen. Natürlich kann der Kalkgehalt der Schlacke auch noch über das angegebene Verhältnis gesteigert werden. Man kann in an sich bekannter Weise den gesamten Kalk von vornherein der Beschickung zusetzen oder auch nur einen Teil und den Rest gegen Ende der Reduktion einführen. Selbst Eisenerze mit 8 bis 1o°/0 Schwefel lassen sich noch mit vollem Erfolg nach dem Verfahren gemäß der Erfindung unmittelbar auf schwefelarmes Eisen verarbeiten, insbesondere wenn das Verfahren gemäß der Erfindung in Verbindung mit dem vorerwähnten Sachtleben-Verfahren angewendet wird. Besonders vorteilhaft wird das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung von Sondereisensorten angewendet. Z. B. läßt sich durch Anwendung von Kohlenstaubfeuerung Sonderroheisen mit jedem gewünschten Kohlenstoffgehalt, der z. B. auch auf 4 bis 4,8"/" gesteigert werden kann, und niedrigem Phosphor-, Silizium-, Mangan- und Schwefelgehalt herstellen. Oder es wird unter Verwendung von Ausgangsstoffen mit genügend hohem Kupfergehalt in an sich bekannter Weise ein kupferhaltiges Eisen von etwa, folgender Zusammensetzung gewonnen:

C .. . . . . . . . . . . etwa 4,7 %,

S ............ - 0,0o4°/"

........... - 0,02 0/0,

Mn .......... - 0.3 %#

Si ........... - 0,0150/0,

Cu . . . . . . . . . . . - 1,8 0/0.`

Die Einstellung des Kohlenstoffgehaltes des Eisens kann außer durch geeignete Auswahl der Feuerung und der Flammenführung - durch Beheizung des Ofens mit Kohlenstaub läßt sich z. B. ein kohlenstoffreiches, eUrch Beheizung mit Generatorgas oder Fernein kohlenstoffarmes Eisen erzeugen -x, nrch Aufkohlung z. B. mittels Anthrazit-"@üsatzes gegen Ende der Reduktion geschehen.
Die Schlacke, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung entsteht, hat naturgemäß einen hohen Kalkgehalt. Ferner enthält sie viel Schwefel (etwa zwischen 3 bis 4%). Es hat sich nun gezeigt, daß der Schwefel restlos dadurch unschädlich gemacht werden kann, daß die Schlacke gegebenenfalls mit geeigneten Zuschlugen vermahlen und auf dem Verblaserost zu Zementklinkern gesintert wird. Nach diesem an sich bekannten Verfahren läßt sich auch aus der erfindungsgemäßen Schlacke mit sehr hohem Schwefelgehalt ein hochwertiger Zernent erzeugen, da bei den beim Brennen erforderlichen Temperaturen von 1450 bis r Soo° C sich im Klinker zwischen Schwefel und S03 ein Gleichgewicht einstellt, nachdem ein großer Teil des Schwefels flüchtig geworden ist. Der Schwefelgehalt der Ausgangsschlacke wirkt sich also nicht nachteilig aus. Dabei hat dieses Verfahren noch den besonderen Vorteil, daß die Zementzusammensetzung durch entsprechendes Bemessen der Zuschläge zu der Beschikkung des Verblaserostes ganz genau eingestellt werden kann, was bekanntlich beim Zementbrennen im Drehrohrofen infolge von Entmischungserscheinungen nicht möglich ist.
Es empfiehlt sich, den Drehrohrofen nach Beendigung der Reduktion durch Kippen zu entleeren, da die Schlacke gemäß der Erfindung gegen Ende der Reduktion oft recht trocken ist. Beispielsweise wird dann so gearbeitet, daß man den Ofen zunächst so schräg stellt, daß das Eisen ausfließt. Durch stärkeres Kippen wird dann nach dem Eisenabstich auch die Schlacke durch eine Stirnöffnung des Ofens entleert.

Beispiel i Als eisenhaltiges Ausgangsgut wurde eine Bleischlacke folgender Zusammensetzung verwendet:

Fe . . . . . .. . . . . . 33 0/0,

Zn . . . . . . . . . . . . 12 °[o,

Pb ........... 2 1/0,

Cu .......... 0,8 0/0

Si 02 . . . . . . . . . . :22.o 0/0,

Ca0 ..... ... 4,0 0/0>

Mg0 .... .@. . . . 1,0 0/0

S ....... « 3,5 0/0@

P ............ 0,080/0.

a) Diese Schlacke wurde in der üblichen Weise mit Reduktionskohle gemischt in den Reduktionsofen eingebracht. Es wurde so viel Kalk zugeschlagen, daß die Schlacke am Ende der Charge folgendes Verhältnis Kalk : Kieselsäure aufwies: .

Ca0 31,7 : Si02 a8,8.
Das gewonnene Roheisen hatte einen Schwefelgehalt von o,46o 0/0.

b) Dieselbe Schlacke wurde mit der gleichen Menge Reduktionskohle in der gleichen Weise behandelt. Doch wurde soviel Kalk zugesetzt, daß sich eine Endschlacke mit

Ca 0 . . . . . . . . . . . 50,2 04,

S i 02 . . . . . . . . . . . 24,2'/"

ergab. In,diesem Falle hatte das Roheisen den sehr niedrigen Schwefelgehalt von o,oo5 Beispiel 2 Zur Verarbeitung gelangte ein Kiesabbrand mit folgender Zusammensetzung:

Fe . . . . . . . . . . . 4843 0/09

SiO2 ......... i5,400/0

Ca0 ......... i,50010,

Al.; 0g . . . . . . . . 2,8o0I"

Zn ........... 9,400/0

Pb ........... o,580/0,

Cu . . . . . . . . . . . 0,05 04,

S . . . . . . . . . . . . 0.25 04,

P ............ 0,o20/0.

a) Zuerst wurde die Reduktion in der Weise durchgeführt, daß am Schluß der Charge eine Schlacke mit 52,400 Kalk und 32,600 Kieselsäure anfiel. Das Roheisen hatte hierbei noch einen Schwefelgehalt von 0,0404.

b) Bei einer weiteren Charge wurde soviel Kalk zugesetzt, daß sich eine Endschlacke mit 56,i0/0 Kalk und 27,40/0 Kieselsäure ergab. :ISäs hierbei gewonnene Roheisen hatte den im =Vergleich zu anderen Verfahren ungewöhnlich niedrigen Schwefelgehalt von o,004°4.
Die beiden Beispiele zeigen einwandfrei den technischen Fortschritt, der durch die Erfindung erzielt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum unmittelbaren Gewinnen von flüssigem Eisen oder Stahl durch Erhitzen von mit Reduktionskohle gemischten Eisenerzen mittels Feuergase in einem chargenweise betriebenen Trommelofen, dadurch gekennzeichnet, daß unter Führung einer Schlacke, die Kalk und Kieselsäure mindestens im Molverhältnis 2.: i enthält, eisenhaltige Blei-oder Kupferschlacke oder anderes genügend Eisen enthaltendes Gut mit hohem, etwa 3 bis 40/0 und darüber betragendem Schwefelgehalt auf Eisen oder Stahl mit niedrigem, unter o,oi 0/0 liegendem Schwefelgehalt und gegebenenfalls einem Kupfergehalt verarbeitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die anfallende schwefelhaltige Schlacke gegebenenfalls mit geeigneten Zuschlägen vermahlen und auf dem Verblaserost zu Zementklinkern verarbeitet wird.