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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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: .
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Ca0 31,7 : Si02 a8,8.
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Das gewonnene Roheisen hatte einen Schwefelgehalt von o,46o 0/0.
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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.
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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.
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Die beiden Beispiele zeigen einwandfrei den technischen Fortschritt,
der durch die Erfindung erzielt wird.