DE859030C

DE859030C - Verfahren zur Gewinnung von reinem Eisenpulver

Info

Publication number: DE859030C
Application number: DEH7408A
Authority: DE
Inventors: Kurd Von Dipl-Ing Haken
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-02-01
Filing date: 1951-02-01
Publication date: 1952-12-11

Description

Verfahren zur Gewinnung von reinem Eisenpulver Zur Herstellung von reinem Eisen durch Reduktion von Eisenoxyden unter Verwendung fester oder gasförmiger Reduktionsmittel sind zahlreiche Verfahren vorgeschlagen worden. Doch haften diesen Verfahren für eine technische Verwendung auf breiterer Basis die verschiedenartigsten Mängel an, so daß sie nur für verhältnismäßig wenige, besonders liegende Fälle praktische Bedeutung gewinnen konnten. So liegt ein Nachteil der Reduktion von Eisenoxyden mit festem Kohlenstoff .darin, daß sich eine Anreicherung des Eisens mit den in der Kohle enthaltenen Bestandteilen, wie Phosphor, Schwefel und Silicium, nicht vermeiden läßt und diese Stoffe wieder durch besondere Behandlungsmethoden ausgeschieden werden müssen. Die Reduktion von Walzzunder durch Zusatz von Eisenkarbiden benötigt erst die gesonderte Herstellung von Eisenkarbid und dessen Feinmahlung. Beim Reduzieren von Eisenoxyden mit gasförmigen Reduktionsmittel, wie H2 oder CO, sind Temperaturen zwischen 700 und goo° C erforderlich, wobei die Gefahr des Zusammeneinterns der Eisenoxyde besteht, so -daß die reduzierenden Gase auf die einzelnen Eisenoxydteilchen nicht hinreichend gleichmäßig einwirken und infolgedessen dieser Re.duktionsprozeß verhältnismäßig lange Zeit in Anspruch nimmt. Auch bei der Reduktion von reinem Magnetit mit Holzkohle ist eine Vorreinigung des Ausgangsmaterials mit Flußsäure nötig, um die Silicate abzuscheiden, wobei trotzdem eine sehr lange Reduktionszeit notwendig wird.
Diese verschiedenartigen Nachteile werden bei dem vorliegenden Verfahren vermieden. Es besitzt den Vorteil, daß sich die Reduktion bei Temperaturen unterhalb 5ao° C in verhältnismäßig kurzer Zeit durchführen läßt, wobei praktisch reines Eisen entsteht, das als loses nicht zusammengesintertes Pulver oder Staub anfällt. Dieses Ergebnis wird dadurch ermöglicht, daß dem zu reduzierenden Eisenoxydpulver oder-staub außerdemReduktionsmittel, für das zweckmäßig CO verwendet wird, etwa 5 bis 30'/o Eisenpulver oder =staub zugesetzt werden. Dann verläuft die Reduktion bei Temperaturen von etwa q.25° C und darunter, und es fallen auf diese Weise reines Eisenpulver oder -staub sowie auch geringe Mengen von Eisenkarbid an.
Die überraschende Wirkung des Zusatzes von Eisenpulver zu den zu reduzierenden Eisenoxyden beruht darauf, daß sich aus dem Eisenpulver unter der Einwirkung des C O Eisenkarbide bilden, die schon bei niedrigerer Temperatur von etwa 270° C in Gegenwart von Wasserstoff entstehen, wie aus der Benzinsynthese bekannt ist. Bei der Benzinsynthese nach Fischer-Tropsch mit Eisenkatalysatoren findet neben der Bildung von Methanol und Paraffin eine langsame Oxydation des Eisenkatalysators statt. Diese Oxydation erfordert eine Reduktion, die praktisch bei Temperaturen von etwa 720 " C vor sich geht, indem die Karbide eines anderen Teils des Katalysators reduziert werden. Es sind verschiedenartige Eisenkohlenstoffverbindungen bekannt, wie Fei C4, Fe C und Fe., C, von denen das letztere sich bei den Entstehungstemperaturen zwischen 36o und etwa .f80° C, vorzugsweise bei etwa q.20° C, in Gegenwart von Eisenoxyden wieder zersetzt, wobei bei Temperaturen zwischen 50o und 60o° C die Zersetzung abgeschlossen ist. Der Zementit Fe. c zersetzt sich durch Eisenoxyde erst bei Temperaturen von 7200 C aufwärts.
Verfährt man in der angegebenen Weise unter Verwendung von C O bildenden oder enthaltenden Brennstoffen in Gegenwart von «,-eiig Wasserdampf, so vollzieht sich eine schnelle Umwandlung der Oxyde zu Eisenpulver, Zoobei man zweckmäßig von y-Eisenoxvden oder Magnetit ausgeht, die sich für vorliegende Zwecke infolge ihrer großen Feinheit durch eine besonders hohe Reaktionsfähigkeit auszeichnen. Es muß dabei für eine ausreichende Einwirkung von CO oder aktivem C auf die Eisenoxyde gesorgt werden, um die Bildung von Oxo-Ferriten zu vermeiden, die unter Zwischenbildung von Fe0 bei Temperaturen von etwa 5S0° C und darüber hinaus entstehen. Der Zusatz des Eisenpulvers spielt dabei augenscheinlich die Rolle eines Katalysators, indem Eisenstaub oder -pulver zunächst carboriert wird, -tvorauf die Reduktion durch die Eisenoxyde unter CO..-Bildung erfolgt, so daß sich ständig neues Eisenpulver bildet. Je nach den zur Verfügung stehenden CO-Mengen, und der Geschwindigkeit und Temperaturhöhe der Reaktion bildet sich auch eine ewisse Menge von Fei C. Dieses Eisenkarbid mit' restlichem Eisenoxyd wird beim Abschluß der Reaktion um 720° C entfernt, so daß unter, der Einwirkung der noch vorhandenen Eisenoxvde wie beim Frischen des flüssigen Roheisens die Einstellung des Karbidgehaltes erfolgt. Im Gegensatz zu der bekannten Regeneration des Eisenpulvers bei der Katalyse findet hier die Entstehung der Karbide und ihre Umsetzung mit Eisenoxyden bei tiefer Temperatur statt. Bei einer Temperaturerhöhung bildet sich naturgemäß aus dem Eisenpulver durch Verschweißen der Eisenteilchen eine gewisse Menge Eisenschwamm. Soll dieser für Sinterzwecke verwendet werden, so kann der in dieser Weise gewonnene Eisenstaub unter Bewegung im Schutzgasstrom mit guter Wirkung vorgesintert werden.
Nachstehendes Beispiel soll -die Durchführung des Verfahrens näher erläutern.
Zu rooo kg Magnetitstaub von einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa o,6 ,u werden i oo kg Eisenstaub von etwa 0,4,11 mittlerer Teilchengröße innig vermischt zugesetzt. Dieses Gemenge wird in den oberen Teil eines schräg liegenden Drehrohrofens aufgegeben und im Gegenstrom von C O-haltigen Gasen oder Dämpfen auf eine Temperatur von etwa q.20° C erwärmt. Die Reduktion wird in kurzer Zeit mit dem Ergebnis beendet, daß der größte Teil des Magnetits zu reinem Eisenpulver reduziert ist. Das in dem Gemenge noch vorhandene Eisenkarbid Fe. C wird unter der Einwirkung der restlichen noch vorhandenen Eisenoxyde durch Temperaturerhöhung von etwa 65o° C an ebenfalls zu Eisen reduziert. Diese Reduktion beansprucht etwa o,5 Stunde. Das Endergebnis sind etwa 72o kg praktisch reiner Eisenstaub.
Anschließend an die Reduktion kann der so gewonnene Eisenstaub direkt in einem Schmelzofen, einer Schmelzpfanne oder einemTiegel geschmolzen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von reinem Eisenpulver aus feinem, hoch angereichertem Eisenoxydstaub oder -pulver, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Reduktion der Eisenoxyde feines Eisenpulver oder -staub zugesetzt wird und die Behandlung mit stark C O-haltigen Gasen vorzugsweise bei Temperaturen um sind unter q.25° C eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, -daß die Endreduktion zu Eisenpulver unter weiterer Zuführung von C O und unter Erhitzung bis zu Temperaturen von 72o° C und höher im Durchlaufofen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch -i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der so gewonnene Eisenstaub direkt in einen Schmelzofen, einer Schmelzpfanne oder einem Tiegel, anschließend an die Reduktion, geschmolzen wird. q.. Verfahren nach Anspruch,i und. 2, dadurch gek -einzeichnet, daß der nach diesem Verfahren gewonnene Edisenstaub unter Bewegung im Schutzgasstrom für Sinterzwecke vorgesintert wird.