DE896561C - Verfahren zur Behandlung von Schlacken - Google Patents

Description

• Verfahren zur Behandlung von Schlacken Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Schlacken, wie Nickel- oder Kupferkonverterschlacken, zur Rückgewinnung der Nichteisenmetalle, wie Kupfer, Nickel und Kobalt, und/oder zur gesonderten Rückgewinnung des darin enthaltenen Eisens.
• Es ist allgemein üblich, ein Kupfer- oder Nickelerz oder -konzentrat zu einem Rohstein zusammenzuschmelzen, der im wesentlichen aus Kupfer- oder Nickelsulfid und Eisensulfid besteht. Im allgemeinen enthalten diese Rohsteine etwa 30 bis 45 °/0 Kupfer oder Nickel.
• Diese Rohsteine «erden dann einem Konverterprozeß zur Entfernung .des Schwefels und Eisens unterworfen. Bei der Umwandlung (Konverterbehandlung) von Kupferrohstein wird das Eisensulfid durch Oxydation ausgeschieden, während das Eisen in die Silikatschlacke übergeht. Die Oxydation wind dann zur Entfernung des Schwefels aus dem Kupfersulfid fortgesetzt, wobei metallisches Kupfer zurückbleibt. Der Nickelkonverterprozeß verläuft ähnlich, unterscheidet sich jedoch insofern wesentlich, als der Konverterprozeß unterbrochen wird, wenn das Eisensulfid unter Zurücklassung von Nickelsulfid ausgeschieden worden ist.
• Die Schlacke aus Kupfer- und Nickelkonvertern ist stark eisenhaltig und enthält beträchtliche Mengen von Kupfer bzw. Nickel. Diese Schlackenwerden gewöhnlich umgeschmolzen, indem sie dem Schmelzofeneinsatz zugesetzt werden. Nach ihrer Zusammensetzung sind sie sich ähnlich. Typische Kupferkonverterschlacke enthält 45 bis 55 °/0 Eisen, 18 bis 300/a Kieselerden und 2 bis 50/a Kupfer. Nickelkonverterschlacke enthält gewöhnlich etwas weniger Eisen und einen Nickelgehalt, der beträchtlich geringer ist als der Kupfergehalt der Kupferkonverterschlacke. Die Kupferkonverterschlacke kann etwas Nickel enthalten, und die Nickelkonverterschlacke enthält oft eine geringe Menge Kupfer oder Kobalt oder beides.
• Die Erfindung sieht nun ein Verfahren vor, um aus solchem Schlacken einen Rohstein herzustellen, der im wesentlichen die gesamte in der Schlacke vorhandene Kupfer-, Nickel- und Kobaltmenge und nur einen kleinen Eisenanteil enthält, während gleichzeitig eine Sekundärschlacke erzeugt wird, aus der Eisen zurückge-,vonnen werden kann. Der durch Behandlung von Kupferkonverterschlacke gemäß der Erfindung erzeugte Rohstein hat in vielen Fällen genügend hohen Kupfergehalt, um damit direkt den Konverter beschicken zu können. Ist der erzeugte Rohstein wenig metallhaltig, so kann er dem Schmelzofeneinsatz zugesetzt werden. Auf diese Weise kann das gewünschte Nichteisenmetall entweder durch direkte Umwandlung eines aus der I,',-onverterschlacke gewonnenen Rohsteins oder durch Zuschlag eines geringen Bruchteils einer derartigen Schlacke in Form eines, ausgesonderten Rohsteins zum Schmelzofeneinsatz zurückgewonnen werden.
• Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß durch Mischen einer Ko:nverterschlacke mit einem Rdduktionsmittel, im wesentlichen Silizium, und Schmelzen der Schlacke praktisch die gesamte vorhandene Kupfer-, Nickel- oder Kobaltmenge und nur ein geringer Teil des vorhandenen Eisens als Rohstein gefällt wird, wenn der Anteil des verwendeten Reduktionsmittels nur etwa die Hälfte derjenigen Menge beträgt, die theoretisch zur Fällung des gesamten in der Schlacke enthaltenen Eisens ,erforderlich ist. Es wurde ferner festgestellt, daß bei stufenweiser Erhöhung der Fehlmenge des Reduktionsmittels auf etwa 8o % der Gehalt des ausgeschiedenen Rohsteins allmählich größer wird, ohne daß sich der Prozentsatz der Rückgewinnung solcher Nichteisenmetalle wesentlich verringert. Wenn nun die Fehlmenge des Reduktionsmittels allmählich auf etwas über 99% erhöht wird, so ergibt sich eine rasche Zunahme des Gehaltes des erzeugten .Rohsteins., d. h. wenn der Anteil des verwendeten Reduktionsmittels nicht mehr als etwa 2o0/9 derjenigen Menge beträgt, die theoretisch zur Ausscheidung des gesamten in der Schlacke enthaltenen Eisens erforderlich ist. So wurden bei Behandlung von Einsätzen von je 22,7 kg einer Nickelkonverterschlacke mit einem Gehalt von 31,42'/o Meselsäure (S'02), 48,090/0 Eisenoxydul (Fe O), 8,8o0/& Tonerde, (A1,0.), 3,93% Calciumoxyd (Ca O), o, i i % Kupfer, o,17 % Nickel und o,1 i 0/9a Kobalt mit jeweils z,59 kg, o,68 kg und o,227 kg eines. Reduktionsmittels mit 66,50/9 Silizium, 80/9 Aluminium und 25 % Eisen (1) 4,767 kg, (2) 2,27 kg, (3) 9,9o8 kg Rohstein erhalten, der einen Gehalt von (i) o,9o% Nickel, 9,44% Kupfer und 5,8% Schwefel; -(2) 1,6% Nickel, 0,7% Kupfer, o,980/0. Kobalt und 7,00/0: Schwefel; (3) 3,740/0 Nickel, 1,53% Kupfer, 1,66% Kobalt und i2,oi Schwefel aufwies. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird eine Kupfer- oder Nickelkonverterschlacke in geschmolzenen Zustand; gebracht und ein Reduktionsmittel, wie Ferrosilizium oder eine unter der warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnung »Alsifer« bekannte Si-Al-Fe-Legierung, in einer Menge eingeführt, die nicht größer ist als etwa 5o % der theoretisch zur Ausscheidung des gesamten Eisengehaltes der Schlacke, erforderliche Menge Silizium oder Silizium und Aluminium, wobei ein Rohstein erzielt wird, der praktisch den gesamten Kupfer-, Nickel- und Kobaltgehalt der Schlacke enthält. Läßt man die geschmolzene Mischung sich setzen, so kann der Rohstein von der Sekundärschlacke, getrennt werden, die praktisch frei von Kupfer, Nickel und Kobalt ist. Diese Sekundärschlacke kann mit einer passenden Menge Kalk gemischt, geschmolzen und mit einem Reduktionsmittel, wie Ferrosilizium, Alsifer oder Calciumkarbid, versetzt werden, um ein dem Gußeisen oder Stahl ähnliches Eisenprodukt auszuscheiden.
• Bei der Herstellung des Rohsteins aus Kupfer-oder Nickelkonverterschlacke muß das verwendete Reduktionsmittel in feinzerteiltem Zustand sein, und die, Teilchen müssen ein Sieb mit 69o Maschen pro Quadratzentimeter Siebfläche passieren können. Die geschmolzene Mischung muß auf eine :genügend hohe Temperatur, also zwischen i2oo° bis i5oo° C erhitzt werden, um eine flüssige, nicht zähe Sekundärschlacke zu erzielen, bis die Mischung sich setzen soll.
• Bei der Ausscheidung von Eisen aus der Sekundärschlacke wird eine gleich hoheTemperatur angewandt. Die Menge des Kalkzuschlages muß _ausreichen, um das in Form von Eisen entfernte Eisenoxydul zu ersetzen. An Stelle der erwähnten Reduktionsmittel können andere zur Reduktion von Eisenoxydul zu Metall geeignete Reduktionsmittel verwendet werden.
• Das bei der praktischen Durchführung der Erfindung im gegebenen Fall anzuwendendeVerfahren hängt von dem ,gewünschten Ergebnis ab. Wenn ein hochwertiger Rohstein aus einer Kupfer- oder Nickelkonverterschlacke gefällt wird, ist der Schwefelgehalt der Sekundärschlacke gewöhnlich höher, und .dementsprechend ist auch :der Schwefelgehalt des aus der Sekundärschlacke gefällten Eisens höher. Besteht daher -das Hauptziel darin, kupfer-, nickel- und. kobaltfreies Eisen zurückzugewinnen, so ist vorzugsweise ein gehaltarmer Rohstein aus der Konverterschlacke zu fällen, um eine schwefelarme Sekundärschlacke zu erzielen und den durch :darauffolgendes Verfahren aus dem Eisern zu entfernenden Schwefelgehalt zu vermindern. In einem solchen Fall wird vorgezogen, das Reduktionsmittel mit einer Fehlmenge von etwa 59% zu verwenden. Wird ein hochwertigerer Rohstein .gewünscht, so verwendet man praktisch weniger Reduktionsmittel, wobei der Prozentsatz ,der Fehlmenge von dem Gehalt an Kupfer, Nickel oder Kobalt in der Schlacke und in geringerem Ausmaß von deren Eisengehalt abhängt. So ist im Fall einer Schlacke mit weniger als 2 % Kupfer-, Nickel- oder Kobaltgehalt die Fehlmenge größer als etwa 8o %, wenn ein hochwertigerer Rohstein erzielt werden soll. Wenn der Kupfer-, Nickel-oder Kobaltgehalt der Schlacke 51/o erreicht, so wird der gewünschte Gehalt des Rohsteins erzielt, wenn eine Fehlmenge von etwa 65% des Reduktionsmittels angesetzt wird, d. h. nicht mehr als etwa 351/o, der Menge, die theoretisch zur Fällung des gesamten Eisengehaltes der Schlacke erforderlich ist.
• Die Erfindung wird ferner durch folgendes Ausführungsbeispiel -erläutert: Zwei Graphitelektroden von i1/2' Durchmesser wurden in einen.. 22,7 kg Lectromelt-Ofen eingesetzt. 22,7 kg Konverterschlacke der vorstehend erwähnten Zusammensetzung wurden auf eine Körnung von 14 Maschen pro Quadratzentimeter Siebfläche zerkleinert. 15,89 kg wurden mit 0,227 kg »Alsifer« der vorerwähnten Zusammensetzung und mit einer ein Sieb mit 6oo Maschen pro Quadratzentimeter passierenden Partikelgröße gründlich gemischt. Der Ofen wurde 55 Minuten schwach vorgeheizt und dann allmählich mit den restlichen 6,81 kg Schlacke zur Erzielung eines heißen Bades beschickt. Die Mischung von Schlacke und Alsifer wurde dann dem heißen Bad während eines Zeitraums von 6o Minuten allmählich zugesetzt. Die A'blesungen betrugen durchschnittlich a4 kW und 48o Amp. Nach io Minuten zusätzlicher Erhitzung wurde der Einsatz in ein Gußeisengefäß abgelassen. Der ausgefällte Rohstein setzte sich am Boden des Gefäßes ab und wurde nach Abkühlung leicht von der Sekundärschlacke getrennt. Der gewonnene Rohstein wog o,9o8 kg und enthielt 374% Nickel, 1,53%Kupfer, i,66%Kobalt und 12,o10/aSchwefel.
• Die Sekundärschlacke wurde auf etwa 14 Maschen pro Quadratzentimeter Siebfläche zerkleinert, und 13,62 kg davon wurden mit 1,59 kg »Alsifer« der ob:enerwähnten Partikelgröße und Zusammensetzung zusammen mit 2,724 kg Kalkstein gemischt. Der vorerwähnte Ofen wurde 55 Minuten schwach vorgeheizt und dann während 35 Minuten mit der Mischung von Schlacke, Alsifer und Kalkstein allmählich beschickt. Die Stromablesungen betrugen durchschnittlich 24 kW und 48o Amp. Nach 5 Minuten weiterer Erhitzung wurde der Einsatz in ein Gußeisengefäß abgelassen. Das zurückgewonnene Metall wog 3,97 kg und enthielt o,66o/oKohlenstoff, 2,o1%Schwefel, o,o89% Phosphor, i,o9%@Silizium und lediglich Spuren von Nickel und Kupfer, während der Rest im wesentlichen aus Eisen bestand.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜC.IIE: i. Verfahren zur Behandlung von Schlacken, die als Bestandteile Eisen und eine kleinere Menge von Kupfer, Nickel, Kobalt oder Mischungen hiervon enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schlacke als Reduktionsmittel Ferrosilizi.um oder eine Legierung aus Silizium, Aluminium und Eisen in einer Menge eingeführt wird, die nicht mehr als etwa 5o% derjenigen Menge beträgt, die theoretisch zur Fällung alles Eisens aus der Schlacke erforderlich ist, während die Schlacke in geschmolzenen Zustand gebracht, dadurch im wesentlichen alles Kupfer, Nickel oder Kobalt und nur ein kleiner Teil des Eisens ausgefällt, eine Sekundärschlacke gebildet und der ausgefällte Rohstein von der Sekundärschlacke getrennt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Reduktionsmittels nicht mehr als etwa 35 % der Menge beträgt, die theoretisch zur Ausfällung alles Eisens aus der Schlacke erforderlich ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeschiedene Sekundärschlacke mit Kalk (Calciumoxyd') und einem zur Reduktion von Eisenoxydul zu Metall geeigneten Stoff gemischt, diese Mischung zum Schmelzen gebracht, dadurch Eisen ausgefällt und das ausgefällte Eisen abgesondert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, -dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduktion von Eisenoxy.dul Ferrosilizium, Calciumkarbid oder eine Legierung von Silizium, Aluminium und Eisen verwendet wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des verwendeten Reduktionsmittels nicht größer als etwa 2o % der Menge ist, die theoretisch zur Ausfällung alles Eisens aus der Schlacke erforderlich ist.