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Verfahren zum Herstellen kohlenstoffarmer Ferrolegierungen und Metalle
Kohlenstoffarme Ferrolegierungen und Metalle, wie entsprechendes Ferromangan und
Manganmetall, gewinnt man bekanntlich aus manganreichen Erzen durch aluminothermische
Reaktion oder silikothermisch im Elektroofen. Voraussetzung dafür ist, daß die Phosphor-,
Eisen- und Kieselsäuregehalte der Erze hinreichend niedrig sind. Bei mäßigen Kieselsäuregehalten
aber zu hohen Eisen- und Phosphorgehalten der Erze kann man bekanntlich derart verfahren,
daß man die Manganerze zunächst im Elektroofen unter Zugabe von so viel an Reduktionsmitteln,
wie Koks oder Mangansiliziumlegierungen, vorreduziert, daß die Hauptmenge des Eisens
und des Phosphors als Schmelze abgetrennt und die höheren Manganoxyde zu Manganoxydul
reduziert werden, das mit der Gangart eine Schlacke bildet. Diese Schlacke ergibt
dann, möglichst in der gleichen Hitze mit Mangansilizium und Kalk behandelt, eine
rnanganreiche, eisen-, phosphor- und kohlenstoffarme Legierung und eine kalkreiche,
noch Mangan enthaltende Schlacke, deren Menge um so größer ist, je höher der Kieselsäuregehalt
der Erze war. Die Ausnutzung des wertvollen Elektroofenraumes ist also um so schlechter,
je höher der Kieselsäuregehalt der Erze und je größer die zu bewältigende Schlackenmenge
ist. Manganreiche Erze oder auch auf anderem Wege gewonnene manganreiche Rohstoffe,
z. B. Schlacken, mit so mäßigen Kieselsäuregehalten, daß die vorstehend gekennzeichnete
Arbeitsweise im Elektroofen wirtschaftlich sein würde, stehen im deutschen Raum
nur in sehr
geringer Menge zur Verfügung, so daß die Herstellung
ausreichender Mengen von kohlenstoffarrnem Ferromangan mit etwa i bis 2% C oder
Manganmetall auf große Schwierigkeiten stößt. Der bereits mehrfach vorgeschlagene
Weg, aus den wenig geeigneten Manganerzen durch chemische Lauge- und Fällungsprozesse
geeignete manganreiche Verbindungen zu gewinnen, erfordert entsprechende, teils
kostspielige chemische Einrichtungen, die überdies für chemische Prozesse sehr große
Mengen durchsetzen müßten, so daß eine schnelle und dennoch wirtschaftlich tragbare
Lösung auf diesem Wege nicht zu erwarten ist.
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Demgegenüber zeigt die Erfindung einen Weg, mit den vorhandenen technischen
Hilfsmitteln und Einrichtungen auch aus solchen Manganerzen, die zur Herstellung
von kohlenstoffarmem Ferromangan mit etwa i bis 2% C oder Manganmetall ungeeignet
sind, hinreichende Mengen wirtschaftlich herzustellen. Das Verfahren besteht darin,
daß aus den verfügbaren Manganerzen oder anderen manganhaltigen Rohstoffen zunächst
im Hochofen oder auch im Elektroofen ein übliches kohlenstoffreiches Ferromangan
mit etwa 5 bis 6% Kohlenstoff und den den Rohstoffen entsprechenden Eisen-und Phosphorgehalten
hergestellt wird. Dieses Ferromangan dient nun als Rohstoff, in dem die Trennung
des Mangans von der Kieselsäure bereits vollzogen ist, für die Herstellung des kohlenstoffarmen
Ferromangans oder Manganmetalls. Zu diesem Zweck wird das Ferromangan zerkleinert
und mit einer solchen Menge geeigneter Oxydationsmittel, wie z. B. Eisenoxyden,
Walzsinter, Eisenerzen, Kalziumsulfat (Anhydrit), Bariumsulfat (Schwerspat), Strontiumsulfat,
Mangansulfat, Eisensulfat, Mangannitrat, Eisennitrat, Manganoxyden und Mangan- bzw.
Eisen-Mangan-Erzen, vor allem solchen mit höheren Manganoxyden, einzeln oder gemeinsam
vermengt, daß beim Niederschmelzen dieses Gemenges im Elektroofen die Hauptmenge
des Mangans in die Schlacke übergeht, das Eisen und der Phosphor des Ferromangans
und der Zuschläge hingegen als Metallschmelze abgestochen werden können. Die manganreiche
phosphor- und eisenarme Schlacke wird in bekannter Weise mit Mangansilizium unter
Zusatz von Kalk möglichst in der gleichen Hitze zu Ferromangan oder Manganmetall
reduziert.
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Durch Versuche wurde nachgewiesen, daß durch die bezeichneten Oxydationsmittel,
in geeigneten Mengenverhältnissen mit Hochofenferromangan vermengt, sich nach dem
Niederschmelzen manganreiche, eisen- und phosphorarme Schlacken ergeben, die für
die Herstellung von kohlenstoffarrnem Ferromangan oder Manganmetall geeignet sind.
Der im Ferromangan enthaltene Kohlenstoff wird zum Teil durch die angeführten Oxydationsmittel
oxydiert, zum anderen Teil schwimmt er auf der Schlacke, so daß er bei der Herstellung
des Mangans aus diesen Schlacken nicht stört.
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Die Oxydation des kohlenstoffhaltigen Ferromangans kann auch durch
Glühen an der Luft oder durch Lagern an feuchter Luft bzw. durch Zersetzen mit Wasser
bzw. Wasserdampf erfolgen und auch dadurch, daß es im zerkleinerten Zustand mit
einer solchen Menge von sauerstoffhaltigen Säuren, wie Schwefel- und/oder Salpetersäure,
auch mit schwefelsauren Beizablaugen, die schon Eisensulfat enthalten, zur Reaktion
gebracht wird, daß nach dem Trocknen und Erhitzen durch die gebildeten Sulfate,
z. B. Mn S 04, und/oder Nitrate die weitere Oxydation des Ferromangans, z. B. entsprechend
der Gleichung Mn504+4Mn=q.MnO+MnS, erfolgt.
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Das beschriebene Verfahren eignet sich in entsprechender Abwandlung
auch zur Herstellung von Chrommetall oder kohlenstoffarmen Chromlegierungen, indem
z. B. aus gangartreichen Chromerzen im Hochofen oder Elektroofen zunächst ein kohlenstoffreiches
Ferrochrom von der Gangart abgeschieden wird, das nach Zerkleinern und Vermengen
mit den Oxydationsmitteln und/oder geeigneten Chromverbindungen, wie z. B. Chromsulfat,
Chromnitrat und Erdalkalichromaten, in der für das Ferromangan beschriebenen Weise
weiterbehandelt wird.
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Auch die Herstellung von Vanadinmetall oder kohlenstoffarmen Vanadinlegierungen
aus entsprechenden kohlenstoffreichen Legierungen ist auf diesem Wege möglich, wobei
als spezifische Oxydationsmittel Vanadinsulfat, Vanadinnitrat und die Erdalkalivanadate
genannt seien.
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Die Oxydation der nach der Erfindung zunächst hergestellten kohlenstoffhaltigen
Ferrolegierungen kann auch durch sauerstoffhaltige Säuren, z. B. mit Schwefel und/oder
Salpetersäure, erfolgen, mit denen die Ferrolegierungen in solcher Menge zur Reaktion
gebracht werden, daß nach dem Trocknen und Erhitzen die gebildeten Sulfate und Nitrate
die Oxydation der Legierungen im gewollten Umfang bewirken.
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Das dem beschriebenen Verfahren zugrunde liegende allgemeine Prinzip
besteht in jedem Fall darin, daß durch die Herstellung der kohlenstoffreichen Legierungen,
z. B. im Hochofen, die Abtrennung der Gangart der Erze oder Rohstoffe bewirkt und
die gewonnene kohlenstoffhaltige Ferrolegierung durch Vermengen und Erhitzen mit
geeigneten Oxydationsmitteln in einen gangartärmeren, vorwiegend oxydischen Rohstoff
übergeführt wird"der,dann für die bekannten Verfahren der Herstellung kohlenstoffarmer
Ferrolegierungen geeignet ist.