DE954606C - Verfahren zur Erzeugung von phosphorarmem Eisen aus phosphorreichen metallischen und oxydischen Rohstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von phosphorarmem Eisen aus phosphorreichen metallischen und oxydischen Rohstoffen Es ist bekannt, daß aus Eisen oder Eisen-Iegierungen durch Behandeln ihrer Schmelze mit Kalk oder Kalkstein im basisch zugestellten Drehofen unter Führung einer trockenen Schlacke der Phosphor, der Schwefel und das Silizium der metallischen Rohstoffe weitgehend entfernt werden und eine kohlenstoffreiche Schmelze entsteht, die arm an Phosphor, Schwefel und Silizium ist. Die Oxydation des Phosphors und des Siliziums erfolgt bei diesem Verfahren durch entsprechende Führung der Flamme, deren entkohlende Wirkung auf das Eisen durch entsprechenden Zusatz eines Reduktionsmittels -oder eines Aufkohlungsmittels, wie z. B. Koksgrus oder Anthrazit, verbunden wird.
• Nach der Erfindung läßt sich die Erzeugung von phosphorarmem Eisen aus phosphorhaltigem Eisen oder solchen Eisenlegierungen und/oder oxydischen phosphorhaltigen' Eisenerzen oder anderen eisenoxydhal«(igen phosphorhaltigen Stoffen im basisch zugestellten Drehofen noch wesentlich dadurch beschleunigen und betrieblich vorteilhafter gestalten, daß der Beschickung, die in bekannter Weise zusammengesetzt ist, z. B. aus koheisen, Schrott, EisenlüIppen od. dgl. sowie Reduktionskohle und für die Bildung einer trockenen oder teigigen Schlacke ausreichenden Mengen Kalk oder Kalkstein besteht, noch wesentlicheMengen vonStoffen, insbesondere eines oxydischen Materials, z. B. Eisenerze, Kiesabbrände, Erz- oder Abbrandsinter od. dgl., zugesetzt werden, die ihren Sauerstoff unter den im Ofen vorliegenden Bedingungen zur Oxydation des Phosphors abgeben. Hierbei wird die Beschickung unter der trockenen oder teigigen, z. B. noch festen Kalk enthaltenden Schlacke bis zum Schmelzen des Metalls erhitzt. Da der Sauerstoff des Sauerstoffträgers vorzugsweise auf den Phosphor einwirkt, wird der Phosphor aus dem Eisen schon bei verhältnismäßig niedriger Temperatur bis auf geringe Restgehalte von etwa o,o i % und weniger entfernt. Bei zunehmenderTemperatur erfolgt dann die Heraüsnahme der Reste des Schwefels aus dem Eisen unter der Einwirkung der kalkreichen Schlacke. Hand in Hand mit der Entphosphorung und der Entschwefelung des Eisens geht die Entfernung des Siliziums. Die Führung der Flamme ist für das Verfahren gemäß der Erfindung nicht von grundlegender Bedeutung. Man kann die Flamme entsprechend dem jeweiligen Gang des Ofens einstellen; z. B. kann mit neutraler Flamme gearbeitet werden. Auch kann zeitweise eine oxydierende oder reduzierende Flamme von Vorteil sein. So kann es sich empfehlen, die restliche Entschwefelung in reduzierender Atmosphäre durchzuführen.
• Die notwendige Menge der Sauerstoffträger ist nach unten begrenzt durch die Silizium- und Phosphorgehalte der metallischen Einsatzstoffe. Die Mindestmenge an Sauerstoffträger, die für die Oxydation von Phosphor und Silizium erforderlich ist, entspricht den Gleichungen 6 P.+!5 Fe203=3 P205+ io Fe und 3 Si +2Fee03=3 Si 021+4Fe.
• Auch ein Teil des Kohlenstoffes, der in dem metallischen Einsatz enthalten ist, wird oxydiert, etwa nach der Gleichung 3 C +Fe2 03 =3 C O +:2 Fe.
• Es ist natürlich nicht notwendig, daß der Sauerstoffträger als Fe2O3 vorliegt, er kann auch in Form von Eisenoxydul oder Magnetit oder anderen unter den Arbeitsbedingungen reduzierbarer Oxyde und/oder oxydischen Verbindungen angewendet werden. Im praktischen Betrieb wählt man zweckmäßig mehr als das Doppelte der aus der Analyse der metallischen Einsatzstoffe zu berechnenden Menge der Sauerstoffträger. Nach oben sind der Menge der zuzusetzenden Sauerstoffträger scharfe Grenzen nicht ,gesetzt, da der. Überschuß der Sauerstoffträger durch die im Gemenge vorhandenen Reduktionsmittel (Koksgrus oder Anthrazit) zu Metall reduziert wird, das sich mit den metallischen Einsatzstoffen vereinigt und das Ausbringen an raffiniertem Eisen entsprechend erhöht. Als sehr wirksames Oxydationsmittel kann auch Zinkoxyd, das z. B. in Abbränden oder zinkoxydhaltigen Schlacken enthalten ist, ausgenutzt werden.
• Es ist nicht erforderlich, daß die zuzusetzenden Sauerstoffträger phosphorfrei sind, da der in ihnen enthaltene Phosphor ebenfalls vorwiegend in die Schlacke übergeht, so daß das aus den zugesetzten Sauerstoffträgern gewonnene Metall in raffiniertem Zustande anfällt. Dementsprechend ist es erfindungsgemäß möglich, im basisch zugestellten Drehofen auch aus phosphorhaltigen Eisenerzen, deren Gesamtphosphorgehalt bei vollständiger Reduktion des Phosphors einen zu hohen Phosphorgehalt des Eisens mit z. B. 0,50/O P und mehr ergeben würde, ein raffiniertes Eisen mit weniger als 0,03 % P zu erzeugen.
• Gegenüber dem eingangs gekennzeichneten bekannten Verfahren, bei dem eine nennenswerte Entkohlung des eingesetzten Roheisens nicht auftritt, ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise durch die zugemengten Sauerstoffträger trotz der Gegenwart der Reduktions- und Aufkohlungsmittel überraschenderweise zunächst eine weitgehende Entkohlung des koheiseneinsatzes und damit eine Erhöhung der Schmelztemperatur. Dementsprechend erfolgt die Entphosphorung des Eisens im teilweisen noch festen bzw. teigigen Zustand der Charge auf unter o,oi % P. Die überraschende Wirkung des erfindungsgemäßen Zusatzes der Sauerstoffträger beruht auf dieser besonderen Art des Reaktionsablaufes des sauerstoffträger-, z. B. erzhaltigen Gemenges. Bemerkenswert ist auch, daß in diesem Zustand eine weitgehende Entschwefelung noch nicht stattfindet; es wurden Gehalte bis zu o, i % S im metallischen Anteil beobachtet. Die weitgehende Entschwefelung auf Gehalte unter o,oi % S im Enderzeugnis tritt aber bei der weiteren Erhitzung bis zum Schmelzen des Metalls ein.
• Bei und nach dem Niederschmelzen nimmt das Eisen aus der Beschickung wieder Kohlenstoff auf, während nur sehr kleine Mengen des Phosphors aus der vorzugs,# jise krümeligen Schlacke wieder in das Bad gelangen. Die Kohlenstoffaufnahme kann je nach der Menge des Zusatzes von- Reduktionsmittel zur Charge - gegebenenfalls unterstützt durch nachträgliche Zugabe von Reduktionsmittel - im Verlauf der Charge auf die gewünschten Gehalte bis zu etwa 4 bis 4,8-% C im Eisen gesteigert werden. Die Wirkung der Sauerstoff abgebenden Stoffe kann noch dadurch verbessert werden, daß diese Stoffe in gesintertem Zustand verwendet werden.
• Beispiel In einem basisch zugestellten Trommelofen, z. B. mit Teerdolomitfutter, wurden 5 t Eisenluppen mit So% metallischem Eisen, o,5% Schwefel und o, i % Phosphor zusammen mit 8 t Sinter von 1`Teggener Kiesabbränden, der 43% Eisen (als Oxyd), 95% Zink (als Oxyd), 0,q.0/0 Schwefel und o,050/0 Phosphor enthielt,- und ferner 3,5 t gebrannter Kalk sowie q. t Koksgrus als 'Gemisc'. eingesetzt. Der Ofen wurde mit Steinkohlenstaub beheizt. Der Kohlenstaubbrenner wurde zunächst auf etwa neutrale Flamme, dann schwach reduzierend und während der Entphosphorung bzw. dem letzten Teilderselben schwach oxydierend betrieben.
• Eine erste Probe, die genommen wurde, als ein Teil des Eisens geschmolzen war, ergab ein Eisen mit 0,0/0 C, o, i % S, 0,007/o P. Nach einem Zusatz von etwa 300 kg Koksgrus wurde mit reduzierender Flamme die Charge zu Ende geführt. Das erschmolzeneEisen enthielt4,q.o/oC, 0,0080/0S, o,oi2o/o P. Das Zink wurde restlos verflüchtigt und als Zinkoxyd aus den Ofengasen abgeschieden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch -zur Entphosphorung von Eisenlegierungen angewendet werden. Sofern in den Eisenlegierungen enthaltene Elemente, wie z. B. Kobalt, Nickel, Molybdän und Wolfram, edler als Eisen sind, können als Oxydationsmittel sowohl Eisenerz als auch Erze der edleren Metalle oder deren Gemische mit Eisenerzen od.dgl. gewählt werden. Sind die Legierungselemente unedler als Eisen, wie z. B. Chrom, so dienen als Oxydationsmittel zweckmäßig nicht Eisenerze, sondern Oxyde oder Erze der betreffenden Legierungselemente, falls ein Verlust dieser Metalle vermieden werden soll. Für eine Entphosphorung von ' Schrott aus nichtrostenden Stählen (18 % Cr und 8 % Ni) empfiehlt es sich, z. B. - als Oxydationsmittel, ein Chromerz anzuwenden. Da in diesem Fall eine Aufkohlung unerwünscht ist, wird zweckmäßig die Menge des zur Auflockerung der krümeligen Schlacke notwendigen Reduktionsmittels (Koksgrus) so gering wie möglich bemessen.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können durch entsprechende Bemessung des Reduktionsmittelzusatzes aus Eisen, Eisenlegierungen und Eisenerzen auch kohlenstoffärmere, d. h. weniger als etwa 2% C enthaltende, weitgehend (bis auf weniger als o,oi % P) entphosphorte Eisenschmelzen erzielt werden, deren dann manchmal nicht ausreichende Entschwefelung gegebenenfalls außerhalb des Ofens mit Soda oder anderen basischen Mitteln verbessert werden kann. Dieses Material stellt einen vorzüglichen Einsatzstoff mit nicht zu hohem Kohlenstoffgehalt dar, wie er z. B. für die Edelstahlerzeugung erwünscht ist. Das auf diese Weise erzeugte flüssige phosphorarme Eisen kann unmittelbar im Elektroofen oder Siemens= Martin-Ofen auf Stahl verarbeitet werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von phosphorarmem Eisen aus phosphorreichem Eisen oder solchen Eisenlegierungen und/oder oxydischen phosphorreichen Eisenerzen oder anderen eisenokydhaltigen phosphorreichen Stoffen im basisch zugestellten Drehofen, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen phosphorhaltigen Eisenträger im Gemenge mit Stoffen, die unter denn Arbeitsbedingungen Sauerstoff abgeben, insbesondere -mit eisenoxydhaltigen Stoffen, wie Eisenerzen oder Abbränden und mit Kalk ojer Kalkstein unter Zusatz von Reduktionsmitteln, .wie Koksgrus, im Drehofen bis ztim Ausschmelzen der metallischen Anteile unter einer trockenen oder teigigen, z. B. noch festen Kalk enthaltenden Schlacke bis zum Schmelzen des Metalls erhitzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff abgebenden Stoffein gesintertem Zustand verwendet werden.
3. 3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel Anthrazit verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch. gekennzeichnet, daß der Zusatz an Reduktionsmitteln, wie Koksgrus und Anthrazit, so gering bemessen wird, daß das Eisen nur bis auf etwa 2% C aufgekohlt wird und gegebenenfalls eine restliche Entschwefelung der Schmelze mit Soda oder anderen basischen Stoffen außerhalb des Ofens durchgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Eisen im Elektroofen oder Siemens-Martin-Ofen unmittelbar, auf Stahl verarbeitet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, .dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von Eisenlegierungen mit Legierungselementen, die edler als Eisen sind, an Stelle von Eisenerzen oder zusammen mit diesen Erze oder Oxyde der edleren Metalle verwendet werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von Eisenlegierungen mit Legierungselementen, die, wie z. B. Chrom, unedler als Eisen sind, an Stelle der Eisenerze Erze oder Oxyde dieses Legierungselements verwendet werden.