EP0100869A1

EP0100869A1 - Verfahren zur Verminderung des Titan- und Aluminiumgehaltes in Blockeisen

Info

Publication number: EP0100869A1
Application number: EP83106603A
Authority: EP
Inventors: Klaus Dr. Frank; Joachim Dr. Kandler; Hans-Dieter Thiel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1984-02-22
Also published as: DE3226992A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Titan- und Aluminiumgehaltes in Blockeisen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man stückiges Blockeisen in Gegenwart von jeweils stückigem Kalkstein und Koks sowie gegebenenfalls Glasbruch und/oder Magnetit als Zuschlagstoffe bei einer Temperatur von etwa 1350 bis 1600°C umschmilzt und aus der zwei Schichten bildenden Schmelze die Metallschmelze von der Schlackenschmelze abtrennt.

Description

Bei der Herstellung von Schmelzkorund aus Bauxit im elektrischen Lichtbogen bei über 2000°C fällt als Beiprodukt eine metallische Phase an, die im allgemeinen aus etwa 8 bis 20 Gew% Silizium, etwa 3 bis 9 Gew% Titan, etwa 0,5 bis 7 Gew% Aluminium, geringen Mengen an Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel sowie Rest Eisen besteht. Da diese metallische Phase sich als fester Block unter der erstarrten Korundschmelze bildet, wird sie vom Fachmann als "Blockeisen" bezeichnet. Grundsätzlich stellt das Blockeisen somit eine Ferrosilizium-Titanlegierung dar.
Nach der DE-PS 1 030 272 ist es bekannt, das Blockeisen nach dem Vermahlen als Schwerstoff zur Bereitung von Schweretrüben für die Schwimmsinkscheidung von Mineralien zu verwenden. Obwohl das Blockeisen wegen seines Siliziumgehaltes auch als wertvoller Rohstoff in der Eisenmetallurgie einsetzbar wäre, war diese Anwendungsform bisher aufgrund des relativ hohen Titangehaltes nicht realisierbar. Titan wirkt hierbei störend, da es mit Kohlenstoff Titancarbid und mit Stickstoff Titannitrid bildet, welche beide aus Eisenschmelzen ausfallen, wodurch die Eigenschaften des Werkstoffs verschlechtert werden.
Es bestand nunmehr die Aufgabe, Mittel und Wege zur Verminderung des Titan- und Aluminiumgehaltes in Blockeisen zu finden, um eine vielseitig verwendbare Ferrosiliziumlegierung, welche annähernd dem Hochofenferrosilizium gleichzusetzen ist, zu erhalten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß derart gelöst, daß man das Blockeisen in Gegenwart bestimmter Zuschlagstoffe umschmilzt.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Verminderung des Titan- und Aluminiumgehaltes in Blockeisen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man stückiges Blockeisen in Gegenwart von jeweils stückigem Kalkstein und Koks sowie gegebenenfalls Glasbruch und/oder Magnetit als Zuschlagsstoffe bei einer Temperatur von etwa 1350 bis 1600⁰C umschmilzt und aus der zwei Schichten bildenden Schmelze die Metallschmelze von der Schlackenschmelze abtrennt.
Es hat sich für den Ablauf des Verfahrens der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn die eingesetzten Produkte folgende Korngrößen besitzen:
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man, bezogen auf die Gewichtsmenge des Blockeisens,
einsetzt.
Das Blockeisen kann im wesentlichen
Schließlich wird das erfindungsgemäße Umschmelzen des Blockeisens in Gegenwart der Zuschlagstoffe mit Vorzug in einem Kaltwind-Kupolofen mit niedrigem Herd durchgeführt, wobei die über die Windleitung in den Kupolofen eingeblasene Luft durch Zusatz von Sauerstoff eine Sauerstoffkonzentration von etwa 21 bis 25 Vol% aufweisen soll.
Das Verfahren der Erfindung ist kontinuierlich durchführbar und ermöglicht die Reduzierung des Titangehaltes des Blockeisens auf beispielsweise 0,4 Gew% und des Aluminiumgehaltes auf 0,03 Gew%, d.h. daß ein Produkt erhalten wird, das in seiner Zusammensetzung angenähert mit dem Hochofenferrosilizium vergleichbar ist.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erwies sich der Kaltwind-Kupolofen, wie er zum Erschmelzen von Temperguß verwendet wird, als geeignet. Zum Betrieb des Ofens werden Herd und Schachtunterhälfte zunächst mit Koks beschickt, der Koks in der Düsenebene gezündet und durch Anstellen des Windes verbrannt, wodurch Herd und Ofenschacht heißgefahren und auf die erforderliche Betriebstemperatur gebracht werden. Anschließend werden satzweise vorbestimmte Mengen an Blockeisen, Koks, Kalkstein und gegebenenfalls Glasbruch und Magnetit von oben in den Ofenschacht gefüllt. In gleichem Maße, wie durch den Schmelzvorgang die Schachtfüllung abgebaut wird, werden von oben weitere Ansätze des Beschickungsmaterials in den Schacht nachgefüllt, so daß im Schacht stets etwa 3 Sätze Inhalt vorhanden sind. Die Temperatur im Herd und Schacht wird von dem über die Windleitung in den Schacht eingeblasenen Luftstrom und der damit bewirkten Koksverbrennung bestimmt. In die Windleitung kann zusätzlich Sauerstoff eingeführt werden; auf diese Weise wird es ermöglicht, den Sauerstoffgehalt des Windes zwischen etwa 21 und 25 Vol% zu variieren. Metall- und Schlackenschmelze werden nach Verlassen des Herdes durch das Abstichloch einem Siphon zugeführt, wo sich das flüssige Metall von der Schlakkenschmelze trennt. Die Schlackenschmelze wird in einem mit Sand ausgekleideten Eisengefäß bis zur Erstarrung abgekühlt, wogegen das flüssige Metall in eine vorgeheizte Gießpfanne aufgenommen und anschließend in einem Sandbett zu ausgeformten Masseln vergossen wird.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Ferrosiliziumlegierung kann beispielsweise als Schaumträger in der Eisen- und Stahlindustrie sowie als Rohstoff für die Herstellung von verdüstem Ferrosilizium 15 für die Sink-Schwimm-Aufbereitung verwendet werden.

Beispiel

Es wurden in 11 unter verschiedenen Verfahrensbedingungen durchgeführten Versuchen jeweils größere Mengen Blockeisen in Sätzen von 200 kg in Gegenwart unterschiedlicher Mengen an Zuschlagsstoffen in einem Kaltwind-Kupolofen mit einem Durchmesser von ca. 500 mm, gemessen in Höhe der Düsenebene, bei Temperaturen von 1400 - 1500°C umgeschmolzen, wobei die eingeblasene Windmenge 23 Nm³/Minute und der Sauerstoffgehalt im Wind 21 bis 25 Vol% betrug. In dem Maße, wie durch das Schmelzen die Schachtfüllung vermindert wurde, wurden von oben weitere Ansätze des Beschickungsmaterials in den Schacht nachgefüllt, so daß im Schacht stets etwa 3 Sätze vorlagen.
Blockeisen und Zuschlagstoffe besaßen die in Tabelle 1 ausgewiesene Körnung und Zusammensetzung.
Metall- und Schlackenschmelze wurden durch das Stichloch des Herdes abgezogen und im Siphon getrennt. Die gemäß den Versuchen jeweils erhaltenen Metallschmelzen wurden nach Erkalten analysiert. Die Analysenergebnisse sowie weitere wesentliche Versuchsparameter sind aus der Tabelle 2 ersichtlich. Zur Beurteilung der Fließfähigkeit der Schmelze wurde folgende Bewertungsskala zugrunde gelegt:

1 = Schlacke fließt nicht
2 = Schlacke fließt schlecht
3 = Schlacke fließt gut
4 = Schlacke fließt sehr gut

Wie aus Tabelle 2 hervorgeht,wird eine optimale Reduzierung der Titangehalte in den analysierten Legierungen auf weniger als 0,7 % nur dann erreicht, wenn der Ansatz aus Blockeisen, Kalk und Koks auch Magnetit und Glasbruch als Zuschlagstoffe enthält, wobei Magnetit als festes Oxidationsmittel und der Glasbruch als Schlackenbildner und Flußmittel dient.

Claims

1. Verfahren zur Verminderung des Titan- und Aluminiumgehaltes in Blockeisen, dadurch gekennzeichnet, daß man stückiges Blockeisen in Gegenwart von jeweils stückigem Kalkstein und Koks sowie gegebenenfalls Glasbruch und/oder Magnetit als Zuschlagsstoffe bei einer Temperatur von etwa 1350 bis 1600°C umschmilzt und aus der zwei Schichten bildenden Schmelze die Metallschmelze von der Schlackenschmelze abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Produkte folgende Korngrößen besitzen:

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man, bezogen auf die Gewichtsmenge des Blockeisens,

einsetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockeisen im Wesentlichen

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Umschmelzen des Blockeisens in Gegenwart der Zuschlagsstoffe in einem Kaltwind-Kupolofen mit niedrigem Herd durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Windleitung in den Kupolofen eingeblasene Luft durch Zusatz von Sauerstoff eine Sauerstoffkonzentration von etwa 21 bis 25 Vol% aufweist.