FI86409B - Reducering av jaernsilikatslagg foer framstaellning av eldfast och kemiskt bestaendig fiber och bottenmetall. - Google Patents

Description

1 86409

RAUTASILIKAATTIKUONAN PELKISTÄMINEN TULENKESTÄVÄN JA KEMIALLISESTI KESTÄVÄN KUIDUN SEKÄ POHJAMETALLIN VALMISTAMISEKSI

Tämä keksintö kohdistuu tapaan hyödyntää rautasili-kaattikuonaa korkeita lämpötiloja ja ankaria kemiallisia olosuhteita kestävän kuidun sekä pohjametallin valmistamiseksi.

Metallurgiset kuonat eivät sellaisenaan sovellu kuidutettaviksi. Kuonien tunnetut hyödyntämistavat kuitujen valmistamiseksi perustuvat kuonien seostamiseen lisäaineilla. Seosaineilla muutetaan kuonasulatteen fysikaalisia ominaisuuksia kuidutukseen sopiviksi. Teollisessa valmistuksessa käytetään lähes yksinomaan masuunikuonia, jotka sulatetaan kupoliuunissa ja kuidutetaan nelipyörälinkokoneella. Yleisimmin valmistettavat lopputuotteet ovat rakennuseristeitä.

Muiden kuin masuunikuonien käyttö on ollut erittäin harvinaista. Esimerkiksi kuparin- ja nikkelinvalmistuksen oheistuotteina syntyviä rautasilikaattikuonia ei ole • · · V ' käytetty raaka-aineina kuidunvalmistuksessa kuonien : tarjoamista monista eduista huolimatta. Rautasili- *·,'·· kaattikuonien ainutlaatuinen kemiallinen koostumus : :*: mahdollistaa mm. poikkeuksellisen korkeita lämpötiloja ja ankaria kemiallisia olosuhteita kestävien kuitujen valmistamisen. Näiden mahdollisuuksien käyttämättä jättäminen on johtunut lähinnä kuidunvalmistuksen . sulatusyksikön, kupoliuunin, rajoituksista. Kupoliuuni- sulatuksessa käytettävä koksi nimittäin pyrkii *. pelkistämään raaka-aineiden sisältämän raudan metalliksi, "”· joka puolestaan häiritsee kuidutusta. Myös raaka-aineiden • · 2 86409 raekoolle asetetaan vaatimuksia. Kupoliuuniin syötettävien materiaalien pitää olla kappalekoossa, jotta sulatuksessa syntyvät kaasut pääsevät poistumaan uunista materiaalipatjän läpi.

Viime vuosina myös kuidunvalmistuksessa käyttöönotettu sähköuunisulatus on muuttamassa tilannetta ja mahdollistanut uusien raaka-aineiden hyväksikäytön. Sähköuunin käyttö tunnetaan mm. patentista FI-72502.

Rautasilikaattikuonien käyttö kuidunvalmistuksessa on tunnettu patenttihakemuksesta FI-845114, jossa esitetään kaksi kuonan seostustapaa kuiduttuvan sulatteen aikaansaamiseksi. Yleisesti ottaen seostuksen tavoitteena on kuonan ominaisuuksien muuttaminen siihen happamia kuonakomponentteja lisäämällä siten, että sulatteesta tulee hyvin kuiduttuvaa ja että lopputuotteella on halutut ominaisuudet.

Esillä olevan keksinnön lähtökohta on toinen. Tämä keksintö perustuu rautasilikaattikuonan kemiallisen koostumuksen muuttamiseen kuidutukseen sopivaksi poistamalla kuonasta rautaoksidia. Rauta on kuonassa pääasiassa ’.· ' kaksiarvoisena, happeen sitoutuneena, muodossa FeO.

Rautaoksidi - FeO on kuonassa emäksinen komponentti, joka :estää happamia kuonakomponentteja muodostamasta jatkuvia : verkkorakenteita, joiden olemassaolo on sulatteen kuiduttumisen kannalta välttämätöntä. Poistamalla rautaoksidia kuonasta muutetaan kuonan koostumusta ' ' happamaan suuntaan, jolloin kuonan S1O2- ja AI2O3- pitoisuudet kasvavat ja kuonan fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat kuiduttuvuutta suosiviksi. Keksinnön olennaiset '·] ’ tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.

3 86409

Rautaoksidin poistaminen suoritetaan käyttämällä hyväksi kupoliuunisulatuksessakin esille tullutta rautaoksidien pelkistymispyrkimystä. Kuonan rautaoksidipitoisuutta vähennetään pelkistämällä kuonasta rautaa esim. hieno-koksin tai kivihiilipölyn avulla. Pelkistystuotteeksi saatava metalli erottuu kuonasta ja laskeutuu sulatusuunin pohjalle pohjametalliksi. Pohjametalliin rikastuvat myös kuonan sisältämät arvometallit, kuten kupari, nikkeli ja koboltti. Kuonan FeO-pitoisuutta ja samalla myös syntyvän metallin määrää kontrolloidaan uuniin syötettävän pelkistimen määrän avulla. Pelkistysreaktioiden tuotteena syntyy myös CO:ta ja C02:ta sisältävää poistokaasua.

Keksinnön mukainen rautasilikaattikuonan pelkistäminen suoritetaan tarkoitukseen soveltuvassa uuniyksikössä, esimerkiksi sähköuunissa. Rautasilikaattikuona voidaan syöttää uuniin joko kiinteänä tai sulana. Pelkistin, esim. hienokoksi, voidaan syöttää sulan kuonan sekaan esimerkiksi injektoimalla lanssin tai elektrodien läpi. Tällöin aikaansaadaan myös pelkistysreaktioiden kannalta välttämätön sulan sekoitus. Sekoitusta tarvitaan myös edistämään syntyvien metallipisaroiden erottumista .' kuonasta. Pelkistysreaktioiden tuloksena kuonan sulamis- : V piste nousee ja kuona poistetaan uunista korotetussa lämpötilassa. Kuonan ulosotto kuidutusta varten : : : järjestetään jatkuvaksi. Sen sijaan metalli poistetaan uunista epäjatkuvasta tarkoitusta varten suunnitellun laskureiän kautta.

Keksinnön mukaisessa tavassa rautasilikaattikuonasta pelkistetään rauta-oksidia niin paljon, että saavutetaan emäksisyys, jossa kuonasulate kuiduttuu, mol-% ·“·· (FeO+CaO+MgO)/ (S1O2+AI2O3)= 0.5-0.8. Tämän jälkeen 4 86409 sulatteesta voidaan valmistaa korkeita lämpötiloja ja ankaria kemiallisia olosuhteita kestävää kuitua yleisesti tunnettuja kuidutusmenetelmiä käyttäen.

Keksinnön mukaisesti rautasilikaattikuonaa pelkistettäessä syntyvän metallin koostumus riippuu olennaisesti kuonan sisältämien pelkistyvien metallioksidien määrästä. Pohjametallin Fe-pitoisuus on yleensä yli 90% loppujen ollessa mm. arvometalleja, kuten kupari, nikkeli ja koboltti.

Mikäli jostakin syystä halutaan, voidaan keksinnön mukaisessa rautasilikaattikuonan pelkistysvaiheessa kuonaan lisätä myös seosaineita, joilla on positiivinen vaikutus esim. lopputuotteen ominaisuuksiin.

Keksinnön mukaisen rautasilikaattikuonan hyödyntämistavan etuja ovat mm. seuraavat: 1) rautasilikaattikuonasta saadaan kaksi arvokasta lopputuotetta: kuitu ja metalli, 2) raaka-aineeksi riittää (pelkistintä lukuunottamatta) 100%:sti itse kuona, : ja • · · • 3) rautasilikaattikuona voidaan syöttää pelkis- • · :/·· tysuuniin sulana, jolloin kuonan sisältämä : lämpöenergia saadaan myös hyödynnettyä.

• · · * • · « ·

Keksinnön mukaista rautasilikaattikuonan hyödyntämistapaa havainnollistetaan seuraavalla esimerkillä.

Esimerkki

Nikkelinvalmistuksen sivutuotteena saadaan rautasili-kaattikuonaa, jonka tyypillinen kemiallinen koostumus on: < · M · ii 5 86409

Fe 41.5%, Sic>2 29.5%, CaO 1.5%, MgO 6.5% ja AI2O3 4.1%.

Kun kuonan sisältämästä raudasta keksinnön mukaisesti pelkistetään 75%, saadaan kuidutettavaksi soveliasta kuonaa, jonka koostumus on: Fe 17.6%, S1O2 51.0%, CaO

2.6%, MgO 11.1% ja AI2O3 7.5%. Kaikki prosentit ovat painoprosentteja. Kuonan moolinen emäksisyys on 0.69. Yhtä kulutettua rautasilikaattikuonatonnia kohti syntyy kuidutettavaa kuonaseosta noin 590 kg ja metallia noin 325 kg.

« « « • ·

Claims (3)

1. 6 86409 PATENTTIVAATIMUS
2. 1. Tapa hyödyntää korkean rautapitoisuuden omaavaa rautasi-likaattikuonaa tulenkestävän sekä kemiallisesti kestävän kuitumateriaalin valmistamiseksi, jolloin rautasilikaatti-. kuonan rautaoksidipitoisuutta vähennetään pelkistämällä kuonassa olevaa rautaa ja arvometalleja, tunnettu siitä, että pelkistettävän kuonasulan FeO-pitoisuutta ja syntyvän metallin määrää säädetään uuniin syötettävän, pelkistimenä käytettävän hienokoksin tai kivihiilipölyn määrän avulla siten, että kuonasulan moolinen emäksisyys (FeO+CaO+MgO)/(SiC^+AlgO^) säädetään alueelle 0.5-0.8, jolloin tuotteiksi saadaan kuiduttuva kuonasula ja metalli-sula, jossa raudan lisäksi on ainakin kuparia, kobolttia ja nikkeliä.
3. 1. Sätt att utnyttja järnsilikatslagg med hög järnhalt vid framställning av eldfast och kemiskt beständigt fibermate-rial, varvid järnsilikatslaggets järnoxidhalt nedsätts genom att reducera järn och värdemetaller i slagger, k ä n n e -tecknat av att FeO-halten av slaggsmältan som skall reduceras och mängden av den metall som bildas regleras med ; * tillhjälp av mängden av finkoks eller stenkolsdamm, som ' V tillförs ugnen som reduktionsmedel, sä att slaggsmältans molära basicitet (FeO+CaO+MgO) / (SiC^+A^O^) inställs inom : intervallet 0.5-0.8 varvid som produkter utvinns fiberbar ". slaggsmälta och metallsmälta som utom järn innehäller ätmin- stone koppar, kobolt och nickel. li