FI87237C - Foerfarande foer reduktion av kromitmalm - Google Patents

Description

87237

Menetelmä kromiittimalmin pelkistämiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kromiittimal-mien pelkistämiseksi ja erityisesti näiden malmien pelkis-5 tämiseksi kiinteässä tilassa.

Kromiitti on kiinteä spinelliliuos, jonka koostumusta voidaan esittää yleisellä kaavalla (Fe, Mg) Cr, Ai, Fe20^. Tällaisen spinellin pelkistys kiinteässä tilassa hiilipitoista materiaalia käyttämällä on monimutkaista ja 10 siihen liittyy yleisesti läsnä olevan raudan korkea metal-loitumisaste ja huomattavasti pienempi kromin pelkistyminen annettuna aikana ja annetussa lämpötilassa.

Tämän selityksen yhteydessä raudan tai kromin me-talloitumisaste perustuu pelkistyksen jälkeen ei-oksidi-15 muodossa läsnä olevan raudan tai kromin massan suhteeseen alun perin malmissa sen kaikissa muodoissa läsnä olleen raudan tai vastaavasti kromin kokonaismassaan.

Esimerkinomaisesti hienojakoisen kiinteän kromiitin ja hiilen seoksessa raudan metalloitumisaste on yleensä 20 melkein täydellinen ja kromin juuri yli 50 %, kun seosta on kuumennettu kahden tunnin ajan 1300°C:ssa. Tämä kromin alhainen pelkistyminen (tai metalloituminen) on oletettavasti tulosta stabiilin magnesium, kromi, alumiinioksidi-spinellin muodostumisesta, joka tapahtuu raudan pelkisty-25 misen ja metalloitumisen tapahtuessa. Ilmeisesti pelkistys-nopeus kasvaa lämpötilan mukana johtaen kromin parantuneeseen metalloitumiseen mutta lisääntynein kustannuksin ja tuoden mukanaan ongelmia, jotka usein liittyvät korkeisiin lämpötiloihin, kuten materiaalin pehmenemiseen ja sulami-30 seen, mikä tapahtuu lämpötiloissa noin 1500°C:n yläpuolella.

Tällainen pehmeneminen on tässä Krupp-prosessin esitetyn menetelmän itsenäinen näkökohta, jossa pelkistykseen tarvittava hienojakoisen kromiitin, kvartsin ja 35 hiilen seos suuresti ylimäärin stökiometriseen määrään 2 87237 verrattuna kuumennetaan lämpötilaan 1500 - 1600°C, jolloin kromi metalloituu yli 80-%risesti. Tämä menetelmä kuvataan tarkemmin Fried Krupp Gesellschaft1 in eteläafrikkalaisessa patentissa nro 84/0101 otsikoltaan "Process 5 for the Production of Ferrochromium".

Hiljattain tapahtunut edistysaskel kiinteässä tilassa tapahtuvassa kromiitin pelkistyksessä on osoittanut, että pelkistysnopeutta voidaan lisätä merkittävästi lisäämällä pieniä määriä natriumsuoloja ja fluorisälpää kromii-10 tin ja pelkistimen seokseen. Yksityiskohtaisemmin 10 %:n fluorisälpälisäys ja 1 % : n natriumsuolalisäys johtaa kromin metalloitumisessa lisäykseen hiukan alle 50 %:sta hiukan alle 100 %: iin pidettynä 1200°C:ssa 90 minuutin ajan. Pelkistyminen näissä olosuhteissa on niin nopea, että käytän-15 nössä pelkistymisnopeuden määrittää lämmönsiirtonopeus pel-letteihin.

Oletetaan, että tähän mennessä stabiilin spinellin (katso yllä) komponentit ovat muodostuneeseen nestemäiseen kalsiumfluoridi-natriumfluoridifaasiin liukenevia ja että 20 pelkistymättömät oksidit saostuvat MgA^O^rnä sallien tällöin pelkistyvien lajien (so. kromin mukaan lukien) siirtymisen nesteen välityksellä pelkistimeen, jossa tällaisten komponenttien pelkistyminen tapahtuu.

Vaikka kromin pelkistymisnopeus voidaan lisätä jopa 25 nelinkertaiseksi, tämä menetelmä ei olisi taloudellisesti elinkelpoinen johtuen fluorisälvän ja natriumsuolojen suurista kustannuksista.

Siten keksinnön kohteena on antaa käytettäväksi menetelmä kromiittimalmien pelkistämiseksi kiinteässä tilassa, jolla 30 menetelmällä voidaan saada aikaan korkea-asteinen kromioksidin pelkistyminen taloudellisesti elinkelpoisella pohjalla.

Keksinnön mukaan menetelmä kromiittimalmien pelkistämiseksi kiinteässä tilassa käsittää hienojakoisen kro-miittimalmin kuumentamisen perusteellisena seoksena hieno-35 jakoisen hiilipitoisen pelkistimen ja sulatusaineen kanssa, 3 87237 joka käsittää vähintään yhtä alkalimetallialumiinisili-kaattia, kvartsia ja kalsiumfluoridia, lämpötilassa ja ajassa, jotka valitaan viereisten kiinteiden kromiitti-hiukkasten ja hiilipitoisten pelkistinhiukkasten kanssa 5 kosketuksessa olevan oleellisesti nestemäisen sulatus-ainefaasin muodostuminen.

Edelleen keksinnön mukaan hiilipitoinen pelkistin edullisesti käsittää vähintään yhtä seuraavista: koksi, antrasiitti tai kasvi-, eläin- tai luuhiili. Muita hiili-10 pitoisia pelkistimiä voidaan myös käyttää joko yksin tai yhdessä toisten hiilipitoisten pelkistinmuotojen kanssa. Jopa viemärilietteen käyttöä pidetään mahdollisena ainakin osana pelkistintä.

Vielä edelleen keksinnön mukaan alkalimetallialu-15 miinisilikaatti on yhdiste, jolla on suhteellisen alhainen sulamispiste alkalimetallin ollessa kalium, natrium tai kalsium. Tällainen yhdiste on edullisesti luonnossa esiintyvä yhdiste maasälvän, maasälpäsyeniitin tai syeniitin muodossa. Maasälpä voi olla jopa litiumia sisältävä raaa-20 sälpä, kuten lepidoliitti.

Vielä edelleen keksinnön mukaan kalsiumfluoridi on luonnossa esiintyvä yhdiste fluorisälvän muodossa.

Vielä edelleen keksinnön mukaan alkalimetallialumii-nisilikaatti ja kvartsi lisätään luonnossa esiintyvän mate-25 riaalin, kuten graniitin, muodossa.

Vielä edelleen keksinnön mukaan hiilipitoista pelkistintä on läsnä vähintään ja edullisesti enemmän kuin stöikiometrinen määrä, joka on välttämätön saamaan aikaan kaikkien kromiitissa läsnä olevien kromin ja raudan oksidien 30 pelkistymisen yhdessä siihen liittyvine pienen määrän kromin ja raudan karbideja ja silisideja muodostuksineen korkeammissa lämpötiloissa.

Vielä edelleen keksinnön mukaan, mikäli käytetään maasälpää, maasälvän suhde fluorisälpään voi vaihdella vä-35 Iillä 0,5:1 - 5:1 (tavallisesti 1:1 - 3:1) ja maasälvän 4 87237 suhde kvartsiin voi vaihdella välillä 0,5:1 - 5:1 (tavallisesti 1:1 - 2:1). Tarkat suhteet riippuvat suureksi osaksi saavutettavaksi asetetusta päämäärästä ja lähtöaineiden luonteesta ja koostumuksesta. Sulatusaineseos voidaan muo-5 töillä minimoimaan uunin vaikeasti sulavien osien hajoamista samalla optimoiden malmin metalloituminen.

Vielä edelleen keksinnön mukaan alkalimetallialu-miinisilikaatti, kvartsi ja kalsiumfluoridi muodostavat yhteensä välillä 5 % ja noin 35 % seoksen massasta, edul-10 lisesti välillä 10 % - 25 % ja edullisimmin noin 15 %.

Vielä edelleen keksinnön mukaan seos agglomeroidaan ennen pelkistyksen suorittamista ja kuumennus suoritetaan pelkistävässä kaasukehässä.

Teknisesti seoksen ei tarvitse olla agglomeroitunut 15 niin kauan kuin se on ja pysyy kiinteässä tilassa pelkis-tysprosessin aikana perusteellisesti sekoittuneena ja niin kauan kuin sisähiukkasten hyvä kosketus säilyy. Kuitenkin käytännöllisellä puolella seoksen homogenisuutta pidetään mitä helpommin yllä pelkistyksen aikana agglomeroimalla 20 se pelleteiksi, briketeiksi tai muiksi agglomeroituneiksi yksiköiksi.

Mitä tahansa sopivaa sideainetta voidaan käyttää agglomerointiin, mutta natriumsilikaatti- ja bentoniitti-sideaineiden käytettyinä joko yksittäin tai yhdessä kat-25 sotaan tuottavan hyvän, vahvan agglomeraatin, joka on mitä sopivin jatkuvaan prosessiin. Tietty agglomeroitunut koostumus riippuu myös siitä, onko agglomeraatin kovettuminen tarpeen ja käytännöllistä ennen kuin agglomeroituneet yksiköt voivat kestää prosessin aikana niihin kohdistuvat 30 jännitykset murtumatta ja sortumatta.

On myös tärkeää, että eri materiaalit ovat riittävän pitkälle hienojakoisia tuottaakseen parhaimman vaikutuksen suoritettavaan edellä mainittuun pelkistysprosessiin. Tässä suhteessa materiaalit jauhetaan yksitellen ennen se-35 koittamista niin, että kromiitti on niin hienoa kuin talou- 5 87237 dellisesti käytännöllistä ja edullisesti noin 75 % siitä läpäisee 75 yum:n seulan.

Kuvioissa kuvio 1 on sarja graafisia esityksiä, jotka kuvaa-5 vat pelkistysprosentin ajan funktiona neljällä eri kro-miittiseoksella, ja vertaileva koe, joka ei käytä keksintöä; kuvio 2 on sarja graafisia esityksiä, jotka kuvaavat pelkistyksen vaikutusta eri lämpötiloissa; 10 kuvio 3 on sarja graafisia esityksiä, jotka kuvaa vat eri sulatusainemääriin johtavien eri koostumusten vaikutusta; kuvio 4 on graafinen esitys, joka kuvaa yksittäistä raudan ja kromin metalloitumista tyypillisen kromiitin pel-15 kistyksen aikana ilman sulatusaineen lisäystä (tekniikan taso); kuvio 5 on yksittäisten yhdistelmämetalloitumisten graafinen esitys esillä olevaa keksintöä käytettäessä.

Suoritettiin kokeellinen ohjelma tarkoituksena varmis-20 taa neljän eri lähteistä saadun kromiitin pelkistymiskäyttäy-tyminen pelkistettäessä tämän keksinnön mukaisella menetelmällä. Näitä neljää kromiittia merkitään mukavuuden vuoksi A, B, C ja D ja niiden koostumukset ovat taulukossa 1 esitetyt.

25 TAULUKKO 1

Neljän testatun kromiitin keskimääräiset kemialliset analyysit

Koostumus painosta, %

Komponentti Kromiitti Kromiitti Kromiitti Kromiitti 30 A B C D

Cr203 46,60 44,62 45,50 45,35

Fe203 7,1 6,77 7,23 7,85

FeO 19,5 19,95 19,9 19,10

MgO 9,83 9,57 9,14 9,17 35 Al2°3 13,8 14,53 14,50 14,60 6 87237 TAULUKKO 1 (jatkoa)

Komponentti Kromiitti Kromiitti Kromiitti Kromiitti

A B C D

CaO 0,20 0,25 0,26 0,27 5 Si02 0,50 1,64 0,95 1,02

Ti02_0,53_0,54_0,57_0,52

Analysoidut kokonaiskom- ponentit 98,06 97,87 98,02 97,88 10 Cr/Fe suhde_1,58_1,51_1,52_1,53

Neljän kromiitin näytteet jauhettiin suunnilleen 75 % - 75 pia ja sekoitettiin samalla tavalla hienojakoiseen hiilipitoiseen pelkistimeen antrasiitin tai kasvi-, puu- tai luuhiilen muodossa, joiden analyysit esitetään 15 taulukossa 2, bentoniittiin sideaineeksi ja sulatusainee-seen, joka käsittää graniittia ja fluorisälpää graniitin muodostaessa keksinnön vaatimat maasälpä- ja kvartsilisä-ykset. Graniitin ja fluorisälvän koostumukset esitetään taulukossa 3 ja 10 %, 20 % ja 30 % sulatusainelisäysseos-20 ten koostumukset taulukossa 4.

TAULUKKO 2

Kahden pelkistimen kemialliset analyysit, paino% ’ Pelkistin Kosteus Tuhka Haihtuvat Haihtumaton Rikki aineet hiili 25 Antrasiitti 1,3 12,9 8,0 77,8 1,4

Kasvi, puu tai luuhiili 1,6 17,8 3,4 77,3 0,4 TAULUKKO 3 30 Sulatusainekomponenttien kemialliset analysit, paino% Komponentti Graniitti Fluorisälpä

CaF2 87,6

Si02 71,86 5,9 A1203 13,97 35 MgO 0,27 7 87237 TAULUKKO 3 (jatkoa)

Komponentti Graniitti Fluorisälpä

CaO 1,23

Fe203 1,32 5 Na20 4,13 K„0 3,91 -Xj- — _96,69_93,5

Mineraalikoostumuksen termein: graniitti suunnilleen 75 prosenttia maasälpää 10 25 prosenttia kvartsia TAULUKKO 4

Yksittäiset komponenttilisäykset eri pellettieriin Komponentti Nettokomponenttilisäys paino% 15 10 % sula- 20 % sula- 30 % sula- tusaine tusaine tusaine

Kromiitti 70,1 65,33 61,25

Hiili 21,0 19,60 18,37 20 Graniitti 5,25 9,80 13,78

Fluorisälpä 1,75 3,27 4,59

Bentoniitti 2,00 2,00 2,00

Perusteellisen sekoittamisen jälkeen seokset pelle-25 toitiin ja pelletit ilmakuivattiin pakkotuuletuksessa 24-36 tunnin ajan ja saatettiin sen jälkeen lämpötasapainoon. Vielä pienehkö määrä kosteutta (1 - 2 %) haihdutettiin alustavassa puhallusjaksossa näytelämpötilojen saavuttaessa arvon yli 120°C uunin viileässä vyöhykkeessä typpi-ilma-30 kehässä. Massan stabiloiduttua näyte nostettiin lämpötasa-painon kuumaan vyöhykkeeseen ja saatettiin reagoimaan. Käytetyt reaktiolämpötilat olivat 1200°C, 1300°C ja 1400°C. Laitetta valvottiin laitteella, joka merkitsi tiedot muistiin linjalla.

35 Tiedonkeruulaitteella kerätyt tiedot käsiteltiin 8 87237 erillisinä kunkin ajon todellisen massan toteamiseksi tehden mitattuihin näytemassahäviölukuihin korjauksia, jotka johtuivat hiilipitoisen pelkistimen haihtuvuuden menettämisestä ja mahdollisesti sulatusaineen pois kiehumisesta 5 ja muusta massahäviöstä. Lopullinen korjattu kromiitin pelkistykseen liittyvä massahäviö laskettiin sitten molempien sekä kromin että raudan pelkistysprosenttina aikaa kohti.

Lämpötasapainosta poistamisen jälkeen pelkistettyä näytettä tarkasteltiin yksityiskohtaisesti pellettien muo-10 don ja agglomeroitumispiirteiden suhteen. Osia näytteestä otettiin sitten mikroskooppiseen tutkimukseen ja kemialliseen analyysiin.

Varsinaisen metalloituraisasteen määrittämiseksi näytteitä uutettiin 18-24 tunnin ajan 50 % HC1 liuoksessa ja 15 saatu uuteneste ja jäännös analysoitiin liukenevan (metal-loituneen) kromin ja raudan osuuden määrittämiseksi. Tällä tavalla saatujen massatasapainojen todettiin aina olevan läheisesti yhtäpitävät verrattuina massahäviöstä odotettuihin.

20 Kokeiden tulokset voidaan esittää yhteenvetona seu raavasti:

Huomattiin todisteita merkittävästä parantumisesta nettopelkistysnopeudessa (s.o. yhdistetty rauta ja kromi), joka oli saavutettavissa sulatusainelisäyksen avulla. Kuvio 25 1 esittää pelkistysprosentin aikaa kohti kolmelle 1300°C:ssa reagoineelle malmille käytettäessä 20 % sulatusainetta. Vähintään 80 % kromin ja raudan pelkistyminen saavutetaan 120 minuutin ajan tässä lämpötilassa kuumentamisen jälkeen. Myöskin esitetään graafisesti samanlainen kiinteässä tilas-30 sa samanlaiselle pelletoiduille materiaaleille suoritettu pelkistys, mutta lisäämättä sulatusainetta muodostavia aineosia. Keksinnön tekemä parannus tulee aivan selvästi ku-: vatuksi.

Merkittävä vaikutus, joka lämpötilalla on reaktio-35 kinetiikkaan käyttämällä kromiitti A:ta esimerkkinä, esite- 9 87237 tään kuviossa 2. Tämä käyrä osoittaa myös pelkistysnopeu-dessa ilmenevän pienentyneen hajonnan lämpötilaa nostettaessa.

On helposti ymmärrettävää, että vakiopelkistyskäyrä 5 on yhdistelmä, joka käsittää yksittäiset rauta- ja kromi-pelkistyskäyrät, ja eri parametrien vaikutuksen tarkemmin määrittämiseksi suoritettiin analyysi yksittäisten raudan ja kromin metalloitumisnopeuksien perusteella.

Tämän mukaan yksittäisten metalloitumisnopeuksien 10 toteamiseksi rauta-kromimetalloitumisverhokäyrät oli todettava koetuille eri olosuhdesarjoille. Nämä käyrät osoittavat, että lämpötilalla on mitä merkittävin vaikutus metal-loitumisverhokäyrän muotoon (katso kuviot 4 ja 5). Testattujen koostumusten kapealla alueella malmityypillä ei to-15 dettu olevan merkittävää vaikutusta. Tämän mukaisesti yhden metalloitumiskäyräsarjän todettiin olevan sovellettavissa kaikkiin neljään malmiin 1200°C:ssa ja 1300°C:ssa, kun taas hiukan kapeamman käyräsarjan todettiin olevan sovellettavissa kaikille malmeille 1400°C:ssa.

20 Eri parametrien vaikutusta raudan ja kromin metalloi- tumisnopeuksiin tutkittaessa ilmenee, että neljän malmin kromin pelkistysnopeuksissa näkyy selvä järjestys A-D-B-C, jota tukevat tulokset pelletoidulla materiaalilla, jotka osoittavat A:n ja D:n parhaimmiksi käyttäytyjiksi sulatus-25 ainelisäyksillä 20 % - 30 %. Kussakin tapauksessa suurehko ero pelkistysnopeudessa saattaa johtua pääasiallisesti eroista kromin malmista pelkistysnopeudessa.

Erityinen muuttujien, kuten pelkistintyypin ja sula-tuslisäyksen vaikutuksen vertailu tehtiin käyttämällä aikaa, 30 joka tarvittiin saavuttamaan tietty joko raudan tai kromin metalloitumisaste taulukon 5 esittämästi, valaisemassa näiden eri tekijöitten välistä eroa.

10 87237 c <d c ia o

P (D

H I—I

ί> I—I

Μ Ρ IN IT) 00 P P P CN

id a>c +1+1 +iv ii +1+1

Ρ XI C

M 3 id ρ ρ x > m 0 ' I—1 c - 0

(0 P

c id <o go

At P o

P OO Ο 10 O 00 m CN IN

id +>o x> <+ σ> ι ρ <n o

I—I m P CN CN

Id Ρ P -—s c o ia 3 1¾ -Γ-Ι +1 0 MX +1

P 3 P

<a rH p g +1 U in in 3

Ρ M 0 ' ~ C

Η <Β·0 CNOP<n<+lOOP P

X3 CN Ο P CN *+ CTl rH CN g • O —

3 # H

rH . O P

-H rH (N M

<a χ

P O

MX M

o 3 p > <H g Ή U ra G M 0 + Ο id · o m ιο ·*τ ^ in ir cn p c ί in ο m σι oo ι ρ in m p -H o CN rH >

*“H dP rH fO

Sfd · O <TJ

> rH CN W

me c -.

ox οι <a ο p 3 ω Ή

X, M · rH Ρ P

x; o c oh o mm mp o> ρ o m o - <ac

Ml 3 c c ra*o airniNrHiDcn^^r mo

D Ρ Ρ P X5 CN O p m ID m rH CN PM

<ggOm rH go

B G 3 \ <#> P 3M

φ p m · ο p (¾ •H -H P rH m p — gO 0 Ή rH rH lid A rH X rH p g ia 3 ia «a P rH p lid pq φ ρ ο φ g

Emo g c id · o c

-H G Λ CN O iniNINOOOPlDP CO -H

Or P Urn cn a1 00 fli ppm >iM p

>i g dP Ρ Ρ Ρ P P

Oh Ο · O P g Ή Ρ Μ Ρ Ρ φ 3 χ| -X P P p C P p p

Φ -Η Ρ X MOP

•p Id P 3 :(B P

Sh P P P O rid P P

Ρ ρ PO m g id ca P G P O r p p

Old M O i£>l£>POr~lNCO'd' CO

PT> <a in m in -d* σ oo ppm idg I

M 3 Μ P P Id C

ρ <d p <*> p c p

V M CO p Id Iid O

P < CN > Ό P C

O >1 M 3 O P

Or p v id id id p g ρ μ > ω

Id O ^ 13

M P in O Id P P P

M P M ^0 A! Id > id p id · o omcNPr^o^in OP mp OG C in o CNmiOm ppcn -r-ι id3

pidUm ρ c ,Χ M

XI id df P » p

3 g · o id g II II

M Id P IN X O

OP OOOOOOOO PM MX

pp minr^crimmr~<ri <d,X id3

0 3 XI P

> I I I I I I I I II II UP

p id

Mid g MMMMOOOO idg ··

WM (¾ OUUO&r!Mfci[n POr PCN

n 87237

Esimerkki saaduista käyristä esitetään kuviossa 3, jossa kromin pelkistysprosentti kromiitissa A esitetään graafisesti ajan funktiona käyttämällä 10 %, 20 % ja 30 % sulatusainetta 1300°C:ssa.

5 Tulokset taulukossa 5 esitetysti osoittavat, että sulatusainelisäyksen nostaminen 20 % yläpuolelle johtaa pieneen, suhteellisen merkityksettömään kasvuun pelkistys-nopeudessa, kun taas sulatusainelisäyksen pienentämisellä 20 %:sta 10 %:in on merkittävämpi vaikutus kokonaispelkis-10 tysnopeuden alenemiseen. Tämä aleneminen ei näytä vähenevän lämpötilan noustessa, jota havaitaan tapahtuvan muitten vaikutusten, kuten pelkistystyyppien kohdalla. Kuitenkin merkittävin vaikutus, joka sulatusainelisäyksen muuttamisella oli, oli pelletin fysikaalisiin ominaisuuksiin, 15 joka tehokkaasti asetti sulatusainelisäyksen ylärajaksi noin 20 %. Tämän tason yläpuolella tuotetun nestefaasin määrä vaikutti haitallisesti sulavammaksi tehtyjen pellettien fysikaalisiin ominaisuuksiin osoittaen mahdollisuutta kehnosta käyttäytymisestä kuormituksen alaisena, s.o. pellet-20 tien tarttumista toisiinsa.

Elektronimikroskooppianalyysi reaktiotuotteista, joissa käytettiin 20 % sulatusainetta, paljasti, että magnesium-oksidista ja alumiinioksidista kromiittispinellissä osa (20 % - 30 %) jäi liukenematta 1-2 tunnin reaktioajan jäl-25 keen.

Tämän mukaisesti näyttää mahdolliselta, että sulatus-ainefaasin määrää voitaisiin pienentää muuttamatta merkittävästi pelkistysnopeutta.

Mikäli inertti typpikehä poistettiin pelkistyviltä 30 näytteiltä tällöin mahdollistaen hapen osapitoisuuden hienoisen nousemisen, sekä pitkälle pelkistyneet että suhteellisen vähän pelkistyneet palletit koteloituivat keraamiseen lasikerrokseen paksuudeltaan 0,5 - 1 mm. Tämän ulomman la-sikerroksen tutkiminen osoitti sen koostuvan kolmesta faa-35 sista runkomatriisin ollessa MgO-pitoisuudeltaan pientä ta- α2 87237 vallista kuonaa, joka sisälsi uudelleen kiteytyneen seskvi-oksidin (C^O^.Al203· j°ka sisältää enemmän kuin 60 % Cr^O-j) liistakkeita ja pitkälle pelkistyneinä uudelleen kiteytynyttä spinelliä (Mg(Cr.Ai)2°3' joka sisälsi suunnilleen 6 % 5 Cr2C>3) .

On tärkeää huomata, että kokeet suoritettiin kuumen-nuskaasujen puuttuessa, jotka kaasut kehittyvät palamisen yhteydessä, ja tällaisten kaasujen toiminta on otettava lukuun suoritettaessa pelkistystä tällaisten kaasujen, kuten 10 C°2' läsnäollessa.

Kuvatut kokeet osoittavat määritellyn kaltaisten su-latusaineitten käytön erittäin edullisia tuloksia kromiit-timalmien pelkistyksessä kiinteässä tilassa. Sulatusainei-ten aineosat ovat vapaasti saatavissa luonnossa runsaasti 15 esiintyvinä aineina. Olisi huomattava, että riippuen näitten materiaalien koostumuksesta voi olla tarpeen täydentää niitä muilla aineilla. Siten vaikka graniitit normaalisti huolehtivat tarpeellisista maasälvistä ja kvartsista, sellaiset aineet kuten nefeliinisyeniitti voivat tehdä vält-20 tämättömäksi kvartsin lisäykset.

Tämän patentin tarkoitus on, että määritellyn kaltaista sulatusainetta käytettäisiin pelkistysnopeuden ja laajuuden parantamiseksi laitteessa, jossa materiaalia (edullisesti agglomeroituneessa muodossa) käsitellään val-25 votussa ilmakehä- ja lämpötilaolosuhteissa pelkistyksen op-timimäärän varmistamiseksi. Tällaisiin laitteisiin kuuluvat viertouuni, viertoahjo, jota joskus kutsutaan pannukakun tyyppiseksi uuniksi ja pystykuilu-uuni. Tällainen laite on edullisesti sellainen, jossa lämmönsiirtonopeus pel-30 kistyvään materiaaliin on sopusuhtainen verrattuna sulatus-aineen käyttämisen mahdollistamaan pelkistysnopeuteen.

Kuvio 1: Käyrät, joista nähdään eri malmien pelkis-tysprosentti sulatusaineita käytettäessä verrattuna tyypilliseen malmiin ilman sulatusainetta.

35 Kuvio 2: Käyrät, joista nähdään lämpötilan vaikutus i: i3 87237 tyypin A malmin pelkistykseen käytettäessä sulatusainetta.

Kuvio 3: Sulatusainelisäyksen muuntelun vaikutus tyypin B malmin 1300°C:ssa pelkistimenä kasvi-, eläin- tai luuhiili.

5 Kuvio 4: Yksittäinen raudan ja kromin metalloitumi- nen tyypillisen kromiinin pelkistyksen aikana ilman sula-tusainelisäystä.

Kuvio 5: Kromiittimalmin pelkistys 10 %:sella NaF-Ca?2 käyttämällä sulatusainelisäystä.

Claims (12)

14 87237

1. Menetelmä kromiittimalmien pelkistämiseksi kiinteässä tilassa, tunnettu siitä, että se kä- 5 sittää hienojakoisen kromiittimalmin kuumentamisen perus teellisena seoksena hienojakoisen hiilipitoisen pelkisti-men ja sulatusaineen kanssa, joka käsittää vähintään yhtä alkalimetallialumiinisilikaattia, kvartsia ja kalsium-fluoridia, lämpötilassa ja ajan, jotka valitaan aikaan- 10 saamaan viereisten kiinteiden kromiittihiukkasten ja hii-lipitoisten pelkistinhiukkasten kanssa kosketuksessa olevan oleellisesti nestemäisen sulatusainefaasin muodostuminen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että alkalimetallialumiinisili- kaatti on luonnossa esiintyvä yhdiste, joka valitaan maasälvästä, maasälpäsyeniitistä tai syeniitistä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalimetallialumiinisili- 20 kaatti ja kvartsi lisätään luonnossa esiintyvänä seoksena graniitin muodossa.

4. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalsium-fluoridi lisätään luonnossa esiintyvänä fluorisälpänä.

5. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mu kainen menetelmä, tunnettu siitä, että seos sisältää maasälpää ja fluorisälpää maasälvän suhteen fluo-risälpään ollessa alueella 0,5:1 - 5:1.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että maasälvän suhde fluori- sälpään on alueella 1:1 - 3:1 ja maasälvän suhde kvartsiin on alueella 1:1 - 2:1.

7. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalime- 35 tallialumiinisilikaatin, kvartsin ja kalsiumfluoridin yh- li 15 87237 distetty massa on välillä 5 % ja noin 35 %, edullisesti välillä 10 - 25 % perusteellisen seoksen kokonaismassasta.

8. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mu-5 kainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi- toista pelkistintä on läsnä vähintään stökiometrinen määrä, joka on välttämätön saamaan aikaan kaikkien kromii-tissa läsnä olevien kromin ja raudan oksidien pelkistymisen yhdessä siihen liittyvine pienen määrän kromin ja 10 raudan karbideja ja silisideja muodostuksineen.

9. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perusteellinen seos agglomeroidaan ennen kuumentamistaan.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että seos muodostetaan pelleteiksi tai briketeiksi.

11. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienous on sellainen, että noin 75 % läpäisee 75 pm:n seulan.

12. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumentaminen suoritetaan lämpötiloissa välillä 1200 °C ja 1500 °C, edullisesti noin 1300 °C:ssa. i6 87237