FI91543C - Menetelmä ja laite ferrokromin valmistamiseksi - Google Patents

Description

91543

Menetelmå ja laite ferrokromin valmistamiseksi -Forfarande och anordning for framstållning av ferrokrom

Tama keksinto koskee patentt ivaatimuksen 1 lajimåaritelman mukaista menetelmåa ja patenttivaatimuksen 10 lajimaari-telman mukaista laitetta.

Ferrokromi on metalliseos, jonka koostumus on 20 - 70% kromia, 0,02 - 10% hiiltå, 0,05 - 5% piita, loput rautaa seka tavanomaisia epapuhtauksia.

Ferrokromia saadaan aikaan rautapitoista kromimalmia, eri-tyisesti rautakromaattia sulatuspelkistamalla kivihiilen avulla kaavan

FeCr204 + 4 C = Fe + 2 Cr + 4 Co mukaan. Sulatuspelkistaminen suoritetaan joko kappaleisel-la malmi-koksi-seoksella tax malmipelletei11a ja koksilla tai esipelkistetyilla malmi-hienokoksipelleteilla ja koksilla erityisesti matalassa kuilu-uunissa tai sahkouunis-sa, jolloin syntyy metalliseoksia, joilla on eri hiilipi-toisuus. Ferrokromia kaytetaan kromiteraksien valmistuksen yhteydessa esimetalliseoksena. Ferrokromiseosten yleensa ei-toivotun korkeaa hiilipitoisuutta voidaan alentaa metalliseoksia mellottamalla tai niista valmistettua kromi-terasta mellottamalla. Kromimalmien koostumus on yleensa 20-50% Cr203» 20-40% FeO ja 10-70% malmitonta kivea. On vaikeata erottaa malmiton kivi ainakin osittain ennen mal-min sulatusta, jolloin suuri malmittoman kiven osuus tun-netuissa sulatuspelkistysmenetelmissa on erotettava sulana kuonana kehitetyista ferrokromiseoksista. Koska taman me-netelman yhteydessa pelkistysaineessa malmin korkeassa lampotilassa sulavan malmittoman kiven lisaksi viela on olemassa huomattavia Cr203~osuuksia, on syntyvalla kuonal-la korkea sulamispiste, ja sulatusaineen lisaamisesta huo- 2 91543 limatta on kåytettåvå yli 1750°C:een sulatuslampotiloja jotta kromioksidi voitaisiin pååasiallisesti pelkistaa su-lasta kuonasta ja kromihåvioit pitaa mahdollisimman pieni-na alhaisella kuonaviskositeetilla. Sulatuspelkistamisen yhteydessa tarvittavat korkeat lampotilat aiheuttavat ei-toivotun korkean energiankulutuksen.

Pelkiståmis- ja sulatusprosessin lapiviemiseksi alhaisissa lampotiloissa kayttåmålla hiilta pelkistysaineena ja sula-tuslammon tuottajana, ehdotetaan DE-patenttijulkaisussa 33 47 686 aikaisemmin mainitun menetelman yhteydessa kuonan-muodostimien CaO:n ja/tai MgO:n seka Al203in ja/tai Si02tn lisaåmista sellaisina maarina, etta kiertyvan uunin kuo-nassa vallitsee (CaO + MgO)/(Al203 + Si02)-suhde, joka on 1:1,4 ja 1:10 valilla ja A^C^/SiC^-suhde on 1:0,5 ja 1:5 valilla, etta kiertyvasta uunista poistettua pelkistystuo-tetta pienennetaan niin, etta osaskoko tulee pienemmaksi kuin 25 mm, etta pienennetty pelkistystuote tiheyserottimen ja/tai magneettierottimen avulla erotetaan kiertyvaan uu-niin takaisinsyotettavaksi hi ilipitoiseksi fraktioksi, ai-nakin yhdeksi metallipitoiseksi kuonarikkaaksi fraktioksi ja sulatusuuniin syotettavaksi metalliseosfraktioksi ja etta metalliseosfraktion sulattaminen tapahtuu sulatusuunis-sa 1600-1700°C lampotilassa. Prosessin paattavan sulattami-sen ansiosta toteutuu kuonan ja metallin toisistaan erotta-minen taydellisesti.

Magneettierottamisen tehokkaaksi kayttamiseksi ehdotetaan lisaksi, etta kiertyvasta uunista poistettu reaktiotuote jaahdytetaan ferrokromin Curien pisteen alittavaan lampo-tilaan, jossa poistotuote omaksuu ferromagneettisia omi-naisuuksia. Jaåhdytetty poistotuote on ennen magneettie-rottamista viela syotettava murskaimeen pienentamista vårten. Viela metallipitoinen kuonafaasi seka metallifaasi syotetaan lopuksi sulatusuuniin, johon rikkipitoisuuden I! 3 91543 alentamiseksi vielå lisåtåån kuivasammutettua kalkkia, esimerkiksi 8 kg CaO/minuutti, jotta vålttåmåton rikin-poisto 0,01%:iin on turvattu. Edellå esitetty menetelmå on monimutkainen ja vaatii vastaavan laitekokonaisuuden.

Tåmån keksinnon tehtåvånå on tåstå syystå edelleenkehittåa edellå esitettyå menetelmåå ja laitetta siten, ettå tuot-teen laatua huonontamatta voidaan toimia energiaa sååstå-våmmin ja våhemmån monimutkaista laitekokonaisuutta kåyt-tåen. Tålloin tulisi eståå se, ettå kiertyvåstå uunista poistettu aine paakkuuntuu suuriksi agglomeraateiksi, jol-loin vålisåiliotå vast, kuljetinta ei tålloin enåå voida tyhjentåå.

Tåmå tehtåvå ratkaistaan lajimååritelmån mukaisen menetel-mån yhteydesså siten, ettå reaktiotuotteeseen (kiertyvåstå uunista poistettuun tuotteeseen) kiertyvåstå uunista pois-tamisen aikana ja/tai poistamisen jålkeen lisåtåån kylmiå lisåaineita, jotka ovat vålttåmåttomiå sulatusprosessia vårten, ja ettå reaktiotuotelåmpotila tålloin laskee niin alhaiselle tasolle, ettå se muuntuu taikinamaisesta kiin-teåån olomuotoon. Tåmån menetelmån yhteydesså ei edulli-sesti kåytetå mitåån energiaa kiertyvåstå uunista poistu-van aineen jååhdyttåmiseksi ja jauhattamiseksi jotta ti-heys- ja/tai magneettierottaminen voitaisiin suorittaa. Kiertyvåstå uunista poistettuun aineeseen sisåltyvå energia kåytetåån sen sijaan kylmien, so. ympåriston låmpoti-lassa syotettyjen lisåaineiden kuumentamiseksi ja endoter-misten reaktioiden yhteydesså tarvittavan energiamåårån saatavalla pitåmiseksi. Sekoittamisen vuoksi on agglome-raattimuodostuminen samanaikaisesti estetty.

Keksinnon tarkoituksenmukaisessa rakennemuodossa jååhdyte-tåån reaktiotuote ennen sulattamista sulattamisprosessia vårten vålttåmåttomien lisåyksien avulla 600-1000°c, sopi- 4 91543 vimmin 700-1000°C låmpotilaan. Jååhdyttåmisen aikana mene-tettyå energiaa kåytetåån sekå kuumentamista etta myos valttamatonta hiilenpoistoa vårten lisåaineena sopivimmin kaytetysta kalkkikivesta ja/tai raakadolomiitista. Kalkki-kivea ja/tai raakadolomiittia lisataan sopivimmin niin, etta ominaismaara on 150-500 kg/tonni kiertyvan uunin poistoainetta.

Keksinnon eraan edelleenkehitetyn rakennemuodon mukaan mainitut lisaaineet ja kiertyvasta uunista poistettu aine sekoitetaan tulenkestavalla aineella paallystetyssa vie-rintarummussa valutuskykyiseksi rakeiseksi seokseksi, jonka raekoko on 0-100 mm, sopivimmin 10-100 mm. Mainittu rakeisuus saavutetaan muista menetelma- ja laiteparamet-reista riippuen siten, etta vierintarumpua pyoritetaan kierrosluvulla 1-10 k/min, sopivimmin 3-7 k/min.

Taman hetken tekniikan tason mukaan on (AI2O3 + S1O2)/ (CaO + MgO)-suhde esipelkistetysså aineessa 1,4 ja 10 valilla Si02/Al203-suhteen ollessa 0,5 ja 5 valilla. Kuo-nafaasi reagoi siis voimakkaan happamasti. Rikkipitoisuu-den alentamiseksi sulattamisen yhteydessa metallifaasissa esimerkiksi arvoon 0,03% lisataan keksinnon eraan edelleenkehitetyn rakennemuodon mukaan lisaaineita riittåvasti jotta siihen liittyvån sulattamisen yhteydessa kuonan emaksisyys (CaO + Mg0)/Si02) asettuu arvoon, joka on suu-rempi kuin 1,1, sopivimmin noin 1,5.

Vierintårummusta poistettu aine syotetaan sopivimmin ilman lisajaahdyttamista, jolloin sen lampotila siis on 600-1000°C, esimerkiksi panostussailioiden avulla kuumana sulatusuuniin, esimerkiksi sahkouuniin.

Keksinnolle asetettu tehtava ratkaistaan patenttivaatimuk-sessa 10 esitettyjen tunnusmerkkien avulla. Tassa lait- 11 5 91543 teessa sååstytåån ennen kaikkea hienontimesta, erottimes-ta, jååhdytyslaitteista ja kulloinkin naiden valilla tar-vittavista kuljettimista.

Keksinnon mukaisen laitteen eraån edelleenkehitetyn raken-nemuodon mukaan on vierintarummun poisto yhdistetty katet-tuun kuiluun, jonka poistoaukko sijaitsee siirrettavan pa-nostuslaitteen ylapuolella. Taten on saatu aikaan kaytan-nbllisesti katsoen suljettu jarjestelmå, jonka energiaha-vibt ovat mahdollisimman pienet.

Sen eståmiseksi, etta mainittuun kuiluun tapahtuvan poiston yhteydessa esiintyy ainekasaantumista, mika mahdollisesti aiheuttaa vahinkoja, on kuilu varustettu ylijuoksulla, joka avautuu jaahdytettavaan rumpuun. Jaahdyttamista vårten kay-tetaan yksinkertaisimmin vetta.

Keksinto selitetaån seuraavassa rakenne-esimerkin perus-teella samalla kun viitataan oheiseen piirustukseen. Pii-rustus esittaa kaaviomaisesti keksinnon mukaista laitetta.

Esipelkistaminen kiertyvassa uunissa on riittavan perus-teellisesti esitetty DE-patenttijulkaisussa 33 47 686 niin, etta seuraavassa selitettavia poikkeamia lukuunotta-matta voidaan paaasiassa viitata em. patenttijulkaisuun. Menetelmateknisessa mielessa sopivia kuumennusmahdolli-suuksia on lisåksi esitetty DE-patenttijulkaisussa 34 22 267 ja DE-patenttijulkaisussa 35 18 555.

Laite kasittaa kiertyvån uunin 10, josta reaktiotuote 11 johdetaan vierintarumpuun 12, jonka poistopaa on yhdistetty katettuun kuiluun 13. Kuilun 13 alapaassa oleva suljet-tava kuilun poistopaa 13a mahdollistaa annostetun tayton siirrettavaan kuumapanostussailioon 14. Kuilu 13 on lisåksi varustettu sivulle ulkonevalla ylijuoksulla 15, joka 6 91543 johtaa håtåjååhdyttamistå vårten tarkoitettuun rumpuun 16. Siihen johdettu aines voidaan poiston kautta syottaa kul-jetushihnalle 17.

Kiertyvassa uunissa 10 olevaa rautapitoista kromimalmia kuumennetaan polttamalla hienorakeista hiilta, joka pol-tinpuhallusputken 18 kautta syotetaan kiertyvan uuniin 10. Kiertyvan uunin 10 kuumentaminen tapahtuu vastavirtaan so-pivimmin esikuumennettujen raaka-aineiden ja hiilen suht-teen. Kiertyvåån uuniin 10 såådetåån lampotila, joka on 1510 ja 1560°C vålilla, jossa låmpotilassa rautapitoises-ta kromimalmista, hiilestå ja kuonanmuodostimista koostuva pelkistysaine on taikinamaisessa olomuodossa koska muodos-tuu pienia metallipisaroita ja pelkistysaineen useat osaset agglomeroituvat. Kiertyvassa uunissa 10 ei kuitenkaan viela tapahdu mitåån metallifaasin ja malmittoman kiven toisistaan erottumista. Kiertyvassa uunissa uhkaavaa paak-kuuntumista voidaan valttaa siten, etta kiertyva uni va-rustetaan magnesiittiverhouksella, joka sisaltaa kromiok-sidi- ja/tai hiili- ja/tai tervalisayksia. Kiertyvan uunin 10 alapuoliselle, kuviossa vasemmalla esitetylle alueelle, jossa pelkistysaineella on ainakin 1200°C:een lampotila, syotetaan kuonanmuodostumista vårten tarvittavaa Siesta niin paljon kuin on valttamatonta taikinamaisen olomuodon saavuttamiseksi. Tama maara voidaan laskea tai se voidaan maarittaa kokeiden perusteella. Kiertyvan uunin 10 poisto-aineeseen, reaktiotuotteeseen 11, sekoitetaan lisaaineeksi tarkoitettua kalkkikivea ja/tai raakadolomiittia 20, joka syotetaan annostettavan syottolaitteen 19 kautta.

Lisaaineiden 20 syotto tapahtuu sopivimmin, kuten piirus-tuksessa on esitetty, laskukourun 21 ylapuolisella alueel-la, jonka kautta reaktiotuote 11 poistuu kiertyvasta uunis-ta. Lisaaminen voi kuitenkin esimerkiksi toisen jarjeste-lyn yhteydesså tapahtua valittomasti vierintarumpuun 12.

II

91543

Laskukourun 21 kautta mainitut lisaaineet 20 ja reaktio-tuote 11 joutuvat vierintårumpuun 12, joka on vuorattu tulenkestavilla kivilla ja jota pyoritetaan kiertonopeu-della, joka vastaa 1-10 k/min. Taman pyorimisliikkeen an-siosta saavutetaan riittåvå keskinåinen sekoittuminen li-såaineiden ja reaktiotuotteen valilla, jolloin kalkkikivi ja/tai raakadolomiitti samanaikaisesti poistaa reaktio-tuotteesta 11 kuumentamista vårten kaytetyn kuten myos hiilenpoistoa vårten tarvittavan reaktioenergian. Kiertyvan uunin poistoaine, reaktiotuote 11, jaahtyy kokonai-suudessaan lampotilaan, joka on 600 ja 100°C valilla. Lisaaineet 20 kuumenevat samanaikaisesti samaan lampotilaan. Taten muodostuu siis seos, jossa kiertyvan uunin poistoaine muuntuu taikinamaisesta kiinteaan olotilaan. Rummussa 12 tapahtuvien vierintaliikkeiden vaikutuksesta suuremmat kappaleet murtuvat palasiksi, ja rummusta poistuu rakeinen aine, joka halkaisijaltaan on suurimmillaan 100 mm, joka kuilun 13 ja poistopaan 13a kautta voidaan tayttaa kuuma-panostussailiodn 14. Kuumapanostussailion 14 avulla seos taman jalkeen valittomasti syotetaan ei esitettyyn sahko-uuni in.

Sulatusprosessia vårten ei keksinnon mukaisen menetelman mukaan tarvita mitaan suurempia energiamaaria kuin siina tapauksessa, jossa lisaaineet kuten tunnetuissa menetel-missa olisi syotetty suoraan sulatuslaitteeseen ja kiertyvan uunin poistoaine olisi panostettu alkuperaisesså lam-potilassaan 1200-1500°C. Viimeksimainittu ei kuitenkaan ole kaytannossa teknisesti mahdollista aineen paakkuuntu-misvaaran ja kuuman aineen tuhoavan vaikutuksen vuoksi. Keksinnon mukainen menetelma - sopivimmin yhteistoiminnas-sa keksinnon mukaisen laitteen kanssa - mahdollistaa siis kiertyvan uunin poistoaineen valttamattoman jaahdyttamisen sulatusprosessia vårten tarkoitettujen lisaaineiden kuu-mentamista ja hiilenpoistoa vårten valttamattoman energian R 91543 avulla. Tåten sulatuslaitteessa vaikuttavan aineseoksen kokonaisenergiasisålto ei muutu mutta kylla seoksen yksit-taisten komponenttien lampotila. Kiertyvan uunin poistoai-neen jaahdyttamisen ansiosta ei siis meneteta mitaan sii-hen liittyvaa sulatusprosessia vårten tarkoitetusta ener-giasta.

Claims (12)

91543 9

1. Menetelma ferrokromin valmistamiseksi, jonka hiilipi-5 toisuus on 0,02-10%, rautapitoisista kromimalmeista kuu- mentamalla seosta, joka koostuu kromimalmista, hiilesta ja kuonanmuodostimista, jossa malmi/hiili-suhteeksi såa-detåån 1:0,4 - 1:2 ja kuonanmuodostimia CaO ja/tai MgO seka A1203 ja/tai Si02 lisåtaan, kiertyvassa uunissa 10 20-240 minuutin ajan CO-pitoisessa ymparistosså lampSti- laan, joka on 1480-1580°, ja taman jalkeen sulattamalla ferrokromi 1600-1700°C låmpotilassa reaktiotuotteesta, joka on poistettu kiertyvåstM uunista ja jaahdytetty en-nen sulattamista, tunnettu siita, etta reaktio-15 tuotteeseen (kiertyvSn uunin poistoaineeseen) kiertyvåstå uunista poistamisen aikana ja/tai sen jalkeen sekoitetaan kylmiå lisaaineita, jotka ovat valttamattomiå sulatus-prosessia vårten, jolloin reaktiotuotteen lampotila las-kee niin paljon, etta tåmå muuntuu taikinamaisesta kiin-20 teåån olotilaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta kiertyvan uunin poistoaine ennen sulattamista jååhdytetaan kuumentamista ja hiilenpoistoa ,25 vårten sulatusprosessin yhteydessa valttamattomien lisS-aineiden avulla 600-1000°C, sopivimmin 700-1000°C lampo-tilaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelma, 30 tunnettu siita, etta lisaaineina lisataan kalkki- ; kiveå ja/tai raakadolomiittia.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmå, tunnettu siita, etta kalkkikiven ja/tai raakadolomiitin 35 ominaislisays on 150-500 kg/tonni kiertyvån uunin pois- toainetta. 91543 10

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå lisåaineet ja kiertyvån uu-nin poistoaine sekoitetaan tulenkeståvållå aineella vuo-ratussa vierintårummussa valutuskykyiseksi, rakeiseksi 5 seokseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmå, tunnettu siita, etta vierintårummusta poistetaan rakei-nen aine, jonka raekoko halkaisijaltaan on 0-100, sopi- 10 vimmin 10-100 mm.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmå, tunnettu siita, etta vierintarumpua pyoritetåån kiertonopeudella, joka vastaa 1-10 k/min:n, sopivimmin 15 3-7 k/min:n kierroslukua.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmå, tunnettu siita, etta lisåaineita lisåtåån riittå-vå måårå jotta siihen liittyvån sulattamisen yhteydesså 20 syntyy kuona, jonka emåksisyys (CaO + Mg0)/Si02 on suu- rempi kuin 1,1.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå vierintårummusta poistettu . 25 aine ilman lisåjååhdyttåmistå syotetåån sulatusuuniin, 1 sopivimmin såhkolåmmitettyyn uuniin.

10. Laite jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukaisen menete lmån suorittamiseksi kåyttåmållå vastavirtakuumennet- 30 tua kiertyvåå uunia, tunnettu siitå, ettå kiertyvån uunin (10) peråån on kytketty vierintårumpu (12), jonka poistopåå sijaitsee kuumapanostussåilion ylå-puolella, ja ettå emåksisten lisåaineiden lisååminen an-nostettavan syottolaitteen (19) avulla tapahtuu kiertyvån 35 uunin poistoaukon ja vierintårummun (12) våliltå.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, t u η n e t - li 91543 11 t u siitå, ettå vierintårummun (12) poistoaukon alapuo-lelle on sijoitettu katettu, tulenkeståvå kuilu (13), joka on varustettu alapoistoaukolla (13a), joka sijaitsee sopivimmin siirrettavan panostussåilion (14) ylåpuolella. 5

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, t u η n e t -t u siitå, ettå kuilu (13) on varustettu sivulle ulkone-valla ylijuoksulla (15), joka johtaa sopivimmin vedellå jååhdytettåvåån rumpuun (16). 10