NO116550B - - Google Patents

Description

Formlegemer bestående av kvarts, karbon, et bindemiddel og eventuelt jernspon som malmblandingskomponent for fremstilling av ferrosilisium! i en reduksjonsovn.

Det er kjent til fremstilling av ferrosilisium i reduksjonsovner å anvende utgangsmaterialene i form av formlegemer.

Av slike formlegemer forlanger man at de har en god varmefasthet ved lavere og ved høyere temperaturer.

For å oppnå dette formål ble det allerede forsøkt

å fremstille pellets som ved siden av 3~10# sement som bindemiddel, inneholdt pulverformet jernoksyd og det samlede kullstoff i form av rå bakende kull med en "Swelling Index" over 3. Disse pellets herdet man først ved lagring i kold tilstand, før man behandlet dem i sjakt-eller dreierørsovn til forkoksning av det bakende kull ved ca. 500 - 1000°C for å gi formlegemene den nødvendige varmefasthet. Denne fremgangsmåte har flere ulemper. For det første betyr det en stor energi-

anvendelse og en ekstra arbeidsprosess når formlegemene før deres anvendelse i ovnen må underkastes en forkoksning og forreduksjon og for det annet er det på denne måte ikke mulig å få rent ferrosilisium. Ved anvendelsen av sement som bindemiddel innføres store mengder for-urensninger, spesielt aluminium i produksjonsprosessen, og jernoksyd er for fremstillingen av spesielt høyprosentig rent ferrosilisium

mindre egnet enn jernspon. Dessuten kreves det meget lange herde-tider for pelletene før de har den nødvendige kaldfasthet for å kunne forbrennes i en sjakt- eller dreierørsovn.

Videre er det kjent for gjennomføring av elektro-termiske reduksjonsprosesser å brikettere sandaktige eller pulver-formede utgangsstoffer og kullstoff som reduksjonsmiddel, idet reduk-sjonskullstoffet helt eller delvis i en form, som allerede fra begyn-nelsen inneholder det for fremstillingen av standfaste formlegemer nødvendige innhold av bindemidler i form av oljeaktige eller .. tjæreaktige bestanddeler, blandes med de fine utgangsstoffer og presses til formlegemer hvorpå sistnevnte hensiktsmessig forkokses etter brikettering og de forkoksede formlegemer anvendes i den elektriske ovn. Også denne fremgangsmåte har den ulempe at beskikningsbrikettene må forkokses før de kan anvendes i elektroovnen da de uten denne forbe-handling ikke har den nødvendige fasthet.

Det er videre rent generelt kjent å brikettere be-. skikninger for reduksjonsovner ved hjelp av bindemidler, som f.eks. sulfittavlut eller vannglass. Disse bindemidlers bindefasthet er imidlertid ved brikettenes oppvarmning til høyere temperaturer ikke tilstrekkelig, således at formlegemer som er fremstillet ved temperaturer omtrent over 350°C nedbrytes i deres opprinnelige støvformede bestanddeler.

Å anvende formlegemer som inneholder det samlede kullstoff i form av. bakende kull er ikke mulig uten foregående forkoksning av formlegemene, da slike formlegemer ved den langsomme og ujevne oppvarmning som en ovnsbeskikning gjennomgår mykner eller so-gar henflyter og vil sammenbakes til store klumper.

Oppfinnelsen vedrører altså formlegemer bestående av kvarts, karbon, et bindemiddel og eventuelt jernspon som malmblandingskomponent for fremstilling av ferrosilisium i en reduksjonsovn, og formlegemene erkarakterisert vedat de som karbonkomponenter inneholder en blanding av karbon av en bakeevne fra 4. til 10, fortrinnsvis fra 5 til 7»målt ifølge Campredon og Dunn og ikke-bakende v kull eller koks i et vektsforhold på 2:1 til 1:5, idet det bakende

kull i det vesentlige består av vitritt eller claritt.

Vitritt og claritt er likeledes som durit og fusit kjente strukturbestanddeler av kull (sml. f.eks. Simmersbach og Schneider "Koks Chemie" forlag Julius Springer, 1930»side 26 eller D.W. van Krevelen-J. Schuyer, "Coal Science", Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1957>side'50 og følgende).

Ifølge Campredon og Dunn (Simmersbach og Schneider "Koks Chemie", forlag Julius Springer, 1930, side 28l) bestemmer man bakningsevnen, idet man tilblander finpulverisert kull, ren, tørr, finkornet sand og fastslår maksimalvekten av sand, hvormed man ennå formår å bake kull. Kullets vekt antas som enhet og bakeevnen ut-trykkes ved hjelp av sandens vekt.

Et kulls bakningsevne avhenger av dets strukturbe-standighet. Kullenes strukturbestanddeler eller vitrit, clarit, durit, fusit utmerker seg ved sterke forskjeller i bakningsevnen.

Mens vitrits bakningsevne er betydelig større enn clarit, har durit

og fusit ingen bakningsevne på tross av at forskjellene i innhold av oljeaktig og tjæreaktige bestanddeler ikke er store. Det er altså ikke likegyldig hvilke kull man anvender til denne fremstilling av formlegemer når disse formlegemer uten en etterfølgende forkoksning har en til kravene ved reduksjonsprosessen tilstrekkelig varmefasthet, dvs. skal opprtå i selve prosessen. Derfor må den anvendte kull inne-holde strukturbestanddelene vitrit eller clarit.

Overraskende ble det nå funnet at ved brikettering av kvarts og kullstoff på måten ifølge oppfinnelsen kan fremstillingen av ferrosilsium forenkles meget vesentlig.

Tidligere er det ved anvendelsen av høytemperatur-bindemidler, som bitumenholdige stoffer og bakende kull er, nødvendig med en forkoksningsprosess for å oppnå den nødvendige varmefasthet før formlegemenes anvendelse i ovnen. Det er nå ved egnet valg av kullenes kvalitet i kombinasjon med bestemte blandingsforhold av bakende og ikke-bakende kull resp. koks lykkes å fremstille briketter som kan anvendes uten forutgående forkoksningsprosess uten å nedbrytes og uten å sammenklumpes i ovnen ved høyere temperaturer da selve ovnsvarmen bevirker den endelige fastgjøring av brikettene over 350°C*

Det kunne ikke forutsees at disse formlegemer for

å oppnå den nødvendige fasthet ikke behøvde å utsettes for en stadig jevn og omhyggelig overvåket oppvarmnings- og forkoksningsprosess, men i selve ovnen oppnår fremragende fastheter enskjønt oppvarmningstidene ved direkte anvendelse av koldbundne briketter i ferrosiiitsiumovner kan

være helt forskjellige og kan svinge innen vide grenser. Mens brik-ketter, som umiddelbart påfylles på elektrodene, oppvarmer seg meget hurtig ved uttredende reaksjonsgass på den ene side og hurtig ned-rasing av beskikningen i reaksjonssonen på den annen side og i løpet av kort tid oppnår den nødvendige fasthet uten å vise uheldige egen-skaper som sammenklumpning eller nedbrytning, trenger briketter som anvendes ved ovnens kantsoner meget lengere oppvarmningstider. Heller ikke ved disse inntrer det nedbrytning eller klumpdannelse.

For formlegemene er det fordelaktig at de anvendte kullstoffbærere foreligger i en kornstørrelse under 6 mm, fortrinnsvis ca. 50% i en kornstørrelse under 1 mm, og resten i en kornstørrelse fra 1 til 6 mm. Omtrent halvparten av kvartsen skal ha en kornstør-relse under 2 mm, fortrinnsvis under 1 mm,og resten en kornstørrelse på 2-5 mm. Som kvarts med en kornstørrelse på 2-5 mm velger man best brutt, naturlig forekommende kvarts, hvis ujevne form av kornene og deres skarpe kanter sikrer en sammenhakning av de enkelte partikler ved brikettering.

Fremstilles imidlertid formlegemene på brikett-presser som tillater presstrykk over 4 t/cm valsebredde, da er over-holdelsen av den ovenfor omtalte kornoppbygning uønsket på grunn av pressformens slitasje på grunn av den grove kantede kvarts. I dette tilfelle er det mer nødvendig enn kvartskornstørrelse under 2 mm, idet det fortrinnsvis minst ^ 0% foreligger i en kornstørrelse på 0,06 mm

- 0,6 mm.

Utgangskomponentenes finere korn understøtter reak-sjonsforløpet da det nå i ennå sterkere grad er mulig å oppnå en god sammenblanding av de i støkiometrisk forhold foreliggende reaksjons-deltakere, kvarts og kullstoff. Det har dessuten vist seg at de av den finere kornoppbygning fremstilte briketter har en høyere varmefasthet. For å oppnå en god kuldefasthet gjennomføres sammenpresnin-gen ved temperaturer omtrent 80°G.

For å oppnå en god lavtemperaturfasthet av formlegemene er det fordelaktig å bruke som bindemiddel vannglass eller spesielt sulfitavlut, idet man anvender sistnevnte fortrinnsvis i en styrke på ca. 34°Be i mengder fra 1,0 - 6,0 vektprosent, fortrinnsvis 3,0 - 5,0 vektprosent. Formlegemer fremstillet med sulfitavlut har en mindre elektrisk ledningsevne. Som jernspon anvendes hensiktsmessig stålspon med en kantlengde på under 5 mm-

De følgende eksempler viser innvirkningen av blan-dingsforholdet av bakende til ikke-bakende kull, resp. kokssorter på varmefastheten av formlegemene av kvarts, kullstoff eller jernspon. Det ble forarbeidet til formlegemer forskjellige blandinger for å

få sammenliknbare verdier under stadig like betingelser, og deretter utsatt for temperaturer på 600, 660 eller 1000°C, i 20 resp. 30 minutter, og deretter underkastet en undersøkelse på bruddfasthet.

Disse målinger gir sammenlikningsverdier for for-holdet av forskjellige sammensetninger av formlegemer ved forskjellige temperaturer som gjennomløpes før legemene når reaksjonssonen i den elektrometallurgiske ovn. De fastslåtte verdier er sammenliknbare med hverandre. Den som mål for varmefastheten etter en oppvarmning ved ca. 1000°C fastslåtte bruddlast skal for gode formlegemer utgjøre over 150 kg.

Oppfinnelsen muliggjør videre å fremstille kullstoff -silisium-formlegemer, som kan anvendes for fremstilling av ferrosilisium med såvel høyt som også lavt jerninnhold. Det må da bare dessuten tilsvarende legeringssammensetningen i tillegg charge-res den eventuelle mengde av jern i form av spon.

Claims (6)

1. Formlegemer bestående av kvarts, karbon, et bindemiddel og eventuelt jernspon som malmblandingskomponent for fremstilling av ferrosilisium i en reduksjonsovn, karakterisert ved at de som karbonkomponenter inneholder en blanding av karbon av en bakeevne fra 4. til 10, fortrinnsvis fra 5 til 7, målt ifølge Campredon og Dunn og ikke-bakende kull eller koks i et vektforhold på 2:1 til 1:5, idet det bakende kull i det vesentlige består av vitrit eller clarit.

2. Formlegemer ifølge krav 1, karakterisert ved at de anvendte karbonkomponenter foreligger i en korn-størrelse under 6 mm, fortrinnsvis ca. 50$ i en kornstørrelse under 1 mm og resten i en kornstørrelse fra 1 til 6 mm.

3- Formlegemer ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at når deres fremstilling foregår ved granulering eller brikettering med lave presstrykk, har halvparten av den anvendte kvarts en kornstørrelse på under 2 mm, fortrinnsvis under 1 mm, og resten en kornstørrelse fra 2 til 6 mm.

4» Formlegemer ifølge krav 3>karakterisert ved at den kvarts som har en kornstørrelse fra 2 til 5 mm består av brutt i naturen forekommende kvarts.

5» Formlegemer ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at når deres fremstilling foregår med presstrykk på over 4 tonn/cm valsebredde, foreligger kvartsen i én kornstørrelse under 2 mm, idet fortrinnsvis minst 50% har en kornstørrelse på fra 0,06 til 0,6 mm.

6. Formlegemer ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at de som jernspon inneholder stålspon med en kantlengde på under 5