NO118114B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til å raffinere finkornet jernoksytlmateriale,

f. eks. kisavbrann.

Det er ved fremstilling av visse stål-sorter av betydning at innholdet av kobber og sink i de anvendte jernmalmer ikke går opp til mere enn ca. 0,01 % Cu og 0,1 % Zn, og i sin alminnelighet tilstrebes der innen stålfremstillingen kobberinnhold under ca. 0,04% i jernmaterialet.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte til fra finkornet jernoksyd-materiale, særlig avbranner fra røstning av, eventuelt ved flotasjon anriket svovel-kis, å fjerne slike ikke ønskede bestand-deler som kobber, sink, bly med flere metaller, som hovedsakelig foreligger som sulfider, under anvendelse av selektiv klorering f. eks. ved hjelp av fortynnet klorgass og oppfinnelsen er karakterisert ved at materialet ved et svovelinnhold på høyst 3,5 % underkastes den selektive klorering ved temperaturer av 500—1000° C og med elementært klor i så lav konsentrasjon under 10 %, med en indifferent gass fortynnet klorgass, at klorider av nevnte kobber og sink m. fl. metaller dannes selektivt og sammen med svovel fjernes i flyktig form, mens de i materialet inngående jernoksy-der forblir hovedsakelig upåvirket. Behand-lingstemperaturen ligger fortrinnsvis mellom 600 og 900° C.

Det finkornete utgangsmateriale, som

f. eks. kan utgjøres av kisavbrann med et svovelinnhold av mellom 1 og 2 % og med innhold av kobber og sink på resp. ca. 0,2 og 0,4—0,6 % underskastes en klorerende behandling med utspedd klorgass. Herun-der anvendes klorgass av lave konsentrasjoner (1—10% CI2) i blanding med indif-ferente gasser under slike betingelser,

f. eks. ved en temperatur av ca. 700° C, at

de med klor lett reagerende metaller kobber og sink, som hovedsakelig anses å

foreligge i form av sulfider, praktisk talt kvantitativt overføres til flyktige klorider, mens derimot jernoksydet ikke merkbart angripes. Under prosessen synker samtidig svovelinnholdet til meget lave verdier ved at også tilstedeværende FeS reagerer med klor. Først ved temperaturer på 800—1000° C og under innvirkning av klorgass i høye konsentrasjoner kan en klorering av jernoksydet inntre ifølge den reversible reak-sjon:

2 Fe^O:i + 6 Cl- z£iz±. 4 FeCla + 302.

I strømmende konsentrert klorgass forlø-per prosessen raskt ved 900°—1000° C i ret-ning mot FeCLs. Ved de lave konsentrasjoner som anvendes ifølge oppfinnelsen foreligger ingen risiko for at denne reak-sjon skal inntre.

Ved systematisk gjennomførte forsøk med utspedd klorgass har Cb-innholdet i de anvendte gassblandinger kunnet senkes helt ned til 1 % med godt resultat. I mange tilfeller har klorinnhold på 2 å 3 % vist seg tilstrekkelig for at kobber og sink praktisk talt fullstendig skal fjernes ved temperaturer omkring 700° C.

Som eksempel kan nevnes behandling av kisavbrann med følgende sammenset-ning: Fe 64,35 %, Cu 0,16 %, Zn 0,37 %, S 1,32 %. Etter behandling med klor utspredd med kulldioksyd ved 700° C (uten omrøring av materialet) kom man etter 2 timer til følgende resultat:

a) Med 5—10% CI2 i gassen:

0,004 % Cu, 0,01 % Zn samt spor

av S.

b) Med 3% CI2 i gassen:

0,008 % Cu, 0,02 % Zn spor av S.

Med intermitterende omrøring (6—8 gan-ger i løpet av 1—2 timer) ved lignende forsøk oppnådde man i det behandlete materiale:

c) Med 1 % Ch i gassen:

0,00% Cu

d) Med 0,5 % CL> i gassen:

0,02 % Cu.

Ved intim kontakt mellom klorgassen og det materiale som befinner seg i beve-gelse kan reaksjonstiden i en teknisk pro-sess bringes vesentlig ned, slik som vist ved forsøk i en roterovn, innvendig utstyrt med langsgående hyller. Ved hjelp av disse løf-tes materialet opp og får falle fritt ned under passasjen gjennom den klorholdige gass.

I sammenligning med de her anførte resultater har forsøk med tilsetning av metallklorider, som NaCl, MgCL> og FeCla, og klorerende røstning i luftstrøm ved 900°—1100° ikke gitt innhold av Cu og Zn under resp. ca. 0,05 % og 0,1 %.

Det er undertiden ønskelig for den fortsatte behandling av det raffinerte pro-dukt, f. eks. for kulesintring av dette, at jernet i det minste for en del, foreligger i magnetitform (FesO+). Man har derfor i annen samemnheng pleiet å underkaste f. eks. hematit-sliger en såkalt magneti-serende (reduktiv) røstning. Dette kunne også gjøres i foreliggende tilfelle, men det har vist seg at man i forbindelse med den klorerende røstning ifølge oppfinnelsen overraskende nok innen visse grenser kan oppnå en reduksjon tiltross for tilstede-værelsen av klor.

Ifølge en spesiell utførelse av oppfinnelsen underkastes derfor materialet under klorbehandlingen en moderat reduksjon, slik at Fe2C\i reduserer til magnetisk FeaOt. Som reduksjonsmiddel anvendes fortrinnsvis jernsulfid, f. eks. FeSi, i det minste når raffineringen gjelder kiseav-brann, men svakt reduserende gasser, f.eks. en blanding av CO og CO« med lavt CO-innhold, kan også komme på tale.

Ved opphetning av en Fe2C\s-blanding, som inneholder ca. 2,5 % S, beregnet på mengden av Fe-Os, ved ca. 900° C uten lufttilgang, f. eks. i en indifferent atmosfære bestående av CO2 eller SO2 som er dannet ved omsetningen, forløper følgen-de bruttoreaksjon raskt og praktisk talt kvantitativt:

Inngående undersøkelser har vist at man for oppnåelse av en rask og fullstendig omsetning til sluttprodukter med øn-sket lavt svovelinnhold (<; 0,05% S) må arbeide ved reaksjonstempera turer opp imot 900° C.

Det for en kvantitativ omvandling av FeaOx til FesCU i indifferent atmosfære angitt svovelinnhold (= 2,5 beregnet på Fe20:t) representerer den minimumsverdi som tilsvarer et molforhold FeS2 : Fe20:i = 1 : 16 ifølge den ovenfor angitte brutto-formel. I praksis har svovelinnhold på 2,5

—3,5 vist seg hensiktsmessig, da en klorbe-handling samtidig med omsetningen mellom Fe20:< og FeS2 til Fe^CU støter på visse prinsipielle vanskeligheter, ettersom to til en viss grad konkurrerende reaksjoner fin-ner sted. Ved svovelinnhold på 3,5—4,5 har klorbehandlingen vist seg å være uten noen større effekt på kobberet, men derimot ble sinken i stor utstrekning omvandlet til klorid. Dette og andre resultater av samtidig klorering og reduksjon fremgår av følgende tabell som viser resultater fra forsøk ved omsetning mellom kisavbrann og pyritt med 0—10 % Cl2 i blanding med CO2 ved ca. 900° C i løpet av 2 timer.

Som det fremgår av denne tabell kan man ved et svovelinnhold av 2,7 % i det inngående metall ved dettes behandling med fortynnet klorgass (5—10 % Cl<2>) ved

900° C i løpet av en tid av 2 timer praktisk talt fullstendig fjerne kobber og sink, like-som svovel og samtidig oppnå en partiell reduksjon av det treverdige jern til tover-

dig jern (motsvarende ca. 50 % av den

teoretisk mulige reduksjon av Fe^Oa til

FenO*).

Det er som forsøk har vist, mulig å ut-føre kloreringsbehandlingen med materialet i form av kuler, og dette med godt resultat. Kulene fremstilles hensiktsmessig

ved peletisering i en roterende trommel.

Kulestørrelsen har vist seg å være uten

merkbar innvirkning opp til ca. 15 mm dia-meter og ved ca. 20 mm får man en noe

forminsket effekt. Kuler under 5 mm er i

som regel ikke hensiktsmessig å anvende. ;

Det bør bemerkes at jerntapene ved i

kloreringsbehandlingen ifølge oppfinnelsen er meget små. Det er målt til ca. 0,5 %

og turde i regelen ligge i hvert fall under

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til å raffinere finkornet, hovedsakelig jernoksydinneholden-de materiale, f. eks. kisavbrann, fra kobber, sink m. fl. metaller som hovedsakelig

foreligger som sulfider under anvendelse av selektiv klorering ved hjelp av f. eks. fortynnet klorgass, karakterisert ved at materialet ved et svovelinnhold på høyst 3,5 % underkastes den selektive klorering ved temperaturer av 500—1000° C og med elementært klor i så lav konsentrasjon un der 10 %, med en indifferent gass fortynnet klorgass, at klorider av nevtne kobber og sink m. fl. metaller dannes selektivt og sammen med svovel fjernes i flyktig form, mens de i materialet inngående jern oksy-der forblir hovedsakelig upåvirket.

2. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, kombinert med moderat reduksjon, slik at Fe^O.i reduseres til magnetisk FeaCU, karakterisert ved at reduksjonen av Fe^O:) til Fe.sCH skjer ved omsetning med en jernsulfid, f. eks. med FeS- i ved den temperatur som kreves, f. eks. omkring 900° C eller gjennomføres med svakt reduserende gasser, f. eks. med en blanding av CO og CO- med lavt CO innhold.