NO127818B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av oksydert

ferro-krompulver.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgagsmåte for fremstilling av oksydert ferro-krompulver ved fordelaktig og effektiv oksydasjon av ferro-krompulver med hoyt karboninnhold, idet et slikt ferro-krompulver med fordel anvendes som råmaterial for fremstilling av ferro-krom med lavt karboninnhold ved hjelp av vakuum-dekarboniseringsmetoden.

Det er vanlig å anvende dcsydert ferro-krom med hoyt karboninnhold når ferro-krom med lavt karboninnhold fremstilles ved vakuum-dekarboniseringsmetoden. Der er foreslått adskillige oksyderings-metoder som f.eks. fullstendig oksydering eller delvis oksydering av overflaten av ferro-krom med hoyt karboninnhold. Ved det tilfelle hvor..mari anvender metoder som i storst mulig grad fullstendig oksyderer ferro-krom med hoyt karboninnhold'-.Vi'!'-man ofte bare oppnå delvis oksydasjon og det er derfor ofte nBdvendig at ferro-krom-råmaterialet med hoyt karboninnhold males-til partikkelstorrelse mindre enn 325 Tyler mesh, ved siden åv at det for a bevirke fullstendig oksydasjon'er nbdvendig å anvende temperaturer så tioye som fra lk- 00 til 1680°C, hvilket' teknisk*..er ganske vanskelig.' Ved den m±od.e som bare delvis oksyderer overflaten av det 'nevnte ferro-krom med hoyt karboninnhold, vil dets oksydasjonsgrad ofte være for liten og derfor reduseres dets anvendelighet. Da begge disse metoder krever store varmemengder tilfort utenfta, vil de ha visse mangler som f. eks. store omkostninger og ukontrollerte temperaturforhold forekommer i ferro-kromlaget

med hbyt karboninnhold slik at sintring'og smelting forekommer lokalt og feier til ujevn oksydasjon.

Den foreliggende oppfinnelse er utviklet for å. avhjelpe de ovennevnte mangler,.og har tilveiebragt en metode som muliggjor oppnåelse av produkter som har hvilken som helst onskelig oksydasjonsgrad. Det ble funnet at oksydasjonsreaksjonen var.en eksotermisk reaksjon som hovedsakelig fant sted ved selvunderholdende forbrenning av det tilstedeværende'krom, og ved å utnytte'reaksjons - varmen kunne den onskede omsetning utfores med meget liten eller ingen ekstra varmetilforsel, og ved noyaktig å styre reaksjonen kunne hvilke som helst oksydasjonsgrader fra fullstendig oksydasjon til delvis oksydasjon oppnås etter onske. Ved å anvende den fluidiserte rdstemetode for oksydasjonsprosessen for ferro-krom

med hoyt karboninnhold ble det oppnådd tilfredsstillende resultater ved en rekke, praktiske studier og eksperimenter hvorunder temperaturen i ferro-krompulveret med hoyt karboninnhold og gassen i den fluidiserte sone selektivt holdes mellom 800 og 1050°C..

Ved at ferro-krom suspenderes i .-en opp st rommende atmosfære av gass som forer med seg fritt oksygen, som f.eks. luft, -oksyderes ferro-krompartiklene noyaktig og effektivt til det.onskede oksyderte. ferro-krompulver.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer således en fremgangsmåte.-for fremstilling av oksydert ferro-krompulver, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at -ferro-krompulver, med en diameter hovedsakelig mindre enn 0,l*+9 mm suspenderes i en oppoverstrommende oksygenholdig gass- for å danne en fluidisert sone i hvilken pulveret under normalt trykk- og ved selv-underholdende forbrenning, som skyldes varmeutviklingen fra oksydasjonen av krom, opphetes til en temperatur i området 800-1050°C og oksyderes uten tilforsel av varme utenfra.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tar sikte på å eliminere manglene ved de tidligere kjente metoder, og hovedformålet for oppfinnelsen er å oppnå okonomisk fordelaktig oksydasjon av ferro-krompulveret. Som angitt ovenfor har oksydasjonen av denne type f erro-krompulver .ied de tidlige kjente metoder vært forbundet med mangler som f.eks. at disse metodene har vært dyre og omstendige. Ved den foreliggende oppfinnelse ble oksydasjonsreaksjonen funnet

å være en eksotermisk reåsjon som hovedsakelig fant sted med krom og ved å utnytte den r-eaksjonsvarme som utvikles gjennomfores den onskede omsetning i forbrenningssonen med meget liten eller ingen ekstra varmetilforsel og etter at oksydasjonsreaksjonen er kommet igang styres bare temperaturen. Denne eksoterme reaksjon er en forholdsvis svak forbrenning. Ved hjelp av de forskjellige praktiske studier og prover ved anvendelse av den fluidiserte rostemetode for oksydasjonsprosessen kunne en noyaktig styrt oksydasjon gjennomfores innen det relativt lave temperaturområde fra 800 til 1050°C, slik at ikke temperaturen behovde å være så hoy som l^-OO til 1680°C. Dette temperaturområde medforer .ikke vanskeligheter med hensyn til varmebestendighet, adiabatiske egen-skaper, vedlikehold eller kontroll, og er altså okonomisk på disse punkter. Den foreliggende oppfinnelse muliggjor også kontinuerlig produksjon slik at produktiviteten okes, bg oppfinnelsen har således teknisk betydning.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tillater vilkårlig og. passende valg av oksydasjonsgraden for de produserte ferro-krompulvere. De fremstilte ferro-krompulvere kan således velges med oksydasjonsgrader etter behov og oksydasjonsgradene kan fritt bestemmes fra fullstendig oksydasjon til delvis oksydasjon, slik at det .er. mulig å oppnå de onskede produkter med riktige oksydasjons-gradér. Réaks''jonstemperaturen på 800 - 1050°C kan innstilles etter bnske f ..eks., ved å in.*fjre .f orbrenningsgass..eller annen inaktiv gass i ovnen slik at mengder av tilfort oksygen reduseres,-og temperaturen kan senkes med vann eller fuktighet, eller heves ved hjelp av ekstra tilfort brennstoff. Reaksjonstiden kan også fritt styres ved å styre den mengde råmaterial som tilfores. De erholdte pulvere med onskede oksydasjonsgrader vil alltid være egnet for de forskjellige slags anvendelser,-og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes i vid utstrekning for fremstilling av oksydert ferro-krompulver som kan anvendes innen en rekke områder.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for fremstilling av oksydert ferro-krompulver med hoyt karboninnhold, lar seg lett gjennomfbre, idet den som nevnt gjennomfores ved de lavere temperaturer fra 800 til 1050°C med enkel drift i sammenligning med tidligere anvendte fremgangsmåter og apparater som krever behandlings-temperaturer i ,det hbyere område fra 1^-00 til 1680°C. Ved at ferro-krompulvéret holdes suspendert i den oppstrbmmende gass med fritt oksygeninnhold, blir temperaturfordelingen nesten ensartet, slik at det unngås delvis sintring og smelting på grunn av over-opphetning eller soner hvor. det ikke er foregått oksydasjon. Som. nevnt ovenfor, styres temperaturen lett og det er bare nbdvendig å holde bye med; innholdet av vann, fuktighet eller forbrennings-gassene. Driften frembyr således ingen særlige vanskeligheter..

Fremgangsmåten muliggjor kontinuerlig produksjon, slik at det ikke bare oppnås hby produktivitet,.men også atomatisk, noyaktig og balansert drift. Ved den foreliggende fremgangsmåte tilfores bare ferro-krompulveret kontinuerlig til ovnen hvj r det oksyderes i bnsket grad, og'fremgangsmåten tar sikte.på hbyeffektiv produksjon såvel som jevn og regulert drift i et automatisk og moderne produksjonsanlegg.

Oppfinnelsen vil forstås lettere ved hjelp av den fblgende beskrivelse, særlig i forbindelse med den vedfqyde tegning, som skjematisk viser et. apparat-for ■ utfb.relse- av oksydsasjons-fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Det er ved de praktiske forsok fastslått at hvis temperaturen i ferro-krompulveret og gassen i den fluidiserte faststoff sone overstiger 1050°C, blir styring av temperaturen sterkt vanskeliggjort.og spesielt foregår reaksjonene med så stor hastighet at temperaturen hurtig stiger og folge.lig vil ferro-krompul.verne begynne å -sintre og smelte. Omvendt, hvis temperaturen er mindre enn 800°C, foregår ikke den onskede oksydasjon jevnt og de'onskede oksydasjonsgrader vil heller ikke på hensiktsmessig måte kunne oppnås. Når oksydasjonen eller rostingen av ferro-krompulveret med hoyt karboninnhold gjennomfores innenfor det angitte temperaturområde er det mulig å gjennomføre gradvis oksyderende rosting av ferrokrompulveret ved selvforbrenning i et termisk homogent fluidisert lag, dvs. i den fluidiserte sone, videre kan man noyaktig styre temperaturene for faststoffer og gasser i denne fluidiserte sone, og den tiskede oksydas jonsgrad kan oppnås sikkert uten svikt i oksydasjonen eller sintring og smelting. Ved praktisk igangkjbringen ferrokrompulvere som er delvis oksydert opp til 30% slik at det fordelaktig muliggjbres en unngåelse av sintring som forekommer ved vanlige råmaterialpulvere ved igangkjbring, og vanlige rå ferro-krompulvere tilfores således forst etter at temperaturen etter igangkjbringen har steget opp til 800°C. Ferro-krompulveret har sterk tendens til agglomering og sintring ved de lavere temperaturer fra 600 til 800°C og selv om utgangstilfbrsélen av delvis oksydert f errokrompul ve r skulle ha mindre tendens til å sintre holdes gasshastigheten i det minste over 11 cm/sek. slik at de betingelser med fullstendig fluidisering sikres. Mens temperaturen stiger holdes gasshastigheten i den fluidiserte sone med tbrrst.of f ene fordelaktig på omtrent Ij cm/sek. , og fordelaktig- holdes strbmningshastigheten for den oppoverstrommende oksygenholdige gass i området 11 - ^0 cm/sek.

Ved driftstemperaturene mellom 800 og 1050°C holdes gasshastigheten så stabil som mulig på fordelaktig fra 15 til 20 cm/sek.

På denne måte ble det fastslått at det under-enhver omstendighet var mulig fullstendig å unngå sintring av ferro-krompulveret.

Den vedfbyde ^tegning illustrerer skjematisk det apparat som anvendes for den praktiske gjennomfbring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.. ,De rå ferro-krompulvere finknuses og veies og fores så inn i. trakten 8 hvorfra de tilfores til reaktorovnen 1 ved hjelp av transportbren 9. Reaktorovnen 1 danner en forholdsvis fortynnet fluidisert sone 16 1 den ovre del og er forsynt med en blåsekasse lh i den nedre del. Luft og inaktive gasser som f.åes. f or brenning sgasis og nitrogen sendes inn i ovnen gjennom ledningen 23 med regulerihgsventilen 19 og ledningen 28 for den resirkulerte gass har reguleringsventilene 20, 29, og den fluidiserte .sone eller laget 15 for faststoffene skal dannes mellom den fluidiserte sone 16 og den-nevnte blåsekasse 1<*>+. I ledningene er der anordnet en sentrifugalpumpe 5 for luft, en strbmnin-gsmåler ho, en sentrifugalpumpe 6 for inaktiv gass og en strbmningsmåler hl. Luft for å underholde oksydasjonsreaksjonen og også for å fortsette oppvarmingen tilfores under trykk til blåsekassen 1^- og strbmmer oppover'gjennom én vindfordeler 35 og leveres fordelt inn i den fluidiserte .sone 15- Denne luft som tilforer oksygen for å fremme oksydasjonsreaksjonen og oppretthold? de fluidiserte betingelser tilforer på styrt måte den beregnede mengde oksygen til ovnen. Fblgelig suspenderes de rå ferro-krompulvere i fluid-suspensjon omtrent som en kokende væske i- den fluidiserte sone 15 mellom vind fordeleren 35 og utlbpet 11, dvs. i denne del holdes de under vanlige fluidiserte betingelser for faste stoffer. I denne forbindelse er som nevnt 15 til hO cm pr. sek. generelt den passende gasshastighet for å opprettholde.disse fluidiserte faststoff-betingelser. En1 åpning til reaktorkammeret ved utlbpet 11 reguleres ved f.eks. lag av mursten ved åpningsdelen eller ved f.eks. en terskel slik at hbyden av laget med den fluidiserte sone 15 og. volumet av dette■kan endres. -Igangkjbringshenneren 31 er anordnet i den ovre del av denne fluidiserte sone.15 i ovnen 1 og stoppes etter at ovnstemperaturen er hevet til 800°C'ved hjelp av gass.formet eller flytende brennstoff. Etter å ha nådd den onskede temperatur opprettholdes ovnstemperaturen på grunn av selvforbrenning med -eksd-term reaksjon. Hjelpebrenneren 17 er anordnet i den-nedre del av ovnen 1 og anvendes passende for å endre temperaturnivået ved små endringer av temperaturen, men den anvendes knapt under kontinuerlig drift. Flytende ;eller gassformet brensel tilfores den fluidiserte sone eller laget 15 gjennom roret 22, reguleringsventilen 18 og passerer på styrt måte gjennom hjelpebrenneren 17. Forbrennings-temperaturen styres ved å måle temperaturen i det fluidiserte lag 15 med det termoelektriske termometer 32 som separat er anordnet i ovnen 1,.eller ved å måle temperaturen i de fortynnede suspensjoner i toppen av ovnen med et annet termoelektrisk termometer 33. Temperaturen styres som tidligere nevnt slik at for avkjoling fores inaktive gasser som f.eks. forbrenningsgass eller nitrogenholdig gass til ovnen 1 slik at mengden av oksygentilførsel reduseres, eller ved at fuktighet tilfores den inaktive gass som fores til oven 1, eller ved at en eller flere av disse midler samvirker med vann som fores direkte inn i ovnen ved hjelp av reguleringsventilen 30 anordnet i ovnen 1, eller ved styring av mengden av tilfort råmaterial elle: dets oppholdstid i ovnen, eller ved opp-varming ved å fore flytende eller gassformet brennstoff fra hjelpebrenneren 17 inn i ovnen. Den fluidiserte tilstand opprettholdes videre ved å måle og kontrollere trykket i de respektive deler av ovnen med manometeret 36 til 38. Rostet og oksydert f erro-krompulver. sendes ut fra det nedre utlop 11 inn i en kjoler. <!>+7 og etter avkjoling tommes pulveret ut ved hjelp av transportaren 13. En del oksydert pulver rives med av forbrenningsgassen og tommes ut fra ledningen 2k på toppen av ovnen, og oppsamles i cyklonen 2 anordnet i ledningen 2h slik at det overfores fra kjoleren 12 gjennom den nedre del gjennom syn k eroret 12' til transportøren 13, eller gjennom tilforselsinnretningen 10 hvis det skal resirkuleres. Hvis de oksyderte pulvere er så fine at cyklonen 2 ikke kan samle dem opp ledes de videre til gasskjoleren 3 gjennom ledningen 25 for å avkjoles og passerer videre gjennom ledningen 26 til posefilteret h slik at de kan bli oppsamlet fullstendig der. Forbrenningsgassen som trekkes ut på den_ne måte sirkuleres delvis gjennom reguleringsventilen 20 i resirkulasjons-gassledningen 28 fra sentrifugalpumpen 6 til. blåsekassen 1<*>4-, og forbrenningsgassen er da passende fuktet av fukteinnretningen ^5?

og f orbrenningsgassen tommes fortrinnsvis ut til skorstener <1>+2, <t>+3 ved hjelp av en vifte 7. Der i ledningen 27 er anordnet termoelektriske termometere 3^ og manometer 39 for overvåkning.

For bedre å forstå oksydasjonsmetoden i henhold til den' foreliggende oppfinnelse kan dsydasjonsgradene av det oksyderte ferro-krompulver av-passes etter onske ved hjelp av reaksjonstemperatur og

reaksjonstid.1 -Reaksjonstiden avhenger i det ovenfor angitte fluidiserte låg 15 av at man opprettholder den innstillbare onskede standar temperatur innenfor det kritiske temperaturområde fra 800 til 1050°e, og den onskede optimale temperatur holdes gjerne ved-900 til 970°C, praktisk innenfor dette onskede temperaturområde med spillerom '- 20°C, fortrinnsvis - 10°C. Foreliggende oppfinnelse dekker hele området fra et molforhold O/C i de oksyderte ferro-krompulvere på fra 1,0 til den teoretiske oksydasjon som ligger nær 100%. Den praktiske gjennomføring av reaksjonen er undersokt grundig med hensyn til denne forsiktige oksydasjon av ferro-krom og det er lykkes å foreta en fordelaktig industrialisering av den vanskelig kontrollerbare oksydsjonsreaksjon for ferro-krom med hoyt karboninnhold.' I det folgende gjengis en del utforelseseksempler på fremgangsmåten og apparatet i henhold til oppfinnelsen.

Eksempel 1.

Tabell' 1 viser den kjemiske sammensetning av ferro-krom med hoyt karboninnhold med partikkelstorrelse mindre enn 0,1^9 mm.

f

I den fluidiserte rostereaktorovn 1, hvis indre diameter er 1,1 meter,•tilfores det ovennevnte ferro-krompulver med hoyt karboninnhold i en mengde, av.120 kg/time og et ferrokrompulver som er • delris oksydert til 30% oksydasjonsgrad anvendes som igangsettings-middel, og■luft i en mengde av 9,5 Nm^/min umiddelbart etter igangsettingen ble gradvis redusert til 2,5 Nm^/min ved 800°C og' deretter ble den.tidligere forklarte'driftsmetode' anvendt.' -

Reaksjonen foregikk glatt uten noen sintring eller smelting under denne driftsmåte 1 med egenforbrenning ved temperaturer på 870 - 20°C i den fluidiserte faststoffsone 15, og mengder tilfort luft for fluidiseringen og oksydasjonen var 3?0 Wm^/min i g jennomsiiitt.

Mengden av oksydert pulver ved det nedre utlop 11 og posefilteret h var henholdsvis omtrent 105 kg/time og 25 kg/time'. Tabell II viser den kjemiske sammensetningen av blandingen.

Den ovennevnte kjemiske analyse gir et beregnet moforhold for

0/C på 1.21. I denne forbindelse var den kjemiske sammensetning av de oksyderte pulvere nesten jevn.

Partikkelstorrelsen for de oppnådde oksyderte ferro-krompulvere

var mindre enn O.l^t-9 mm, slik at noen ytterligere knuseprosess ikke var nodvendig. Oppnådd oksydert ferrokrompulver.med oksydasjonsgradai 1.21, ble brikettert og ble så fort inn i en vakuum-dekarbonerings-ovn, og ble dekarbonisert ved temperatur 1200 til l<l>f00°C og et trykk på 3 til 0,1 mm Hg, idet den kjemiske sammensetning for de oppnådde produkter er som i tabell III. Som et eksempel på et onsket ferro-kromprodukt med lavt karboninnhold kan nevnes det.

annet produkt i JIS"(Japanese Industrial Standard) G 2303.

Eksempel 2.

De samme ferro-krompulvere med. hoyt karboninnhold som i eksempel 1 ble tilsvarende fort inn i den fluidiserte rosteovn i en mengde av 100 kg/time, og oksydert mens forholdene ble holdt slik at de brant av seg selv ved en reaksjonstemperatur på 970 + 20°C med samme arbeidsmåte som nevnt i eksempel 1. Den mengde av luft som ble tilfort for fluidisering og oksydasjon var 3.3 Nm^/min i gjennom-snitt, og reaksjonen foregikk glatt uten noen sintring og smelting. Den mengde av oksydert pulver som kommer ut fra nedre utlop og posefilteret var rundt 105 kg/time og 25 kg/time. Tabell IV viser den kjemiske sammensetningen av blandingen.

i

På basis av den ovennevnte kjemiske beregnede analyse var

, oksydasjonsgraden omtrent 90% av den teoretisk mulige verdi.

Dette eksempel viser at foreliggende oppfinnelse gir fullstendig oksyderte ferro-krompulvere, og den vel kjente teknikk med vakuum-dekarbonisering kan godt brukes.

Den i det foregående omhandlede prosess anvendes den fluidiserte rostemetode for oksydasjon av det ferro-krompulver med hoyt karboninnhold som skal overfores til ferro-krom med lavt karboninnhold. Den eksoterme reaksjon lar seg lett styre, hvilket tidligere har vært vanskelig når den eksoterme reaksjon anvendes uten tilforsel av vesentlige mengder nytt brennstoff. Ovnstemperaturen holdes på 800 til 1050°C uten at sintring-

eller smelting hindrer fluidisering eller oksydering. Oksydasjonsgraden kan velges okonomisk og fordelaktig og det

er praktisk mulig å oksydere innen vide grenser for molforholdet O/C og opptil teoretisk nesten 100%. Det er således mulig på fordelaktig måte å oppnå ferro-krom passende for dekarboniserings-behandling. Ved at man anvender lavere behandlingsternperatur er oppfinnelsen okonomisk fordelaktig, hvilket er et industrielt viktig moment.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av oksydert ferro-krom-pul ver, karakterisert ved at ferro-krompul ver, med en diameter hovedsakelig mindre enn 0,1^+9 mm suspenderes i en oppoverstrommende oksygenholdig gass for å danne en fluidisert sone i hvilken pulveret under normalt trykk og ved selv-underholdende forbrenning, som skyldes varmeutviklingen fra oksydasjonen av krom, opphetes til en temperatur i området 800 - 1050°C og oksyderes uten tilforsel av varme utenfra.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at temperaturen i den fluidiserte sone holdes ved 800 - 1050°C + 20°C ved at det i sonen innfores en inaktiv gass, som f.eks. forbrenningsgass eller nitrogenholdig gass, for derved å redusere oksygen-tilførselen, eller ved å innfore vann eller fuktighet for avkjoling, eller ved å' innfore hjelpebrennstoffer for å oke temperaturen, samt styring av tilfort mengde ferro-krompulver slik at oppholdstiden og oksydasjonsgraden av ferro-krompulveret reguleres etter onske.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at stromningshastigheten for den oppoverstrommende oksygénholdige gass er på mer enn 11 cm/s fra like etter reaksjonens begynnelse, og at stromningshastigheten holdes i området 11 - h- 0 cm/s under reaksjonen.