NO131189B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved selektiv reduksjon av kobolt fra krom-malmsmelter.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en

fremgangsmåte ved selektiv reduksjon av kobolt fra en krom-malmsmelte som skal brukes for fremstilling av ferro-kromlege-ringer for anvendelse i atomindustrien, hvorved krom-malmsmelten behandles med et reduksjonsmiddel i en slik mengde at kobolt-innholdet i smeiten i vesentlig grad reduseres til metallisk kobolt.

Atomindustrien bruker stadig større

mengder av rustfritt stål blant annet til atomreaktorer. På grunn av strålingsrisi-koen må det stilles spesielle krav til stålet. Først og fremst gjelder det at kobolt-innholdet må være lavt, maksimalt noen hundredels prosent, og dette beror på ko-boltisotopenes (Co<<>»<>>) lange halveringstid

(5,3 år) og energirike gammastråling (alfa-og betastrålingen kan lettere avskjermes enn gammastrålingen).

Vanligvis inneholder krommalm kobolt

i et slikt omfang at ferrokrom, fremstilt etter konvensjonelle metoder får et koboltinnhold av ca. 0,05 pst. I det rustfri stål (18 pst. Cr, 8 pst. Ni) inngår ferrokrom (65—70 pst. Cr) til ca. 25 pst., hvor-for ferrokromets koboltinnhold er av vesentlig betydning.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen

går i henhold til det foran anførte ut på reduksjon av kobolt fra en krommalmsmelte bestemt for fremstilling av ferro-kromlegeringer for anvendelse innen atomindustrien, hvorunder krom-malmsmelten behandles med et reduksjonsmiddel i en

slik mengde at koboltinnholdet i smeiten i vesentlig grad reduseres til metallisk kobolt, og fremgangsmåten er karakterisert ved at det til malmsmelten, foruten reduserende element, tilføres det eller de elementer i metallisk form, som ikke ønskes utredusert samtidig med kobolt, som f. eks. krom og jern, og i en slik mengde at nevnte element i oxydfasen forblir hovedsakelig uredusert.

For bedre å illustrere betydningen av oppfinnelsen skal det nedenfor angis to eksempler, idet eksempel 1 angår teknik-kens tidligere stand, og eksempel 2 går ut på å vise den forbedring som kan oppnåes ved anvendelse av denne oppfinnelse.

Eksempel 1.

Det antas at et rustfritt stål med 18 pst. krom og 8 pst. nikkel skal fremstilles. Dette kan foregå slik at jernavfall ned-smeltes og eventuelt ferskes i elektrisk stålovn, hvoretter nikkel og ferrokrom tilsettes i slike mengder at det ønskede innhold av nikkel og krom oppnåes.

Det gjøres følgende antagelser: Av-brannen for jern er 5 pst., for nikkel og kobolt 2 pst., og for krom 10 pst. Ferrokromets krominnhold antas å være 70 pst., og dets jerninnhold 29 pst. For enkelhets skyd antas jernavfall og nikkel å holde respektive 100 pst. jern og nikkel. I det rustfri stål utgjør summen Fe -\- Ni -f- Cr 99 pst. Materialbalanse 1000 kg rustfritt stål I

Koboltinnholdet i stålet blir 0.022 pst.

Av koboltinnholdet i stålet tilføres via jern-

avfallet

og via ferrokrom

Ferrokromets ko-

boltinnhold har således en dominerende innflytelse på stålets koboltinnhold.

Eksempel 2.

Forutsetningene er de samme som i

eksempel 1, med unntagelse av at den an-vendte ferrokromlegering fremstilles un-der anvendelse av foreliggende oppfinnelse, hvilket har gjort mulig at ferrokromets koboltinnhold har kunnet holdes så lavt som 0.010 pst. til tross for at samme krommalm ble anvendt for fremstilling av fer-rokromlegeringen som i eksempel 1.

I dette eksempel er således ferrokromets koboltinnhold bare 20 pst. av det i eksempel 1 angitte.

Materialbalanse, 1000 kg rustfritt stål.

Koboltinnholdet i stålet 'blir 0.011 pst.

Ved senkning av koboltinnholdet i ferro-kromet fra 0,05 pst. til 0,01 pst. senkes koboltinnholdet i det rustfri stål fra 0,022 pst. til 0,011 pst. eller med 50 pst.

Et stål fremstilt etter eksempel 1 er ikke egnet til å anvendes som reaktorma-teriale, mens stålet ifølge eksempel 2 turde være fullstendig akseptabelt.

Et ferrokrom med så lavt koboltinnhold som 0,010 pst. kan, som tidligere nevnt, ikke fremstilles etter konvensjonelle metoder Æra de mest vanlige krom-malmer. Foreliggende oppfinnelse mulig-gjør således fremstilling av ferrokrom med meget lavt innhold av kobolt fra disse mal-mer.

Som reduksjonsmiddel kan anvendes f. eks. carbon eller carbonforbindelser, ki-sel, aluminium, magnesium, kalsium, ti-tan, krom eller jern i form av metall eller legering.

Koboltinnholdet i krommalm bruker normalt å være ca. 0,05 pst. og avvikelsene fra denne verdi er meget små. Å fjerne størstedelen av denne kobolt ved selektiv reduksjon ved 'behandling utelukkende med et reduksjonsmiddel, er ikke praktisk mulig. Det viser seg nemlig at det ikke er tilstrekkelig at de termodynamiske betingel-ser er oppfyllt fordi metallfasen blir kvan-titativt for liten. Herved blir fasegrense-flaten for liten, selv om reduksjonsmidlet tilføres i finfordelt form eller selvom fasene omhvirvles. Søker man å øke kvantiteten av metallfasen, og dermed fase-grenseflaten, ved å tilføre en større mengde reduksjonsmiddel, 'blir resultatet at en stor mengde krom utreduseres og at malmsmelten ikke blir egnet for fremstilling av ferrokrom.

Ved foreliggende oppfinnelse mulig-gjøres at kvantiteten av metallfasen blir tilstrekkelig stor derved at krom, og eventuelt jern, tilsettes ved den selektive reduksjon. Dette kan skje ved at det reduserende materiale er legert med krom, og eventuelt jern, men materialene kan også tilsettes hver for seg. I det siste til-felle kan krom og jern tilføres i form av f. eks. rustfritt kromstålavfall eller lig-nende.

Å gjennomføre reduksjonen i en ovn hvor metallfasen foreligger i form av en bunn-dam, og slaggfasen som et slaggdek-ke over denne, og 'hvor reduksjonen utelukkende skjer i kontaktflaten mellom fasene, gir ikke tilfredsstillende resultater, selv ikke ved lang raffineringstid.

For raskere og mere fullstendig å ut-redusere og fraskille kobolt fra malmen, kan man f. eks. gå frem på følgende måte: Krommalm, eventuelt med tilsetning av kalk, smeltes i ovn sammen med reduksjonsmiddel, krom, og eventuelt jern tilført i finfordelt form og jevnt fordelt i malmen. Kontaktflaten mellom metall-og slaggfasen blir derved stor.

Metallfasen samles, på grunn av at dens egenvekt er høyere enn slaggens, på ovnsbunnen, og kan lett fraskilles, f. eks. ved at slaggen først avtappes over et over-løp. Metallfasen behøver ikke nødvendig-vis avtappes etter hver slaggtapning.

En annen måte å gjennomføre reduksjonen på er at man smelter krommalm, eventuelt med tilsetning av kalk, hvoretter smeiten behandles med komponentene i en roterende blander eller annen anord-ning som muliggjør en omtivirvling av, og en intim kontakt mellom fasene. Ved om-helling av komponentene ved hjelp av stø-pepanner, kan en slik omhvirvling også tilveiebringes. Etter fullendt reaksjon og separering, fraskilles metallfasen på hen-siktsmessig måte.

Spesielt når reduksjonsmidlet er til-ført i finfordelt form, men i en viss ut-strekning også ellers, kan metallfase i form av små emulgerte dråper bli tilbake i slaggen. Av denne grunn kan en etterfølgende magnetseparering av slaggfasen etterat den er stivnet og oppdelt, medføre en ytter-ligere minskning av dens koboltinnhold, da metallfasen jo har et relativt høyt innhold av kobolt.

Det må tilføyes at den koboltrike metallfase, som oppnåes ved den selektive reduksjon normalt inneholder betydelige mengder av andre elementer, som inngår i krommalmsmelten som lett reduserbare oxyder, som f. eks. nikkel og fosfor.

Claims (1)

1. Patentpåstand:

   Fremgangsmåte ved selektiv reduksjon av kobolt fra en krommalmsmelte, bestemt for fremstilling av ferrokromlegering for anvendelse innen atomindustrien, hvorunder krommalmsmelten behandles med et reduksjonsmiddel i en slik mengde at koboltinnholdet i smeiten i vesentlig grad reduseres til metallisk kobolt, karakterisert ved at det til malmsmelten, foruten reduserende element, tilføres det eller de elementer i metallisk form som ikke ønskes utredusert samtidig med kobolt, som f. eks. krom og jern, og i en slik mengde at nevnte element i oxydfasen forblir hovedsakelig uredusert.