CH109739A - Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffarmen Metallen und Metallegierungen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     kohlenstoffarmen   <B>Metallen</B> und     llletallegierungen.       Die vorliegende Erfindung bezieht sich  auf ein Arbeitsverfahren zur Herstellung von       kohlenstoffarmen    Metallen und     Metallegie:     rangen unter     Verwendung    von     ]Kohle    .oder  einem .andern     kohle.stoffhaltigen    Material als  Reduktionsmittel.  



  Gemäss der Erfindung wird das für .die  gewünschte Zusammensetzung des     Metalles          bezw.    .der Metallegierung erforderliche Roh  erz,     beispielsweise    für eine     Ferro.chromlegie-          rung    :

   Chromerz und Eisenerz,     voT    dem Nie  derschmelzen fein zerkleinert, mit dem     R.e-          duktionsmittel    (gegebenenfalls .mit schlacken  bildendem Material) innig durchmischt, das  Gemisch .durch Pressung in Formkörper, etwa  Briketts, übergeführt und die so aus Form  körpern bestehende Beschickung in einem  Ofen     niedergeschmolzen,    wobei     die    ganze  Menge an Reduktionsmittel derart     abgepasst     wird,     .dass    die ganze     Kohlenstoffmenge    bei der  Reduktion praktisch aufgebraucht wird, alles       zum    Zwecke, dass die aufeinander chemisch  einwirkenden Stoffe,

   in möglichst innige Be  rührung miteinander kommen, sowie auch,       dass    die Entstehung von örtlichen Über-         schassen    des einen oder andern Stoffes, be  sonders Kohlenstoff, verhindert wird.  



       Üm    in noch höherem Grade     die    Entstehung  von     örtlichen        Überschüssen,    besonders von  Kohlenstoff, verhindern zu können, kann ein  flüssiges     kohlenstoffhaltiges    Material, wie  zum Beispiel Melasse,     Sulfitablauge,    Teer  oder dergleichen, dem Roherz     zugemischt    wer  den, wodurch eine möglichst     gleichförmige     Verteilung des Reduktionsmittels in den  Formkörpern erreicht und gleichzeitig ein  gutes Einbinden der Materialien erzielt wird.

    Um einen tatsächlich niedrigen Kohlenstoff  gehalt im fertigen Metall     bezw.    in der ferti  gen     Metallegierung    zu erhalten, ist es .aber  dann     erforderlich,    dass die flüssige kohlen  stoffhaltige Substanz sich in einem solchen  Zustande befinde,     dass    sie bei der Pressung  .der Mischung zu     Formkörpern    keine Neigung  hat, sich aus den übrigen Materialien un  gleichförmig auszuscheiden, z. B. durch An  sammlung an den Oberflächen der Formkör  per.

   Zu diesem Zwecke wird vorteilhaft mit  ,dem Roherz ein solches     kohlenstoffhaltiges     Material     zugemischt,    welches bei gewöhn-           licher    Temperatur fest, bei einer Temperatur  aber, bei     welcher    die Pressung vor sieh geht,  teigig oder halbflüssig ist.  



  Der Vorteil bei der Verwendung von sol  chem kohlenstoffhaltigem Material, um eine  möglichst gleichförmige Verteilung und in  nige     Berührung    mit den     übrigen    Bestandtei  len der Formkörper     zti    erreichen, ist offenbar.  Da alle Bestandteile bei gewöhnlicher Tem  peratur fest     sind,    ist es sehr leicht, eine. ge  naue Mischung von fein zerkleinerter kohlen  stoffhaltiger Substanz dieser Art mit den  übrigen für die gewünschte Zusammenset  zung des     Metall.es        bezw.    der Metallegierung  erforderlichen Rohmaterialien herzustellen.

    Durch Erwärmung der Mischung entweder  vor oder während der Pressung zu Briketts  oder in beiden diesen Stufen des Verfahrens  und durch Pressen der Mischung zu Brikett  kann die nunmehr in teigigem oder halbflüs  sigem Zustand sich     befindende    kohlenstoff  haltige Substanz in     möglichst    innige Berüh  rung mit den übrigen Rohmaterialien ge  bracht werden, indem sie sich als     eine    Haut  um oder auf die übrigen Materialkörnchen  legt, ohne sich im übrigen im Verhältnis zu  diesen örtlich zu     verschieben.     



  Als     Beispiele    des erwähnten kohlenstoff  haltigen Materials können genannt werden:  Pech, Asphalt, etwa zur Trockenheit einge  dickte     S.ulfitablauge,    Melasse usw., die, wenn  der     Trockenheitsgrad        zweckmässig    ist, bei ge  wöhnlicher Temperatur sehr leicht zerkleinert  werden können.  



  Es ist aber auch möglich, von vornherein  eine kohlenstoffhaltige Substanz, die ge  gebenenfalls nur bei einer gewissen Tempera  tur flüssig ist, mit den übrigen fein zerklei  nerten Rohmaterialien zu vermischen und  doch die bezweckte     ausserordentlich    innige  Mischung zu     erhalten,    wenn man in folgender  Weise verfährt:

   Die Mischung der flüssigen  kohlenstoffhaltigen Substanz mit den übri  gen Rohmaterialien wird einer so weit getrie  benen Trocknung ausgesetzt,     d.ass    die     Vis-          hosität        des    kohlenstoffhaltigen Materials der  artig erhöht wird. dass es bei einer     darauf-          folgenden        Brikettierung    daran gehindert    wird, sich im Verhältnis zu den andern Ma  terialkörnchen zu verschieben,     sondern    sich  als eine Haut um oder auf     diese,    legt.  



  Bei der Trocknung kann es leicht vor  kommen, besonders wenn auch     .andere    Stoffs  als Wasser     ans    den Materialien entweichen,  dass eine     Änderun-,    in der ]Konzentration  der     kohlenstoffhaltigen    Substanz in den ver  schiedenen Teilen der     3tischung    entsteht.

   In  einem solchen Falle ist es zweckmässig, um  die Gleichförmigkeit der Verteilung der koh  lenstoffhaltigen Substanz in der Mischung zu  erhöhen, vor der     Beschickung    des anzuwen  denden Ofens die Mischung einem wieder  holten Mahl- oder     Zerkleine.rungsprozess    in  Verbindung mit einer innigen     Miseliung    aus  zusetzen, ehe das Pressen zu Briketts vor  genommen wird. Die Trocknung muss dabei  bis auf einen solchen Grad getrieben worden  sein, dass die     koh.lenstofflialtigc    Substanz sich  in festem Zustand     befindet,    um sie bei     g@-          wöhalicher        Temperatur    mahlen zu können.

    Die Trocknung darf aber anderseits nicht so  weit     getrieben    werden, dass eine wirkliche.  Verkokung der     3li.scliung        eintritt,    denn hier  durch würde     einerseits    die Verteilung der       kohlenstoffhaltigen    Substanz in der     Mischung     ungleichförmig, welchem -Nachteil     zwar    durch  wiederholtes Mahlen oder Zerkleinern und  Mischen     entgegengewirkt    werden könnte, was  jedoch     beträchtliche        Kosten    mit sich brächte,  und anderseits würde die Bindefähigkeit der  Materialien o herabgesetzt,

       d.ass    die Mischung  keinem Pressen zu Briketts unmittelbar un  terworfen werden könnte. Die Trocknung  soll somit     mir    so weit getrieben werden, dass  -die kohlenstoffhaltige Substanz bei .der     Press-          teniperatur    in     teigigen    oder halbflüssigen Zu  stand gebracht wird.  



  Beim Schmelzen der     Formkörper    oder  Briketts im Ofen ist es von Bedeutung, dass  sie während der Reduktion nicht zerfallen,  denn hierdurch wird die innige Berührung  der Ausgangsmaterialien untereinander ver  mindert. Die Briketts zerfallen leicht, wenn  sie bei der     Einführung    in den Ofen unmittel  bar unter die Oberfläche der im Ofen beim      Schmelzen gebildeten Schlacke heruntersin  ken. Die     dabei    entstandene schnelle Wärme  übertragung von     Schlacke    zu Briketts hat  nämlich eine heftige Gasentwicklung zur  Folge, die .das     Zerfallen    der Briketts begün  stigt.

   Dies kann hier     da-durali        verhindert     werden, dass den Briketts eine solche Zusam  mensetzung     und    ein solcher     Pressungsgrad     gegeben     wird,    dass ihr spezifisches Gewicht  kleiner wird als     dasjenige    der beim Schmel  zen     gebildeten    Schlanke, wodurch die Reduk  tion an oder in der Nähe der Oberfläche, des  Schlackenbades vor sich gehen wird, wo die  für den guten Verlauf des Prozesses mildeste       Wärmeübertragung    stattfindet.  



  Um noch weiter sicherzustellen, dass die  Briketts daran gehindert werden, unter die.  Oberfläche :des Schlackenbades herunterzu  sinken, kann ihnen vorteilhaft eine solche  Zusammensetzung gegeben werden,     d.ass    die  während des     ,Schmelzens    gebildete Schlacke  eine gewisse eigene Zähigkeit erhält, so dass  der Durchgang der Briketts durch das  Schlackenbad erschwert     wind.     



  In .der beiliegenden Zeichnung ist bei  spielsweise ein elektrischer Widerstandsofen  im Schnitt dargestellt, der für die Ausfüh  rung des Verfahrens nach der Erfindung  zweckmässig ist. Der elektrische Strom wird  dem Ofen durch eine oder mehrere Elektro  den 1 zugeführt und fliesst durch das     Schlak-          kenbad    2 nach einem Bodenkontakt 3, der in  diesem Falle aus dem fertigen Metall     bezw.     der fertigen Metallegierung bestehen kann.  Werden mehrere Elektroden     verwendet,    dann  kann der .Strom     zweckmässig    durch die  Schlacke     zwischen    den Elektroden geleitet  werden, ohne Verwendung einer Boden  elektrode.

   In beiden Fällen wird zufolge des  grossen Leitungswiderstandes der Schlacke die  für das     2Tie.de.rschmelzen    erforderliche Tem  peratur erreicht.  



  Die Briketts oder Formkörper werden  durch :die     an-den    Seiten     des    Ofens angebrach  ten Schächte 4 eingeführt und von Hand oder  auf mechanischem Wege, durch Eingriff  durch die Öffnungen 5, gezwungen, durch  die Kanäle 6,     :deren    Breite     zweckmässig    gleich    gross mit     derjenigen    des Ofenraumes ist, sich  möglichst gleichförmig über die ganze Ober  fläche des     Seblaekenbades    zu verteilen, so       dass    die Wärme des letzteren auf die einge  führten     Briketts    gleichförmig verteilt     wird,          wo:

  durnh    eine heftige Gasentwicklung und  das Zerfallen der     Briketts        verhindert    wird.  



  Während des Verlaufes des Schmelzpro  zesses kann es eintreten, dass die Schlacke  einen Teil     Kohlenstoff    auflöst, .der bei der  Berührungsfläche des     Schlackenbades    mit  dem Barunterliegenden, reduzierten Metall  von     diesem    aufgenommen wird.

   Um diese       Au.fkohlung    zu verhindern, kann die Höhe  des     Schlackenbades    im Ofen derart abgepasst  werden, dass     unreduzierte    Erzkörnchen, die       gegebenenfalls        aus    den Briketts ausgeschie  den worden sind, während ihres Herunter  sinkensdurch das Schlackenbad genügend  Zeit haben, durch den     aufgelösten    Kohlenstoff  reduziert zu werden, wodurch die Berüh  rungsfläche des     Schlackenbades    mit dem dar  unterliegenden, reduzierten Metall praktisch       kohlenstof.ffrei    wird.  



  Die während des Niederschmelzens gebil  deten Gase     (hauptsächlich        Kohlenoxyd)    wer  den zweckmässig durch die Einführungs  schächte     fartgeleitet,    wodurch gleichzeitig die  Briketts vorgewärmt     werden,    und können  ,dann für     Reduktio@ns-    oder Wärmezwecke  oder dergleichen     verwertet    werden.  



  Die Erfindung ist selbstverständlich nicht  an die 'beschriebene Ofenbauart     gebunden,     sondern es kann ein beliebiger Ofen für .die       Ausführung    .des Verfahrens verwendet wer  den. Sie ist auch nicht an ,die Materialien  und Stoffe gebunden, die oben als Beispiel  .erwähnt worden sind, sondern erstreckt sich  auf alle Metalle     und        Metallegierungen,    die  eine Neigung haben, Kohlenstoff aufzu  nehmen,

Claims (1)

1. PATENTANSPRUOH: Verfahren zur Herstellung von kohlen stoffarmen Metallen und Metallegierungen unter Verwendung von kohlenstoffhaltigem Material als Reduktionsmittel, dadurch ge kennzeichnet, d.ass das für die gewünschte Zusammensetzung des Metalles bezw, der Netallebzerung erforderliche Roherz vor dem Miederschmelzen fein zerkleinert, mit dem Reduktionsmittel innig :

   durch.mischt, das Ge misch durch Pressung in Formkörper über geführt und die so aus Formkörpern be stehende Beschickung in einem Ofen nieder- beschmolzen wird, wobei die ganze Menge an Reduktionsmittel derart abgepasst wird, dass die ganze Kohlenstoffmenge bei der Re duktion praktisch aufgebraucht wird, alles zum Zwecke, dass die aufeinander chemisch einwirkenden Stoffe in möglichst innige Be rührung miteinander kommen, sowie auch, dass die Entstehung von örtlichen Über schüssen des einen oder andern Stoffes, be sonders Kohlenstoff, verhindert wird.

   UNTERANSPRüCHE Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem Roherz ein flüs- sibe:s, kohlenstoffhaltiges Material zuge führt wird, zum Zwecke, eine möglichst gleichförmige Verteilung des kolilenstoff- haltigen Materials in den Formkörpern, sowie auch ein gutes Binden der Mate rialien in denselben zu erhalten.

   Verfahren nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Verwendung eines koh lenstoffhaltigen Materials, welches bei ge- wöhnliclier Temperatur fest, bei einer Temperatur aber, bei der die Pressung zu Formkörpern vor 'sich geht, teigig oder halbflüssig ist.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung des flüssigen kohlen stoffhaltiben Materials mit dem Roherz vor dem Pressen zu Formkörper einer so weit getriebenen Trocknung ausgesetzt wird, dass die Viskosität des kohlenstoff haltigen Materials derart erhöht wird, dass das Material bei dem darauffolgenden Pressen zu Formkörpern daran gehindert wird, sich im Verhältnis zu den übrigen Materialkörnchen zu verschieben, sondern sich nur als eine Haut um oder auf diese legt. d.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 3. dadurch gekenn zeichnet, dass die getrocknete Mischung vor dem Pressen zu Formkörpern einem wiederholten Naht- oder Zerkleinerungs- prozess unterworfen wird, um die Ge nauigkeit der Verteilung des kohlenstoff haltigen Materials in den fertigen Form körpern zu erhöhen. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch 7ehennzeichnet, dass den Formkörpern eine solche Zusammensetzung und ein solcher Pressungsgrad reg eben wird, dass ihr spe zifisches Gewicht kleiner als dasjenige der w < i.hrend des Sehmelzens gebildeten Schlacks wird, zum Zwecke., die Formkör per daran zu hindern, vor der Reduktion unter die Oberfläche des Schlackenbades herunterzusinken, wo sie zufolge kräftiger Gasentwicklung leicht zerfallen könnten.

   G. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge'lennzeicliiiet, dass den Formkörpern eine solche Zusammensetzung gegeben wird, dass die während des Schmelzens gebildete Schlacke eine gewisse Zähigkeit erhält, die zum Verhindern des Herunter sinkens der Formkörper unter die Ober fläche des Schlackenbades beiträgt. 7 Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet,

   d.ass die Formkörper in einen elektrischen Ofen durch an den Sei ten desselben .anbeordiiete Schächte ein- geführt werden, von wo sie zu möglichst bleichförmiger Verteilung über die ganze Fläche des Schlackenbades gebracht wer den, zum Ziveeke, dass die Wärme des Schlackenbades auf die eingeführten Bri ketts bleichförmig verteilt werde,

   wo durch eine Heftige Gasentwicklung und ein Zerfallen der Formkörper vermieden wird. B. Verfahren nach Patentanspruch und Tln- teransprucli i, dadureh gekennzeichnet, dass die Höhe des Schlackenbades im Ofen derart abgepasst wird, dass gegebenen falls leeruntersinkend e, unreduzierte Erz körnchen bei ihrem Durchgang durch das Sclilaelzenbad genügend Zeit haben, durch den in .der Schlacke eventuell aufgelösten Kohlenstoff reduziert zu werden,

   wodurch das Schlackenbad an seiner Berührungs fläche mit dem Barunterliegenden reduzier ten Metall praktisch frei von Kohlenstoff wird, so dass keine Aufkohlung des Me- talles stattfinden kann. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 7, dadurch .gekennzeichnet, dass das beim Niederschmelzen gebildete Gas durch die Einführungsschächte fort- geleitet wird, um die Formkörper vorzu wärmen.