CH228704A

CH228704A - Verfahren zur Herstellung von phosphorhaltigem Eisen und Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Info

Publication number: CH228704A
Authority: CH
Inventors: Ahlmann Nikolai
Original assignee: Ahlmann Nikolai
Priority date: 1940-02-03
Filing date: 1941-01-23
Publication date: 1943-09-15

Description

Verfahren zur Herstellung von phosphorhaltigem Eisen und Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Es ist. bekannt, Roheisen aus Eisenerz, Kalk und andern Stoffen gleichzeitig mit der Herstellung von Zement in einem Drehrohr ofen herzustellen. Ferner ist man imstande, Eisenschrott in einem Dre.hrohrofen in der Weise zu veredeln, dass man das Schrott material durch den Ofen wandern lässt, wobei es vorzugsweise mit schlackenbildenden Stoffen in Berührung gelangt, wie beschrie ben in der schweizerischen Patentschrift Nr. 220264.

Die s,chlackenbil,denden Stoffe können Zementrohstoffe sein, so dass gleich zeitig mit der veredelnden Behandlung des Eisens Zement hergestellt wird.

Bei einem derartigen -Schmelzverfahren kann man der Ofenbeschickung Kohlenstoff zusetzen, um den Schmelzpunkt des Eisens zu erniedrigen, da die maximale Arbeitstem- peratur 1400 bis 1500 C beträgt. Es hat sich ergeben, dass das bei diesen Ilerstellungs- bezw. Schmelzverfahren ;gewonnene, ge schmolzene Eisen einen niedrigen Silicium- Behalt, aber einen so hohen Kohlenstoff gehalt besitzt, dass es als Roheisen bezeich net werden kann.

Der Phosphorgehalt hängt von demjeni gen des zu verwendenden Erzes bezw. Eisens ab. Gewöhnlich ist er so niedrig, dass das entstehende Roheisen für .die Herstellung von Stahl nach .dem Thomasverfahren unge eignet wird.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren zur Herstellung von phosphorhalti- gean Eisen durch Behandlung von metal lischem Eisen.

Dieses Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass man die Behandlung in einem Drehrohrofen ausführt, indem man diesem Ofen mindestens eine phosphorhaltige Vdr- bindung zusetzt, und die Bedingungen im Ofen derart gestaltet, dass der Phosphor vom Eisen aufgenommen wird.

Dieses Verfahren, kann in einem Dreh rohrofen ausgeführt werden, wie z. B. in einem Ofen der für das Brennen von Zement üblichen Bauart, wobei dessen Länge wesent lich grösser ist als sie Länge der Flammen zone.

Vorzugsweise wird dem Drehrohrofen eine oder mehrere reduzierbare Phosphorver bindungen zusammen mit dem eisenhaltigen Ausgangsstoff oder spätestens während der Bildung des Eisens aus dem Erz oder der Schmelzung der Eisenabfälle zugesetzt und dafür Sorge getragen, dass dauernd Möglich keiten für eine Reduktion der Phosphorver bindungen im Ofen vorhanden sind. Es hat sich erwiesen, dass der so reduzierte Phosphor im Roheisen aufgenommen wird. Auf diese Weise kann z.

B. das Roheisen für die Her stellung von Stahl nach dem Thomasverfah- ren verwendbar gemacht werden.

Die Phosphorverbindungen können zu- gleich als Schlackenbildner dienen, und in diesem Falle isst. es nicht notwendig, andere Schlackenbildner zu benutzen. Wenn aber Zement oder hydraulischer Kalk im Ofen hergestellt wird, werden diese Materialien natürlich auch als Schlackenbildner auftre ten.

Nachstehend seien einige Beispiele .des Verfahrens gemäss der Erfindung angegeben. Die Beispiele beziehen sich auf solche Aus führungsformen des Verfahrens, bei denen im Drehrohrofen, welchem Phosphorverbin dungen zugesetzt. wurden, gleichzeitig Ze ment hergestellt worden ist.

Dabei kann man von metallischem Eisen ausgehen, .das aus Eisenerz im obern Teil des Drehrohrofens vorgängig der Erzeugung des phosphorhaltigen Eisens durch Reduktion hergestellt wurde.
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Das bei diesem Verfahren gewonnene Eisen enthält 0,85 % P.

Der im Eisenerz, Zementrohmehl, Koks, Manganerz und Rohphosphat enthaltene Phosphor wird vom Eisen aufgenommen, und die Rohphos phatmenge (45 kg) ist gerade so bemessen, da_ss -die Gesamtmenge des im Bei spiel angeführten Phosphors einem Gehalt von 0,85ö P in dem aus dem Ofen austreten den Endprodukt entspricht.

Bei demselben Verfahren und mit densel ben Rohstoffen ist man imstande, z. B. ein Endprodukt zu erzeugen, welches 1,30% P enthält, wenn man dem Ofen die im folgen den Beispiel 1I angegebenen Mengen von Stoffen zusetzt.
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Aus dem nachstehenden Beispiel III ist ersichtlich, wie ein Endprodukt, welches 0,85% P enthält, aus Eisen gewonnen wer den kann, welches im Ofen selbst aus, einem Eisenerz erzeugt wurde,

welches von dem im Beispiel I erwähnten verschieden ist, und zwar dadurch, dass man idie Mengen der ver schiedenen: Stoffe je nach deren Gehalt an Phosphor ändert.

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In diesen Beispielen wurde das Roheisen, wie schon erwähnt, im obern Teil des Dreh- rohrofensaus Eisenerz oder aus Eisenschrott und Kohlenstoff hergestellt; es bleibt doch im Rahmen .der Erfindung, das beschriebene Verfahren zur E@rhähung des Phosphor gehaltes von geschmolzenen, Roheisen zu be nutzen, welches einen Hochofen mit einem Phosphorgehalt verlässt, der für bestimmte Zwecke zu niedrig ist.

Bei Verwendung von phosphorhaltigen Verbindungen, die reduziert werden müssen, wird,die reduzierende Wirkung vorzugsweise durch Zusatz von Kohlenstoff zur Ofenbe schickung, und zwar vorteilhaft in Form von Koks, aufrechterhalten. wie in den vorstehen- den Beispielen angegeben.

Gewünschtenfalls kann aber .die Verbrennung in der Flammen- zone des Ofens derart geregelt werden, dass eine reduzierende Flamme erzeugt wird. Bei Herstellung von Eisen aus Eisenerz dient der Kohlenstoff im Ofen zur Reduktion des Erzes sowie der Phosphorverbindungen. Ferner nimmt Schrotteisen bei der Schmelzung etwas Kohlenstoff auf, und ausserdem hat es sich in .der Praxis erwiesen, dass etwas vom Koh lenstoff wegbrennt.

Infolgedessen schwankt die zuzusetzende Menge von Kohlenstoff je nach der Ausführungsform,des Verfahrens; es hat sich aber herausgestellt, dass bei der Herstellung von phosphorreichem Roheisen aus .reduzierbaren Phosphorverbindungen und Essen, das im ,gleichen Ofen aus Eisenerz er zeugt wurde;

für beide Prozesse zusammen eine Koksmenge, die zwischen 70 und 90 des Gewichtes des Eisens liegt, befriedigend ist, Im Folgenden sind Beispiele angeführt, wie das Verfahren gemäss der Erfindung in Fällen verwendet werden kann, wo das Eisen sowohl aus Eisenerz wie aus gleichzeitig ge- schmolzenem Eisenmeta.llschrott gewonnen wurde.

In diesen Beispielen wird ebenfalls gleichzeitig im Drehrohrofen Zement ge brannt.
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Das bei diesem Verfahren gewonnene Eisen enthielt 0,85 % P. Wie aus der Tabelle hervorgeht, entspricht dieser Gehalt an Phos phor der Gesamtmenge des Phosphorgehaltes sämtlicher Stoffe, und um den Phosphor- gehalt von 0,85/'0 zu erzielen, sind 50 kg Rohpho@aphat dem Drehrohrofen zuzusetzen.

Um aus denselben Stoffen wie im Beispiel IV angegeben, ein Endprodukt zu gewinnen, das 1,30 % P enthält, sind die im folgenden Beispiel V angegebenen Mengen erforderlich:
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Beispiel VI zeigt die erforderlichen Men gen an Rohstoffen bei Herstellung eines End produktes mit demselben Phosphorgehalt wie im Beispiel IV, und zwar0,85% P, und bei Verwendung eines Eisenerzes zur Erzeugung des Eisens, dessen Zusammensetzung sich von derjenigen des Erzes im Beispiel IV unter scheidet,

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Die für die Reduktion des Eisenerzes und des Rohphosphates erforderliche Kohlenstoff menge kann in jedem einzelnen Falle nach den chemischen Formeln für die Reduktions prozesse berechnet werden. Ebenfalls kann die im Eisen :aufgenommene Kohlenstoff menge im voraus bestimmt werden.

Zu den nach dieser Berechnung dem Drehrohrofen zuzusetzenden Kohlenstoffmengen ist eine gewisse Menge zuzusetzen, die während des Verfahrens wegbrennt. Letztere Kohlenstoff menge wird erfahrungsgemäss bestimmt und ist in dem in sämtlichen oben angeführten Beispielen angegebenen Kohlenstoffgehalt inbegriffen.

Jede Phosphorverbindung kann benutzt werden, wie z. B. natürliches Rohphosphat, und zwar Apatit, Knochen oder Phosphor- säure (Ortho, Meta oder Pyro). Eine beson ders zweckmässige Phosphorverbindung ist Thomas-Sch@lacke. Das Verfahren kann zu sammen mit dem Thomasverfahren in ge schlossenem Kreislauf durchgeführt werden, was den Phosphorzusatz betrifft, indem die Schlacke von,

der Stahlfabrikation vermahlen und in den Drehrohrofen zurückgeführt wird. Bei einem derartigen Verfahren in geschlos senem Kreislauf braucht man nur eine ge ringe ergänzende Menge Phosphor zuzusetzen.

Eine weitere Möglichkeit für die Durch führung des Verfahrens gemäss der Erfin dung geht aus nachstehenden Beispielen her vor, in welchen das zu behandelnde Eisen von Evsensichrott allein herrührt. Auch in diesen Beispielen wird gleichzeitig Zement im Drehrohrofen gebrannt.
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In diesem Falle sind Gusseisenspäne ge schmolzen worden.

Es können aber auch Stahlspäne behandelt werden, wie das nach- folgende Beispiel VIII zeigt:
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In den beiden Beispielen VII und VIII ist ein Eisen erzeugt worden, welches 1 Phosphor enthält, und die Bestimmung der nötigen Menge Koks und Rohphosphat kann wie in den vorstehenden Beispielen hes chrie- ben vorgenommen werden.

Bei den Beispielen VII und VIII wurde Stahl- und Eisenschrott geschmolzen, dessen Kohlenstoffgehalt zwischen etwa 0,2 und etwa 4% schwankte.

In den oben angeführten Beispielen wur den die Zementrohstoffe in der Form von Rohmehl zugesetzt, aber natürlich können sie in jeder beliebigen Form, beispielsweise in .der Form von Schlamm, zugesetzt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Erzeugung von phosphor haltigem Eisen .durch Behandlung von metal lischem Eisen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung in einem Drehrohrofen ausführt, indem man diesem Ofen mindestens eine phosphorhaltige Verbindung zusetzt und die Bedingungen im Ofen derart gestaltet, dass der Phosphor vom Eisen aufgenommen wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man reduzierbare phosphorhaltige Verbindungen verwendet, wobei man die Bedingungen im Ofen derart gestaltet, dass eine Reduktion stattfindet. 2.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisen im obern \feil .des Drehrohr ofens aus Eisenerz gewonnen wurde, wobei die phosphorhaltige Verbindung spätestens während der Erzeugung des Eisens zugesetzt wurde. 3.

Verfahren hach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass Eisenabfälle ver wendet werden und dass man die phosphor- lialtige Verbindung spätestens während der Schmelzung des Eisens zusetzt. 4. Verfahren nach P'atentansp.ruch I, da- dadurch gekennzeichnet, dass man dem Dreh rohrofen geschmolzenes Eisen und die phos phorhaltige Verbindung zusammen zuführt. 5.

Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man dem Dreh- rohrofen eine reduzierbare phesphorhaltige Verbindung zusetzt und dass man zwecks Re duktion dieser Verbindung noch Kohlenstoff zufügt. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man dem Dreh rohrofen als phosphorhaltige Verbindung Rohphosphat zusetzt. 7. Verfahren naeh Patentanspruch I, -da durch gekennzeichnet, dass man dem D.reh- rohrofen als phosphorhaltige Verbindung Apatit zusetzt. B.

Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man dem Dreh rohrofen als phosphorhaltige Verbindung Thomas-Schlacke zusetzt. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man dem Dreh rohrofen mindestens ein schlaekenbildendes Material zusetzt. 10. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, da,ss man das schlackenbildende Material so wählt, class ein hydraulisches, Bindemittel gleichzeitig mit dem phosphorhaltigen Eisen gebildet wird. 11.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 9 und10, dadurch gekenn zeichnet, dass das genannte Bindemittel Zement ist. 12. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 9 und10, dadurch gekenn zeichnet, dass das genannte Bindemittel Kalk ist. 13. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 9 und 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass man die phosphorhaltige Ver bindung im vermahlten Zustand dem Ofen zusetzt.

PATENTANSPRUCH II: Einrichtung zur Ausführung des Verfah rens nach Patentanspruch I"dadurch gekenn zeichnet, dass sie aus einem Drehrohrofen be steht, :dessen Länge die Länge der Flammen zone übersteigt.