DD238170A3 - Verfahren zur nutzbarmachung von ne-metalloxidrueckstaenden fuer legierungszwecke - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrueckstaenden fuer Legierungszwecke im Lichtbogenofen, insbesondere unter Verwendung von NE-metallhaltiger verbrauchter Katalysatoren, in der Giessereiindustrie und in Stahlwerken. Ziel der Erfindung ist es, die Kosten fuer die Herstellung legierter Staehle im Lichtbogenofen zu senken. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrueckstaenden mit einem hohen Schwefelgehalt, insbesondere aus Altkatalysatoren, zu entwickeln, wobei die NE-Metalloxidrueckstaende unmittelbar fuer Legierungszwecke bei der Stahlerzeugung im Lichtbogenofen energiewirtschaftlich nutzbar zu machen und die so hergestellten legierten Staehle durch gute mechanische Guetewerte gekennzeichnet sind. Erfindungsgemaess werden die NE-Metalloxidrueckstaende ohne Vorbehandlung mit dem Einsatzmaterial eingeschmolzen, eine Vorentschwefelung des verfluessigten Einsatzmaterials und gleichzeitig eine Reduktion der NE-Metalloxide durch die Elemente Fe, C, Si und Mn durchgefuehrt, die Schlacke aus dem Lichtbogenofen entfernt, dann die Schmelze einer bekannten Frisch- und Feinungsperiode unterzogen und der hergestellte legierte Stahl zum Abstich gebracht.
Description
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch die Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen, insbesondere von verbrauchten Katalysatoren,für Legierungszwecke im Lichtbogenofen die Kosten für die Herstellung legierter Stähle wesentlich gesenkt werden können und keine schädlichen Abgase entstehen.
Für die Legierungstechnik wurde eine energiewirtschaftliche Lösung gefunden, NE-Metalloxidrückstände mit einem Schwefelgehalt 2= 2% für die Herstellung legierter Stähle bei gleichzeitigem Wegfall von metallurgischen Zwischenstufen einzusetzen. Die Qualität der legierten Stähle wurde durch Verbesserung der mechanischen Gütewerte erhöht.
Die Erfindung soll nachstehend am Beispiel der Nutzbarmachung von Molybdän-, Nickel- und Kobaltoxid enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren für Legierungszwecke im Lichtbogenofen zur Herstellung eines legierten Stahles näher erläutert werden.
Es wurden 250kg verbrauchter Katalysatoren mit der chemischen Zusammensetzung 5,1 % Mo, 6,0% S, 66,0% AI2O3,17,0% SiO2,2,0% Ni und Rest % C mit dem Einsatzgewicht von 6,3t, einschließlich 200kg gebranntem Kalk und Aufkohlungsmittel, in den Lichtbogenofen gesetzt.
Die durchgeführte Einlaufanalyse ergab für die Schmelze eine ehem. Zusammensetzung von 0,8% C, 0,43% Si, 0,8% Mn, 0,028% P, 0,268% S, 0,2% Mo, 0,16% Cr und 0,16% Ni. Die in diesem Stadium vorliegende Schlacke, die stark mit nicht aufgelösten Kontakten durchsetzt ist, wurde durch Zugabe weiterer Aufkohlungsmittel einer Reduktion unterzogen und es erfolgte die erste Spülgasbehandlung mit Stickstoff in einer Zeit von ca. 4min. Dadurch wurde erreicht, daß die Schlacke in einem idealen ausreduziertem Zustand vorlag. Danach erfolgte die Zugabe von 5 kg Kalziumkarbid pro t Einsatzgewicht in die Schmelze und es wurde diezweiteSpülgasbehandlung mit Stickstoff in einer Zeitvon 6min durchgeführt. Nach der Zeit des Ausreagierens wurde die gut flüssige Schlacke (10% des Metallgewichtes) aus dem Lichtbogenofen entfernt. Es konnte somit mit dem Frischen mittels gasförmigen Sauerstoff begonnen werden und nach der bekannterweise üblichen Feinungsperiode wurde die Schmelze in einer Chargenzeit von 190 min zum Abstich gebracht.
Die Endanalyse des erfindungsgemäß hergestellten legierten Stahles ergab eine chemische Zusammensetzung von 0,30% C, 0,30% Si, 0,67% Mn, 0,025% P, 0,011 % S, 0,18% Mo, 0,65% Cr und 0,18% Ni. Nach durchgeführter Wärmebehandlung des Stahles wurden sehr gute mechanische Gütewerte ermittelt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen für Legierungszwecke im Lichtbogenofen, insbesondere unter Verwendung von Molybdän-, Nickel- und Kobaltoxid enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren, gekennzeichnet dadurch, daß die NE-Metalloxidrückstände mit einem Schwefelgehalt S= 2% ohne Vorbehandlung mit dem Einsatzmaterial eingeschmolzen werden, eine Vorentschwefelung des verflüssigten Einsatzmaterials und gleichzeitig eine Reduktion der NE-Metalloxide durch die Elemente Fe, C, Si und Mn durchgeführt, die Schlacke aus dem Lichtbogenofen entfernt, dann die Schmelze einer bekannten Frisch- und Feinungsperiode unterzogen und der hergestellte legierte Stahl zum Abstich gebracht wird.
2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Vorentschwefelung einzuleiten ist, wenn das verflüssigte Einsatzmaterial mind. 0,3% Si, mind. 0,8% Mn und >0,6% C hat.
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen für Legierungszwecke im Lichtbogenofen, insbesondere unter Verwendung von Molybdän-, Nickel- und Kobaltoxid enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren, in der Gießereiindustrie und in Stahlwerken.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bekannt ist es, für Legierungszwecke im Lichtbogenofen solche Zuschlags- und Legierungskomponenten einzusetzen, die über den aufwendigen Prozeß der Erzeugung von Zwischenprodukten gefertigt werden und einen begrenzten Schwefelgehalt haben müssen. Nachteilig ist ebenfalls, daß bei niedrigen Anteilen der interessierenden NE-Metalle im Trägermaterial mit zunehmenden metallurgischen Verfahrensschritten unvermeidliche Verluste der NE-Metalle eintreten und somit die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahrensweise oftmals in Frage gestellt ist. Es ist kein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen, insbesondere von Molybdän, Nickel- und Kobaltoxid enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren, für Legierungszwecke im Lichtbogenofen bekannt.
Bekannt sind lediglich Verfahren zur Rückgewinnung der Wertstoffbestandteile aus verbrauchten Katalysatoren durch carb othermische Reduktion im Lichtbogenofen und durch chemische Verfahren. In DE-OS 2908570 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung der Wertmetalle aus Katalysatoren auf metallurgischem Wege dargestellt. Die verbrauchten Katalysatoren werden ohne vorherige Röstung zusammen mit gebranntem Kalk und einem Kohlenstoffträger im Lichtbogenofen eingeschmolzen und es entstehen dabei eine deponierfähige schwefelreiche Schlackenphase sowie eine schwefelarme Metallphase, die durch oxidierendes Rösten in das zugehörige Oxidgemisch überführt wird und durch Laugen mit Ammoniak werden danach die Wertmetalle aus dem Oxidgemisch extrahiert.
Alle bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß die Aufarbeitung von NE-Metalloxidrückständen sehr kostenaufwendig ist und diese Materialien nicht ohne Prozeßzwischenstufen für Legierungszwecke im Lichtbogenofen zu nutzen sind. Es ist auch nicht möglich und nicht bekannt, Materialien mit einem Schwefelgehalt von >2%nach diesen Verfahren metallurgisch zu verarbeiten.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die Kosten für die Herstellung legierter Stähle im Lichtbogenofen zu senken.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Nutzbarmachung von NE-Metalloxidrückständen mit einem hohen Schwefelgehalt, insbesondere von Wertmetallen enthaltenden, verbrauchten Katalysatoren, zu entwickeln, wobei die NE-Metalloxidrückstände unmittelbar für Legierungszwecke bei der Stahlerzeugung im Lichtbogenofen energiewirtschaftlich nutzbar zu machen und die so hergestellten legierten Stähle durch gute mechanische Gütewerte gekennzeichnet sind. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß NE-Metalloxidrückstände mit einem Schwefelgehalt >2% ohne Vorbehandlung gleichzeitig mit anderen Einsatzmaterialien in den Lichtbogenofen zur Herstellung legierter Stähle aufgegeben werden. Die Einsatzmaterialien sind so zu gattieren, daß die größtmögliche Entschwefelungsgeschwindigkeit nach ihrer Verflüssigung erreicht wird, wobei jedoch im Stahlbad mindestens 0,3% Silizium, mindestens 0,8% Mangan und >0,6% C, gegebenenfalls durch Zugabe entsprechender Trägerstoffe, für einen hohen Schwefelaktivitätskoeffizienten einzustellen sind. Zur Erzielung einer großen Entschwefelungsgeschwindigkeit ist ebenfalls erforderlich, die Schlacke mit dem Basizitätsgrad von mind.
3 zusammenzusetzen, einen Kalziumkarbidanteil von 5 kg/t Flüssigmaterial zuzugeben und die Schmelze einer zweistufigen intensiven Spülgasbehandlung mit einem Gas, vorzugsweise einem Inertgas, in einer Gesamtzeit von 10min zu unterziehen. Danach ist die Schmelze in bekannter Weise metallurgisch zu behandeln. Es ist somit möglich, die NE-Metalle durch das im Überschuß vorliegende flüssige Eisen und die in der Schmelze vorhandenen Elemente Kohlenstoff, Silizium und Mangan aus der Oxidform vollständig zurückzureduzieren.
Die intensive turbulente Durchwirbelung von Stahl und Schlacke mittels eines Inertgases führt zu einer großen Transportgeschwindigkeit des Schwefels aus dem Stahlbad in die Schlacke. Es wird somit eine große Lösungsbereitschaft des Kalkes und der schlecht benetzbaren Kontakte erreicht. Im Vergleich zum traditionellen Rühren der Schmelze wird die Kontaktfläche Stahl/Schlacke um ein Vielfaches erhöht und ein bisher unbekanntes Schwefelverteilungsverhältnis jfj von 5=200 erreicht.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO1998021374A3 (fr) * | 1996-11-14 | 2001-11-08 | Pechiney Electrometallurgie | Procede de traitement de l'acier dans un four electrique a arc pour obtenir un laitier moussant |
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