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Verfahren zur Herstellung von Metallen und Legierungen durch metallotherinische
Reduktion Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Mangan,
Chrom, Molybdän, Vanadium, Niob, Tantal, Titan, Zirkonium, Beryllium, Yttrium, Mischmetall,
Erdalkalimetallen, Kobalt, Nickel, Wolfram, Uran, Thorium, vorzugsweise als Legierung,
und insbesondere in kohlenstoffarmer Form, durch Reduktion der entsprechenden Oxyde,
Sulfide oder Halogenide, die in Form von Schlacken, Erzen oder metallurgischen Zwischenprodukten
als Ausgangsmaterial A vorliegen, durch ein metallisches Reduktionsmittel
B, wie Silizium, Aluminium, Magnesium, Erdalkali- oder Alkalimetall als Element,
Legierung oder Eisenlegierung, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Flußmittels.
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Es ist bereits bekannt, Metalle und Legierungen durch stark exotherine
Reduktionsprozesse in einem pulverförmigen Gemisch herzustellen, welches das nicht
kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel und die oxydierte Verbindung enthält. Am Ende
dieser Reaktion erscheint das gewünschte Metall oder die gewünschte Legierung in
flüssigem Zustand mit oben aufschwimmender flüssiger Schlacke.
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Es ist auch bekannt, die metallothennischen oder silicothermischen
Reduktionsreaktionen im elektrischen Ofen auszuführen, wenn diese Reaktionen nicht
genügend exotherm oder gar endotherin verlaufen.
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Diese Reaktionen werden gewöhnlich so ausgeführt, daß man ein pulverföriniges
Gemisch aus nicht kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel und oxydiertem Material in
den elektrischen Ofen einbringt; z. B. gehört die silicothennische Herstellung von
Ferromangan oder Chrom zu diesem Reaktionstyp.
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Dabei werden Reduktionsmittel und zu reduzierendes Erz teilweise gemeinsam
verschmolzen, oder das Reduktionsmittel oder auch das Erz wird der Schmelze in kompakter
Form zugesetzt.
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Nach dem Stand der Technik werden auch Metalle und Legierungen behandelt,
indem man sie in flüssigem Zustand mit einer Phase in Berührung bringt, welche ein
Metalloxyd enthält. Dieses Inberührungbringen kann durch den Herdfrischprozeß erfolgen,
bei dem die Austauschreaktionen zwischen den flüssigen Phasen durch Thermokonvektion
stattfinden.
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Dieses Inberührungbringen der flüssigen Phasen wird durch Umrühren
der Reaktionsmasse stark begünstigt.
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Das Umrühren kann mit pneumatischen Mitteln erreicht werden: es kann
auch durch elektromagnetische Mittel in einem Induktionsofen oder durch mechanische
Mittel erfolgen. Dies ist z. B. bei Oszillationsöfen der Fall. Das als »Dekantation
oder Umfüllen« bekannte Verfahren, das darin besteht, eine flüssige, aus einem Eisenmetall
und einer Schlacke gebildeten Reaktionsmasse durch Umfüllen mittels Gießlöffel heftig
durchzurühren, gestattet eine wirksame Umrührung der Masse.
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Die obigen Verfahren weisen gewisse Nachteile auf.
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Zunächst wurde festgestellt, daß die Ausbeuten der metallothennischen
Reaktion nach den bekannten Verfahren im allgemeinen in der Praxis wesentlich geringer
sind als der theoretische Wert. Man weiß, daß im allgemeinen die Ausbeute einer
metallothennischen Reaktion um so größer ist, je- kleiner das Produkt P »Konzentration
des restlichen Metalloxyds in der durch die Reaktion erzeugten Schlacke« mal »Konzentration
des reduzierenden Metalls in dem durch die Reaktion erzeugten Metall« ist.
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Im Fall stark exothermer metallothermischer Reaktionen von Ausgangsstoffen
in pulverigem Zustand bemerkt man oft, daß die Schlacken wenig verbraucht sind.
Man kann die Erschöpfung der Schlacken dadurch erhöhen-, daß man den Anteil an
metallischem
Reduktionsmittel erhöht. Man trifft dann jedoch oft auf eine störende Menge Reduktionsmetall
in dem durch die Reaktion erzeugten Metall.
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Man kann die Ausbeute der Reaktion auch dadurch verbessern, daß man
die Reaktionsdauer verlängert. In diesem Fall erhöhen sich jedoch die thermischen
Verluste beträchtlich, und gleichwohl kommt es oft vor, daß selbst in diesen Fällen
die Ausbeute ungenügend bleibt. Diese Unzulänglichkeit kann oft auf die Heterogenität
des pulverförmigen Gemisches des Ausgangsmaterials zurückgehep, was im allgemeinen
in der Praxis in zufriedenstellender Weise schwierig zu beheben ist.
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Ein allgemeiner Nachteil dieser stark exotherm metallothermischen
Reaktionen ist auch der besonders hohe Verbrauch an teurem Reduktionsmetall.
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Was die metallotliermischen Reaktionen im elektrischen Ofen angeht,
so ist deren Anwendung im allgemeinen durch die Kohlung des durch die Reaktion erzeugten
Metalls begrenzt.
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Diese Reaktionen, die von der Technik abhängen, eine reduzierende
Phase und eine das oxydierte Material enthaltende Phase in flüssigem Zustand in
Verbindung zu bringen, haben oft den Nachteil, langsam zu verlaufen. Dies ist insbesondere
der Fall beim Herdfrischen und solchen Verfahren, die pneumatiscbes oder elektromagnetisches
Rühren anwenden, oder einen Oszillationsofen.
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Der langsame Verlauf dieser Reaktionen hat hohe thermische Verluste
und entsprechende Aufwendungen an Energie und Arbeitskraft zur Folge, veranlaßt
durch den Verschleiß des Materials.
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Der Dekantations- oder Umfüllprozeß gestattet eine schnellere Durchführung
der Verfahren.
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Es geschieht jedoch häufig während des Umrührens mit Hilfe der Dekantation
in Gegenwart von Luft, daß sich das durch die Reaktion erhaltene Metall oxydiert
und/oder sich nitridiert.
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Ferner führt das Umrühren zu hohen Wärmeverlusten.
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Um Einschlüsse in dem durch die Reaktion erzeuaten Metall auf ein
Minimum zu beschränken, ist es notwendig, das Metall bei genügend hoher Temperatur
zu gießen.
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Es kommt oft vor, daß die Wärmeverluste den Wärmegewinn auf Grund
des exothermen Charakters der Reaktion stark überschreiten. In diesem Fall muß man
den Dekantationsprozeß unterbrechen, bevor das Reaktionsgleichgewicht erreicht ist,
so daß ein zu großes Absinken der Temperatur der Reaktionsmasse verhindert wird.
Man ist also vor die oben angegebene Alternative gestellt, entweder eine schlecht
ausgenutzte Schlacke zu erzeugen oder den spezifischen Verbrauch an teurem Reduktionsmetall
außerordentlich zu erhöhen.
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In der Praxis trifft man häufig auf das Problem der Erschöpfung oder
der Ausnutzung von metallurgisehen und insbesondere von metallothermischen Schlacken.
Diese Ausnutzung oder Erschöpfung erfordert gewöhnlich das Wiederschmelzen der zu
behandelnden Schlacke und sehr oft noch die Zufuhr zusätzlicher Wärmemen 'gen zu
der einmal geschmolzenen Schlacke, um die oft wenig exothermen metallothermischen
Reaktionen durchzuführen. Dies tritt z. B. bei Schlacken von Mangan, Titan, Chrom,
Vanadium usw. auf. Die Erschöpfung der Schlacken unter diesen Bedingungen stößt
jedoch oft mit der Unmöglichkeit einer wirtschaftlichen Durchführung zusammen.
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Ein ebenfalls oft auftretendes heikles Problem ist die genaue Einstellung
des Gehaltes einer Eisenlegierung, wie z. B. Ferrotitan, Ferrochrom usw.
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Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung können die oben angegebenen Nachteile,
die sich aus dem Stand der Technik ergeben, behoben werden.
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Die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung metallurgischer
Produkte, die praktisch frei von Kohlenstoff und/oder Stickstoff und/oder Sauerstoff
und/oder festen Einschlüssen sind, und gegebenenfalls bei entsprechend gewählter
Durchführung des Verfahrens sehr arm an nicht kohlenstoffhaltigem Reduktionsmaterial,
wie z. B. Aluminium oder Silizium, was für die Herstellung reiner Metalle besonders
wichtig ist.
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Gleichfalls Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer sehr
wirksamen Durchführung oder Durchmischung der zu reduzierenden Masse und die Wahl
der Reaktionsdauer und der Reaktionstemperatur, die so hoch wie notwendig ist. Diese
Faktoren, Durchmischen, Reaktionsdauer und Temperatur, sind für die Erzielung einer
besonders hohen Reaktionsausbeute sehr günstig.
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Auch gestattet die Erfindung die Durchführung der Reaktion unter wirtschaftlich
günstigen Wärmebedingungen. Sie gibt eine neue Lösung für das Problem der wirtschaftlichen
Ausnutzung von Hochofenschlacken oder Schlacken aus elektrischen öfen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Mangan, Chrom,
Molybdän, Vanadium, Niob, Tantal, Titan, Zirkonium, Beryllium, Yttrium, Mischmetall,
Erdalkalirnetallen, Kobalt, Nickel, Wolfram, Uran, Thorium, vorzugsweise als Legierung,
und insbesondere in kohlenstoffarmer Form, durch Reduktion der entsprechenden Oxyde,
Sulfide oder Halogenide, die in Form von Schlacken, Erzen oder metallurgischen Zwischenprodukten
als Ausgangsmaterial A vorliegen, durch ein metallisches Reduktionsmittel
B, wie Silizium, Aluminium, Magnesium, Erdalkali- oder Alkalimetall als Element,
Legierung oder Eisenlegierung, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Flußmittels,
durch das die angegebenen Verbesserungen erzielt werden, ist im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel B in verteiltem festem Zustand in die flüssige
Masse des Ausgangsmaterials A eingeblasen wird.
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Dabei wird die Art des MaterialsB in Abhängigkeit von der Art des
MaterialsA in übereinstimmung mit der an sich bekannten Reaktion zwischen
A und B ausgewählt.
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Bei dieser allgemeinen Defination der Erfindung versteht man unter
»Einblasen« die Einführung eines Materials in festem verteiltem Zustand in eine
flüssige Masse, wobei dieses Material von einem strömenden Medium in gasförmigem
oder dampfförmigern Zustand getragen wird. Ein solches Einblasen kann in einer Gießpfanne
oder einem metallurgischeu Ofen sowie elektrischen Lichtbogen- oder Induktionsöfen,
einem Konverter, einem Dreh- und Kippofen.. einem Herdofen usw. mit Hilfe von Vorrichtungen,
wie z. B. Einblasrohren oder Düsen durchgeführt werden. Gemäß einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung kann dieses Einblasen außerhalb sämtlicher Einfüll- oder Entleerungsoperationen
des Ofens oder der Gießpfanne erfolgen.
Das reduzierende Material
B kann erfindungsgemäß eine Eisenlegierung sein.
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Man kann auch aemäß der Erfinduno, das Material A in einer
Schlacke gelöst anwenden.
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Nach einer Abänderung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man als
oxydiertes Material eine Silikat- oder andere Schlacke verwenden -, die in einem
vorangehenden inetallurgischen Prozeß in flüssic,em Zustand erhalten wurde, und
man unterwirft diese Schlacke unter Beibehaltung des flüssigen Zustandes der oben
beschriebenen n-ictallothermisehen Reduktion.
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Nach einer speziellen Ausführungsforni der Erfindung kann man eine
metallothermische Reduktion, wie im vorstehenden Absatz beschrieben, durchführen,
indem man als oxydiertes Material eine Schlacke verwendet, die man in flüssigem
Zustand als Ergebnis einer oder mehrerer Dekantations- oder Umfüllprozesse gewonnen
hat.
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Gemäß dieser letztaenannten Durchfühiunasforin vermeidet man das Wiederschmelzen
der Schlacken und führt ihnen gegebenenfalls die notwendige Wärme durch relativ
einfache Vorrichtungen zu, wie z. B. Einblasrohre oder Düsen.
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Man kann erfindungsgemäß als oben definiertes oxydiertes Material
ein Erz nehmen, welches auch Eisenoxyd enthält.
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Man kann zu der flüssigen Masse des oxydierten Materials erfindungsgemäß
wenigstens eine Flußmittelkomponente F zugeben, wie Calciumoxyd, Calciumcarbonat,
Magnesiumoxyd, Magnesiumcarbonat, Manganoxyd, Siliziumdioxyd, Flußspat usw., so
daß man unter den Verfahrensbedingungen am Ende der metallothermischen Reduktion
eine schmelzbare Schlacke erhält.
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Nach einer anderen Variante des erfindun-sgemäßen Verfahrens kann
man wenigstens eine schlackenbildende Komponente F, wie oben definiert, in fester
verteilter Form lzleichzeitia mit einem metallischen reduzierenden Material B einblasen,
wobei B und F der oben angegebenen Definition entsprechen.
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Man kann durch diese Mittel den Schinelzpunkt der durch die Reaktion
erhaltenen Schlacke variieren, indem man in dem eingeblasenen Material das Verhältnis
der schlackenbildenden Elemente in bezug auf das Reduktionsmittel abändert und insbesondere
dann eine Schlacke auswählt, deren Schmelzpunkt wenigstens 501 C unter der
Reaktionstemperatur liegt. so daß man die Schlacke bei dieser Temperatur in flüssigeni
Zustand erhält und auf diese Weise Einschlüsse in dem Metall vermeidet.
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Man kann erfindungsgemäß eine metallothermische Reduktion durchführen,
die der oben angegebenen allgemeinen Definition entspricht, indem man eine Gesamtmenge
an metallischem Reduktionsmittel verwendet, die wenigstens gleich der stöchiometrischen
Menge ist, bezoaen auf das -esamte oxydierte Material des Reduktionsprozesses.
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Man kann die vorstehend beschriebene metallothermische Reduktion auch
so durchführen, daß man als metallisches Reduktionsmittel nacheinander oder gleichzeitig
verschiedene Materialien, die unter die allgemeine Definition der Erfindung fallen,
verwendet.
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Bei dieser Variante kann man z. B. zunächst ein wenig kostspieliges
Reduktionsmittel zur Reduktion der Hauptmenge der Oxyde verwenden und die
C
Reduktion mit einem kostspieliaeren, aber. aktiveren Reduktionsmittel beenden.
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Man kann erfindungsgemäß zunächst das oxydierte Material, wie oben
definiert, einer partiellen carbotherm-'schen Reduktion unterwerfen, wobei diese
zur partiellen oder vollständigen Erzielung einer Oxydationsstufe unter der normaleii
Oxydationsstufe dient, und dann das flüssige Produkt dieser paitiellen carbothermischen
Reduktion der erfindunasaemäßen metallothermischen Reduktion unterziehen.
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Diese Vorreduktion gestattet unter anderem weit-C Glehende Einsparung
an kostspieligem, nicht kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel.
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Man kann diese Vorreduktion oder dieses einfache Schmelzen zur Behandlung
von verunreinigten Ausgangsmaterialien zu ihrer Reinigung unter Entfer-nen
einer menLenmäßi2 unbedeutenden, mit Verunreinigungen, wie Kupfer, Blei, Phosphor
usw., beladenen Legierung einsetzen, während das gereini-te Bad zur Reduktion -emäß
der allgemeinen Definition der Erfindung verwendet wird.
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Diese Reiniauna kann das Ergebnis einer Kornbination von thermischer
Behandlung mit Schmelzen darstellen: Entschwefelung, Entfernung von Arsen, Antimon
usw.
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Man kann in übereinstimmung mit der Reaktion zu dem oxydierten Material
A eine Substanz auf der Grundlage von Eisenoxyd, insbesondere auf Ferrioxydbasis
zusetzen und dann die metallothermische Reduktion unter Verwendung einer stöchiometrisehen
Reduktionsmittelmenge ausführen, wobei A
der oben gegebenen Definition entspricht.
Die Reduktion dieses Eisenoxyds, die eifie wärmeerzei-igende Rolle spielt, nimmt
in vorteilhafter Weise an der Herstellung der Ferrolegierungen gemäß der Erfinduno,
teil.
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Man kann auch gemäß der Erfindung das oxydierte Material
A teilweise oder gänzlich auf einen Oxydationsgrad bringen, der oberhalb
seines normalen Oxydationsgrades liegt und dann die Reduktionsreaktionen mit Hilfe
eines Reduktionsmittels in weni-stens stöchiometrischer Menge durchführen, wobei
A der oben angegebenen Definition entspricht. Man kann also z. B. zunächst
dreiwerti-es Chromoxyd in Chromat überführen, bevor man die Reduktion vornimmt.
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Ebenso kann man erfindungsgemäß das vorstehend beschriebene Verfahren
durchführen, indem man Sauerstoff oder überhitzten Wasserdampf in die flüssicre
Masse des oxydierten Materials A, wie oben definiert, einbläst.
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Man kann auch die Temperatur der flüssigen Masse erhöhen, die gemäß
der allgemeinen Deflnition der Erfindunc, der metallothermischen Reduktion unterworfen
wird, indem man in diese Masse ein pulverförmiges exotherm reagierendes Gemisch
einbläst, das in beliebiger bekannter Weise hergestellt wurde, und hauptsächlich
einerseits aus einem oxydierten Material besteht, das fol-ende Substanzen enthalten
kann: Ferrioxyd, Natriumnitrat, Kaliumperchlorat, oxydiertes Material
A usw., und andererseits aus einem metallischen Reduktio-.isr.i;ftel B, -egebenemalls
unter Zusatz einer schlackenbildenden Komponente F, wobei A. B und F der oben angecrebenen
Definition entsprechen.
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Durch die oben angegebene Verwendung von C C
Ferrioxyd und/oder
einem Material in einer höheren
Oxydationsstufe als der üblichen
und/oder eines exothermen Gemisches erfolgt in situ eine zusätzliche exotherme Reaktion,
deren Wänneeffekt zu dem der metallothermischen Reduktionsreaktion gemäß der allgemeinen
Definition der Erfindung hinzukommt.
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Man kann die erfindungsgemäße metallothermische Reduktion auch so
durchführen, daß man zunächst die flüssige Masse, die aus dem oben definierten oxydierten
Material gegebenenfalls unter Flußmittelzusatz besteht, mit Hilfe eines elektrischen
Ofens auf eine einige 1001 C über der Schmelztemperatur der Masse liegende
Temperatur bringt und dann diese Masse der erfindungsgemäßen metallothermischen
Reduktion unterwirft.
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Durch die in den vorstehenden Abschnitten angegebenen verschiedenen
Mittel kann man Reaktionstemperaturen von mehreren 100' C über dem Schmelzpunkt
des durch die Reaktion erzeugten Metalls oder der Legierung erhalten, wobei diese
Temperaturen als »Hypertemperaturen« bezeichnet werden können.
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Die Wahl der überhöhten Temperaturen ist, wie der Erfinder nachweisen
konnte, besonders vorteilhaft, wenn man z.B. eine möglichst gleichmäßige Verteilung
der Bestandteile des zur metallothermischen Reduktionsreaktion bestimmten Gemisches
während der Durchführung des Verfahrens erzielen will und die - damit zusammenhängende
- rasche und gleichmäßige Einstellung der Reaktionsgleichgewichte, die gegebenenfalls
bei erhöhter Temperatur günstiger liegen können.
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Man kann auch die Temperatur der flüssigen Reaktionsmasse, die der
erfindungsgemäßen metallothermischen Reduktion unterworfen wird, herabsetzen, indem
man zu dieser Masse ein unter den oben aufgeführten Substanzen ausgewähltes oxydiertes
Material A in festem Zustand hinzufügt.
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Ein solches Herabsetzen der Temperatur kann man auch dadurch erreichen,
daß man das oxydierte Material in festem verteiltem Zustand in die flüssige Masse
einbläst.
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Auch kann man erfindungsgemäß in die flüssige Masse oxydiertes Material
und zur gleichen Zeit wie das metallische Reduktionsmittel B Eisen in festem verteiltem
Zustand einblasen.
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Auf Grund der verschiedenen oben angegebenen Variationen kann man
die Wärmezufuhr pro Zeiteinheit durch geeignete Auswahl der Art des Reduktionsmittels
und/oder eines zusätzlichen oxydierten Materials und/oder der Menge des eingeblasenen
Reduktionsmittels pro Zeiteinheit und/oder durch das Verhältnis des Gewichtes des
eingeblasenen Reduktionsmittels zum entsprechenden Gewicht des als Träger wirkenden
Strömungsmediums beliebig variieren.
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Es ist daher allgemein möglich, die Temperatur leicht und innerhalb
weiter Grenzen zu variieren, sei es zu erhöhen oder zu erniedrigen, was eines der
wesentlichen Merkmale der Erfindung darstellt. Die obere Temperaturbegrenzung ist
gemäß der Erfindung lediglich durch die Beständigkeit des zur inneren Auskleidung
der die Reaktionsmasse aufnehmenden Apparatur verwendeten Materials gegenüber erhöhten
Temperaturen gegeben.
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Man kann daher je nach Wunsch die Reaktion entweder sehr schnell durchführen
- was wirtschaftlich vorteilhaft ist - oder, im Gegenteil, wenn der
Gleichgewichtszustand nicht erreicht wird, die Reaktion so lange wie gewünscht ausdehnen.
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Man kann unter der Decke einer festen Schicht, die auf der flüssigen
Schlacke schwimmt, arbeiten und demzufolge die durch Strahlung auftretenden Wärmeverluste,
ebenso wie die Nitridierung und/oder Oxydation des durch die Reaktion erzeugten
Metalls auf ein Minimum herabsetzen.
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Die Wahl der Reaktionstemperatur, des Schmelzpunktes der Schlacke
und ihrer Zusammensetzung tragen ihrerseits dazu bei, die Nitridierung sowie Einschlüsse
zu verhindern.
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Man kann also die Ausbeute der Reaktion - die durch das weiter
oben definierte Produkt P bestimmt ist - auf einen Wert in der Nähe des Gleichgewichtswertes
bei der für die Durchführung der Reaktion gewählten Temperatur bringen. Man erhält
eine Ausbeute, die viel höher ist als die nach dem bisherigen Stand der Technik,
da man Dauer und Temperatur der Reaktion beliebig variieren kann.
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Ebenso kann gemäß der Erfindung ein Herstellungszyklus durchgeführt
werden, der die beiden aufeinanderfolgenden Stufen umfaßt: a) Man bläst in die flÜssige
Masse des oxydierten MaterialsA einen Unterschuß an metallischem Reduktionsmittel
B in festem verteiltem Zustand ein, so daß man einerseits das gewünschte Metall
oder die Legierung praktisch frei von dem Material B erhält und andererseits eine
flüssige Schlacke, die an Oxyden, wie A, abgereichert bzw. verannt ist;
b) man zieht die abgereicherte flüssige Schlacke ab und bläst dann in deren
Masse ein metallisches Reduktionsmittel in zumindest stöchiometrischer Menge ein
und erhält somit eine praktisch erschöpfte oder verbrauchte Schlacke und 'gegebenenfalls
eine Legierung R, die das metallische Reduktionsmittel enthält. Man kann diese Legierung
R in festen zerteilten Zustand überführen und dann nach a zurückführen.
A und B entsprechen dabei der oben angegebenen Definition. Wie beschrieben,
kann man gegebenenfalls in der Phase b des Verfahrens eine andere Legierung
als in der Phase a verwenden, z. B. aus Gründen der Kosten des Reduktionsmittels.
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Man kann als Bestandteil, der an der metallothermischen Reduktion
gemäß der Erfindung teilnimmt, Materialien verwenden, die praktisch frei von Kohlenstoff
sind, so daß man am Ende der Reduktion Produkte einer wegen der praktisch vollständigen
Kohlenstofffreiheit für zahlreiche Verwendungszwecke gewünschten Qualität erhält.
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Zum erfindungsgemäßen Einblasen kann man Gase, wie Luft, Sauerstoff,
überhitzten Wasserdampf, Stickstoff, Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd, ein Gas, das hauptsächlich
aus Kohlenmonoxyd und/oder Kohlendioxyd besteht, Methan, ein Gas, das hauptsächlich
aus Methan besteht, Argon usw., verwenden. Das Einblasen kann mit Hilfe eines der
oben aufgeführten Gase durchgeführt werden oder mit mehreren dieser Gase, die gleichzeitig
oder nacheinander angewendet werden.
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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, stellen
jedoch keine Beschränkung des Erfindungsgegenstandes dar.
Beispiel
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Eine Manganschlacke folgender Zusammensetzung: MnO ......... 18 Gewichtsteile
si02 «««*«**** 31 Gewichtsteile Ca0 ......... 32 Gewichtsteile Mg0
......... 5 Gewichtsteile A1203 ........ 10 Gewichtsteile Fe0
......... 0,40 Gewichtsteile wird aus einem Hochofen abaelassen und in einem
elektrischen Ofen bei einer Temperatur von etwa 130V C gesammelt. Zu
80 Gewichtsteilen dieser Schlacke gibt man 18 Teile Kalk und 2 Teile
Flußspat und erhitzt das Gemisch, bis eine Temperatur von etwa 1450' C erreicht
ist. In diese geschmolzene Masse bläst man mittels komprimierter Luft etwa
6 Gewichtsteile Ferrosilizium mit einem Siliziumgehalt von 98% ein. Man erhält
ein Metall der folgenden Zusammensetzung: Silizium ............ 30 Gewichtsteile
Mangan ............. 64 Gewichtsteile Eisen .............. 5,9 Gewichtsteile
Kohlenstoff ......... < 0,1 Gewichtsteil sowie eine restliche Schlacke,
die weniger als 2 % Mn0 enthält. Beispiel 2 a) Man schmilzt in einem elektrischen
Ofen ein Manganerz der folgenden - gewichtsmäßigen Zusammensetzung: MnO1, ...1.,1..1.,
50 Gewichtsteile MnO ............. 24 Gewichtsteile Sio
.............. 9 Gewichtsteile Fe0 .............. 3 Gewichtsteile
CaO ............ . . 1 Gewichtsteil AI,0, ............ 1 Gewichtsteil
Mg0 ............ 1 Gewichtsteil Zu 73 Gewichtsteilen dieses Erzes
fügt man 24 Teile Kalk und 3 Teile Flußspat hinzu. Man bläst in die geschmolzene
Masse 25 Gewichtsteile Silicomangan der folgenden Zusammensetzung ein: Silizium
......... » ...... 25 Gewichtsteile Mangan ............... 65 Gewichtsteile
Eisen .................. 9 Gewichtsteile Kohlenstoff ....... unter
0,4 Gewichtsteile Man erhält nach dem Ausgießen in eine Gießform ein gereinigtes
Ferromangan folgender Zusammensetzung: Mangan ........... 90 bis
95 Gewichtsteile Eisen .............. 5 bis 10 Gewichtsteile
Silizium ....... unter 1 Gewichtsteil Kohlenstoff ... unter
0,3 Gewichtsteile sowie eine intermediär gebildete Schlacke, die
30 1/o MnO enthält.
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b) Diese intermediär gebildete Schlacke wird mit 20 Teilen
Kalk wieder geschmolzen und in diese 14 Teile Ferrosilizium mit einem Siliziumgehalt
von 9811/o eingeblasen. Diese Gewichtsteile beziehen sich auf 100 Teile der
intermediär gebildeten Schlacke.
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Man erhält ein Silicomangan der folgenden Zusammensetzung: Silizium
........... 25 bis 30 Gewichtsteile Mangan ........... 60 bis
65 Gewichtsteile Kohlenstoff ... unter 0,4 Gewichtsteile und eine
Schlacke, die 1 bis 2% restliches MnO enthält.
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Beispiel 3
a) Aus einem Chromerz und Kalk stellt man in einem
elektrischen Ofen Calciumchromit mit einem Cr.0.-Gehalt von 28 Gewichtsprozent
her. In 100 Teile Chromit bläst man in feinzerteiltem Zustand 16 Teile
Silicoferrochrom ein, mit einem Siliziumgehalt von 44% und einem Chromgehalt von
37%. Man verhindert das Ansteigen der Temperatur auf über 1800' C, indem
man das trockene pulverförinige Chromit (Chromerz) zur gleichen Zeit einbläst wie
das Reduktionsmittel.
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b) Dann bläst man 0,5 Teile feinzerteiltes Aluminium
ein. Man erhält eine Legierung der folgenden Zusammensetzung: Chrom ..................
70 Gewichtsteile Eisen ................... 30 Gewichtsteile Silizium
............ unter 0,6% Stickstoff ........... unter 0,0211/o Kohlenstoff
......... unter 0,02% Phosphor ........... unter 0,01% und eine Schlacke, die weniger
als 1 % restliches Cr,0, enthält.
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Beispiel 4 a) Das Chromit des Beispiels 3 wird geschmolzen.
Man fügt zu 100 Teilen des flüssigen Calciumchromit 16 Teile Silicoferrochrom
mit einem 'Siliziumgehalt von 33 %. Man trennt ein Ferrochrom der folgenden
Zusammensetzung ab: Chrom ............ 69 bis 70 Gewichtsteile Eisen
............. 29 bis 30 Gewichtsteile Silizium ...........
0,2 Gewichtsteile Kohlenstoff ........ 0,02 Gewichtsteile Stickstoff
.......... 0,02 Gewichtsteile Phosphor .......... 0,01 Gewichtsteil
b) In die durch Stufe a erhaltene Schlacke bläst man 5 Teile eines
Standard-Silicoferrochroms ein, mit einem Siliziumgehalt von 44%. Man erhält eine
Schlacke, die weniger als 1 % Cr,0 3 aufweist und Silicoferrochrom
mit einem Gehaft von 33% Silizium, das in die Stufe a zurückgeführt wird.
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Beispiel 5
Man schmilzt 2000 Teile Rutil und 380 Teile
Kalk in einem elektrischen Ofen, bläst dann 980 Teile Aluminiumpulver und
1500 Teile Eisenpulver ein sowie 110 Teile Kalk. Man stellt die Zusammensetzung
mit
Hilfe von 2700 Teilen Feineisenspänen ein und erhält folgende Legierung:
Titan ................ 26 Gewichtsteile Aluminium ........ 20 Gewichtsteile
Eisen ........ ... 54 Gewichtsteile und eine Schlacke mit einem TiO.-Gehalt
von 51/o. eispiel 6
Durch ein vorausgegangenes metallurgisches Verfahren erhält
man eine flüssige Schlacke, die 251/o TiO2 aufweist. ' -
Man sammelt diese
Schlacke in einer Gießpfanne und bläst auf 2000 Teile der Schlacke folgendes ein:
Eisenpulver .............. 160 Teile Aluminiumpulver ........ 200
Teile Kalk .................... 100 Teile Die 211/o restliches Ti02 enthaltende
Schlacke wird abgegossen und eine Legierung der folgenden Zusammensetzung: Titan
............. 42 Gewichtsteile Aluminium ........ 30 Gewichtsteile
Eisen ............. 25 bis 26 Gewichtsteile erhalten.
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Beispiel 7
a) Man behandelt 100 Teile Ilmenit in bekannter
Weise mit 15 Teilen Kohle, 10 Teilen Kalk und 6 Teilen Aluminium.
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b) In die erhaltene Schlacke bläst man folgendes ein: Aluminium
........ 24 Teile Eisen .............. 35 Teile Kalk ..............
5 Teile CaF2 .............. 2 Teile und erhält eine Legierung folgenden
Gehaltes: Titan .............. 40 Gewichtsteile Eisen .............. 52
Gewichtsteile Aluminium ........ 4 Gewichtsteile sowie eine praktisch vollständig
erschöpfte Schlacke mit einem Ti02-Gehalt von 4 0/9.
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Beispiel 8
In einem elektrischen Ofen schmilzt man
100 Teile Columbit mit einem Nb20.-Gehalt von 70 ü/o mit
5 Teilen Aluminium und 3 Teilen CaF2 zusammen und trennt die Schlacke
von dem Metall ab, das ein durch die Reinigung des Erzes entstandenes Ferrozinn
ist.
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Dann bläst man 54 Teile eines Gemisches ein, das folgende Bestandteile
enthält: Aluminium ......... 27 Teile CaO .............. 12 Teile
Ca ................ 3 Teile Eisenerz ........... 12 Teile Man erhält
eine Legierung, die folgende Bestandteile aufweist: Nb + Ta ..........
70 Gewichtsteile Fe ................ 27 Gewichtsteile Al ................
0,5 Gewichtsteile Sauerstoff ..... unter 0,1 Gewichtsteil sowie
eine Schlacke, die 0,501o Niob + Tantal enthält.