DE1266328B

DE1266328B - Verfahren zur Herstellung einer Ferronickellegierung

Info

Publication number: DE1266328B
Application number: DEK43936A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Kamijima
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-06-11
Filing date: 1961-06-08
Publication date: 1968-04-18

Description

Verfahren zur Herstellung einer Ferronickellegierung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Ferronickellegierung und bezweckt die Herstellung von Ferronickellegierungen aus Laterit.
Die Reserven von Laterit auf der Erde sind außerordentlich groß, der Laterit wird über die ganze Erde verteilt gefunden, einschließlich des amerikanischen Kontinents, des afrikanischen Kontinents und der südostasiatischen Länder. Die Verwertung von Laterit ist bisher wegen seiner Eigenschaften und Zusammensetzung in technischer Hinsicht schwierig und dem Ausmaß nach unbedeutend.
Laterit, nämlich Nickel-Eisen-Chromit, enthält im allgemeinen 1 bis 3 % Chrom und außerdem weniger als 1 1/o Nickel, er enthält aber viel Al.O., und er enthält ferner 10 bis 201/o bindendes Wasser zum Unterschied von gewöhnlichem Eisenerz.

Ein Beispiel für die chemische Zusammensetzung von Laterit zeigt die folgende Tabelle:

Bei- Fe Cr Ni Abos si02 Bindendes

sp#iel H20

0/0 % 0/0 0/0 1/v 0/0

1 50,3 1,2 0,4 8,4 0,8 14,3

11 51,6 1,4 0,7 5,4 5,9 11,0

111 47,0 0,8 - 10,6 2,5 12,1

IV 57,9 3,1 0,2 - 0,5 8,0

V 57,5 3,1 0,2 - 0,5 8,1

Im allgemeinen enthält Laterit, wie er geschürft wird, ungefähr 301/o Wasser.

Wie sich aus vorstehendem ergibt, ist der Eisengehalt des Laterits verhältnismäßig hoch, jedoch enthält er zugleich viel Wasser und auch eine große Menge von AIP.. Daher ist es schwierig, Laterit in einem Gebläseofen in der gleichen Weise wie gewöhnliches Eisenerz zu behandeln. Bisher ist ein Gebläseofen betrieben worden, um Ca0/SiO, zu erhalten, d. h. eine Basizität 1,1 bis 1,4, nämlich basische Schlacke zu erhalten; wenn aber die Behandlung von Laterit versucht wird, dann erhöht sich die Viskosität der Schlacke wegen des hohen Al.o.-Gehalts, d. h., Schlacke, die unter normalen Bedingungen ungefähr 15 % A120, enthält, erreicht im Fall des Laterits einen Gehalt von 20 bis 30 11/o an A120.. Dadurch wird die Durchführung des Verfahrens außerordentlich erschwert.
Wenn Laterit verarbeitet wird, dann steigert weiterhin nicht nur das darin enthaltene Chrom die Viskosität der Schlacke und erschwert die Durchführung des Verfahrens zusätzlich, sondern das Chrom, welches in das Masseleisen gelangt, erschwert das Verfahren weiterhin zur Zeit der Stahlherstellung. Die industrielle Verwertung von Laterit muß daher bisher als nicht gelungen angesehen werden.
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung einer Ferronickellegierung aus Laterit in technisch und wirtschaftlich durchführbarer Weise, indem eine Lateritbeschickung, die Oxyde von Eisen, Nickel und Chrom enthält, der selektiven Reduktion bei einer Temperatur von etwa 1000'C unterworfen wird, die hoch genug ist, um die Reduktion der Eisen- und Nickeloxyde zu metallischem Eisen und Nickel zu bewirken, die jedoch nicht ausreicht, um Chromoxyd zu reduzieren, und indem die Beschikkung dann durch einen Schmelzprozeß in einen im wesentlichen aus Eisen und Nickel bestehenden metallischen Anteil und in einen Chromoxyd enthaltenden Schlackenanteil geschieden wird.
In der ersten Stufe, in welcher Schwammeisen entsteht, wird das Eisenoxyd des Erzes vollständig reduziert, und es wird auch das Nickeloxyd reduziert, wobei man als Ausbeute metallisches Eisen und Nickel erhält, während die Chrom-, Aluminium-und Siliziumoxyde u. dgl. in ihrem ursprünglichen Zustand verbleiben. Als reduzierende Mittel können feste Kohlenstoffsubstanzen, wie Kohle, Koks, Holzkohle usw., und reduzierende Gase, wie kohlenstoffhaltige Gase, Wassergas, Erzeugergas, Ölgas, Naturgas, Wasserstoff, Kohlenmonooxyd usw., wahlweise verwendet werden. Bei der ersten Redukt.i.onsstufe-ist;es möglichs die Gasreduktion beispielsweise mit Hilfe eines Vertikalofens durchzuführen. Es ist auch möglich, Öfen verschiedener anderer Typen, wie Drehöfen, feststehende Öfen usw., zu verwenden.
In einem Fall ist beispielsweise CO-Gas bei dieser Reduktion verwendet worden, und es wurde Fe.O. bei verhältnismäßig niedriger Temperatur reduziert, was sich aus folgenden Formeln ergibt-.

Fe.O. + CO Fe0 + CO2 (600 bis 750' C)

Fe0 + CO Fe + C02 (8()(). C)

Dabei wird das Eisenerz reduziert, und es geht das Eisenoxyd in das sogenannte Schwammeisen über.
Zur gleichen Zeit wird Nickel bei einer Temperatur #i6 Ü -mehr öder weniger als 8001 C leicht reduziert, während Chrom nicht reduziert wird und alsOxyd erhalten bleibt. Nickel wird.gemäß folgender Gleichung reduziert: NiO + CO -> Ni + C02 (300 bis 3500 C) Chronioxyd, Cr.O., wird durch.C oder CO bei einer verhältnismäßig hofie'n Temperatur, nämlich Blei 1180 bis -11950-C-redicziärt.------,-- - ---- -,-- - - -

Cr20, + C Cr +.CO2(118 0 bis 1195# C)

Cr20, + CO Cr + CO2 (1180 bis 11-951 C)

Bekanntlich ist es zur -kedÜkü o-n- -von- C-'r,O,--'mit Hilfe von HrGas ärfotd&tliäli,- Cr 0. auf eihe Temj 2 -3 peratur von 1500' C zu erhitzen. Cr20, wird Somit bei einer wesentlich höheren Temperatur als Eisenoxyd oder Nickelox yd, zeduz i eTt. Demzufolge, wird b#i der.6,rgt#n StÜf& des erfindung *'emäßen V#rfaTis9 re .115 I - -d-"--TZ:(düktiön, te. e bei einer sölch7e T#mPdiatd-f Werden, - aber- Chröln. nicht ##dÜ#i ert wird- Die-iiidÜsiriell anviäädba-re TMP6iätür liegÜ bei 1050' C, theoretisch reicht eine solche von 10001 C aus. Wenn die erste Reduktion in dieser W eise bei etwa 10001 C durchgeführt worden - ist, dän'n ist- -das -Eisen vollständig -reduzieit und bildet SchwaTnineisen, und es ist Nickel ebenfalls durch Reduktion in den Zustand ih6talli#s#hbil -Nickels übergeführt worden.--Dägegen verbleibt Chroin, in dem Ürsprünglichen Zustand'äls Chroffioxyd.

' In der zweiten Verfahrensstufe, werden dann die ih deif ersten Reduktionsgtufe gewonnenen Stoffe, (Schwämmeisen), beispielsweise in einem elektrischen Ofen, geschmolzen. Als Ergebnis dieses Schmelz-Prozesses geht fast das ganze Nickdl in das Eisen, und Chrom geht vollständig in die -Schlacke. Auf diese Weise,gewonneries Eisen enthält Nickel und ist außerordentlich wertvoll, 'und es -ist möglich, unmitt#Ibar in dem elektrischeii Ofen Eisennickelstahl oder em6ii anderen Spezialstahl herzustellen, odei es ist möglich, nickelhaltiges Eisen als Blasenstahl zu gewinnen allein durch einen Schmelzpräzeß Im elek-

trischen Ofen und durch seine Trennung von der

Schlacke.

Die durch diesen Schmelzprozeß gewonnene

Schlacke enthält. Chjom, -so daß -die Schlacke. als

Ausgangsstoff zur Gewinnung von"C-hromverw6ittet

werden kann. l# I # ...,3 el .

Schwammeisen, welches als Ergebnis der ersten

Reduktion, also der Reduktion mit der niedrigen

Temperatur, erhalten wird, hat die Neigung, wieder

zu oxydieren, wenn das reduzierte Schwammeisei'n in

der gewonnenen Form der Atmosphäre ausgesetzt

ist, sofern die Reduktion mit Wasserstoff ausgeführt

wurde. Daher ist es besser, den die zweite Verfah-

rensstufe bildenden Schmelzprozeß so schnell wie

möglich durchzuführen, so daß dem Schwammeisen

keine Gelegenheit gegeben wird, wieder zu redu-

zieren. Wenn aber die. Reduktion mit Q,' CO, usw.

durchgeführt'wird," dänn entsteht eine nur vdrÜälte

iiismäßig geringe Neigung zur erneuten Oxydation.

Daher erscheint es -als, der mehr, industrielle Wega" '9,le

Reduktion bei niedriger Temperatur-an elp'er,Si'elle

in der Nähe -des I#hjendIgtriktes , durchzuführen d

die. Reduktionsprodukte ='transportieren.

Es ist ein Verfahren 'zur *Gewinnung von Nicht:

eisenmetallen, insbesondere von Kupfer, Nickel' oder

Kobalt, -bekannt,-- bei dem Ofentemperatu#en. Y9"».

etwa 1200 bis 13001 C angewendet -werden. as, t

soll beim Reduktions#v'erfahren üüf"cine #s'01 , I e

peratur erhitzt.,#eiden"',bei dei, die etall6.

Eisen legierten-Luppen Zusnmmensc eiße .. Xt C

Abscheidung aller Nichieiseinmetalle beab'sie ti"

muß das Verfahren bei einer-Tehnperatur von 120Q

bis 13001C - also -bei einer golcheii Temp-O#Üiii

dür'c hgeführt' w'e-rde# äie#-'btträ#'!tÜc# hö#%ei'ii

-

die Reduktionsteiiip'draiÜr, Wel#Üe*-# Wf äel'-ürgn'-

dungsgemäßen Verfahren angewendet wird;-dgs-ab-er

ist, eine Temperatur, beidevauch das in dum Eisen-

erz enthaltene Chromoxyd reduziert werden v#RÜM.'de.

Ein zusätzliaer-.-Na7chteil dieses- bekannten. V--rfah--

rens besieht darin, daß # bei Anwendung von Tpm-

peratureii von etwa 1200'C oder mehr die Schlacke

einen-geschmolzenen#-Zistahd oder- eine-gednterhe

Beschaffenheit. annimmt,;was ein kompliziertes TIM:ii-

nungsverfahren erforderlich macht, welches zus4tz-

liche Kosten verursacht. Beispielsweise wird hierfur

die magnetische Trennung empfohlen.

Es ist an sich zwar bekannt, Schmelzprozesse zum

Trennen von Stoffieinischen anzuWenden,-je#dochs ist

die Verwendung des Se,hme12##r6zeises 'iii dem'

Zweck i#eu-, -eine technisch und wirtscbaftli4-Vor-

teilhafte, Verarbeitung - von Laterit mit'den. erörfer#,

ten Chromoxyd- und Aluminiumoxy#gehalten zq"eT-,

möglichen. Neui#t ferner die selektive Redu4ou

von Laterit, bei- 1 der die Chromo#yde uhred Ort

bleiben. Die Anwendung, der selektiven RedukÜgii

zeigt somit erstmalig einen brauchbaren We zur , i

# g Ge-

winnung einex Ferronickellegierung aus Läterit,

Ein- Beispiel,- wie gemäß vorliegender Erfinduliä

gearbeitet werd kann, e " t sich- aus folgei

#en rgib id##:

Die Zusamnien et-Zung 4es# nach- diesem

verwendeten Late#its ist die folgende:

F' FIO

Si02 A1208 Mio Nig Cr2103 Ig.L.#".

oherz ....... ................ 5 3,14 2,15 4,52 0,57 0,28 3,48 1

Gesintert .......................... 57,70 64,60

2,03 4,74 0,58 0,25 4,07

Etwa 10 t reduzierter Substanz wurden durch Reduktion bei einer Temperatur von etwa 1000'C hergestellt, indem Laterit, wie oben erwähnt, in einem Vertikalofen gesintert wurde, unter Verwendung von CO-Gas, und es ergeben sich Zusammen setzungen der gewonnenen Stoffe bei mehreren Beispielen gemäß der folgenden Tabelle:

M. Fe Fe0 P S C Cr203 Ni RedU"tio'W-

betrag

0/0 % 0/0 % o/' 0/0 %

1 62,51 10,01 0,045 0,086 0,55 5,85 0,42 88,94

2 57,95 17,47 0,047 0,145 0,45 5,40 0,41 81,02

3 61,28 11,78 0,065 0,019 0,49 5,55 0,41 87,01

4 56,28 16,85 0,074 0,138 0,55 .5,40 0,40 81,13

Das Reduktionsmaterial wurde durch Y-Strahlen-Analyse geprüft; es wurde aber bestätigt, daß das Material kein metallisches Chrom enthält, weiches vollständig als Oxyd vorlag. Daher wurde die Menge des in dem Material enthaltenen Chroms durch Analyse festgestellt, und es wurde der in Oxyd umgerechnete Wert, der durch den Cr20.-Wert ausgedrückt ist, in die Tabelle eingetragen.

Dann wurden 7,150 kg der reduzierten Substanz, nämlich Schwammeisen, in einen elektrischen Ofen gebracht und bei einer Temperatur von etwa 15501 C geschmolzen. Nach 2 Stunden waren etwa 90 1/o der Charge geschmolzen, und nach einer weiteren Zeit von 1 Stunde und 45 Minuten war sie vollständig geschmolzen. Als Ergebnis wurden 4,550 kg Stahl ohne Entfernung der Schlacke erhalten. Der elektrische Energieverbrauch betrug 811 Kilowattstunden je Tonne Schwammeisen, bis zu dessen vollständigem Schmelzen.
Die Zusammensetzung des gewonnenen Stahles war folgende:

Komponenten C Si P S Ni C, Mn

% o/' o/' 0/0 o/' D/o o/'

1 0,07 0,02 0,01- 0,01 00 0,03 Spuren

Im Hinblick auf das Ergebnis vorstehender Stoffzusammensetzungstabelle war Chrom in der ersten Temperaturstufe der Reduktion kaum reduziert, aber bei anschließendem Schmelzprozeß war es möglich, Chrom vollständig zu entfernen, indem es in der Schlacke verblieb. So war es möglich, wertvollen Stahl herzustellen, wobei Nickel als eine nützliche Komponente in dem Stahl verblieb.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren, durch das der schädliche Bestandteil Chrom leicht entfernt, der nützliche Bestandteil Nikkel aber mitgewonnen und somit ein hochwertiger Stahl erhalten wird, indem Laterit behandelt wird, dessen Behandlung bisher als schwierig angesehen wurde. Es war schwierig, Laterit in einem Schmelzofen zu behandeln, weil Laterit gemäß obiger Erläuterung viel Feuchtigkeit und Al.,0" und außerdem eine verhältnismäßig große Menge Chrom enthält. Erfindungsgemäß ist es jedoch möglich, Laterit verhältnismäßig einfach und wirksam zu behandeln. Der wirtschaftliche Wert der Erfindung ist sehr groß.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung einer Ferronickellegierung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lateritbeschickung, die Oxyde von Eisen, Nickel und Chrom enthält, der selektiven Reduktion bei einer Temperatur von etwa 1000'C unterworfen wird, die hoch genug ist, um die Reduktion der Eisen- und Nickeloxyde zu metallischem Eisen und Nickel zu bewirken, die je- doch nicht ausreicht, um Chromoxyd zu reduzieren, und daß die Beschickung dann durch einen Schmelzprozeß in einen im wesentlichen aus Eisen und Nickel bestehenden metallischen Anteil und in einen Chromoxyd enthaltenden Schlackenanteil geschieden wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 624 212, 624 446.