DE2132666A1 - Ores and metal oxides - reduced with reducing gases esp methane in arc furnace - Google Patents

Abstract

Ores and metal oxides are electrothermally reduced by leading the ores or oxides together with reducing gases, esp. CH4, through the combustion column of an electric arc furnace and melting together pptn. in a combustion zone. Process is esp. suitable for prodn. of steel-like Fe with subsequent smelting to steel, also for reduction of Mn oxides (pyrolusite) to Mn metal and of Mn ores to Fe-Mn, and of Cr ores to Fe-Cr, with desired C-contents, also for recovery of liquid Fe from red mud from alumina processing for Al prodn.

Description

betreffend Verfahren zur elektrothermischen Reduktion von Erzen und Oxiden Die elektrothermische Gewinnung von Metallen findet bekanntlich vielfach im Lichtbogenofen als Wärmequelle und mit Kohle als Reduktionsmittel statt. concerning processes for the electrothermal reduction of ores and Oxides It is well known that the electrothermal extraction of metals takes place in many ways in the electric arc furnace as the heat source and with coal as the reducing agent.

Demgegenüber ermöglicht das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung die elektrothermische Reduktion von Erzen und Oxiden mittels Reduktionsgasen.In contrast, the method according to the present invention enables the electrothermal reduction of ores and oxides using reducing gases.

Dieses Verfahren wird in der Weise ausgeführt, daß Erze oder Oxide gemeinsam mit reduzierenden Gasen durch die Brennsäule des Lichtbogens geführt und beim Niederschlag in der Brennzone des-selben zusammengeschmolzen werden.This process is carried out in such a way that ores or oxides together with reducing gases passed through the burning column of the arc and are melted together during precipitation in the combustion zone of the same.

Die bevorzugte Ausführung des Verfahrens besteht darin, daß ein mit Erzen oder Metalloxiden beladener Gasstrom durch Hohlelektroden durch die Brennsäule des Lichtbogens geführt wird.The preferred embodiment of the method is that a with Ores or metal oxides-laden gas flow through hollow electrodes through the fuel column of the arc is performed.

Man verwendet im allgemeinen die bekannten Lichtbogenöfen, in welchen Hohlelektroden aus Grafit angeordnet werden. Um ein Anbacken der Erze an den Elektroden zu vermeiden, werden in diesen besondere Zuloitungsrohre untergebracht. Durch diese leitet man in Reduktionsgasen schwebende feinkörnige bis pulverförmige Erze, welche billiger sind als stückige.The known electric arc furnaces are generally used in which Hollow electrodes made of graphite are arranged. About caking of the ores on the electrodes to avoid, are housed in these special supply pipes. Through this one passes fine-grained to powdery ores suspended in reducing gases, which are cheaper than lumpy ones.

Als Reduktionsgas verwendet man vorzugsweise Methan(C H4).Methane (C H4) is preferably used as the reducing gas.

Es können aber auch andere Gase mit stark reduzierender Wirkung verwandet werden, beispielsweise Beuchtgas.However, other gases with a strongly reducing effect can also be used be, for example humid gas.

In der Lichtbogensäule findet eine thermische Jonisation von Gas und Feststoffen statt, wodurch eine hohe Energiekonzentration mit höchsten Temperaturen erreicht wird, die dazu führt, daß sich das Methan in elementaren Kohlenstoff und Wasserstoff spaltet. In statu nascendi Tindet dann eine schlagartige Umsetzung der Erze und Oxide mit den Reduktionsmitteln statt, welche sich beim Niederschlag in der Brennzone des Lichtbogens fortsetzt, umso mehr, als der mit dem Schmelzgut niedergeschlagene feinstverteilte und hoch erhitzte elementare Kohlenstoff durch Vermischung mit diesem seine Reduktionstätigkeit fortsetzt. Auf diese Weise entsteht ein Schmelzbad aus Metallen.In the arc column there is a thermal ionization of gas and Solids take place, creating a high concentration of energy with the highest temperatures is achieved, which leads to the fact that the methane is converted into elemental carbon and Hydrogen splits. In statu nascendi there is then a sudden implementation of the Ores and oxides with the reducing agents instead, which are in precipitation in the burning zone of the arc continues, all the more so than the one that was deposited with the melting material finely distributed and highly heated elemental carbon by mixing with it continues its reduction activity. In this way a weld pool is created Metals.

Bei diesem Verfahren ist man in der Lauge, den Kohlungsgrad im gewonnenen Metall zu bestimmen. Erschmilzt man das Metall Lit einer stöchiowtrischen Menge von Kohlenstoff und Wasserstoff im Gas, so entsteht ein kohlearmes Metall. Erhöht man die Gasmenge über den eigentlichen Reduktionsbedarf, so bewirkt der Überschuß des bei der Gasspaltung entstehenden Kohlenstoffs eine entsprechende Aufkohlung des Metalls.With this process you are in the lye, the degree of carbonization in the extracted Determine metal. If you melt the metal Lit in a stoichiowtric amount of carbon and hydrogen in the gas, the result is a low-carbon metal. Elevated if the amount of gas exceeds the actual reduction requirement, the excess is effected the carbon produced during the gas splitting is carburized accordingly of the metal.

Eine besondere Bedeutung gewinnt vorliebendes Verfahren für die direkte Stahlerzeugung aus Eisenerzen. Das gewonnene stahlähnliche Eisen kann nämlich im gleichen Ofen in einem Arbeitsgang durch Anwendung der üblichen Schmelztechnik mit Schlackenarbeit zu fertigem Stahl verschmolzen werden.The present method is of particular importance for the direct Steel production from iron ores. The steel-like iron obtained can be used in the the same furnace in one operation by using the usual melting technology Slag work can be fused into finished steel.

Vorliegendes Verfahren ist aber nicht auf die Gewinnung von stahlähnlichem Eisen und die direkte Herstellung von Stahl aus Eisenerzen beschränkt, vielmehr können beispielsweise auch Manganoxide (Braunstein? zu Manganmetall und Manganerze zu Ferromangan sowie Chromerze zu Perrochrom mit beliebigen Kohlegehalten reduziert werden.However, the present process is not based on the extraction of steel-like materials Iron and the direct manufacture of steel from iron ores are limited, rather For example, manganese oxides (brownstone? to manganese metal and manganese ores reduced to ferromanganese and chrome ore to perrochrome with any carbon content will.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es sogar möglich, aus Rotschlamm, welcher in großen Mengen bei der Aufbereitung von Tonerde für die Aluminium-Herstellung anfällt, flüssiges Eisen zu gewinnen. Bei der Eigenart des Rotschlamms und infolge der festen Bindung von Kieselsäure an das Eisenoxid ist eine Abtrennung von Eisen mit den herkömmlichen Schmelzverfahren nur schwerlich durchführbar. Pür die Durchführung vorliegenden Verfahrens wird der Rotschlamm durch Kalzination von seinem Peuchtigkeitsgehalt befreit und filr das Verfahren zugänglich gemacht.According to a further feature of the invention, it is even possible from Red mud, which is found in large quantities in the processing of alumina for aluminum production accrues to win liquid iron. With the peculiarity of the red mud and as a result The firm binding of silica to the iron oxide is a separation of iron Difficult to carry out with the conventional melting process. Pür the implementation In the present process, the red mud is extracted from its moisture content by calcination released and made available for the proceedings.

Da beim Einschmelzen mehr Kieselsäure frei wird, als Eisen entsteht, so mischt man den Rotschlamm mit Kalk, welcher als Flußmittel für die Kieselsäure dient. Im praktischen Betrieb läßt man die flüssige Schlacke durch eine Überlaufrinne im Schmelzofen abfließen. Ein solches Schlackenüberiauf-System ist auch angebracht, wenn Erze aller Art mit größeren Anteilen an fremder Gangart zum Einschmelzen gelangen.Since more silica is released during melting than iron is produced, so one mixes the red mud with lime, which acts as a flux for the silica serves. In practical operation, the liquid slag is allowed to pass through an overflow channel drain in the furnace. Such a slag overflow system is also appropriate when ores of all kinds with larger proportions of foreign gangue are melted down.

Claims (1)

Patentanspruch Claim Verfahren zur Reduktion von Erzen und Metalloxiden, insbesondere zur Gewinnung von stahlähnlichem Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß Erze oder Metalloxide gemeinsam mit reduzierenden Gasen durch die Brennsäule des Lichtbogens geführt und beim Niederschlag in der Brennzone desselben zusammengeschmolzen werden.Process for the reduction of ores and metal oxides, in particular for Extraction of steel-like iron, characterized in that ores or metal oxides together with reducing gases passed through the burning column of the arc and are melted together during precipitation in the combustion zone of the same.