DE2648220B2

DE2648220B2 - Verfahren zur Behandlung von eisenhaltigen metallurgischen Schlacken und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2648220B2
Application number: DE2648220A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Nishinomiya Hyogo Takai; Naraharu Suita Yamamoto; Seiichi Osaka Yamamoto
Original assignee: Osaka Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Osaka Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 1976-02-10
Filing date: 1976-10-25
Publication date: 1978-04-13
Also published as: IT1068358B; DE2648220A1; FR2340987B1; GB1548212A; FR2340987A1

Description

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wassergekühlte Lanze (1) zum Blasen des sauerstoffhaltigen Gases in die eisenhaltige geschmolzene Schlacke (3) aufweist, daß eine Stützeinrichtung zum Abstützen des cberen Teiles der Lanze und zum Drehantrieb der Lanzenhauptachse vorgesehen ist, daß die Lanze höhenverstellbar ist, daß die wassergekühlte Lanze ein einziges oder mehrfach verzweigtes Rohr aufweist, das am freien Ende mit Auslaßöffnungen für das sauerstoffhaltige Gas versehen ist, und daß das Zweigrohr unter einem Winkel von weniger als 90° zu dem vertikal hängenden Lanzenschaft liegt.

Chem. Hochofenschlacke Konverter-

Zusammenselzung schlacke

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von eisenhaltigen metallurgischen Schlacken sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, daß Konverterschlacke eine hochbasische Schlacke ist, die von einem Konverterstahlwerk hergestellt wird. Tabelle 1 zeigt die chemischen Zusammensetzungen, die Basizität und die Schmelzpunkte von Konverterschlacke und Hochofenschlacke. Wie diese Tabelle zeigt, hat die Konverterschlacke eine hohe Basizität (CaO/SiO₂) von 2,5 bis 4,7, während die Gehalte an CaO, SiO₂ und T- Fe sich in der Schlacke stark in Abhängigkeit von den Verfahrensbedingungen ändern.

Tabelle 1

Chemische Zusammensetzung und Schmelzpunkte
von Hochofenschlacke und Konverterschlacke

Chem. Hochofenschlacke Konverter-

Zusammensetzung schlacke

AI₂O₃, %
T-Fe, %
MgO, %
MnO, %
TiO₂, %
P₂O₅, %
S, %
F, %
CaO/SiO₂

12-18

0,2-1,2

2,0-7,0

0,5-2,0

0,5-2,2

0,02-0,10

0,70-1,50

tr.

1,1-1,3

Schmelzpunkt, "C 1,360-1,430

0,5-1,5

8,0-25,0

1,2-4,0

1,0-8,0

0,5-1,5

1,5-3,0

0,06-0,20

0,3-0,9

2,5-4,7

1,450-1,630

CaO, %
SiO,. %

40-43
32-36

35-59
10-18

Beachte:

Bei der Angabe des T · Fe-Gehaltes in % sind kleine Eisenteilchen, die in der Konverterschlacke physikalisch gemischt sind, nicht enthalten.

Daher liegt der Schmelzpunkt der Konverterschlacke zwischen 1450⁰C und 1630⁰C, der um 80⁰C bis 130⁰C höher ist als der Schmelzpunkt der Hochofenschlacke, der zwischen 1360⁰C und 1430⁰C liegt. Aus diesem Grund ist die Fluidität der Konverterschlacke bei gleicher Temperatur wesentlich geringer als die der Hochofenschlacke. Auf der Oberfläche der Konverterschlacke, die sich in der Schlackenpfanne vom

jo Konverter befindet, bilden sich rasch verfestigte Schichten.

Soll von einer Konverterschlacke in einer trockenen Schlackengrube ein Schlackenguß aus dünnen, zahlreichen Schichten hergestellt werden, dann ist ein

si Fluß in Form von dünnen Schichten schwierig zu erreichen, weil die Fluidität der Konverterschlacke schlecht ist. Es werden dadurch teilweise luppenförmige Blöcke gebildet.
Die Granulierung der geschmolzenen Konverterschlacke ist sehr gefährlich, weil die Fluidität der Schlacke gering ist und während des Granulierens Explosionen auftreten können. Zur Erklärung der Ursache dieser Explosionserscheinungen konnte noch keine eindeutige Theorie gefunden werden. Im allgemeinen wird jedoch angenommen, daß kleine metallische Eisenteilchen in der Konverterschlacke und die Schlackenfluidität in Zusammenhang mit den Explosionserscheinungen stehen.
Die in der Schlacke beobachteten kleinen metallisehen Eisenteilchen sind oxidiert und geröstet und erhalten nach dem Verfestigen der Schlacke eine rötlichbraune Farbe. Die Eisenteilchen fallen von der verfestigten Schlacke ab.
Aus diesem Grunde wird eine zweckvolle Verwendung der Konverterschlacke stark beeinträchtigt.

Sowohl in der luppenförmigen als auch in der granulierten Schlacke tritt mit der Zeit, obwohl ein gewisser, von der Abkühlgeschwindigkeit und der Behandlungsweise abhängender Unterschied besteht, eine

chemische Änderung des freien Kalkes in der Konverterschlacke auf, d. h., es werden Verfallserscheinungen beobachtet. Es werden auch Staubbildungserscheinungen beobachtet, die als Folge der Expansion innerhalb der Schlacke auftreten. Wenn die Konverterschlacke Regenwasser ausgesetzt wird, werden bekanntlich große Mengen an freiem Kalk gelöst.

Wie frühere Untersuchungen gezeigt haben, wird beim Konverterverfahren zugegebener Kalk nicht vollstän-

dig verschlackt. Es hat sich aber gezeigt, daß der Kalk gleichmäßig, mikroskopisch in der Schlacke verteilt ist. Es wurde festgestellt, daß eine enge Beziehung zwischen der Basizität der Schlacke und dem nicht verschlackten Kalkgehalt besteht. Wenn die Basizität CaO/SiO₂ der Schlacke vergrößert win!, nimmt der Anteil des nicht verschlackten Kalkes zu, und wenn die Basizität unter einen Wert von 2,0 sinkt, wird nicht verschlackter Kalk kaum beobachtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von insbesondere Konverterschlacken beseitigt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Verfahren der eingangs genannten Art in der Kombination der folgenden drei Verfahrensschritte:

1. Einstellen der Zusammensetzung der Schlacke, die durch Mischen von geschmolzener Hochofenschlacke mit Konverterschlacke oder einer eisenhaltigen metallurgischen Schlacke mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung im Gewichtsverhäitnis von 1 : 1,5 bis 1 :9,5 gebildet wird, so daß die Zusammensetzung der entstehenden Schlacke in einem Bereich von CaO/SiO₂ = 1,3 bis 1,65, T-Fe = 2 bis 8% und Al₂O₃ = 7 bis 18% liegt.

2. Das metallische Eisen in der Schlacke wird durch Oxidation entfernt, wobei ein sauerstoffhaltiges Gas unter Verwendung einer drehbaren Rohrlanze in die Schlacke geblasen wird, um eine gleichmäßige Schlackenzusammensetzung zu erhalten.

3. Durch langsames oder rasches Abkühlen der Schlacke wird eine luppenförmige oder eine granulierte Schlacke erhalten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wassergekühlte Lanze zum Blasen des sauerstoffhaltigen Gases in die eisenhaltige, geschmolzene Schlacke aufweist, daß eine Stützeinrichtung zum Abstützen des oberen Teiles der Lanze und zum Drehantrieb der Lanzenhauptachse vorgesehen ist, daß die Lanze höhenverstellbar ist, daß die wassergekühlte Lanze ein einziges oder ein mehrfach verzweigtes Rohr aufweist, das am freien Ende mit Auslaßöffnungen für das sauerstoffhaltige Gas versehen ist, und daß das Zweigrohr unter einem Winkel von weniger als 90° zu dem vertikal hängenden Lanzenschaft liegt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem Diagramm die Beziehung zwischen den Schmelzpunkten einer synthetischen Schlacke und dem Mischungsverhältnis von Hochofenschlacke und Konverterschlacke,

F i g. 2 verschiedene Ausführungsformen von Lanzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei k den aus den Lanzendüsen austretenden Sauerstoffstrom angibt,

Fig. 3 im Querschnitt die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei 9 ein Getriebe für den Lanzenantrieb, 10 die Schlackenpfanne, 12 einen Kühlwassereinlaß eines rotierenden Anschlusses des mehrfach verzweigten Rohres und 14 einen Kühlwasserauslaß darstellen.

Im folgenden wird die Erfindung im wesentlichen anhand einer Konverterschlacke beschrieben. Anstelle dieser Konverterschlacke können auch andere eisenhaltige, metallurgische Schlacken mit einer ähnlichen chemischen Zusammensetzung verwendet werden.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, mit denen im wesentlichen verschiedene Fehler von Konverterschlaclten und Schwierigkeiten bei der Verarbeitung beseitigt werden sollen. Die Konverterschlacke hat eine hohe Basizität und einen hohen Eisengehalt. Außerdem treten große Schwankungen in der Zusammensetzung und in der Schmelztemperatur auf. Es sind daher Maßnahmen zur Erniedrigung der hohen Schmelztemperaturen der Schlacke, der Basizität, Verringerung in den Schwankungen der Zusammensetzung und Erniedrigung des Eisengehaltes der Schlacke erwünscht. Dies soll durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erreiciit werden.

Zur Verbesserung der chemischen Zusammensetzung der Schlacke ist in der Vergangenheit ein Verfahren zur Herstellung einer synthetischen Schlacke in Betracht gezogen worden, bei dem der Schlacke eine pulverförmige, feste Verbindung zugegeben worden ist, um eine gewünschte chemische Zusammensetzung zu erreichen. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch, daß zum Schmelzen der festen Teilchen eine hohe Energie notwendig ist.
Gemäß der Erfindung werden die oben beschriebenen verschiedenen Fehler der Konverterschlacke verringert, indem die in Eisenerzeugungsfabriken erzeugte Hochofenschlacke in geschmolzenem Zustand der Konverterschlacke zugegeben und mit dieser gemischt und verrührt wird.

jo Als Grundversuch ist Hochofenschlacke, die unterschiedliche, durch ihre Vorbehandlung sich ergebende Zusammensetzung hat, in verschiedenen Verhältnissen der Konverterschlacke zugemischt worden. Dann sind Schmelzpunkte der synthetischen Schlacke, die durch

j5 Schmelzen der beiden Schlacken erzeugt wurde, erhalten worden.

Die chemischen Zusammensetzungen und Schmelzpunkte der Hochofenschlacke und der Konverterschlacke, die bei diesen Versuchen verwendet worden sind, liegen in einem großen Bereich, wie Tabelle I zeigt.

Die Basizität der Hochofenschlacke betrug CaO/ SiO₂ = 1,1-1,3, und die Schmelzpunkte lagen zwischen 1360⁰C und 1430°C. Die Konverterschlacke hingegen hat eine Basizität von CaO/SiO₂ = 2,5 bis 4,7 und Schmelzpunkte von 145O°C bis 1630' C.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Fig. 1 dargestellt. Die obere Grenze der Schmelzpunkte ist durch die Kurve CD und die untere Grenze durch

so die Kurve EF dargestellt. Die Schmelzpunkte der Versuchsproben lagen meist in diesem Temperaturbereich. In Fig. 1 ist das Mischungsverhältnis von Hochofenschlacke und Konverterschlacke angegeben, wobei die Summe der beiden Schlacken als 100 angenommen wird. Die Schmelzpunkte der synthetischen Schlacke bei einem Konverterschlacken-Mischungsverhältnis von Null bis 20% betragen 1360°C bis 1410C. Diese Schmelzpunkte unterscheiden sich nicht sehr von den Schmelzpunkten der Hochofenschlacke. Bei einem Konverterschlacken-Mischungsverhältnis von 20 bis 30% steigt der Schmelzpunkt allmählich von 1370 C bis 1450°C. Bei Konverterschlacken-Mischungsverhältnissen oberhalb von 30° steigt der Schmelzpunkt rasch an, und die Unterschiede zwischen den Maximal- und Minimalwerten werden allmählich größer. Der Schmelzpunkt hat einen Maximalwert fu. ein Mischungsverhältnis von 70 bis 80% und encicht zum Teil Werte über 1650⁰C. Bei Mischungsverhältnissen

oberhalb 80% wird der Schmelzpunkt wieder verringert.

Es hat sich herausgestellt, daß die großen Schwankungen des Schmelzpunktes der Konverterschlacke von 1630 C bis 1450⁰C von der Basizität der Konverterschlacke und den TFe-Gehalt durch diesen Versuch beeinflußt sind.

Wie oben beschrieben, entsprechen die Schmelzpunkte der synthetischen Schlacke, die durch Mischen von Hochofenschlacke und Konverterschlacke mit verschiedenen Verhältnissen erzeugt wird, nicht den Werten, die aus dem Mischungsverhältnis und den Schmelzpunkten der Hochofenschlacke und der Konverterschlacke selbst erwartet werden. Die Tatsache, daß der Schmelzpunkt der synthetischen Schlacke ι·> außerordentlich hohe Werte für Mischungsverhältnisse von 70% bis 80% aufweist, wird durch Betrachten des quaternären Gleichgewichtsdiagramms

CaO-SiO₂-AI₂O₃-FeO

und durch Analysieren der Versuche bestätigt.

Der Bereich der chemischen Zusammensetzung der synthetischen Schlacke, die durch Mischen der beiden Schlacken bei bestimmten Verhältnissen erhalten wird, ist bei der Erfindung begrenzt worden. Ein erster Grund hierfür ist, daß dann, wenn eine größere Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der synthetischen Schlacke und dem Schmelzpunkt der synthetischen Schlacke besteht, nachfolgende Verfahren vor- jii teilhafter durchgeführt werden können. Wenn beispielsweise die Hochofenschlacke mit einer Temperatur von 1390 C gleichmäßig mit einer Konverterschlacke bei einer Temperatur von 1680 C in einer Gießpfanne zur Aufnahme einer geschmolzenen 3> Schlacke gemischt wird, ist die Temperatur der gebildeten synthetischen Schlacke offensichtlich, bezogen auf das Mischungsverhältnis der beiden Schlacken, meist proportional, wie dies die Kurve AB in Fig. 1 zeigt.

Wie oben beschrieben, liegt der Schmelzpunkt der synthetischen Schlacke im Temperaturbereich zwischen den beiden Kurven CD und EF. Wenn die Temperatur der hergestellten synthetischen Schlacke 50 bis IUO C höher ist al··, der Schmelzpunkt der synthetischen Schlacke, dann können nachfolgende Verfahrensschriitc noch effektiver durchgeführt werden. Daher wird die Grenze des Konverterschiacken-Mischungsverhäitnisses vorteilhaft auf 40% festgesetzt.

Ein zweiter Grund für die Begrenzung des Bereiches der chemischen Zusammensetzung der synthetischen Schlacke bei bestimmten Verhältnissen liegt darin, daß in jeder Konverterschlacke die Bildung von Einschlüssen und Verschlackungserscheinungen nicht vermieden werden können, hauptsächlich von ihrer ehemischen Zusammensetzung. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Konverterschlacke durch Erzeugung einer synthetischen Schlacke durch Mischen mit Hochofenschlacke in einen Bereich stabiler chemischer Zusammensetzung umgewandelt. mi

Durch Erniedrigung der Basizität der synthetischen Schlacke unter einen Wert von 1,65 (CaO/SiOj = 1,65) wird in der Konverterschlacke enthaltener, nicht verschlackter Kalk vollständig gelöst, und eine komplizierte Verbindung, die hauptsächlich 3 CaO ■ SiO₃ μ enthält, das in hochbasischem Bereich auftritt, verschwindet. Auch eine komplizierte Verbindung, die hauptsächlich aus 2CaO · SiOi besteht, wird stark verringert. Dadurch kann eine außergewöhnliche Aus dehnung dieser Komponenten, die von einer Umwandlung des a-ß-y-Typs begleitet wird, erheblich verringert werden.

DerTFe-Gehalt in der Konverterschlacke liegt meis in der Form von FeO vor. Der Gehalt an FeO kann auf einfache Weise durch Mischen mit Hochofen schlacke verringert werden. Um insbesondere Ein schlußerscheinungen der synthetischen Schlacke zu verhindern, wird der TFe-Gehalt der Schlacke be grenzt auf 2 bis 8%. Der AI₂O₃-GehaIt in der synthetischen Schlacke ist auf einen Prozentgehalt unterhalb 18% begrenzt worden, um den Schmelzpunkt der synthetischen Schlacke niedrig zu halten.

Wenn das Konverterschlacken-Mischungsverhiiltni in bezug auf die Hochofenschlacke so gewählt wird daß die resultierende Schlackenzusammensetzung in nerhalb der chemischen Zusammensetzung liegt, di durch die Erfindung bestimmt ist, für ein Konverter-Schlackengewicht 1, dann wird das Hochofenschlacken gewicht notwendigerweise 1,5 bis 9,5.

Wird eine so hergestellte synthetische Schlack schnell oder langsam abgekühlt, wie es im Ausfüh rungsbeispiel beschrieben ist, kann eine zweckvolle mit Hochofenschlacke vergleichbare Schlacke erhaltet werden, weil der Gehalt an freiem Kalk gering is und Verschlackungs- und Einschlußerscheinungen nu in geringem Maße auftreten.

Aber sogar nachdem beide Schlacken innerhalb de: erfindungsgemäßen Verbindungsbereiches gemisch werden, treten sehr kleine metallische Eisenteilchei auf, die in der Konverterschlacke verteilt sind. Dies metallischen Eisenteilchen können erfindungsgemä äußerst wirksam und einfach durch Oxidationsverbren nung der metallischen Teilchen entfernt werden, inden ein Sauerstoff enthaltendes Gas in die Schlacke geleite wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchfüh rung dieses Verfahrens ist so ausgebildet, daß ent sprechend den Eigenschaften der eisenhaltigen, metalli sehen Schlacke und den Mischungsrührbewegungei ein großer Oxidationsbereich in kurzer Zeit wirkungs voll ausgeführt werden kann.

Eine wassergekühlte Sauerstofflanze gemäß der Er findung zur Durchführung der Oxidation und de Umrührens der geschmolzenen Schlacke hat an ihren Ende ein einziges oder ein vielfach verzweigtes Rohr das an seinem Ende Sauerstoffausblasöffnungen aufweist und bis zu 90° zur Hauptachse der Lanze ge neigt ist, wie die Ausführungsbeispiele a, b und
■in Fig. 2 zeigen.

Bei dem in Fig. 2a dargestellten Ausführungsbei spiel liegt das Abzweigrohr unter einem Winkel vor etwa 30° zum Hauptrohr. Die Lanze gemäß Fig. 21 weist zwei Abzweigrohre auf, die ähnliche Lanzen enden haben. Die in Fig. 2c dargestellte Ausführung? form weist mehrere Abzweigrohre auf, deren Lanzen enden in unterschiedlichen Höhen liegen.

Zur Rotation der Lanze in jeder Richtung ist ai dem Lanzenstützteil eine Antriebseinrichtung mon ticrt. Das Blasen von sauerstoffhaltigem Gas und Ro tieren der Lanzenachse kann zur gleichen Zeit durch geführt werden. Der Sauerstoffgasstrom wird in aiii Richtungen geblasen. Durch Rotation der Lanze win mechanisch gerührt. Durch diese beiden Maßnähmet wird eine wirksame Rührwirkung erreicht. Durch Ro tation des geneigten Lanzenteilcs kommt der wassei gekühlte Teil der Lanze in Berührung mit der hoch

erhitzten Schlacke, so daß eine Erstarrung der Schlacke nahe der Lanze verhindert wird. Die Lanze ist mit einer Höhenverstelleinrichtung ausgerüstet, so daß die Lanze in eine geeignete Lage geführt werden kann.

Da mit dieser Vorrichtung eine sehr starke Rühr- ^r> wirkung erreicht wird, kann das Mischen der Hochofenschlacke und der Konverterschlacke, die unterschiedliche Viskosität und unterschiedliches spezifisches Gewicht und unterschiedliche Temperatur haben, äußerst wirkungsvoll durchgeführt werden.

Bei der Erfindung wird das sauerstoffhaltige Gas durch eine Lanze in die geschmolzene Schlacke geblasen. Dabei kann die Lanze in die Schlacke eingetaucht oder auch oberhalb der Schlacke angeordnet sein.

Durch Blasen des sauerstoffhaltigen Gases in die synthetische Schlacke werden gleichzeitig das metallische Eisen durch Oxidation entfernt und die geschmolzene Schlacke gerührt. Die Fluidität der synthetischen Schlacke ist nach dem vollständigen Entfernen des metallischen Eisens genauso gut wie die der Hochofenschlacke. Bei der Schlackengranulierung werden keine Explosionserscheinungen beobachtet. Daher können herkömmliche Vorrichtungen zur Schlackengranulierung von Hochofenschlacke gefahrlos verwendet werden. Da die Basizität und das T-Fe der synthetischen Schlacke höher sind als die der Hochofenschlacke, sind das spezifische Gewicht und die Dichte größer. Dadurch haben die bei der Schlackengranulierung entstehenden Schlackenteil- so chcn eine größere Festigkeit als die Schlackenteilchen von Hochofenschlacke. Der Gehalt an freiem Kalk beträgt 0,05 bis 0,08%, der fast der gleiche ist wie bei Hochofenschlacke. Im Vergleich zu dem Gehalt an freiem Kalk von 0,3 bis 1,5% bei Konverterschlacke y, ist dieser Wert sehr gering. Daher lassen sich die Schlackenteilchen der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten synthetischen Schlacke vorteilhaft verwenden.

Wenn ein dünner, mehrschichtiger Schlackenguß in einer Schlackengrube mit Oxidationsbehandlung der synthetischen Schlacke durchgeführt wird, hat die so erzeugte luppenförmige Schlacke bessere physikalische Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Festigkeit, als die Hochofenschlacke, weil die Fluidität gut und der Gehalt an freiem Kalk gering ist. In dieser luppenförmigen Schlacke wurden keine metallischen Eisenteilchen beobachtet.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird die Zusammensetzung der Konverterschlacke zur Zeil des Abstiches vorausgesetzt.

Die Menge an Hochofenschlacke zur Erzielung der geforderten chemischen Zusammensetzung der synthetischen Schlacke ist vorhanden. Dann wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt. Die Konverterschlacke kann unabhängig von ihrer Basizität und Zusammensetzung ohne Gefahr wirkungsvoll verwendet werden.

Im folgenden werden Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

In eine Schmelzschlackenpfanne, die 12 t von geschmolzener Hochofenschlacke enthält, die die in Tabelle 2 angegebene chemische Zusammensetzung aufweist und einen CaO/SiO₂-Wert von 1,21, eine Temperatur von 1410°C und ein spezifisches Gewicht von 2,91 hat, werden 4 t geschmolzener Konverterschlacke mit der in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung, mit einem CaO-SiO2-Wert von 3,95, einer Temperatur von 1650"C und einem spezifischen Gewicht von 3,79 zugegeben und vermischt. Anschließend wird die Pfanne zu einer Schlackenverarbeitungsfabrik transportiert.

Tabelle 2

CaO/ Chemische Zusammensetzung, %
SiO₂

SiO₂ CaO Al₂O., TFc MnO TiO₂ MgO P₂O₅

Metalli- Temperasches ratur beim Eisen, Mischen

Hochofen- 1,21 35,09 42,46 14,02 0,80 0,56 0,73 2,46 0,04 1,45 - 1410 C

schlacke

Konverter- 3,95 13,12 51,83 0,82 17,62 4,11 1,55 3,14 2,32 0,20 4,5 1650 C

schlacke

*) Diese Spalte zeigt den metallischen Eisengehalt, der physikalisch in der Konverterschlacke gemischt ist und sich von der chemischen Zusammensetzung unterscheidet.

Nach 7 Minuten wird die Schlacke in eine ebene, 3 m breite und 6 m lange Schlackengießgrube gegossen und langsam abgekühlt. Dann wurde die Grube in 18 gleiche Abschnitte unterteilt. Aus jedem Teil wurden Proben entnommen und die chemische Zusammensetzung analysiert. Die Ergebnisse sind in ω Tabelle 3 angegeben, die die theoretische chemische Zusammensetzung der synthetischen Schlacke angibt, d. h. die chemische Zusammensetzung, die aus dem Mischungsverhältnis erhalten wird und wobei angenommen wird, daß bei jeder Schlackenzusammen- _b$ Setzung beide Schlacken vollständig gemischt sind. Die tatsächliche chemische Zusammensetzung der synthetischen Schlacke zeigt beträchtliche Schwankungen, die davon abhängen, wo die Probe entnommen worden ist, wie Tabelle 3 zeigt. Daraus ergibt sich, daß eine gleichmäßige Zusammensetzung der synthetischen Schlacke durch natürliches Mischen nicht erhalten werden kann. Insbesondere der physikalisch gemischte Metalleisengehalt schwankt sehr stark.

Unmittelbar nach dem ersten Guß in die Schlackengießgrube wurde reines SauerstolTgas 8 Minuten lang kontinuierlich mit einer Menge von 4Nm³/min mit einem Stahlrohr, das einen Durchmesser von 1,9 cm hat, in die verbleibenden 12 t synthetische Schlacke geblasen. Nach ausreichender Oxidation und nach ausreichendem Mischen wurden 6 t der Schlacke in die ebene Schlackengießgrube gegossen, die die glei-

809 615/472

chen Abmessungen wie bei dem vorigen Ausführungsbeispiel hatte, und langsam abgekühlt. Wie oben beschrieben, wurden an 18 Stellen ι ,uuki uiuiiuiiimen und die chemische Zusammensetzung analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusi.......~.._b~^J.'.>.

Wie Tabelle 4 zeigt, sind die Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung der synthetischen Schlacke, die in die Grube gegossen wurde, nach dem Oxidationsblasen sehr gering. Die metallischen Eisenteilchen, die in der Schlacke physikalisch gemischt sind, zeigen geringe Werte, weil sie durch Oxidation aus der Schlacke entfernt worden sind.

Unmittelbar nach dem zweiten Abschlacken wurden 3 t der verbleibenden synthetischen, geschmolzenen Schlacke mit einer Schlackengranuliervorrichtung gra-

10

nuliert. Die Fluidität der Schlacke war hervorragend, so daß der Fluß von konstanter Größe leicht war uiiiic explosion. L/ic

der granulierten Schlacke ist in Tabelle 5 angegeben.

kungen und die metallischen Eisenteilchen, uie in der Schlacke physikalisch gemischt sind, sehr geringe Werte auf.
Die physikalischen Eigenschaften der erstarrten syn-

Hi thetischen Schlacke nach der Oxidationsbehandlung und einem langsamen Abkühlen der obenbeschriebenen Probe und die physikalischen Eigenschaften der erstarrten Hochofenschlacke und Konverterschlacke, die in die gleiche Gießgrube gegossen worden

π sind, sind in Tabelle 6 angegeben.

Tabelle 3

CaO/SiOi Chemische Zusammensetzung, %

SiO₂ CaO

AI₂O-,

T-Fe

Theoretische ehem. Zusammen- 1,51
Setzung der synthetischen Schlacke

Tatsächliche chemische Zusammen- 1,46-

Setzung der synthetischen Schlacke 1,61

29,60

28,20-31,15 44,80

43,55-45,90

10,72

8,26-13,15

5,01

3,95-6,09

(Fortsetzung)

Chemische Zusammensetzung, % MnO TiO₂ MgO

P₂O₅

Metallisches liisen, %

Theoretische ehem. Zusammen- 1,45
setzung der synthetischen Schlacke
Tatsächliche chemische Zu- 1,16-

sammensetzung der synthetischen 1,74
Schlacke

0,94

0,61

1,14

1,13

0,79-	2,50-	0,39-	0,90-	0,65-
1,08	2,86	0,82	1,42	2,72

Tabelle 4

CaO/SiO₂ Chemische Zusammensetzung, %

SiO₂ CaO Al₂O₁

T-Fe

Theoretische ehem. Zusammensetzung der synthetischen Schlacke

Chemische Zusammensetzung der
synthetischen Schlacke nach
Oxidationsmischen

1,51

29,60 44,80

10,72

6,14

,49-	29,49-	44,50-	10,18-	5,72
,54	30,45	45,43	11,61	6,58

(Fortsetzung)

Chemische Zusammensetzung, % MnO . TiO₂ MgO

P₂O₅

Gehalt an

metallischen

Bisenteilchen,

Theoretische ehem. Zusammen- 1,45
setzung der synthetischen Schlacke

Chemische Zusammensetzung der 1,12 —
synthetischen Schlacke nach 1,59

Oxidationsmischcn

0,94

0,61

1,14

0,82-	2,38-	0,52-	0,50-	0,02
1,06	2,81	0,73	0,77	0,04

Tabelle 5

	CaO/SiO	Chemische Zusammensetzung %	CaC)	0,61	10,22-	6,14
		SiO₂	t4,5U		11,42
Theoretische ehem. Zusammen	1,0 1	2V,0U		0,37-		5,74-
setzung der synthetischen Schlacke			44,40-	0,64		6,48
Chemische Zusammensetzung des	1,48-	29,06-	45,28
Schlackengranulats	1,53	29,94			S	Gehalt an
(Fortsetzung)					1,14	metallischen
	Chemische	Zusammensetzung, %				Eisenteilchen, %
				0,48-	0
	MnO	TiO₂ MgO	0,65
Theoretische ehem. Zusammen	1,45	0,94 2,63		0,02 -
setzung der synthetischen Schlacke				0,03
Chemische Zusammensetzung des	1,44-	0,78- 2,39-
Schlackengranulats	1,86	1,04 2,62

Tabelle 6

CaO/SiO₂	Freier Kalk,	Physikalische	Eigenschaften	Druck-Bruch-	Druckfestig
		Gewicht	wahres spe	Festigkeit,	keit in einer
		eines Ein	zifisches		Richtung,
		heits-	Gewicht	kg/cm³*)	kg/cnr
	%	volumens

Hochofenschlacke 1,21 0,182 1,84 2,91 122,1 22,0

Konverterschlacke 3,95 4,145 2,90 3,79

Synthetische Schlacke 1,52 0,195 2,10 3,14 240,5 35,1

*) Durch brasilianische Festigkeitsprüfung.

Der Gehalt an freiem Kalk der erstarrten Schlacke ist für die synthetische Schlacke und die Hochofenschlacke nahezu gleich. Der freie Kalk der Konverterschlacke hat aber einen über 20fach größeren Wert. Die physikalische Festigkeit der synthetischen Schlacke ist wesentlich größer als die der Hochofenschlacke.

Die physikalischen Eigenschaften der granulierten synthetischen Schlacke und der Hochofenschlacke sind in Tabelle 7 angegeben. Beide Schlacken haben etwa den gleichen Gehalt an freiem Kalk, der aber wesentlich geringer ist als der Gehalt an freiem Kalk (0,3 bis 1,5%) der Konverterschlacke.

Eine synthetische Schlacke, die die gleiche Zusammensetzung wie in Tabelle 3 hat, wurde unter Verwendung der Vorrichtung zur Bearbeitung eisenhaltiger, metallurgischer Schlacken (Fig. 2) oxidiert und umgerührt.

Wie Fig. 3 zeigt, wurde die gemischte Schlacke3 mit einem Wagen 7 nach rechts unter die Lanze 1 gefahren. Die Welle 6 wird durch einen Antrieb, mit dem auch der Arm 4 in der Höhe verstellt werden kann, rotierend angetrieben und der Arm abgesenkt. In eine Saucrstoffeinlaüöfthung 13 eines drehbaren Anschlusses 11, der mehrere Rohre aufweist, wird reiner Sauerstoff geblasen. Die rotierende Lanze 1 wird abgesenkt und in die geschmolzene Schlacke eingetaucht.

-H Bei diesem Versuch wurde aus der Lanze 1, die zwei Zweigleitungen 2 aufweist, die einen Winkel von 30° mit dem vertikalen Lanzenabschnitt aulweisen, reines Sauerstoffgas in die geschmolzene synthetische Schlacke geblasen. Die Schlacke hatte ein Gewicht

ίο von ungefähr 6 t, und das Sauerstoffgas wurde kontinuierlich 5 Minuten lang in einer Menge von 6 NmV min in die Schlacke geblasen. Nach dem Umrühren durch den Sauerstoffgasslrom wurde die Schlacke in die Schlackcngießgrubc gegossen und langsam ab-

v-, gekühlt. An 18 Stellen wurden Proben der synthetischen Schlacke entnommen und ihre chemische Zusammensetzung analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 angegeben.
Die Schwankungen in der chemischen Zusammcn-

M) Setzung der synthetischen Schlacke, die durch dieses Verfahren erhalten wird, und die metallischen Hisentcilchcn, die physikalisch gemischt sind, haben geringe Werte und zeigen die Wirksamkeit der erfindungsgcmäßcn Vorrichtung. Da die rotierende, wassci-

hi gekühlte Lanze in Berührung mit sehr heißen Schlackcnteilchen kommt, blieb nur ein sehr kleiner Teil der Schmelze an der wassergekühlten Lanze hängen.

Die oben beschriebenen Wirkungen treten auf, wenn die Erfindung in einem integrierten Eisen- und Stahlwerk durchgeführt wird. Es können aber nicht nur Konverterschlacken, sondern auch eisenhaltige me-

tallurgische Schlacken mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung wirkungsvoll verwendet werden, ohne daß Verunreinigungsprobleme auftreten.

Tabelle 7

	CaO/ Freier	Teilchengröße	3-2 mm	2-1 mm	TiO₂	MgO	CaO	P₂O₅	Hierzu 2 Blatt Zeichnungen	1 -0,5 mm weniger	als Durch
	SiO₂ Kalk,						43,55 ~			0,5 mm	schnitt
	%	5-3 mm			0,79-	2,50-	45,90	0,39-			mm
			14,8%	46,8%	1,08	2,86	44,50-	0,82	27,5% 8,0%	1,41
			15,1	46,7	0,82-	2,38-	45,43	0,52-	27,6 7,6	1,43
Hochofenschlacke	1,21 0,05	2,9%			1,06	2,81	43,8-	0,73
Synthetische	1,50 0,07	3,0			0,91-	2,4-	45,9	0,4-
Schlacke				Chemische Zusammensetzung, %	0,95	2,8		0,6
Tabelle 8				SiO₂			Al₂O.,	T-Fe
	CaO/SiO₂		28,20-			8,26-	3,95-
		31,15		13,15	6,09
Vor Sauerstoffrühren	1,46-	29,49-		10,18-	5,72-
	1,61	30.45		11,61	6,58
Herkömmliches Blasen	1.49-	29,50-		10,0-	5,52-
mit Lanzen	1,54	30,2		11,2	6,29
Erfindungsgemäße	1,47-
Vorrichtung	1,51	Chemische Zusammensetzung, %			Gehalt an
(Fortsetzung)					metallischen
	MnO	S	Eisen
			teilchen,
	1,16-	0,9-	0,65-
	1,74	1,42	2,72
Vor Sauerstoffrühren	1,12-	0,5-	0,02-
	1,59	0,77	0,04
Herkömmliches	1,2-	0,9-	0,02-
Blasen mit Lanzen	1,6	1,0	0,03
Erfindungsgemäße
Vorrichtung

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von eisenhaltigen metallurgischen Schlacken, gekennzeichnet durch die folgenden drei Verfahrensschritte:

1) Einstellen der Zusammensetzung der Schlacke, die durch Mischen von geschmolzener Hochofenschlacke mit Konverterschlacke oder einer eisenhaltigen metallurgischen Schlacke mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung im Gewichtsverhältnis von 1 :1,5 bis 1 :9,5 gebildet wird, so daß die Zusammensetzung der entstehenden Schlacke in einem Bereich von Ca(VSiO₂ = 1,3 bis 1,65, T-Fe = 2 bis 8% und Al₂O₃ = 7 bis 18% liegt.

2) Das metallische Eisen in der Suhlacke wird durch Oxidation entfernt, ,vobei ein sauerstoffhaltiges Gas unter Verwendung einer drehbaren Rohrlanze in die Schlacke geblasen wird, um eine gleichmäßige Schlackenzusammensetzung zu erhalten.

3) Durch langsames oder rasches Abkühlen der Schlacke wird eine luppenförmige oder eine granulierte Schlacke erhalten.