DE2648220B2 - Verfahren zur Behandlung von eisenhaltigen metallurgischen Schlacken und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Behandlung von eisenhaltigen metallurgischen Schlacken und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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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.
Chemische Zusammensetzung und Schmelzpunkte
von Hochofenschlacke und Konverterschlacke
von Hochofenschlacke und Konverterschlacke
Chem. Hochofenschlacke Konverter-
Zusammensetzung schlacke
AI2O3, %
T-Fe, %
MgO, %
MnO, %
TiO2, %
P2O5, %
S, %
F, %
CaO/SiO2
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,. %
SiO,. %
40-43
32-36
32-36
35-59
10-18
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.
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.
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.
■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.
CaO/ Chemische Zusammensetzung, %
SiO2
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-
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.
CaO/SiOi Chemische Zusammensetzung, %
SiO2 CaO
AI2O-,
T-Fe
Theoretische ehem. Zusammen- 1,51
Setzung der synthetischen Schlacke
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-
setzung der synthetischen Schlacke
Tatsächliche chemische Zu- 1,16-
sammensetzung der synthetischen 1,74
Schlacke
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 |
CaO/SiO2 Chemische Zusammensetzung, %
SiO2 CaO Al2O1
T-Fe
Theoretische ehem. Zusammensetzung der synthetischen Schlacke
Chemische Zusammensetzung der
synthetischen Schlacke nach
Oxidationsmischen
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
setzung der synthetischen Schlacke
Chemische Zusammensetzung der 1,12 —
synthetischen Schlacke nach 1,59
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 |
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 |
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-
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.
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 (3)
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.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8235 | Patent refused |