DE4030272A1 - Verfahren zur herstellung wiederverwendbarer produkte aus metallischen schlaemmen mit oelanhaftungen und anderen verunreinigungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wiederverwendbarer Produkte aus metallischen Schlämmen mit Ölanhaftungen und anderen Verunreinigungen in einem Schachtofen mit rohrartiger Beschickungsvorrichtung, wo zusätzlich metallurgische Behandlungen an den hier erzeugten Schmelzprodukten im gleichen Herstellungsverfahren durchgeführt werden, indem der Schachtofenherd oder ein zusätzlicher Herd am Ende des Schachtofens mit bekannten Aufblas- und Einblasvorrichtungen aus der Stahlherstellung ausgerüstet wird, damit Luft oder sonstige Gase in oder durch die hier erzeugten Schmelzprodukte geblasen werden können, was auch zusätzliches Einblasen von Feststoffen ermöglicht; darüber hinaus ist der Schachtofenherd zusätzlich mit verschiedenen elektrischen Aufheizverfahren auszurichten, was die metallurgische Behandlungsmöglichkeit optimiert, nach P 40 06 261.9-24.

Bei der praktischen Anwendung dieses Verfahrens haben Kleinversuche erkennen lassen, daß die metallurgische Behandlung auf dem Schachtofenherd einen erhöhten Verschleiß der feuerfesten Herdauskleidung zeigt, der von den flüssigen Eisenoxiden der oben benannten Stoffe abzuleiten ist.

Da es keine Verfahren gibt, in welchen große Mengen flüssige Eisenoxide zu behandeln sind, hinkt die Feuerfestindustrie hier nach. Sie kennt die Problematik und ist dabei vorhandene Qualitäten zu verbessern.

Ein weiterer Nachteil dieser Verfahrenweise ist dadurch gegeben, daß das reine flüssige Eisenoxid bei der Reduktionsbehandlung auf dem Schachtofenherd zu spontan reagiert, was das Zuführen der Reduktionskohle behindert.

Als Nachteil ist hier auch zu benennen, daß sich diese Verfahrensweise nur auf die oben genannten Stoffe beschränkt, weil sie keine Stahl- und Gußeisenherstellung als Endprodukt erlaubt. Sie kann sich so nur auf relativ geringe Mengen beziehen, die bei etwa 100.000 Jahrestonnen liegen.

Eine großtechnische Nutzung dieser Verfahrensweise ist mit diesen Mengen nicht zu ermöglichen.

Dahingegen fallen mengenmäßig etwa 30 Millionen Jahrestonnen an Feineisenerzen an, die verhüttet werden müssen, die aber, wie oben benannte Stoffe Eisenoxide sind und mit Altölen oder mit oben benannten Stoffen vermischt ebenfalls in flüssige Eisenoxide überführbar sind.

Die Verflüssigung der Feineisenerze ist billigst zu ermöglichen; sie wäre aber nur dann zweckmäßig, wenn aus dem flüssigen Zustand in einfacher und billiger Weise eine Stahl- und Gußeisenherstellung ermöglicht werden könnte.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach P 40 06 261.9-24 so zu verbessern, daß nicht nur die benannten Stoffe, sondern auch Feineisenerze im gleichen Schachtofen verflüssigt und in Stahl- und Gußeisenprodukte überführt werden.

Gleichzeitig werden die oben benannten Nachteile beseitigt.

Erfindungsgemäß wird die Lösung der Aufgabenstellung nach Anspruch1, dadurch in einfacher Weise erreicht, daß eine überhitzte Stahlfremdschmelze auf dem Schachtofenherd erzeugt wird. Sie hat den Vorteil, daß nach der physikalisch-chemischen Gesetzmäßigkeit Eisen und Sauerstoff bei hohen Temperaturen nur eine "lockere Bindung" haben, so daß Feineisenerze in diesem Zustand leichter zu reduzieren sind. Nachfolgend wird nur von Feineisenerzen gesprochen, weil sie die benannten Eisenoxide mit einbeziehen.

Der Verfahrensvorgang läßt sich folgend beschreiben: Beim Übergang der Feineisenerze in die Schachtofenschmelzzone, wo der Schmelzvorgang beginnt, werden Temperaturen bis 1800°C und höher angestrebt, auch über zusätzlichen Sauerstoff.

Durch Einblasen von Kohlenstoff, auch oberhalb der Schmelze, nach Möglichkeit im Gegenstromprinzip, was in größeren Öfen noch genauer abzuklären sein wird, wird eine spontane Teilreduktion der Feineisenerze im Übergang in das Schmelzbad erreicht.

In die vorbereitete Stahlfremdschmelze, die von außen flüssig eingebracht werden kann oder durch bestimmte Vormaterialien, die auch von außen einzubringen sind, auf dem Schachtofenherd verflüssigt und überhitzt werden, tropfen dann Eisen- und nicht reduzierte Feineisenerzanteile oder nicht geschmolzene Feineisenerzanteile ein, wo ebenfalls günstige Reduktionstemperaturen bis 1800°C und höher herrschen und eine weitgehende Reduktion der Feineisenerze zu Ende führen lassen.

Der Kohlenstoff der Schmelze wird laufend kontrolliert und von außen auf einen reduzierfähigen Anteil gehalten, der etwa bei 1,5% auch höher liegt. Bevor eine Schmelze abgestochen wird - aus dem Schachtofen entleert wird -, erfolgt eine metallurgische Endbehandlung. Hierfür kann der sich immer neu bildende Schmelzfluß der Ofenbeschickung gedrosselt oder auch unterbrochen werden.

Je nach Bedarf kann die metallurgische Endbehandlung über alle Arten Schlacken, auch reduzierende Schlacken, betrieben werden, auch mit Hilfe von inerten Spülgasen.

Zum Schluß werden erforderliche Desoxidations- und Legierungselemente der Schmelze zugeführt, so daß gewünschte Stahl- und Gußeisenschmelzen abgestochen werden können.

In gleicher Weise sind Stahl- und Gußeisenprodukte über andere metallische Einsatzstoffe, beispielsweise alle Arten von Bearbeitungsspänen, herstellbar.

Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die beschriebene Verfahrensweise weniger, praktisch garnicht, dem erhöhten Angriff von Eisenoxiden auf Ofen- und Transportpfannenzustellungen unterliegt, weil die vorbereitete Stahlfremdschmelze die direkte Berührung der Feineisenerze im flüssigen Zustand minimiert.

Selbst wenn aus Gründen, die anschließend angeführt werden, verfahrensmäßig nur Stahlvorschmelzen zu erzeugen verlangt werden, auf denen noch schwimmend nicht reduzierte Feineisenerzanteile vorzufinden wären, wäre auch dieser Angriff auf die feuerfeste Zustellung relativ gering.

Dies könnte dann eintreten, wenn nach der beschriebenen Verfahrensweise großtechnisch nur ein Stahlvorprodukt herzustellen wäre, weil eine anschließende metallurgische Endbehandlung im Stahlkonverterbetrieb noch billiger zu betreiben ist.

Die beschriebene Verfahrensweise, was angenommen werden kann, wird in der Stahlherstellungstechnik Entwicklungen einleiten, die heute nur erahnbar sind.

Wie weit die Hochofenverfahrensweise teilweise oder ganz von der beschriebenen Verfahrensweise zu verdrängen sein wird, was für die Entwicklung in der Hüttentechnik von Wichtigkeit ist, wird über erste großtechnische Anlagen aufgezeigt werden.

Für den Übergang zum Stand der Technik ist anzuführen: Daß mit der beschriebenen Verfahrensweise erstmalig eine direkte Stahlherstellung aus Feineisenerzen in einem Schachtofenvorgang ermöglicht wird.

Der Begriff der direkten Stahl- oder Gußeisenherstellung ist weniger gebräuchlich, weil es bis heute keine großtechnische Herstellungsverfahren hierfür gibt.

Die klassische Verfahrensweise, die aus Feineisenerzen, auch aus allen Arten von Eisenoxiden eine Stahl- und Gußeisenherstellung erlaubt, geht nur über das Hochofenverfahren, wo über eine Reduktion mittels Kohlenstoff Feineisenerze zu verhütten sind, was heißt: Daß der Eisengehalt der Feineisenerze in ein Zwischenprodukt, nämlich Roheisen - "rohes Eisen" - überführt wird, um hiernach erst über weitere Verfahren das Roheisen in Stahl- oder Gußeisenprodukte umwandeln zu können.

Über diese Art der Verhüttung von Feineisenerzen betreibt man einen Aufwand, der bis heute nicht vereinfacht werden konnte. Man nutzt nur den Vorteil, daß über große Mengen Roheisen auch relativ große Mengen Flußstahl erzeugt werden kann.

Die Roheisenerzeugung zur Stahlgewinnung, so wird unterschieden, bildet die Basis der Flußstahlgewinnung aus Feineisenerzen. Die andere Basis ist die Stahlherstellung über den Schrotteinsatz.

Natürlich gibt es bereits Verfahrensweisen, die in Abwandlung der Reduktionshinweise aus dem Hochofenverfahren den zwangsläufigen Anfall von Roheisen auszuschalten vermögen, wie beispielsweise das Schmelzreduktionsverfahren nach DE-PS 32 40 656, das sich bis heute großtechnisch nicht durchsetzen konnte.

Dieses Verfahren baut auf eine Säule von Erzen in einem Schachtofen auf. Eine Säule, die von oben nach unten erst die feste, dann die flüssige Erzphase hat und im unteren Herdteil das reduzierte Metall aufnimmt. Hier ist alles sehr ähnlich wie im Hochofenverfahren. In beiden Verfahren wird im Schacht des Ofens die Reduktion der Feineisenerze über Kohlenstoff eingeleitet.

Trotz ähnlichem Säulenaufbau, ähnlicher Reduktion über Kohlenstoff, unterscheidet sich dieses Verfahren vom Hochofenverfahren, weil die Reduktionsvorgänge unterschiedlich eingeleitet werden und im unteren Herdteil einmal Roheisen und im anderen Falle das reduzierte Eisen anfällt.

Diese Verfahrensweise sieht keine metallurgische Behandlung zur Entfernung der schädlichen Eisenbegleiter vor, die in Eisenerzen immer vorhanden sind.

Zur Stahlherstellung muß außerhalb eine metallurgische Behandlung vorgenommen werden.

Sie ist, wie das Hochofenverfahren nicht nur von der fehlenden metallurgischen Behandlung vergleichbar, sondern auch vom unterschiedlichen Reduktionsvorgang.

Sie ist keine Verfahrensweise, die in einem Ofengang eine direkte Stahl- und Gußeisenherstellung ermöglicht.

Mit DE-PS 38 41 835 C1 ist ein weiteres Verfahren anzuführen, in welchem flüssige Eisenoxidprodukte hergestellt, aber keine metallurgischen Vorgänge zur Reduktion der Eisenoxide beschrieben werden. Es erfolgt nur der Hinweis, daß flüssige Eisenoxide nicht nur im Hochofen, sondern auch in anderen Verfahren behandelt werden können.

Die Metallurgie dieser Verfahrensweise ist nicht mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise vergleichbar.

Zum Stand der Technik wäre noch anzuführen, daß es viele theoretische Hinweise zur direkten Stahlherstellung aus Feineisenerzen gegeben hat, weil man gerne den Aufwand des Hochofenverfahrens umgehen möchte. Tatsache ist aber, daß bis heute kein Verfahren entwickelt werden konnte, das zu einer industriellen Nutzung ausgereift ist.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise zeigt hier diesen Weg auf, indem sie die Nachteile der Verfahrensweise nach P 40 06 261.9-24 gegenstandslos macht.

Die Vorteile dieser Verfahrensweise eröffnen eine großtechnische Nutzung, indem Feineisenerze - wie die benannten oxidischen Stoffe - ohne die aufwendige Hochofenverfahrensweise in flüssiger Form über hohe Temperaturen mittels Kohlenstoff zu reduzieren sind und der Angriff der flüssigen Feineisenerze auf die feuerfeste Ofenzustellung weitgehend vermieden wird.

Darüber hinaus ist der Zustand der sich bildenden Schmelze laufend kontrollierbar, spezielle metallurgische Behandlungen mit unterschiedlichen Schlackenführungen möglich, so daß letztlich in billigster Weise aus Feineisenerzen Stahl- und Gußeisenprodukte mit unterschiedlichen Analysen herzustellen sind.

Dies ist eine Neuheit und eine Erfindung, die nach ersten Großanlagen eine revolutionierende Entwicklung in der Verhüttungstechnik einleiten wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung wiederverwendbarer Produke aus metallischen Schlämmen mit Ölanhaftungen oder anderen Verunreinigungen in einem Schachtofen mit rohrartiger Beschickungsvorrichtung, wo zusätzlich metallurgische Behandlungen an den hier erzeugten Schmelzprodukten im gleichen Herstellungsverfahren durchgeführt werden, indem der Schachtofenherd oder ein zusätzlicher Herd am Ende des Schachtofens mit bekannten Aufblas- und Einblasvorrichtungen aus der Stahlherstellung ausgerüstet wird, damit Luft oder sonstige Gase in oder durch die hier erzeugten Schmelzprodukte geblasen werden können, was auch zusätzliches Einblasen von Feststoffen ermöglicht, darüber hinaus ist der Schachtofenherd zusätzlich mit verschiedenen elektrischen Aufheizverfahren auszurichten, was die metallurgische Behandlungsmöglichkeit optimiert, nach P 40 06 261.9-24, dadurch gekennzeichnet, daß eine reduzierfähige Stahlfremdvorschmelze, die von außen auf den Schachtofenherd einzubringen ist und unterschiedliche metallurgische Behandlungen der oxidischen Behandlungsstoffe mit Beginn der Verfahrensweise einleitet und notwendige Reduktionsvorgänge in und über der Schmelze begünstigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierfähige Stahlfremdvorschmelze von außen in flüssiger Form auf den Schachtofenherd eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierfähige Stahlfremdvorschmelze über Schrott und Kohlenstoff von außen auf den Schachtofenherd eingebracht und hier verflüssigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlfremdvorschmelze vor Verfahrensbeginn bis 1800°C und höher überhitzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoff in und über die Schmelze eingeblasen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Unterbrechung des Schmelzflußes der zu behandelnden Stoffe eine metallurgische Endbehandlung der Schmelze ermöglicht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zulegieren notwendiger Legierungselemente und kontrollierten Probennahmen eine direkte Stahl- und Gußeisenherstellung ermöglicht wird.