DE68913001T2 - Verfahren zur herstellung eines reduziertes chromerz enthaltenden pulvers. - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines reduziertes chromerz enthaltenden pulvers.

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellung eines reduzierten chromerzhaltigen Pulvers. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines stark reduzierten chromerzhaltigen Pulvers, das zur Erzeugung eines chromhaltigen Stahls, beispielsweise eines Edelstahls, in einem Konverter verwendet wird und zur Übertragung durch ein Trägergas geeignet ist und im Verlauf der Stahlgewinnung direkt in die Stahlschmelze eingeblasen wird.
  • Stand der Technik
  • Es wurden bereits verschiedene Verfahren zur kostengünstigen Herstellung des chromhaltigen Ausgangsmaterials für Edelstahl konzipiert. Auf die Vorteile und Nachteile dieser Verfahren wirken sich die Verhältnisse bei den Ausgangsstoffen und beim Strom sowie die örtlichen Gegebenheiten in der Schmelzereianlage aus. Beispielsweise spielt es in Japan eine ausschlaggebende Rolle, Chromerz in Pulverform, das eine geringe Qualität aufweist, effektiv einzusetzen, um die Herstellungskosten so gering wie möglich zu halten.
  • Daneben werden Entwicklungen dahingehend fortgeführt, einen Edelstahl dadurch herzustellen, daß Chromerzpulver in einen Aufblas- und/oder einen Bodenwindkonverter mit Sauerstoffeintrag über Ober- bzw. Unterwind zur Stahlgewinnung eingeblasen wird. In der Grundreaktion in einem Konverter wird der in geschmolzenem Roheisen enthaltene Kohlenstoff mit Hilfe von Sauerstoff oxidiert und entfernt. Die Verbrennungswärme erhält man durch die Oxidierung,und sie wird zur Erhöhung der Temperatur der Stahlschmelze verwendet. Nach Einleitung des chromerzhaltigen Pulvers in die Stahlschmelze muß das Chromerz nicht nur geschmolzen sondern auch reduziert werden. Zuerst muß das Chromerz geschmolzen werden, und anschließend erfolgt im schmelzflüssigen Zustand die Reduzierung des Chromerzes. Eine Wärmeenergiequelle ist zum Schmelzen und zur Reduzierung unerläßlich. Gewöhnlich wird in einen Konverter zusätzlich ein kohlenstoffhaltiges Mittel eingeleitet, das gleichzeitig als Reduktionsmittel und Wärmeenergiequelle dient. Um die Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Mittels herbeizuführen, ist Sauerstoff nötig, und damit erhöht sich die Menge des eingeblasenen Sauerstoffs, wodurch sich die zum Frischen erforderliche Zeit erheblich verlängert. Von einem eher hüttentechnischen Standpunkt aus bedingt der Zusatz eines kohlenstoffhaltigen Mittels in einen Konverter eine gleichzeitige Oxidierung (Verbrennung) des Kohlenstoffs und die Reduzierung des Erzes. Eine Einschränkung ist abhängig von der Frage gegeben, ob sowohl die Oxididations- als auch die Reduktionsreaktion im gleichen Konverter ablaufen können. Damit das Chromerz in einem Konverter gründlich reduziert wird, liegt das Reduktionsmittel in einer erheblichen Überschußmenge gegenüber der chemisch äquivalenten Menge vor, die zur Reduktion des Chromerzes in einem Konverter zugesetzt wird, mit der Folge, daß sie Produktionsleistung abnimmt und die Kosten steigen. In den meisten Stahlwerken wird im doppelt kontinuierlichen Betrieb gegossen. In diesem Fall entspricht die zum Frischen benötigte Zeit der Gießzeit. Wird nun in den Konverter ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel eingeleitet, lädt sich der doppelt kontinuierliche Gießvorgang nur mit Schwierigkeiten realisieren, mit der Folge, daß Nachteile wie sinkende Produktionsleistung und geringere Ausbeute bei gleichzeitigem Anstieg der Lohnkosten zu verzeichnen sind.
  • Durch das Einblasen von reduziertem chromerzhaltigen Pulver scheinen die Nachteile überwunden zu werden, die beim Zusatz von Chromerz auftreten. Es sind die folgenden Verfahren zur Herstellung des reduzierten chromerzhaltigen Pulvers bekannt.
  • (1) Chromerz, ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel und ein Bindemittel werden pelletisiert und bzw. in Preßgranulat zusammengeschmolzen, das eine entsprechende Körnung und Festigkeit aufweist und durch Erwärmen in inerter Atmosphäre reduziert wird (JP-PS-38-1959).
  • (2) Die in Pulverform vorliegenden Ausgangsstoffe werden in einem Ofen verrührt, der zur Verbrennung von kohlenwasserstoffhaltigem Brennstoff mit innenliegenden Brennern ausgerüstet ist (US-PS 25 82 469).
  • (3) Die in Pulverform vorliegenden Ausgangsstoffe werden dadurch reduziert, daß ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas hindurchgeleitet wird (JP 59-179725 A).
  • Bei dem ersten dieser Verfahren, bei dem ein Preßgranulat hergestellt und anschließend reduziert wird, müssen die pulverförmigen Ausgangsstoffe gezielt einmal pelletisiert und anschließend wieder vermahlen werden, um das Pulver zu erhalten. Die Herstellung der Pellets und die Vermahlung sind kompliziert und führen zu erhöhten Kosten. Außerdem sind bei den Rohstoffen und den Verfahren zur Herstellung der Pellets Grenzen gesetzt, damit die vorgegebenen Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit erfüllt werden können, wodurch sich die Kosten erhöhen.
  • In dieser Hinsicht wird in der FR-PS 2 018 497 ein Verfahren zum Reduzieren chromhaltiger Erze beschrieben, bei welchem ein fein pulverisiertes Chromerz mit einem fein pulverisierten kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel vermischt wird und aus dem so entstandenen Gemisch ein Agglomerat gebildet wird, das anschließend zur Reduktion und zur Aufkohlung des Chroms bzw. zu dessen Überführung in das metallische Chrom erhitzt wird. Wie schon gesagt bringt jedoch die Herstellung eines solchen Agglomerats den Nachteil mit sich, daß dieses vor seiner weiteren Verwendung in einem Stahlkonverter erst vermahlen werden muß.
  • Bei dem zweiten Verfahren, bei dem unter Verwendung innenliegender Brenner eine Verbrennung von kohlenwasserstoffhaltigem Brennstoff stattfindet, enthält die Atmosphäre im Inneren des Ofens einen oxidierenden Strom, beispielsweise einen CO&sub2;-Strom, der infolge der Verbrennung in den Brennern gebildet wird. Wird ein Preßgranulat eingesetzt, so werden dessen Teilchen nur in den Oberflächenbereichen erneut oxidiert, weshalb man eine Reduktion nur in einem bestimmten Umfang, beispielsweise zu 80%, erzielt. Wird mit Pulver gearbeitet,erhöht sich wegen dessen großer spezifischer Oberfläche der Umfang der Reoxidation noch weiter, und somit bleibt der Umfang der Reduktion niedrig, beispielsweise beträgt er höchstens 60%.
  • Bei dem dritten Verfahren, bei dem das reduzierende Gas und das in Pulverform vorliegende Chrom miteinander in Kontakt gebracht werden, tritt die Reduktion in einer Gasphasen-/Festphasen-Reaktion auf. Um das Gas und das Pulver gründlich miteinander in Kontakt zu bringen, muß das Erz in zufriedenstellender Weise verwirbelt werden, was zu einem komplizierteren Aufbau der Anlage und auch dazu führt, daß sich die Temperatur nicht auf einen hohen Wert anheben läßt. Dementsprechend wird der Reduktionsgrad auf einen niedrigen Wert gedrückt. Da außerdem Kohlenwasserstoff teuer ist, erhöhen sich darüberhinaus die Kosten.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines reduzierten chromerzhaltigen Pulvers zu schaffen , bei dem im Vergleich zu den bekannten Verfahren ein hoher Reduktionsgrad ohne Erhöhung der Kosten erzielbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines reduzierten chromerzhaltigen Pulvers durch Reduzieren des Chromerzes mit einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, daß das Chromerz und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in Pulverform vorliegen, wobei die Pulverteilchen einen Durchmesser von höchstens 3 mm aufweisen, und daß das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in einer Menge vorhanden ist, die mindestens gleich der Menge ist, die zur Reduktion von Chromoxid und Eisenoxid benötigt wird, die im Chromerz enthalten sind, und wobei das Verfahren den Schritt umfaßt, daß das in Teilchenform vorliegende Chromerz mit dem in Teilchenform vorliegenden kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel bei einer Temperatur zwischen 1200 ºC und 1500 ºC in einer inerten Atmosphäre gerührt und vermischt wird.
  • Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun im folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in welcher:
  • Figur 1 eine Seitenansicht im Querschnitt eines extern beheizten Drehofens zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist;
  • Figur 2 einen Längsquerschnitt durch den Ofen gemäß Fig. 1 zeigt, und
  • Figur 3 ein Längsquerschnitt durch einen Versuchsofen ist.
  • Die Erfinder (der vorliegenden Anmeldung) führten Versuche unter Einsatz der in Fig. 3 dargestellten Heizvorrichtung durch. Dabei ist eine gasdichte Reaktionskammer 31 in einem Ofen 32 drehbar angeordnet. Ein rohrförmiger Schmelztiegel 34 aus Graphit wurde mit Ausgangsmaterial 33 von zweierlei Art beschickt. Bei einem handelte es sich um ein Gemisch aus Chromerz und pulverisiertem Weißblech, wobei beide Stoffe einen Teilchendurchmesser von höchstens 3 mm aufwiesen. In der nachfolgenden Tabelle 1 ist die jeweilige Zusammensetzung des Chromerzes und des pulverisierten Weipblechs ausgewiesen. Das andere Material wurde durch Vermahlung des Chromerzes und des pulverisierten Weißblechs hergestellt, wobei beide Stoffe die gleiche Zusammensetzung wie zuvor und zu 90% eine Siebmaschenzahl von 150 aufwiesen, sowie durch Zusatz eines Bindemittels zu dem Pulvermaterial, und durch oberflächliches Zusammenschmelzen des Pulvers zur Herstellung von Preßgranulat mit einem Teilchendurchmesser von 2,4 cm. Anschließend wurde durch die Kernkammer 31 Stickstoffgas geleitet, um die inerte Atmosphäre zu erzeugen. Nun wurde soweit beheizt, bis eine Innentemperatur von mindestens 1300 ºC erreicht wurde. Für jeden der Ausgangsstoffe wurde die Reaktionskammer 31 gedreht und dann angehalten, um den Einfluß der Drehbewegung auf die Geschwindigkeit zu untersuchen, mit der die Reduktionsreaktion abläuft. Der Reduktionsgrad ist für das Chrom (in %) in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 1 gebunden. Kohlenst. flüchtige Stoffe Asche Gangmin. Chromerz Kohle Weißblech Tabelle 2 Reaktionszeit [in Std.] pulverisierte Ausgangsstoffe Preßgranulat stationär Verrühren
  • Wie Tabelle 2 zeigt, ist die Reaktionsgeschwindigkeit sowohl beim Verrühren als auch bei stationärer Verarbeitung hoch, wenn das Preßgranulat bzw. die Pellets eingesetzt werden, während bei Einsatz der Ausgangsstoffe in Pulverform die Reaktionsgeschwindigkeit bei stationärer Verarbeitung sehr gering ist, jedoch bei Verrührung genauso hoch wie bei Preßgranulat ist. Auf dieser Entdeckung baut die vorliegende Erfindung auf.
  • Zur Erzeugung der inerten Atmosphäre im Ofen können verschiedene Gase herangezogen werden. Es ist jedoch nicht erforderlich, ein bestimmtes Gas in den Ofen einzublasen. Findet die Reaktion in einem geschlossenen Ofen statt, so kann das infolge der Reaktion gebildete CO-Gas die inerte Atmosphäre erzeugen.
  • Die Einrichtung zum Beheizen des Ofens kann jede geeignete Einrichtung sein, bei der es im Innenraum des Ofens nicht zur Oxidation kommt; beispielsweise können elektrische Heizelemente im Inneren eines geschlossenen Ofens eingebaut werden, oder der Ofen kann auch indirekt durch externe Brenner beheizt werden. Beim letzteren Verfahren der indirekten Ofenbeheizung treten erhebliche Schwierigkeiten beim Aufbau eines Ofens auf, der fest genug ist, um eine ausreichend hohe Temperatur zum Verrühren des Chromerzes zu erreichen, und zwar, weil die zur Reduktion des Chromerzes erforderliche Temperatur recht hoch ist. Für den Fall der indirekten Beheizung empfiehlt sich ein Drehofen, der die folgenden Drehteile aufweist, die sich mit ihm drehen können und integrale Bestandteile desselben bilden: eine in der Mitte des Drehofens angeordnete Reaktionskammer, die von hitzebeständigen Keramikelementen mit mehreckigem Querschnitt gebildet wird, und eine Vielzahl von Heizgaskammern, die um die Reaktionskammer herum ausgebildet sind.
  • Ein reduziertes chromerzhaltiges Pulver entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält ungebundenen Kohlenstoff in einer Menge zwischen 3 und 10 Gew.%, bezogen auf die Pulvermenge.
  • Ein reduziertes chromerzhaltiges Pulver entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält das gesamte Chrom in einer Menge zwischen 22 und 48 Gew.% und das gesamte Eisen in einer Menge zwischen 11 und 24 Gew.%, jeweils bezogen auf die Pulvermenge.
  • Der Teilchendurchmesser des Ausgangsmaterials aus Chromerz und reduzeirtem Chromerz, sowie des kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittels beträgt 3 mm oder weniger, da das reduzierte chromerzhaltige Pulver erfindungsgemäß durch Reduktion des Chromerzpulvers erhalten wird, während es sich beim Verrühren und Mischen im Ofen im Kontakt mit dem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel befindet, so daß die Kontaktfläche zwischen den Stoffen groß gehalten werden muß. Die Temperatur ist auf den Bereich zwischen 1200 und 1500 ºC beschränkt, da bei einer Temperatur unter 1200 ºC die Reduktion des Chromoxids nicht in ausreichendem Maße vor sich geht, und außerdem bei einer Temperatur über 1500 ºC das Chromerz weich wird und an der Innenwandung eines Reaktionsraums anklebt, was den Betriebsablauf schwieriger gestaltet.
  • Wird das reduzierte chromerzhaltige Pulver in die Stahlschmelze in einem Konverter eingeblasen, so werden, da größere Anteile an Chrom und Eisen bereits in einen säurelöslichen Zustand, d.h. in Chrom-Eisen-Karbid, überführt wurden, Chrom und Eisen unter Bildung einer homogenen Legierung in der Roheisenschmelze bzw. in der Stahlschmelze geschmolzen, ohne daß sie einer Reduktion unterzogen werden. Deshalb ist eine zu hohe Wärmemenge für die Reduktionsreaktion nicht nötig. Es ist auch möglich, den Kohlenstoffzusatz und den Sauerstoff im Konverter zu verringern, da der Reduktionsgrad in dem reduzierten chromerzhaltigen Pulver hoch ist. Hierbei spielt der im reduzierten chromerzhaltigen Pulver in nicht oxidierter Form verbleibende freie Kohlenstoff die Rolle des Kohlenstoffzusatzes, so daß es möglich ist, die Menge des Kohlenstoffzuschlags zu verringern. Außerdem kann wegen des Zuschlags von chromhaltigem Material die Dauer der zum Frischen erforderlichen Zeit im Konverter auf ein Mindestmaß verkürzt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermischt und verrührt man das in Pulverform vorliegende Chromerz und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in inerter Atmosphäre bei geeigneter Temperatur miteinander. Dies bedeutet, daß die Reduktionsreaktion in inerter Atmosphäre abläuft, während das Chromerzpulver und das kohlenstoffhaltige Pulver miteinander vermischt und verrührt werden. Im Pulverzustand des Chromerzes wird ein so hoher Reduktionsgrad erreicht, daß sogar 85% oder mehr Prozent der gesamten Chrommenge in Chromkarbid, also eine säurelösliche Chromform, übergeführt werden. Die Reduktion des Eisens läuft vorzugsweise in einer mit der Chromreduktion vergleichbaren Weise ab, wobei 95% oder mehr der gesamten Eisenmenge in Eisenkarbid, also eine säurelösliche Eisenform, umgesetzt werden. Da erfindungsgemäß die Ausgangsstoffe in Pulverform eingesetzt werden, ist weder ein vorheriger Vorgang zur Agglomeratbildung noch ein anschließender Vermahlungsschritt überhaupt erforderlich. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Chromquelle besitzt einen hohen Reduktionsgrad und ist nicht kostspielig.
  • Im folgenden wird nun die vorliegende Erfindung anhand von Fig. 1 und 2 weiter beschrieben, die einen extern beheizten Drehofen zeigen.
  • In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen extern beheizten Drehofens im Querschnitt vertikal zur Drehachse dargestellt. Fig. 2 zeigt denselben Ofen, allerdings im Querschnitt parallel zur Drehachse.
  • Die Innenfläche des zylindrischen Stahlmantels 1 ist dabei in radialer Richtung rundherum mit wärmeisolierenden Ziegeln 2 ausgekleidet.
  • Die Höhe der wärmeisolierenden Ziegel 2 ist um den gesamten Stahlmantel 1 herum nicht gleichmäßig, sondern die tragenden Ziegel 3 befindet sich in entsprechendem Abstand dazwischen; beispielsweise ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel jeder siebte Ziegel ein tragender Stein.
  • Die Tragziegel 3 tragen die Keramikplatten 4, die die Trennwände zwischen den Heizgaskammern 6 bildet. Ein Reaktionsraum 5 mit mehreckig geformtem Querschnitt wird somit von den Keramikplatten 4 und den Tragziegeln 3 umschlossen. Außerdem ist eine Vielzahl von Heizgaskammern 6 um den Reaktionsraum 5 herum vorgesehen, die von den wärmeisolierenden Ziegeln 2, den Tragziegeln 3 und den Keramikplatten 4 gebildet werden.
  • Der Korpus 20 des Drehofens wird mittels Rollen 8 über Ringe 7 gelagert und wird mittels einer (nicht dargestellten) Stromquelle angetrieben und in Drehung versetzt. Der Verbrennungsofen 22 und die Platten 21 sind mit dem Korpus 20 des Drehofens so verbunden, daß eine integrale Konstruktion entsteht. Und zwar bilden dabei der Korpus 20 des Drehofens, der Verbrennungsofen 22 und die Platten 21 insgesamt einen integral rotierenden Ofenkorpus.
  • Der Korpus 20 des Drehofens wird in der Weise in Schrägstellung gehalten, daß das neben den Platten 21 liegende Ende höher liegt und gegenüber der Horizontalen einen kleinen Winkel einschließt. Die Rohre zur Zuleitung von Brennstoff und Luft sind über nicht dargestellte Kreuzgelenk an die Brenner 11 angeschlossen. Die Brenner 11 drehen sich dabei zusammen mit dem Korpus 20 des Drehofens.
  • Wegen ihres vorstehend erläuterten Aufbaus drehen sich der Reaktionsraum 5 und die Heizgaskammern 6 bei Drehung des Stahlmantels 1 integral zusammen mit diesem.
  • Das in der Brennkammer 10 erzeugte heiße Gas wird durch die Heizgaskammern 6 des Drehofenkorpus 20 geleitet, der der Verbrennungskammer 10 gegenüberliegt. Die heißen Gase erwärmen die Keramikplatten 4 der Trennwandungen, während sie die Heizgaskammer 6 durchströmen, und werden nach dem Durchtritt durch die Abgasöffnung 14 in der Abgaskammer 9 aufgefangen und schließlich über einen Abgasauslaß 13 nach außen aus der Heizanlage ausgetragen. In der Zwischenzeit werden die zu verarbeitenden Stoffe über den Rohmaterialeintrag 15 in den Reaktionsraum 5 eingebracht und anschließend zur Drehbewegung im Reaktionsraum 5 veranlaßt, während sie indirekt durch das gegenüber diesem Material isolierte Verbrennungsgas erwärmt werden. Anschließend werden diese Materialien, die nun das (fertige) Produkt darstellen, über den Endproduktauslaß 16 am unteren Teil des Verbrennungsofens 22 aus dem Reaktionsraum 5 abgezogen. Anschließend wird das fertige Produkt über die schräge Förderrinne 17 aufgefangen und abgezogen.
  • Als wärmeisolierendes Ziegelmaterial werden Ziegelsteine mit geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt, um so die geringstmögliche Wärmeabstrahlung nach außen durch den Stahlmantel zu erzielen. Aus praktischen Gründen liegt die Wärmeleitfähigkeit (α-Wert) der wärmeisolierenden Ziegel zwischen 418,7 - 8374 J/m hºC [0,10 - 2,0 kcal/m hºC] (bei 1000ºC), und vorzugsweise 418,7 - 2093,5 J/m hºC [0,10 - 0,5 kcal/m hºC]. Die wärmeisolierenden Ziegel können porös sein; beispielsweise liegt ihre Porosität zwischen 60 und 70%. Die wärmeisolierenden Ziegel können zweischichtig aufgebaut sein.
  • Da die Tragziegel 3 zur Abstützung des Keramikpolygons eingesetzt werden, sollten Ziegel mit hoher Festigkeit verwendet werden, auch wenn dies geringfügig zu Lasten der Wärmeleitfähigkeit geht. Als Ziegelmaterial für die Tragziegel wird vorzugsweise ein auf Schamotte und Tonerde basierender Werkstoff verwendet. Die Ausmauerung mit den wärmeisolierenden Ziegeln 2 kann unter Verwendung eines vergießfähigen feuerfesten Materials erfolgen.
  • Das zur Bildung des Polygons verwendete Keramikmaterial sollte eine solche Festigkeit besitzen, daß es gegenüber hohen Temperaturen von 1400ºC oder darüber widerstandsfähig ist, und eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben, und außerdem sollten die heilen Verbrennungsgase das Material nicht beeinträchtigen. Zu den Werkstoffen, die diese Voraussetzungen erfüllen, gehören Keramikstoffe wie Siliziumkarbid, Aluminiumnitrid, Tonerde, und dergleichen. Besonders bevorzugt wird Siliziumkarbid, da großflächige Sinterprodukte angeboten werden. Gesintertes Siliziumkarbid besitzt eine Wärmeleitfähigkeit von 41870 J/m hºC [10 kcal/m hºC] oder darüber (bei 1000 ºC), eine Verdichtungsfestigkeit (Biegefestigkeit) von 200 kg/cm² oder darüber (bei 1300ºC), und zeichnet sich durch hohe Festigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Diese Festigkeit genügt, um die Last der Materialcharge unter dem Einfluß des Verbrennungsgasstroms zu tragen.
  • Bei dem im folgenden beschriebenen Beispiel wurde ein in gleicher Weise wie vorstehend erläutert aufgebauter Ofen verwendet. Die Bemaßung des Ofens war dabei folgendermaßen: Innendurchmesser des Eisenmantels - 1300 mm; Länge des Eisenmantels - 11 m; Drehgeschwindigkeit - 0,12 UpM; Brennstoff für die Brenner - Schweröl; höchste Temperatur der Wandung des Reaktionsraums - 1475 ºC; und Länge des Bereichs der Reaktionsraumwandung, an der eine Temperatur von 1200 ºC oder darüber herrschte - 7 m.
  • Das Chromerz, das Weißblech und die Kohle, jeweils in pulverisierter Form und mit der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung, wurden in der Weise abgewogen und vermischt, daß die Kohlenstoffmenge die gleiche wie diejenige ist, die zur 100%igen Reduktion des Chromerzes benötigt wird. Die Ausgangsstoffe wurden über die Beschickungsöffnung in den Reaktionsraum 5 eingebracht. Sie wurden dort unter Drehung des Drehofenkorpus 20 in Drehung versetzt und miteinander verrührt. Die Ausgangsstoffe wurden vermischt und sukzessive durch den Reaktionsraum zur Austragsöffnung 16 hin gefördert, wo das Produkt abgezogen wird. Während dieser Förderbewegung wurden die Ausgangsstoffe durch den direkten Kontakt mit der aus den Keramikplatten 4 bestehenden Trennwand und durch abgestrahlte Wärme erwärmt. Das in Pulverform vorliegende Chromerz und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wurden durch die Rührbewegung zwangsweise miteinander in Kontakt gebracht. Dabei werden die Kontaktpunkte durch das Rühren ständig erneuert. Die Reduktionsreaktion lief zwischen den Festphasen an den Kontaktpunkten ab, wo die Temperatur auf 1000 ºC oder darüber anstieg.
  • Die Verweildauer der Ausgangsstoffe in dem vorstehend beschriebenen Drehofen mit externer Beheizung betrug 6,8 Stunden. Dabei wurden ingesamt 1,4 Tonnen Rohmaterial stündlich verarbeitet. Das Rohmaterial wurde während einer Verweildauer von 1,9 Stunden auf eine Temperatur von 1200ºC oder darüber erwärmt. Die chemische Analyse des dabei entstandenen Produkts ist in Tabelle 3 gezeigt. Der Reduktionsgrad des Eisens und des Chroms betrug jeweils 99% bzw. 88.2%.
  • Zum Vergleich wurde die gleiche Reduktionsbehandlung wie zuvor mit dem Preßgranulat (Pellets) vorgenommen. Dabei wurden die Pellets durch Feinzerkleinerung des in vorstehender Weise abgewogenen und vermischten Rohmaterials auf eine Korngröße gebracht, bei der es zu 90% eine Siebmaschenzahl von 200 aufweist. Dem Pulver wurden Bentonit und Wasser beigemischt, anschließend wurde es auf einen Teilchendurchmesser zwischen 5 und 20 mm pelletisiert und abschließend wurden die Pellets getrocknet. Der Reduktionsgrad des Eisens und des Chroms betrug 97,8% bzw. 93,6%, wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist. Tabelle 3 Erfindung Vergleich t. = insgesamt f. = fest RR = (A/B) x 100 (%) A = (Cr f.)/34,67 + (Fe f.)/55,85 B = (Cr t.)/34,67 + (Fe t.)/55,85
  • Industrielle Einsatzfähigkeit
  • Das erfindungsgemäße reduzierte chromerzhaltige Pulver läßt sich zur Gewinnung von Edelstahl und anderen chromhaltigen Stahlsorten in einem anderen Konverter als einem Verhüttungsbehälter einsetzen, in welchem die überwiegende Reaktion die Oxidation ist. Wird ein Konverter mit einem erfindungsgemäßen reduzierten chromerzhaltigen Material mit hohem Reduktionsgrad beschickt, kann eine Reduktionsreaktion vermieden werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Pelletisierung nicht notwendig. Die erfindungsgemäß eingesetzten Wärmeenergiequellen können Schweröl oder andere Brennstoffe, oder auch elektrischer Strom sein. Aus diesem Grund eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur kostengünstigen Gewinnung eines reduzierten chromerzhaltigen Pulvers mit hohem Reduktionsgrad.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines reduzierten chromerzhaltigen Pulvers durch Reduzieren des Chromerzes mit einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Chromerz und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in Pulverform vorliegen, wobei die Pulverteilchen einen Durchmesser von höchstens 3 mm aufweisen, und daß das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in einer Menge vorhanden ist, die mindestens gleich der Menge ist, die zur Reduktion von Chromoxid und Eisenoxid benötigt wird, die im Chromerz enthalten sind, und wobei das Verfahren den Schritt umfaßt, daß das in Teilchenform vorliegende Chromerz mit dem in Teilchenform vorliegenden kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel bei einer Temperatur zwischen 1200 ºC und 1500 ºC in einer inerten Atmosphäre gerührt und vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Teilchenform vorliegende Chromerz und das in Teilchenform vorliegende kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in einem Drehofen (20) gerührt und vermischt werden, der eine Reaktionskammer (5) aufweist, die sich in der Mitte des Ofens (20) befindet und von wärmebeständigem Keramikmaterial (4) und einer Vielzahl von Heizgaskammern (6) umschlossen ist, die um die Reaktionskammer (5) herum ausgebildet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inerte Atmosphäre eine CO-Gasatmosphäre ist, die sich infolge einer Reaktion zwischen dem Chromerz und dem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel bildet.
DE68913001T 1988-03-14 1989-03-09 Verfahren zur herstellung eines reduziertes chromerz enthaltenden pulvers. Expired - Fee Related DE68913001T2 (de)

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