FI75368C - Foerfarande foer framstaellning av ferrokrom. - Google Patents

Description

7 5 3 6 8

Menetelmä ferrokromin valmistamiseksi - Förfarande för framställning av ferrokrom

Keksinnön kohteena on menetelmä hiilipitoisuudeltaan 0,02 - 10%:sen ferrokromin valmistamiseksi rautapitoi-5 sesta kromimalmista kuumentamalla seos, joka muodostuu kromimalmista, kiinteästä hiilipitoisesta polttoaineesta ja kuonanmuodostajasta, pyörivässä uunissa, ja sen jälkeen sulattamalla ferrokromi reaktiotuotteesta, joka otetaan pyörivästä uunista ja jäähdytetään ennen sulatta-10 mistä.

Ferrokromi on lejeerinki, jossa on 20 - 70% kromia, 0,02 - 10% hiiltä ja loppu rautaa sekä tavallisia epäpuhtauksia. Ferrokromia saadaan sulatuspelkistämällä rautapitoisia kromimalmeja, erityisesti kromirautamalmia, 15 hiilellä yhtälön

FeCr204 + 4C = Fe + 2Cr + 4CO

mukaisesti. Sulatuspelkistys suoritetaan joko malmi-koksi-palaseoksella tai malmipelleteillä ja koksilla tai esipelkistetyillä malmi-hienokoksi-pelleteillä ja koksilla ennen kaikkea matalakuilu-uunissa tai sähkö-20 uunissa, jolloin syntyy hiilipitoisuudeltaan erilaisia lejeerinkejä. Ferrokromia käytetään esilejeerinkinä kromiteräksiä valmistettaessa. Ferrokromilejeeringin varsin usein haitallisen korkeaa hiilipitoisuutta voidaan alentaa lejeeringin mellottamisella tai siitä valmistetun 25 kromiteräksen mellottamisella. Kromimalmissa on yleensä 20 - 50% C^O^iia, 10 - 40% FeO:ia ja 10 - 70% sivukiveä. Ennen malmin sulatusta on sivukiveä vaikea edes osittain erottaa, joten suuri sivukiviosuus on tunnetuissa sulatuspelkistysmenetelmissä erotettava juoksevana kuonana 30 saadusta ferrokromilejeeringistä. Koska näissä mene- 2 75368 telmissä pelkistystuotteessa on malmin korkeaalla sulavan sivukiven lisäksi vielä huomattavia C^O^-määriä, on syntyvällä kuonalla korkea sulamispiste, ja huolimatta juoksutusainelisäyksestä on käytettävä yli 1750°C:een 5 sulatuslämpötiloja kromioksidin edelleen pelkistämiseksi juoksevasta kuonasta, ja jotta kromihäviöt voitaisiin pienellä kuonan viskositeetilla pitää mahdollisimman vähäisinä. Sulatuspelkistyksessä vaadittavat korkeat lämpötilat aiheuttavat epätyydyttävän suuren energian-10 tarpeen.

DE-kuulutusjulkaisusta 2 062 641 on tunnettu menetelmä vähähiilisen ferrokromin valmistamiseksi, jossa poltetaan kromimalmin ja kalkin seosta yli 900°C:ssa, edullisesti 1100°C:ssa, pyörivässä putkiuunissa, jossa sitten 30 -15 60% tästä seoksesta sulatetaan sähköuunissa synteetti seksi kuonaksi, jossa tähän kuonaan sitten lisätään 70 -40% poltetusta seoksesta ja yli 80% teoreettisesti tarvittavasta piikromimäärästä sulassa tilassa sekä 20%:iin asti tarvittavasta piikromimäärästä kiinteässä 20 tilassa. Tämän menetelmän haittana on se, että pelkistys-aineena on käytettävä piikromin piiosuutta (44% Si, 36,5% Cr) ja että kromimalmin sivukivi sulatetaan kokonaan valokaariuunissa ja reaktioastioissa.

Sentähden keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen 25 menetelmä ferrokromin valmistamiseksi, joka mahdollistaa sen, että pelkistys- ja sulatusprosessi voidaan suorittaa matalissa lämpötiloissa käyttämällä hiiltä pelkistys-aineena ja sulatuslämmön luovuttajana. Erityisesti on tavoitteena, että sulatustapahtuma voi tapahtua alle 30 1750°C:n lämpötilassa, ja että suurimman osan malmin sivukiveä erotus tulee mahdolliseksi ennen hiilellä pelkistetyn malmin sulatusta sivukiveä sulattamatta. Lisäksi tulee päästä siihen, että raaka-aineet (kromi-

II

3 75368 malmi, hiili ja kuonanmuodostaja) voidaan lisätä mikäli mahdollista ilman kalliita esikäsittelyjä, ja että vältetään pelkistetyn malmin uudelleenhapettaminen.

Keksinnön tarkoitus tulee saavutetuksi siten, että 5 kromimalmin, hiilen ja kuonanmuodostajan seosta, jossa malmi-hiilisuhde säädetään 1:0,4 - 1:2:ksi ja kuonan-muodostajaa CaO ja/tai MgO sekä A^O^ ja/tai SiC^ lisätään sellainen määrä, että kuonassa (CaO + MgOj/iAl^O^ + SiC^)-suhde on 1:1,4 - 1:10 ja A^O^/SiC^-suhde on 1:0,5 -10 1:5, kuumennetaan pyörivässä uunissa 20 - 240 minuutin ajan CO-pitoisessa atmosfäärissä 1480 - 1580°C:n lämpötilassa, että pyörivästä uunista otettu reaktiotuote hienonnetaan alle 25 mm:n osasläpimittaiseksi, että hienonnettu reaktiotuote erotetaan tiheyserotuksella 15 ja/tai magneettierotuksella pyörivään uuniin takaisin vietävään hiilipitoiseen fraktioon, vähintään yhteen metallipitoiseen runsaskuonaiseen fraktioon ja yhteen sulatusuuniin vietävään lejeerinkifraktioon, ja että lejeerinkifraktion sulatus suoritetaan sulatusuunissa 20 1600 - 1700°C:n lämpötilassa.

Yllättävästi on osoittautunut, että keksinnön mukaisella menetelmällä päästään pyörivässä uunissa, joka muodoltaan voi olla pyörivä putkiuuni tai pyörivärumpuinen uuni, kromin ja raudan suhteen 90 - 98% pelkistysasteeseen.

25 Tämän voidaan katsoa johtuvan siitä, että kromimalmin, hiilen ja kuonanmuodostajanseos pelkistyksen aikana muuttuu tahnamaiseen tilaan, jolloin tapahtuu yksittäisten osasten agglomeraatiota ja pienien metallipisaroiden muodostumista. Pyörivässä uunissa kiertyessään pysyy 30 seospanos kuitenkin rakenteeltaan rakeisena. Metalli- osasten huomattavaa uudelleenhapettumista ei tapahdu, koska pelkistysaineeseen kiinnittyneet metallipisarat, toisin kuin tunnetuissa suorapelkistysmenetelmissä, 75368 4 joissa malmi säilyttää alkuperäisen rakenteensa, ovat ulkopinnaltaan suhteellisen pieniä. Lisäksi pyörivästä uunista poistettava reaktiotuote sisältää hyvin vähäisiä kromioksidimääriä, joten sulatteessa ei tarvitaan mitään 5 jälkipelkistystä. On myös yllättävää, että pelkistyksessä ei muodostu kromikarbideja, vaan muodostuu ferrokromi-lejeerinki.

Pyörivästä uunista saadun tuotteen sulatus voidaan sen vuoksi suorittaa alhaisessa lämpötilassa, koska kromi-10 oksidi on melkein kokonaan pelkistynyt. Pyörivästä uunista otetun reaktiotuotteen sulatus tapahtuu hiili-tähteen sekä suurimman osan sivukivestä jäähdytyksen ja erotuksen jälkeen sopivassa sulatusuunissa. Koska malmi-hiili-kuonanmuodostaja-seoksen malmi-hiili-suhde on 15 1:0,4 - 1:2, aikaansaadaan pyörivässä uunissa optimaalinen pelkistystapahtuma ja sulatusuunissa optimaalinen sula-mistapahtuma. Raaka-aineseos muuttuu pyörivässä uunissa varsin nopeasti tahnamaiseen tilaan, kun kuonassa säädetään (CaO + MgO) / (A^O^ + Si02) -suhde keksinnössä esi-20 tetyn mukaisesti. Keksinnössä esitetyn mukaisella pyörivästä uunista otetun reaktiotuotteen hienontamisella alle 25 mm:n osasläpimittaan aikaansaadaan edullisella tavalla se, että suurin osa sivukivestä ja tuotteen sisältämä hiili voidaan erottaa. Keksinnön mukainen 25 hienonnettujen reaktiotuotteiden erottaminen useihin fraktioihin osoittaa menetelmän pelkistysprosessissa muodostuneen ferrokromilejeeringin rikastamiseksi ennen sulatusta erottamalla hiili ja pitkälti erottamalla sivu-kivi, sillä rikastuksessa muodostuneen lejeerinkifraktion 30 metallipitoisuus on jo varsin suuri. Kuonanmuodostaja-määrää määrättäessä on otettava huomioon kromimalmin CaO-, MgO-, A^O^- ja Si02-pitoisuus samoinkuin hiilen tuhka.

Alan ammattimies ei voisi myöskään DE-kuulutusjulkaisun

II

5 75368 1 014 137 perusteella päätyä keksinnön mukaiseen menetelmään, vaikkakin tästä julkaisusta on tullut tunnetuksi menetelmä vähärautaisen malmin sulattamiseksi pyörivässä uunissa, jossa hienonnettu malmi sekoitetaan polttoaineen 5 kanssa ja kuumennetaan 1100 - 1300°C:een lämpötilaan, jolloin malmi pelkistyy metalliseksi raudaksi ja magneettiseksi rautaoksidiyhdisteeksi, ja jossa sitten sivukiven magneettiset ainesosat erotetaan magneettierotuksella reaktiotuotteesta. Ei DE-kuulutusjulkaisusta 2 062 641 10 eikä DE-kuulutusjulkaisusta 1 014 137 löydy nimittäin viittausta siihen, kuinka sivukiven erotus ennen ferrokromin sulatusta voidaan suorittaa sen johtamatta käyttö-häiriöihin pyörivässä uunissa ja sulatusuunissa suoritettavaan huomattavaan pelkistystyöhön.

15 Keksinnön mukaisesti kromimalmin, hiilen ja kuonanmuodos-tajan seosta kuumennetaan ennen menetelmävaiheen a) suorittamista pyörivässä uunissa CO-pitoisessa atmosfäärissä 30 - 90 minuutin ajan 1100 - 1250°C:n lämpötilassa ja sitten 30 - 90 minuutin ajan 1400 - 1480°C:n 20 lämpötilassa. Koska kromioksidin pelkistyminen mainittavissa määrin alkaa vasta yli 1200°C:n lämpötilassa, pelkistyvät ensimmäisessä esipelkistysvaiheessa 1100 -1250°C:ssa selektiivisesti ja suureksi osaksi kromimalmin sisältämät rautaoksidit. Näin muodostuva rauta muodostaa 25 jo pieniä juoksevia pisaroita ja ottaa mukaan hiiltä ja piitä, joka muodostuu seoksen yhtenä osana sisältämän Si02:n pelkistymisestä. Ensimmäisessä esipelkistysvaiheessa muodostunut metallinen faasi sisältää pääainesosana rautaa sekä piitä 19%:iin asti, kuten mikroanturilla 30 suoritettu analyysi osoittaa. 1400 - 1480°C:ssa suoritetulla toisella esipelkistysvaiheella päästään siihen, että ensimmäisessä esipelkistysvaiheessa muodostuneet metallipisarat suurenevat ja ottavat mukaan 1400 -1480°C:ssa pelkistymällä muodostuneen kromin. Molemmat 6 75368 ennen varsinaista pelkistysvaihetta suoritettavat esi-pelkistysvaiheet vaikuttavat yhdessä siten, että korkealla sulavien kromikarbidien muodostuminen estyy, ja että ferrokromi on pyörivän uunin reaktiotuotteessa 5 suurien osasten muodossa, jolloin seuraava reaktio- tuotteen rikastus yksinkertaistuu. Lisäksi menetelmä-vaiheen a) mukainen reaktio tapahtuu suhteellisen lyhyessä ajassa, kun suoritetaan molemmat esipelkistysvaiheet.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan erityisen menes-10 tyksellisesti suorittaa, kun kromimalmin, hiilen ja kuonanmuodostajan seosta kuumennetaan pyörivässä uunissa 20 - 120 minuutin ajan 1510 - 1560°C:een lämpötilassa, jolloin kuonassa on (CaO + MgO) / (A^O^ + Si02)-suhde 1:3 - 1:5,5 ja A^O^/SiC^-suhde 1:0,8 - 1:2,5.

15 Keksinnön mukaisesti on kromimalmi-hiili-kuonanmuodostaja-seoksessa kromimalmin osasläpimitta alle 5 mm, hiilen osasläpimitta alle 15 mm ja kuonanmuodostajan osasläpimitta alle 5 mm. Raaka-aineseoksen tällaisessa koostumuksessa ei ole tarpeellista granuloida tai pelletoida 20 raaka-ainetta ennen sen syöttöä pyörivään uuniin, sillä käyttämällä keksinnön mukaisia osassuuruuksia ei yllättäen havaittu mitään häiriöitä pyörivässä uunissa tapahtuvan pelkistysprosessin aikana. Ilman muuta on pyörivä uuni myös mahdollista panostaa granuloidulla tai pelletoidulla 25 raaka-aineseoksella. Keksinnön mukaisesti esitetään myös, että kromimalmi-hiili-kuonanmuodostaja-seoksen SiC>2 lisätään vasta pyörivässä uunissa, kun seoksen lämpötila on yli 1200°C. Näin estetään edullisella tavalla alhaalla sulavien kuonakomponenttien, erityisesti fayaliitin, 30 muodostuminen FeO:sta ja Sioista.

Keksinnön mukaisesti on erityisen edullista, jos pyörivästä uunista otettu reaktiotuote jäähdytetään alle 7 75368 700°C/h olevalla nopeudella ferrokromin Curielämpötilan alapuolella olevaan lämpötilaan, sillä näin poistotuote saa ferromagneettiset ominaisuudet, ja sille voidaan siten edullisella tavalla suorittaa magneettinen erotus.

5 Keksinnön lisäsuoritusmuodossa hienonnetaan jokainen metallipitoinen runsaskuonainen fraktio alle 5 mm:n osasläpimittaan ja erotetaan tiheyserotuksella ja/tai magneettisella erotuksella metalliköyhään kuona- ja sulatusuuniin syötettävään lejeerinkifraktioon. Tämä 10 rikastusvaihe kohottaa valmistetun ferrokromilejeeringin saantoa. Lisäksi keksinnön lisäsuoritusmuodon mukaisesti hienonnetaan jokainen metalliköyhä kuonafraktio alle 0,5 mm:n osasläpimittaan ja erotetaan tiheyserotuksella ja/tai magneettisella erotuksella kuonafraktioon ja sula-15 tusuuniin syötettävään lejeerinkifraktioon. Myös tällä rikastusvaiheella päästään edelleen valmistetun ferro-kromilejeeringin saannon kohoamiseen. Lopuksi on keksinnön mukaan edullista hienontaa kuonafraktio alle 0,2 mm:n osasläpimittaan ja erottaa flotaatiolla metallittomaan 20 kuonafraktioon ja sulatusuuniin syötettävään lejeerinki-fraktioon, jolloin lejeerinkifraktio kuivataan ennen sulatusta. Flotaatiorikastuksella voidaan kuonafraktiosta ottaa talteen viimeiset metallijäämät.

Keksinnön mukaisesti se osa lejeerinkifraktiosta, jonka 25 osasläpimitta on alle 1 mm, puhalletaan sulatusuunissa olevaan sulatteeseen. Puhallus voi tapahtua joko ylhäältä tai metallikylpypinnan alapuolelta. Puhaltamalla osa lejeerinkifraktiosta sulatteeseen päästään tasaiseen sulamiskäyttäytymiseen. Se osa lejeerinkifraktiosta, 30 jonka osasläpimitta on yli 1 mm, panostetaan ylhäältä sulatusuuniin.

Keksinnön mukaan on erityisen edullista, jos se osa

-------- I

8 75368 lejeerinkifraktiosta, jonka osasläpimitta on alle 1 mm, samoinkuin hiili, jonka osasläpimitta on alle 1 mm, suspendoidaan kantajakaasuun ja puhalletaan sulatteeseen sulatusuuniin metallikylpypinnan alapuolelle järjeste-5 tystä suuttimesta, samalla kun tämän suuttimen yhteyteen järjestetystä suuttimesta tulee sulatteeseen happea.

Näiden aineiden yhteisellä puhalluksella päästään tasaiseen sulamistapahtumaan optimaalisella sulatteen ja kuonan sekoittumisella. Keksinnön lisäsuoritusmuodossa 10 puhalletaan sulatteeseen sulatusuuniin metallikylpypinnan alapuolelle järjestetyn vaippasuuttimen ulommasta putkesta lejeerinkifraktio-hiili-kantajakaasu-suspensiota ja vaippasuuttimen sisemmästä putkesta happea. Vaippa-suutin on osoittautunut erityisen hyväksi yksittäisten 15 aineiden tuomiseksi sulatusuuniin.

Keksinnön lisäsuoritusmuodossa puhalletaan sulatteeseen metallikylpypinnan alapuolelle kg:aa kohti sulatusuuniin tuotua lejeerinkifraktiota 0,4 - 1,0 kg hiiltä ja hiili-määrän suhteen stökiömetrinen happimäärä (hapetus-20 tuotteeseen CO liittyen). Näissä oloissa syntyy sulatusuuniin riittävän suuri määrä sulatuslämpöä, jolloin vältytään sulatteen liian suurelta hiilipitoisuudelta. Keksinnön mukaisen menetelmän taloudellisuutta saadaan siten parannettua, että ainakin osa sulatusuunin 25 poistokaasuista käytetään kantajakaasuna sille lejeerinki- fraktion osalle sekä sille hienojakoiselle hiilelle, jotka puhalletaan sulatteeseen. Kuitenkin myös muita inerttejä kaasuja, erityisesti typpeä, voidaan käyttää kantaj akaasuna.

30 Keksinnön mukaisesti käytetään sulatusuunin poistokaasujen lämpöä sen hiilen kuivatislaukseen, joka puhalletaan sulatteeseen metallikylvyn pinnan alapuolelle. Tällöin haihtuvat hiilen sisältämät haihtuvat ainesosat, jolloin 9 75368 syntyy puolikoksia. Puolikoksilla on kuivatislaamattomaan hiileen nähden suurempi hyödynnettävissä oleva lämpö-sisältö, joka vaikuttaa edullisesti sulatusprosessin kulkuun. Keksinnön mukaisen menetelmän energiatasapai-5 nolle on myös osoittautunut erityisen edulliseksi, jos sulatusuunin ei kantajakaasuksi käytetty poistokaasu ja hiilen kuivatislauksessa syntyvä puolikoksauskaasu poltetaan pyörivässä uunissa. Keksinnön mukaisesti on osoittautunut edulliseksi, jos pyörivän uunin poisto-10 kaasu jälkipoltetaan, ja jälkipoltetun poistokaasun lämpösisältö ainakin osittain käytetään malmin ja kuonanmuodostajän esilämmitykseen. Keksinnön mukainen pelkistysaika ei sisällä esilämmitysaikaa.

Keksinnön lisäsuoritusmuodon mukaisesti sulate mellote-15 taan ja siitä poistetaan rikki epäjatkuvasti puhaltamalla happea ja lisäämällä CaO:ia ja/tai CaC2:ia. Mellotus ja rikinpoisto voi tapahtua joko itse sulatusuunissa tai sen yhteydessä olevassa toisessa sulatusastiassa. CaO tai CaC2 voidaan suspensoida typpivirtaan, joka puhalle-20 taan sulatteeseen vaippasuuttimen sisemmästä putkesta. Mellottamalla ja rikinpoistolla voidaan hiilipitoisuus alentaa 0,02%:iin ja rikkipitoisuus 0,01%:iin. Mellotta-misen aikana sulatteen lämpötila nousee yli 1700°C:n.

Lopuksi sulatusuunissa syntyvä sulatettu kuona keksinnön 25 mukaisesti jäähdytetään, hienonnetaan ja sekoitetaan metallipitoiseen runsaskuonaiseen fraktioon. Tällä tavalla päästään edullisella tavalla siihen, että sulatetussa kuonassa olevat metalliosuudet voidaan ottaa talteen.

Seuraavaksi keksintöä selitetään viitaten piirustukseen 30 ja suoritusesimerkkiin. Piirustuksessa on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän juoksukaavio.

75368 10

Varastosäiliöstä 2 syötetään putkea 4 pitkin rautapitoista kromimalmia, jonka osasuuruus on <5 mm, vastavirta-lämmön vaihtimeen 6. Varastosäiliöstä 3 syötetään vasta-virtalämmönvaihtimeen 6 kuonanmuodostajat CaO, MgO ja 5 A^O^, joiden osasuuruus on <5 mm, putkea 5 pitkin.

Vastavirtalämmönvaihtimessa 6 esikuumennetaan malmi-kuonanmuodostajaseos 1000°C:n lämpötilaan. Vastavirta-lämmönvaihdin 6 toimii kuumilla poistokaasuilla, jotka johdetaan putkea 13 pitkin. Jäähtyneet poistokaasut 10 johdetaan pois vastavirtalämmönvaihtimesta 6 putkea 14 pitkin ja päästetään ilmakehään piirustuksessa esittämättömän puhdistuksen jälkeen. Esikuumennetut raaka-aineet tulevat putkea 7 pitkin pyörivään uuniin 8. Pyörivään uuniin 8 syötetään lisäksi putkea 15 pitkin 15 varastosäiliöstä 1 hiiltä, jonka osasuuruus on <15 mm.

Pyörivä uuni 8 kuumennetaan polttamalla hienojakoista hiiltä, joka syötetään varastosäiliöstä 65 johtoa 66 pitkin polttimeen 67 ja siitä putkea 68 pitkin pyörivään uuniin 8. Pyörivän uunin kuumennus tapahtuu edullisesti 20 vastavirtaan esikuumennettuihin raaka-aineisiin ja hiileen nähden; kuitenkin se voi tapahtua myös myötävirtaan, kuten piirustuksessa on esitetty. Pyörivään uuniin 8 syötetyt esikuumennetut raaka-aineet ja hiili kuumennetaan sitten 1100 - 1250°C:n lämpötilaan, ja ne 25 viipyvät tässä lämpötilassa noin 45 minuuttia uunin ensimmäisessä vyöhykkeessä, jossa ensimmäinen esipelkis-tysvaihe tapahtuu, jossa rautaoksidi pelkistyy selektiivisesti ja suureksi osaksi. Lämpöä edelleen syötettäessä seos kulkee sitten toiselle uunivyöhykkeelle, jossa 30 se pidetään 1400 - 1480°C:ssa noin 45 minuuttia, jolloin metallipisarat suurenevat. Pyörivän uunin 8 kolmannessa uunivyöhykkeessä pidetään edullisesti 1510 - 1560°C:een lämpötilaa. Pelkistystuotetta pidetään näissä oloissa 60 minuuttia, jolloin se tulee tahnamaiseen tilaan, 11 75368 jossa tapahtuu enenevästi suurempien metallipisaroiden muodostumista ja pelkistystuotteen useampien osasten agglomeroitumista. Kuitenkaan pyörivässä uunissa 8 ei tapahdu vielä mitään metallisen faasin ja sivukiven 5 erottumista, eikä pelkistystuotteen tahnamainen tila myöskään johda sen tarttumiseen pyörivään uuniin 8. Tarttumista voidaan estää erityisesti siten, että pyörivä putkiuuni varustetaan magnesiittivuorauksella, joka lisäksi sisältää kromioksidia ja/tai hiiltä ja/tai 10 tervaa. Pyörivän uunin 8 sillä vyöhykkeellä, jossa pelkistystuotteen lämpötila on yli 1200°C, tuodaan putkea 10 pitkin varastosäiliöstä 9 kuonanmuodostukseen tarvittava Si02, jonka osasuuruus on <5 mm.

Pyörivästä uunista 8 poistuva tuote kulkee putkea 16 15 pitkin jäähdytysrumpuun 17, jossa se jäähdytetään nopeudella <700°C/tunti ferrokromilejeeringin Curie-lämpötilan alapuolella olevaan lämpötilaan. Tällä jäähdytyksellä ferrokromilejeerinki saa ferromagneettiset ominaisuudet. Sitten pyörivän uunin 8 jäähdytetty tuote 20 tulee putkea 18 pitkin murskaimeen 19, jossa tapahtuu hienontaminen alle 25 mm:n osasläpimittaan. Tämän jälkeen syötetään pyörivän uunin hienonnettu tuote putkea 20 pitkin magneettiseen erottimeen 21, jossa tapahtuu tuotteen lajittelu ei-magneettiseen hiilipitoiseen 25 fraktioon, metallipitoiseen runsaskuonaiseen fraktioon ja metallirikkaaseen lejeerinkifraktioon. Hiilipitoinen fraktio syötetään putkea 22 pitkin pyörivään uuniin 8, kun taas metallirikas lejeerinkifraktio tulee putkia 23 ja 42 pitkin varastosäiliöön 43.

30 Metallipitoinen runsaskuonainen fraktio syötetään putkea 24 pitkin jauhimeen 25, jossa tapahtuu hienontaminen alle 5 mm:n osasläpimittaan. Hienonnettu materiaali tuodaan sitten putkea 26 pitkin ilmaerotuspöydälle 27, 12 75368 jossa seos sen erilaisia tiheyksiä vastaten erotetaan ilmavirralla lejeerinkifraktioon ja metalliköyhään kuo-nafraktioon. Lejeerinkifraktio viedään putkia 28 ja 42 pitkin varastosäiliöön 43, kun taas metalliköyhä kuona-5 fraktio joutuu putkea 29 pitkin jauhimeen 30, jossa tapahtuu hienontaminen alle 0,5 mm:n osasläpimittaan. Sitten hienonnettu metalliköyhä kuonafraktio tuodaan putkea 31 pitkin ilmaerotuspöydälle 32, jossa tapahtuu erotus lejeerinkifraktioon ja kuonafraktioon. Lejeerinki-10 fraktio syötetään putkia 33 ja 42 pitkin varastosäiliöön 43, kun taas kuonafraktio joutuu putkea 34 pitkin jauhimeen 35. Jauhimessa 35 suoritetaan hienontaminen 0,2 mmm osasläpimittaan, ja näin hienonnettu kuona-fraktio viedään sitten putkea 36 pitkin flotaatio-15 laitteeseen 37, jossa tapahtuu erotus lejeerinkifraktioon ja metallittomaan kuonafraktioon. Lejeerinkifraktio syötetään putkea 38 pitkin kuivaajaan 39, kun taas metalliton kuonafraktio joutuu putkea 41 pitkin jätteen-keräyspaikalle, jonne se saostetaan. Lejeerinkifraktio 20 kuivataan kuivaajassa 39 ja syötetään sitten johtoja 40 ja 42 pitkin varastosäiliöön 43.

Varastosäiliössä 43 yksittäiset metallipitoiset lejee-rinkifraktiot sekoitetaan ja johdetaan putkea 44 pitkin täryseulaan 45, jossa erotetaan osasläpimitaltaan alle 25 1 mmm raefraktio. Osasläpimitaltaan yli 1 mm:n osas- fraktio tuodaan putkea 71 pitkin ja poistokaasukuvusta 54 sulatusuuniin 53. Osasläpimitaltaan alle 1 mm:n raefraktio tuodaan sitävastoin sulatusuuniin 53 putkea 46 pitkin ja vaippasuuttimen ulommasta putkesta 47.

30 Sulatusuunissa on ferrokromilejeeringistä muodostuvaa sulatetta 49, jota otetaan siitä osittain määrätyin aikavälein poistoaukosta 51. Kuona 50 kelluu sulatteen 49 päällä ja otetaan sulatusuunista määrätyin aikavälein poistoaukosta 52. Poistokaasukupuun 54 tuleva sulatus-

II

13 75368 uunin 53 poistokaasu käytetään osittain kantajakaasuna, ja johdetaan takaisin sulatteeseen 49 putkia 64, 63 ja 46 pitkin ja vaippasuuttimen ulommasta putkesta 47.

Vaippasuuttimen sisemmästä putkesta 48 puhalletaan 5 sulatteeseen 49 varastosäiliöstä 56 putkea 55 pitkin happea, johon voidaan annostella putkesta 57 CaO:ia, jota on varastoastiassa 58, ja jonka osassuuruus on alle 1 mm.

Sulatusuunin 53 poistokaasu tuodaan putkea 59 pitkin kuivatislauslaitteeseen 60, johon johdetaan varasto-10 säiliöstä 65 putkea 70 pitkin hiiltä, jonka osasläpimitta on alle 1 mm. Puolikoksauskaasu ja sulatusuunin 53 poisto-kaasu poistetaan kuivatislauslaitteesta 60 putkea 61 pitkin ja poltetaan sitten polttimessa 67. Puolikoksi poistetaan kuivatislauslaitteesta 60 putkea 61 pitkin ja 15 varastoidaan varastosäiliöön 62. Siitä puolikoksi sus- pensoidaan kantajakaasuun ja puhalletaan putkia 63 ja 46 pitkin yhdessä lejeerinkifraktion kanssa metalli-sulatteeseen 49, jossa sulatusprosessi tapahtuu.

Suoritusesimerkki 20 Ferrokromilejeeringin valmistukseen käytetään rautapitoista kromimalmia, jolla on seuraava koostumus: 46% Cr203, 28,2% FeO, 10% MgO, 1,1% SiC>2, 14,2% Al203 ja 0,5% CaO. Malmi hienonnetaan alle 2 mm:n osasläpi-mittaan. Pelkistykseen käytetyn vedettömän hiilen koostu-25 mus on seuraava: 18,8% tuhkaa, 73,6% hiiltä, 3,2% vetyä, 1,5% typpeä. Hiili hienonnetaan alle 15 mm:n osasläpi-mittaan. Käytetyn hiilen tuhka sisältää seuraavat pää-ainesosat: 52% Si02, 30% Al2C>3, 5% CaO ja 2% MgO.

Pyörivä rumpu-uuni panostetaan 350 kg:11a hienonnettua 30 malmia ja 350 kg:11a hienonnettua hiiltä; malmi-hiili-suhde on siis 1:1.

75368 14

Pyörivässä rumpu-uunissa on kromi-magnesiittivuoraus, ja se esikuumennetaan 1600°C:seen ennen panostamista malmi-hiiliseoksella. Uunin kuumentamiseen käytetään hiilipöly-happipoltinta, johon syötetään 4 kg hienojakois-5 ta hiiltä minuutissa ja 3 Nm^ happea minuutissa. Lisäksi johdetaan uuniin ilmaa, siten että pyörivän rumpu-uunin poistokaasu sisältää 25 til.% CC^iia ja 12 til.% CO:ia. Malmi-hiiliseos viipyy pyörivässä rumpu-uunissa 70 minuuttia 1540°C:ssa. Tässä tapauksessa ei pyörivään 10 rumpu-uuniin malmin ja hiilen koostumuksesta johtuen tarvitse lisätä kuonanmuodostajaa.

Pyörivästä rumpu-uunista tuote tyhjennetään säiliöön, peitetään hiilellä ja jäähdytetään 4 tunnin ajan 100°C:een. Poistotuote sisältää 45% osasia, joiden osas-15 läpimitta on yli 20 mm ja 50% osasia, joiden osasläpi-mitta on alle 10 mm. Tuotteeseen on lujasti iskostunut näkyviä pallomaisia metalliosasia. Tämän jälkeen poisto-tuote hienonnetaan alle 10 mm:n osasläpimittaan ja erotetaan magneettisella erotuksella metallipitoiseen 20 fraktioon (60%) ja hiilipitoiseen fraktioon (40%) .

Metallipitoinen fraktio hienonnetaan alle 2 mm:n osasläpimittaan. Hienonnettu metallipitoinen fraktio käsittää noin 1/3 osasia, joiden läpimitta on alle 0,3 mm ja metallipitoisuus noin 80%. Tämä hienoraeosuus erotetaan 25 ja lisätään lejeerinkifraktioon. Tämän jälkeen erotetaan loput metallipitoisesta fraktiosta kuivalla tiheysero-tuksella metalliköyhään kuona- ja metallirikkaaseen lejeerinkifraktioon. Metallirikkaassa lejeerinkifrak-tiossa on 90% ferrokromilejeerinkiä ja 10% kuonaa.

30 Metalliköyhä kuonaosuus sisältää vielä ferrokromilejee-rinkijäämän, joka on erotettava. Kuonafraktiosta, jonka osasläpimitta on 0,3 - 2 mm, erotetaan sen jälkeen kun se on jauhettu alle 0,1 mm:n osasläpimittaan magneettisella erotuksella metallirikas fraktio, joka sekoitetaan 75 3 6 8 15 metallirikkaaseen lejeerinkifraktioon. Kromihäviöt, jotka syntyvät magneettisessa erotuksessa tulevan metal-liköyhän kuonan kromipitoisuudesta, ovat noin 5%.

Lejeerinkifraktio sulatetaan upokkaassa, jonka vetoisuus 5 on 3 t, ja jossa on 1200 kg:n metallikylpy, jonka lämpötila on noin 1650°C. Sulatteeseen puhalletaan kolmen upokkaan pohjaan järjestetyn vaippasuuttimen ulommista putkista 8 kg hienojakoista hiiltä minuutissa. Kolmen vaippasuuttimen sisemmistä putkista tulee sulatteeseen 3 10 6 Nm happea minuutissa. Sulan metallin hiilipitoisuus säädetään 3-6 paino%:iin. Metallirikkaan lejeerinki-fraktion osassuuruudeltaan alle 0,5 mm:n hienoraeosuus puhalletaan yhdessä hiilen kanssa sulatteeseen, samalla kun loput metallirikkaasta lejeerinkifraktiosta panos-15 tetaan upokkaaseen poistokaasukuvun kautta. Upokkaassa olevan kuonan (CaO + Mg0)/(Si02 + A^O^)-suhde on 1:2,5 ja A^O^-SiC^-suhde 1:1. Kuona on sulatuslämpötilassa juoksevassa tilassa, ja poistetaan 1000 kg:n metallia sulattamisen jälkeen.

20 Kuonan poistamisen jälkeen vähennetään hiililisäys sulatteeseen 4 kg:aan minuutissa ja metallikylvyn lämpötila nostetaan 1750°C:seen. Tällöin sulatteen hiilipitoisuus laskee 2 paino%:iin. Sitten sulatteeseen puhalletaan kolmen vaippasuuttimen sisemmistä putkista 8 kg typpeen 25 suspensoitua CaO:ia minuutissa. Tällöin sulatteen rikkipitoisuus laskee alle 0,01%:n arvoon. Upokkaasta otetun metallin koostumus on 56% kromia, 42% rautaa ja 2% hiiltä.

Upokkaan poistokaasuun puhalletaan 8 kg hienojakoista hiiltä minuutissa. Tällöin poistokaasu jäähtyy 600 -30 700°C:seen, ja hiilen haihtuvat ainesosat haihtuvat.

Kuivatislauskaasusta ja sulatusastian jäähtyneestä poistokaasusta muodostuva kaasuseos poltetaan. Hiilen 16 75368 kuivatislauksesta muodostunut puolikoksi jauhetaan ja puhalletaan upokkaaseen kolmen vaippasuuttimen ulommista putkista.

Suoritusesimerkin mukaisilla menetelmätoimenpiteillä 5 saavutettava rauta- ja kromisaanto on noin 93%. Suoritus-esimerkin menetelmäolot poikkeavat sen tähden jonkin verran menetelmän juoksukaaviosta, koska suoritusesi-merkki suoritettiin suhteellisen pienessä mittakaavassa.

Tiheyserotuksessa suspensoidaan tiheydeltään erilaisista 10 kiintoaineosasista muodostuva hienoraejakoinen seos neste-tai kaasuvirtaan, ja tästä suspensiosta samantiheyksiset osaset putoavat jotakuinkin samaan paikkaan, notaatiossa suspensoidaan kastuvuudeltaan erilaisista kiintoaineosasista muodostuva seos nesteeseen, ja tähän suspensioon 15 puhalletaan ilmaa, jolloin kastuvuudeltaan alemmat osaset kulkevat ilmavirran mukana pois ja erottuvat kastu-vammista osasista. Magneettisessa erotuksessa erotetaan ferromagneettiset osaset käyttämällä magneettikentän voimaa. Kaikki prosenttiluvut, jotka ilmaisevat aineiden 20 koostumuksen, ja jotka on merkitty symbolilla %, ovat painoprosentteja. Suhteet, jotka kuvaavat ainesseosten koostumusta, ovat painosuhteita.

Claims (18)

1. Menetelmä hiilipitoisuudeltaan 0,02-10 %:sen ferrokromin valmistamiseksi rautapitoisesta kromimalmista kuumentamalla seos, joka muodostuu kromimalmista, kiinteästä hiilipitoises-ta polttoaineesta ja kuonanmuodostajasta, pyörivässä uunissa, ja sen jälkeen sulattamalla ferrokromi reaktiotuotteesta, joka ennen sulatusta otetaan pyörivästä uunista ja jäähdytetään, tunnettu siitä, että a) kromimalmin, hiilen ja kuonanmuodostajän seosta, jossa malmi-hiili-suhde säädetään arvoon 1:0,4 - 1:2, ja kuonan-muodostajaa CaO ja/tai MgO sekä AI2O3 ja/tai S1O2 lisätään sellainen määrä, että kuonan (CaO + MgO)/(Al203 + Si02>-suh-de on 1:1,4 - 1:10 ja Al203/Si02_suhde on 1:0,5 - 1:5, kuumennetaan pyörivässä uunissa 20-240 minuutin ajan CO-pitoi-sessa atmosfäärissä 1480-1580°C:n lämpötilassa, b) pyörivästä uunista otettu reaktiotuote hienonnetaan alle 25 mm:n osasläpimittaan, c) hienonnettu reaktiotuote erotetaan tiheyserotuksella ja/ tai magneettisella erotuksella pyörivään uuniin takaisin vietävään hiilipitoiseen fraktioon, vähintään yhteen metallipi-toiseen runsaskuonaiseen fraktioon, ja yhteen sulatusuuniin vietävään lejeerinkifraktioon, ja d) lejeerinkifraktion sulatus suoritetaan sulatusuunissa 1600-1700°C:n lämpötilassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kromimalmin, hiilen ja kuonanmuodostajän seosta kuumennetaan pyörivässä uunissa 20-120 minuutin ajan 1510-1560°C:n lämpötilassa, jolloin kuonan (CaO + Mg0)/(Al203 + S102)-suhde on 1:3 - 1:5,5 ja Al203/Si02~suhde 1:0,8 - 1:2,5. 75368

3. Patenttivaatimuksien 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kromimalmi-hiili-kuonanmuodostajaseok-sessa kromimalmin osasläpimitta on alle 5 mm, hiilen osaslä-pimitta alle 15 mm ja kuonanmuodostajän osasläpimitta alle 5 mm.

4. Patenttivaatimuksien 1-3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että S1O2 lisätään kromimalmi-hiili-kuonanmuodos-tajaseokseen vasta pyörivässä uunissa, kun seoksen lämpötila on yli 1200°C.

5. Patenttivaatimuksien 1-4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että pyörivästä uunista otettu reaktiotuote jäähdytetään alle 700°C tunnissa olevalla nopeudella ferrokromin Curielämpötilan alapuolella olevaan lämpötilaan.

6. Patenttivaatimuksien 1-5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kukin metallipitoinen runsaskuonainen fraktio hienonnetaan alle 5 mm:n osasläpimittaan sekä erotetaan tiheyserotuksella ja/tai magneettisella erotuksella metalli-köyhään kuona- ja sulatusuuniin vietävään lejeerinkifraktioon.

7. Patenttivaatimuksien 1-6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kukin metalliköyhä kuonafraktio hienonnetaan alle 0,5 mm:n osasläpimittaan sekä erotetaan tiheyserotuksella ja/tai magneettisella erotuksella kuonafraktioon ja sulatusuuniin vietävään lejeerinkifraktioon.

8. Patenttivaatimuksien 1-7 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että kuonafraktio hienonnetaan alle 0,2 mm:n osasläpimittaan ja erotetaan flotaatiolla metallittomaan kuona-fraktioon ja sulatusuuniin vietävään lejeerinkifraktioon, jolloin lejeerinkifraktio ennen sulatusta kuivataan.

9. Patenttivaatimuksien 1-8 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että osasläpimitaltaan alle 1 mm:n osa lejeerin-kifraktiosta puhalletaan sulatusuunissa olevaan sulatteeseen. 11 7 5 3 6 8

10. Patenttivaatimuksien 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osasläpimitaltaan alle 1 mm:n osa le-jeerinkifraktiosta sekä osasläpimitaltaan alle 1 mm:n hiili suspensoidaan kantajakaasuun ja puhalletaan sulatteeseen sulatusuuniin metallikylvyn pinnan alapuolelle järjestetystä vaippasuuttimesta, samalla kun tämän suuttimen yhteyteen järjestetystä suuttimesta tuodaan sulatteeseen happea.

11. Patenttivaatimuksien 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulatteeseen puhalletaan lejeerinki-fraktio-hiili-kantajakaasuseosta sulatusuuniin metallikylvyn pinnan alapuolelle järjestetyn vaippasuuttimen ulommasta putkesta ja happea vaippasuuttimen sisemmästä putkesta.

12. Patenttivaatimuksien 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiloa kohti sulatusuuniin tuotua le-jeerinkifraktiota puhalletaan sulatteeseen metallikylvyn pinnan alapuolelle 0,4-1,0 kg hiiltä ja hiilimäärän kanssa stö-kiömetrinen määrä happea.

13. Patenttivaatimuksien 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa sulatusuunin poistokaasusta käytetään kantajakaasuna.

14. Patenttivaatimuksien 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulatusuunin poistokaasun lämpö käytetään sen hiilen kuivatislaukseen, joka puhalletaan sulatteeseen metallikylvyn pinnan alapuolelle.

15. Patenttivaatimuksien 1-14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulatusuunin ei-kantajakaasuna käytetty poistokaasu ja hiilen kuivatislauksessa syntyvä puoli-koksauskaasu poltetaan pyörivässä uunissa.

16. Patenttivaatimuksien 1-15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyörivän uunin poistokaasu jälkipol- 75368 tetaan ja jälkipoltetun poistokaasun lämpösisältö ainakin osittain käytetään kromimalmin ja kuonanmuodostajän esilämmitykseen.

17. Patenttivaatimuksien 1-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulate mellotetaan sekä siitä poistetaan rikki epäjatkuvasti puhaltamalla happea sekä lisäämällä CaO:ia ja/tai CaC2:ia.

18. Patenttivaatimuksien 1-17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulatusuunissa muodostuva sulatettu kuona jäähdytetään, hienonnetaan ja sekoitetaan metallipi-toiseen runsaskuonaiseen fraktioon. Paten tkrav: 7 5 3 6 8