-
Anwendung des Niederschachtofen-Verfahrens zum Gewinnen von technisch
reinem Mangan Die Erfindung betrifft die Anwendung eines Schachtofens von verhältnismäßig
geringer Höhe, der im folgenden auch als »Niederschachtofen« bezeichnet wird, zur
Gewinnung von Mangan von hohem Reinheitsgrad.
-
Es ist bekannt, hochwertige Ferromanganlegierungen mit bis zu 80 oder
sogar 85 % Mangan im Hochofen zu erzeugen, dessen Anwendung jedoch zur Aufgabe der
Erze in Stückform und von metallurgischem Koks von beträchtlicher mechanischer Festigkeit
zwingt.
-
Ferner läßt sich im elektrischen Ofen Ferromangan von hohem Mangangehalt
oder auch technisch reines Mangan gewinnen, jedoch ist der Stromaufwand beträchtlich,
und die Vorrichtung kann nicht überall angewandt werden.
-
Im Buch von R. Durrer und G. Volkert, »Die Metallurgie der Ferrolegierungen«,
1953, S.266ff., ist die aluminothermische Herstellung von siliciumreichem Mangan
beschrieben, wobei gegebenenfalls auch Niederschachtöfen verwendet werden können.
Abgesehen von der Notwendigkeit der Verwendung des verhältnismäßig teueren Aluminiums
als Reduktionsmittel besteht ein großer Nachteil dieses Verfahrens darin, daß es
nicht möglich ist, einen niedrigen Siliciumgehalt zu erhalten.
-
Ferner ist im Buch von H. K o p p e n b e r g und W. Wenzel, »Die
Sauerstoffmetallurgie der Schachtofenprozesse«, 1953, S. 99 bis 101, die
Herstellung von Ferrolegierungen mit hohem Eisengehalt und niedrigem Gehalt an schwer
zu reduzierenden Bestandteilen, z. B. von Ferrosilicium mit etwa 35% Si, in einem
Niederschachtofen erwähnt, wobei zur Herstellung von Ferrolegierungen mit höherem
Gehalt an der letztgenannten Komponente der Elektroofen vorgeschlagen wird, da der
mit Sauerstoff betriebene Niederschachtofen diesbezüglich versagt. Ferrolegierungen
mit ähnlich hohem Eisengehalt und niedrigem Gehalt an schwer zu reduzierenden Bestandteilen,
wie Mangan, können auch gemäß »Stahl und Eisen«, 1953, S. 257 bis 266, im Niederschachtofen
erzeugt werden.
-
Durch die Erfindung werden die obenerwähnten Nachteile behoben, und
es wird mit Hilfe eines Niederschachtofens, der unter anderem die Vorteile mit sich
bringt, daß er mit Brennstoffen und pulverförmigen Erzen von geringem mechanischem
Widerstand beschickt und mit einem geringen Aufwand an Investierungskosten selbst
in nicht über eine ausreichende Stromversorgung verfügenden Gegenden errichtet werden
kann, Mangan von hohem Reinheitsgrad gewonnen. Erfindungsgemäß ist die Anwendung
des unter Einsatz von Kohle als Heiz- und Reduktionsmittel sowie Einführen sauerstoffangereicherten
Windes durchgeführten Niederschachtofen-Verfahrens zum Gewinnen von technisch reinem
Mangan mit 1 bis 39/o Eisen, 0,1 bis 0,5% Silicium und 6,5 bis 7% Kohlenstoff aus
gegebenenfalls durch Flotation angereicherten Manganerzen, insbesondere Pyrolusit,
vorgesehen. So läßt sich ein 89- bis 92%iges Mangan gewinnen, das außer den erwähnten
Stoffen Spuren von Schwefel und Phosphor enthalten kann. Es sei hervorgehoben, daß
die in der Beschickung enthaltene Kieselsäure fast ganz mit dem Gasstrom entfernt
wird, und zwar wahrscheinlich in Form von SiO. Dies bedeutet einen besonderen Vorzug
des Verfahrens nach der Erfindung und führt zu einem hochwertigen Mangan.
-
Als Ausgangsmaterial kann man einen pulverförmigen Pyrolusit verwenden,
der, beispielsweise durch Flotation, angereichert ist und die folgende Zusammensetzung
aufweist:
| Mangan ....... 60 bis 62 0/0 (als Mn 02) |
| Eisen .......... 1 bis 1,5 0/0 (als Fee 03) |
| Kieselsäure ..... 2 bis 3 % (Gangart) |
Das Erz wird mit Hilfe eines organischen Bindemittels, z. B. Maniok,
zu Kugeln ausgeformt.
-
Als Reduktionsmittel kann Anthrazit, Holzkohle oder eine beliebige
(vorzugsweise eisenarme) Kokssorte dienen. Um einen besonders hohen Mangangehalt
zu erzielen, kann man beispielsweise Teer-oder Pechkoks mit einem Aschengehalt von
0,5 bis 0,6% verwenden.
-
Als Wind für den »Niederschachtofen« kann Sauerstoff oder Luft mit
45 bis 701/o Sauerstoff dienen. Das Gemisch kann vorgewärmt werden, wozu beispielsweise
die Abgase des Ofens benutzt werden können, jedoch kann auch mit kaltem Wind geblasen
werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bereitet man die Charge aus
dem betreffenden Erz und Kohle als Reduktionsmittel ohne irgendwelche schlakkenbildenden
Bestandteile. Die Schlacke entsteht also lediglich aus der Gangart des Erzes und
bzw. oder den Aschenbestandteilen des Brennstoffes und beläuft sich auf nicht mehr
als einige zehnKilo je Tonne erzeugtes Mangan.
-
Die Manganausbeute beträgt über 701/o und erreicht meist 75 bis 80%.
-
Die Erfindung wird an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert.
-
Beispiel In einen Schachtofen von 1 m Durchmesser in Höhe der Düsen
und 3 m Arbeitshöhe von den Düsen aus nach oben wurde eine Beschickung aufgegeben,
deren Zusammensetzung je Tonne erzeugtes Metall die folgende war:
| Pechkoks ..................... 2300 kg |
| Pyrolusitkugeln ................ 2250 kg |
| Kalte Luft mit 50 % Sauerstoff . . 4000 m3 |
Bei einer Manganausbeute von 77 % erhielt man ein Metall der folgenden Zusammensetzung:
| Mangan ........................ 92% |
| Kohlenstoff .................... 6,811/o |
| Eisen .......................... 10/a |
| Silicium ........................ 0,2% |
Je Tonne Metall wurden 50 kg Schlacke erhalten. In den Hochöfen von technischem
Ausmaß ergab sich eine Erhöhung des Koksverbrauches mit ansteigendem Mangangehalt.
Es war daher nicht vorauszusehen, daß in einem so kleinen Schachtofen, wie er nach
der Erfindung benutzt wird, der Verbrauch an Koks für ein derart manganreiches Metall
kaum die Mindestwerte des Verbrauches im Hochofen erreichen würde.
-
Mit großer Sicherheit kann gesagt werden, daß bei Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung in einem niedrigen Schachtofen von 2 bis 2,50 m Durchmesser
in Düsenhöhe der Brennstoffverbrauch noch beträchtlich zurückgeht.
-
Außerdem war eigentlich zu befürchten, daß die Manganverluste in den
Gasen auf Grund der relativen Flüchtigkeit des Metalls und der geringen Ofenhöhe
beträchtlich ansteigen würden. Es war daher keineswegs vorherzusehen, daß man derartig
hohe Manganausbeuten erhalten würde, wobei sich fast das ganze in der Charge enthaltene
Silicium verflüchtigt.