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Verfahren zur Herstellung von Thomasschlacke mit hohem Gehalt an ammoncitratlöslicher
Phosphorsäure Es ist bekannt, Thomasschlacke mit hoher Citratlöslichkeit herzustellen,
indem man die flüssige Thomasschlacke mit Kieselsäure anreichert und rasch zum Erstarren
bringt. Bei diesem Verfahren werden auf ein Molekül P2 05 etwa 1l/2 Moleküle Si
02 zugesetzt. Es kann dadurch wohl eine hohe Citratlöslichkeit von 97 bis 98 °%
erreicht werden. Da die Kieselsäure aber gewöhnlich in Form von Sand zugegeben wird,
ergeben sich eine Reihe betriebstechnischer Schwierigkeiten, die auch im Schrifttum
erörtert sind (Stahl und Eisen 1932, S. 389 bis 392, Stahl und Eisen- 1927, S. 12o5
bis 1207, insbesondere S. 12o6, linke Spalte, und Archiv für das Eisenhüttenwesen
vom Juli 1931, S.15, rechte Spalte, und S. 16, linke Spalte). Und zwar ist die Auflösung
und Verteilung des Sandes schlecht. Es bilden sich leicht Nester, die die Schmelze
unhomogen machen. Diese Erscheinung ist naturgemäß bei Zugabe des Sandes in der
Pfanne noch- häufiger, so daß man auf mechanische Rührvorrichtungen oder Einblasen
des Sandes-vermittels Sandstrahls angewiesen ist. Bei Zugabe im Konverter ergibt
sich der Nachteil, daß ein Teil des Sandes ausgeworfen wird. Wird nun eine größere
Menge Sand zugegeben, und zwar mehr als der Bildung von Silikokarnotit (1 P205 :
1 Si02) entspricht, so wird die Schlacke sehr dick:-flüssig und neigt zum Ansetzen
von Mündungsbären. Aber auch metallurgisch ergeben sich Schwierigkeiten, die in
einer mangelhaften Entphosphorung und Entschwefelung des Eisens bestehen.
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Diesen bekannten Verfahren gegenüber ist Gegenstand der Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung von Thomasschlacken oder ähnlichen Hüttenschlacken
mit hoher Ammoncitratlöslichkeit durch Zusatz von Kieselsäure zur flüssigen Schlacke
und rasches Erkaltenlassen der Schmelzmasse, bei dem der Schlacke so viel Kieselsäure,
daß Silikokarnotit entsteht, und 1 bis 2 °/o Alkali zugesetzt werden, worauf die
Schlacke aus einem Temperaturgebiet von mindestens 125o bis 1300° C abgeschreckt
wird.
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Die Zusätze an Kieselsäure und Alkali erfolgen zweckmäßigerweise in
Form von Stoffen, die sowohl Kieselsäure wie Alkalien enthalten. Es sind dieses
Tuffstein, Phonolith, glaukonitischer Sand, Schiefer, Dachschieferabfälle, aber
auch Staubabfälle der Hüttenwerke, wie beispielsweise Elektrofilterstaub von Hochofengasreinigu.ngsanlagen,
letztere in brikettierter Form. Tuffstein, Phonolith und glaukonitischer Sand enthalten
ungefähr 8 bis 17 °/o Alkali (Na, 0 + K20, in Hauptsache K20) und 6o bis 55 °/o
Si 02. Schiefer enthält etwa 5 °/o Alkali und 59 % Kieselsäure.
Der
Elektrofilterstaub weist getrocknet ungefähr 1-2 °/° Alkalien und 20 °/° Kieselsäure
auf. Diese Stoffe zeichnen sich gegenüber dem Sand durch ihre hohe Löslichkeit und
niedrigen Schmelzpunkt (iioo bis ii5o°) aus.
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Die Zugabe von alkalischen Stoffen, wie Phonolith, zur Thomasschlacke
ist zwar an sich bekannt. Es wurde aber weder dabei die Einstellung des Silikokarnotitverhältnisses
noch das Abschrecken der geschmolzenen Schlacke vorgenommen. Eine nach diesem bekannten
Verfahren mit io °/° Phonolithzusatz hergestellte Schlacke ergab eine Ammoncitratlöslichkeit
von nur etwa 6o °/°.
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Die Menge der Zusatzstoffe ergibt sich aus ihrem Kieselsäuregehalt
und dem Kieselsäuregehalt, der zur Bildung von Silikokarnotit in der Schlacke notwendig
ist. Durch diese Stoffe wird der Schlacke eine Alkalimenge zugeführt, die je nach
dem'Gehalt der Stoffe im Durchschnitt o,4 bis 1,5 °/° beträgt. Ist ein höherer Alkaligehalt
erwünscht, so ist es zweckmäßig, noch Soda oder andere Alkalien in geringen Mengen
zuzugeben. Durch höheren Zusatz von Alkali von etwa 3-°/o ist es möglich, die Ammoncitratlöslichkeit
von der Art der Abkühlung unabhängig zu machen, ohne daß sie in ihrer Höhe etwas
einbüßt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit besonderem Vorteil in der
Weise durchgeführt, daß man die Zusatzstoffe im festen Zustand nach erfolgtet Kalkauflösung
in dem Konverter zugibt. Es ist auch möglich, je nach der Übung im praktischen Betrieb
und der zu erzielenden Stahlqualität die Stoffe zugleich mit dem Kalk zuzugeben.
Schließlich kann die Zugabe auch in die Pfanne erfolgen, sofern die Schlackentemperatur
genügend hoch ist. Die Zusatzstoffe lösen sich gut auf und ergeben eine dünnflüssige
Schlacke, ohne daß eine h;esterbildung auftritt. Diese Schlacke ist ferner sehr
reaktionsfähig und gewährleistet eine gute Entschwefelung des Roheisens. Es ist
also ein schnelles Arbeiten möglich. Die Entphosphorung wird keineswegs durch einen
höheren Kieselsäuregehalt beeinträchtigt. Die Schlacke läßt sich leicht vom Bad
abziehen. Sie wird abgeschreckt, und zwar zweckmäßigerweise durch Granulieren..
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Das Granulieren erfolgt entweder in Wasser oder Preßluft oder durch
Aufgießen auf eine gekühlte Fläche. Besonders bewährt hat sich die Arbeitsweise,
die Schlacke auf eine gekühlte Fläche auszugießen und anschließend durch Ablöschen
mit Wasser schnell abzukühlen. Eine Explosionsgefahr ist dabei vollkommen ausgeschlossen.
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Die erhaltene- Schlacke .ist homogen und glasig. Sie weist eine hohe
Citratlöslichkeit bis zu 991/, auf. Dabei werden aber auch die Alkalien selbst in
voller Höhe löslich gemacht und in eine für den Boden leicht aufnehmbare Form übergeführt.
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Das Wesen der Erfindung sei an folgenden Beispielen erläutert: Es
wurde eine ungekieselte Thomasschlacke mit der Zusammensetzung
| Gesamt-Fe = 8,680/, |
| Fe o = 7,680/0 |
| Fee 0, = 3,90 °/o |
| Mn = 4,74 °/o |
| Mn 0. Si 02 = 4,6% |
| A1203 -f- Ti02 = o,550/0 |
| Ca 0 = 49,3 % |
| freier Ca 0 = 5,42 °% |
| Mg0 = 3,29 % |
| S = 0,201, |
| v205 = 1,411/0 |
wie folgt behandelt: i. Die Schlacke wurde auf Silikokarnotit gekieselt, mit 1 °/o
hTa20 bzw. 1 °/° K20 versetzt und abgeschreckt.
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2. Die Schlacke wurde entsprechend dem Silikokarnotitverhältnis mit
9,2 °% Phonolith (52 °/o S102, 16,5 °/° Alkali) = 1,5 °/° Alkali versetzt und abgeschreckt.
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Es ergaben sich folgende Werte:
| P2 OB-Gehalt citronensäure- ammoncitrat- |
| # löslich löslich |
| r/o "In °1o |
| Thomasschlacke (angeliefert) ............... 22,14 79,8 3119 |
| Thomasschlacke auf Silikokarnotit gekieselt |
| -f- i°/° Na.,0 -f- abgeschreckt............. 2039 99,8
9910 |
| Thomasschlacke auf Silikokarnotit gekieselt |
| -i- z°/° K20 -j- abgeschreckt.............. 20,9 99,6 91,1 |
| Thomasschlacke + 9,2°/° Phonolith + abge- |
| schreckt................................ 20,25 99,5
97,9 |
| Das Verfahren ist auch anwendbar für andere phosphorsäurehaltige
Hüttenschlacken. |