DE102007036577A1 - Aggregate used in metallurgical processes contains titanium-containing materials consisting of finely ground natural titanium-containing materials and/or finely ground slag rich in titanium dioxide - Google Patents
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Abstract
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein titanhaltiger Zuschlagstoff, ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung.object The invention is a titanium-containing additive, a method for its production and use.
Die Verwendung von titanhaltigen Zuschlagstoffen in metallurgischen Prozessen ist seit langem bekannt. Die Wirkung von titanhaltigen Zuschlagstoffen beruht dabei auf der Bildung von hochtemperaturbeständigen und verschleißfesten Ti(C,N)-Verbindungen, die eine temperaturabhängige Löslichkeit im Roheisen aufweisen. Bei Unterschreitung der Löslichkeitsgrenze, was insbesondere in schadhaften Gestellbereichen durch eine erhöhte Wärmeabfuhr nach außen der Fall sein kann, kommt es zur Ausscheidung der Ti(C,N)-Verbindungen aus dem Roheisen, zu ihrer Ablagerung in den stärker verschlissenen Bereichen des Mauerwerks und damit zu einem intrinsischem „Heißreparatureffekt".The Use of titanium-containing aggregates in metallurgical Processes has long been known. The effect of titaniferous Aggregates is based on the formation of high temperature resistant and wear resistant Ti (C, N) compounds, the one temperature-dependent solubility in pig iron. When falling below the solubility limit, which in particular in damaged frame areas by an increased heat dissipation to the outside of the Case, the precipitation of the Ti (C, N) compounds occurs from the pig iron, to their deposit in the more heavily worn areas the masonry and thus to an intrinsic "hot repair effect".
Zu diesem Zweck werden verschiedene titanhaltige Materialien in metallurgischen Prozessen oder zur Herstellung von Produkten eingesetzt. Bei den im Stand der Technik eingesetzten titanhaltigen Zuschlagstoffen handelt es sich üblicherweise um titanhaltige Materialien.To For this purpose, various titanium-containing materials are used in metallurgical Processes or used for the production of products. Both titanium-containing additives used in the prior art they are usually about titanium-containing materials.
So
ist beispielsweise die Verwendung von Rückständen aus der TiO2-Produktion
(TiO2-Rückstände) als
titanhaltiger Zuschlagstoff in der metallurgischen Industrie bekannt.
In der
Die
Die
Weiterhin bekannt ist die Injektion von feinteiligen titanhaltigen Zuschlagstoffen unmittelbar in den Bereich des Gestells. Die Injektion von titanhaltigen Zuschlagstoffen im Bereich des Gestells weist eine Reihe von Vorteilen auf:
- – die Einbringung erfolgt in unmittelbarer Nähe der Schadstellen bzw. der zu schützenden Bereiche der Ausmauerung, somit können die titanhaltigen Stoffe gezielt und in geringeren Konzentrationen eingesetzt werden;
- – die Wirkungszeit, insbesondere beim Auftreten von Hot Spots in der Ofenwand, ist kürzer;
- – es tritt keine Ansatzbildung durch titanhaltige Stoffe im Hochofenschacht auf;
- – geringere Einsatzmengen und höherer Umsetzungsgrad zu Ti(C,N)-Verbindungen führt zu verbesserter Schlackenqualität durch niedrigere TiO2-Gehalte und somit zur problemloseren Vermarktung des Hüttensandes.
- - The introduction takes place in the immediate vicinity of the damaged areas or to be protected areas of the lining, so the titanium-containing substances can be used selectively and in lower concentrations;
- - The duration of action, especially when hot spots in the furnace wall, is shorter;
- - There is no formation of deposits by titanium-containing substances in the blast furnace shaft;
- - Lower amounts used and higher degree of conversion to Ti (C, N) compounds leads to improved slag quality due to lower TiO 2 contents and thus easier marketing of the granulated blastfurnace slag.
Bekannt ist auch, Stück-Ilmenit (Ilmenit-Struktur; FeTiO3) als natürliche Quelle für das benötigte Titan zur Verschleißminderung im Hochofen einzusetzen.It is also known to use piece ilmenite (ilmenite structure, FeTiO 3 ) as a natural source for the required titanium to reduce wear in the blast furnace.
Zur Herstellung von Titandioxid wird als Ausgangsstoff das Titanerz Ilmenit, ein Mineral mit der Formel FeTiO3, eingesetzt. Ilmenit wird zu diesem Zweck auch in Kombination mit dem Titanerz Rutil (TiO2) verwendet.Titanium dioxide Ilmenite, a mineral with the formula FeTiO 3 , is used as starting material for the production of titanium dioxide. Ilmenite is also used for this purpose in combination with the titanium ore rutile (TiO 2 ).
Die Förderung des Ilmenit-Erzes erfolgt im Tagebau. Dabei wird das Erz zunächst in kleine Stücke mit einer Größe von ca. 12 mm gebrochen und dann zu einem feinen Pulver zermahlen. Die im Erz enthaltenen Verunreinigungen werden in einem aufwändigen Verfahren abgetrennt. Nach Abtrennung der Gangart wird dann aus dem Erz ein Ilmenitkonzentrat mit einem Titandioxidanteil von ca. 50 Gew.-% (berechnet aus dem Gesamttitangehalt) gewonnen. (Wird im Folgenden von Titandioxidanteilen in Gew.-% gesprochen, ist damit, wenn nicht anders angegeben, im Sinne der Erfindung der Anteil berechnet aus dem Gesamttitangehalt gemeint.) Als Rohstoff zur Gewinnung vom Titandioxid wird außerdem titandioxidreiche Schlacke eingesetzt. Hierbei wird in der Lagerstätte Ilmeniterz abgebaut und zerkleinert. Anschließend wird das gemahlene Erz mit Kohle gemischt und in einem Lichtbogenofen geschmolzen. Dabei entsteht Qualitätseisen. Die bei diesem Prozess anfallende titandioxidreiche Schlacke, beispielsweise die so genannte Sorelschlacke, kann bis zu 90 Gew.-% Titandioxid (berechnet aus dem Gesamttitangehalt) enthalten.The advancement of the ilmenite ore takes place in the open pit. The ore is first in little pieces with a size of approx. 12 mm and then crushed to a fine powder. The im Ore contaminants are in a complex process separated. After separation of the gangue is then from the ore Ilmenite concentrate with a titanium dioxide content of approx. 50% by weight (calculated from the total titer content). (Will be below of titanium dioxide contents in% by weight is thus, if not stated otherwise, calculated for the purposes of the invention, the proportion meant the total titanium content.) As a raw material for the extraction of titanium dioxide will also titanium dioxide-rich slag used. Here, in the deposit Ilmeniterz mined and crushed. Subsequently, the ground ore mixed with charcoal and melted in an electric arc furnace. there arises quality iron. The resulting in this process titania-rich slag, for example the so-called Sorelschlacke, can up to 90 Gew. -% titanium dioxide (calculated from the total titer content).
Im Gegensatz zu synthetischen titanhaltigen Materialien, sind die natürlichen titanhaltigen Materialien aufgrund ihrer Grobstückigkeit bzw. ihrer fehlenden Feinkörnigkeit für den Einsatz in metallurgischen Prozessen, für den Einsatz in Feuerfestmaterialien, zur Injektion in metallurgische Öfen zur Erhöhung der Haltbarkeit der Ofenausmauerungen, zur Injektion in Schlackenschäume bei der Stahlproduktion, für den Einsatz in Stichlochmassen, für den Einsatz in Kohle-/Graphitelektroden, für den Einsatz als Zuschlagstoff für Baustoffe, für Kohlenstoff-/Graphitsteine, für Kohlenstoff-/Graphitstampfmassen, für kohlenstoffgebundene Erzeugnissen, als Katalysatoren nicht oder nur teilweise und mit schlechten Ergebnissen geeignet. Die fehlende Feinkörnigkeit und die kantige Struktur der Teilchen dieser natürlichen Rohstoffe verursacht durch ihre abrasiven Eigenschaften bei der Anwendung, z. B beim Einblasen in einen Hochofen, starke Errosionen (Korrosionen; Verschleiß...) in den Blasformen, so dass eine dauerhafte Verwendung nicht möglich ist. Bei der Herstellung von Produkten ist die Reaktionsgeschwindigkeit bei Einsatz von natürlichen titanhaltigen Materialien aufgrund ihrer Grobstückigkeit bzw. ihrer fehlenden Feinkörnigkeit nicht ausreichend und führt zu unbefriedigenden Ergebnissen. Folglich sind die in dieser Form vorliegenden natürlichen titanhaltigen Materialien nicht als titanhaltige Zuschlagstoffe im Sinne der Erfindung einsetzbar.In contrast to synthetic titanium-containing materials, the natural titanium-containing materials, due to their coarseness or lack of fine grain, are suitable for use in metallurgical processes, for use in refractories, for injection into metallurgical furnaces to increase the durability of furnace linings, for injection into slag foams the steel product tion, for use in tap hole masses, for use in coal / graphite electrodes, for use as an aggregate for building materials, for carbon / graphite stones, for carbon / graphitic bulk materials, for carbon-bonded products, as catalysts, or only partially and with poor ones Suitable results. The lack of fine grain and the angular structure of the particles of these natural raw materials caused by their abrasive properties in the application, eg. B when blown into a blast furnace, severe erosion (corrosion, wear ...) in the blow molds, so that a permanent use is not possible. In the production of products, the reaction rate is insufficient with the use of natural titanium-containing materials due to their coarseness or their lack of fine grain and leads to unsatisfactory results. Consequently, the present in this form natural titanium-containing materials can not be used as titanium-containing additives within the meaning of the invention.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, titanhaltige Zuschlagstoffe auf natürlicher Basis bereitzustellen.A Object of the present invention is titanium-containing additives on natural Base.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, titanhaltige Zuschlagstoffe auf Basis von TiO2-reichen Schlacken bereitzustellen.Another object of the present invention is to provide titanium-containing aggregates based on TiO 2 -rich slags.
Unter „titanhaltigem Zuschlagstoff" im Sinne der Erfindung sind feinkörnige titanhaltige Additive zu verstehen, die in der Lage sind, in Prozessen oder bei der Herstellung von Produkten mit in diesen Prozessen enthaltenen oder mit bei der Herstellung von Produkten anwesenden geeigneten Reaktionspartnern hochtemperaturbeständige und verschleißfeste Titanverbindungen, wie beispielsweise Aluminiumtitanate, Magnesiumtitanate, Ti(C,N)-Verbindungen oder Mischungen solcher Verbindungen zu bilden. „Auf natürlicher Basis" im Sinne der Erfindung bedeutet, dass der titanhaltige Anteil der titanhaltigen Zuschlagstoffe bis zu 100 % aus natürlichem titanhaltigem Material besteht.Under "titaniferous Aggregate "im Purpose of the invention are fine-grained to understand titanium-containing additives that are capable of processing or in the manufacture of products containing in these processes or with suitable ones present in the manufacture of products Reaction partners high-temperature-resistant and wear-resistant titanium compounds, such as aluminum titanates, magnesium titanates, Ti (C, N) compounds or To form mixtures of such compounds. "On a natural basis" within the meaning of the invention means that the titanium-containing proportion of titanium-containing aggregates up to 100% natural contains titanium-containing material.
Insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solche titanhaltigen Zuschlagstoffe
- • für den Einsatz in metallurgischen Prozessen,
- • für den Einsatz in Feuerfestmaterialien,
- • zur Injektion in metallurgischen Ofen zur Erhöhung der Haltbarkeit der Ofenausmauerungen,
- • für den Einsatz in der Stahlproduktion,
- • zur Bildung von Schlackenschäumen bei der Stahlproduktion,
- • für den Einsatz in Stichlochmassen,
- • für Spritz-, Rinnen- und/oder Reparaturmassen,
- • für den Einsatz in Kohle-/Graphitelektroden,
- • für den Einsatz als Zuschlagstoff für Baustoffe,
- • für den Einsatz in Kohlenstoff-/Graphitsteinen, für den Einsatz in Kohlenstoff-/Graphitstampfmassen, für den Einsatz in Kohlenstoff-gebundenen Erzeugnissen und
- • als Katalysator bereitzustellen.
- • for use in metallurgical processes,
- • for use in refractory materials,
- For injection into metallurgical furnace to increase the durability of the furnace linings,
- • for use in steel production,
- • the formation of slag foams in steel production,
- • for use in tap hole masses,
- • for spray, gutter and / or repair compounds,
- • for use in coal / graphite electrodes,
- • for use as aggregate for building materials,
- • for use in carbon / graphite bricks, for use in carbon / graphite ramming compounds, for use in carbon-bonded products, and
- • provide as a catalyst.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorzugsweise Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen charakterisiert.Is solved according to the invention this task by the features of the main claim. Preferably Embodiments are characterized in the subclaims.
Erfindungsgemäß werden dazu die titanhaltigen Materialien in geeigneter Weise micronisiert. Die Micronisierung kann dabei beispielsweise in einer Stift-, einer Coloplex-, einer Zirkoplex-, einer Dampf- oder Luftstrahlmühle oder Kugelmühle oder in einem Mahltrockner erfolgen. Das auf diese Weise erhaltene titanhaltige Material weist zu 100 % eine Feinheit von kleiner als 5 mm, bevorzugt von kleiner als 2 mm, besonders bevorzugt von kleiner 0.5 mm und ganz besonders bevorzugt von kleiner als 0,2 mm auf. Die mittlere Teilchengröße beträgt erfindungsgemäß bevorzugt 0,01 μm bis 2.000 μm, ganz besonders bevorzugt 0,1 μm bis 1.000 μm. Das so erhaltene Material ist als titanhaltiger Zusatzstoff im Sinne der Erfindung geeignet.According to the invention For this purpose, the titanium-containing materials are micronized in a suitable manner. The micronization can, for example, in a pen, a Coloplex, a Zirkoplex, a steam or jet mill or ball mill or in a milling dryer. The one obtained in this way Titanium-containing material has 100% fineness of less than 5 mm, preferably smaller than 2 mm, more preferably smaller 0.5 mm and most preferably less than 0.2 mm. The average particle size is preferred according to the invention 0.01 μm up to 2,000 μm, most preferably 0.1 microns up to 1,000 μm. The material thus obtained is as a titanium-containing additive in the sense suitable for the invention.
Als titanhaltige Ausgangsmaterialien können Titanerze, titandioxidreiche Schlacken oder Mischungen dieser Materialien in beliebiger Zusammensetzung eingesetzt werden.When Titanium-containing starting materials may titanium ore, titanium dioxide-rich Slags or mixtures of these materials in any composition be used.
Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen titanhaltigen Zuschlagsstoffes verwendeten Titanerze und titandioxidreichen Schlacken enthalten 15 bis 95, bevorzugt 25 bis 90 Gew.-% TiO2 (berechnet aus dem Gesamttitangehalt). Die Titanerze können ungereinigt oder nach Abtrennung von Verunreinigungen sowie der Gangart zur Herstellung des titanhaltigen Zuschlagstoffes eingesetzt werden.The titanium ores and titanium dioxide-rich slags used for producing the titanium-containing additive according to the invention contain from 15 to 95, preferably from 25 to 90,% by weight of TiO 2 (calculated from the total titanium content). The titanium ores can be used untreated or after separation of impurities and the gangue for the production of the titanium-containing aggregate.
Der erfindungsgemäße Zuschlagstoff enthält 20 bis 98, bevorzugt 25 bis 95, besonders bevorzugt 30 bis 95, ganz besonders bevorzugt 40 bis 90 Gew.-% TiO2 (berechnet aus dem Gesamttitangehalt).The additive according to the invention contains 20 to 98, preferably 25 to 95, particularly preferably 30 to 95, very particularly preferably 40 to 90 wt .-% TiO 2 (calculated from the total titanium content).
Der erfindungsgemäße Zuschlagstoff kann neben den titanhaltigen Materialien ausgewählt aus Titanerzen und/oder titandioxidreichen Schlacken weiterhin synthetische titandioxidhaltige Materialien enthalten.Of the Inventive additive can in addition to the titanium-containing materials selected from titanium ores and / or Titanium dioxide-rich slags continue to contain synthetic titanium dioxide Materials included.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen synthetischen titandioxidhaltigen Materialien enthalten 20 bis 100, bevorzugt 30 bis 100 Gew.-% TiO2 (berechnet aus dem Gesamttitangehalt).The inventively provided synthetic titanium dioxide-containing materials contain 20 to 100, preferably 30 to 100 wt .-% TiO 2 (calculated from the total titanium content).
Die synthetischen titandioxidhaltigen Materialien können dabei ausgewählt sein aus den nachfolgend aufgeführten Materialien oder deren Mischungen:
- – Zwischen-, Kuppel- und/oder Fertigprodukte aus der Herstellung von Titandioxid. Die Materialien können dabei sowohl aus der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfat- als aus der Herstellung von Titandioxid nach dem Chloridverfahren stammen. Die Zwischen- und Kuppelprodukte können aus der laufenden TiO2-Produktion abgezogen sein;
- – Rückstände aus der Herstellung von Titandioxid. Die Materialien können dabei sowohl aus der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfat- als aus der Herstellung von Titandioxid nach Chloridverfahren stammen; soweit nötig, werden die Materialien vor dem Einsatz zur Herstellung von titanhaltigen Zuschlagstoffen vorbehandelt, beispielsweise durch Neutralisation, Waschen, und/oder Vortrocknung.
- – Rückstände aus der chemischen Industrie, beispielsweise aus TiO2-haltigen Katalysatoren, wiederum beispielsweise aus DENOX-Katalysatoren.
- - intermediate, coupled and / or finished products from the production of titanium dioxide. The materials may originate from the production of titanium dioxide after the sulphate process as well as from the production of titanium dioxide by the chloride process. The intermediate and co-products may be withdrawn from the ongoing TiO 2 production;
- - residues from the production of titanium dioxide. The materials can originate from the production of titanium dioxide after the sulphate process as well as from the production of titanium dioxide by the chloride process; If necessary, the materials are pretreated before use for the production of titanium-containing aggregates, for example by neutralization, washing, and / or predrying.
- - Residues from the chemical industry, for example from TiO 2 -containing catalysts, again, for example, from DENOX catalysts.
Die synthetischen titandioxidhaltigen Materialien können in Form von Pulvern, Filterkuchen, Pasten oder Suspensionen eingesetzt werden.The synthetic titanium dioxide-containing materials may be in the form of powders, filter cakes, Pastes or suspensions are used.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Zuschlagstoffes erfolgt durch Mischung der titanhaltigen Materialien.The Production of the additive according to the invention is done by mixing the titanium-containing materials.
Zusätzlich können die titanhaltigen Materialien temperaturbehandelt werden.In addition, the titanium-containing materials are heat treated.
Als Temperaturbehandlung wird bevorzugt eine Trocknung angewendet, besonders bevorzugt eine Trocknung bei Temperaturen zwischen 100 und 1200°C.When Temperature treatment is preferably a drying applied, especially preferably drying at temperatures between 100 and 1200 ° C.
In Rahmen der Erfindung ist auch vorgesehen, die titanhaltigen Materialien zunächst getrennt zu micronisieren und anschließend in einem Mischer im gewünschten Verhältnis je nach Anwendung zu mischen. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, die titanhaltigen Materialien zunächst zu mischen und nach Temperaturbehandlung je nach Anwendung zu micronisieren.In The invention also provides the titanium-containing materials first micronise separately and then in a mixer in the desired relationship depending on the application to mix. Furthermore, the invention provides to mix the titanium-containing materials first and after temperature treatment depending on the application to micronize.
Je nach Verwendungszweck kann der erfindungsgemäße titanhaltige Zuschlagstoff weitere Hilfsstoffe und/oder Additive enthalten, beispielsweise Kohle, Reduktionskohle, und/oder Metalloxide, wiederum beispielsweise Eisenoxide.ever according to the purpose, the inventive titanium-containing additive contain further auxiliaries and / or additives, for example Coal, reduction coal, and / or metal oxides, in turn, for example Iron oxides.
Der erfindungsgemäße Zuschlagstoff findet erfindungsgemäß Verwendung:
- • in metallurgischen Prozessen,
- • in Feuerfestmaterialien,
- • zur Injektion in metallurgischen Ofen zur Erhöhung der Haltbarkeit der Ofenausmauerungen,
- • in der Stahlproduktion,
- • zur Bildung von Schlackenschäumen bei der Stahlproduktion,
- • in Stichlochmassen,
- • in Spritz-, Rinnen- und/oder Reparaturmassen,
- • in Kohle-/Graphitelektroden,
- • als Zuschlagstoff für Baustoffe,
- • zur Herstellung von Kohlenstoff-/Graphitsteinen, von Kohlenstoff-/Graphitstampfmassen, von Kohlenstoff-gebundenen Erzeugnissen und
- • als Katalysator.
- • in metallurgical processes,
- • in refractory materials,
- For injection into metallurgical furnace to increase the durability of the furnace linings,
- • in steel production,
- • the formation of slag foams in steel production,
- • in needle holes,
- • in spray, gutter and / or repair materials,
- In carbon / graphite electrodes,
- As an aggregate for building materials,
- • for the production of carbon / graphite, carbon / graphite, carbon-bonded products, and
- • as a catalyst.
Claims (20)
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| DE (1) | DE102007036577A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116639921A (en) * | 2023-05-30 | 2023-08-25 | 攀枝花学院 | Water permeable brick with blast-titanium slag as main aggregate and preparation method thereof |
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2007
- 2007-08-02 DE DE200710036577 patent/DE102007036577A1/en not_active Withdrawn
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| CN116639921A (en) * | 2023-05-30 | 2023-08-25 | 攀枝花学院 | Water permeable brick with blast-titanium slag as main aggregate and preparation method thereof |
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