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DE2343040A1 - Verfahren zur herstellung von eisenpulver - Google Patents

Verfahren zur herstellung von eisenpulver

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Publication number
DE2343040A1
DE2343040A1 DE19732343040 DE2343040A DE2343040A1 DE 2343040 A1 DE2343040 A1 DE 2343040A1 DE 19732343040 DE19732343040 DE 19732343040 DE 2343040 A DE2343040 A DE 2343040A DE 2343040 A1 DE2343040 A1 DE 2343040A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pellets
reduction
annealed
ground
reduced
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19732343040
Other languages
English (en)
Inventor
Devender Dr Ing Dhingra
Eckehard Dr Ing Foerster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssen Niederrhein AG
Original Assignee
Thyssen Niederrhein AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssen Niederrhein AG filed Critical Thyssen Niederrhein AG
Priority to DE19732343040 priority Critical patent/DE2343040A1/de
Priority to BR699574A priority patent/BR7406995D0/pt
Publication of DE2343040A1 publication Critical patent/DE2343040A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • C21B13/146Multi-step reduction without melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • B22F9/22Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0046Making spongy iron or liquid steel, by direct processes making metallised agglomerates or iron oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0086Conditioning, transformation of reduced iron ores

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Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte
Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: 41 029/Te- Hans Dieter Gesthuysen
4300 Essen, denl. März 1973
Theaterplatz 3
Patentanmeldung
Thyssen Niederrhein AG
Hütten- und Walzwerke
42 Oberhausen, Essener Str. 66
Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver, wobei feinkörniges Eisenerz reduziert und das bei der Reduktion erhaltene Produkt geglüht und gemahlen wird. - Eisenpulver wird bekanntlich zur Herstellung von Schweißelektroden benutzt, aber auch zur Herstellung von Eisenteilen eingesetzt, die nach einer Sinterung ohne Nachbehandlung eine hohe Genauigkeit aufweisen und deshalb für viele Verwendungszwecke kostengünstig eingesetzt werden können.
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Andrejewslei, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplatz
Bei einem (aus der Praxis) bekannten Verfahren der beschriebenen Gattung wird Eisenpulver durch direkte Reduktion von Oxiden hergestellt. Hierbei wird sehr reines Eisenerz mit Koks oder Kalkstein gemischt und im Tunnelofen reduziert. Nach der Reduktion wird der entstandene, eisenpulverhaltige Kuchen gebrochen und das Eisenpulver wird magnetisch abgetrennt. Es folgen ein Glühprozeß, Zerkleinerung, Mahlung und Siebung des Materials. Bei diesem Verfahren ist vor allem der langwierige Reduktionsprozeß bei etwa 1100° C im Tunnelofen kostspielig. Das liegt daran, daß pulverförmige Stoffe wegen ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit nur in verhältnismäßig geringer Schichtdicke geglüht werden können. Das bekannte Verfahren ist deshalb aufwendig.
Wegen der beschriebenen Nachteile arbeitet die Praxis zumeist anders: Es wird flüssiges Eisen (Roheisen oder Eisen mit niedrigen Kohlenstoffgehalten) in einer Düse durch Gas (Inertgas oder Luft) oder auch mit Wasser zerstäubt. Da das bei der Zerstäubung entstehende Pulver stark oxidiert, wenn Sauerstoff anwesend ist, ist ein anschließender Reduktionsprozeß notwendig. Zweckmäßigerweise wird mit einem Ausgangsrohstoff (Eisen) gearbeitet, dessen Kohlenstoffgehalt nach der Zerstäubung noch ausreicht, um als Reduktionsmittel beim nachfolgenden Glühprozeß zu wirken. Die Glühung und Reduktion des pulverförmigen Materials erfolgt üblicherweise im Hubbalkenofen. Die Leistung solcher öfen ist begrenzt, sie sind auch nicht belie-
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big zu vergrößern, so daß für eine wirtschaftliche Produktion im technischen Großbetrieb eine verhältnismäßig große Zahl derartiger Aggregate vorhanden sein muß. Hierdurch wird die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens beeinträchtigt. Im übrigen ist es auch bekannt, durch elektrolytische Verfahren Eisenpulver herzustellen. Das bei der Elektrolyse erhaltene Material wird filtriert, getrocknet und geglüht, abschließend endgültig zerkleinert und gemahlen. Für den technischen Großbetrieb sind entsprechende Verfahren aus Wirtschaftlichkeitsgründen ebenso wenig geeignet, wie sogenannte chemische Verfahren. Diese arbeiten über die Auflösung von Schrott in Salzsäure und mit anschließender Herstellung von Eisenpulver aus dem entstehenden Eisenchlorid. Unwirtschaftlich sind auch Verfahren, die das Pulver durch Zersetzen von Eisenkarbonyl erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung so weiter auszubilden, daß wesentlich einfacher ein Eisenpulver erzeugt werden kann, das allen Anforderungen genügt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver, wobei feinkörniges Eisenerz reduziert und das bei der Reduktion erhaltene Produkt geglüht und gemahlen wird. Die Erfindung besteht darin, daß das möglichst reine, auf eine Feinheit von ca. 1800 Blaine gemahlene Eisenerz mit einem organischen Binder pelletierte und in einem Direktreduktionsverfahren bis
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zu einem Reduktionsgrad von 90 - 99 % reduziert wird und daß dabei auf einem solchen Reduktionsgrad hingearbeitet wird, daß der Kohlenstoffgehalt der reduzierten Pellets gerade zur völligen Nachreduktion des nach dem Reduktionsprozeß in den Pellets verbliebenen Sauerstoffs ausreicht, daß im Anschluß daran diese Nachreduktion durchgeführt wird, während die Pellets in einem Drehofen bei 950 - 1120° C unter einer Atmosphäre geglüht werden, die im wesentlichen Wasserstoff enthält, - wonach die geglühten Pellets gekühlt und auf eine Korngröße von etwa 160,um gemahlen werden. Zu einem Produkt, welches allen Anforderungen für die Weiterverarbeitung genügt, kommt man dann, wenn nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Pellets im Drehofen in einem Wasserstoffstrom geglüht werden, wobei die Geschwindigkeit des Wasserstoffstromes so eingestellt wird, daß das den Ofen verlassende Gas einen Wasserdampfgehalt von etwa 20 % aufweist. Die geglühten Pellets können nach der Mahlung einer erneuten Glühung in Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 750° C ausgesetzt werden (äie vorzugsweise im Hubbalkenofen ausgeführt wird), was sich dann empfiehlt, wenn an die mechanischen Werte festigkeit, Dehnung) des Pulvers hohe Anforderungen gestellt werden und niedrige Schwindungen bei der Sinterung gewährleistet werden müssen.- Bei der Reduktion mit kohlenoxidhaltigen Gasen nehmen die Eisenschwammpellets eine gewisse Kohlenstoffmenge auf. Diese Kohlenstoffmenge steigt mit dem Reduktionsgrad und ist erstaunlicherweise für die Ver-
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wendung des Eisenschwairans mit ausreichender Genauigkeit steuerbar. Diesen Effekt nutzt die Erfindung aus. Für Eisenpulver muß dieser Kohlenstoffgehalt, der üblicherweise 0,4 - 1 % beträgt, bis auf unter 0,1 % entfernt werden. Das geschieht während der erfindungsgemäß folgenden Glühung im Drehrohrofen. Diese Glühung erfolgt hauptsächlich unter Wasserstoff. Zwangsläufig muß bei dieser Glühung der im Eisenschwamm noch enthaltene Sauerstoff mit dem genannten Kohlenstoff zu Kohlenoxid reagieren. Der Kohlenstoff muß für seine vollständige Entfernung stöchiometrisch selbstverständlich im Unterschuß vorliegen. Maßgeblich für die Entfernung des Kohlenstoffes ist außerdem der bei der Reduktion der letzten FeO-Anteile entstehende Wasserdampf, der seinerseits ein wirksames Mittel zur Entkohlung darstellt. Im Drehrohrofen laufen also drei Prozesse ab, nämlich: Reduktion der letzten Sauerstoffanteile des Eisenschwamms/ Entkohlung auf unter 0,1 %/ Glühung auf eine für die Bearbeitung des Eisenpulvers besonders zweckmäßige Kristallstruktur.
Erläutert man das erfindungsgemäße Verfahren technologisch, so ist zunächst wesentlich die Verwendung von besonderem Eisenschwamm als Ausgangsrohstoff, nämlich solches Eisenschwamm, der in einem Direktreduktionsverfahren aus "Grünpellets" auf Basis
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von Reduktionsgas oder von Kohle, direkt aus Eisenerz hergestellt und anschließend im Drehofen geglüht wird. - Direktreduktionsverfahren bezeichnet dabei gängige Verfahren, wie sie beispielsweise bei v. Bogdandy, Engeil "Die Reduktion der Eisenerze" (1967) S. 286 bis 312 beschrieben sind. Erfindungsgemäß ist aber auch wesentlich, daß das reine Eisenerz auf eine Feinheit von ca. 1118 Blaine gemahlen und mit einem organischen Binder pelletiert wird. Dabei kommt man zu praktisch sauerstoffreien Produkten, wenn in der angegebenen Heise auf einen solchen Reduktionsgrad von reduzierten Pellets hingearbeitet wird, 'daß der Kohlenstoffgehalt der Pellets, der aus dem organischen Binder stammt, knapp zur völligen nachfolgenden Reduktion des nach dem Reduktionsprozeß in den Pellets verbliebenen Sauerstoffs ausreicht. In der Regel enthalten die erzeugten Eisenschwamm-Pellets 0,1 - 0,8 % Kohlenstoff. Bei der beschriebenen Glühbehandlung im Drehofen beträgt die Aufheiz- und Glühdauer regelmäßig etwa 40 Min.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert:
Ein Eisenerz mit O,3 % Gangart wurde auf eine Korngröße von 2
1800 cm /g Blaine-Oberfläche gemahlen und mittels eines organischen Bindemittels bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 6 % zu Pellets von 10 - 16 mm Durchmesser pelletiert. Die Pellets wurden bei 100° C getrocknet und in eine Direktreduktionsanlage eingesetzt (z. B. 500 tato Puroferanlage), und bis zu
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einem Reduktionsgrad von 96 % reduziert. Nach der Reduktion hatten sie folgende Analyse:
C = 0,5% O Fe gebunden = 1,5% P = 0,014% S = 0,007% Al0Oo=O,20% SiO2 = 0,22% CaO = 0,1% MgO = 0,1% Pe = 97,4% Rest nicht bestimmt.
Die Pellets wurden in einem Drehrohrofen von 6 m Länge und 0,3 m Durchmesser bei 1100° C geglüht, wobei die Verweilzeit der Pellets im Ofen im Mittel 30 Minuten betrug. Die Glühung erfolgte unter Wasserstoffatmosphäre, der Wasserstoff hatte beim Verlassen des Ofens einen H2O-Gehalt von 20 %. Die Pellets wurden zu folgender Siebanalyse vermählen:
160 ,um 125-16O.um 90-125 ,um 63-90 ,um 45-63 ,um 45 ,um
0 11,8 14,7 18,5 19,7 35 /3
Das Pulver wurde anschließend bei 750° C 30 Min. unter Wasserstoff geglüht. Das geglühte Pulver wurde nochmals leicht gemahlen. Aus diesem Pulver wurden Eisenteile unter folgenden Bedingungen gepreßt:
Preßdruck 6 t/cm , Sintertemperatur 1150° C, Sinteratmosphäre/ Wasserstoff Das gesinterte Material hatte folgende Eigenschaften:
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-ί-
Festigkeit: 23 /0 0 /kp/mm J
Dehnung: 15 /0 Λ7
Schwund: O, 15 A7
Schüttdichte: 2, 60 /g/cm3/
Klopfdichte: 3, 10 /g/cm37
Chemische Analyse
Feges "'2%
Glühverlust in H2
,2O%
C 0,04
P 0,014
S 0,007
SiO2 0,22
Al2O3 0,20
CaO O,l
MgO 0,1
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Claims (3)

Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaferpkifz Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver, wobei feinkörniges Eisenerz reduziert und das bei der Reduktion erhaltene Produkt geglüht und gemahlen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das möglichst reine, auf eine Feinheit von ca. 18OO Blaine gemahlene Eisenerz mit einem organischen Binder pelletiert und in einem Direktreduktionsverfahren zu einem Reduktionsgrad von 90 - 99 % reduziert wird und daß dabei auf einen solchen Reduktionsgrad hingearbeitet wird, daß der Kohlenstoffgehalt der reduzierten Pellets gerade zur völligen Wachreduktion des nach dem Reduktionsprozeß in den Pellets verbliebenen Sauerstoffes ausreicht, daß im Anschluß daran diese Nachreduktion durchgeführt wird, während die Pellets in einem Drehofen bei 950 - 1120° C unter einer Atmosphäre geglüht werden, die im wesentlichen Wasserstoff enthält, wobei die geglühten Pellets gekühlt und auf eine Korngröße von etwa 160.um gemahlen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets im Drehofen in einem Wasserstoffstrom geglüht werden, wobei die Geschwindigkeit des Wasserstoffstromes so eingestellt wird, daß das den Ofen verlassende Gas einen Wasserdampf von etwa 20 % aufweist.
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplafz
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß die geglühten Pellets nach der Mahlung einer erneuten Glühung in Wasserstoffatmosphäre bei etwa 750° C, vorzugsweise im Hubbalkenofen, unterworfen werden.
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BR699574A BR7406995D0 (pt) 1973-08-25 1974-08-23 Processo para a producao de ferro em po

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1979000700A1 (fr) * 1978-03-03 1979-09-20 Ssab Svenskt Stal Ab Procede pour reduire et traiter thermiquement du fer spongieux
WO2020239536A1 (de) * 2019-05-28 2020-12-03 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zur herstellung von eisenpulver

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1979000700A1 (fr) * 1978-03-03 1979-09-20 Ssab Svenskt Stal Ab Procede pour reduire et traiter thermiquement du fer spongieux
WO2020239536A1 (de) * 2019-05-28 2020-12-03 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zur herstellung von eisenpulver

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