DE810156C - Verfahren zur Gewinnung von Eisen und titanhaltiger Schlacke aus titanhaltigen Eisenerzen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von Eisen und titanhaltiger Schlacke aus titanhaltigen Eisenerzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Eisen und titanhaltiger Schlacke aus titanhaltigen Eisenerzen.
• Titan- und eisenhaltige Erze sind weitgehend in der Natur vorhanden. Ihr Gehalt wechselt stark bei den verschiedenen Vorkommen; der Eisengehalt kann zwischen etwa 15 und 6o% schwanken, während der Titangehalt von einigen Prozenten bis zu etwa 6o% variieren kann.
• Erze mit hohem Titangehalt, wie beispielsweise Ilmenit, lassen sich zur Herstellung von Titanverbindungen und Titanpigmenten gewöhnlich durch Aufschließen mit Schwefelsäure verarbeiten. Hierbei werden die Eisenverbindungen in Sulfate übergeführt und gehen als weniger wertvolles Produkt zum größten Teil verloren.
• Zum' mindesten ebenso unvorteilhaft liegen die Verhältnisse in bezug auf die Ausnutzung von Erzen, die arm an Titan sind, selbst dann, wenn sie einen hohen Eisengehalt besitzen. Sie haben sich bisher überhaupt nicht in befriedigender Weise ausnutzen lassen. Versuche zur Gewinnung von Eisen aus derartigen Erzen stoßen auf die Schwierigkeit, daß bei ihrem Niederschmelzen im Hochofen ein Teil des Titans ausreduziert wird, wodurch das Eisen schwerflüssig wird, so daß es sich von der Schlacke schwer trennen läßt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Schwierigkeit durch Schmelzen unter Bildung einer sauren Schlacke zu vermindern; hierbei wird jedoch ein schwefelhaltiges Eisen erhalten, das später zwecks Entfernung des Schwefels einer besonderen Behandlung unterworfen werden muß. Außerdem eignet sich die erhaltene Schlacke nicht zur Aufarbeitung auf Titanverbindungen, insbesondere wegen ihrer schweren Aufschließbarkeit. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den Eisen- und Titangehalt von Titaneisenerzen unter Vermeidung der mit der Hochofenbehandlung verbundenen Nachteile auszuwerten. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Erze unter Vermeidung einer Schmelzung derart vorreduziert werden, daß 5o bis 8o% des Eisengehaltes in metallischer Form vorliegen, worauf das Gut einer Magnetscheidung unterworfen wird und das erhaltene Konzentrat auf Eisen und titanhaltige Stoffe verschmolzen wird.
• Zwecks Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Erz zunächst einer Vorreduktion unter Vermeidung einer Schmelzung unterworfen, die so weit geführt wird, bis etwa 5o bis 8o0% des reduzierbaren Eisens in metallische Form übergegangen sind. Darauf wird das vorreduzierte Produkt einer Magnetscheidung unterzogen. Hierbei erhält man ein magnetisches, Eisen' und die Eisen- und Titanverbindungen enthaltendes Konzentrat, das arm an Gangart und anderen Verunreinigungen, wie Schwefel und Phosphor, ist, da diese mit dem Überschuß an festen Reduktionsmitteln in den unmagnetischen Abgang gehen. Nach der Magnetscheidung wird das Konzentrat vorzugsweise in Gegenwart fester Reduktionsmittel verschmolzen, gegebenenfalls unter Zugabe von Zuschlagstoffen, die eine in Säure leicht lösliche titanhaltige Schlacke ergeben. Das Schmelzen kann nach vorherigem Brikettieren des Konzentrats gegebenenfalls zusammen mit festen Reduktionsmitteln, erfolgen.
• Um ein reines, hochwertiges Eisen zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Endreduktion in Gegenwart reiner Reduktionsmittel, wie Holzkohle oder Anthrazit, durchzuführen, da hierfür nach erfolgter Vorreduktion verhältnismäßig geringe Mengen an Reduktionsmitteln erforderlich sind. Es können auch gasförmige Reduktionsmittel, wie beispielsweise Kohlenoxyd und/oder Wasserstoff (Wassergas), verwendet werden. Die Wirtschaftlichkeit begründet sich durch den Umstand,. daß für die Vorreduktion minderwertige und billige Reduktionsmittel, wie beispielsweise Kohlengrieß, benutzt werden können. Zudem ist der Bedarf an reinen Reduktionsmitteln für die Endreduktion sehr gering; so sind nach Ausreduzierung bis zu 70% metallischen Eisens in der Vorreduktion für die Endreduktion lediglich 6o bis 70 kg Kohlenstoff je Tonne metallischen Eisens erforderlich.
• Es ist bekannt, titanhaltige Eisenerze nach dem sog. Krupp-Renn-Verfahren zu behandeln, bei dem das Eisen in halbflüssiger Form als Klumpen ausreduziert wird und das Titan in die Schlacke geht. Hier wird die Reduktion in einer einzigen Stufe durchgeführt. Das sich bildende halbflüssige Eisen enthält Schwefel und Phosphor, da ein Übergang aus dem Rohmaterial in das reduzierte Eisen nicht verhindert werden kann. Die Vorreduktion des titanhaltigen Eisenerzes gemäß der Erfindung auf einen Gehalt von 5o bis go"/o metallischen Eisens ist wesentlich leichter auszuführen als eine Reduktion auf einen wesentlich höheren Gehalt metallischen Eisens, bezogen auf Totaleisen, wie z. B. im Krupp-Renn-Verfahren und anderen bekannten Verfahren zur Reduktion unter Vermeidung einer Schmelzung von eisenhaltigen Erzen. Wenn der Gehalt des metallischen Eisens unterhalb 8o% des Totaleisens gehalten wird, läßt sich die Überführung von Schwefel und Phosphor in das Eisen vermeiden. Es kann bei wesentlich niedrigeren Temperaturen gearbeitet werden, wodurch ein Sintern des Materials an den Ofenwänden ebenso wie die Klumpenbildung vermieden werden. Andererseits hat sich gezeigt, daß bereits bei einer Reduktion von etwa 5o"/o des Totaleisens zu metallischem Eisen der wesentliche Teil des im Erz enthaltenen Eisen- und Titangehaltes bei der Magnetscheidung in das magnetische Konzentrat übergeht, während Gangart, Asche u. dgl. in den unmagnetischen Abgang gehen. Zwecks Durchführung der Vorreduzierung werden erfindungsgemäß die titanhaltigen Eisenerze nach Mischung mit einem festen Reduktionsmittel durch einen langgestreckten Reduktionsraum geleitet, in den an mehreren über die Länge verteilten Stellen Luft oder Sauerstoff zur Verbrennung des bei der Reduktion gebildeten Kohlenoxyds eingeführt wird. Es ist zweckmäßig, einen Reduktionsraum zu verwenden, der eine große Länge im Verhältnis zu seiner Breite besitzt, bei dein die Luft oder der Sauerstoff an vielen über die Länge verteilten Stellen zugeführt werden kann, gegebenenfalls unter Verwendung von Rohren, die an jeder einzelnen Lufteintrittsstelle regelbar sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Temperatur ohne größere örtliche Überhitzungen in der gesamten Ofenlänge gut geregelt und gleichmäßig gehalten werden kann und daß alles C O im Ofen zu CO, verbrannt werden kann, ohne daß die Reduktion ungünstig beeinflußt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Heizwert des Kohlenstoffes neben seinem Reduktionsvermögen völlig auszunutzen.
• Durch die Magnetscheidung des vorreduzierten titanhaltigen Erzes wird ein Produkt erhalten, das einen unter i % liegenden Anteil an Si O. besitzt, da bei der Reduktion kein wesentliches Sintern der Eisenerzkörner mit Einschluß von Bergart stattfindet. Da zudem das vorreduzierte Eisenerz, wie bereits erwähnt, arm an Schwefel und Phosphor ist, kann es gegebenenfalls nach Zuschlag von entsprechenden Mengen reinen Reduktionsmaterials und nach Brikettierung zwecks Durchführung der Schlußreduktion direkt in einen Schmelzofen gegeben werden.
• Die bei der Schlußreduktion während des Niederschmelzens erhaltene Schlacke enthält praktisch alles Titan, das im Ausgangsmaterial anwesend war.
• Damit sich das durch die Reduktion erhaltene Material als Ausgangsmaterial für die Herstellung und Verarbeitung von Titanverbindungen und Titanpigmenten eignet, werden erfindungsgemäß vor der Endreduktion Stoffe zugesetzt, die mitTitan während des Schmelzens leicht lösliche Verbindungen eingehen. Die Menge und Art dieser Zuschläge sind abhängig von den durch die weitere Verarbeitung gegebenen Bedingungen; besonders zweckmäßig haben sich als Zuschlagmittel Kalk oder Alkalien erwiesen. In vielen Fällen läßt sich jedoch auch ohne Zusätze eine titanhaltige Schlacke erhalten, die in Säuren leicht löslich ist.
• Es kann vorteilhaft sein, die Schlußreduktion mit einer :Menge Kohlenstoff durchzuführen, die unterhalb der für die Vollreduktion des Eisens erforderlichen Menge liegt; gegebenenfalls kann der Zusatz von Kohlenstoff ganz unterbleiben, wenn man während des Schmelzens das in dem vorreduzierten Erz vorhandene Ti OL sich mit einer entsprechenden Menge Fe 0 zwecks Bildung von ilmenitartigen Komponenten in der Schlacke verbinden läßt. Bei normalem Ilmenit Fe O # Ti 02 werden an 8o Teile Ti 02 etwa 72 Teile Fe0 gebunden. Wenn also das vorreduzierte Erz io% Ti02 enthält, ist es unter Umständen erwünscht, etwa 9% Fe 0, ebenfalls auf das vorreduzierte Erz berechnet, unreduziert zu erhalten und mit dem Ti 01 in der Schlacke sich verbinden zu lassen. Dieses angegebene Verhältnis stellt jedoch keine zwingende Vorschrift dar. So ist es möglich, eine ilmenitähnliche Schlacke zu erhalten, und es hat sich gezeigt, daß eine solche Schlacke, die 40 bis 70% Ti 02 enthalten kann, als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Ti 02-Produkten gut geeignet ist. Um eine derartige Schlacke in Säure leicht löslich zu machen, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, sie zunächst in Schlackenschwamm zu überführen und dann zu vermahlen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Ausnutzung von titanarmen Eisenerzen, indem es die Gewinnung sowohl eines hochwertigen Eisens als wervolles Rohmaterial für die Eisenindustrie als auch eines wertvollen Rohrnaterials für die Titanindustrie ermöglicht. Das Verfahren hat indessen auch Interesse für die Aufarheitung titanreicher Eisenerze, wie beispielsweise Ilmenit, da es die Ausnutzung des vielfach ziemlich hohen Eisengehaltes dieser Erze zuläßt bei gleichzeitiger Darstellung der Titanverbindungen zu einem hochprozentigen Konzentrat, das wegen seines geringen Eisengehaltes und seiner leichten Löslichkeit zur Verwendung in der Titanindustrie besser geeignet ist als Eisentitanerze.
• Beispiel i Ein titanhaltiges Eisenerz, das etwa 400% Fe, 60/0 Ti 02 und den Rest als Bergart enthielt, wurde mit Kohle in einer Menge von 200/0, berechnet auf (las Roherz, gemischt und einem Reduktionsofen mit Seitenrohren zugeführt. Die Reduktion wurde bei etwa 975° C ausgeführt. Das reduzierte Material wurde nach Vermahlen auf eine Korngröße unter o,5 mm einer nassen Magnetscheidung unterworfen.
• Das magnetische Konzentrat enthielt: 620% metallisches Eisen, 25% Fe O, i I % Ti 02, 0,8% Si 02, 0,07 % S und o,oo5 % P. Etwa 9o 0% des im Roherz enthaltenen Eisens war hierbei in dem Konzentrat erhalten.
• Das magnetische Konzentrat wurde mit so viel Holzkohle gemischt, wie der Vollreduktion des Eisens entsprach, daraufhin brikettiert und verschmolzen. Während des Schmelzens wurden entsprechende Mengen Kalk und Soda zwecks Überführung von Ti 02 in eine säurelösliche Schlacke zugesetzt. Das geschmolzene Eisen war praktisch frei von S und P, enthielt nur Spuren von Ti und war von ausgezeichneter Qualität.
• Die Schlacke, die 65% Ti02 enthielt, wurde zur Herstellung von reinem Ti 02-Pigment benutzt. Beispiel e Ein Eisenerz mit etwa 2o% Ti 02 und etwa 20% Fe wurde, wie im Beispiel i beschrieben, vorreduziert, wobei ein titanhaltiges Konzentrat erhalten wurde, das über 9o0% des im Roheisen vorliegenden Ti02 und Fe enthielt. Das magnetische Konzentrat wurde mit einer solchen Menge Holzkohle vermischt, die zur Vollreduktion des Eisens mit Ausnahme von etwa 9 % Fe O ausreichend war. Das Konzentrat wurde nach Brikettierung verschmolzen. Während des Niederschmelzens wurden kleinere Mengen Dolomit zugesetzt; die erhaltene Schlacke enthielt etwa 6o0% Ti0, Nach dem Schmelzen wurde die Schlacke zwecks Überführung in Schlackenschwamm mit Wasser behandelt. Sie ließ sich in Schwefelsäure unter guter Ausbeute an gelösten Titanverbindungen leicht auflösen.
• Das niedergeschlagene Eisen war praktisch frei von S und P, enthielt nur Spuren von Ti und war von ausgezeichneter Qualität.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Gewinnen von Eisen und titanhaltiger Schlacke aus titanhaltigen Eisenerzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erze unter Vermeidung einer Schmelzung derart vorreduziert werden, daß 5o bis 8o% des Eisengehalten in metallischer Form vorliegen, worauf das Gut einer Magnetscheidung unterworfen und das erhaltene Konzentrat auf Eisen und titanhaltige Schlacke verschmolzen wird.
2. 2. Verfahren zum Vorreduzieren titanhaltiger Eisenerze nach Anspruch i, dadurch -gekennzeichnet, daß die mit einem festen Reduktionsmittel gemischten Erze durch einen langgestreckten Reduktionsraum geleitet werden, in den an mehreren über die Länge verteilten Stellen Luft oder Sauerstoff zur Verbrennung des bei der Reduktion gebildeten Kohlenoxyds eingeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Endreduktion Stoffe zugesetzt werden, die mit Titan während des Schmelzens leicht lösliche Verbindungen eingehen, wie beispielsweise Kalk oder Alkalien.