SE1300383A1 - Järn- och molybdenhaltiga briketter - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en process för att framställa järn- och molybdenhaltiga briketter. Den avser även briketter framställda med processen.

Description

1 JARN- OCH MOLYBDENHALTIGA BRIKETTER TEKNISKT OMRADE Foreliggande uppfinning avser en process for att framstdlla jam- och molybdenhaltiga briketter. Den avser dven briketter framstallda med processen.

BAKGRUND Ferromolybden är en jdm—molybden-legering som vanligen har en molybdenhalt av 6080 viktprocent.

I de fiesta kommersiella tillampningar framstalls ferromolybden av molybdentrioxid (Mo03) genom en karbotermisk reduktion, en aluminotermisk reduktion eller en kiseltermisk reduktion. Den karbotermiska processen producerar ett ferromolybden med hog kolhalt, medan de tva sistndmnda producerar ett ferromolybden med lag kolhalt.

Ferromolybden med lag kolhalt är vanligare an legeringen med hog kolhalt. Klumpar av ferromolybden som framstallts med dessa metoder har vanligen densiteter runt 9 g/cm3. Att losa upp klumpama i stalsmdltan kan vara svart pa grund av klumpamas hoga smdltpunkt; exempelvis har den kommersiella kvaliteten FeMo70 smdltpunkten 1 950 °C, och eftersom stalsmdltans temperatur är avsevart ldgre paverkas upplosningen av ferromolybdenet huvudsakligen av diffusionsprocesser, vilka forldnger ferromolybdenets upplOsningstid. En annan faktor är den hoga ravarukosmaden i den aluminotermiska reduktionen och de kiseltermiska reduktionerna. Dessutom kan runt 2 % av Mo-innehallet ga forlorat i slaggen i dessa processer.

UPPFINNINGENS SYFTEN Det är ett andamal med uppfinningen att tillhandahalla ett nytt jam- och molybdenhaltigt material som ldmpar sig for molybdentillsats i smdltindustrin, exempelvis stal-, gjuteri- och superlegeringsindustrin, samt en process for att framstalla sadant material pa ett jamforelsevis kostnadseffektivt salt.

Ett ytterligare syfte är att tillhandahalla ett nytt jam- och molybdenhaltigt material som har en jamforelsevis snabb upplosningstid i en stalsmdlta, samt en process for att framstalla sadant material pa ett jdmforelsevis kostnadseffektivt salt.

Ett ytterligare syfte är att tillhandahalla ett nytt jam- och molybdenhaltigt material med lag kol- och hog Mo-halt, samt en process for att framstalla sadant material pa ett jamforelsevis kostnadseffektivt salt. 2 Ett ytterligare syfte är att tillhandahalla ett material som kan vara latt att hantera nar det tillsatts i smaltan, samt en process for att framstalla sadant material pa ett jamforelsevis kostnadseffektivt sat.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Minst ett av de ovannamnda syftena uppnas atminstone i viss utstrdckning genom en process for att framstalla jam- och molybdenhaltiga briketter innefattande momenten att: a) blanda: ett jamhaltigt pulver, ett molybdenoxidpulver, ett kolhaltigt pulver, en vatska, foretradesvis vatten, valfritt ett bindemedel, och/eller ett smorjmedel ochleller en slaggbildare, b) brikettera for att astadkomma ett flertal rabriketter.

Foretradesvis har rabriketterna en geometrisk densitet i intervallet 1,0-4,0 g/cm3, foretrddesvis 1,2-3,5 g/cm3, mer foredraget 1,2-3,0 g/cm3. Densiteten kan regleras genom att briketteringstrycket varieras. Det är mojligt att framstdlla rabriketter med geometrisk densitet under 2,0 g/cm3, liksom briketter med geometrisk densitet mellan 2,0 och 4,0 g/cm3. De icke-reducerade rabrikettema kan anvandas som substitut for konventionellt tillverkade ferromolybdenlegeringar eller t.o.m. som substitut for molybdenoxid, vid legering av smdltan i industriproduktion. De jam- och/eller molybdenhaltiga rdbrikettema kan framstallas till lagre kostnader an ferromolybden av standardkvalitet. Deras porosa struktur underldttar snabb upplosning i en stalsmdlta.

Foretrddesvis innehaller torrsubstanssammansattningen i moment a), i viktprocent: 1-15, foretradesvis 1-10 jarnhaltigt pulver, 5-25, foretradesvis 10-20 kolhaltigt pulver, Valfritt 0,1-smorjmedel och/eller bindemedel och/eller slaggbildare, samt balanserat med minst 50-90 molybdenoxidpulver.

Vatska, foretradesvis vatten, tillsdtts foretrddesvis i kvantiteter av 1-10 viktprocent av torrsubstansvikten, foretradesvis 2-5 viktprocent. 3 Foretradesvis anvands varken bindemedel eller slaggbildare. Nar det jarnhaltiga pulvret blandas i vatt tillstand forstarker det briketterna, vilket gör anvandning av bindemedel onodig. Darmed kan kvantiteten fororeningar minskas.

Valfritt omfattar metoden momentet att: c) torka rabriketterna.

Genom att rabriketterna torkas minimeras risken for sprickbildning pa grund av snabb forangning av vatskan nar de varms upp vid hoga temperaturer.

Foretradesvis omfattar det eventuella torkningsmomentet minst ett av fciljande: torkning av rabriketterna till en fukthalt under 5 viktprocent, foretradesvis under 3 viktprocent, torkning av rariketterna vid en temperatur i intervallet 50-250 °C, foretradesvis 80-200 °C, mer foredraget 100-150 °C.

Foretradesvis omfattar metoden momentet att: d) reducera rabriketterna for att astadkomma ett flertal reducerade briketter.

Foretradesvis omfattar reduktionsmomentet minst ett av fa ljande: - reduktion vid en temperatur i intervallet 800-1 500 °C, foretradesvis 800- 1 350 °C, mer fOredraget 1 000-1 200 °C, reduktion under minst 20 minuter, mer foredraget minst 30 minuter, reduktion i en ugn matad med en inert eller reducerande gas, foretradesvis matad med en svagt reducerande gas, - reduktion vid ett arbetstryck i intervallet 0,1-5 atm, foretradesvis 0,8-2 atm, mer foredraget 1,05-1,2 atm.

Foretradesvis omfattar metoden vidare momentet att: e) kyla de reducerade briketterna i en icke-oxiderande atmosfar till en temperatur under 200 °C, mer foredraget under 150 °C, foretradesvis i en inert atmosfar.

I en utforingsform utfors brikettering vid ett briketteringstryck i intervallet 801 000 kg/cm2, foretradesvis 100-500 kg/cm2.

I en utforingsform utfors brikettering vid ett briketteringstryck i intervallet 1 00010 000 kg/cm2, foretradesvis 2 000-5 000 kg/cm2. 4 De jam- och molybdenhaltiga rabriketterna har en torrsubstanssammansattning av, i viktprocent: 1-15, foretradesvis 1-10 jarnhaltigt pulver, 5-25, foretradesvis 10-20 kolhaltigt pulver, Valfritt 0,1-smorjmedel och/eller bindemedel och/eller slaggbildare, samt balanserat med minst 50-90 molybdenoxidpulver.

Torrsubstanssammansattningen avser sammansattningen for ett torkat exemplar, d.v.s. exklusive eventuell fukt som finns i rabrikettema. Fukthalten definieras som det vatten som finns i rabrikettema utover kristallvatten. Fukthalten kan faststallas genom en analys av typen LOD (Loss On Drying, forlust vid torkning) i enlighet med ASTM D2216-10.

De reducerade jam- och molybdenhaltiga briketterna har en sammansattning av, i viktprocent: 1-20 Fe, mindre an 10 0, mindre an 10 C, mindre an 15 av andra grundamnen, och balanserat med minst 40 Mo, foretradesvis minst 50 Mo.

Foretradesvis har de reducerade briketterna en geometrisk densitet i intervallet 1- 4 g/cm3, foretradesvis 1,2-3,5 g/cm3, mer foredraget 1,2-3,0 g/cm3. Densiteten kan regleras genom att briketteringstrycket for rabrikettema varieras. Det är mojligt att framstalla reducerade briketter med geometrisk densitet under 2,0 g/cm3, och reducerade briketter med geometrisk densitet mellan 2,0 och 4,0 g/cm3.

Brikettema kan ersatta konventionellt tillverkade ferromolybdenlegeringar, ndr de legeras med molybden vid smaltforfaranden. De jam- och/eller molybdenhaltiga briketterna kan framstallas till lagre kostnader an ferromolybden av standardkvalitet. De jam- och molybdenhaltiga brikettema loses upp snabbare an ferromolybden av standardkvalitet. Beroende pa reduktionstiden, den relativa kvantiteten kol i relation till kvantiteten reducerbara oxider och reduktionstemperaturen kan syrehalten i briketterna minskas delvis eller fullstandigt. Briketterna kan latt transporteras pa ett transportband utan risk att rulla ay.

KORTA FIGURBESKRIVNINGAR Fig. 1 är en schematisk oversikt over processen att framstalla jam- och molybdenhaltiga briketter enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen kommer nu att beskrivas narmare och med hanvisning till figurerna.

Fig. 1 är en schematisk oversikt over processen att framstalla jam- och molybdenhaltiga briketter enligt uppfinningen. I blandningsstationen 3 bereds en pulverblandning genom att ett jarnhaltigt pulver, ett kolhaltigt pulver, ett molybdenoxidpulver och vatten blandas. Blandningen i blandningsstationen 3 kan utforas satsvis eller kontinuerligt.

Innan molybdenoxidpulvret tillsatts i blandningsstationen 3 kan det malas i tridvalsverket 1. Givetvis kan andra valsverk, kvarnar eller krossar anvandas for att sonderdela molybdenoxiden i mindre partiklar. Dessutom kan det jarnhaltiga pulvret och/eller det kolhaltiga pulvret aven sonderdelas i mindre partiklar genom att det mals och/eller smulas ned och/eller krossas.

De malda och/eller nedsmulade och/eller krossade molybdenoxidpartiklarna kan siktas i en sikt 2 for att astadkomma en onskad partikelfOrdelning. Naturligtvis kan siktning aven tillampas for det jarnhaltiga pulvret och/eller det kolhaltiga pulvret.

I en utforingsform blandas och mals molybdenoxidpulvret och det kolhaltiga pulvret tillsammans, och darefter tillsatts det jarnhaltiga pulvret och blandas med molybdenoxidpulvret och det kolhaltiga pulvret. Emellertid kan valfri kombination av blandningsordning verkstallas.

Jampulver tillsatts i kvantiteter av 1-15 viktprocent, foretradesvis hogst 10 viktprocent av torrsubstansen (d.v.s. exklusive tillsatt vatska). I en foredragen utforingsform 2-5 viktprocent. Jampulver anvands huvudsakligen for aft forstarka briketterna (fungerar exempelvis som bindemedel) men kan aven balansera onskad kvantitet av Fe och Mo i slutprodukten. Molybdenoxidpulver tillsatts i kvantiteter av 50-90 viktprocent av torrsubstansen, foretradesvis 70-90 viktprocent.

Foretradesvis valjs kvantiteten kolhaltigt pulver sa aft en minskning av syrehalten till mindre an 10 viktprocent mojliggors, samtidigt som kolhalten efter full reduktion halls pa mindre an 10 viktprocent, foretradesvis mindre an 5 viktprocent. Foretradesvis balanseras det kolhaltiga pulvret sa att det mesta, foretradesvis allt, av molybdenoxiden kan reduceras till Mo, exempelvis Mo0x, dar x < 0,5. Darigenom blir merparten av 6 aterstaende oxider efter reduktion oxider som är svara att reducera med kol. Exempel pa oxider som är svara att reducera med kol är A1203, Si02, MgO, CaO. Foretradesvis tillsatts 5-25 viktprocent kolhaltigt pulver i blandningen, mer foredraget 10-20 viktprocent. Viktprocenten avser torrsubstanshalten i blandningen (d.v.s. exklusive tillsatt vatska).

Valfritt kan smOrjmedel och/eller bindemedel och/eller slaggbildare tillsattas under blandningen. De eventuella bindemedlen kan vara organiska eller oorganiska bindemedel. Bindemedlen kan exempelvis vara ett kolhaltigt bindemedel som delvis ersatter det kolhaltiga pulvret. Andra bindemedel kan exempelvis vara bentonit och/eller dextrin och/eller natriumsilikat och/eller kalk. Den eventuella slaggbildaren kan vara kalksten, dolomit och/eller olivin. Den totala kvantiteten eventuella smorjmedel och/eller bindemedel och/eller eventuella slaggbildare kan vara 0,1-10 viktprocent av blandningens torrsubstanshalt, mer foredraget mindre an 5 viktprocent. Den kan vara i intervallet 1-10 viktprocent. Bindemedlen är valfria eftersom fabriketterna genom tillsats av vattnet och jarnet blir tillrackligt starka fcir att reduceras i reduktionsugnen utan allvarlig sprickbildning. Om smorjmedel tillsatts, tillfors det foretradesvis i kvantitetema 0,1-2 procent av blandningens torrsubstanshalt, exempelvis cirka 0,5-1 viktprocent. Smorjmedlet kan exempelvis vara zinkstearat. Emellertid kan andra smorjmedel som am/ands i pulvermetallurgi tillsattas.

Vatska, foretradesvis vatten, tillsatts foretradesvis i kvantiteter av 1-viktprocent av blandningens torrsubstanshalt, foretradesvis 2-5 viktprocent.

Fran blandningsstationen 3 overfOrs den beredda pulverblandningen till en briketteringsmaskin 4. I briketteringsmaskinen 4 briketteras pulverblandningen for att astadkomma ett flertal rabriketter.

I en utforingsform briketteras pulverblandningen vid ett jamforelsevis Mgt briketteringstryck, foretradesvis med anvandning av ett briketteringstryck i intervallet 80-1 000 kg/cm2, mer foredraget 100-500 kg/cm2. Det laga briketteringstrycket har visat sig forbattra kvaliteten hos de framstallda rabrikettema.

I en annan utforingsform arbetar briketteringsmaskinen vid hogre tryck, exempelvis 1 000-10 000 kg/cm2. Hogre tryck kan anvandas for att Oka rabriketternas geometriska densitet. 7 Foretradesvis är briketteringsmaskinen 4 en valspress. Emellertid kan andra typer av briketteringsmaskiner anvandas.

De rabriketter som framstalls av pulverblandningen reduceras foretradesvis i en 5 reduktionsugn 6. Alternativt kan de icke-reducerade rabriketterna anvandas som legeringstillsats vid jam- och stalframstallning.

Valfritt torkas rabriketterna innan de overfors till reduktionsugnen 6. Manga olika typer av industritorkar kan anvandas. Brikettema kan awn torkas utan aktiv uppvarmning, exempelvis i omgivningstemperatur. I en tork kan anga avldgsnas med en gasanga eller med vakuum. Rabriketterna kan torkas tills onskad fukthalt har nâtts. Rabriketterna kan torkas till en fukthalt mindre an 10 viktprocent, mer foredraget mindre an 5 viktprocent, mest foredraget mindre an 3 viktprocent. Rabrikettema kan torkas vid en temperatur i intervallet 50-250 °C, mer foredraget 80-200 °C, mest foredraget 100-150 °C. For forbattrad processekonomi är torktiden fOretradesvis i intervallet 10-120 minuter, mer foredraget 20-60 minuter. Men langre torktider är givetvis tankbara. Fukthalten definieras som det vatten som finns i rabriketterna utover kristallvatten. Fukthalten kan faststallas genom en analys av typen LOD (Loss On Drying, fOrlust vid torkning) i enlighet med ASTM D2216-10.

Rabrikettema reduceras foretradesvis i en reduktionsugn 6. Reduktionsugnen är foretradesvis en genommatningsugn men kan aven vara en satsugn. Genommatningsugnen 6 har ett inlopp 7 och ett utlopp 8, och brikettema transporteras under reduktionen fran inloppet 7 till utloppet 8. I en fOredragen utfOringsform anvands en ugn med transportband.

Rabriketterna reduceras vid en temperatur i intervallet 800-1 500 °C, foretradesvis 8001 350 °C, mer foredraget 1 000-1 200 °C, foretradesvis i minst 20 minuter, mer foredraget minst 30 minuter. Genom overvakning av bildandet av CO/CO2 kan det faststallas nar reduktionsprocessen är avslutad. Foretradesvis är reduktionstiden hogst 10 timmar, foretradesvis hogs( 2 timmar, mer foredraget hogst 1 timme. Beroende pa reduktionstiden, reduktionstemperaturen och forhallandet mellan kol och reducerbara oxider i briketterna kan briketternas reducerbara oxider reduceras delvis eller fullstandigt.

Valfritt vdrmebehandlas rabriketterna vid en lagre temperatur fore reduktion.

Foretradesvis varmebehandlas rabriketterna vid en temperatur i intervallet 200-800 °C, mer foredraget 400-700 °C. Foretradesvis sker den eventuella vdrmebehandlingen vid 8 lagre temperatur fran minuter till mindre an 2 timmar, foretradesvis mindre an 1 timme. Genom varmebehandling vid lagre temperaturer kan det eventuella smorjmedlet brannas bort pa ett kontrollerat salt. Dessutom kan molybdentrioxid reduceras till molybdendioxid. Detta kan anvandas som ett forreduktionsmoment fore den reduktion som beskrivs i foregaende stycke eller vid framstallning av delvis reducerade briketter.

Den eventuella varmebehandlingen vid 200-800 °C kan utforas i samma ugn som reduktionen. Den eventuella varmebehandlingen och den eventuella torkningen kan ocksa kombineras.

Ovantat har det payisats att briketter kan reduceras vid hOga temperaturer utan markbara sublimeringsforluster av Mo03. Foljaktligen resulterar den patentsokta processen i en forenklad process som medfor forbattrat utbyte och hogre Mo-halt i slutprodukten. Det finns alltsa inget behov av att utfOra en forreduktion med avseende pa sublimeringsforluster av Mo03.

Under reduktionen kan CO och CO2 bildas genom reaktioner med kolkallan och de reducerbara oxiderna i briketterna. Dessutom kan aterstaende fukt forangas. Reduktionstiden kan optimeras genom att bildandet av CO och CO2 mats, i synnerhet CO eftersom CO2 bildas huvudsakligen under de fOrsta minuterna av reduktionen varefter CO-bildandet dominerar tills kolkallan är forbrukad eller alla reducerbara oxider har reducerats.

Reduktionsreaktionerna är endoterma och kraver varme. Foretradesvis alstras varme av varmeaggregat som inte paverkar atmosfaren inuti ugnen, mer foredraget alstras varmen genom elektrisk uppvarmning.

Atmosfdren inuti ugnen 6 regleras foretradesvis genom att en inert eller en reducerande gas, foretradesvis en svagt reducerande gas, matas in i en ande av ugnen, och att gaser (exempelvis reaktionsgaser (exempelvis CO, CO2, och H20) och den inmatade gasen) evakueras i den motsatta anden, mer foredraget genom att den inerta eller reducerande gasen matas in motstroms vid en utloppssida 8 av ugnen 6, och att gaser evakueras vid en inloppssida 7 av ugnen 6. Del betyder att den inerta eller reducerande gasen foretradesvis matas motstroms. Den inerta gasen eller en reducerande gas kan exempelvis vara argon, N2, H2 eller valfri blandning av H2/N2 (exempelvis i forhallandet 5:95 med avseende volym).

Foretradesvis arbetar ugnen vid ett tryck i intervallet 0,1-5 atm, foretradesvis 0,8-2 atm, mer foredraget vid ett tryck i intervallet 1,0-1,5 atm, mest foredraget 1,05-1,2 atm. 9 Vid reduktionsugnens utlopp 8 overfors briketterna till en kylsektion 9, for att briketterna ska kylas i en icke-oxiderande atmosfar (exempelvis reducerande eller inert) till en temperatur under 200 °C for att undvika ateroxidation av briketterna, mer foredraget under 150 °C i en inert atmosfar. Atmosfaren kan exempelvis vara argon, N2, H2 eller valfri blandning av H2/N2 (exempelvis i forhallandet 5:95 med avseende pa volym). Aven andra atmosfarer kan anvandas. Om det är onskvart att ha mycket laga nivaer av kvave i briketterna, kan briketterna kylas i en kvavefri atmosfar sasom exempelvis en argongasatmosfar.

Molybdenoxidpulver Molybdenoxidpulvret är foretradesvis ett molybdentrioxidpulver. Pulvret kan awn vara ett molybdendioxidpulver eller en blandning av molybdentrioxidpulver och molybdendioxidpulver.

Molybdenpulvret bor innehalla 50-80 Mo, varvid ovriga grundamnen är syre och fororeningar. Ju renare kvaliteten av molybdenoxid är, desto renare kan de jam- och molybdenhaltiga briketterna goras. Emellertid är renare kvaliteter av Mo03 a andra sidan dyrare.

I en foredragen utforingsform anvands Mo03 av teknisk kvalitet. Sadana pulver är mindre kostsamma an renare kvaliteter av Mo03 och kan innehalla oxider som är svara att reducera vid reduktion i fast tillstand med kol. Exempel pa sadana oxider är A1203, Si02 och MgO. Lyckligtvis kan dessa oxider enkelt avldgsnas till slaggfasen vid legering i stalsmaltor och de kan ddrfOr tillatas i produkten.

Foretradesvis passerar minst 90 viktprocent av partiklarna i molybdenoxidpulvret genom en testsikt med nominell halstorlek av 300 nm, och minst 50 viktprocent av partiklama i molybdenoxidpulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 125 nm. Mer foredraget passerar minst 90 viktprocent av partiklarna i molybdenoxidpulvret genom en testsikt med nominell halstorlek av 125 tm, och minst viktprocent av partiklarna i molybdenoxidpulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 45 iLtm. De nominella halstorlekarna i foreliggande patentansokan är i enlighet med ISO 565:1990, vilken standard harmed inforlivas genom hanvisning.

I en utforingsform passerar minst 90 viktprocent, mer foredraget minst 99 viktprocent, av partiklarna i molybdenoxidpulvret genom en testsikt med nominell halstorlek av 250 um, mer foredraget 125 gm, mest foredraget 45 gm.

Jarnhaltigt pulver Det jarnhaltiga pulvret är foretradesvis eft jarnpulver innehallande minst 80 viktprocent Fe, foretradesvis minst 90 viktprocent Fe, mer foredraget minst 95 viktprocent Fe, mest foredraget minst 99 viktprocent Fe. Jarnpulvret kan vara ett jarnsvamppulver och/eller ett vattenatomiserat jarnpulver och/eller ett gasatomiserat jarnpulver och/eller ett jarnfilterstoft och/eller ett jarnslampulver. Exempelvis är filterstoftet X-RFS40 fran Hogands AB, Sverige ett lampligt pulver.

Jampulvret kan delvis eller fullstandigt ersattas av ett jarnoxidpulver, exempelvis men inte begransat till: pulver bestaende av ett eller flera fran gruppen FeO, Fe203, Fe304, Fe0(OH), (Fe203*H20). Jarnoxidpulvret kan exempelvis vara frasspan. Foretradesvis innehaller det jarnhaltiga pulvret minst 50 viktprocent metalliskt jam, mer foredraget minst 80 viktprocent metalliskt Fe, mest foredraget minst 90 viktprocent metalliskt Fe.

FOretradesvis passerar minst 90 viktprocent av partiklarna i det jarnhaltiga pulvret genom en testsikt med nominell halstorlek av 125 tm, och minst 50 viktprocent av partiklarna i det jarnhaltiga pulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 45 lam.

I en utforingsform passerar minst 90 viktprocent, mer foredraget minst 99 viktprocent, av partiklarna i det jarnhaltiga pulvret genom en testsikt med nominell halstorlek av 125 gm, mer foredraget 45 lam. I ett exempel passerar minst 90 viktprocent, mer foredraget minst 99 viktprocent, av partiklarna i det jarnhaltiga pulvret genom en testsikt med nominell halstorlek av 20 um.

Kolhaltigt pulver Det kolhaltiga pulvret är foretradesvis valt fran gruppen av: subbituminosa kolsorter, bituminosa kolsorter, brunkol, antracit, koks, petroleumkoks och biokol sasom trakol, eller kolhaltiga pulver som bearbetats utifran dessa resurser. Det kolhaltiga pulvret kan exempelvis vara sot, kimrok, aktivt kol. Det kolhaltiga pulvret kan aven vara en blandning av olika kolhaltiga pulver.

For valet av kolpulver tas foretradesvis hansyn till kolets reaktivitet, eftersom bade produktiviteten och utbytet av Mo beror pa denna faktor. Hog reaktivitet är onskvard. I synnerhet är det onskvart all ha ett kolhaltigt pulver som är reaktivt vid lagre temperaturer (foretradesvis < 700 °C ). Exempelvis är tyskt brunkol (lignit) vanligen reaktivt vid lagre temperaturer an petroleumkoks, och är darfor lampligt eftersom det 11 har jamforelsevis hog reaktivitet vid laga temperaturer. Aven trakol samt bituminosa och subbituminosa kolsorter kan uppvisa jamforelsevis hog reaktivitet. Sarskilt lampliga exempel är sot, kimrOk och aktivt kol.

Kvantiteten kolhaltigt pulver bestams foretradesvis genom att kvantiteten oxider i molybdenoxidpulvret, och valfritt det jarnhaltiga pulvret, analyseras. Foretradesvis bestams kvantiteten reducerbara oxider. Syrehalten kan exempelvis analyseras med en LECOO TC400. Dessutom tas foretradesvis aven hansyn till den maximalt tillatna kolhalten i briketterna. FOretradesvis valjs kvantiteten sâ att den stOkiometriskt motsvarar eller i nagon man overstiger kvantiteten reducerbara metalloxider i molybdenoxidpulvret och det jarnhaltiga pulvret. Emellertid kan kvantiteten kol aven vara understokiometrisk.

Kvantiteten kolhaltigt pulver kan optimeras genom att kol- och syrenivaerna mats i de reducerade briketterna (exempelvis genom att rabriketter reduceras i en laboratorieugn samt att kol- och syrenivaerna mats). Baserat pa matningarna kan kvantiteten kolhaltigt pulver optimeras for att uppna onskade nivaer av kol och syre i de framstallda briketterna. Vissa oxider som kan finnas i molybdenoxidpulvret är svara att reducera med kol. Alla oxider med hogre affinitet for syre vid reduktionens maxtemperatur kommer att kvarsta som oxider i den fardiga produkten och forbrukar darfor inte kol i reduktionsprocessen. Sadana oxider kan exempelvis vara oxider av Si, Ca, Al och Mg och kan exempelvis inga om mera orena kvaliteter av molybdentrioxid am/ands, exempelvis teknisk molybdentrioxid. Emellertid kan dessa oxider hanteras inom manga anyandningsomraden av stalmetallurgi, exempelvis genom att de avliigsnas i stalsmaltans slagg, och de kan dad& tillatas i briketterna. Om mindre kvantiteter av dessa oxider och grundamnen onskas, kan renare kvaliteter av molybdentrioxid anvandas, exempelvis kvaliteter som innehaller mindre eller inga kvantiteter av dessa oxider.

Genom att kvantiteten kolhaltigt pulver regleras och anpassas efter kvantiteten reducerbara oxider i rbriketterna kan jam- och molybdenhaltiga briketter framstallas som har en kolhalt (efter reduktion) mindre an 10 viktprocent, foretradesvis mindre an 5 viktprocent, mer foredraget mindre an 1 viktprocent, mest foredraget mindre an 0,5 viktprocent. 12 Emellertid är det aven mojligt att tillhandahalla briketter med avsiktligt hog kolhalt efter reduktion, exempelvis 1-5 viktprocent C. Sa.dana briketter kan anvandas vid legering av stal med hog kolhalt.

Foretradesvis passerar minst 90 viktprocent, mer foredraget minst 99 viktprocent, av partiklama i det kolhaltiga pulvret genom en testsikt med nominell halstorlek av 125 lam, och minst 50 viktprocent av partiklama i det kolhaltiga pulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 45 lam.

I en utforingsform passerar minst 90 viktprocent, mer foredraget minst 99 viktprocent, av partiklarna i det kolhaltiga pulvret genom en testsikt med nominell halstorlek av och minst 50 viktprocent av partiklarna i det kolhaltiga pulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 20 Rm. I ett exempel passerar minst 90 viktprocent, mer foredraget minst 99 viktprocent, av partiklarna i det kolhaltiga pulvret genom en testsikt med nominell halstorlek av 20 pm.

Jam- och molybdenhaltiga rabriketter Jam- och molybdenhaltiga fabriketter med en torrsubstanssammansattning av, i viktprocent: 1-15, foretradesvis 1-10 jamhaltigt pulver, 5-25, foretradesvis 10-20 kolhaltigt pulver, Valfritt 0,1-smorjmedel och/eller bindemedel och/eller slaggbildare, och balanserat med minst 50-90 molybdenoxidpulver.

I en utforingsform bestar thbriketternas torrsubstanssammansattning av, i viktprocent: 1-15, foretradesvis 1-10 jarnhaltigt pulver, 5-25, foretradesvis 10-20 kolhaltigt pulver, balanserat med 50-90 molybdenoxidpulver.

Vad avser grundamnen har de jam- och molybdenhaltiga rabrikettema foretradesvis en torrsubstanssammansattning av, i viktprocent: 1-15 Fe, 15-40 0,5-25 C, mindre an 15 av andra grundamnen utover 0, C, Mo och Fe, och balansen är minst 30 Mo.

Jam utgor foretradesvis i intervallet 1,5-10 viktprocent.

Kol utgor foretradesvis 7-20 viktprocent.

Syre utgor fOretradesvis 15-30 viktprocent.

Molybden utgor foretradesvis 40-65 viktprocent.

Andra grundamnen utgor foretradesvis minst 1 viktprocent och mindre an 13 viktprocent, mer foredraget minst 2 viktprocent och mindre an 7 viktprocent.

I efterffiljande reduktionsmoment kommer den relativa kvantiteten jam och molybden att Oka i brikettema allteftersom reduktionen fortskrider. Detsamma galler givetvis for 5 de &riga grundamnen som aterstar.

Rabriketterna kan vara kostnadseffektiva substitut ffir Mo03-pulver eller standard-FeMo vid legering i smaltforfaranden, med hansyn till pris och/eller utbyte av Mo-tillsatsen i smaltan. Normalt skulle sadan tillsats kunna goras exempelvis i elektrisk ljusbagsugn och exempelvis utgora en Mo-tillsats i rostfritt stal, verktygsstal eller snabbstal.

Rabriketterna har en geometrisk densitet i intervallet 1,0-4,0 g/cm3, foretradesvis 1,23,5 g/cm3, mer foredraget 1,2-3,0 g/cm3. Densiteten kan okas genom att briketteringstrycket okas. En lagre geometrisk densitet resulterar i hogre porositet, vilket anses ge en kortare upplosningstid for brikettema. Den geometriska (envelopp-) densiteten kan matas i enlighet med ASTM 962-08.

Reducerade jam- och molybdenhaltiga briketter De reducerade jam- och molybdenhaltiga briketterna har en sammansattning av, i viktprocent: 1-20 Fe, mindre an 10 0, mindre an 10 C, mindre an 15 av andra grundamnen uffiver 0, C, Mo och Fe, och balanserat med minst 40 Mo, foretradesvis minst 50 Mo.

Foretradesvis är halten 0 mindre an 10 viktprocent, mer foredraget mindre an 8 viktprocent, annu mer foredraget mindre an 6 viktprocent, mest foredraget mindre an 4 viktprocent, och foretradesvis kommer endast en minoritet av syreinnehallet fran molybdenoxid som inte har reducerats, d.v.s. en brikett som innehaller Mo0x, dar x < 0,5. Foretradesvis reduceras vasentligen all molybdenoxid till Mo, d.v.s. dar x är runt 0. Har kommer aterstaende syreinnehall huvudsakligen fran oxider i molybdenoxidpulvret och det jarnhaltiga pulvret som ãr svara att reducera, exempelvis oxider av Si, Ca, Al och Mg. Med anvandning av renare kvaliteter av molybdenoxidpulvret, det jamhaltiga pulvret och det kolhaltiga pulvret kan brikettemas syrehalt, om sa onskas, goras Egre an 2 viktprocent. Emellertid, eftersom manga av dessa oxider som är svara att reducera kan hanteras inom stalsmaltmetallurgi (exempelvis genom aft de avlagsnas i slaggfasen), kan de tillatas i den jam- och molybdenhaltiga briketten. Den nedre gransen for syre kan vara cirka 0 viktprocent, men normalt utgor syret minst 1 viktprocent, oftare minst 2 viktprocent. 14 Molybdenhalten i briketterna kan regleras genom att de relativa proportionerna av molybdenoxidpulvret varieras i relation till det jarnhaltiga pulvret. For vasentligen fullstandigt reducerade briketter (d.v.s. briketter innehallande MoOx dar x < 0,5) regleras foretradesvis halten molybden till intervallet 60-95 viktprocent. Mer foredraget är halten Mo i intervallet 65-95 viktprocent, mest foredraget är halten Mo i intervallet 70-95 viktprocent. Overraskande nog har en mycket hog upplOsningstakt funnits for reducerade briketter med en molybdenhalt av 80-95 viktprocent. Detta resultat beror pa den mycket storre specifika ytarean och uppnas trots dessa legeringars mycket hoga smaltpunkt: 2 100-2 500 °C.

Genom att koltillsatsen balanseras är det mojligt att reglera kolhalten i de reducerade briketterna till mindre an 5 viktprocent, mindre an 2 viktprocent, mindre an 1 viktprocent, mindre an 0,5 viktprocent eller mindre an 0,1 viktprocent. Briketter med lag kolhalt kan exempelvis anvandas vid legering av stal med lag kolhalt. Emellertid kan det inom vissa anvandningsomraden, exempelvis vid produktion av stal med hog kolhalt eller gjutjarn, vara onskvart att ha en kolhalt i intervallet 1-5 viktprocent.

Briketternas jarnhalt är fOretradesvis inom intervallet 1-20 viktprocent, mer fOredraget 2-10 viktprocent, mest foredraget 2-5 viktprocent. Jarnhalten i briketterna kan regleras genom att de relatiya proportionerna av det jarnhaltiga pulvret varieras i relation till molybdenoxidpulvret.

De reducerade briketterna kan vara kostnadseffektiva substitut for Mo03-pulver eller standard-FeMo vid legering i smaltforfaranden, med hansyn till pris och/eller utbyte av Mo-tillsatsen i smdltan. Normalt skulle sadan tillsats kunna goras exempelvis i en elektrisk ljusbagsugn och exempelvis utgora en Mo-tillsats i rostfritt stak yerktygsstal eller snabbstal.

Beroende pa pulverblandningens renhet kan briketterna innehalla ytterligare grundamnen inklusive oxider som är svara att reducera. Andra grundamnen forutom Mo, Fe, C och 0 kan tillatas upp till mindre an 15 viktprocent. Foretradesvis är den totala kvantiteten av andra grundamnen utover 0, C, Mo och Fe mindre an 10 viktprocent, mer foredraget mindre an 7 viktprocent. Kvantiteten av andra grundamnen bestams huvudsakligen av renheten hos molybdentrioxiden, men kan aven komma fran fororeningar i det jarnhaltiga pulvret, det kolhaltiga pulvret och fran reaktioner med amnen i den omgivande atmosfaren under uppvarmning, reduktion eller kylning Med anvandning av hogrena kvaliteter av molybdentrioxid, jarnhaltigt pulver och det kolhaltiga pulvret kan den totala kvantiteten av andra grundamnen utover 0, C, Mo och Fe, om sa onskas, hallas lagre an 1 viktprocent. Grundamnen fran gruppen Si, Ca, Al och Mg är, om de ingar i briketterna, huvudsakligen bundna som oxider. Exempelvis kan, i en stalsmalta, kisel bundet som kiseloxider, vara lattare att hantera an kisel som är upplost i legeringens gitter. De andra grundamnena kan i vissa utforingsformer vara begransade till minst 1 viktprocent eller till minst 2 viktprocent. Andra grundamnen omfattar fororeningar.

FOretrddesvis begransas i vissa utfdringsformer de andra grundamnena till, i viktprocent: max 2 N, mer foredraget max 1 N, max 1 S, mer foredraget max 0,5 S, max 2 Al, mer foredraget max 1,5 Al, max 2 Mg, mer foredraget max 1 Mg, max 2 Na, mer foredraget max 1 Na, max 4 Ca, mer foredraget max 2 Ca, max 6 Si, mer foredraget max 3 Si, max 1 K, mer foredraget max 0,5 K, max 1 Cu, mer foredraget max 0,5 Cu, max 1 Pb, mer foredraget max 0,1 Pb, max 1 W, mer foredraget max 0,1 W, max 1 V, mer fOredraget max 0,1 V, och aterstaende grunddmnen utgor foretradesvis hogst 0,5 var, mer foredraget hogst 0,1 var, mest foredraget hogst 0,05 var.

I vissa utforingsformer är halten Si i viktprocent i intervallet 0,5-3, halten Ca i intervallet 0,3-2, halten Al i intervallet 0,1-1, och/eller halten Mg i intervallet 0,1-1.

Foretradesvis är grundamnena i gruppen Si, Ca, Al och Mg, om de ingar, till minst viktprocent bundna som oxider i briketterna, foretradesvis till minst 90 viktprocent.

Kvavehalten beror huvudsakligen pa kvavenivan i atmosfaren under reduktion och kylning av briketterna. Genom reglering av atmosfaren i dessa moment kan kvdvehalten goras lagre an 0,5 viktprocent, foretradesvis lagre an 0,1 viktprocent och mest foredraget lagre an 0,05 viktprocent.

De reducerade briketterna har en geometrisk densitet i intervallet 1,0-4,0 g/cncil, foretradesvis 1,2-3,5 g/cm3, mer foredraget 1,2-3,0 g/cm3 . 16 En lagre densitet resulterar i hogre porositet, vilket anses ge en kortare upplosningstid for briketterna. A andra sidan okar en hogre densitet kvantiteten Mo fOr en given volym. Den geometriska densiteten är uppmatt i enlighet med ASTM 962-08.

Claims (21)

17 PATENTKRAV

1. Process for att framstalla jam- och volframhaltiga briketter, innefattande momenten att: a) blanda: ett jarnhaltigt pulver, ett molybdenoxidpulver, ett kolhaltigt pulver, en vatska, foretradesvis vatten, valfritt ett bindemedel °eh/eller ett smajmedel och/eller en slaggbildare, och b) brikettera for att astadkomma ett flertal rabriketter.

2. Process enligt patentkrav 1, vidare innefattande momentet att: c) torka rabriketterna.

3. Process enligt patentkrav 2, varvid torkningsmomentet omfattar minst ett av foljande: 1. torkning av rahriketterna till en fukthalt under 5 viktprocent, foretradesvis under 3 viktprocent, - torkning av rariketterna vid en temperatur i intervallet 50-250 °C, foretradesvis 80-200 °C, mer fOredraget 100-150 °C.

4. Process enligt nagot av patentkrav 1-3, vidare innefattande momentet att: d) reducera rabriketterna fOr att astadkomma ett flertal reducerade briketter.

5. Process enligt patentkrav 4, varvid reduktionsmomentet omfattar minst ett av foljande: 1. reduktion vid en temperatur i intervallet 800-1 500 °C, foretradesvis 8001 350 °C, mer foredraget 1 000-1 200 °C, - reduktion under minst 20 minuter, mer foredraget minst 30 minuter, 2. reduktion i en ugn matad med en inert eller reducerande gas, foretradesvis matad med en svagt reducerande gas, 3. reduktion vid ett arbetstryck i intervallet 0,1-5 atm, foretradesvis 0,8-2 atm, mer foredraget 1,05-1,2 atm.

6. Process enligt nagot av patentkrav 1-5, varvid briketteringen utfors vid ett briketteringstryck i intervallet 80-1 000 kg/cm2, foretradesvis 100-500 kg/cm2. 18

7. Process enligt nagot av patentkrav 1-5, varvid briketteringen utfors vid ett briketteringstryck i intervallet 1 000-10 000 kg/cm2, fOretradesvis 2 0005 000 kg/cm2.

8. Process enligt nagot av patentkrav 4-6, varvid metoden vidare omfattar momentet att: e) kyla de reducerade briketterna i en icke-oxiderande atmosfar till en temperatur under 200 °C , mer foredraget under 150 °C, foretradesvis i en inert atmosfar.

9. Process enligt nagot av patentkrav 1-7, varvid molybdenoxidpulvret innehaller 50-80 viktprocent Mo.

10. Process enligt nagot av patentkrav 1-8, varvid minst 90 viktprocent av partiklarna i molybdenoxidpulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 300 m, och minst 50 viktprocent av partiklarna i molybdenoxidpulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 125 lam.

11. Process enligt nagot av patentkrav 1-9, varvid det jarnhaltiga pulvret innehaller minst 80 viktprocent Fe, foretradesvis minst 90 viktprocent, mer foredraget minst 95 viktprocent, mest foredraget minst 99 viktprocent.

12. Process enligt nagot av patentkrav 1-20, varvid minst 90 viktprocent av partiklarna i det jarnhaltiga pulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 125 m och minst 50 viktprocent av partiklarna i det jamhaltiga pulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 45 lam.

13. Process enligt nagot av patentkrav 1-11, varvid minst 90 viktprocent av partiklarna i det kolhaltiga pulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 125 jim och minst 50 viktprocent av partiklarna i det kolhaltiga pulvret passerar genom en testsikt med nominell halstorlek av 45 lam. 19

14. Process enligt nagot av patentkrav 1-12, varvid det kolhaltiga pulvret är valt frail den grupp som bestar av: subbituminosa kolsorter, bituminosa kolsorter, antracit, brunkol, koks, petroleumkoks och biokol, i synnerhet trakol.

15. Process enligt nagot av patentkrav 1-14, varvid det kolhaltiga pulvret är valt fran den grupp som bestar av: sot, kimrok och aktivt kol.

16. Process enligt nagot av patentkrav 1-15 varvid det i moment a) tillsatts torrsubstans innefattande, i viktprocent: 1-jarnhaltigt pulver, 5-kolhaltigt pulver, Valfritt 0,1-smorjmedel och/eller bindemedel och/eller slaggbildare, och balanserat med 50-90 molybdenoxidpulver.

17. Process enligt patentkrav 16, varvid vatskan i moment a) tillsatts i en kvantitet av 1-10 viktprocent av den tillsatta torrsubstansen.

18. Jam- och molybdenhaltiga rabriketter med en torrsubstanssammansattning av, i viktprocent: 1-15 jarnhaltigt pulver, 5-25 kolhaltigt pulver, Valfritt 0,1-10 smorjmedel och/eller bindemedel och/eller slaggbildare, och balanserat med 50-90 molybdenoxidpulver.

19. Rabriketter enligt patentkrav 18, varvid brikettema har en geometrisk densitet i intervallet 1,0-4,0 g/cm3, foretradesvis 1,2-3,5 g/cm3, mer foredraget 1,2- 3,0 g/cm3.

20. Reducerade jam- och molybdenhaltiga briketter med en sammansattning av, i viktprocent: 1-20 Fe, mindre an 10 0, mindre an 10 C, mindre an 15 av andra grundamnen, och balanserat med minst 40 Mo, foretradesvis minst 50 Mo.

21. Reducerade briketter enligt patentkrav 20, varvid brikettema har en geometrisk densitet i intervallet 1,0-4,0 g/cm3, foretradesvis 1,2-3,5 g/cm3, mer foredraget 1,2-3,0 g/cm3.