DE1058081B

DE1058081B - Verfahren zur Herstellung von Ferrosiliciumpulver mit glatter Oberflaeche

Info

Publication number: DE1058081B
Application number: DEK25159A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Helmuth Klee
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1955-03-12
Filing date: 1955-03-12
Publication date: 1959-05-27

Description

Verfahren zur Herstellung von Ferrosiliciumpulver mit glatter Oberfläche Bei der Aufbereitung von Erzen und von Metallschrott erhält das Schwimm- und Sink-verfahren unter der Verwendung von sogenannten Schweretrüben, deren Schwerstoff aus Ferrosiliciumpulver mit 14 bis 16% Silicium von einer Teilchengröße im allgemeinen zwischen 40 und 70% unterhalb 60 Mikron besteht, eine laufend steigende Bedeutung. Dieses Verfahren erfordert ein möglichst hohes spezifisches Gewicht der Schweretrübe, entsprechend einer hohen Konzentration an Ferrosiliciumpulver, verlangt aber auf der anderen Seite bei dem hohen Gehalt an Ferrosiliciumptilver noch ein flüssigkeitsähnliches Verhalten.
Es ist bekannt, stückiges Ferrosilicium mit 150/0 Silicium zu einem Pulver der gewünschten Körnung zu vermahlen. Die Teilchen dieses Pulvers haben dann naturgemäß eine kantige und eckige Oberfläche und lassen sich höchstens bis zu einem spezifischen Gewicht der Trübe von etwa 3,2 verwenden. Weiterhin ist bekannt, daß beim Zerstäuben einer Schmelze von Ferrosilicium mit 15% Silicium mit Hilfe von hochgespanntem Wasserdampf bzw. Luft oder Stickstoff ein Ferrosiliciumpulver der gewünschten Korngröße gewonnen wird, dessen Teilchen etwa zu 10 bis 40% eine glatte Oberfläche und eine rundliche oder kugelige Form haben.
Ferrosiliciumpulver, dessen Teilchen eine glatte und rundliche Gestalt besitzen, bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem gemahlenen Ferrosiliciumpulver mit einer kantigen und eckigen Gestalt. Einmal läßt sich mit einem solchen Pulver ein spezifisches Gewicht der Trübe von etwa 3,45, ja sogar im Sonderfall streng runder Kugeln ein solches von 3,9 erreichen; infolge der glatten Oberfläche ist nämlich bei gleichem Schwerstoffgehalt die Viskosität der Trübe bedeutend geringer.
Außerdem sind infolge der glatten Oberfläche die Korrosion und Zerstäubung des Ferrosiliciums in der Trübe erheblich herabgesetzt. Und endlich sind die Haftverluste des Ferrosiliciumpulvers an dem betreffenden Erz bzw. Metallschrott naturgemäß besonders gering bei Verwendung von Teilchen mit glatter Oberfläche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur 1-Ierstellung von Ferrosiliciumkörnern mit einer glatten Oberfläche und einer rundlichen Form beim Zerstäuben einer Schmelze aus Ferrosilicium mit 10 bis 250/a Silicium mit Dampf bzw. Luft oder Stickstoff ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Schmelze zum Zeitpunkt des Verdüsens ein Aluminiumgehalt innerhalb der Grenzen von 0,08 und 0,5%, vorzugsweise 0,1 und 0,3%, eingestellt wird.
Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zum Einstellen des erforderlichen Aluminiumgehaltes der Schmelze bei zu hohem Aluminiumgehalt Quarz und bei zu niedrigem Aluminiumgehalt Aluminium in den jeweils entsprechenden Mengen zugegeben wird.
Es kann aber auch so vorgegangen werden, daß der in der Schmelze vorhandene Aluminiumgehalt durch Einbringen von Siliciumdioxyd in Form von Felsquarz, Kies, Quarzsand oder an Siliciumdioxyd reichen Silicaten zunächst vollständig entfernt und dann die nötige Menge an Aluminium in Form von metallischem Aluminium oder Aluminiumlegierungen eingebracht wird.
Wird die angegebene optimale Aluminiumkonzentration unterschritten bzw. überschritten, so verschwindet langsam die runde Form und glatte Oberfläche, und das. Ferrosiliciumpulver zeigt zunehmend eine spratzige und, kantige Form mit rauher Oberfläche.
Wichtig ist, daß der nach der Erfindung geforderte Aluminiumgehalt im Augenblick des Zerstäubens in der Schmelze vorhanden ist. In vielen Fällen war es bisher nicht möglich, in- allen Chargen den gewünschten optimalen Aluminiumgehalt in der Schmelze beim Zeitpunkt des Zerstäubens zu erhalten. Man erhielt im allgemeinen eine große Aluminiumkonzentration. Dies hängt nicht nur von dem Aluminiumgehalt der Ausgangsstoffe ab, sondern auch von anderen Faktoren, wie Ofenfutter, Schmelzzusätzen, Schlacken und Temperatur der Schmelze. Ist z. B. das Ofenfutter kieselsäurehaltig, so wird der geringe Aluininiumgehalt der Schmelze herausoxydiert, so daß die Schmelze beim Zerstäuben einen nach der Erfindung zu geringen Aluminiumgehalt besitzt. Der Aluminiumgehalt der Ausgangsstoffe kann in erheblichem Maße schwanken. Geht man z. B. vom handelsüblichen Ferrosilicium mit 25, 45 oder 75% Silicium aus, so treten hierbei Aluminiumgehalte zwischen 0,2 und 5 % auf. Stellt man dagegen das für das Schwimmund. Sinkverfahren notwendige Ferrosilicium mit 150/0 Silicium in einem elektrischen Ofen unmittelbar aus Kohle, Quarz und Eisenspänen her, so muß man schon von aluminiumarmen und deswegen teuren Rohstoffen ausgehen, um den nach der Erfindung geforderten Aluminiumgehalt direkt zu erhalten. Man kann auch das bei der Carbidherstellung als Nebenprodukt anfallende Ferrosilicium verwenden, das einen Siliciumgehalt von 15 bis 20% und einen Aluminiumgehalt zwischen 0,5 und 5% besitzt.
In allen diesen Fällen bleibt es im wesentlichen zahlreichen unkontrollierbaren Nebenreaktionen, wie z. B. Reaktionen mit dem Ofenfutter, Schlacken, anderen Schmelzzusätzen oder der Luft überlassen, wie sich der anfangs vorhandene Aluminiumgehalt während des Schmelzens verändert, so daß erfahrungsgemäß nur etwa 10 bis 40% der Pulverteilchen eine rundliche und glatte Oberfläche besitzen.
Um den obengenannten Schwierigkeiten zu entgehen, kann man durch eine Kieselsäurezugabe zuerst den gesamten Aluminiumgehalt aus der Schmelze herausnehmen und dann kurz vor dem Zerstäuben, nach dem Abziehen der Schlacke das nach der Erfindung erforderliche Aluminium in Form von Aluminiummetall oder Aluminiumlegierungen in die Schmelze eintragen. Man kann aber auch ein Ofenfutter aus vorwiegend kieselsäurehaltigen Steinen wählen. In diesem Fall entfällt der gesonderte Kieselsäurezusatz. Man kann selbstverständlich auch bei einem Überschuß von Aluminium über den nach der Erfindung geforderten Gehalt in der Schmelze nur so viel Kieselsäure zugeben, wie unter Errechnung eines etwaigen Abbrandverlustes notwendig ist, um die geforderte Aluminiumkonzentration zu erhalten. Entsprechend kann man verfahren bei einem Unterschuß der Schmelze an Aluminium. Beispiel 1 In einem elektrischen Ofen mit Kohle- und Korundauskleidung werden 300 kg Eisenspäne oder Eisenschrott und 150 kg Ferrosilicium mit 45% Silicium und einem Aluminiumgehalt von etwa 1,5% zusammen mit 5 kg Siliciumdioxyd in Form von Kieselquarz, Felsquarz, Quarz oder Kieselsand eingeschmolzen. Nach einer Schmelz- und Gasungszeit von etwa einer Stunde wird kurz vor dem Verdösen etwa 1 kg Aluminium in die Schmelze gegeben. Der Aluminiumgehalt beträgt etwa 0,21/o, und man erhält einen Anteil an kugeligem Korn von etwa 85%. Unterläßt man dagegen den Aluminiumzusatz kurz vor dem Verdösen, so erhält man einen Aluminiumgehalt von 0,66%, der außerhalb der nach dieser Erfindung geforderten Aluminiumgehaltsgrenzen liegt und wobei ein Pulver entsteht, das nur zu etwa 15010 eine glatte und kugelige Oberfläche besitzt.
Beispiel 2 In einem elektrischen Ofen mit Kohle- und Korundauskleidung werden 150 kg Eisenspäne oder Eisenschrott und 300 kg Ferrosilicium mit einem Siliciumgehalt von etwa 250/a und einem Aluminumgehalt von etwa 0,9% zusammen mit 3 kg Siliciumdioxyd in Form von Kieselquarz, Felsquarz, Quarz oder Kieselsand eingeschmolzen, wobei die zugegebene Menge an Siliciumdioxyd so bemessen ist, daß gerade der nach diesem Verfahren verlangte Aluminiumgehalt in der Schmelze erhalten bleibt. Nach einer Stunde enthält die Schmelze 0,2'% Aluminium und kann anschließend zerstäubt werden, wobei man ein Pulver erhält, das zu etwa 95 % aus Teilchen mit glatter Oberfläche besteht.
Beispiel 3 In einem elektrischen Ofen, der mit einem quarz-bzw. kieselsäurehaltigen Futter ausgekleidet ist, werden 350 kg aus dem Carhidofen erhaltenes Ferrosilicium mit einem Siliciumgehalt von 19% und. einem Aluminiumgehalt von 2% und 80kg Eisenschrott bzw. Eisenspäne eingeschmolzen. Nach einer Schmelzzeit von etwa einer Stunde wird die Schlacke abgezogen. Dann werden 850 g Aluminium bzw. eine soviel Aluminium enthaltende Aluminiumlegierung in die Schmelze gegeben, wonach diese sofort verdöst wird. Das erhaltene Pulver hat zu etwa 80% eine glatte Oberfläche und runde Form.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung einer glatten Oberfläche und. rundlichen Form der Ferrosiliciumkörner beim Zerstäuben einer Schmelze aus Ferrosilicium mit 10 bis 25% Silicium mit Dampf bzw. Luft oder Stickstoff, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schmelze zum Zeitpunkt des Verdüsens ein Aluminiumgehalt innerhalb der Grenzen von 0,08 und 0,5%, vorzugsweise von 0,1 und 0,3%, eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des erforderlichen Aluminiumgehaltes der Schmelze bei zu hohem Aluminiumgehalt Quarz und bei zu niedrigem Aluminiumgehalt Aluminium in den jeweils entsprechenden Mengen zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Schmelze vorhandene Aluminiumgehalt durch Einbringen von Siliciumdioxyd in Form von Felsquarz. Kies, Quarzsand oder an Siliciumdioxyd reichen Silicaten zunächst vollständig entfernt und dann die nötige Menge an Aluminium in Form von metallischem Aluminium oder Aluminiumlegierungen eingebracht wird.