DE301839C

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Publication number: DE301839C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei der Entphosphorung von Roheisen im basischen Herdofen liegt ein wesentlicher Vorteil in der Erzeugung einer konzentrierten, hochprozentigen Phosphatschlacke mit höchster 5- Zitratlöslichkeit der Phosphorsäure. Dieses ist heute nicht möglich. Neben der Entphosphorung tritt bei der steigenden Herdtemperatur auch eine Entkohlung des Metallbades ein, die sowohl" störend wie hemmend auf die rasche

ίο Entphosphorung einwirkt bzw. auch Rückphosphorung veranlaßt. Durch diese Entkohlung (Feinen) entstehen überdies bedeutende Schlackenmengen, die die vorhandene 'Phosphatschlacke stark verdünnen und nachteilig beeinflussen. Die Kohlenstoffverbrennung tritt nicht ein, wenn die nötige Wärme fehlt.

Es ist bekannt, daß die Entphosphorung

am größten ist, wenn sie vor der Entkohlung des Roheisens bei niedriger Temperatur im Ofen stattfindet, daß aber die Zersetzung und Ausscheidung des Kohlenstoffes zur Reduktion der aus den Säuren der Schlacke frei gewordenen Oxydule eine fortgesetzte, andauernd hohe Herdtemperatur erfordert, wodurch die oxydreiche Schlacke viel basisches Material aus der Ofenzustcllung löst, das die Phosphat schlacke oft bis zur Bedeutungslosigkeit verdünnt und ihre Zitratlöslichkeit vermindert. Diese Ubelstände werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Kohlung der Schlacke während der Entphosphorungsperiode beseitigt, indem die schädliche, während der Entkohlung des Metallbades entstehende Schlackenvermehrung durch zugesetzten festen Kohlenstoff verhindert wird. ,

Dieser Kohlenstoff (gewaschener Abfallkoks, Koks, Anthrazit usw.) bemächtigt sich mit Macht der frei gewordenen Oxydule der Schlacke und reduziert diese. Dabei bleibt die Herd- ' temperatur niedrig, die Entphosphorung, aber auch die Reduktion der Oxydule ist rasch beendet, so daß eine konzentrierte, hochprozentige Phosphatschlacke von hoher Zitratlöslichkeit gewonnen wird; die hierauf in an sich bekannter Weise durch Zugabe von Kieselsäure noch höchste Zitratlöslichkeit erhält. Dieses ist das Prinzip vorliegender Erfindung.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den auf einem Stahlbade schwimmenden Schlacken Kohlenstoff zuzusetzen, um die aus dem abgekühlten Stahlbad ausgetretenen Oxydule zu reduzieren, und zwar zu dem Zwecke, jede neue Oxydbildung aufzuheben und den Übertritt von Oxyden aus der Schlacke in das Stahlbad zu verhindern. Demgegenüber soll durch das an sich bekannte Kohlen der Schlacke bei dem 'vorliegenden Verfahren eine hochprozentige Phosphatschlacke erzeugt werden.

Das Verfahren wird wie folgt ausgeführt:

Bei der Entphosphorung von Roheisen mit etwa 0,7 bis 2,3 Prozent Phosphor bis auf Spuren P vermittels basischer Schlacke, bestehend aus reinen hochprozentigen Zusatzerzen mit hohem Phosphorgehalt und Kalk, wird die Entphosphorung bei niedriger Herdtemperatur sofort eintreten und rasch beendet sein. Nach Umsetzung der Eisenphosphate in die Kalkphosphate erfolgt der Zusatz an Kohlenstoff zur Schlacke zur Reduktion der frei gewor-

denen Oxydule der Schlacke, um eine unverdünnte Phosphatschlacke zu gewinnen.

Der Sauerstoff der Oxyde ist bei der vorhandenen Herdtemperatur nicht mehr so fest an die Metalle gebunden und wird durch den zugesetzten Kohlenstoff leicht aus seiner Verbindung gelöst. Bei der ausgedehnten gegenseitigen Berührung, bei dem hohen Verbrennungsbestreben des zugesetzten Kohlen-Stoffes tritt eine sofortige Reduktion der Oxyde ein ohne hohe Herdtemperatur, demnach ohne eine Entkohlung des Roheisenbades und ohne Schlackenmehrung aus der Ofenzustellung.

Je nach dem Phosphorgehalt des Roheisens können durch die an sich bekannte Teilung der Entphosphorung bis 3 wertvolle, unverdünnte Phosphatschlackcn mit hoher Zitrat-' löslichkeit gewonnen werden.

Um aus dem Gesamtphosphorgehalt des.

Einsatzes jeweilig 1, 2 oder 3 hochprozentige Phosphatschlackcn zu erzielen, erhält jede der

, basischen Schlacken nur eine beschränkte Menge an Erz und Kalk. Hierbei wird die erste bzw. die zwei ersten Phosphatvorschlacken stets den größeren Teil, die Phosphatendschlacke immer den kleineren Teil des Phosphors vom Einsatz enthalten; dann wird das · Bad rein von Phosphor.

Alle Schlacken sind unverdünnt in konzentriertester Form mit hohem Gehalt an Phosphorsäure, denn die Gesamthöhe der Phosphorsäure der Schlacken steigt mit dem Gesamtphosphorgehalt des Einsatzes und fällt mit der Schlackenmenge.

Nach diesem Verfahren ergeben auch Minette als Zusatzerze hochwertige Phosphatschlacken.

Nach vorliegendem Herdverfahren erfolgt

nach Bildung der basischen Schlacke und nach Umsetzung der Eisenphosphate in die KaIkphosphate, ein entsprechender Zusatz an Kohlenstoff zur Schlacke zur Reduktion der frei gewordenen Oxydule der Schlacke. Bei nur einer bzw. bei der Phosphatendschlacke, bei dem Feinen von Roheisen, kann dann das Eisenbad unter der Schlacke abgezogen werden, wohingegen die Schlacke im Ofen verbleibt. In den anderen Fällen kippt man die Phosphätschlacke vom Roheisenbad ab und setzt sie Phosphatschlacken in einem Ofen ohne Metall zu. Jetzt wird zur Erhöhung der Zitratlöslichkeit der Phosphorsäure dieser Phos_: phatschlacke im Ofen ohne Metall in bekannter Weise Kieselsäure zugesetzt und dann die Schlacke abgezogen.

Im basischen Herdofen mit mehreren Schlacken zu arbeiten, ist bekannt, auch das Verbleiben der Endschlacke ohne Metall im Ofen, die durch die Entkohlung des Stahlbades die Phosphorsäure bis zur Bedeutungslosigkeit verdünnt enthält (etwa 5 bis 12 Prozent P₂O₆), um in der nächsten Charge mit-Phosphor angereichert zu werden. Auch das Arbeiten mit 3 Schlacken, wovon die Endschlackc als Martinschlacke im Ofen verbleibt, enthält in der i.und 2. Schlacke wohl je zur Hälfte, aber nur stark verdünnt, den Phosphorgehalt des Einsatzes, weil durch ' die außerordentlich hoch ansteigende Herdtemperatur zur Entkohlung des Roheisens, besonders des Stahlbades zur Bindung der Oxydule der Phosphatschlacke, eine ganz bedeutende Schlackenvermehrung aus der basischen Ofenzustellung stattfindet, die den Gehalt an Phosphorsäure der Schlacke ermäßigt, den Wert der Schlacke nachteilig beeinflußt und ihre Zitratlöslichkeit vermindert.

Bei allen diesen Arbeiten ist nicht an die Möglichkeit gedacht oder beabsichtigt, durch Kohlung der Schlacke die schädliche Schlakkenvermchrung zu hindern, um ohne Entkohlung des Metallbades unverdünnt die Phosphorsäure in kenzentriertester und verwertbarster Form zu binden und dieser Schlacke ohne Metall im· Herdofen kieselsäurehaltige Zuschläge für höchste Zitratlöslichkeit zu geben.

Eine Phosphatschlacke hat nicht immer eine hohe Zitratlöslichkeit, oft gar keine. Diese verlangt bekanntlich einen höheren Gehalt an Kieselsäure, der nach vorliegendem Verfahren · ohne Schlackenvermehrung erhalten bleibt bzw. mit Erfolg der Schlacke ohne Metall im Herdofen zugesetzt wird; denn nur im Schmelz-,· prozeß läßt sich eine genügende Einwirkung der Kieselsäure auf die Phosphatschlacke erzielen, und nur beim basischen Schmelzen wird die gewünschte Einwirkung direkt erreicht.

Es ist bekannt und ausgeführt, daß man dem Metallbade mit Schlacke im Herdofen wie in der Thomasbirne, bei letzterer vor, zwischen und auch nach der Blasezeit, Kieselsäure zusetzte, um eine höhere Zitratlöslichkeit der Phosphorsäure der Schlacke zu erhalten. Da vor der Zugabe der Kieselsäure die Abscheidung des Metallbades von der Schlacke und das Verbleiben der Schlacke allein im Ofen nicht ausgeführt wurde, so Waren Verluste unvermeidlich. Die Phosphorabscheidung wurde ungünstig beeinflußt, sie wurde aufgehoben, bzw. Rückphosphorung trat ein.

Nur in der, Trennung von Eisenbad und Schlacke und Nachbehandlung der Schlacke allein mit Kieselsäure im Herdofen liegt der Erfolg. Dieses wird heute noch nicht ausgeführt, denn .man sucht sich durch Sand (SiO₂) beim Einlauf der Schlacke in die Schlackenpfanne zu helfen. Nachgegebene Zusätze an Kieselsäure zur Schlacke in der Pfanne schließen bekanntlich irgendwelche Einwirkung aus; eine, mechanische Beimengung ersetzt diese nicht, da die Schmelzwirkung fehlt.

Dieses ist' auffällig bei Thomasschlacken, die' weniger löslich sind wie MartinofenrPhosphatschlacken, weshalb die Thomasschlacke be-

sonders günstig mit Kieselsäure nachbchandelt werden kann, um im Schmclzvcrfahren auch die wertvolle hohe Zitratlöslichkcit der Phosphorsäure zu erhalten.

Es ist also bekannt, daß im Schmelzverfahren die Kieselsäure der Phosphatschlackc eine höhere Zitratlöslichkeit gibt.

' Vorliegendes Verfahren besteht demgegenüber in der richtigen ,Anwendung dieses an

ίο sich bekannten Mittels, und zwar zu dem gegebenen Zeitpunkte, wo Metall und Schlacke getrennt sind, und wo sich die Schlacke allein im Ofen befindet, also auf Phosphatschlacken im Herdofen angewandt. Es erbrachte so den gewünschten Erfolg; denn es ist bekannt, daß in einem basischen Herdofen alle Schlacken in jeder Zusammensetzung sich mischen und vereinigt unbegrenzt ineinander löslich sind, Und daß bei' der herrschenden Ofentemperatur nach bekannten chemischen Gesetzen eine stärkere Säure (hier Si O₂) eine schwächere Säure (hier P₂O₅) aus ihren Verbindungen \mit den schwer löslichen Erdbasen lockert oder verdrängt.

Dieser Teil des Verfahrens wird wie folgt ausgeführt.

Der im basischen Herdofen nach Ablassen des Metalles verbliebenen bzw. neu eingebrachten flüssigen Phosphat schlacke oder Thomasschlacke wird Kieselsäure in irgendeiner Form zugesetzt, um im Schmelzverfahren mit der Phosphatschlacke vereint zu werden.

Bei der herrschenden Herdtemperatur tritt ein sofortiges Schmelzen der Kieselsäure und ein .Mischen mit der vorhandenen Schlacke ein. Ist dieses geschehen, so kann sie abgezogen werden. Durch Umrühren der Schlacke und durch den Sturz der Schlacke in die Pfanne wird die Mischung noch verbessert.

Durch diese Art der Anwendung von Kieselsäure im Schmelzverfahrcn mit der Phosphatschlacke im basischen Herdofen ohne Metallbad wird eine wesentliche Umwertung der Phosphatschlackc erreicht. Durch die hohe Zitratlöslichkeit ist diese Schlacke in eine Form gebracht, die sie zur Ernährung der Pflanzen am besten geeignet macht.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Erzeugung hochprozentiger Phosphatschlacke von hoher Zitratlöslichkeit bei der Stahlgewinnung im basischen Herdofen, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Eisenbade schwimmenden basischen Schlacke in der Entphosphorungsperiode zwecks Verhinderung der Schlackenvermehrung Kohlenstoff (Abfallkoks, Koks, Anthrazit usw.) zugesetzt wird, und daß nach Ablassen des entphosphorten Metallbades der im Ofen zurückgehaltenen , Phosphatschlacke bzw. der abgekippten Schlacke nach ihrer Rückgabe in denselben oder einen anderen Herdofen, dem auch andere Phosphatschlacken zugefühit werden können, zur Erhöhung ihrer Zitratlöslichkeit in an sich bekannter Weise kieselsäurehaltige Zuschläge zugesetzt werden.

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