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Title:
METHOD FOR RECOVERING METALLIC CHROMIUM FROM SLAG CONTAINING CHROMIUM OXIDE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/079014
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for recovering metallic chromium from slag containing chromium oxide, from converter processes such as AOD, MRP, AOD-L, MRP-L, CLU, ASM, Conarc stainless steel or vacuum processes such as VOD, SS-VOD, RH and RH with lance. The slag produced at the end of a blasting or treatment process in a converter or a vacuum installation is tapped or drawn off unreduced. This slag is then charged into an electric furnace, which is also charged with a usual charge consisting of scrap and optionally, residual dust. Carbon and optionally, silicon are added. During the melting process, the chromium oxide contained in the slag is directly reduced to metallic chromium by the carbon and the silicon.

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Inventors:
GOETZINGER KARL REINER (DE)
REICHEL JAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/002030
Publication Date:
December 28, 2000
Filing Date:
June 23, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SMS DEMAG AG (DE)
GOETZINGER KARL REINER (DE)
REICHEL JAN (DE)
International Classes:
C21C5/00; C21C5/52; C21C7/068; C22B5/04; C22B5/10; C22B7/04; C22B34/30; C22C33/04; C22B34/32; (IPC1-7): C21C7/068; C21C5/52; C21C5/00; C22B7/04; C22B5/04; C21C5/36; C21B13/14
Foreign References:
US5882375A1999-03-16
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 198203, Derwent World Patents Index; Class M24, AN 1982-05168E, XP002151241
DATABASE WPI Section Ch Week 199805, Derwent World Patents Index; Class M24, AN 1998-050620, XP002151242
DATABASE WPI Section Ch Week 199843, Derwent World Patents Index; Class M24, AN 1998-502011, XP002151243
DATABASE WPI Section Ch Week 199343, Derwent World Patents Index; Class M24, AN 1993-340020, XP002151244
Attorney, Agent or Firm:
Meissner, Peter E. (Patentanwaltsbüro Meissner & Meissner Hohenzollerndamm 89 Berlin, DE)
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Description:
Verfahren zur Rückgewinnung von metallischem Chrom aus Chromoxid enthaltenden Schlacken Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von metallischem Chrom aus Chromoxid enthaltenden Schlacken.

Bei den gängigen Konverterprozessen wie AOD, MRP, AOD-L, MRP-L, CLU, ASM, Conarc-Stainless steel oder Vakuumprozessen wie VOD, SS-VOD, RH, RH mit Lanze wird die prinzipielle Reaktion der Entkohlung in einem Mehrfachstoffsystem durchgeführt, wobei die Reduktion des Chromoxids mit dem Kohlenstoff den grundsätzlichen Mechanismus darstellt.

Nach der primären Oxidation des Chroms, welches mit hoher Konzentration in Edelstählen auftritt, wird durch den in der Schmeize aufgelöstem Kohlenstoff dieses auf der Blasenoberfläche und in dem sogenannten Brennfleck reduziert. Das Produkt der Reduktion, das metallische Chrom wird in die Schmeize zurückgeführt und das Kohlenmonoxid nach der Diffusion in die Blasen in die Gasatmosphäre oberhalb der Schmeize abgeführt.

Der chemische Ablauf der Reaktionen ist folgend : {02} = 2 [O] Dissoziation (1) [C] + [O] = {CO} Direktentkohlung (2) 2 [Cr] +3 [0] = (CrzOs) Chromoxidation (3)

Die Reaktionen laufen unter dem folgenden thermodynamischen Gleichgewicht aCr P co K(T) (4)- aC3aCr203 40536 wobei log K (T) =--+25.63 + p (5) T worin p-ein Parameter ist.

Wegen der Unvollständigkeit der Chromreduktion während der Entkohlung gelangt eine Teilmenge des Chromoxids in Form von verschiedenen Spinellen in die Schlacke.

Der Reduktionseffekt wird mit der fortlaufenden Entkohlung zunehmend abgeschwächt, da der Gehaft am Reduktionselement Kohlenstoff zeitlich abnimmt.

Die Wirschaftlichkeit des Prozesses beruht darauf, ein so gebundenes Chrom zurückzugewinnen. Hierfür wird normalerweise am Ende der Entkohlung und des Sauerstoffbiasvorgangs die Reduktion der Schlacke mit hochaffinem Silizium in Form von FeSi durchgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde hierfür ein einfacheres und damit wirtschaftlicheres Verfahren anzubieten.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die am Ende eines Blas-oder Behandlungsvorganges in einem Konverter oder einer Vakuumanlage anfallende Schlacke unreduziert abgestochen oder abgezogen wird, dass diese Schlacke in einen Elektroofen chargiert wird, der im Übrigen mit einer üblichen Charge aus Schrott und ggf. Reststäuben chargiert wird,

dass zusätzlich Kohlenstoff und ggf. Silizium zugegeben werden und dass beim Einschmeizen das in der zugegebenen Schlacke enthaftende Chromoxid durch den Kohlenstoff und das Silizium direkt zu metallischem Chrom reduziert Der konventionelle Behandlungsschritt der Schlackenredukton wird unterlassen. Die hochchromoxid-und mangan-eisenoxid-gesättigte Schlacke, die beispielsweise nach einem Sauerstoffblasvorgang vorhanden ist, wird unreduziert vom Metall enffemt, d. h. abgestochen bzw. aus der Pfanne abgezogen und in den vorgeschalteten Eletroofen chargiert. Mit einem Kohlenstoffzusatz und Silizium aus dem üblich in den Elektroofen chargierten Schrott ggf. mit Reststäuben wird die Schlacke direkt reduziert. Auf diesem Weg wird das Chromoxid in dem Elektroofen anstatt in einer der nachgeschalteten Anlagen reduziert und das metallische Chrom auf diese Weise zurückgewonnen.

Die Reduktionsreaktion lauft nach folgendem Schema ab : 2 (Cr203) +3 [Sij=4 [Cr] + 3 (SiO2) (6) In dem Elektroofen findet unter den atmosphärischen Bedingungen eine Direktreduktion des Chromoxids mit dem Kohlenstoff und bestimmten Mengen des Siliziums statt, wobei diese Reaktion wie folgt abläuft : (Cr203) + 3 [C] = 2 [Cr] +3 {CO} (7) bzw. mit Silizium 2 (Cr203) +3 [Si] =4 [Cr] +3 (Si02) (8) Der Rückfluß der Schlacke in den Elektroofen kann direkt nach jeder Behandlung aber auch als kumulierte Menge von verschiedenen Behandlungen stattfinden.

Abhängig von der Gesamttechnologie kann dieser Vorgang kosten-und energieoptimal gestaltet werden. Für das Verfahren ist es unerheblich, ob sich die Schlacke in einem festen, flüssigen oder in einem Zwischenzustand befindet. Dies hat nur einen Einfluß auf die Einschmelzzeit in dem Elektroofen.

Insgesamt ergeben sich durch diese Verfahrensweise folgende wirtschaftlichen und technologischen Vorteile : Verkürzung der gesamten Behandlungszeit der Schmelze bis zu 15-20 min je nach Technologieart Senkung des FeSi-Verbrauchs Senkung des Verbrauchs von Schlackenbildnern Hohe Metallausbringung Erhöhte Lebensdauer des FF-Materials Erhöhte Lebensdauer der Düsen und Spülsteine Verbesserter EnergiehaushaH des Konverters bzw. der Vakuumanlage Verbesserter Reinheitsgrad des Metalls Abschaffung bzw. starke Reduzierung von Schlackenschutzzonen bei Konvertem und Pfannen Anhand der in den Abbildungen dargestellten Verfahrensschema ist der Ablauf noch einmal ersichtlich, wobei Bild 1 einen dreistufigen Verfahrensablauf wiedergibt, während die Bilder 2 und 3 eine zweistufige Lösung zeigen.