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Patent Searching and Data


Title:
MOLDED BODY CONTAINING TITANIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/068350
Kind Code:
A1
Abstract:
The subject matter of the invention is a molded body containing titanium, a method for the production thereof, and the use thereof.

Inventors:
AMIRZADEH-ASL, Djamschid (Tervoortstrasse 8, Moers, 47445, DE)
FÜNDERS, Dieter (Halener Strasse 61, Duisburg, 47198, DE)
Application Number:
EP2007/063635
Publication Date:
June 12, 2008
Filing Date:
December 10, 2007
Export Citation:
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Assignee:
SACHTLEBEN CHEMIE GMBH (Dr.-Rudolf-Sachtleben-Strasse 4, Duisburg, 47198, DE)
AMIRZADEH-ASL, Djamschid (Tervoortstrasse 8, Moers, 47445, DE)
FÜNDERS, Dieter (Halener Strasse 61, Duisburg, 47198, DE)
International Classes:
C22F1/18; C22C14/00
Domestic Patent References:
WO2001062420A1
WO2007048406A1
Foreign References:
EP0859063A1
SU551402A1
US4260414A
GB2164354A
CH496096A
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
UPPENA, Franz (Trakehner Strasse 3, Frankfurt, 60487, DE)
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Claims:

Patentanspriiche

1. Titanhaitiger Formkörper, dadurch gekennzeichnet, dass er synthetische und/oder natürliche Titanträger enthält.

2. Titanhaitiger Formkörper gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass er als Titanträger das Element Titan, Titanverbindungen und/oder Titan als Bestandteil eines Salzes enthält.

3. Titanhaitiger Formkörper gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er als Titanträger Titandioxid oder dessen Verbindung enthält.

4. Titanhaitiger Formkörper gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er als Titanträger natürliche Titanträger, vorzugsweise Ilmenit, Sorelschlacke und/oder Rutil-Sand enthält.

5. Titanhaitiger Formkörper gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er als Titanträger synthetische Titanträger enthält.

6. Titanhaitiger Formkörper, gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, das er synthetische und/oder natürliche Titanträger mit einem TiO 2 -Gehalt (berechnet aus Gesamt Ti-Gehalt) von 50 bis 100 Gew.-% bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-% enthält.

7. Titanhaitiger Formkörper gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die natürlichen Titanträger vorzugsweise einen Titandioxid-Gehalt (berechnet aus Gesamttitan-Gehalt) von 15 bis 95 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 bis 90 Gew,-% enthält.

8. Titanhaitiger Formkörper gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er synthetische Titanträger auf Basis von Titancarbonitrid, Titannitriden und/oder Titankarbiden enthält.

9. Titanhaitiger Formkörper gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er 0,5 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 80 Gew.-% des Titanträgers (berechnet aus dem Gesamttitangehalt) enthält.

10. Titanhaitiger Formkörper gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er 3 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 4 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 4 bis 50, insbesondere 5 bis 30 Gew.-% des Titanträgers (berechnet aus dem Gesamttitangehalt) enthält.

11. Titanhaitiger Formkörper gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er 45 bis 55 %, 80 bis 90 % oder 100 % des

Titanträgers (berechnet aus dem Gesamttitangehalt) enthält.

12. Titanhaitiger Formkörper gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass er synthetische Titanträger mit Titandioxid-Gehalten von 10 bis 100 Gew.-%, von 25 bis 35 Gew.-%, von 45 bis 65 Gew,-%, von 70 bis 90 Gew.-% und auch von 100 Gew,-% (berechnet aus dem Gesamttitangehalt) enthält.

13. Titanhaitiger Formkörper gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er in Form von Agglomeratsteinen, Briketts, Pellets oder Presssteinen vorliegt.

14. Verfahren zur Herstellung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass titanhaltige Materialien, ausgewählt aus natürlichen Titanerzen, titandioxidreichen Schlacken sowie synthetischen titanhaltigen Materialien oder Mischungen aus mindestens zwei dieser Materialien, mit Hilfe von Bindemitteln und gegebenenfalls weiteren Einsatzstoffen, beispielsweise Schlackenbildner, siliziumcarbidhaltige Rückstände,

Gicht- und Stahlwerkstäube und -schlämme und andere Stoffe und/oder

Reduktionsmittel, beispielsweise auf der Grundlage von Kohle, wie Kohle und Kohleschlamm, zu Formkörpern verpresst werden.

15. Verfahren zur Herstellung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die titanhaltigen Formkörper anschließend einer Temperaturbehandlung bis zu 1.500 °C unterworfen werden.

16. Verfahren zur Herstellung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Herstellung der titanhaltigen Formkörper verwendeten Titanerze und titandioxidreichen Schlacken 15 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 90 Gew.-% TiO 2 (berechnet aus dem Gesamttitangehalt) enthalten.

17. Verfahren zur Herstellung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Herstellung der titanhaltigen Formkörper verwendeten synthetischen titanhaltigen Materialien 5 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 100 Gew.-% besonders bevorzugt 20 bis 100 Gew.-% TiO 2 (berechnet aus dem Gesamttitangehalt) enthalten.

18. Verwendung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 zur Steigerung der Haltbarkeit feuerfester Systeme.

19. Verwendung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 zur zur Reduzierung der Kreislaufstoffe.

20. Verwendung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 zur Reduzierung von Stickoxiden und Schwefel.

21. Verwendung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 zur Reduzierung unerwünschter Begleitstoffe beim Hüttenprozess, beispielsweise im Schmelz- bzw. Schachtofen im Bereich der Primärmetallurgie.

22. Verwendung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 als Schlackenschutzmittel und Legierungsmittel.

23. Verwendung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 in metallurgischen Prozessen, insbesondere in Gefäßen der Primär-, Sekundär- und Tertiärmetallurgie.

24. Verwendung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 in Schmelz- und/oder Schachtöfen im Bereich der Primär-, Sekundär- und Tertiärmetallurgie.

25. Verwendung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 in Schmelz- und/oder Schachtöfen zur Erhöhung der

Haltbarkeit der Ofenausmauerungen.

26. Verwendung eines titanhaltigen Formkörpers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 als Legierungsmittel im Bereich der Primär-, Sekundär- und Tertiärmetallurgie.

Description:

Titanhaltige Formkörper

Gegenstand der Erfindung ist ein titanhaltiger Formkörper, ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung.

Insbesondere Gegenstand der Erfindung ist ein titanhaltiger Formkörper, beispielsweise in Form eines Briketts, Pellets oder Presssteines, ein Verfahren zur Herstellung des Formkörpers und dessen Verwendung in metallurgischen Prozessen, insbesondere zur Einbringung in Schmelzgefäßen beziehungsweise Gefäßen der Primär-, Sekundär- und Tertiärmetallurgie.

Die Erfindung beschreibt auch ein Verfahren zur Steigerung der Haltbarkeit der Feuerfestausmauerungen, zur Reduzierung der Stickstoffoxide sowie des Schwefelgehaltes, insbesondere in der Eisenanalyse und im Abgas, und zur Reduzierung der schädlichen Kreislaufstoffe im Schmelzofen oder Schachtofen, insbesondere Kupolofen, durch Einsatz von synthetischen und/oder natürlichen Titanträgern.

Weiterhin wird ein Verfahren beschrieben, titanhaltige Formkörper als Schlackenbildner, Schlackenschutzmittel und Legierungsmittel einzusetzen.

Aufgrund der steigenden Anforderungen seitens des Umweltschutzes bei der Verhüttung von Metallen muss der Hersteller auf immer kostspieligere Verfahren zur Reduzierung von die Umwelt belastenden Stoffen zurückgreifen. Dies erhöht die Herstellungskosten und belastet damit die Wirtschaftlichkeit eines Verfahrens. Zahlreiche Unternehmen haben daher Verfahren entwickelt, diese komplizierte Aufgabenstellung möglichst wirtschaftlich zu lösen. Unter anderem werden auch bei der Verhüttung von Metallen zur Reduzierung von die Umwelt belastenden Stoffen auf bereits existierende Verfahren wie Schmelzvergasung von Abfällen genutzt. Die Schmelzvergasung von Abfällen beruht auf der Anwendung metallurgischer Verfahrenstechniken. Dadurch werden folgende Vorteile wirksam:

a) Hohe Temperaturen gewährleisten, dass mineralische und metallische Abfallbestandteile in eine schmelzflüssige Phase überführt werden und organische und anorganische Schadstoffe zerstört werden. Die dabei entstehenden Produkte werden - sofern sie nicht gas- oder dampfförmig entweichen - in der flüssigen Schlacke und/oder in flüssiges Metall nicht eluierbar gebunden. Dabei wirken

Schlacke und Metalle als prozessintegrierte Schadstoffsenker.

b) Durch die reduzierende Atmosphäre wird gewährleistet, dass Metalloxide reduziert werden. Dies ist Voraussetzung für die Bildung von flüssigen Metalllegierungen.

c) Eine überdurchschnittliche stoffliche Nutzung von Abfällen wird durch ungewöhnlich niedrigen Restabfall (Stäube, Schlämme, Salze aus der

Rohgasreinigung) gewährleistet. Außerdem wird durch die Erzeugung einer flüssigen Schlacke, die trocken oder nass granuliert werden kann, ein anerkannter und weltweit genutzter Baustoff hergestellt. So wie die Herstellung bzw. Erzeugung einer Metalllegierung, die im Schrotthandel bzw. direkt in Hüttenwerken oder Gießereien abgesetzt werden kann.

In der Sekundärmetallurgie wird als Legierungsmittel u.a. auch Ferrotitan, Ferrokarbotitan und Titan-Aluminium aus der aluminothermischen Herstellung eingesetzt. Diese Legierungsmittel, insbesondere das Ferrotitan, sind sehr teuer. Eine Analyse des Ferrotitan ergibt, dass es hauptsächlich aus 20 bis 75 Gew.- % oder mehr Ti, aus 2 bis 10 Gew.-% oder mehr AI + AI 2 O 3 , aus 0,2 bis 8 Gew.-% oder mehr Si und aus 20 bis zu 65 Gew.-% oder mehr Fe besteht. Ein Ferrokarbotitan kann beispielsweise folgende Zusammensetzung der Hauptbestandteile aufweisen: Ti: 30 bis 40 %; C: 5 bis 8 %; Si: 3 bis 4 %; AI: 1 bis 2 %; Mn: 0,5 %. Titan-Aluminium kann beispielsweise folgende Zusammensetzung der Hauptbestandteile aufweisen: Ti: 5 bis 10 % bzw. 50 bis 63 %; AI: Rest.

Eine Substituierung dieser Legierungsmittel durch preiswertere Materialien würde die Wirtschaftlichkeit der Stahlerzeugung erheblich verbessern.

Der Hauptgrund für den Einsatz von Titan in modernen Stählen bzw. Gusseisen ist die Stabilisierung von austenitischen Chrom/Nickel/Stählen gegen Rissempfindlichkeit und zur Verfeinerung von Graphiteinschlüssen in Gusseisen.

Durch die oftmals sehr lange andauernden Prozesse in der Sekundärmetallurgie (bis über 2 Std.) werden die Schlackenzonen der Pfannen beziehungsweise Gefäße sehr stark durch die Schlackenthermodynamik bzw. - Kinetik, beansprucht

Frühzeitige Stilllegungen und kostspielige Reparaturen der Pfannen sind erforderlich.

Der Kupolofen ist ein Schachtofen, in dem Metalle geschmolzen werden können. In der Regel wird der Kupolofen zur Herstellung von Metallen verwendet. Dabei wird der Schachtofen von oben mit Koks als Energieträger, den Einsatzstoffen und den Zusatzstoffen beschickt. Die Einsatzstoffe sind festes Roheisen, Kreislaufmaterialien, Blechpakete und ausgesuchter Metallstahlschrott je nach Produktionsziel. Zur Einstellung des Si-Gehaltes in der Eisenanalyse sowie zur Bildung günstiger Fließeigenschaften der Schlacke werden Formkörper aus Siliziumcarbid, Kies und Kalkstein als Zusatzstoffe eingesetzt. Zur Entnahme des Metalls muss der Ofen etwas oberhalb seines Grundes angestochen werden. An dem Abstich schließt sich ein Siphon an, der zwei Auslässe besitzt. Dabei wird durch den oberen die flüssige Schlacke in einen Auffangbehälter abgeleitet. Durch den anderen wird das Eisen unter der Schlacke durchgedrückt und kann beispielsweise in einen Vorhalteofen geleitet werden. Die Funktion des Siphons ist nur aufgrund eines leichten überdrucks im Schachtofen möglich.

Oftmals stoßen Schmelz- bzw. Schachtöfen aber an ihre Grenzen, so dass nach wie vor der Zwang besteht, neuartige, spezielle auf die Verwendung von metallurgischen Abfällen angereicherte Technologien zu entwickeln.

Bei allen bisher bekannten Verfahren für die Behandlung von Abfallstoffen bleibt aber die Belastung durch metallurgische Kreislaufstoffe, beispielsweise Zink, Natrium, Kalium, Blei, Kupfer, Vanadium usw., bestehen. Je mehr Abfallstoffe entsorgt werden sollen, je

größer ist der Gehalt an diesen ungewünschten Stoffen. Dies führt insbesondere dazu, dass die Haltbarkeit der feuerfesten Ausmauerungen und Aggregate deutlich verringert wird.

So werden beispielsweise in einem Schachtofen, der nach dem Oxi Cup- Verfahren arbeitet, fertige Presslinge eingesetzt, deren Zusammensetzung aus diversen Abfallstoffen, beispielsweise eisenhaltigen Stäuben, Reduktionsmitteln, Schlackenbildnern und Bindern bestehen. Sinn dieser Technologie ist es, den normalerweise im Hochofenprozess ablaufenden Verhüttungsprozess in den einzelnen gepressten Formkörpern selbst ablaufen zu lassen. Somit können staubförmige Eisenoxidträger, welche bei sämtlichen Verhüttungsprozessen immer wieder anfallen, besser verarbeitet werden. Ohne diese Technologien wäre der Anteil wieder einzusetzender Stäube relativ gering, so dass eine andere, die Umwelt schädigende Entsorgung nötig wäre.

Alle bisher eingesetzten Presslinge enthalten die oben genannten schädlichen metallischen Kreislaufstoffe. Bei der thermischen Behandlung solcher Abfallstoffe entsteht außerdem ein Abgas, das noch NO x (Stickoxide) und SO 2 (Schwefeldioxid) enthält. Als schädliche Kreislaufstoffe sind insbesondere beim Oxi Cup- Verfahren Zink, Blei, Natrium und Kalium hervorzuheben.

Zink hat aufgrund seines nur geringen Schmelz- und Dampfpunktes die negative Eigenschaft, dass es sich im Gichtstaub anreichert und sich beim Recyceln immer wieder neu in den Kreislaufprozess einbringt. Diejenigen Zinkpartikel, die in Kontakt mit der feuerfesten Ausmauerung kommen, verringern die Haltbarkeit derselben. Es gibt bisher keine fundamentale Möglichkeit, die negativen Auswirkungen von Zink unschädlich zu machen, außer Zink aus dem Siphon zu entfernen.

Blei wirkt sich aufgrund seines großen spezifischen Gewichtes am Boden eines Schachtofens aus, dringt in die Porositäten der Ausmauerung ein und zerstört dort dieselbe.

Alkalien wie Natrium und Kalium behindern aufgrund der Notwendigkeit einer sauren Schlacke für den Austrag aus dem Ofen die Entschwefelung des Roheisens, welche ihrerseits eine möglichst basische Schlacke benötigt. Die konträren Anforderungen behindern den Hochofenprozess sehr stark. Des Weiteren wirken Alkalien als Flussmittel für jegliche feuerfeste Ausmauerungen, was wiederum die Wirtschaftlichkeit stark negativ beeinflusst.

Die Elemente Kupfer, Chrom, Nickel und Vanadium lösen sich im flüssigen Roheisen nahezu vollständig auf, so dass sie auch im nachgeschalteten Stahlherstellungsprozess nicht entfernt werden können. Auch hier gilt die Maßgabe, möglichst im Vorfeld die Gehalte so weit wie möglich zu reduzieren.

In allen Schachtöfen wird als Energieträger Koks eingesetzt. Dabei enthält Koks als Verunreinigung unter anderem noch unerwünschten Schwefel. Durch die Verbrennung des Kokses nimmt das flüssige Eisen einen Schwefelanteil an, der für die weitere Verarbeitung störend wirkt. Das Eisen muss daher in speziellen Anlagen der Primär- und/oder Sekundärmetallurgie sehr kostspielig und aufwendig entschwefelt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und dabei insbesondere durch Einsatz synthetischer und/oder natürlicher Titanträger die Gehalte der oben beschriebenen negativen Kreislauf- bzw. Begleitstoffe, gegebenenfalls den Gehalt an Stickstoff sowie Schwefel im Eisen zu reduzieren, die Bildung von NO x zu vermindern, um damit die Qualität des Abgases zu verbessern und um so die Umwelt zu schützen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, gegebenenfalls gleichzeitig die Haltbarkeit von Feuerfestausmauerungen sowie Aggregaten zu erhöhen.

Ein weitere Aufgabe der Erfindung ist es, titanhaltige Formkörper als Legierungsmittel in der Primär -, Sekundär - und Tertiärmetallurgie bereitzustellen.

überraschenderweise wurden diese Aufgaben durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Erfindungsgemäß enthalten die titanhaltigen Formkörper synthetische und/oder natürliche Titanträger. Unter Titanträger sind dabei Stoffe zu verstehen, die das Element Titan enthalten, beispielsweise als Element, als Verbindung und/oder als Bestandteil eines Salzes. Die synthetischen und/oder natürlichen Titanträger werden mit den anderen Stoffen homogen, gegebenenfalls unter Zugabe von Bindemittel, gemischt und anschließend durch einen Formgebungsprozess beispielsweise zu Agglomeratsteinen,

Briketts, Pellets oder Presssteinen verarbeitet. Falls erforderlich werden die titanhaltigen Formkörper anschließend einer Temperaturbehandlung unterworfen. Die

Behandlungstemperatur liegt bei bis zu 1.500 0 C, vorzugsweise bei 80 0 C bis 1.400 0 C.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, titanhaltige Formkörper zu verwenden, die hauptsächlich aus Titandioxid oder seinen Verbindungen bestehen.

Der erfindungsgemäße titanhaltige Formkörper enthält 0,5 bis 100, bevorzugt 1 bis 90, besonders bevorzugt 1 bis 80, ganz besonders bevorzugt 3 bis 70, insbesondere bevorzugt 4 bis 65, vorzugsweise 4 bis 50, insbesondere vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% TiO 2 (berechnet aus dem Gesamttitangehalt). Dieser Formkörper ist erfindungsgemäß insbesondere für den Einsatz in Schmelz- und Schachtöfen im Bereich der Primär-, Sekundär- und Tertiärmetallurgie geeignet.

Synthetische Rohstoffe aus der chemischen Industrie werden mittels diverser chemischer Binder pelletiert, bzw. in Sinterprozessen zu chargierfähigen Titanträgern umgeformt und in den jeweiligen Prozessen der Sekundärmetallurige den flüssigen Medien wie Metallen bzw. Schlacken zuchargiert.

In den Fällen, in denen das jeweilige Anlagensystem der Nutzer über eine adäquate Einblasanlage verfügt, können die synthetischen Titanträger als Legierungsmittel auch eingeblasen werden.

Die jeweiligen Mengen werden je nach Anforderung und Gattierungsrechnung angepasst.

Die synthetischen Titanträger lösen sich in den flüssigen Metallen bzw. Schlacken auf und erhöhen den jeweiligen Titangehalt je nach Anforderung.

Erfindungsgemäß stehen synthetische Titanträger mit Gehalten von 10 bis 100 Gew.-%, von 25 bis 35 Gew.-%, von 45 bis 65 Gew.-%, von 70 bis 90 Gew.-% und auch von 100 Gew.-%, berechnet als TiO 2 , zur Verfügung.

In den Fällen, in denen der Sauerstoffgehalt des TiO 2 nachteilig ist (z.B. außerhalb von Vakuumanlagen), können auch synthetische Titanträger auf Basis von Titancarbonitrid, Titannitriden bzw. Titankarbiden zum Einsatz gelangen. Flexibilität ist je nach Bedarf vorhanden.

Für die Beschickung der Schmelz- bzw. Schachtöfen ist es vorteilhaft, wenn die Rohstoffe in Form von Formkörpern vorliegen. So wird beispielsweise für die Beschickung des Kupolofens Siliziumcarbid in Form von Briketts verwendet. Gemäß dem Stand der Technik werden solche Formkörper auch auf Basis von industriell zu entsorgenden Einsatzstoffen hergestellt. Als industrielle Einsatzstoffe können beispielsweise Kohle und Kohleschlamm, siliziumcarbidhaltige Rückstände, Gicht- und Stahlwerkstäube und -schlämme und andere Stoffe verwendet werden.

Die Gicht- sowie Stahlwerkstäube sowie -schlämme sind sehr eisenhaltig, jedoch lässt sich aus ihnen nur dann wirtschaftlich Roheisen gewinnen, wenn sie als agglomerierte

Festkörper in den Schachtofen gefüllt werden. Hierzu wurden Verfahren entwickelt, mit denen aus den Stäuben mit Hilfe von Bindemitteln die so genannten Agglomeratsteine hergestellt werden. Vor dem Pressvorgang der Formkörper werden die jeweiligen zu entsorgenden und zu verhüttenden Einsatzstoffe mit Schlackenbildnern, Bindemitteln und Reduktionsmitteln auf der Grundlage von Kohle vermischt.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper werden titanhaltige Materialien, ausgewählt aus natürlichen Titanerzen, titandioxidreichen Schlacken sowie synthetischen titanhaltigen Materialien oder Mischungen aus mindestens zwei dieser Materialien, verwendet.

Die synthetischen titandioxidhaltigen Materialien sind erfindungsgemäß ausgewählt aus den nachfolgend aufgeführten Materialien oder deren Mischungen:

Zwischen-, Kuppel- und/oder Fertigprodukte aus der Herstellung von Titandioxid. Die Materialien können dabei sowohl aus der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfat- als aus der Herstellung von Titandioxid nach dem Chloridverfahren stammen. Die Zwischen- und Kuppelprodukte können aus der laufenden TiO 2 -

Produktion abgezogen sein.

Rückstände aus der Herstellung von Titandioxid. Die Materialien können dabei sowohl aus der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfat- (Aufschlussrückstände) als auch aus der Herstellung von Titandioxid nach dem Chloridverfahren stammen; soweit nötig, werden die Materialien vor dem Einsatz als Zuschlagstoff vorbehandelt, beispielsweise durch Neutralisation, Waschen, und/oder Vortrocknung.

Rückstände aus der chemischen Industrie, beispielsweise aus TiO 2 -haltigen Katalysatoren, wiederum beispielsweise aus DEN OX- Katalysatoren.

- Rückstände aus der Schwefelsäureproduktion, die so genannten Abbrände, die bei der Spaltung vom Filtersalz (Eisensulfat) anfallen und neben Eisenoxid noch Titandioxid enthalten.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper erfolgt durch Mischung und/oder Zugabe der natürlichen Titanerze, beispielsweise Ilmenitsand und/oder Sorellschlacke, titandioxidreichen Schlacken und/oder synthetischen titandioxidhaltigen Materialien.

Diesen titanhaltigen Materialien können gegebenenfalls weitere Materialien, beispielsweise industriell zu entsorgende Einsatzstoffe und/oder Reduktionsmittel, beispielsweise auf der Grundlage von Kohle, wie siliziumcarbidhaltige Rückstände, Kohle und Kohleschlamm, Gicht- und Stahlwerkstäube und -schlämme und andere Stoffe, zugesetzt werden.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper werden den Gemischen aus den feinkörnigen Einsatzstoffen vor der Formgebung durch Pressen, Brikettieren oder Pelletieren ein oder mehrere der oben genannten feinkörnigen titanhaltigen Materialien zugegeben. Die so erhaltene Mischung wird mit Hilfe von Bindemitteln zu den erfindungsgemäßen Formkörpern verpresst. Falls erforderlich, werden die titanhaltigen Formkörper anschließend einer Temperaturbehandlung unterworfen. Die Behandlungstemperatur liegt bei bis zu 1.500 °C, vorzugsweise bei 80 0 C bis 1.400 0 C.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper verwendeten Titanerze und titandioxidreichen Schlacken enthalten 15 bis 95, bevorzugt 25 bis 90 Gew.-% TiO 2 (berechnet aus dem Gesamttitangehalt). Die Titanerze können ungereinigt oder nach Abtrennung von Verunreinigungen sowie Gangart zur Herstellung des Zuschlagstoffes eingesetzt werden.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper verwendeten synthetischen titanhaltigen Materialien enthalten 5 bis 100, bevorzugt 10 bis 100 besonders bevorzugt 20 bis 100 Gew.-% TiO 2 (berechnet aus dem Gesamttitangehalt).

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin:

• die Verwendung der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper zur Steigerung der Haltbarkeit feuerfester Systeme,

• die Verwendung der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper zur

Reduzierung von Stickoxiden und Schwefel sowie

• die Verwendung der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper zur Reduzierung unerwünschter Begleitstoffe beim Hüttenprozess, beispielsweise im Schmelz- bzw. Schachtofen im Bereich der Primärmetallurgie.

• die Verwendung der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper als Schlackenschutzmittel und Legierungsmittel.

der vorliegenden Erfindung wird:

• ein titanhaltiger Formkörper für den Einsatz in metallurgischen Prozessen, insbesondere für den Einsatz in Schmelzgefäßen beziehungsweise Gefäßen der Primär-, Sekundär- und Tertiärmetallurgie, bereitgestellt;

« ein titanhaltiger Formkörper für die Zugabe in Schachtöfen zur Erhöhung der

Haltbarkeit der Ofenausmauerungen bereitgestellt;

• ein titanhaltiger Formkörper für die Zugabe in Schachtöfen zur Reduzierung der Kreislaufstoffe bereitgestellt;

• ein titanhaltiger Formkörper für die Zugabe in Schachtöfen zur Reduzierung zur Reduzierung des Stickstoffs, des Schwefels und/oder des Stickstoffs bereitgestellt;

• ein titanhaltiger Formkörper für die Zugabe in Schachtöfen und in Schmelzgefäßen beziehungsweise Gefäßen der Primär-, Sekundär- und Tertiärmetallurgie zur Erhöhung der Haltbarkeit der jeweiligen feuerfesten Auskleidungen bereitgestellt;

• ein titanhaltiger Formkörper als Legierungsmittel in der Primär -, Sekundär - und Tertiärmetallurgie bereitgestellt.

Beim Einbringen dieser erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper in Schachtöfen werden diese Formkörper beim metallurgischen Verhüttungsprozess erhitzt. Die in den Formkörpern vorhandenen Reduktionsmittel reduzieren die oxidischen Komponenten des Schachtofens. Dies trifft sowohl auf die Eisenoxide als auch auf die Titanverbindungen zu, die vorher dem Stein zugemischt wurden. Dabei werden die in den Formkörpern vorhandenen Reduktionsmittel bei Anwesenheit der natürlichen Titanerze wie Ilmenit (in Ilmenit liegt Titan als Eisentitanat vor) im ersten Schritt zu reaktivem TiO 2 reduziert, anschließend erfolgt die endgültige Reduktion der gewonnenen TiO 2 -Partikel zu CO und metallischem Titan.

Diese Reaktion erfolgt bei den synthetischen Titanträgern sofort, da Titan überwiegend als Titandioxid vorliegt. Die somit zu metallischem Titan reduzierten Elemente reagieren im letzten Schritt zu extrem hochfeuerfesten Titancarbiden, Titannitriden und/oder Titancarbonitriden. Des Weiteren werden hochfeuerfeste Verbindungen mit Aluminium, Magnesium, Kalzium gebildet, beispielsweise Aluminiumtitanat, Magnesiumtitanat und Kalziumtitanat. Außerdem bilden sich auch Metalloxidspinelle, die titanhaltig sind. Anschließend reagieren die Formkörper im Zuge des Verhüttungsprozesses und lösen sich unter der Bildung eines feinen Eisenschlackengemisches auf. Dabei werden die darin emulgierten Titancarbide, Titannitride, Titancarbonitride bzw. Metalltitanate und Spinelle überall dort, wo die jeweiligen Flüssigkeiten in Kontakt mit der feuerfesten Ausmauerung kommen, abgelagert. Bei der Ablagerung dieser ultrafeinen Partikel auf den zu schützenden Oberflächen bilden sich sehr feuerfeste und relativ dichte Schichten aus Titancarbonitriden, Metalltitanaten sowie Spinellen. Diese abgelagerten Schichten können sowohl defekte Stellen reparieren, als auch gesunde Bereiche gegen die Penetration von Flüssigkeiten wie Eisen bzw. Schlacke schützen und somit die Haltbarkeit deutlich erhöhen. Die Schutzwirkung erstreckt sich insbesondere auch im Inneren eines Schachtofens, beispielsweise innerhalb der Abstichkanäle oder Siphonkonstruktionen.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen titanhaltigen Formkörper als

Schlackenschutzmittel kann durch die Zugabe der Titanträger, vorzugsweise durch die Zugabe von synthetischen Titanträgern, zu den diversen Sekundär - / und

Tertiärschlacken der Eisen - und Stahlindustrie der voreilende Verschleiß in der Schlackenzone der Stahlpfannen deutlich reduziert bzw. ganz verhindert werden.

Dieser Prozess wird dadurch ermöglicht, dass die dem flüssigen System durch Einblasen bzw. durch Zuchargieren von grobkörnigen Gebinden aus synthetischen Titanträgern mit den in den Schlacken vorhandenen Verbindungen aus Barium und / oder Kalzium und / oder Aluminium und / oder Magnesium diverse hochfeuerfeste Titanate bilden.

Da durch den Spülprozess der Metallurgie die Schlacken und Metalle in starker Bewegung sind, kommen die Titanat-haltigen Schlacken permanent mit der Zone des voreilenden Verschleißes im Schlackenbereich der Pfannen in Kontakt. An den jeweiligen Berührungsflächen lagern sich dann die hochfeuerfesten Barium-Kalzium- Magnesium und / oder Aluminiumtitanate ab und verringern bzw. verhindern den Verschleiß dieser kritischen Zone einer Stahlpfanne.

Der Vorteil dieser Variante der Schutzfunktion der diversen Titanträger besteht darin, dass auch bei oxidierenden Systemen die Feuerfestigkeit der zu schützenden feuerfesten Auskleidungen von Schmelzgefäßen durch die jeweiligen Titanate bzw. Titanverbindungen erhöht wird.

Die unerwünschten Begleitstoffe, beispielsweise Zink, Blei, Natrium, Kalium, usw., werden durch den Einsatz von titanhaltigen Trägern als Metalltitanate gebunden und können somit als Bestandteil der Schlacke aus dem Schachtofen entfernt werden.

Bedingt durch die katalytische Aktivität von Titandioxid sowie die Neigung von Titan, mit Stickstoff Titancarbonitride zu bilden, werden einerseits die entstandenen Stickoxide katalytisch zu Stickstoff reduziert und andererseits die Bildung von hochtemperaturbeständigem Titannitrid, Titancarbonitrid und/oder Titanoxinitrid begünstigt. Dies hat den Vorteil, dass die schädlichen Stickoxide aus dem Abgas entfernt werden.

Darüber hinaus bildet der im Eisen vorhandene Schwefel mit Titan diverse Titansulfide, die dann als Bestandteil der Schlacke aus dem Schachtofen entfernt werden.

Als natürliche Titanträger werden vorzugsweise Ilmenit und/oder Sorellschlacke und/oder Rutil-Sand verwendet. Als synthetische titandioxidhaltige Träger werden Titanverbindungen, insbesondere Titandioxid eingesetzt. Außerdem ist es erfindungsgemäß möglich, Rückstände aus der Titandioxidherstellung, sowohl nach dem Sulfat- als auch nach dem Chloridverfahren, einzusetzen. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, titandioxidhaltige Abfallstoffe wie Katalysatoren aus DENOX-Anlagen sowie aus der chemischen Industrie zu verwenden.