Photoelectric measurement of the foaming process in the reduction of slags containing iron oxide

Abstract

A measuring method for determining foaming volume is being developed. The volume increase and the progress of the foaming process can be continuously determined and quantified by optical means through evaluation of brightness differences. The influences of various reducing agents on the foaming process are considered. CO evolution resulting from the reaction between liquid iron oxide and carbon constitutes the decisive factor for foaming of this type. In contrast, the temperature-dependent formation of O2 which occurs during conversion of haematite to magnetite only produces a small increase in volume during the melting process. No foaming is observed during reduction by the gas phase at the surface of the specimen. The foaming behaviour of slags in the basic FeOn-CaO-SiO2 system is investigated. Maximum foaming occurs in the moderate basicity range. Similarly, foaming may also be maximized with moderate gangue contents in the oxide melt. Relatively high volume increases are likewise achieved within certain temperature ranges. The rate of gas formation constitutes the main criterion determining the foaming intensity. The highest volume increase values observed lie in the region of 1100% related to the initial volume. The foaming process always exhibits a reliable degree of reproducibility. Eine Meßmethode zur Bestimmung des Schaumvolumens wird entwickelt. Über die Erfassung von Helligkeitsunterschieden können optisch die Volumenzunahme und der Verlauf des Schäumens quantitativ und kontinuierlich bestimmt werden. Es werden die Einflüsse verschiedener Reduktionsmittel auf das Schäumen betrachtet. Die CO-Entwicklung bei der Reaktion zwischen flüssigem Eisenoxid und Kohlenstoff ist der entscheidende Faktor für derartiges Schäumen. Dagegen ruft die temperaturbedingte O2-Abspaltung aus dem Hämatit nur eine geringfügige Volumenzunahme während des Schmelzvorgangs hervor. Bei einer Reduktion durch die Gasphase an der Oberfläche der Probe wird kein Schäumen beobachtet. Das Schäumverhalten von Schlacken des Grundsystems FeOn-CaO-SiO2 wird untersucht. Ein Schäummaximum tritt im Bereich mittlerer Basizität auf. Ebenfalls kann ein Maximum bei mittleren Gangartanteilen in der Oxidschmelze beobachtet werden. In bestimmten Temperaturbereichen werden ebenfalls höhere Volumenzunahmen erreicht. Für die Stärke des Schäumens spielt die Gasbildungsgeschwindigkeit die wichtigste Rolle. Die höchsten beobachteten Werte für die Volumenzunahme liegen bei 1100%, bezogen auf das Ausgangsvolumen. Der Schäumvorgang zeigt stets eine aussagekräftige Reproduzierbarkeit.