JPH02236235A - Ni鉱石の溶融還元法 - Google Patents

Ni鉱石の溶融還元法

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JPH02236235A JP1057179A JP5717989A JPH02236235A JP H02236235 A JPH02236235 A JP H02236235A JP 1057179 A JP1057179 A JP 1057179A JP 5717989 A JP5717989 A JP 5717989A JP H02236235 A JPH02236235 A JP H02236235A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ Ni鉱石を溶融還元する方法とそれに使用する転炉型の
製煉炉に関する. [従来の技術] 従来、ステンレス鋼の溶製は、電気炉を用いてスクラッ
プとFeCr.FeNi等の合金鉄または電解Niを溶
解して行われていた.すなわち、ステンレス鋼の主要成
分であるCr,Niは予め電気炉で還元された合金鉄を
さらに電気炉で溶解していた.このような従来の方法に
対して、員近、省エネルギー、低製造コストの観点から
、Cr鉱石から直接高クロム溶銑を得る所謂溶融還元法
が注目を集めている. [発明が解決しようとする課題] しかしながら、ステンレス鋼の溶製は、Cr源について
は前述のように転炉型の製錬炉でCr鉱石の直接溶融還
元が試みられているが、Ni鉱石を直接、溶融還元する
方法は試みられていない.この理由は、Ni鉱石につい
ては、鉱石中のNi分が2〜3%程度と低いので、鉱石
の使用量が非常に多くなり、操業が困難であると考えら
れているためである.例えば、8%Niのステンレス鋼
でトン当たりNi鉱石3〜4トンの使用量となる.した
がって、Ni鉱石の溶融還元に際して、多量のスラグ発
生に伴うスラグまたは地金の流出により、操業の中断、
設備機器の損傷またはNt歩留まり低下の虞があった.
一方、前述のスラグまたは地金の流出3回避するため、
溶融還元途中で多数回の排滓を行うことは、排滓時の地
金流出により、Ni歩留まりが極端に低下する他、作業
能率を能率を低下させる虞があった. 本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、多量のス
ラグの発生によって操業の安定性が確保され、Niの歩
留りが低下する虞のないNi鉱石の溶融還元方法とその
製錬炉を提供することを目的とする. [課題を解決するための手段,作用] 第1の発明によるNi鉱石の溶融還元法は,底吹き羽口
および上吹きランスを備えた転炉型製錬炉において、N
i鉱石及び炭材を前記製錬炉に装入し、上吹きランスか
ら酸素ガス、底吹き羽口から攪拌ガスを吹き込んで高N
i溶銑を得る方法であって、 製煉炉の比容積をVo  (溶湯トン当たりffi3)
、発生スラグの比重量をWs(溶湯トン当たりトン)と
したとき、次式 V o  >  0.4W s  + 1.0の関係を
満たすように排滓を行うことを特徴とする. 第2の発明による転炉型製錬炉は、Ni鉱石及び炭材を
装入して、上吹きランス及び底吹き羽口から酸素ガスま
たは攪拌ガスを吹き込んで高Ni溶銑を得る製錬炉であ
って、前記製錬炉の比容積V0(溶鋼トン当たりI13
)が、排滓するまでに発生したスラグの比重量をWs(
溶湯トン当たりトン)としたとき、次式 Vo > 0.4Ws +1.0 の関係を満たすことを特徴とする. [実施例] 本発明の実施例を添付の図面を参照しながら説明する.
第1図は本実施例の製錬炉10で、図中、21は上吹き
酸素ランス、22は底吹き羽口、11は溶解したメタル
である溶湯、12はスラグ層、23は原料であるNi鉱
石、炭材または造滓剤を製錬炉10に投入するためのホ
ッパ24は底吹き羽口22に攪拌ガスを供給する供給管
である. 以上のように構成された製錬炉により、Niを所定量含
むNi溶銑を溶解する方法について説明する.最初に溶
銑が装入され、次いで、炭材を装入して上吹き酸素ラン
ス21がらの送酸により、1500℃程度に昇温されな
のち、N1鉱石の投入が1始される.底吹き羽口22が
らの撹拌ガスの吹き込みは、溶銑が装入されたときがら
羽口が閉塞されないように行われ、必要に応じてその吹
き込み量が増大される.装入されたNi鉱石は溶湯中の
Cによって還元される.溶解の熱エネルギーは炭材の酸
素による燃焼すなわちC→cO,CO→CO2によって
供給される. 一般的に使用されるNi鉱石に含まれるFeNiの酸化
物は、30%程度で、その内Ni成分は2〜3%程度で
あり、その他の70%はスラグ分である.スラグにはN
i鉱石の他、炭材中のスラグ分が加わって、Ni鉱石重
量の約8割がスラグになる.したがって、成分8%程度
のNi溶銑を得るには溶銑トン当たり、Ni鉱石中のN
i成分により3〜4tのスラグが生成する.スラグの見
掛け密度は、排滓前には1.5程度であるから、その容
積は溶湯に比して約15倍にも達することがある.この
ため、スロッピング、により操業の中断、設備機器の損
傷の虞があり、操業の安定性を著しく阻害するとともに
、N1歩留まりを低下させる.また、多量のスラグによ
るスロッピングを防止するため、溶融還元途中で、必要
以上に排滓することは、排滓時の地金流出湯によおりN
i歩留まりに大きく影響する.操業の安定性、N1の歩
留りを確保するためには、製錬炉の容積と排滓の時期が
開題となる。そこで,Ni鉱石の溶融還元に際して、適
切な排滓の時期と製煉炉の容積を決めるため、試験を行
ってNi鉱石の装入量と製錬炉内のスラグレベルとの関
係について、第2図を得た.Ni鉱石の装入量が4t以
上になってグラフが直線になっているのは、スラグが少
ないときはスラグに含まれるガスの容積が大きいためと
考えられる.この第2図のデータを解析して得られたス
ラグ比重量Wsとスラグ比容積VSとの関係を示すグラ
フを第3図は示す.単位はそれぞれ溶銑トン当たりのト
ン、Mである.以下、■.Wの単位はこれと同じとして
ある.第3国のグラフから、スラグ比重量Wsとスラグ
比容fj[ V sとの関係は,Wsが略l以上の直線
部分ではV, = 0.4Ws + 0.85 で表すことができる.これに溶湯の比容積0.15を加
えて、製錬炉の保持するスラグと溶湯の比容積■S−は Vsx  = 0.4Ws +  1.0     −
・=−(1)となる.上記(1)式の定数は両辺の単位
が揃うように定められている.実操業では、殆どW s
 > 1を満足するので、以下に上記(1)式について
,製錬炉の容積と排滓の時期を検討する. 製錬炉lOの比容積を■0とすると、スロッピングによ
る不安定操業を防止するためにはVB   (   V
O                  ・・・ ・・
・・・・ (2)の条件が必須である. さらに■sMとVoとの関係を検討するとまた、この式
を V5@4=   α■0           ・・・
・・・・・・(3》と書いて、αはOくαく1とすると
、αが1に近いとスロッピングによる操業不安定の虞が
あり,逆にαが0に近いと、スロツビングによる影響は
受けにくいが、製錬炉の容積■0が大きくなり過ぎて不
経済であり、効率的な操業は困難である.こうした観点
から、αの値は 0,8〈α< 0.95        ・・・・・・
・・〈4》が好ましい. (2)式または、(4)と《5)式から、スラグの比重
量Wsに対して、排滓の時期が定められる.また、製造
すべきNi溶銑の量、および含有Niの割合から、排滓
までに発生するスラグの比重量Wsが定められると、製
煉炉の比容積■Oが求められる.Ni鉱石の投入量WN
と前記Wsとの関係は、原料の投入量およびNi鉱石中
のNi成分により容易に知ることができるので、前述の
操業不安定またはNi歩留まりの低下を回避するために
行われる排滓の時期を定めることができる.また、同様
にして目標とする溶湯中のNi成分量に対して、Ni鉱
石その他必要な原料の投入量から (2)式または、(
4)と(5)式によりNiの溶融還元を行う製錬炉の容
積Voを求めることができる. 溶湯容量5t、炉内容積10++’の製錬炉でNi鉱石
を溶解したとき,具体例について説明する.発生スラグ
量はNi鉱石の性質のよって多少異なるが、前述の通り
、Ni鉱石の装入量の8割とする.排滓までのNi鉱石
の装入量が1 3 t /ah、溶湯ハ1 0 t/c
h ノ):−き、WS =10/5 =2.0を(1)
式に入れて、V sw” 0.4 X 2.0 +1.
0 = 1.80となり、a = V sw/ Vo 
= 1.8 / 2 =0.90  テ、0.8<α=
0.90 < 0.95 となって、《4》式を満足している. [発明の効果] 本発明によれば、スラグ量とNi鉱石の投入量との関係
が人められているので、これによって製錬炉の容積が定
められていれば、スロッピングが発生しないように排滓
または出湯の時期が定めることができ、また製造される
溶湯の量,Ni成分が定められれば、製錬炉の好ましい
容積を求めることができる.
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例の製錬炉の縦断面図、第2図はNi鉱
石の装入量と製錬炉内のスラグレベルとの関係を示す区
、第3図は製煉炉内のスラグ比重量とスラグ比容積との
関係を示す図である.10・・・製錬炉、11・・・溶
湯、12・・・スラグ層、21・・・上吹きランス、2
2・・・底吹き羽口、23・・・ホッパ.

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)底吹き羽口および上吹きランスを備えた転炉型製
    錬炉において、Ni鉱石及び炭材を前記製錬炉に装入し
    、上吹きランスから酸素ガス、底吹き羽口から攪拌ガス
    を吹き込んで高Ni溶銑を得る方法であって、 製錬炉の比容積をV_0(溶湯トン当たりm^3)、発
    生スラグの比重量をW_s(溶湯トン当たりトン)とし
    たとき、次式 V_0>0.4W_s+1.0 の関係を満たすように排滓を行うことを特徴とするNi
    鉱石の溶融還元法。
  2. (2)0.8V_0<0.4W_s+1.0<0.95
    V_0の関係を満たすように排滓を行うことを特徴とす
    る請求項1のNi鉱石の溶融還元法。
  3. (3)Ni鉱石及び炭材を装入して、上吹きランス及び
    底吹き羽口から酸素ガスまたは攪拌ガスを吹き込んで高
    Ni溶銑を得る製錬炉であって、前記製錬炉の比容積V
    _0(溶鋼トン当たりm^3)が、排滓するまでに発生
    したスラグの比重量をW_s(溶湯トン当たりトン)と
    したとき、次式 V_0>0.4W_s+1.0 の関係を満たすことを特徴とする転炉型製錬炉。
  4. (4)(0.4W_s+1.0)/0.95<V_0<
    (0.4W_s+1.0)/0.8 の関係を満たすことを特徴とする請求項3の転炉型製錬
    炉。
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