JPH0430454B2

JPH0430454B2 -

Info

Publication number: JPH0430454B2
Application number: JP13053086A
Authority: JP
Priority date: 1986-06-05
Filing date: 1986-06-05
Publication date: 1992-05-21
Also published as: JPS62287042A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は電気炉によらない高炭素フエロクロ
ムの製造技術に係り、より詳しくはコークス充填
層を使用した向流移動層型製錬炉によつてJIS規
格のりん含有量（Ｐ≦0.04％、JIS Ｇ 2303）を
満足するような低Ｐ高炭素フエロクロムを製造す
る方法および装置に関する。従来技術高炭素フエロクロムは特殊鋼、特にステンレス
鋼のクロム添加剤として広く使用されているが、
クロム鉱石を製錬する際に1600℃以上の高温を必
要とするため、一般には電気炉により製造されて
いる。なお、高炉法による製造もかつて初期段階
で試みられたことがあるが、フエロクロムの製造
に必要な1600℃以上の高温域を羽口近傍のごく一
部の領域にしか形成することができず、高炭素フ
エロクロムの製造には不適当とされている。しかしながら、電気炉法では電力原単位が非常
に高くつくため、最近電気炉によらないフエロク
ロムの製造法が開発されている。例えば、上下吹
転炉法（特開昭54−158320等）、コークス充填層
法（特開昭58−117852、特公昭59−18452）等が
知られている。これらの方法は、コークスあるい
は石炭を還元剤とすると同時に空気、酸素により
燃焼させ、その際に得られる熱によりクロム鉱石
の溶解および還元（吸熱反応）に必要な熱量を供
給するものであり、電力原単位の大幅低減による
コスト低減を目指している。しかるに、上下吹転炉法の場合、その方式上連
続運転が難しくバツチ型操業とならざるを得ない
上、1600℃以上でかつクロム酸化物、鉄酸化物を
多量に含んだスラグが炉壁耐火物と直接接触する
ため耐火物の損耗が大きい等の問題がある。これ
に対し、コークス充填層法の場合は、連続運転が
可能であること、コークス充填層内を溶融金属並
びに溶融スラグが降下するため炉壁耐火物との直
接接触による耐火物の損耗が少ない等の利点を有
する。コークス充填層法のうち、特公昭59−18452に
記載の方法は、コークス充填竪型炉と流動層予備
還元炉の２つのプロセスの組合せによる方法であ
るが、この方法の場合、２つのプロセスを円滑に
連続運転することが容易でなく、また流動層予備
還元炉の制御性等にも難点がある。一方、特開昭58−117852に記載の方法、内部に
ガスと溶融金属および溶滓が向流で通過できる空
隙を備え、その上部に塊成化したクロム鉱石を保
持するコークス充填層の下部において酸素と必要
に応じて水蒸気とにより、炭素および水素を主成
分とする燃料をガス化して一酸化炭素と水素を主
成分とする還元性の高温ガスを生成させ、コーク
ス充填層内を上昇せしめてクロム鉱石類を加熱溶
解し、還元させる方法である。この方法は、羽口
近傍において燃料を酸素により燃焼させることに
よりコークス充填層製錬帯の温度を高炭素フエロ
クロム製錬に必要な1600℃以上の高温に保持する
ことができ、単一プロセスでクロム鉱石から高炭
素フエロクロムを製錬できる上、炉上部から装入
されるクロム鉱石類と炉下部から上昇する高温ガ
スとの間で充分な熱交換がなされるためエネルギ
ー効率が高く、コークス充填層法の利点を充分に
生かした方法と考えられる。また、副性ガスとし
て、有用な還元性のものを回収でき、高炭素フエ
ロクロム製造コストを大幅に低減できる。発明が解決しようとする問題点前記した通り、クロム鉱石の製錬は1600℃以上
の高温を有する上、クロム酸化物、鉄酸化物の還
元反応は大きな吸熱反応であるため、前記上下吹
転炉法やコークス充填層法のように製錬に必要な
熱量をコークス、石炭等の炭材燃料の燃焼により
供給する方法では、従来法の電気炉に比べ炭材の
原単位が大幅に増加する。すなわち、電気炉法で
は製錬に必要な熱量を電力により供給しているた
め、必要は炭材量は基本的に還元と滲炭に要する
量であり、炭材（コークス）原単位は500Kg／ト
ン程度であるのに対し、例えば特開昭58−117852
号の方法では炭材（コークスおよび石炭）原単位
としては2000Kg／トン近い量を必要とする。この
ため、製造されるフエロクロム中のＰ含有量が必
要以上に高くなるという問題があつた。一方、主にステンレス鋼のクロム添加剤として
使用される高炭素フエロクロム中のＰ含有量に対
する規制は厳しく、JIS規格（JIS G2303）によ
つてＰ含有量は0.04％以下と制限されている。高炭素フエロクロムの製錬を行なうような強い
還元性雰囲気では、供給されたＰ酸化物はほぼす
べて還元されメタル中に移行する。Ｐの供給源と
してはクロム鉱石、副原料（造滓剤）および炭材
（コークス、石炭）が考えられる。クロム鉱石中
のＰ含有量は0.001〜0.005％と低く、また副原料
中にもほとんど含まれていない。一方、コーク
ス、石炭等の炭材中にはＰ含有量として0.02〜
0.07％程度含まれており、高炭素フエロクロム製
錬において主なＰ供給源は炭材と考えてよい。コ
ークス、石炭等の炭材に含まれているＰは主にそ
れら炭材の灰分中に酸化物の形態で存在してい
る。この炭材が羽口近傍で燃焼する際、燃え残つ
た灰分は高温にさらされスラグ化し、滴下帯ある
いは炉床湯溜部においてメタル（高炭素フエロク
ロム溶湯）と接触し、スラグ−メタル間反応によ
りスラグ中に含まれるＰ酸化物は還元されメタル
中に移行する。従つて、炭材原単位として2000Kg／トン近い特
開昭58−117852号の方法では、Ｐ含有量0.02％以
下の低Ｐ炭材を使用しないとJIS規格を満足する
ような低Ｐの高炭素フエロクロムを製造できない
ことになる。なお、Ｐ含有量0.02％以下の低Ｐ炭
材（石炭、コークス等）は一般に入手し難く、ま
た入手できたとしても高価であるためコスト高と
なることを免れない。発明の目的この発明は、従来の前記問題点を解決するため
になされたもので、コークス充填層法の長所を生
かした前記特開昭58−117852による方法で高炭素
フエロクロムを製造するのに際し、羽口近傍にお
いてコークス、石炭等の燃料の燃焼により発生す
る灰分由来のスラグを、クロム鉱石類を溶解・還
元して生成した溶融フエロクロムおよび溶滓と混
合しないように分離して抽出することにより、Ｐ
含有量の低い高炭素フエロクロムを製造する方法
および装置を提案することを目的とするものであ
る。発明の構成この発明に係る高炭素フエロクロムの製造方法
は、内部にガスと溶融金属および溶滓とが向流で
通過できる空間を備え、その上部に未溶解のクロ
ム鉱石を保持するコークス充填層の下部において
酸素と必要に応じ水蒸気とにより炭素および／ま
たは水素を主成分とする燃料を燃焼ガス化して一
酸化炭素および／または水素を主成分とする還元
性高温ガスを生成させ、該高温ガスをコークス充
填層内を上昇せしめて前記クロム鉱石を加熱・昇
温、溶解させた後炉体上部から回収するととも
に、溶融クロム鉱石を上昇高温ガスと向流で前記
コークス充填層内で滴下させ、滴下の過程でコー
クスにより還元し生成した溶融フエロクロムおよ
び溶滓を前記コークスおよび燃料の燃焼ガス化に
より生成した灰分由来のスラグと混合しないよう
コークス充填層下部に収集して抽出することを特
徴とするものである。また、その装置は、炉体上部にクロム鉱石、副
原料およびコークスを装入するための装入口とガ
ス取出し口を備え、炉体中央部にガスと溶融金属
および溶滓とが向流で通過できる空隙を有しその
上部に未溶解のクロム鉱石を保持するコークス充
填層を備え、前記コークス充填層下部の炉体側壁
に酸素および必要に応じて水蒸気並びに炭素およ
び／または水素を主成分とする燃料を吹込む羽口
を備え、さらに前記コークス充填層下部の炉床部
にクロム鉱石を溶解・還元し生成した溶融フエロ
クロムと溶滓を収集する炉床湯溜部と、コークス
および吹込み燃料の灰分由来のスラグを収集する
スラグ溜り部を分離した形で有し、かつそれぞれ
の排出口を別々に備えたことを特徴とするもので
ある。以下、この発明の一実施態様を図面に基づいて
説明する。第１図はこの発明方法を実施するための好まし
い装置例を示すもので、装置本体は上部径小部と
下部径大部とからなる炉体１の炉頂部にクロム鉱
石１０、コークス１１、副原料１２等の装入口２
とガス取出し口３を備え、径大部側壁に酸素１
３、および必要により燃料１０、水蒸気１５、造
滓剤１６等を吹込むための羽口４を適当数備え、
炉体下部に出湯滓口５および出滓口６を有してい
る。この炉体１の内部には中央部にコークス充填
層ｂがあり、その上にクロム鉱石および珪石、石
灰石等の造滓剤等の副原料、コークスからなるク
ロム鉱石充填層（溶解層）ａがあり、コークス充
填層ｂ下部の炉底部はクロム鉱石を溶解・還元し
生成した溶湯ｄおよび溶滓ｃと、羽口４前方の燃
焼室ｆにおいて燃焼したコークスおよび微粉炭中
の灰分由来の溶滓ｅと混合させないための分離用
堰７によつて分離されている。羽口４前方の燃焼室ｆはコークス充填層ｂの下
部好ましくはその周縁部に形成されており、ここ
で生じたガスがコークス充填層ｂの空隙を通つて
上昇するようになつている。この燃焼室ｆへの燃
料および酸素は羽口４から吹込まれ、ここで酸素
１３により炭素および水素を主成分とする燃料１
４が燃焼ガス化されるとともに高温の還元性ガ
ス、すなわち一酸化炭素および水素を主成分とす
るガスが生成する。羽口４より吹込まれる炭素お
よび水素を主成分とする燃料としては、微粉炭、
粉コークス等の固形粉末燃料、重油、タール等の
液体燃料、および天然ガス等の気体燃料を包含
し、これらの混焼であつてもよい。酸素として
は、O₂90％以上のものがよく、実用的にはO₂96
〜97％の工業用酸素が好ましい。O₂濃度の低い
ものは、N₂等により稀釈され回収ガス中のN₂等
の濃度が高くなり、還元性ガスとしては稀釈化さ
れることになり好ましくない。酸素は常温でもよ
いが、必要に応じ予熱して用いる。また、必要に
応じて羽口４から水蒸気１５を吹込んで温度調節
を行なう。また、燃焼室ｆで生成するコークス、
微粉炭等の灰分由来の溶滓ｅの流動性をよくし排
滓を容易にするため、石灰石粉、ドロマイト粉等
の造滓剤１６を羽口４より吹込む。燃焼室ｆで生成するガスは1800〜2800℃以上に
なり、コークス充填層ｂを上昇しつつ該コークス
充填層をその顕熱により加熱して、クロム鉱石充
填層ａすなわち溶解部を通つて加熱、溶解を約
1650℃以上の温度にて行なう。そこで生成したク
ロム鉱石溶融物はコークスを伝つて滴下の際高温
の還元性ガスと向流で熱交換され、コークスによ
り還元されるとともに、溶湯は浸炭される。この
ようにして生成したフエロクロム溶湯ｄおよび溶
滓ｃは燃焼室ｆにおいて生成する炭材中灰分由来
の溶滓ｅと分離して貯溜され、出湯滓口５より抽
出される。一方、溶滓ｅは出滓口６より抽出され
る。クロム鉱石を加熱、溶解した後還元性ガスはな
お還元性を保持する一酸化炭素および水素を主成
分とするガス１８として回収される。この回収ガ
スの組成は、燃料として石炭（微粉炭）を用いた
場合、凡そCO60〜75％、CO₂5％以下、H₂25〜
35％、N₂1％であるが、燃料によつて多少変動す
る。なお、この発明におけるクロム鉱石１０として
は塊鉱石、ブリケツト鉱、焼結鉱、ペレツト等い
ずれも使用可能である。溶解部のクロム鉱石、副
原料およびコークスは層状装入、混合装入のいず
れでもよいが、層状装入が好適である。また、コ
ークス１１としては通常、粒度20mm以上の塊状の
ものを用い、半乾留コークスその他、強度の低い
コークスを用いることもできる。また、副原料１
２は珪石、石灰石、ドロマイト等の造滓剤であ
る。以下に、この発明の実施例を示す。実施例第１図に示す装置と同様の構造で、炉体上部径
小部の内径約１ｍ、下部径大部の内径約３ｍ、炉
底からストツクレベルまでの高さが約５ｍの炉体
で、径大部側壁に４個の羽口を有する試験炉を用
い操業を行なつた。操業はまず、分離用堰のない状態で一定期間行
ない、しかる後充分冷却してから炉内容物をかき
出して炉底部に分離用堰を籍置するための改修工
事を行なつた後操業を行なつた。本実施例では、第１表に示すような組成を有す
るクロム鉱石ペレツト（粒度10〜25mm）を使用
し、コークスは第２表に示す性状を有するもの
（粒度20〜40mm）を使用した。また、羽口から吹
込む燃料としては、第２表に示す性状を有する微
粉炭（粒度100メツシユ以下）を使用した。上記
コークス中のＰ含有量は約0.057％、微粉炭中の
Ｐ含有量は約0.048％であつた。操業結果の代表例を第３表に示す。なお、両方
の操業とも炉頂圧力は1.5Kg−Ｇ／cm²で実施した。第３表より、分離用堰のない場合とある場合と
も使用原燃料、操業諸元、炉温等は同様であつた
が、得られた高炭素フエロクロム中のＰ含有量
は、分離用堰のない場合は0.133％であるのに対
し、分離用堰のある場合（本発明）は0.031％に
も低下した。分離用堰のない場合、羽口近傍で燃
焼したコークスおよび微粉炭の灰分由来のスラグ
を出滓し、分析したところ、多量のＰが含有され
ていることが判明した。すなわち、分離用堰のな
い場合は、原燃料中に含有されるＰ成分のほとん
ど全部が高炭素フエロクロム溶湯中に移行するの
に対し、分離用堰を設置した本発明の場合、原料
（クロム鉱石ペレツト）、副原料（石灰石、珪石）
中に含有される少量のＰ成分と、クロム鉱石の還
元と生成メタル中の滲炭に消費されるコークス中
のＰ成分のみが高炭素フエロクロム中に移行し、
燃料炭材（コークスおよび微粉炭）中に含有され
るＰ成分の大半は高炭素フエロクロム中に移行す
ることなく分離したスラグ中に含有された形で排
出されるため、Ｐ含有量の少ない高炭素フエロク
ロムが製造可能になつたと考えられる。

【表】

【表】発明の効果以上説明したごとく、この発明はクロム鉱石を
溶解・還元して生成した高炭素フエロクロム溶湯
および溶滓と、羽口前方の燃焼室において燃焼し
た燃料炭材中の灰分由来の溶滓とが混合しないよ
うに炉床部に分離して収集するとともに、それぞ
れを別々に抽出することを可能ならしめたことに
より、Ｐ含有量が0.02〜0.07％程度の通常入手さ
れる石炭、コークス等の廉価な炭材を用いても充
分JIS規格を満足し、電気炉法による高炭素フエ
ロクロム製品と同様な低Ｐ（0.04％以下）高炭素
フエロクロムを製造することができるとともに、
副生ガスとして有用な還元性のものを回収するこ
とにより高炭素フエロクロムの製造コストを大幅
に低減できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例装置を示す概略図
である。１……炉体、２……装入口、３……取出し口、
４……羽口、５……出湯滓口、６……出滓口、１
０……クロム鉱石、１１……コークス、１２……
副原料、１３……酸素、１４……燃料、１５……
水蒸気、１６……造滓剤、ａ……クロム鉱石充填
層、ｂ……コークス充填層、ｃ……溶滓、ｄ……
溶湯、ｅ……溶滓、ｆ……燃焼室。

Claims

【特許請求の範囲】１内部にガスと溶融金属および溶滓とが向流で
通過できる空間を備え、その上部に未溶解のクロ
ム鉱石を保持するコークス充填層の下部において
酸素と必要に応じ水蒸気とにより炭素および／ま
たは水素を主成分とする燃料を燃焼ガス化して一
酸化炭素および／または水素を主成分とする還元
性高温ガスを生成させ、該高温ガスをコークス充
填層内を上昇せしめて前記クロム鉱石を加熱・昇
温、溶解させた後炉体上部から回収するととも
に、溶融クロム鉱石を上昇高温ガスと向流で前記
コークス充填層内で滴下させ、滴下の過程でコー
クスにより還元し生成した溶融フエロクロムおよ
び溶滓を前記コークスおよび燃料の燃焼ガス化に
より生成した灰分由来のスラグと混合しないよう
コークス充填層下部に収集して抽出することを特
徴とする高炭素フエロクロムの製造方法。２炉体上部にクロム鉱石、副原料およびコーク
スを装入するための装入口およびガス取出し口を
備え、炉体中央部にガスと溶融金属および溶滓と
が向流で通過できる空隙を有しその上部に未溶解
のクロム鉱石を保持するコークス充填層を備え、
前記コークス充填層下部の炉体側壁に酸素および
必要に応じて水蒸気並びに炭素および／または水
素を主成分とする燃料を吹込む羽口を備え、さら
に前記コークス充填層下部の炉床部にクロム鉱石
を溶解・還元し生成した溶融フエロクロムと溶滓
を収集する炉床湯溜り部と、コークスおよび吹込
み燃料の灰分由来のスラグを収集するスラグ溜り
部を分離した形で有し、かつそれぞれの排出口を
別々に備えたことを特徴とする高炭素フエロクロ
ムの製造装置。