JPH06299219A - クロム鉱石の溶融還元方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラグ中に残留するメタルの量を減少させ
る。 【構成】 還元製錬を溶融還元期と仕上げ還元期に分け
て行う方法であって、溶融還元期には、クロム鉱石、炭
材、及び媒溶剤などの原料を装入すると共に酸素の吹き
込みを行い、仕上げ還元期には、前記原料の装入を停止
し、スラグ中に炭材が存在しなくなるまで酸素の吹き込
みを行う。スラグ中に炭材がなくなると、炭材に付着す
るメタルがなくなると共に、スラグの粘性が低下する。
この粘性の低下によって、吹錬時に生成したメタル粒が
沈降し易くなり、スラグから分離される。このため、ス
ラグ中に残留するメタルの量が少なくなり、排滓時のメ
タルロスが大幅に減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶鉄とクロム鉱石を主原
料とし炭材を還元剤としてフェロクロム合金を造る溶融
還元方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】クロム鉱石の溶融還元方法については、
多くの提案がなされているが、その一つとして、特開昭
６１−６９９４３号公報に記載されている方法がある。
この方法は、酸素を上底吹きできる溶融還元炉に、原料
を装入すると共に酸素を吹き込んでクロム鉱石を溶融・
還元する方法であって、その還元製錬を溶融還元期と仕
上げ還元期の二期に分けて行った後、排滓、出湯するも
のである。上記溶融還元期においては、クロム鉱石、炭
材（コークス）などを装入しながら酸素を吹き込み、
又、仕上げ還元期においては、クロム鉱石の装入を停止
する。

【０００３】しかし、この仕上げ還元期においても、コ
ークスの装入を続け、スラグ中のコークスがスラグに対
する重量比率で０．０２〜０．２になるように、その装
入量を調節しながら、スラグ中のクロム含有率が所定値
になるまで酸素の吹き込みを続ける。このように、還元
製錬の全期にわたって（仕上げ還元期の終了時において
も）、スラグ中に上記比率でコークスを存在させるの
は、クロム鉱石の還元速度を大きくするためであると記
載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法においては、排滓されるスラグ中に含まれているメタ
ルの量が多く、歩留が低くなっている。そして、スラグ
中の残留メタルによる歩留の低下は、装入した全メタル
成分の１〜１０％にも及んでいる。本発明は、スラグ中
に残留するメタルの量を減少させることができるクロム
鉱石の溶融還元方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明においては、仕上げ還元期の段階
では、クロム鉱石、炭材及び媒溶剤等の装入を停止し、
スラグ中に炭材が存在しなくなるまで酸素の吹き込みを
行う。

【０００６】本発明者らは、上記従来の方法による操業
結果を詳しく検討した。まず、排滓されるスラグを詳細
に観察したところ、混入しているメタルの形態は、残留
コークスに付着したり、或いはその内部に入り込んだり
して一体の状態になっているものと、微細な粒子になっ
てスラグと混在しているものとがあった。次いで、スラ
グ中の残留コークス量と混入メタル量との関係を調べ
た。この結果によれば、混入メタル量は、図２のよう
に、残留コークス量の増加に伴って多くなっていた。

【０００７】この二つのデータをもとに検討した結果、
残留コークスの増加と共に増えるメタルは、コークスに
付着するメタルと微細粒子のメタル（メタル粒）の双方
であることが分かった。そして、メタル粒は、吹錬時に
生成し、これがスラグに巻き込まれたまま捕捉されてし
まったものである、との結論を得た。

【０００８】メタル粒がスラグに巻き込まれる原因の一
つとして考えられることは、残留コークスの存在による
スラグの性状の変化である。一般に、液相中に固体が存
在すると、見掛けの粘性が大きくなることが知られてい
るが、上記スラグの場合でも同様であり、残留コークス
が存在すると、スラグの粘性（見掛けの粘性）が大きく
なる。図３は残留コークス量とスラグの見掛けの粘性と
の関係を示す図である。この図における見掛けの粘性
は、温度が１６３０℃の場合において、残留コークスが
存在しないスラグの粘性に対する比で表している。図３
のように、スラグ中の残留コークスが増加すると、スラ
グの粘性は急激に大きくなる。スラグの粘性が大きくな
ると、これに巻き込まれたメタル粒は沈降することがで
きなくなり、スラグから分離されることなく、そのまま
残留する。

【０００９】上述のように、スラグ中にコークスを残留
させた状態で仕上げ還元期を終了させると、スラグ中に
メタルが混入すると言う問題の発生は避けられないこと
が明らかになった。

【００１０】しかし、スラグ中のコークス量を減少させ
ると、鉱石の還元反応に影響を及ぼす。そこで、本発明
者らは、仕上げ還元期の末期における操業条件の見直し
をするための実験を行った。この実験においては、仕上
げ還元期の末期におけるスラグ中の残留コークス量とク
ロム鉱石の還元速度との関係を調べた。すなわち、仕上
げ還元開始の時点における残留コークス量は各々同じに
し、仕上げ還元期終了時の残留コークス量をそれぞれ変
えた試験を行った。

【００１１】図４は仕上げ還元期の終了時（吹錬終了
時）における残留コークス量とクロム鉱石の還元速度と
の関係を示す図である。この図によれば、仕上げ還元期
の終了時における残留コークス量は鉱石の還元速度に対
して殆ど影響を及ぼさないことが判明した。この結果を
考察すれば、クロム鉱石の還元は比較的強攪拌の条件下
で行われるので、仕上げ還元期の末期における鉱石の還
元は、主としてメタル中の炭素との反応によって進行す
るためであると考えられる。

【００１２】このため、コークスが残留していなくて
も、還元速度は殆ど低下しないものと思われる。なお、
図４に記載されている還元速度の比は残留コークスが
０．１（ton/スラグton)の場合における還元速度を１と
した値である。このように、仕上げ還元期の終了時点ま
でに、残留コークスがなくなるような操業を行えば、ク
ロム鉱石の還元速度の低下は避けられることが分かっ
た。

【００１３】本発明は、上述の知見に基づいてなされた
ものであり、仕上げ還元期における原料装入停止後にお
いては、炭材を装入せずに、酸素の吹き込みを行う。こ
の送酸は、仕上げ還元期終了時に、スラグ中に残留する
炭材が存在しなくなるように、送酸量を調節しながら継
続する。上記の炭材が存在しなくなるまで、と言う状態
は、必ずしも、炭材が完全に消失した状態を意味するも
のではなく、実質的に存在しない程度まで減少していれ
ばよい。また逆に、炭材が全く消失し、溶湯が若干脱炭
される程度まで送酸を継続してもよい。

【００１４】

【実施例】図１は本発明を実施するための設備の一実施
例を示す概略図である。１は転炉型の溶融還元炉で、２
は上吹ランス、３は炉の底部に設けられた羽口である。
２０は溶湯、２１はスラグを示す。又、４はクロム鉱
石、炭材、媒溶剤などの原料を装入するためのシュー
ト、５はフード、６は排ガスのダクトである。そして、
ダクト６には排ガス分析用の測定口が設けられており、
この測定口から採取したガスを分析し、この分析値に基
づいて操業条件を調節するようになっている。１０はガ
ス分析計、１１は演算器、１２はディスプレイを示す。

【００１５】本発明によるクロム鉱石の溶融還元は次の
ように行う。まず、装入した溶銑に、上吹ランス２から
酸素の吹き込みを行うと共に、羽口３から窒素ガスを吹
き込む。次いで、シュート４からクロム鉱石、炭材であ
るコークス、媒溶剤などを装入し、溶融還元期の操業を
行う。これによって、溶湯２０とスラグ２１が生成す
る。このスラグ２１には相当量のコークスが残留してい
る。

【００１６】所定量のクロム鉱石を装入した時点で、上
記クロム鉱石、コークス、媒溶剤などの装入を停止し、
酸素の吹き込みは継続する。この送酸の継続によって、
スラグ中の残留コークスを徐々に減少させ、仕上げ還元
期の終了時に殆ど存在しなくなるように、送酸量を調節
する。そして、残留コークスが消失し、且つ、スラグ中
のクロムの分析値が所定の値まで低下した段階で、排滓
し、出湯する。

【００１７】残留コークス量の測定は次のように行われ
る。図１に従って説明すると、図示されない計量計によ
って計量されたコークスの装入量が連続的に演算器１１
に送られる。演算器１１では、このコークス装入量と予
め入力されているコークスの炭素含有率の値とによっ
て、装入された炭素量が求められる。一方、ガス分析計
１０によって排ガス中のＣＯ及びＣＯ₂ の分析が連続的
に行われ、又、図示されないガス流量計によって排ガス
の流量が連続的に測定され、この二つの測定値が演算器
１１に送られる。演算器１１では、その時点までに排出
した炭素量の値が求められる。このようにして求められ
た装入炭素量と排出炭素量の差が、残留コークス量とな
って示される。

【００１８】なお、上述の説明においては、酸素の吹き
込みが上吹きの場合だけについて記述したが、この吹き
込みは上吹きに限定されるものではなく、底吹きであっ
ても、或いは横吹きであってもよい。又、底吹きのガス
が窒素である場合だけについて説明したが、底吹きのガ
スとしては、アルゴン等のような不活性ガス、一酸化炭
素等のような還元性ガス、或いは酸素ガスのような酸化
性ガスであってもよい。

【００１９】（実施例）図１に示すものと同じ構成によ
る溶融還元炉を使用し、この炉に１００ton の溶銑を装
入して本発明による操業を行った。操業条件は、図５に
示すように、クロム鉱石１０００kg／分、コークス４０
０kg／分、媒溶剤として石灰と軽焼ドロマイトを６００
kg／分の装入速度で原料を装入し、上吹きランスから２
３０００Nm³/時の流量で酸素の吹き込みを行った。そし
て、クロム鉱石の装入が終了した時点（溶融還元期の終
了時）でコークスの装入を停止した。但し、この間のコ
ークス装入量は、クロム鉱石の装入終了時に、残留コー
クス量がスラグに対する重量比で０．１（ton/スラグto
n)程度になるように、調節しながら漸減した。

【００２０】クロム鉱石の装入後、酸素吹き込み量を漸
減しながら送酸を継続し仕上げ還元を行った。この仕上
げ還元期における酸素の吹き込みは、スラグ中のコーク
スが仕上げ還元の終了時近傍で消失するように、送酸量
を調節しながら行った。なお、送酸停止時期は上述の方
法（コークス装入量と排ガス分析値に基づき、装入炭素
量と排出炭素量の差から求める方法）によって判定し
た。

【００２１】吹錬終了後（仕上げ還元終了後）、スラグ
を採取して分析したところ、Ｔ・Ｃｒが０．５％まで低
下しており、還元反応は十分に進行していた。そして、
スラグ中に含まれていたメタル粒は０．３％であり、排
滓によってロスするメタル量は０．１５ton であった
（スラグ量が５０ton の場合の計算値）。

【００２２】（比較例）実施例と同量のクロム鉱石を処
理する操業を従来の方法によって行った。操業条件は図
６に示す通りであるが、上記実施例と相違する操業条件
だけを次に記す。コークスの装入はクロム鉱石装入終了
後も継続した。そして、仕上げ還元期におけるコークス
の装入は、仕上げ還元終了後においても、残留コークス
量が０．０５ton/スラグton の割合で存在するように、
その量を調節しながら行った。吹錬終了後のスラグの分
析値は、Ｔ・Ｃｒが０．５％であり、還元反応は良好で
あったが、スラグ中のメタル粒の含有率は２％であり、
排滓によってロスするメタル量は１ton であった。

【００２３】上記の実施例と比較例を比べれば明らかな
ように、実施例のメタルロスは比較例のメタルロスに対
し約１／７に減少している。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、仕上げ還元期においては、炭
材の装入を停止し、スラグ中に残留する炭材がなくなる
まで酸素の吹き込みを行う方法である。本発明を実施す
れば、仕上げ還元期末期におけるスラグ中には炭材が存
在しなくなるので、炭材に付着するメタルがなくなると
共に、スラグの粘性が低下し、吹錬時に生成したメタル
粒が沈降し易くなる。このため、スラグ中に残留するメ
タルの量が少なくなり、排滓時のメタルロスが大幅に減
少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための設備の一実施例を示す
概略図である。

【図２】スラグ中の残留コークス量と混入メタル量との
関係を示す図である。

【図３】残留コークス量とスラグの見掛けの粘性との関
係を示す図である。

【図４】仕上げ還元期の終了時における残留コークス量
とクロム鉱石の還元速度との関係を示す図である。

【図５】実施例の操業条件を示す図である。

【図６】比較例の操業条件を示す図である。

【符号の説明】

１ 溶融還元炉 ２ 上吹きランス ３ 羽口 ４ 原料シュート ５ フード ６ ダクト １０ ガス分析計 １１ 演算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 久樹 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 中村 英夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 還元製錬を溶融還元期と仕上げ還元期に
   分けて行い、前記溶融還元期には、クロム鉱石、炭材及
   び媒溶剤等を連続的に装入すると共に酸素の吹き込みを
   行うクロム鉱石の溶融還元方法において、前記仕上げ還
   元期の段階では、前記クロム鉱石、炭材及び媒溶剤等の
   装入を停止し、スラグ中に炭材が存在しなくなるまで酸
   素の吹き込みを行うことを特徴とするクロム鉱石の溶融
   還元方法。