JPH0699691B2 - 含クロムコ−クスの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，フエロクロムの製造や含クロム溶銑の製造な
どに好適に使用し得る含クロムコークスの製造法に関す
る。

〔従来の技術〕

特殊な製造法を別とすれば，含クロム溶銑を製造する場
合のクロム源としては，主としてフエロクロム母合金を
使用することが多い。このフエロクロムを製造するに
は，電気炉（サブマージドアーク炉）を使用し，この電
気炉に，含クロム原料（酸化クロムおよび酸化鉄から実
質的になる），コークスおよびフラックスを装入して溶
解還元処理することによって溶融状態のフエロクロム溶
湯を得るのが通常である。この場合，電気炉への装入原
料としては，次に説明するような製造法によって焼結
鉱，焼成ペレットまたは半還元ペレットを製造し，これ
らを単独または複合して電気炉に装入することが通常行
われる。

（ａ）．焼結鉱の製造法 クロム鉄鉱の粉鉱に燃料としての粉コークスとフラック
スとしての石灰石，珪砂等を配合して焼結機に装入し，
粉コークスに着火して焼結鉱を得る。

（ｂ）．焼成ペレットの製造法 クロム鉄鉱の紛鉱に必要に応じてフラックスとしての石
灰石等を配合し，十分な強度のグリーンボールが得られ
るようにボールミル等を用いて摩鉱したあと，必要に応
じてバインダーなどを添加したうえ，ボーリングディス
ク等の造粒装置でグリーンボールとし，これをペレット
焼成設備で焼成して焼成ペレットを得る。

（ｃ）．半還元ペレットの製造法 クロム鉄鉱の粉鉱に還元剤としての粉コークスと必要に
応じてフラックスとしての石灰石等を配合し，十分な強
度のグリーンボールが得られるようにボールミル等を用
いて摩鉱したあと，必要に応じてバインダーなどを添加
したうえ，ボーリングディスク等の造粒装置でグリーン
ボールとし，粉コークスの着火温度以下の温度でこれを
加熱して乾燥脱水して乾燥ペレットを得，この乾燥ペレ
ットと外部装入還元剤としての粒状のコークスとを例え
ば重油燃焼式のロータリーキルンに装入し，このキルン
中で乾燥ペレットが転動しながら移動する間に乾燥ペレ
ット中のクロム鉄鉱を部分的に還元して半還元ペレット
を得る。

このように，従来のフエロクロムの製造には，電気炉に
装入されるコークスのほかに，装入原料としての焼結鉱
や半還元ペレットの製造時においても燃料として或いは
還元剤としてコークスが多量に消費される。

また，特殊な方法によって含クロム溶銑を製造する場合
にも熱源および還元剤としてコークスの使用は一般に不
可欠である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のフエロクロムの製造或いは含クロム溶銑の製造に
使用されるコークスはクロム鉱石とは別の物質群として
扱われており，一体化されたものではなかった。このた
めに，真にクロムの還元に必要なネットのコークス量よ
りも非常に多大のコークス消費を必要とした。

特に近年においてはエネルギーコストの低減から電気炉
製銑の負荷を軽くするために半還元ペレットの使用が増
大しているが，この場合には，半還元ペレットの製造段
階で粉状および粉状コークスの多量の使用が不可欠であ
り，電気炉でも多量の粒状コークスの装入が行われるの
で，このコークスの消費量を低減することは大きな課題
となっている。

一般にコークスはクロム鉱石の還元に供されるのである
が，これは，コークスの主成分である固体状の炭素によ
るクロム鉱石中の酸化クロムおよび酸化鉄の還元反応を
行わせることに尽きる。したがって，この還元反応を有
利に進行させるにはクロム鉱石の粒子とコークス中の固
体炭素の粒子が緊密な状態となっていることが必要であ
ろう。ところが，従来の製造過程においてコークスはク
ロム鉱石とは別の物質として単に機械的に配合されるだ
けであるから，十分な還元反応を行わせるには過分のコ
ークスを必要とし，コークス消費量を低減するには限界
が存在した。

本発明者らはこのような問題を解決することを目的とし
て，既に特願昭60-180988号において，通常のコークス
炉でコークス製造用原料を乾溜処理するさいに，コーク
ス製造用原料と共に45重量％までのクロム鉱石粉を配合
して含クロムコークスを得る方法を提案した。この方法
によると，クロム鉱石中の酸化クロムや酸化鉄が部分的
に還元されたコークスと一体化した含クロムコークスを
得ることができ，既述の問題が効果的に解決できる。

本発明は，この特願昭60-180988号において提案した含
クロムコークスの製造法の一層の改善を目的としたもの
で，特に，その熱経済と生産性を高めることを目的とし
たものである。

〔目的を達成する手段〕

本発明は，コークス炉にコークス製造用原料を装入して
乾溜処理するさいに，該コークス製造用原料にクロム鉱
石粉を配合してコークス炉で乾溜処理する含クロムコー
クスの製造法であって，装入原料中に，反応促進剤とし
て，アルカリ金属の酸化物，水酸化物，炭酸塩またはホ
ウ酸塩；ホウ素の酸化物，水酸化物または炭酸塩；また
はアルカリ土類金属の弗化物の一種または二種以上を少
なくとも0.1重量％の量で配合することを特徴とする含
クロムコークスの製造法を提供するものである。

更に本発明は，コークス炉にコークス製造用原料を装入
して乾溜処理するさいに，該コークス製造用原料にクロ
ム鉱石粉を例えばポリビニールアルコール系の粘結剤と
共に混和して成形し，この成形品をコークス炉で乾溜処
理する含クロムコークスの製造法であって，該成形品中
に，反応促進剤として，アルカリ金属の酸化物，水酸化
物，炭酸塩またはホウ酸塩；ホウ素の酸化物，水酸化物
または炭酸塩；またはアルカリ土類金属の弗化物の一種
または二種以上を少なくとも0.1重量％の量で配合する
ことを特徴とする含クロムコークスの製造法を提供する
ものである。

以下に本発明の内容を具体的に説明する。

本発明者らは，先に特願昭60-180988号で提案した含ク
ロムコークスの製造法の研究をさらに進めた結果,,乾溜
温度を低下させても酸化クロムおよび酸化鉄を高い還元
率で還元することができる反応促進剤を見い出した。す
なわち，アルカリ金属の酸化物，水酸化物，炭酸塩また
はホウ酸塩；ホウ素の酸化物，水酸化物または炭酸塩；
アルカリ土類金属の弗化物の一種または二種以上を少な
くとも0.1重量％の量でコークス炉装入原料中に配合す
るならば，得られる含クロムコークス中の金属クロムの
量を高めることができ，且つ乾溜温度を低下させても充
分な還元率が得られることを見出した。

本発明法を実施するコークス炉については，周知のコー
クス炉の実質上あらゆるものが適用できる。コークス炉
は各種のタイプのものが知られているが，高炉用コーク
スの製造を例とすると，基本的には，両側に燃焼室をも
つ炭化室に製骸用装入炭を装入して常温から最高1000〜
1350℃に加熱し,10〜30時間かけて乾溜処理を行うもの
が普通である。コークス原料である装入炭は，通常，低
揮発分炭を加えた数銘柄或いは数十銘柄を配合したもの
で，必要に応じて重油等を添加し，大半が3mm以下にま
で粉砕されたものが使用される。この場合，乾溜処理が
終わった赤熱コークスは炭化室から取り出されたあと
（押出機で押出す方式や傾斜床から重力落下させる方式
などがある）消火塔に導き散水によって消火冷却する
か，不活性ガス冷却などによって冷却し，コークスカッ
ターによって粒度調整がなされるのが普通である。本発
明においては，このような従来のコークス製造法を実質
上そのまま利用しながら，含クロムコークスを製造する
ことができる。

本発明の実施にあたっては，従来のコークス製造用原料
にクロム鉄鉱の粉鉱と前記の反応促進剤とを配合する。
使用するクロム鉄鉱は，その粉鉱中に混在する粗粒子を
篩分けによって除去するかあるいは粉砕して使用するの
がよい。粗粒子が存在すると生成した含クロムコークス
の強度が低下するようになる。クロム粉鉱石の配合率
は，生成する含クロムコークスの強度の面から，例えば
市販の成形燃料である豆炭と同等もしくはそれ以上の強
度を有するものを得ようとする場合には，重量比で最大
45％までとするのがよい。本発明法で得られる含クロム
コークスは高炉に装入することを予定した場合には高い
強度を必要とするが，高炉装入以外にも電気炉その他の
装入原料として有利に適用できるので，豆炭以上の強度
が発現できればよい場合が多い。このような強度は数銘
柄或いは十数銘柄によって調整された通常のコークス製
造用原料に45重量％までのクロム粉鉱石を混和し，この
混和物をコークス炉に装入して乾溜処理することによっ
ても得られる。

強度的により優れた含クロムコークスを得る場合には，
装入原料をブリケットにしてコークス炉に装入する。こ
の場合には，通常のコークス製造用原料にクロム粉鉱石
と該反応促進剤とを配合すると共に適量のバインダーを
添加し，このバインダーが分散するに十分な温度に加熱
しながらまたは加熱せずして混和し，この混和物を成形
（ブリケット化）してコークス炉に装入するのがよい。
バインダーとしては種々のものが適用可能であるがポリ
ビニールアルコール系のものが特に好適である。

本発明においては，既述の反応促進剤を適量含有させる
ことによって，クロム鉱石の還元率を向上させることが
できる。後記の実施例にも示すように，反応促進剤を添
加しない場合には，クロム鉱石粉の配合量とも関係する
が，乾溜時の最高温度が1150℃ではクロム分の還元は実
質上進まないし，またクロム鉱石粉の配合率が45％のよ
うに多くなると，乾溜時の最高温度が1200℃ではクロム
分の還元率は20〜30％と低い水準となる。これに対し，
本発明に従って反応促進剤を添加した場合には，その反
応促進剤の種類によっても多少の変化はあるが，適量の
添加によって乾溜時の最高温度が1150℃でもクロム分の
還元が進行し,1200℃ではクロム分の全金属化率は約50
％にも達する。この還元反応に有効に作用する物質は，
アルカリ金属の酸化物，ホウ素の酸化物，および乾溜過
程で熱分解して結局酸化物となるアルカリ金属やホウ素
の水酸化物または炭酸塩，或いはアルカリ金属のホウ酸
塩，更にはアルカリ土類金属の弗化物であることがわか
った。これらの反応促進剤による還元促進効果を得るに
は，前記の物質の種類によっても若干の相違があるが，
後記の実施例に示されるように少なくとも0.1重量％の
添加を必要とする。

実施例１ 第１表に示した配合の且つ第２表に示した工業分析値を
持つコークス製造用原料炭に，第３表の組成並びに第４
表の粒度分布を持つクロム粉鉱石を,45重量％の配合割
合のもとで配合し，さらに反応促進剤として炭酸ソーダ
を重量％で2.0％添加し，ポリビニールアルコール12.5
％水溶液を重量比で８％添加して混和したあと,200kg/c
m²の荷重をかけて50mm×50mm×20mmの豆炭状に成形し，
この成形品を第２図示す二種類のヒートパターンのもと
でJIS M 8801のコークス化性試験方法のかん焼法に従っ
てコークスを製造した。また比較のために，炭酸ソーダ
を添加しなかった以外は前記同様にしてコークスを製造
した。

得られた各コークスを化学分析して金属状クロムと全ク
ロム含有量を定量し，クロム分の金属化率＝（金属状ク
ロム／全クロム）×100％を算出した。その結果を第１
図に示した。

第１図の結果から明らかなように，炭酸ソーダを添加す
ることによってクロム分の還元が著しく促進されたこと
がわかる。

実施例２ 反応促進剤として,Na₂CO₃,B₂O₃,Na₂B₄O₇またはCaF₂を使
用し，これらの配合量を0.1重量％以上からそれぞれ変
えて配合した以外は，実施例１と同じ処法によりコーク
スを製造した。なおそのさいのヒートパターンは，第２
図に示す二種類のうち，乾溜最高温度が1200℃である方
を採用した。

得られた各コークスを実施例１と同様にしてクロム分の
金属化率を調べ，その結果を第３図に総括して示した。

第３図の結果から明らかなように，いずれの反応促進剤
も0.1重量％の添加からクロムの金属化率が著しく向上
することがわかる。

なお，上記の実施例では粘結剤を使用した例を示した
が，本発明者らは，粘結剤の使用の有無にかかわらず，
本発明に従って反応促進剤を添加すればクロム鉱石の還
元率が高くなることを確認した。

以上のように，本発明によればコークス製造過程におい
てクロム鉱石の粉鉱の塊成化が達成され且つそのさいに
クロム鉄鉱の還元も，反応促進剤を添加しない場合に比
べて著しく向上する。これを乾溜条件との関係で見れ
ば，同じ還元率を得るには反応促進剤を使用した場合に
は低い乾溜温度と乾溜時間で達成されることになり，操
業面でも有利となる。そして，本発明によって得られる
含クロムコークスはクロム分とコークスとが一体緊密化
しているばかりでなく，クロム分はかなりの金属化率ま
で予め還元されているので，これを還元処理原料とした
場合には，単品としてのコークスと単品としてのクロム
鉱石を使用して還元処理する従来方式に比べてその還元
反応が有利に進行することは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明に従う反応促進剤として炭酸ソーダを
用いた場合の含クロムコークスの金属化率への影響を示
す図， 第２図は，第１図の関係を導いたさいの乾溜処理時のヒ
ートパターン図， 第３図は，本発明に従う各種の反応促進剤を添加した場
合の含クロムコークスの金属化率への影響を示す図であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コークス炉にコークス製造用原料を装入し
   て乾溜処理するさいに，該コークス製造用原料にクロム
   鉱石粉を配合してコークス炉で乾溜処理する含クロムコ
   ークスの製造法であって，装入原料中に，反応促進剤と
   して，アルカリ金属の酸化物，水酸化物，炭酸塩または
   ホウ酸塩；ホウ素の酸化物，水酸化物または炭酸塩；ま
   たはアルカリ土類金属の弗化物，の一種または二種以上
   を少なくとも0.1重量％の量で配合することを特徴とす
   る含クロムコークスの製造法。
2. 【請求項２】コークス炉にコークス製造用原料を装入し
   て乾溜処理するさいに，該コークス製造用原料にクロム
   鉱石粉を粘結剤と共に混和して成形し，この成形品をコ
   ークス炉で乾溜処理する含クロムコークスの製造法であ
   って，該成形品中に，反応促進剤として，アルカリ金属
   の酸化物，水酸化物，炭酸塩またはホウ酸塩；ホウ素の
   酸化物，水酸化物または炭酸塩；またはアルカリ土類金
   属の弗化物，の一種または二種以上を少なくとも0.1重
   量％の量で配合することを特徴とする含クロムコークス
   の製造法。
3. 【請求項３】粘結剤はポリビニールアルコール系の粘結
   剤である特許請求の範囲第２項記載の含クロムコークス
   の製造法。