JPH09310126A - 金属酸化物から金属を得る製造方法 - Google Patents
金属酸化物から金属を得る製造方法Info
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- JPH09310126A JPH09310126A JP14663696A JP14663696A JPH09310126A JP H09310126 A JPH09310126 A JP H09310126A JP 14663696 A JP14663696 A JP 14663696A JP 14663696 A JP14663696 A JP 14663696A JP H09310126 A JPH09310126 A JP H09310126A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【解決課題】簡単且つ安価な設備で且つ低ランニングコ
ストで金属酸化物からその還元態としての金属を得る製
造方法を提供する。 【解決手段】金属酸化物を粉粒状となし、これを反応炉
１０内において酸素バーナ１２からの高温火炎中に供給
して加熱し、溶融させるとともに、還元剤を供給して溶
融した金属酸化物と還元剤とを反応させて金属酸化物を
還元し、以て金属を得る。
ストで金属酸化物からその還元態としての金属を得る製
造方法を提供する。 【解決手段】金属酸化物を粉粒状となし、これを反応炉
１０内において酸素バーナ１２からの高温火炎中に供給
して加熱し、溶融させるとともに、還元剤を供給して溶
融した金属酸化物と還元剤とを反応させて金属酸化物を
還元し、以て金属を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は金属酸化物から還
元態としての金属を得る製造方法に関し、詳しくは金属
酸化物を粉粒状となしてこれをバーナからの高温火炎に
て加熱し、溶融させて還元反応を行わせる方法に関す
る。
元態としての金属を得る製造方法に関し、詳しくは金属
酸化物を粉粒状となしてこれをバーナからの高温火炎に
て加熱し、溶融させて還元反応を行わせる方法に関す
る。
【０００２】［発明の背景］電気炉等を用いた製鋼にお
いては、大気汚染防止のために集塵装置を設けて製鋼炉
からのダストを集塵することが行われている。この製鋼
排出物としてのダストは粒の細かい粉粒状であって、そ
の成分としてＦｅＯ，Ｆｅ2Ｏ3等を含んでいるものの、
再利用が困難で従来そのまま廃却されているのが実情で
ある。
いては、大気汚染防止のために集塵装置を設けて製鋼炉
からのダストを集塵することが行われている。この製鋼
排出物としてのダストは粒の細かい粉粒状であって、そ
の成分としてＦｅＯ，Ｆｅ2Ｏ3等を含んでいるものの、
再利用が困難で従来そのまま廃却されているのが実情で
ある。
【０００３】一方電気炉等を用いた製鋼においては、そ
の精錬の時期に応じて酸化スラグ，還元スラグが製鋼排
出物として排出される。このうち酸化スラグは、従来ア
スファルト道路の路盤材等道路用の材料として活用され
ているものの、還元スラグは特別の利用用途がなく、そ
のまま捨てられているのが実情である。
の精錬の時期に応じて酸化スラグ，還元スラグが製鋼排
出物として排出される。このうち酸化スラグは、従来ア
スファルト道路の路盤材等道路用の材料として活用され
ているものの、還元スラグは特別の利用用途がなく、そ
のまま捨てられているのが実情である。
【０００４】還元スラグはその成分として遊離のＣａＯ
を多量に含んでおり、このものは水分を吸収してＣａ
（ＯＨ）2に転化し、そのときに体積膨張を起こすため
にこれをそのまま路盤材等として用いることができず、
従って特に利用されないまま廃却されていたのである。
而してこれらダスト及び還元スラグを廃却するに当って
は廃却のためのコストが必要で、製鋼コストを高める要
因となっていた。
を多量に含んでおり、このものは水分を吸収してＣａ
（ＯＨ）2に転化し、そのときに体積膨張を起こすため
にこれをそのまま路盤材等として用いることができず、
従って特に利用されないまま廃却されていたのである。
而してこれらダスト及び還元スラグを廃却するに当って
は廃却のためのコストが必要で、製鋼コストを高める要
因となっていた。
【０００５】そこで本出願人は先の特許願（特願平６−
１１２０８号）において、ダストを還元スラグとともに
バーナ先端よりバーナからの高温火炎中に噴射させてそ
の高温火炎により溶融させ、互いに混合させる方法を提
案した。この方法によると、還元スラグが酸化スラグに
近い物理化学的性質を有するものとなり、従って路盤材
等の用途に供することが可能となる。
１１２０８号）において、ダストを還元スラグとともに
バーナ先端よりバーナからの高温火炎中に噴射させてそ
の高温火炎により溶融させ、互いに混合させる方法を提
案した。この方法によると、還元スラグが酸化スラグに
近い物理化学的性質を有するものとなり、従って路盤材
等の用途に供することが可能となる。
【０００６】本願の発明はこのように鉄酸化物を主体と
するダストを粉粒状態で高温火炎中に放出したとき、こ
れを容易に溶融させることができるとの知見に基づき、
上記発明を更に発展させて完成したものである。
するダストを粉粒状態で高温火炎中に放出したとき、こ
れを容易に溶融させることができるとの知見に基づき、
上記発明を更に発展させて完成したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】而して本願の発明は、金
属酸化物を粉粒状となし、これを反応炉内においてバー
ナからの高温火炎中に供給して加熱し、溶融させるとと
もに該反応炉内に還元剤を供給して該溶融した金属酸化
物と該還元剤とを反応させて該金属酸化物を還元し、金
属を得ることを特徴とする（請求項１）。
属酸化物を粉粒状となし、これを反応炉内においてバー
ナからの高温火炎中に供給して加熱し、溶融させるとと
もに該反応炉内に還元剤を供給して該溶融した金属酸化
物と該還元剤とを反応させて該金属酸化物を還元し、金
属を得ることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】本願の請求項２の製造方法は、請求項１に
おいて、前記金属酸化物として鉄酸化物を用い、前記還
元反応により金属鉄を得ることを特徴とする。
おいて、前記金属酸化物として鉄酸化物を用い、前記還
元反応により金属鉄を得ることを特徴とする。
【０００９】また本願の請求項３の製造方法は、請求項
２において、前記鉄酸化物として鉄鉱石を用い、これを
粉粒状にして前記バーナからの高温火炎中に供給し、以
て金属鉄を得ることを特徴とする。
２において、前記鉄酸化物として鉄鉱石を用い、これを
粉粒状にして前記バーナからの高温火炎中に供給し、以
て金属鉄を得ることを特徴とする。
【００１０】本願の請求項４の製造方法は、請求項２に
おいて、前記鉄酸化物として製鋼排出物としてのダスト
を用い、前記還元反応にて金属鉄を得ることを特徴とす
る。
おいて、前記鉄酸化物として製鋼排出物としてのダスト
を用い、前記還元反応にて金属鉄を得ることを特徴とす
る。
【００１１】本願の請求項５の製造方法は、請求項１に
おいて、前記金属酸化物としてクロム鉱石を用い、これ
を粉粒状にして前記バーナからの高温火炎中に供給する
ことを特徴とする。
おいて、前記金属酸化物としてクロム鉱石を用い、これ
を粉粒状にして前記バーナからの高温火炎中に供給する
ことを特徴とする。
【００１２】本願の請求項６の製造方法は、請求項１，
２，３，４，５の何れかにおいて、前記バーナが純酸素
バーナ又は酸素富加バーナであることを特徴とする。
２，３，４，５の何れかにおいて、前記バーナが純酸素
バーナ又は酸素富加バーナであることを特徴とする。
【００１３】本願の請求項７の製造方法は、請求項１，
２，３，４，５，６の何れかにおいて、前記金属酸化物
の粉粒を前記バーナの先端から前記高温火炎中に且つ該
火炎の軸心に沿って噴出供給して加熱し、溶融させるこ
とを特徴とする。
２，３，４，５，６の何れかにおいて、前記金属酸化物
の粉粒を前記バーナの先端から前記高温火炎中に且つ該
火炎の軸心に沿って噴出供給して加熱し、溶融させるこ
とを特徴とする。
【００１４】本願の請求項８の製造方法は、請求項１，
２，３，４，５，６，７の何れかにおいて、前記還元剤
を前記高温火炎中で完全に燃焼しない大きさの粉粒状と
なして、これを前記バーナの先端より前記火炎中に供給
することを特徴とする。
２，３，４，５，６，７の何れかにおいて、前記還元剤
を前記高温火炎中で完全に燃焼しない大きさの粉粒状と
なして、これを前記バーナの先端より前記火炎中に供給
することを特徴とする。
【００１５】本願の請求項９の製造方法は、請求項１，
２，３，４，５，６，７の何れかにおいて、前記還元剤
を含有する溶融金属を前記反応炉内部に投入して前記還
元を行わせることを特徴とする。
２，３，４，５，６，７の何れかにおいて、前記還元剤
を含有する溶融金属を前記反応炉内部に投入して前記還
元を行わせることを特徴とする。
【００１６】本願の請求項１０の製造方法は、請求項
１，２，３，４，５，６，７において、溶融スラグ浴中
にキャリアガスと共に還元剤を吹き込むことを特徴とす
る。
１，２，３，４，５，６，７において、溶融スラグ浴中
にキャリアガスと共に還元剤を吹き込むことを特徴とす
る。
【００１７】本願の請求項１１の製造方法は、請求項
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０の何れかに
おいて、前記バーナに対して供給する燃料と酸素との量
を、該燃料の完全燃焼に必要な量よりも酸素量が不足す
る量で供給してＣＯリッチの還元性火炎を生成させ、該
火炎による還元雰囲気中で前記還元反応を促進させるこ
とを特徴とする。
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０の何れかに
おいて、前記バーナに対して供給する燃料と酸素との量
を、該燃料の完全燃焼に必要な量よりも酸素量が不足す
る量で供給してＣＯリッチの還元性火炎を生成させ、該
火炎による還元雰囲気中で前記還元反応を促進させるこ
とを特徴とする。
【００１８】本願の請求項１２の製造方法は、請求項
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１の何
れかにおいて、前記反応炉内の溶湯中に撹拌ガスを吹き
込んで前記還元反応を促進させることを特徴とする。
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１の何
れかにおいて、前記反応炉内の溶湯中に撹拌ガスを吹き
込んで前記還元反応を促進させることを特徴とする。
【００１９】本願の請求項１３の製造方法は、請求項１
２において、前記撹拌ガスとしてＣＨ4，Ｈ2，ＣＯ等の
還元性ガスを用いることを特徴とする。
２において、前記撹拌ガスとしてＣＨ4，Ｈ2，ＣＯ等の
還元性ガスを用いることを特徴とする。
【００２０】本願の請求項１４の製造方法は、請求項
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１
２，１３の何れかにおいて、前記還元反応に必要な熱量
を前記バーナからだけでなく、アーク加熱，誘導加熱若
しくは溶湯中でのＣＯ反応熱等の他の加熱手段を併用し
て補足することを特徴とする。
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１
２，１３の何れかにおいて、前記還元反応に必要な熱量
を前記バーナからだけでなく、アーク加熱，誘導加熱若
しくは溶湯中でのＣＯ反応熱等の他の加熱手段を併用し
て補足することを特徴とする。
【００２１】
【作用及び発明の効果】上記のように本発明は、金属酸
化物を粉粒状となしてこれを反応炉内においてバーナか
らの高温火炎中に供給して加熱し、溶融させてその溶融
した金属酸化物を、炉内に供給した還元剤とともに反応
させて金属酸化物を還元するもので、本発明によれば、
金属酸化物を粉粒状となしてその表面積を著しく大きく
した状態で火炎中に供給するため、かかる火炎によって
容易にこれを加熱し、溶融させることができ、還元剤と
ともに良好に反応させることができる。これによって酸
素の除去された金属を高収率で得ることができる。
化物を粉粒状となしてこれを反応炉内においてバーナか
らの高温火炎中に供給して加熱し、溶融させてその溶融
した金属酸化物を、炉内に供給した還元剤とともに反応
させて金属酸化物を還元するもので、本発明によれば、
金属酸化物を粉粒状となしてその表面積を著しく大きく
した状態で火炎中に供給するため、かかる火炎によって
容易にこれを加熱し、溶融させることができ、還元剤と
ともに良好に反応させることができる。これによって酸
素の除去された金属を高収率で得ることができる。
【００２２】本発明によれば、上記還元反応のための反
応炉を含む設備が簡単且つ安価な設備で足り、且つラン
ニングコストも安価であって、金属酸化物から還元態と
しての金属を低コストで得ることができる。
応炉を含む設備が簡単且つ安価な設備で足り、且つラン
ニングコストも安価であって、金属酸化物から還元態と
しての金属を低コストで得ることができる。
【００２３】本発明の望ましい態様として、上記金属酸
化物として鉄酸化物を用い、これより上記方法により金
属鉄を得ることができる（請求項２）。更にまたその鉄
酸化物として鉄鉱石を用い、これより上記反応に従って
還元態としての金属鉄を得ることができる（請求項
３）。この場合において本発明では、鉄鉱石を粉粒状に
した状態で反応炉内に投入するため、これをバーナから
の火炎によって容易に加熱し、溶融させることができ、
上記還元反応を良好に行わせることができる。
化物として鉄酸化物を用い、これより上記方法により金
属鉄を得ることができる（請求項２）。更にまたその鉄
酸化物として鉄鉱石を用い、これより上記反応に従って
還元態としての金属鉄を得ることができる（請求項
３）。この場合において本発明では、鉄鉱石を粉粒状に
した状態で反応炉内に投入するため、これをバーナから
の火炎によって容易に加熱し、溶融させることができ、
上記還元反応を良好に行わせることができる。
【００２４】本製造方法では、塊状の鉄鉱石を粉砕した
上で用いることができるのは勿論、予め粉粒状態である
ものを好都合に利用できる。このような粉粒状のものを
用いれば、粉砕コストを節減することができるばかりで
なく、産出量の大部分を占める粉鉱，微粉鉱を効果的に
利用できる。
上で用いることができるのは勿論、予め粉粒状態である
ものを好都合に利用できる。このような粉粒状のものを
用いれば、粉砕コストを節減することができるばかりで
なく、産出量の大部分を占める粉鉱，微粉鉱を効果的に
利用できる。
【００２５】本発明においては、また、上記鉄酸化物と
して製鋼排出物としてのダストを用いることができ、従
来特に利用用途のないものとして廃却されていたダスト
から容易に有用な金属鉄を得ることができる（請求項
４）。尚、鉄酸化物としてこれらの他にスケール，スラ
ッジその他の形態のものを用いることも可能である。
して製鋼排出物としてのダストを用いることができ、従
来特に利用用途のないものとして廃却されていたダスト
から容易に有用な金属鉄を得ることができる（請求項
４）。尚、鉄酸化物としてこれらの他にスケール，スラ
ッジその他の形態のものを用いることも可能である。
【００２６】以上は金属酸化物として鉄酸化物を用いた
場合であるが、本発明においてはかかる金属酸化物とし
てクロム鉱石を用い、これを粉粒状にしてバーナからの
高温火炎中に供給し、そして還元剤により還元反応を起
こさせて、還元態の金属を得ることができる（請求項
５）。
場合であるが、本発明においてはかかる金属酸化物とし
てクロム鉱石を用い、これを粉粒状にしてバーナからの
高温火炎中に供給し、そして還元剤により還元反応を起
こさせて、還元態の金属を得ることができる（請求項
５）。
【００２７】この場合、塊状のクロム鉱石を粉砕した上
で用いることができるのは勿論、予め粉粒状態であるも
のを好都合に利用できる。このような粉粒状のものを用
いれば、粉砕コストを節減することができるばかりでな
く、産出量の大部分を占める粉鉱，微粉鉱を効果的に利
用できる。
で用いることができるのは勿論、予め粉粒状態であるも
のを好都合に利用できる。このような粉粒状のものを用
いれば、粉砕コストを節減することができるばかりでな
く、産出量の大部分を占める粉鉱，微粉鉱を効果的に利
用できる。
【００２８】本発明は、更にこれらの他に金属酸化物と
してニッケル鉱石を用い、これより金属ニッケルを得る
こと或いは他の金属酸化物から対応する金属を得る方法
として適用することも可能である。
してニッケル鉱石を用い、これより金属ニッケルを得る
こと或いは他の金属酸化物から対応する金属を得る方法
として適用することも可能である。
【００２９】本発明においては、上記バーナとして純酸
素バーナ或いは酸素富加バーナを好適に用いることがで
きる（請求項６）。また本発明においては、上記鉄酸化
物その他の金属酸化物の粉粒を直接バーナの先端から高
温の火炎中に且つその火炎の軸心に沿って噴出供給して
加熱し、溶融させることができる（請求項７）。
素バーナ或いは酸素富加バーナを好適に用いることがで
きる（請求項６）。また本発明においては、上記鉄酸化
物その他の金属酸化物の粉粒を直接バーナの先端から高
温の火炎中に且つその火炎の軸心に沿って噴出供給して
加熱し、溶融させることができる（請求項７）。
【００３０】この場合バーナを金属酸化物の反応炉内へ
の供給手段として利用することができるとともに、金属
酸化物の粉粒を確実且つ直接的に火炎中に放出でき、し
かも金属酸化物の粉粒を火炎の軸心方向に噴出するため
に火炎中に長く滞留させることができ、従ってこの方法
によれば設備を更に簡素なものとすることができるとと
もに、金属酸化物を効率良く溶融させることができる。
の供給手段として利用することができるとともに、金属
酸化物の粉粒を確実且つ直接的に火炎中に放出でき、し
かも金属酸化物の粉粒を火炎の軸心方向に噴出するため
に火炎中に長く滞留させることができ、従ってこの方法
によれば設備を更に簡素なものとすることができるとと
もに、金属酸化物を効率良く溶融させることができる。
【００３１】本発明においては、バーナの燃料として重
油，微粉炭，天然ガス等の多種の燃料を利用できる。特
に微粉炭においては産出量が多く、揮発分の多い一般炭
を利用できる。
油，微粉炭，天然ガス等の多種の燃料を利用できる。特
に微粉炭においては産出量が多く、揮発分の多い一般炭
を利用できる。
【００３２】本発明においては、還元剤を反応炉の側方
等から上記金属酸化物の粉粒とは別途に炉内に供給する
ことができるが、かかる還元剤を粉粒状となしてこの還
元剤を上記バーナの先端より火炎中に直接的に供給する
ようになすことができる。
等から上記金属酸化物の粉粒とは別途に炉内に供給する
ことができるが、かかる還元剤を粉粒状となしてこの還
元剤を上記バーナの先端より火炎中に直接的に供給する
ようになすことができる。
【００３３】この場合、炉の側方等に還元剤の供給口や
供給手段等を設ける必要がなく、バーナ自体を還元剤の
供給手段として利用することができ、設備を更に簡素な
ものとすることができるとともに、噴射した還元剤を高
温の火炎中において金属酸化物と効率的に接触させ、還
元反応を良好に行わせることができる。
供給手段等を設ける必要がなく、バーナ自体を還元剤の
供給手段として利用することができ、設備を更に簡素な
ものとすることができるとともに、噴射した還元剤を高
温の火炎中において金属酸化物と効率的に接触させ、還
元反応を良好に行わせることができる。
【００３４】尚バーナの先端から還元剤を直接噴射する
本製造方法の場合、還元剤の粉粒の大きさを、火炎中で
完全に燃焼してしまわないような大きさとしておく必要
がある（請求項８）。
本製造方法の場合、還元剤の粉粒の大きさを、火炎中で
完全に燃焼してしまわないような大きさとしておく必要
がある（請求項８）。
【００３５】本発明においては、また、かかる還元剤を
溶融金属に予め含有させておき、その溶融金属を反応炉
内部に投入することによって還元剤を炉内に供給するよ
うになすこともできる（請求項９）。
溶融金属に予め含有させておき、その溶融金属を反応炉
内部に投入することによって還元剤を炉内に供給するよ
うになすこともできる（請求項９）。
【００３６】本発明では、溶融スラグ浴中にキャリアガ
スと共に直接還元剤を吹き込むことができる（請求項１
０）。
スと共に直接還元剤を吹き込むことができる（請求項１
０）。
【００３７】この場合、還元剤が気相中に飛散するのを
防ぐことができるばかりでなく、キャリアガスと共にス
ラグ浴を撹拌し、効果的に還元反応を行わせることがで
きる。
防ぐことができるばかりでなく、キャリアガスと共にス
ラグ浴を撹拌し、効果的に還元反応を行わせることがで
きる。
【００３８】本発明では更に、還元剤の供給方法として
請求項８，９，１０を複数に組み合わせて実施すること
ができる。
請求項８，９，１０を複数に組み合わせて実施すること
ができる。
【００３９】本発明では、還元剤としてコークス粉粒，
石炭粉粒，アルミ灰等は勿論、重油等の液体燃料も使用
することができる。
石炭粉粒，アルミ灰等は勿論、重油等の液体燃料も使用
することができる。
【００４０】本発明では、上記バーナに対して酸素より
も燃料を多く供給し、以てバーナからＣＯリッチの還元
性火炎を生成させ、その火炎による還元雰囲気中で上記
還元反応を促進させるようにすることができる（請求項
１１）。このようにした場合、金属酸化物の還元反応を
更に良好に行わせることができるとともに、炉内に投入
すべき還元剤の量を減らすことができ、製造コストをよ
り安価となすことができる。
も燃料を多く供給し、以てバーナからＣＯリッチの還元
性火炎を生成させ、その火炎による還元雰囲気中で上記
還元反応を促進させるようにすることができる（請求項
１１）。このようにした場合、金属酸化物の還元反応を
更に良好に行わせることができるとともに、炉内に投入
すべき還元剤の量を減らすことができ、製造コストをよ
り安価となすことができる。
【００４１】本発明においては、反応炉内の溶湯中に撹
拌ガスを吹き込んで溶湯を撹拌させるのが良く、このよ
うにすることによって還元反応を促進させることがで
き、より高い収率で金属を得ることができる（請求項１
２）。
拌ガスを吹き込んで溶湯を撹拌させるのが良く、このよ
うにすることによって還元反応を促進させることがで
き、より高い収率で金属を得ることができる（請求項１
２）。
【００４２】ここで撹拌ガスとしてはＮ2，Ａｒ等の不
活性ガスを用いることもできるが、ＣＨ4，Ｈ2，ＣＯ等
の還元性ガスを用いることもできる（請求項１３）。撹
拌ガスとしてこのような還元性ガスを用いた場合、上記
還元反応を更に促進することができる。
活性ガスを用いることもできるが、ＣＨ4，Ｈ2，ＣＯ等
の還元性ガスを用いることもできる（請求項１３）。撹
拌ガスとしてこのような還元性ガスを用いた場合、上記
還元反応を更に促進することができる。
【００４３】本発明においては、基本的にバーナからの
火炎によって還元反応に必要な熱量を確保することが可
能であるが、場合によってアーク加熱，誘導加熱若しく
は溶湯中でのＣＯ反応熱等の他の加熱手段を併用するこ
とによって必要な熱量を補足することも可能である（請
求項１４）。
火炎によって還元反応に必要な熱量を確保することが可
能であるが、場合によってアーク加熱，誘導加熱若しく
は溶湯中でのＣＯ反応熱等の他の加熱手段を併用するこ
とによって必要な熱量を補足することも可能である（請
求項１４）。
【００４４】
【実施例】次に本発明の実施例を以下に具体的に説明す
る。 〈実施例１〉図１において１０は炉体で、その上部に酸
素バーナ１２が下向きに配設されている。ここで酸素バ
ーナ１２は、図２に示しているように先端面の中心部に
燃料の噴射孔１４を有し、その外側に一次酸素の噴射孔
１６を、更にその外側に粉粒の噴射孔２０を、更にその
外側、つまり最外周位置に二次酸素の噴射孔１８をそれ
ぞれ同心状に配した形態をなしている。
る。 〈実施例１〉図１において１０は炉体で、その上部に酸
素バーナ１２が下向きに配設されている。ここで酸素バ
ーナ１２は、図２に示しているように先端面の中心部に
燃料の噴射孔１４を有し、その外側に一次酸素の噴射孔
１６を、更にその外側に粉粒の噴射孔２０を、更にその
外側、つまり最外周位置に二次酸素の噴射孔１８をそれ
ぞれ同心状に配した形態をなしている。
【００４５】本例では、表１に示す組成の鉄鉱石を１５
０メッシュ以下９０％の粉粒状に粉砕し、エアをキャリ
アガスとしてこれを酸素バーナ１２に供給した。また併
せて粒の大きさが２〜５ｍｍとなしたコークス粒を同じ
くエアをキャリアガスとして酸素バーナ１２に供給し
た。
０メッシュ以下９０％の粉粒状に粉砕し、エアをキャリ
アガスとしてこれを酸素バーナ１２に供給した。また併
せて粒の大きさが２〜５ｍｍとなしたコークス粒を同じ
くエアをキャリアガスとして酸素バーナ１２に供給し
た。
【００４６】
【表１】
【００４７】ここでコークス粒として２〜５ｍｍの大き
さの粒を用いるようにしたのは、コークス粒を酸素バー
ナ１２から火炎中に噴出させたときにコークス粒がバー
ナ中で燃え尽きてしまわずに大部分が還元剤として残る
ようにするためである。
さの粒を用いるようにしたのは、コークス粒を酸素バー
ナ１２から火炎中に噴出させたときにコークス粒がバー
ナ中で燃え尽きてしまわずに大部分が還元剤として残る
ようにするためである。
【００４８】併行してこの酸素バーナ１２に対し、燃料
としての重油と酸素（Ｏ2）とを供給してそれらを各噴
射孔１４，１６，１８から炉内部に噴射させ、炉内部で
高温の火炎を生成させた。そしてその火炎中に鉄鉱石の
粉粒（粉鉱）とコークス粒との混合粉粒体を噴射して鉄
鉱石の粉粒を溶融させ、還元反応を行わせた。
としての重油と酸素（Ｏ2）とを供給してそれらを各噴
射孔１４，１６，１８から炉内部に噴射させ、炉内部で
高温の火炎を生成させた。そしてその火炎中に鉄鉱石の
粉粒（粉鉱）とコークス粒との混合粉粒体を噴射して鉄
鉱石の粉粒を溶融させ、還元反応を行わせた。
【００４９】尚、それぞれの供給量は以下の量とした。 重油 ８００ｌ／Ｈ Ｏ2 １６００Ｎｍ3／Ｈ 粉鉱石 ２．８ｔ／Ｈ コークス粒 ０．７５ｔ／Ｈ
【００５０】ここで重油と酸素の供給量は、重油が完全
燃焼するに必要な量で供給した。また炉体１０は予めＣ
ａＯ ４００ｋｇ，ＣａＦ2 １００ｋｇを投入後４時間
の予熱を行った。
燃焼するに必要な量で供給した。また炉体１０は予めＣ
ａＯ ４００ｋｇ，ＣａＦ2 １００ｋｇを投入後４時間
の予熱を行った。
【００５１】更に粉鉱石のキャリアガスとしてのエアは
１００Ｎｍ3／Ｈの量で流し、またコークス粉粒搬送用
のキャリアガスとしてのエアは２０Ｎｍ3／Ｈの量で流
した。また還元反応に際して炉底から撹拌ガスとしてＮ
2ガスを１５Ｎｍ3／Ｈの量で吹き出させた。
１００Ｎｍ3／Ｈの量で流し、またコークス粉粒搬送用
のキャリアガスとしてのエアは２０Ｎｍ3／Ｈの量で流
した。また還元反応に際して炉底から撹拌ガスとしてＮ
2ガスを１５Ｎｍ3／Ｈの量で吹き出させた。
【００５２】上記操作を１時間行った後、スラグと溶鋼
（溶湯）を別々に出滓，出鋼した。このとき溶鋼温度は
１５４０℃であり、溶鋼量は１．６６ｔであった。この
溶鋼中には０．４％のＣが含まれていた。また排ガス温
度は約１５８０℃であった。一方、スラグ量は０．７３
ｔであり、その成分を調べたところ表２の如くであっ
た。
（溶湯）を別々に出滓，出鋼した。このとき溶鋼温度は
１５４０℃であり、溶鋼量は１．６６ｔであった。この
溶鋼中には０．４％のＣが含まれていた。また排ガス温
度は約１５８０℃であった。一方、スラグ量は０．７３
ｔであり、その成分を調べたところ表２の如くであっ
た。
【００５３】
【表２】
【００５４】この結果から、Ｆｅ2Ｏ3からＦｅの回収率
を計算したところ９４％であった。溶鋼のマスバランス
では０．０８ｔが不明であるが、これはダスト中及び炉
体１０内に残留したスプラッシュ中に含まれるものと思
われる。
を計算したところ９４％であった。溶鋼のマスバランス
では０．０８ｔが不明であるが、これはダスト中及び炉
体１０内に残留したスプラッシュ中に含まれるものと思
われる。
【００５５】〈実施例１−１〉上記実施例と同様の手法
で且つ重油と酸素の量をそれぞれ重油 ８５０ｌ／Ｈ，
Ｏ2 １５００Ｎｍ3／Ｈの量で、即ち重油が不完全燃焼
するような量でそれらを供給した。また併せてコークス
粒を上記実施例よりも少ない量、具体的には０．６５ｔ
／Ｈの量で供給した。
で且つ重油と酸素の量をそれぞれ重油 ８５０ｌ／Ｈ，
Ｏ2 １５００Ｎｍ3／Ｈの量で、即ち重油が不完全燃焼
するような量でそれらを供給した。また併せてコークス
粒を上記実施例よりも少ない量、具体的には０．６５ｔ
／Ｈの量で供給した。
【００５６】この結果、最終的に得られた溶鋼量は１．
６９ｔであり、また０．０７ｔの溶鋼がダスト中及び炉
体１０内に残留したスプラッシュ中等に失われた。更に
スラグ組成はＴ・Ｆｅ（トータルＦｅ）：２．０％，Ｃ
ａＯ：６６％，ＳｉＯ2：２２％，Ａｌ2Ｏ3：６％，Ｍ
ｇＯ：２％であった。
６９ｔであり、また０．０７ｔの溶鋼がダスト中及び炉
体１０内に残留したスプラッシュ中等に失われた。更に
スラグ組成はＴ・Ｆｅ（トータルＦｅ）：２．０％，Ｃ
ａＯ：６６％，ＳｉＯ2：２２％，Ａｌ2Ｏ3：６％，Ｍ
ｇＯ：２％であった。
【００５７】〈実施例２〉図３に示す設備及び方法に従
って、表３に示す成分の電炉ダストを溶融し、還元処理
した。ここでダストは表４に示す粒度の微粉である。
って、表３に示す成分の電炉ダストを溶融し、還元処理
した。ここでダストは表４に示す粒度の微粉である。
【００５８】
【表３】
【００５９】
【表４】
【００６０】本例では、炉体１０をＣａＯ ４００ｋ
ｇ，ＣａＦ2 １００ｋｇ投入して予熱した後、以下の条
件で酸素バーナ１２から重油，Ｏ2，電炉ダストを炉体
１０内部に噴射して、電炉ダストを酸素バーナ１２から
の高温火炎にて溶融させるとともに、炉壁に取り付けた
ノズル２２から炉中心に向けてコークス粉を投入した。
また炉底よりＮ2ガスを噴出して溶湯の撹拌を行った。
ｇ，ＣａＦ2 １００ｋｇ投入して予熱した後、以下の条
件で酸素バーナ１２から重油，Ｏ2，電炉ダストを炉体
１０内部に噴射して、電炉ダストを酸素バーナ１２から
の高温火炎にて溶融させるとともに、炉壁に取り付けた
ノズル２２から炉中心に向けてコークス粉を投入した。
また炉底よりＮ2ガスを噴出して溶湯の撹拌を行った。
【００６１】 重油 ９００ｌ／Ｈ Ｏ2 １６００Ｎｍ3／Ｈ ダスト ３．０ｔ／Ｈ コークス粉 ０．４８ｔ／Ｈ ここでコークス粉は０．１〜２ｍｍの粒度のものを使用
した。また酸素供給量は、重油が完全燃焼するに必要な
量の８９％で供給した。
した。また酸素供給量は、重油が完全燃焼するに必要な
量の８９％で供給した。
【００６２】このように酸素の供給量を重油が完全燃焼
するに必要な量よりも少なくしたのは次の理由によるも
のである。即ちダスト中１８％含まれているＺｎＯは酸
素との親和力が弱く、高温下且つＣＯガス雰囲気中で比
較的容易に還元できる。
するに必要な量よりも少なくしたのは次の理由によるも
のである。即ちダスト中１８％含まれているＺｎＯは酸
素との親和力が弱く、高温下且つＣＯガス雰囲気中で比
較的容易に還元できる。
【００６３】このことは次のような予備実験で確認し
た。即ち、ノズル２２からコークス粉を投入しないで溶
融のみを行った場合の実験において、溶融スラグ中のＺ
ｎＯは Ｏ2−重油が当量の場合・・・・ＺｎＯ％＝９ Ｏ2が当量の８９％の場合・・・ＺｎＯ％＝２ であった。これは火炎のＣＯ雰囲気中でかなりの量のＺ
ｎＯが還元されることを意味している。ここで還元され
たＺｎはこの温度では気化したガス体であり、排ガスと
ともに炉外へ排出され、空気導入部分で再酸化される。
た。即ち、ノズル２２からコークス粉を投入しないで溶
融のみを行った場合の実験において、溶融スラグ中のＺ
ｎＯは Ｏ2−重油が当量の場合・・・・ＺｎＯ％＝９ Ｏ2が当量の８９％の場合・・・ＺｎＯ％＝２ であった。これは火炎のＣＯ雰囲気中でかなりの量のＺ
ｎＯが還元されることを意味している。ここで還元され
たＺｎはこの温度では気化したガス体であり、排ガスと
ともに炉外へ排出され、空気導入部分で再酸化される。
【００６４】従ってこのように酸素供給量を少なくする
ことにより酸素バーナ１２からの火炎中でＺｎＯの還元
を促進させることができ、これによりノズル２２から投
入する還元用コークス粉の量を減らすことができ、その
分コストを低減することができる。
ことにより酸素バーナ１２からの火炎中でＺｎＯの還元
を促進させることができ、これによりノズル２２から投
入する還元用コークス粉の量を減らすことができ、その
分コストを低減することができる。
【００６５】上記処理を１時間行った後、スラグと溶融
金属とを別々に出滓及び出湯した。このとき溶鋼温度は
１５８０℃で、溶鋼量は１．１８ｔであった。また溶鋼
成分中のＣは０．４％であり、ＺｎＯ，ＰｂＯはそれぞ
れ０．１％以下であった。更にスラグ成分は表５に示す
通りで、その量は１．０２ｔであった。
金属とを別々に出滓及び出湯した。このとき溶鋼温度は
１５８０℃で、溶鋼量は１．１８ｔであった。また溶鋼
成分中のＣは０．４％であり、ＺｎＯ，ＰｂＯはそれぞ
れ０．１％以下であった。更にスラグ成分は表５に示す
通りで、その量は１．０２ｔであった。
【００６６】
【表５】
【００６７】本実施例では、炉体１０からの排ガス中に
含まれる二次ダストをサイクロンセパレータ２４に通し
た上、バグ集塵機２６に採集した。ここで二次ダストを
サイクロンセパレータ２４に通した理由は、粗粒ダスト
をここで捕集し、微粒であるＺｎＯをバグ集塵機２６で
濃縮するためである。バグ集塵機２６で採集した二次ダ
スト中のＺｎＯ濃度は５８％であり、これは回収ＺｎＯ
として再利用できるものであった。
含まれる二次ダストをサイクロンセパレータ２４に通し
た上、バグ集塵機２６に採集した。ここで二次ダストを
サイクロンセパレータ２４に通した理由は、粗粒ダスト
をここで捕集し、微粒であるＺｎＯをバグ集塵機２６で
濃縮するためである。バグ集塵機２６で採集した二次ダ
スト中のＺｎＯ濃度は５８％であり、これは回収ＺｎＯ
として再利用できるものであった。
【００６８】〈実施例３〉表６に示す成分のクロム鉱石
を２００メッシュ以下９２％の粉粒状に粉砕した。そし
て図４に示す設備及び方法にて炉体１０をＣａＯ ６０
０ｋｇ，ＣａＦ2１５０ｋｇを投入して予熱した後、こ
のクロム鉱石の粉粒を以下の条件で酸素バーナ１２から
噴射して溶融させるとともに、炉壁に取り付けたノズル
２２から炉中心に向けてコークス粉を投入した。また併
せて炉底よりＮ2ガスを噴出させて溶湯の撹拌を行っ
た。 重油 ８００ｌ／Ｈ Ｏ2 １６００Ｎｍ3／Ｈ 粉鉱石 ２．５ｔ／Ｈ コークス粉 ０．５２ｔ／Ｈ ここでコークス粉は０．１〜２ｍｍものを用いた。また
重油とＯ2の供給量は重油が完全燃焼する量とした。
を２００メッシュ以下９２％の粉粒状に粉砕した。そし
て図４に示す設備及び方法にて炉体１０をＣａＯ ６０
０ｋｇ，ＣａＦ2１５０ｋｇを投入して予熱した後、こ
のクロム鉱石の粉粒を以下の条件で酸素バーナ１２から
噴射して溶融させるとともに、炉壁に取り付けたノズル
２２から炉中心に向けてコークス粉を投入した。また併
せて炉底よりＮ2ガスを噴出させて溶湯の撹拌を行っ
た。 重油 ８００ｌ／Ｈ Ｏ2 １６００Ｎｍ3／Ｈ 粉鉱石 ２．５ｔ／Ｈ コークス粉 ０．５２ｔ／Ｈ ここでコークス粉は０．１〜２ｍｍものを用いた。また
重油とＯ2の供給量は重油が完全燃焼する量とした。
【００６９】
【表６】
【００７０】上記操作を１時間行って粉鉱石を溶融さ
せ、還元した後、スラグと溶融金属とを別々に出滓及び
出湯した。このとき溶融金属温度は１５８０℃であり、
溶融金属量は１．１５ｔであった。またその溶融金属成
分は表７に示すようなものであった。一方スラグ量は
１．４４ｔであり、その成分は表８に示す通りであっ
た。尚、排ガス温度は１５１０℃であった。
せ、還元した後、スラグと溶融金属とを別々に出滓及び
出湯した。このとき溶融金属温度は１５８０℃であり、
溶融金属量は１．１５ｔであった。またその溶融金属成
分は表７に示すようなものであった。一方スラグ量は
１．４４ｔであり、その成分は表８に示す通りであっ
た。尚、排ガス温度は１５１０℃であった。
【００７１】
【表７】
【００７２】
【表８】
【００７３】〈実施例４〉図５に示す設備及び方法にて
炉体１０をＣａＯ ６００ｋｇ，ＣａＦ2 １５０ｋｇを
投入して予熱後、表９に示す成分の溶鋼１０．５ｔを炉
体１０内に投入した。
炉体１０をＣａＯ ６００ｋｇ，ＣａＦ2 １５０ｋｇを
投入して予熱後、表９に示す成分の溶鋼１０．５ｔを炉
体１０内に投入した。
【００７４】
【表９】
【００７５】この溶鋼に対し、表１０に示す成分で且つ
２００メッシュ以下９２％に粉砕したクロム鉱石を、下
記の条件で酸素バーナ１２により炉内に噴出して溶融さ
せた。また併せて炉底よりＮ2ガスを噴出させて溶湯の
撹拌を行った。尚、クロム粉鉱石を噴出させて溶融を行
う直前の溶鋼温度は１４８０℃であった。 重油 ８００ｌ／Ｈ Ｏ2 １６００Ｎｍ3／Ｈ クロム粉鉱石 ２．５ｔ／Ｈ
２００メッシュ以下９２％に粉砕したクロム鉱石を、下
記の条件で酸素バーナ１２により炉内に噴出して溶融さ
せた。また併せて炉底よりＮ2ガスを噴出させて溶湯の
撹拌を行った。尚、クロム粉鉱石を噴出させて溶融を行
う直前の溶鋼温度は１４８０℃であった。 重油 ８００ｌ／Ｈ Ｏ2 １６００Ｎｍ3／Ｈ クロム粉鉱石 ２．５ｔ／Ｈ
【００７６】
【表１０】
【００７７】上記処理を１時間行ってクロム鉱石の溶融
及び還元反応を行わせた後、スラグと溶湯とを別々に出
滓及び出湯した。このとき溶湯（溶鋼）成分は表１１の
通りであり、また溶湯量（溶鋼量）は１１．７ｔ、溶湯
温度は１５６０℃であった。一方、スラグ成分は表１２
に示す通りでスラグ量は約１．９ｔであった。
及び還元反応を行わせた後、スラグと溶湯とを別々に出
滓及び出湯した。このとき溶湯（溶鋼）成分は表１１の
通りであり、また溶湯量（溶鋼量）は１１．７ｔ、溶湯
温度は１５６０℃であった。一方、スラグ成分は表１２
に示す通りでスラグ量は約１．９ｔであった。
【００７８】
【表１１】
【００７９】
【表１２】
【００８０】本実施例では、投入した溶鋼と出湯した溶
鋼の量及び成分から、溶鋼中のＣを還元剤として１．２
ｔの溶融金属が得られたことになる。また、図中破線で
示すようにスラグ浴中に炭材を吹き込んで上記処理を行
った結果、還元剤を補給することになり、連続して還元
態金属を得ることができた。
鋼の量及び成分から、溶鋼中のＣを還元剤として１．２
ｔの溶融金属が得られたことになる。また、図中破線で
示すようにスラグ浴中に炭材を吹き込んで上記処理を行
った結果、還元剤を補給することになり、連続して還元
態金属を得ることができた。
【００８１】この場合、炭材として石炭粉を使用し、ス
ラグ浴中に吹き込んだ場合と、スラグ上面壁より吹き込
んだ場合の比較実験を行った結果、前者の方がスラグ還
元率が良好であった。
ラグ浴中に吹き込んだ場合と、スラグ上面壁より吹き込
んだ場合の比較実験を行った結果、前者の方がスラグ還
元率が良好であった。
【００８２】以上本発明の幾つかの実施例を詳述したが
これはあくまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱
しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能で
ある。
これはあくまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱
しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能で
ある。
【図１】本発明の実施例において用いた設備の図であ
る。
る。
【図２】図１における酸素バーナの要部の図である。
【図３】本発明の他の実施例において用いた設備の図で
ある。
ある。
【図４】本発明の更に他の実施例において用いた設備の
図である。
図である。
【図５】本発明の更に他の実施例において用いた設備の
図である。
図である。
１０ 炉体 １２ 酸素バーナ １４，１６，１８，２０ 噴射孔
Claims (14)
- 【請求項１】 金属酸化物を粉粒状となし、これを反応
炉内においてバーナからの高温火炎中に供給して加熱
し、溶融させるとともに該反応炉内に還元剤を供給して
該溶融した金属酸化物と該還元剤とを反応させて該金属
酸化物を還元し、金属を得ることを特徴とする金属酸化
物から金属を得る製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、前記金属酸化物とし
て鉄酸化物を用い、前記還元反応により金属鉄を得るこ
とを特徴とする金属酸化物から金属を得る製造方法。 - 【請求項３】 請求項２において、前記鉄酸化物として
鉄鉱石を用い、これを粉粒状にして前記バーナからの高
温火炎中に供給し、以て金属鉄を得ることを特徴する金
属酸化物から金属を得る製造方法。 - 【請求項４】 請求項２において、前記鉄酸化物として
製鋼排出物としてのダストを用い、前記還元反応にて金
属鉄を得ることを特徴とする金属酸化物から金属を得る
製造方法。 - 【請求項５】 請求項１において、前記金属酸化物とし
てクロム鉱石を用い、これを粉粒状にして前記バーナか
らの高温火炎中に供給することを特徴とする金属酸化物
から金属を得る製造方法。 - 【請求項６】 請求項１，２，３，４，５の何れかにお
いて、前記バーナが純酸素バーナ又は酸素富加バーナで
あることを特徴とする金属酸化物から金属を得る製造方
法。 - 【請求項７】 請求項１，２，３，４，５，６の何れか
において、前記金属酸化物の粉粒を前記バーナの先端か
ら前記高温火炎中に且つ該火炎の軸心に沿って噴出供給
して加熱し、溶融させることを特徴とする金属酸化物か
ら金属を得る製造方法。 - 【請求項８】 請求項１，２，３，４，５，６，７の何
れかにおいて、前記還元剤を前記高温火炎中で完全に燃
焼しない大きさの粉粒状となして、これを前記バーナの
先端より前記火炎中に供給することを特徴とする金属酸
化物から金属を得る製造方法。 - 【請求項９】 請求項１，２，３，４，５，６，７の何
れかにおいて、前記還元剤を含有する溶融金属を前記反
応炉内部に投入して前記還元を行わせることを特徴とす
る金属酸化物から金属を得る製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１，２，３，４，５，６，７に
おいて、溶融スラグ浴中にキャリアガスと共に還元剤を
吹き込むことを特徴とする金属酸化物から金属を得る製
造方法。 - 【請求項１１】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０の何れかにおいて、前記バーナに対して供
給する燃料と酸素との量を、該燃料の完全燃焼に必要な
量よりも酸素量が不足する量で供給してＣＯリッチの還
元性火炎を生成させ、該火炎による還元雰囲気中で前記
還元反応を促進させることを特徴とする金属酸化物から
金属を得る製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１の何れかにおいて、前記反応炉内の
溶湯中に撹拌ガスを吹き込んで前記還元反応を促進させ
ることを特徴とする金属酸化物から金属を得る製造方
法。 - 【請求項１３】 請求項１２において、前記撹拌ガスと
してＣＨ4，Ｈ2，ＣＯ等の還元性ガスを用いることを特
徴とする金属酸化物から金属を得る製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２，１３の何れかにおいて、前
記還元反応に必要な熱量を前記バーナからだけでなく、
アーク加熱，誘導加熱若しくは溶湯中でのＣＯ反応熱等
の他の加熱手段を併用して補足することを特徴とする金
属酸化物から金属を得る製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14663696A JPH09310126A (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 金属酸化物から金属を得る製造方法 |
| US08/852,296 US6001148A (en) | 1996-05-16 | 1997-05-07 | Process for obtaining metal from metal oxide |
| DE1997120420 DE19720420A1 (de) | 1996-05-16 | 1997-05-15 | Verfahren zur Herstellung eines Metalls aus einem Metalloxid |
| KR1019970019510A KR100515280B1 (ko) | 1996-05-16 | 1997-05-16 | 금속산화물로부터금속을얻는방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14663696A JPH09310126A (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 金属酸化物から金属を得る製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09310126A true JPH09310126A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=15412217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14663696A Pending JPH09310126A (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 金属酸化物から金属を得る製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6001148A (ja) |
| JP (1) | JPH09310126A (ja) |
| KR (1) | KR100515280B1 (ja) |
| DE (1) | DE19720420A1 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006144039A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-06-08 | Daido Steel Co Ltd | 還元金属の回収方法およびこれに使用する金属還元炉 |
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