JPS58100640A - クロム鉱石の予備還元法 - Google Patents

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】 本発明は、フェロクロム製造のためのクロム鉱石の流動
予備還元方法Ｋ１１ｌする。

クロム鉱石の資源は低品位化、粉鉱化の傾向にある。ク
ロム鉱石の製錬によるフェロクロムの製造は通常電気炉
によっているが、電力原単位は数千ｘｗｎ／ｌＫも達し
、きわめてコスト高となる。

最近は電力によらないフェロクロムその他の合金鉄製造
技術としての溶融還元法が注目されている。本発明者ら
はさきに予備還元炉と溶融還元炉とを直列に結合した装
置を用い、粉粒状鉱石から溶融金属を製造する方法を提
案したが、その方法は各種鉱石の製錬に応用可能であ如
、当然クロム鉱石からのフェロクロム製造にも応用でき
る。

しかし、クロム鉱石のように難還元性の鉱石の予備還元
炉に溶融還元炉からの高温の排ガスを還元ガスとして使
用する場合に、酸化クロム（Ｃｒｔ　Ｏｓ　）がりｐム
鉱石中に含まれる酸化鉄（Ｆｅｄ）に比し還元されにく
いので、クロム鉱石全体としての予備還元率が上がらな
いという問題がある。

また本発明者らはクロム鉱石の予備還元方法として重油
や石炭などの還元剤を用いる方法につぃても提案してい
るが、反応炉内温度を１１００〜１３００”Ｃに保持す
る必要があわ、溶融還元炉からの排ガス温度が低い場合
には適さない。

クロム鉱石をもつと低温で還元する場合の還元剤として
メタン（ＣＨ４）が有効であることが文献で知られてい
る。メタンとして液化天然ガス（ＬＮＧ）を使用するこ
とはコスト高となシ実用的ではない。本発明者らは製鉄
所内で容易に利用可能なメタン源としてコークス炉ガス
圧着目した。

しかし、コークス炉ガスを用いた流動層還元装置による
クロム鉱石の還元実験では第１図の人曲線に示すように
、還元源［１０００°Ｃ以下では還元率がほとんど上昇
せず、１０００°Ｃ以上では、クロム鉱石粒子が互いに
粘着し流動化状態を維持することができない。

コークス炉ガスの組成は次に示すように、メタン以外に
アセチレン、エチレン、エタンなどの炭化水素Ｃｔｎ　
Ｈｎ　＋ＣｏｔおよびＨ，Ｏも含有する。

Ｃ−Ｈ４２０〜２６チ Ｈ，５７〜６５％ ＣＯ５〜８９１＋ Ｃｏ、　　　　　　１〜３チ Ｎ、　　　　　　　２〜４− ＣｍＨｎ　　　　　２〜３　％ Ｈ，０２〜３− 従って、コークス炉ガスは、メタンのみの場合とは還元
挙動が異なってくる。また、予備還元炉ではコークス炉
ガスを単独で用いることはなく、溶融還元炉からの高温
の排ガスと混合することに対する考慮も必要である。

以上の実状に鑑み、本発明者らは、コークス炉ガスを用
いる低温のクロム鉱石の予備還元操業方法を見出すため
各種の実験を行なった結果、本発明に到達したものであ
る。

本発明の要旨とするところは、予備還元炉と溶融還元炉
とからなる装置を用い溶融還元炉排ガスを予備還元炉に
導入し粉粒状鉱石を流動予備還元したのち溶融還元炉に
供給して溶融金属を製造するクロム鉱石の予備還元方法
において、予備還元炉にコークス炉ガスを、溶融還元炉
排ガス導入量０１０〜７０チ、予備還元炉供給クロム鉱
石量に対して４００〜１２０ＯＮ／７／／を一鉱石の範
囲で供給すると共に１予備量元炉流動層内の炭材量が鉱
石量に対して１０〜６０チを維持するように炭材を供給
し、かつ必要に応じて酸素または空気を供給して予備還
元温度を９００〜１１００℃に保持し、炭材の混入した
予備還元鉱石を排出することを特徴とするクロム鉱石の
予備還元法に存する。

コークス炉ガス中に含まれるＣＯｌやＨ，Ｏは還元反応
を阻害するので、これに対処するためには、クロム鉱石
にコークスや石炭などの炭材を添加することが有効であ
る。よく知られているように１１００’Ｃ以下の還元温
度では、コークスや石炭などの炭材による還元速度はか
な）小さい。しかし、炭材とコークス炉ガス中のＣＯ，
やＨ２０がツルージョンロス反応を起こしてＣＯやＨｌ
に転換することＫよって結果として還元反応が促進され
ることになる。また炭材をクロム鉱石に添加することに
よって、還元温度を１０００°Ｃ以上にしてもクロム鉱
石粒子が相互に粘着し合うことによる流動化阻害を防止
することができる０例えば、第１図のＢＩＭｌｌｌは、
クロム鉱石８５−１炭材１５−の装入物をコークス炉ガ
ス３０哄、還元ガス７０−の還元ガスで還元したときの
温度と還元率との関係を示し、流動化阻害を防止できた
ので還元温度を高めることができ、還元率が増加した。

クロム鉱石に混入する炭材の混入比率は、炭材がクロム
鉱石に対して１０チ以下ではクロム鉱石粒子相互の粘着
（焼結現象）による流動化阻害を防止する効果が少なく
、６〇−以上では体積が嵩みすぎて反応容積わたりの生
産性が減少するので、１０〜６０チが適当である。

混入する炭材の粒径はクロム鉱石の粒径と差があ如すぎ
ると偏析を起すので同程度の粒径であることが望ましい
。実験に使用したクロム鉱石の粒径Ｆｉ４８〜１００メ
ツシュ８０チ以上であり、これに対して混入した炭材の
粒径は４８〜１００メツシユのものを用いた。

次に、コークス炉ガスとＣＯやＨ３等の他の還元ガスと
の比率を変化させて還元率との関係を調べた結果を第２
図に示す。第２図の曲線Ｃは還元温度ｔｏｏｏ’ｃ％−
線りは還元温度１１００°Ｃの場合である。第２図から
、コークス炉ガスの混入により還元率を高めることがで
きることが明らかである。コークス炉ガスの混入比率が
１（ｌ以下では効果が少なくまた、過多となっても効果
が減するので還元ガスに対して１０〜７０チの範囲が好
適である。

鉱石量に対するコークス炉カス量と還元率との関係を第
３図に示す。図中曲線Ｅは還元温度１０００°Ｃ１曲線
Ｆは１１００”Ｃの場合である。

第３図からコークス炉ガス量は４００　Ｎｖｌ／　を−
鉱石以上は必要で６００　Ｎｒｄ／を一鉱石附近が最も
還元率が高く、それ以上では逆に還元率は減少傾向とな
る。コスト面も考慮すれば１２００　Ｎｖｌ／ｌ−鉱石
程度が上限となる。

第４図は本発明方法の実施に用いられる流動予備還元炉
の実施例を模式的に示す断面図である。

予備還元炉１は流動層反応器からなり、形状は通常竪形
円筒形である。粉状のクロム鉱石はクロム鉱石供給口３
よ如予備還元炉内に供給され流動層２を形成する。予備
還元炉１内で予備還元されたり四ム鉱石は予備還元鉱排
出口４から排出され溶融還元炉（図示せず）へ輸送され
て吹き込まれる。コークスや石炭などの炭材およびフラ
ックス等はクロム鉱石と混合して供給してもよく、また
別の供給口５，５から供給することもできる。

溶融還元炉からの高温の排ガスは、流動層の下部の供給
口８から供給される。ガス分散板９は必要に応じて設け
ることができる。

コークス炉ガスは予備還元炉１の側面の供給口６から供
給する。溶融還元炉からの高温の排ガスと混合して排ガ
ス供給口８から供給することもできる。

流動予備還元炉１を用いて、還元温度を９００〜１１０
０°Ｃ１炭材供給量を流動層内における炭材とクロム鉱
石との比率が１０〜６０チを維持す　　　゛る量、コー
クス炉ガス供給量をクロム鉱石を当如４００〜１２０Ｏ
ＮｔＩｌ、溶融還元炉排ガス量に対して１０〜７０チの
操業条件下でクロム鉱゛石の予備還元を行なうことによ
って、クロム鉱石の予備還元率２０〜６０チを達成する
ことができる。

溶融還元炉からの排ガスの顕熱だけで必要な還元温度の
９００〜１１００’Ｃを維持できない場合は、予備還元
炉の排出口１０から排出される排ガスとの熱交換による
クロム鉱石の予熱が必要でおる。クロム鉱石の予熱方法
としては流動層を多段にする方法やサスペンション・プ
レヒーターｅ用いる方法が適当である。

溶融還元炉からの高温排ガスの顕熱と装入鉱石を予熱す
ることとによっても熱量が不足する場合は、酸素または
高温の空気を供給ロアから供給して炭材をＣＯまで部分
燃焼させた燃焼熱を利用することができる。

予備還元鉱排出口４から排出される予備還元鉱石中に混
入する粉状炭材は、予備還元鉱と共に溶融還元炉に吹き
込まれて還元剤および燃料として消費されることになる
。従って、溶融還元炉に装入するコークス量が減少し、
塊状コークスを節約することができる大きな利点がおる
。

本発明方法によれば、コークス炉ガスと炭材とを使用す
ることＫよ如、従来、溶融還元炉の排ガスだけでは還元
のしにくいクロム鉱石を比較的低温で予備還元すること
ができる。

本発明の効果をまとめると次のようになる。

（１）　　＄１鉄所内で入手容易なコークス炉ガスをメ
タン源として使用できる。

（２）クロム鉱石に炭材を混入することによって、コー
クス炉ガスの還元力を高めることができる。

（３）炭材を添加することＫよって、クロム鉱石粒子が
粘着することを防止できるので還元温度を高めることが
でき、予備還元率を上げることができる。

（４）溶融還元炉排ガスの顕熱だけでは還元温度が維持
できないときは、酸素や高温空気を吹き込んで炭材の燃
焼熱を利用できる。

（５）予備還元鉱とともに炭材が溶融還元炉へ吹き込ま
れるので、溶融還元炉のコークス消費量を減少すること
ができる。すなわち塊状コークスを粉状の炭材で代替す
ることができる。

次に本発明の実施例を以下に示す。

実施例 １）・クロム鉱石：フィリピン産クロム鉱石組成：　Ｃ
ｒｔｏ、　　４９．２５ｋ Ｆｅ０　　　２３．８− 粒１１：２８〜４８Ｍ　　　　７．９慢４８〜１００Ｍ
　　８６．７嗟 １００Ｍ以下　　　５．４チ （Ｍはメツシュである） ２）炭　材：コークス（ＣＤＱ（コーク・ドライ・クエ
ンチャ）ダスト） 粒径：４８〜１００メツシユ ３）予備還元炉操業データ クロム鉱石供給量：１７５匈／　ｈｒ 炭　材　　供給量＝　６８睦／　ｈｒ （炭材／クロム鉱石＝３９チ） 溶融還元炉排ガス量：　５９０　Ｎｍ’／　ｈｒコーク
ス炉ガス量：　　１２　ＯＮ７Ｆ／／　ｈｒ（コークス
炉ガス量／溶融還元炉排ガス量＝２０％） （コークス炉ガス量／クロム鉱石量 ＝６８６Ｎｍ／を一鉱石） 酸素量：４７Ｎｉ／ｈｒ 予備還元炉温度：１０３０℃ クロム鉱石の予備還元率：３８チ

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ還元温度、コークス炉ガス濃
度、鉱石量に対するコークス炉ガス量。 Ｋ対するクロム鉱石予備還元率との関係を示す図表、第
４図は予備還元炉の模式縦断面図である。 ム−・・クロム鉱石１００％装入しコークス炉ガス１０
０Ｓの場合、Ｂ・・・クロム鉱石８５％炭材１５−装入
しコークス炉ガス３０チ還元ガス７０−の場合、Ｃ，Ｅ
・・・還元温度１０００℃の場合、Ｄ。 Ｆ・・・還元温度１１００°Ｃの場合、１・・・予備還
元炉、２・・・流動層、３・−・クロム鉱石供給口、４
・・・予備還元鉱排出口、５・・・炭材およびフラック
ス供給口、６−・・コークス炉ガス供給口、７・・・酸
素または高温空気の供給口、８・・・溶融還元炉の排ガ
ス供給口、９・・・ガス分散板。 第１図 道元品崖（’Ｃ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　予備還元炉と溶融還元炉とからなる装置を用い溶融
   還元炉排ガスを予備還元炉に導入し粉粒状鉱石を流動予
   備還元したのち溶融還元炉に供給して溶融金属を製造す
   るクロム鉱石の予備還元方法において、予備還元炉にコ
   ークス炉ガスを溶融還元炉排ガス導入量の１０〜７０−
   １予備還元炉供給クロム鉱石量に対して４００〜１２０
   ＯＮｍ’／を一鉱石の範囲で供給すると共に、予備還元
   炉流動層内の炭材量が鉱石量に対して１０〜６０−を維
   持するようＫｍ材を供給し、かつ、必要に応じて酸素ま
   たは空気を供給して予備還元温度を９００〜１１００°
   Ｃに保持し、炭材の混入した予備還元鉱石を排出するこ
   とを特徴とする、クロム鉱石の予備還元法。