JPS58100656A - フエロアロイの溶融還元方法 - 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ｖＡ／ｆｉフェロクロム、フェロマンガンナトの７
エロアロイ溶融物を、電力によらないで製造するための
方法に関する。

高炭素７エロクロム、高炭素フェロマンガンなどは、従
来、電気炉において、還元剤はコークスなどの固体炭素
質を用い、一方、還元エネルギーは電力を用いて製造さ
れてきた。すなわち、固体炭素材の共存により強還元条
件を作り、電力により還元条件をこわさないで熱エネル
ギーを供給する方式である。しかし、電力は高価なエネ
ルギーであることから、製造コストダウンのために電力
を用いないで還元製錬を行う方法が種々検討されている
。

還元エネルギーとして電力を用いないとすれば、実際的
には１次エネルギー、すなわち石炭やコークスのような
固体炭素質の燃焼熱に依存せざるを得ない、その場合に
は、熱を効率的に発生するための条件（酸化性の方が有
利である）とクロム、マンガンのように比較的還元しに
くいものを還元するための条件を折り合わせることがむ
つかしく・一般にはスラグ中の有価金属成分を十分には
還元・回収できないという問題を伴う。

本発明は、還元エネルギーとして電力に依存することな
く、有価金属成分を歩留高く還元回収するための方法を
種々検討の結果得られ九もので。

その要旨とする処は、鉱石あるいはその半還元物を溶融
還元するＫあたり溶融金属の炭素含有量を飽和値の７０
１ｓ以上に保ちながら、溶融金属中に石炭粉やコークス
粉などの炭素質固体と酸化性プスを吹き込むことにより
スラグ中の有価金属成分の還元・回収を行うことを特徴
とするフェロアロイの溶融番元方法にある。

以下、異体的な実施例によって詳細に説明する。

第１図に示すような転炉状の反応容器を用いて、高炭素
フェロクロムを製造する場合を例にとる。

反応容器ｌは底部に酸化性ガス吹込用の羽口２と、固体
炭素質粉吹込用羽口３が取り付けられている。

反応容器から発生するＣＯｌ含む高温排ガスを利用して
、クロム鉱石とコークスの混合物（例えばペレットなど
）を予備還元するための装置４（例えばロータリーキル
ン）が取付けられている。

この装置による操業形態は次の通りである。まず反応容
器内に定格溶湯量の５０−以下程度の溶融金属５が存在
している状１１にする。その几めには、別の装置で溶解
した溶湯（例えば溶銑）を装入してもよいし、また、製
品であるフェロクロム溶湯の一部を反応容器内に残留さ
せるという方法で操業を続けてゆくこともできる。この
溶湯に底部の羽口２から酸化性ガス（酸素など）、羽口
３から炭素質粉末（コークス粉、石炭粉など）を吹込む
、酸化性ガスによる脱炭量以上に炭素質固体を供給すれ
ば、ＣＯ生成反応による発熱（その炭素源は、一旦、溶
湯中に溶は込んだ炭素が主である）とともに溶湯の加炭
がおこり、炭素量が飽和炭素量の７０俤以上になると溶
融金属相から活性な固体炭素が生成する。その一部は溶
解していた炭素分が析出したものであり、また一部は供
給した炭素質固体が溶湯Ｖｃ＃けきらないままに出てき
たものであるが、いずれも溶湯温度にほぼ等しい温度に
まで加熱されており、その比表面積も吹き込ん、。

だ原料に比べてはるかに大きくなっている。また。

溶湯から出てくる炭素分はＩＩ−全面からスラグ中に移
行するので、これらが後述のようにスラグ６中の有価金
属分の還元回収に対して「活性」であるゆえんである。

ここで言う飽和炭素量とは、所定成分の溶湯を黒鉛ルツ
−＆に入れ、溶湯および雰囲気の温度を所　□定の値に
保ち、十分長時間保持し念時に得られる溶湯の炭素含有
量でるる、成分のうち、飽和炭素量に特に大きな影響を
及ぼすのはＣｒ、Ｍｎなどの７工ロアロイ主要成分およ
び還元に伴って入ってくる８１である。

なお、反応容器内溶湯成分に対する飽和炭素量を定める
には、温度は浴の平均値（通常、浸漬型熱電対で得られ
る値、浴成分は通常のサンプリング法で得られる浴平均
゛値を用いる。

炭素含有量がこの値の７０１６以下であれば溶湯に吹き
込んだ固体炭素は一旦溶湯に溶は込んで、その炭素が酸
化性ガスによってＣＯｌで酸化されるという）臂ターン
になるが、炭素含有量が飽和炭素量の７０％以上になる
と、まず吹き込んだ炭素の＃ｌｓ速度が小さくなること
、また、溶湯中の温度のパラツ中ヤスラグとの接触など
により局所的には飽和値を越えて炭素の析出がおこりは
じめる。

本発明はこの現象を利用することがポイントである。

一方、原料であるクロム鉱石と還元剤であるコークス粉
の成型物、及び外装炭と称せられるコークス塊はロータ
リーキルン４で加熱、予備還元されて高温状態のまま、
あるいは一部は常温まで冷却されてから反応容器ＩＫ入
る。このほか、造滓剤である石灰などが炉上方から供給
される、これらは反応容器１内で加熱されて溶融後、Ｃ
ｒ２Ｏ３やＦＩＯ分が炭素分によって還元されて、生成
したＣｒ−Ｆ・−Ｃ合金が溶融金属相に移行する。Ｃｒ
２Ｏ５やＦＩＯ分の還元に関与する炭素分としては、（
１）　　炉上方から装入した固体炭素質、（２）　　溶
湯中に溶は込んだ炭素。

（３）　　前記のように溶湯中への固体炭素質の吹込み
によって生成し友活性な固体炭素・ ０３つがある。従来法で利用でき友のはこのうちの（１
）および（２）である。従来法では次に述べるような理
由によって、スラグ中の有価金属分を十分に還元・回収
できなかつ友。すなわち（２）の溶湯中に、溶は込んだ
炭素による反応の速度は、スラグと溶湯の接触比表面積
（スラグと溶湯の接触界面積をスラグ重量で割り几値）
に比例する。スラグ量が少ない場合には溶融金属の強攪
拌により、接触比表面積の値をある程度大きくできるが
、フェロアロイの溶融還元の場合のように鉱石に伴う脈
石分が多い場合（例えばフェロクロムの場合には、溶湯
ｌｔＳ友りほぼ１ｔのスラグが生成する。もし、最初、
溶湯を５０チ装入しておいて操業を行うにしても溶湯１
ｔあ友り、約０．５ｔのスラグを生成する）には、溶湯
の攪拌を強（してもスラグ中の有価金属成分の還元速度
は不十分である。一方、（１）の炉上方から装入し友固
体炭素質による還元もスラグ量が少ない場合には、やは
り固体炭素質とスラグの接触比表面積（固体炭素質とス
ラグの接触面積をスラグ量で割った値）をある程度大き
い値に保つことは、固体炭素質の装入量をふやせば可能
であるがしかし・フェロアロイの溶融還元の場合のよう
にスラブ量が多いと、投入した固体炭素質が比重の関係
でスラグの上層部に集まり、十分な接触比表面積の値を
得ることができない。したがって従来法ではスラブ中に
還元されないで残留する有価金属分が多くなるという問
題があった。

これに対して１本発明では前述のように浴面全面から比
表面積の大きい活性な炭素質固体が生成しそれが溶融ス
ラグ層中に入り、攪拌されつつ全体としてはゆっくりス
ラグ層中を上昇してゆくことによって、きわめて効率的
にスラグ中の有価金属成分の還元・回収を行うことがで
きるという特徴がある。特に本発明が対象とするように
スラグ量が多い場合には、活性な炭素質固体はスラグ層
を通過する間に十分にスラグと反応し、吹き抜けて系外
に出ることはない。

以上の操作を行って溶湯量を順次増加せしめて所定の値
になると、原料（半還元クロムペレヴトなど）の装入を
やめ、溶湯への酸化性ガスと炭素質固体の吹込みを所定
時間行う友後、出湯および排滓を行う、もし、スラグ中
の有価金属の成分をさらに低下しようとする場合には、
出湯の前に、酸化性ガスと炭素質固体の吹込みをやめ、
Ａｒのような不活性ガスに切換えて溶湯を攪拌しながら
、フェロシリコンのようなＳ１系合金を加えて仕上げ還
元を行ってもよい、なお１次回の操業に移るには溶湯の
一部（ある程度スラグも残ってもよい）を反応容器内に
残し、同一の工程をくり返せばよい。

実施例 第１図に示すような転炉状反応容器を用いて、ロータリ
ーキルンで予備還元した半還元クロムペレ−ｅ　）　（
Ｔ、Ｏｒ　３４　ｇ４、丁、Ｆ＊１７９６、クロム還元
率ｓｏｎ、鉄還元１１８５１、Ｍｇ０１１　％　１ｋｔ
２０ｓ１１慢、８１０２９俤、平均温度１１００℃）か
ら高炭素フェロクロムを製造する。

反応容器（定格溶湯量４０ｔ、粉コークス吹込用羽口：
１ヶ−Ｎ２４００　Ｎｍｓ／ｈｒで粉コークス５％／Ｉ
ｔＯ供給可能、酸素吹込用羽口２０ケ：０２２００ＯＮ
ｒｍ３／ｈｒ羽口）Ｋ、前回出湯時の残湯（Ｃｒ：６０
％、Ｆｅ：３０９６、Ｃ：　８　ｔｓ、８１　：　２．
５９６、Ｐ：０．０５％、８：０．０１１１、温度１６
２０℃）が約２０ｔある状態で溶湯中に酸素およびコー
クスの吹込みを行うとともに炉上方から高温半還元クロ
ムペレットを１７ｔ／ｈｒ−塊コークスを１．６　ｔ／
ｈｒ　、生石灰を１、６　ｉ／ｈｒの速度でほぼ連続的
に供給し、脱炭にと４なう発熱により半還元クロムベレ
ットの溶融還元を行う（４，５ｈｒ）、この間、溶湯の
Ｃは７．８〜８．５％の間に保九れ、飽和値が９．２−
であることから、炭素は飽和値の８５〜９３１０間に保
たれていた。上記の操作に引継いで、送酸および原料の
供給を停止し、約１０分間Ｎ２ガスによる浴の攪拌を行
い・ついでフェロシリコンを４００ｋｇ１投入して１０
分攪拌した後出湯しくＩ湯量の約５０４及び溶融スラグ
の９０％）、次回の処理に移行する（以下、このパター
ンを繰り返す、）以上のように本発明は、フェロアロイ
の製造にあたって、炭素飽和値の８０−以上の炭素量の
溶湯に固体炭素質と酸化性ガスを吹込むことによって、
ＣＯ生成反応による発熱をおこしさらに溶湯から活性な
固体炭素質を発生させて溶融スラグ層中に送り込むこと
によって、スラグ中に酸化物として存在する有価金属分
の還元・回収を促進するものでろって、電力によらない
で歩留高く、効率的Ｋｍ融還元反応を行わせることを可
能にするという点から工業的な価値が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに用いる設備の１例を示す
。 ３Ｐ／図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉱石あるいはその半還元物を溶融還元するにあた〕溶融
   金属の炭素含有量を飽和値の７０９６以上に保ちながら
   、＃ｌｌ金金属中石炭粉やコークス粉などの炭素質固体
   と酸化性ガスを吹き込むことによりスラグ中の有価金属
   成分の還元・回収を行うことを特徴とするフェロアロイ
   の溶融還元方法。