JPS58193330A - クロム鉱石の溶融還元法における予備還元方法及びその装置 - 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】 この発明は、７エロクロムの製造を目的として、クロム
鉱石を溶融還元するに当って、クロム鉱石をまづ予備還
元する方法に関するものである。

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７エロクロムの製造は通常、電気
炉によるが、電力原単位は数千ＫＷ　Ｈ／　ｔにも達し
て電力料金の高いところでは、極めてコスト高となる。

そこで最近は電力によらない７エロクロムやその他の合
金鉄製造技術としての溶融還元法が注目されている。

この溶融還元法に関して、本発明者らは先に粉粒状鉱石
からの溶融金属製造方法を発明した（特願昭！４−ＡＪ
コデダ号）。その発明の骨子は、予備還元炉において粉
粒状鉱石を溶融還元炉から排出される還元性ガスによっ
て流動層形式で予備的に還元し、得られた粉粒状予備還
元鉱石を、上下一段にそれぞれ設けられた複数の羽口を
備えた縦型の溶融還元炉に移送し、これを前記羽口のう
ち少なくとも上段の羽目から高温空気と共に溶融還元炉
内に吹込み、この予備還元鉱石を溶融還元する、という
金属酸化物を含有する粉粒状鉱石からの溶融金属製造方
法である。

この方法は、各種鉱石に応用可能であって当然クロム鉱
石からの７ニロクロムの製造に適用することができる。

しかしクロム鉱石のように難還元性の鉱石は、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
非常に高温の還元温度を必要とする。

本発明者らは、流動層によるクロム鉱石の予備還元方法
として重油１石炭などの還元剤を用いる方法（特願昭！
！ｒ−１０４７／７号）を提案し、更に低い還元温度で
還元する場合には、還元剤としてＯＨ２が有効であ−る
ことを知見して、ＯＨ４源とコークス炉ガスを併用する
方法（特願昭！Ａ−／９７コデ６号）を提案した。

上記提案の二つの方法から、クロム鉱石の還元速度を早
くするためには、還元剤を選択すること及び同一還元剤
であれば、還元温度を上げることが有効であることが分
った。

一方、クロム鉱石自体の性質を変えることによって、そ
の還元速度を向上させる方法も考えられる。クロム鉱石
は、スピネル型結晶構造（Ｆｅ２Ｍｇ）０・（Ｏｒ　＋
　ｋｌ　）２０３として知られている。スピネル型結晶
の中でＦ＠酸化物（Ｆｅｄ）とＯｒ酸化物（０ｒｚＯ３
）が還元される訳であるが、スピネル型構造になってい
るために、ＦｅＯ及びＧｒ２０３が混合１１物となって
いる場合に還元されるときよりも還元速度は遅くなる。

したがってスピネル型＃Ｉ造を壊してｙＩＯや０ｒｚ０
５が分離するような処理を行えば、還元速度の上昇が期
待できる。

また、クロム鉱石はち密なために、還元ガスが鉱石粒子
の内部まで浸透し纏いことも還元速度を遅くしている。

多孔質な組織あるいは多数のタラツクを発生させて粒子
内の比褒面棟を大きくすれば還元速度は増加する。

そこで、上記目的の達成手段としてクロム鉱石を事前に
高温の酸化性雰８！気にさらして酸化処理を行うことを
考えて本発明を劇作するに至った。

本発明は、７エワク田ム製造のための難還元性のクロム
鉱石の溶融還元法において、クロム鉱石の予備１元率を
向上することができるクロム鉱石の予備還元方法と、そ
の方法の実施に使用するための装置を提供することを目
的とするものである。

すなわち本発明の要旨とするところは、次のとおりであ
る。

（１）予備還元炉と溶融還元炉とを使用してクロム鉱石
を溶融還元する方法において、粉粒状のクロム鉱石を’
ｔｏθ〜／３００℃の温度で空気又は酸素によって酸化
処理し、次いで酸化処理されたクロム鉱石を予備還元炉
に供給して予備還元を行うことを特徴とする、クロム鉱
石の予備還元方法。

（２）縦型の予備還元炉の上方に縦型の酸化処理炉を配
設し、酸化処理炉には、クロム鉱石の供給口、空気又は
酸素の供給口、予備還元炉排ガスの供給口、酸化処理さ
れたクロム鉱石の移送管及及酸化処理の排ガスの排出口
と、必要に応じて７ラツクスの供給口と還元性ガスの供
給口とを設け、予備還元炉には、還元性ガスの供給口、
予備還元排ガスの排出口及び予備還元されたクロム鉱石
の排出口を設け、かつ酸化処理炉と予備還元炉とを、前
記クロム鉱石の移送管及び予備還元排ガスの導管で連絡
させたことを特徴とする、クロム鉱石の予備還元装置。

以下、本発明について詳細に説明する。

第１図は、環状電気炉を用いてクロム鉱石（−ｇ）を酸
素気流（３００ＣＯ／ｗｉｎ　）中で７時間酸化処理し
た後、これをｘｍ回折したときの０ｒ２０３のビーり強
度と酸化処理の温度との関係を示したものである。これ
によれば、酸化処理温度が高くなるに従って０ｒ２０３
のピーク強度が大になる傾向を示し／１００’Ｃで最高
となるが、更に昇温して１３００℃を超えると逆に低下
する傾向を示している。

また、元のクロム鉱石と酸化処理後、のクロム鉱石を顕
微鏡観察すると、酸化処理温度が高くなるほど、微細な
りラックが網目状に発生していた。

次に、流動層還元装置を使用して酸化処理したクロム鉱
石の還元実験を行った。実験は一つの反応管を用いて、
まず所定の温度で酸化処理した後ＮＮ２でパージを行い
、次に所定の温度まで昇温して還元を行った。

この結果を第一図に示す。

第一図によれば、酸化処理温度が高いほど、クロム鉱石
の還元率は高くなっている。しかし７１００℃を超える
と低下していく傾向は第１図と同様である。還元率が向
上する理由としては、酸化処理を行うことによってクロ
ム鉱石中のスピネル型構造が壊されて０ｒ２０３が生成
したこと及び微細なタラツクが発生したことによって、
クロム鉱石粒子の中心部まで還元ガスが浸透し、粒子の
外側や内側から並行して還元が進行したものと考えられ
る。なお、第２図の還元条件は、還元温度／１００℃、
還元ガスとしてＯＥ［４ｊ　４７ｍ１ｎ　、流動化ガス
としてＮ２コｊ／ｍｉ：ｅｉ　を還元時間／コ０分、＃
化りマム鉱石−欅である。

酸化処理を行う場合に、（１）反応管に昇温前から鉱石
を装入しておく場合、（２）反応管が所定の温度に昇温
してから後、鉱石を装入する場合がある。

第２図に示すように、（２）の方法が還元率の向上に効
果がある。このことは、鉱石が常温から急激に高温下に
さらされたため、急速加熱によって鉱石の内部に発生す
るクラックが（１）の方法よりも多くなって鉱石粒の比
表面積が増し、還元ガスの鉱石粒への浸透がより活発に
なったためと思われる。　　　　′しかして第１図と第
ａ９によれば、クロム鉱石の酸化処理の温度を１００〜
／　３００℃とした場合に１次の還元工程において還元
効果が向上することが分かる。

本発明の方法は、上記の各種の実験から嘴らかになった
成果を奏するクロム鉱石の事前酸化処理を、クロム鉱石
の溶融還元法におけるその予備還元法の前処理に適用し
たものである。

第３図は、本発明の方法を実施するのに使用する予備還
元装置の７０−シートであり、これによって本発明方法
及び装置の実施態様を説明する。

酸化処理炉として流動層反応器／を使用する。

その形状は通常、ｖｉ型の円筒形である。粉状のクロム
鉱石は供給口３より供給され、反応器／内に流動層コを
形成し、酸化処理されてから移送管ダによって排出され
、予備還元炉ＩＯに送られる。

必要に応じてブランクスが供給ロアより供給される。

予備還元炉１０において高温の排ガスはその排出口／３
．同７３′から炉外に排出されるが、１３からの排ガス
は導管６を通り分散板デを経て様化処理炉／内に供給さ
れる。

―素又は空気はその供給口ｊから供給される。

その使途としては、クロム鉱石を酸化してそのスピネル
型構造を壊して０ｒ２０３を生成させ、また鉱石に微細
なりラックを発生させ、これによりクロム鉱石の予備還
元を容易にすることであり、かつ予備還元炉の排ガス（
００ｖ　Ｈ２ｔ　ＯＨ４を含む）を燃煉して酸化処理に
必要な熱を補給することである。炉内でクロム鉱石の酸
化反応が活発に行われるようにするため、空気又は酸素
は過剰である方が好ましいので、酸素又は空気は供給口
５／　　からも供給する場合もある。予備還元炉１０か
らの排ガスを酸化処理炉ｌに供給する量の割合、すなわ
ち予備還元炉ＩＯの排出口１３から導入管乙に入る量は
同排ガス全排出量の５〜３０％である。なお必要により
、溶融還元炉（図示していない）からの排ガス、その他
の還元性ガスを酸化処理炉／内にその供給口にから供給
することも可能である。

酸化処理炉ｌから移送管弘により予備還元炉１０に供給
された酸化処理鉱石は、供給口／／および／／′から供
給される溶融還元炉からの排ガス又は／ｒからのコーク
ス炉ガス等の還元性ガスによって流動層形式で予備還元
される。予備還元された鉱石は排出口ｌコから排出され
て溶融還元炉に送られる。

予備還元炉には操業の必要に応じてｌデからクロム鉱石
、χから７ラツクスを装入し、また、予備還元炉の熱量
補給のためにコｌから０２又は空気の吹込みも可能であ
る。

ところで高温の排ガスを使用して原料を予熱する方法と
して、サスペンション・プレヒータ一方式がセメント製
造用キルン等で用いられている。

この方式を本発明における酸化処理炉に適用した例を第
参図の７０−シートで示す。

クロム鉱石は第１段のサスペンション・プレヒーター／
４Ｉ′に供給管路／ｊから装入され、次いで第一段のす
スづンジョン・プレヒーターｌ参′を経て第３段のナス
ペンション・プレヒーター／’Ｉに供給される。−力士
＋１還元炉１０からの排ガスは１１２段のサスペンショ
ン・プレヒータ一方式に供給されて管％／Ａからの過剰
の空気又は酸素により燃焼され１、その排ガスは第一段
のサスペンション・プレヒーター／ｌ’を経て第１段の
サスペンション・プレヒーターｌ参′に供給される。

り田ム鉱石は、第１段プレヒーター／ダ′及び第２段プ
レヒーター／４”において前段のプレヒーターからの排
ガスによって懸濁される間に予備的に酸化処理され、第
３段プレヒーターｌダにおいて予備還元炉排ガスの過剰
空気又は酸素による燃焼ガスによって懸濁される間に限
定された範囲の温度で酸化処理を受ける。酸化処理され
た鉱石は移送管路１７から予備還元炉１０に供給される
。

上記のようにサスペンション・プレヒーターは多段形式
の方が熱効率は良いが、単段形式でも可能である。

本発明の実施例を以下に示す。

１）クロム鉱石　フィリピン産りワムＥ石組成　０ｒ２
０３　；　Ｑデ、−％、Ｆｅｄ：コＪ、ｔ％粒径　Ｍ　
〜Ｉｌｌ　ｍｅ　ｓｈ　：　７　、９％、１ｉｔ−１０
０ｒｎｏｓ’ｎｒ　ｇ４．７％、］１／θＯｍ＠ｓｈ以
下：よ、ダ弧 ２）酸化処理炉操業データ 炉の形式１流動層 クロム１石供給量ｓ　　／？ｊｂＢ／ｈｒ予備還元炉か
らの排ガス吹込み量：　４１０　Ｎｍ３／ｈｒ空　　気
　量　：　コク！ｒ　Ｍ　！Ｉ１３／／ｈ　ｒ炉内温度
：　１ｏｏｏ℃ ３）予備還元炉操業データ 炉の形式　：流動層 酸化処理クロム鉱石の供給量：　　／　？　！　Ｊ９／
ｈｒコークス炉ガス供給量　ｇ／ＪＯＭ鳳’／　ｈｒ炉
内温麿：　１ｏｓｏ℃ 予備還元ｓ：ｙ％ 上記実施例による予備還元効果を比較するため、上記実
施例に対して、酸化処理を行わないはかＴオ同一の操業
条件で予備還元を行ったところ、チー還元率は４１６％
に低下した。

以上説明してきたとおり、本発明の装置を使用して本発
明の方法を行えば、難還元性であるクロム鉱石の溶融還
元法の事前工程としての予備還元法において、還元率を
向上させるとともに、予備還元炉に供給するクロム鉱石
の温度を高めることが可能である。

本発明方法及び装置による効果をまとめると次のように
なる。

１）クロム鉱石を酸化処理することによって、予備還元
炉においてその還元効率を上昇させることができる。

２）クロム鉱石は酸化処理炉で加熱され、そのまま予備
還元炉に装入されるので、予備還元炉における必要熱量
を軽減することができる。

３）酸化処理炉の処理用ガスには、予備還元炉又は溶融
還元炉の排ガスを利用できる。

４）石灰石のような７ラツクスを使用する場合に、酸化
処理炉で予めこれからＣａＯを生成させれば、千ｍ還元
炉で消費される熱量を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化処理温間と、酸化処理されたクロム鉱石に
ついて行ったＸ線回折におけるＣｒ２Ｏ３ビーク強度と
の関係を示す図表、第一図は酸化処理温度と、酸化処理
した後、予備還元した際のクロム鉱石の還元率との関係
を示す図表、第３図は本発明に係る予備還元装置の７０
−シート、第ダ図は同じく他の予備還元装置の７０−シ
ートである。 ｌ・・・酸化処理炉、３・・・クロム鉱石の供給口、ダ
・・・酸化処理された鉱石の移送管、！、！’　＋１・
・空気又は酸素の供給口、６・・・予備還元排ガスの導
管、１０・・・予備還元炉、／ハ・・還元性ガスの供給
口、／Ｕ　−予備還元された鉱石の排出口、ｌｊ　＊　
／Ｊ’・・・予備還元排カスの排出口、ｌダー／ダ’＊
／４ｔ’・・・サスベンジ冒ン・プレヒーター、ｌｊ・
・・クラム鉱石の供給管路、１６・・・空気又は酸素の
供給管路、／７−・酸化処理された鉱石の移送管路。 特許出願人　川崎製鉄株式会社 代理人弁理士　村　　１）　政　　治 ｊＩＩ図 ０　　５００　７００　９００　１１００　１３００會
Ｌ４ヒ匙ズ！５Ｘ友　　（０Ｃ） フ４ルター　　Ｆｅ Ｃｒｚ０３　ｅｄｉｔ　　（Ｌ、＋、Ｑ）＝（ｏ＋２）
人、８６−−１４七免工買−４屓　（・Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予備還元炉と溶融還元炉とを使用して２クロム鉱石
   を溶融還元する方法において、粉粒状のりｑム鉱石を９
   ００−１３００℃の温度で空気又は酸素によって酸化処
   理し、次いで酸化処理されたり四ム鉱石を予備還元炉に
   供給して予備還元を行うことを特徴とする、り四ム鉱石
   の予備還元方法。 ２、縦型の予［１元炉の上方に縦型の酸化処理炉を配設
   し、酸化処理炉には、クロム鉱石の供給口、空気又は酸
   素の供給口、予備還元炉排ガスの供給口、酸化処理され
   たクロム鉱石の移送管及び酸化処理の排ガスの排出口と
   、必要に応じて７ラツクスの供給口と還元性ガスの供給
   口とを設け、予備還元炉には、還元性ガスの供給口、予
   備還元排ガスの排出口及び予備還元されたクロム鉱石の
   排出口を設け、かつ醸化処理炉と予備還元炉とを、前記
   クロム鉱石の移送管及び予備還元炉排ガスの導管で連絡
   させたことを特徴とする、クロム鉱石の予備還元装置。 Ｓ、　　＠化処還炉が流動層反応器である特許請求の範
   囲第２項記載のクロム鉱石の予備還元装置。 番、！Ｉ化処理炉がサスペンション・プレヒーターであ
   る特許請求の範囲第２項記載のクロム鉱石の予備還元装
   置。