JPS6136573B2 - - Google Patents

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JPS6136573B2
JPS6136573B2 JP7341382A JP7341382A JPS6136573B2 JP S6136573 B2 JPS6136573 B2 JP S6136573B2 JP 7341382 A JP7341382 A JP 7341382A JP 7341382 A JP7341382 A JP 7341382A JP S6136573 B2 JPS6136573 B2 JP S6136573B2
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JP
Japan
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reduction
furnace
chromium ore
ore
oxidation treatment
Prior art date
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Application number
JP7341382A
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English (en)
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JPS58193330A (ja
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Hisamitsu Koitabashi
Hisao Hamada
Toshihiro Inatani
Nobuo Tsuchitani
Shiko Takada
Eiji Katayama
Mitsuo Kadoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、フ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つて、クロム
鉱石をまず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フエロクロムの製
造は通常、電気炉によるが、電力原単位は数千
KWH/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
よらないフ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56−63294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
る還元性ガスによつ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2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
とも上段の羽口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つて当然
クロム鉱石からのフエ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、石炭などの還元剤を用いる
方法(特願昭55−106717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CH4
が有効であることを知見して、CH4源とコークス
炉ガスを併用する方法(特願昭56−197296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つた。
一方、クロム鉱石自体の性質を変えることによ
つて、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(Fe、
Mg)O・(Cr、Al)2O3として知られている。ス
ピネル型結晶の中でFe酸化物(FeO)とCr酸化
物(Cr2O3)が還元される訳であるが、スピネル
型構造になつているために、FeO及びCr2O3が混
合物となつ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。したがつてスピネル型構造を
壊してFeOやCr2O3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難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クラ
ツクを発生させて粒子内の比表面積を大きくすれ
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囲気にさらして酸化処理
を行うことを考えて本発明を創作するに至つた。
本発明は、フエロクロ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
の予備還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900〜1300℃の温度で空気又は酸素
によつて酸化処理し、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
てフ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(2
g)を酸素気流(300c.c./min)中で1時間酸化処
理した後、これをX線回折したときのCr2O3のピ
ーク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
に従つてCr2O3のピーク強度が大になる傾向を示
し1100℃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、微細なクラツ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つた。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、N2でパージを行い、次に所定の温度まで昇
温して還元を行つた。
この結果を第2図に示す。
第2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つている。しかし1100
℃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
を行うことによつてクロム鉱石中のスピネル型構
〓〓〓〓
造が壊されてCr2O3が生成したこと及び微細なク
ラツクが発生したことによつて、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1100
℃、還元ガスとしてCH45/min、流動化ガスと
してN225/min、還元時間120分、酸化クロム鉱
石2Kg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、急速加熱によつて鉱石
の内部に発生するクラツクが(1)の方法よりも多く
なつ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つたためと思われる。
しかして第1図と第2図によれば、クロム鉱石の
酸化処理の温度を900〜1300℃とした場合に、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明らか
になつ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
る予備還元装置のフローシートであり、これによ
つ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1を使用する。
その形状は通常、縦型の円筒形である。粉状のク
ロム鉱石は供給口3より供給され、反応器1内に
流動層2を形成し、酸化処理されてから移送管4
によつて排出され、予備還元炉10に送られる。
必要に応じてフラツクスが供給口7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13、同13′から炉外に排出されるが、1
3からの排ガスは導管6を通り分散板9を経て酸
化処理炉1内に供給される。
酸素又は空気はその供給口5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Cr2O3を生成させ、また鉱
石に微細なクラツクを発生させ、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(CO、H2、CH4を含む)を
燃焼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1に供給する量の割合、すなわ
ち予備還元炉10の排出口13から導入管6に入
る量は同排ガス全排出量の5〜50%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1内
にその供給口8から供給することも可能である。
酸化処理炉1から移送管4により予備還元炉1
0に供給された酸化処理鉱石は、供給口11およ
び11′から供給される溶融還元炉からの排ガス
又は18からのコークス炉ガス等の還元性ガスに
よつて流動層形式で予備還元された鉱石は排出口
12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19からクロム鉱
石、20からフラツクスを装入し、また、予備還
元炉の熱量補給のために21からO2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、サスペンジヨン・プレヒーター方
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4図のフローシートで示す。
クロム鉱石は第1段のサスペンジヨン・プレヒ
ーター14″に供給管路15から装入され、次い
で第2段のサスペンジヨン・プレヒーター14′
を経て第3段のサスペンジヨン・プレヒーター1
4に供給される。一方予備還元炉10からの排ガ
スは第3段のサスペンジヨン・プレヒーター14
に供給されて管路16からの過剰の空気又は酸素
により燃焼され、その排ガスは第2段のサスペン
ジヨン・プレヒーター14′を経て第1段のサス
ペンジヨン・プレヒーター14″に供給される。
クロム鉱石は、第1段プレヒーター14″及び
第2段プレヒーター14′において前段のプレヒ
ーターからの排ガスによつ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14にお
いて予備還元炉排ガスの過剰空気又は酸素による
燃焼ガスによつ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ジヨン・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 フイリピン産クロム鉱石 組成 Cr2O3:49.2%、FeO:23.8% 粒径 28〜48mesh:7.9%、48〜100mesh:
86.7%、100mesh以下:5.4% (2) 酸化処理炉操業データ 炉の形式:流動層 クロム鉱石供給量:175Kg/hr 予備還元炉からの排ガス吹込み量:40Nm3/hr 空気量:275Nm3/hr 炉内温度:1000℃ 酸化処理後のクロム鉱石のX線回折における
Cr2O3強度:600CPS (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:175Kg/hr コークス炉ガス供給量:130Nm3/hr 炉内温度:1050℃ 予備還元率:50% 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ほ
かは同一の操業条件で予備還元を行つたところ、
予備還元率は40%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つて、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) 石灰石のようなスラツクスを使用する場合
に、酸化処理で予めこれからCaOを生成させれ
ば、予備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図は酸化処理温度と、酸化処理されたクロ
ム鉱石について行つたX線回折におけるCr2O3
ーク強度との関係を示す図表、第2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フローシート、第4図
は同じく他の予備還元装置のフローシートシート
である。 1……酸化処理炉、3……クロム鉱石の供給
口、4……酸化処理された鉱石の移送管、5,
5′……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、11……還
元性ガスの供給口、12……予備還元された鉱石
の排出口、13,13′……予備還元排ガスの排
出口、14,14′,14″……サスペンジヨン・
プレヒーター、15……クロム鉱石の供給管路、
16……空気又は酸素の供給管路、17……酸化
処理された鉱石の移送管路。 〓〓〓〓

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900〜1300℃の温度で空気又は酸素によ
    つて酸化処理し、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び
    酸化処理の排ガスの排出口と、必要に応じてフラ
    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。 3 酸化処理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。 4 酸化処理炉がサスペンジヨン・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。
JP7341382A 1982-05-04 1982-05-04 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 Granted JPS58193330A (ja)

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CN101638730B (zh) * 2008-07-31 2015-03-25 塔塔钢铁有限公司 用于从冶金级铬铁矿精矿细粉生产海绵铬的方法
CN112063860B (zh) * 2020-08-31 2022-08-05 中国科学院过程工程研究所 一种从含铬物料中提取铬的方法

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