JPS6156303B2 - - Google Patents
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- JPS6156303B2 JPS6156303B2 JP19729681A JP19729681A JPS6156303B2 JP S6156303 B2 JPS6156303 B2 JP S6156303B2 JP 19729681 A JP19729681 A JP 19729681A JP 19729681 A JP19729681 A JP 19729681A JP S6156303 B2 JPS6156303 B2 JP S6156303B2
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- reduction
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Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、フエロクロム製造のためのクロム鉱
石の流動予備還元方法に関する。
石の流動予備還元方法に関する。
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エロクロムの製
造は通常電気炉によつているが、電力原単位は数
千KWH/tにも達し、きわめてコスト高となる。
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つているが、電力原単位は数
千KWH/tにも達し、きわめてコスト高となる。
最近は電力によらないフエ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り、当然クロム
鉱石からのフエロクロム製造にも応用できる。
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り、当然クロム
鉱石からのフエ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
（Cr2O3）がクロム鉱石中に含まれる酸化鉄
（FeO）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。
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
（Cr2O3）がクロム鉱石中に含まれる酸化鉄
（FeO）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い
ても提案しているが、反応炉内温度を1100〜1300
℃に保持する必要があり、溶融還元炉からの排ガ
ス温度が低い場合には適さない。
して重油や石炭などの還元剤を用いる方法につい
ても提案しているが、反応炉内温度を1100〜1300
℃に保持する必要があり、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り実用的
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に着目した。
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り実用的
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に着目した。
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Ａ曲
線に示すように、還元温度1000℃以下では還元率
がほとんど上昇せず、1000℃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。
置によるクロム鉱石の還元実験では第１図のＡ曲
線に示すように、還元温度1000℃以下では還元率
がほとんど上昇せず、1000℃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CmHnやCO2およびH2Oも含有する。
ン以外にアセチレン、エチレン、エタンなどの炭
化水素CmHnやCO2およびH2Oも含有する。
CH4 20〜26％
H2 57〜65％
CO ５〜 ８％
CO2 １〜 ３％
N2 ２〜 ４％
CmHn ２〜 ３％
H2O ２〜 ３％
従つて、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つてくる。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。
とは還元挙動が異なつてくる。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つた結果、本発
明に到達したものである。
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つた結果、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
の10〜70％、予備還元炉供給クロム鉱石量に対し
て400〜1200Nm3/t−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。
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％、予備還元炉供給クロム鉱石量に対し
て400〜1200Nm3/t−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CO2やH2O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℃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り小さい。しかし、
炭材とコークス炉ガス中のCO2やH2Oがソルーシ
ヨンロス反応を起こしてCOやH2に転換すること
によつ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
つて、還元温度を1000℃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。例えば、第１図のＢ曲線
は、クロム鉱石85％、炭材15％の装入物をコーク
ス炉ガス30％、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。
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℃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り小さい。しかし、
炭材とコークス炉ガス中のCO2やH2Oがソルーシ
ヨンロス反応を起こしてCOやH2に転換すること
によつ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
つて、還元温度を1000℃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。例えば、第１図のＢ曲線
は、クロム鉱石85％、炭材15％の装入物をコーク
ス炉ガス30％、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％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、60％以上では体積が嵩みす
ぎて反応容積あたりの生産性が減少するので、10
〜60％が適当である。
がクロム鉱石に対して10％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、60％以上では体積が嵩みす
ぎて反応容積あたりの生産性が減少するので、10
〜60％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
あり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
径は48〜100メツシユ80％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。
あり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
径は48〜100メツシユ80％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H2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1000℃、曲線Ｄは還元温度1100℃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10％以下では効果が
少なくまた、過多となつても効果が減ずるので還
元ガスに対して10〜70％の範囲が好適である。
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1000℃、曲線Ｄは還元温度1100℃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10％以下では効果が
少なくまた、過多となつても効果が減ずるので還
元ガスに対して10〜70％の範囲が好適である。
鉱石量に対するコークス炉ガス量と還元率との
関係を第３図に示す。図中曲線Ｅは還元温度1000
℃、曲線Ｆは1100℃の場合である。第３図からコ
ークス炉ガス量は400Nm3/t−鉱石以上は必要で
600Nm3/t−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1200Nm3/t−鉱石程度が上限とな
る。
関係を第３図に示す。図中曲線Ｅは還元温度1000
℃、曲線Ｆは1100℃の場合である。第３図からコ
ークス炉ガス量は400Nm3/t−鉱石以上は必要で
600Nm3/t−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1200Nm3/t−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。
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より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
たクロ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ツクス
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。
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より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
たクロ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ツクス
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。
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。
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〜
1100℃、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％を維持する量、コー
クス炉ガス供給量をクロム鉱石ｔ当り400〜
1200Nm3、溶融還元炉排ガス量に対して10〜70％
の操業条件下でクロム鉱石の予備還元を行なうこ
とによつて、クロム鉱石の予備還元率20〜60％を
達成することができる。
1100℃、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％を維持する量、コー
クス炉ガス供給量をクロム鉱石ｔ当り400〜
1200Nm3、溶融還元炉排ガス量に対して10〜70％
の操業条件下でクロム鉱石の予備還元を行なうこ
とによつて、クロム鉱石の予備還元率20〜60％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℃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ある。ク
ロム鉱石の予熱方法としては流動層を多段にする
方法やサスペンジヨン・プレヒーターを用いる方
法が適当である。
元温度の900〜1100℃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ある。ク
ロム鉱石の予熱方法としては流動層を多段にする
方法やサスペンジヨン・プレヒーターを用いる方
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つ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口７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。
を予熱することとによつ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口７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。従つて、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ある。
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。従つて、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ある。
本発明方法によれば、コークス炉ガスと炭材と
を使用することにより、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。
を使用することにより、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) 製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。
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つて、
コークス炉ガスの還元力を高めることができ
る。
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によつて、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。
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。
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。
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：フイリピン産クロム鉱石
組成：Cr2O3 49.2％
FeO 23.8％
粒径：28〜48M 7.9％
48〜100M 86.7％
100M以下 5.4％
（Ｍはメツシユである）
(2) 炭材：コークス（CDQ（コーク・ドライ・
クエンチヤ）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：175Kg/hr 炭材供給量：68Kg/hr （炭材／クロム鉱石＝39％） 溶融還元炉排ガス量：590Nm3/hr コークス炉ガス量：120Nm3/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＝686Nm3/t
−鉱石） 酸素量：47Nm3/hr 予備還元炉温度：1030℃ クロム鉱石の予備還元率：38％
クエンチヤ）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：175Kg/hr 炭材供給量：68Kg/hr （炭材／クロム鉱石＝39％） 溶融還元炉排ガス量：590Nm3/hr コークス炉ガス量：120Nm3/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＝686Nm3/t
−鉱石） 酸素量：47Nm3/hr 予備還元炉温度：1030℃ クロム鉱石の予備還元率：38％
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、
に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。 Ａ……クロム鉱石100％装入しコークス炉ガス
100％の場合、Ｂ……クロム鉱石85％炭材15％装
入しコークス炉ガス30％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℃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……炭材およびフラツクス供給
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。
炉ガス濃度、鉱石量に対するコークス炉ガス量、
に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。 Ａ……クロム鉱石100％装入しコークス炉ガス
100％の場合、Ｂ……クロム鉱石85％炭材15％装
入しコークス炉ガス30％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℃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……炭材およびフラツクス供給
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。
Claims (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％、予備還元炉供給ク
ロム鉱石量に対して400〜1200Nm3/t−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％を維持するように炭
材を供給し、かつ、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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19729681A JPS58100640A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | クロム鉱石の予備還元法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19729681A JPS58100640A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | クロム鉱石の予備還元法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58100640A JPS58100640A (ja) | 1983-06-15 |
| JPS6156303B2 true JPS6156303B2 (ja) | 1986-12-02 |
Family
ID=16372096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19729681A Granted JPS58100640A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | クロム鉱石の予備還元法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58100640A (ja) |
-
1981
- 1981-12-08 JP JP19729681A patent/JPS58100640A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58100640A (ja) | 1983-06-15 |
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