JPS6169944A - フエロクロムの溶融還元による製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発ｌＮｉ−１．従来、電力を用いて製造されていた
フェロクロムなどの高クロム合金を、上底吹転炉型反応
容器を用いる溶融還元法によシミ力を用いないで安価に
、かつクロム分の回収歩留シを高く製造するだめの方法
に関し、特に、クロム酸化物の溶融還元製錬後、スラグ
中に浮遊しているフェロクロムを能率よく溶融金属浴や
へ移行させる方法に関する。

この発明において、高クロム合金とは、高クロム鋼製造
におけるクロム源としての機能面から要求されるＣｒ含
有量が１７％以上のものをいう。

（従来の技術） 従来、高クロム合金、例えばＣｒを５０％以上含有する
フェロクロムは、たとえば、特開昭５２−１３８４１８
号公報に開示されている如く低シャフト型電気炉におい
てクロム鉱石あるいはその半還元物を加熱、溶融、還元
して製造されてきた。

しかし、この方法には次のような問題点がある。

（１）還元エネルギーとして高価な電力を用いているた
め、特に、我国においては、製造コストが高い０ （２）炉外に排出されるスラグ中のＣｒ％が２〜５チと
高く、クロムロスが大きい。また、スラグ中のＣｒ４が
高いために、スラグを有効利用できる範囲が限定される
。

したがって、還元エネルギーを電力よシも安価な一次エ
ネルギー（とくに石炭・コークスなどの炭素質固体の燃
焼熱）におきかえた、所謂、溶融還元法を開発し、さら
に、そのプロセスにおいてスラグ中のクロム含有量を十
分に低下する条件を見出すことができれば、その有利性
は非常に大きいことになる。そのようなプロセスを開発
するには次のような問題点を解決しなければならなり０
（１）　　溶融還元法では、原料の加熱・溶洩、酸化物
の還元エネルギーなどの供給を、炭材の酸化発熱によっ
て供給しなければなら々ｂ０その場合、炭材供給量あた
シの発熱量を大にするためには、ｃ　−＋　ｃｏの反応
だけでなく、極力Ｃ−＋　Ｃｏ→ＣＯ２の反応まで利用
したい。すなわち、効率的な発熱のためには雰囲気を酸
化性にする必要があるが、これとスラグ中のクロム含有
量を十分に低いレベルまで還元を進めるということを両
立させるにはどうすればよいか。

（２）　　クロム鉱石中ではクロム分は船溶性のスピネ
ルを形成してお夛、その溶融及びクロム分の還元の速度
は小さい。しかも、クロム鉱石はＭｇＯ。

ＡｔＯ，ＳｔＯ□などの酸化物を多量に含有しておυ、
Ｓ 生成スラグ量はきわめて多い。このよりに、速度がおそ
いことが予想される反応をどのよう（（シて促進するか
。

（３）　　従来の低シャフト炉型電気炉の長所はアーク
による高温部と炉壁の間を装入物が遮断していること、
かつ、炉壁近傍は溶融物の流動がほとんどおこらないこ
とから、炉壁耐火物がほとんど消耗しないことである。

これに比して、溶融還元法では、熱の集中反が少ないた
め、反応促進のために強攪拌を行ったり反応郡全体の温
度を上昇させたシすると、耐火物への負荷が大きくなる
。耐火物の損・傷を、どのようにして抑制するか。

ところで発明者等は、特願昭５３−６６９３９号（特開
昭５４−１５８３２０号公報）にて、還元エネルギを電
気エネルギから一次エネルギ（コークス等）に置き換え
た、クロム鉱石の溶融還元プロセスを提案した。

このプロセスは、ロータリキルンのような予備還元炉と
、上底吹転炉型反応容器の組合せからなる設備を用いて
、クロム鉱石或はクロム酸化物を原料として高クロム合
金を製造するプロセスであって、クロム鉱石或はクロム
酸化物を予備還元し半還元物を得る過程と、このクロム
鉱石或はクロム酸化物の半還元物、炭材、スラックスお
よび酸化性ガスを上底吹転炉型反応容器に供給して前記
クロム鉱石或はクロム酸化物の溶融還元を行なう過程と
からなっている。

（発明が解決しようとする問題点） 上に述べた、上底吹転炉型反応容器によるクロム鉱石等
の溶融還元プロセスにあっては、好ましくは溶融還元製
錬過程は２期に分けられる。

溶融還元製錬第１期にあっては、クロム原料。

炭材、スラックスおよび酸化性ガスが上底吹転炉型反応
容器に装入され、クロム原料（クロム酸化物）の溶融還
元が行なわれる。

溶融還元製錬第２期（仕上げ還元期）にあっては、クロ
ム原料の供給を止め、上底吹吹酸を続け、メタル浴温度
を制御し、かつ還元剤としての遊離炭材量を制御して耐
火材に過度の負荷を与えずに、極力短かい時間にクロム
の還元を進め、所定のスラグ中クロム含有量に到らしめ
（低下させ）る。

処で、前述の溶融還元製錬第２期（仕上げ還元期）にあ
っては、上底吹転炉型反応容器内のスラグ中のクロム分
は、スラグ中に懸濁せしめられるコークス（炭材）によ
りて還元せしめられ、数μｍといった７工ロクロム微粒
としてスラグ中に浮遊している。

これを如何にして反応容器内の溶融金属浴に移行せしめ
るかが、この発明における技術的課題でおる。

（問題点を解決するための手段） 上に述べた、この発明における技術的課題は、酸素を含
有するガスを上底吹きできる反応容器に、溶鉄、予備還
元クロム鉱石の粒塊状物、炭材お工び酸素を供給して酸
化物を還元、溶融レフエロクロムを製造するにあたシ、
スラグ中の酸化物含有量が１チ以下である状態まで還元
を進行させた後、Ｓｔを２０〜７５％の範囲で含有する
Ｓｔ金合金スラグ上から添加し溶融し、この溶融物によ
りてスラグ中に存在するフェロクロム微粒を捕捉し、反
応容器中の金属浴中へ沈降させることを特徴とするフェ
ロクロムの溶融還元による製造方法によって解決される
。

以下に、本発明の詳細な説明する。

この発明は、たとえば第１図に示す設備を用いて実施さ
れる。

本発明を実施するのに用いる設備の１例を第１図に示す
。図において２１はロータリーキルン、２２は溶融還元
炉、２３は羽口、２４は上吹ランス、２５はフード、２
６は炭材、フラックス用ホッａ４−１’ｌ　７は溶湯、
２８はスラグ、２９はクロムペレット、３０は炭材、３
１は気泡、３２はペレット貯鉱槽、３３は石灰用スクー
プフィーダ、３４はコークス用スクープフィーダ、３５
はエアーボート、３６は原料シュート、３７は排風機、
３８はペレット排出口及び溶融還元炉発生ガス径路、３
９はコークス、４０はペレット、４１は石灰石、４２は
エアーノズル、４３は送風機、４４は羽口管内圧力測定
装置、４５は排ガス分析装置を示す。この設備はロータ
リーキルン２１と、上底吹転炉型溶融還元炉２２の組合
せからなる。まず、ロータリーキルン２１は主として溶
融還元炉から出る排ガスを燃料として操業され、溶融還
元炉２２に装入される諸原料の加熱、例えばクロム鉱石
とコークスのような炭材を微粉砕後、ペレットに成型し
た内装炭クロムペレットを加熱して酸化鉄および酸化ク
ロムの一部を予備還元し、予熱された半還元ペレットを
得ること、溶融還元炉で燃料あるいは還元剤として用い
られるコークスのような炭材を予熱すること、フラック
スとして用いられる石灰の予熱あるいは石灰石の焙焼な
どを行うことに利用される。ロータリーキルン２１は溶
融還元炉２２から排出される高温ガスの顕熱も利用でき
ること、及び他の形式の予備還元炉に比して加熱温度を
高めることができ難還元性であるクロム酸化物の還元も
５０〜７０チ進められることから、排ガスを用いる予熱
予備還元炉として適している。これを用いることによっ
て、まず原料の予熱・予備還元を行った結果として、溶
融還元炉で要求される、生産量あたシの発熱量を軽減さ
せることができる。例えばクロム鉱石中のクロム分の７
０％および鉄分の９０％が予備還元され、コークスとと
もに１０００℃に予熱された状態で溶融還元炉に装入で
きるとすれば、予熱、予備還元をしないで装入した場合
に比して、溶融還元炉での必要発熱量（これは炭材を酸
素で燃焼させて発生させる）は約３０％でよいことにな
る。また、溶融還元炉に装入されるクロムペレット中の
鉄分の大半が予備還元されていると、ペレットが溶融還
元炉内で溶解して生成するスラグの（Ｔ、Ｆｅ％）を低
くでき耐火物の侵食を軽減できるという効果もある。さ
らに、第２図に示すように、溶融還元炉に投入されたペ
レットのＯ（ゼロ）次反応域での速度定数を犬にするこ
とができ還元反応を進める上で有利である。

溶融還元炉２２は、予備還元されたクロムペレット、コ
ークスのような炭材゛１石灰を王とする７ラツクスの供
給を受けて、それらを溶融するととも、に、残留してい
るクロム、鉄の酸化物の還元反応を進め、最終的にはク
ロム−鉄系合金溶湯と、Ｍｇ０−８１０□−ＣａＯ−Ａ
ｔ２０．を主成分とするスラグを得るための装置である
。転炉状にしたのは、反応の進行に不可欠なスラグの強
攪拌を実現するのに便利なためである。底部から酸素を
含むがスの吹込みを行うための羽口２３（これは複数個
のこともちシうる）と、上方から酸素を炉内に吹込むた
めの上吹ランス２４が付属している。

底吹羽口の機能はメタル中に酸素を含むガスを吹込むこ
とによってメタルの温度を調整すること、その結果とし
て、メタルの攪拌を介してスラグの強攪拌を実現するこ
と、また必要に応じて、メタルの脱炭を行い成品の炭素
含有量を調整することでおる。攪拌だけであればＡｒや
窒素のような不活性ガスでも行えるが、その場合も攪拌
に要するガス費用及びそれによって系外に持ち出される
顕熱ロスの点から、酸素を含むガスを用いる方が有利で
ちる。酸素を含むガスをメタル中に吹き込むためには、
例えば２重管羽口を用い、外管からは少量の炭化水素Ｈ
Ａｒ　＋　Ｎ２のような冷却ガスを吹き込んで羽口溶損
を保護する。

上吹ランスからの酸素供給は、溶融還元炉での発熱状態
を制御する主な手段である。供給すべき酸素量、炉の大
きさ、排出ガスの条件などによってノズル形状がきめら
れる。また、操業条件に応じてランス先端とスラグ面と
の距離を調整できるようになっている。

溶融還元炉の炉形状は通常の製鋼用転炉に類似したもの
を基本とするが、（１）使用する鉱石の成分によって生
成するスラブ量が多い場合には、メタルがたまる部分に
比して上方のスラグかたまる部分の径を犬にして、スラ
グの相対厚みを小さくすること、（２）炉内で二次燃焼
率を高めることにより炉上部の耐火物への負荷が大きい
場合にはその部分を水冷構造にするなどの対策がとられ
る。

溶融還元炉の耐火物は炉の下半分（はとんど常にスラグ
およびメタルにつかっている部分）はマグネシアカービ
ン質しンｆｆ７！ｌ′−最適である。炉の上半部（ｃｏ
　−ｃｏ２系の高温ガス雰囲気にさらされる部分）は同
じくマグネシアカーｙｆン質レンガあるいはクロムマグ
ネシアレンガが適している。いずれが最適であるかは、
排ガスのＣＯ／ＣＯ２比としてどのような値が選定され
るか（溶融還元炉の操業からは、ＣＯ／ＣＯ２比０．３
の範囲ではどのような値をとることもできる）に依存す
る。

なおロータリーキル／と溶融還元炉の間には、必要に応
じて両者をマツチングさせるためのバッファとして、ベ
レット貯留槽が設けられる。ロータリーキル／を、溶融
還元炉から要求される原料供給・４ター／にあわせて非
定常操業するか、あるいはロータリーキルン１基に対し
て溶融還元炉２基の組合せからなる設備で、２基の溶融
還元炉の操業サイクルをずらせて２基の和として原料供
給・セターンを定常化したような場合には、貯留槽は小
さくできるか、あるいはさらに除去することも可能であ
る。

以上のような設備を用いる操業方法は次の通りである。

ロータリーキルンでは炭素分を内装したクロム鉱石ベレ
ットと、コークス塊を装入して、熱源として溶融還元炉
から出る高温ガスを王とし、必要に応じて重油その他の
燃料を加え、エアーノズル４２、エアーボート３５など
によって空気あるいは酸素富化空気を供給して燃焼のコ
ントロールをし、キルン内の最高温度領域がクロムの還
元を進めるのに必要な１４００℃以上となるようにする
。

溶融還元炉で必要とされる炭材は、一部調整用以外はす
べてロータリーキルンを通して供給することが望ましい
。何故ならばキルン内の炭材量がふえることは、高温域
でのベレットの再酸化を防止して溶融還元炉に供給され
るクロムベレットの還元率を高位に保つことを可能にす
るとともに、炭材自身が予熱されるために、溶融還元炉
の熱７４ランスを改善するからである。しかし、キルン
への装入炭材が多いためにキル／出口のガスの００％を
十分低い値に下げることができないことが問題になる場
合は、炭材の一部を、キルンの途中から例えばスクープ
フィーダによって供給すればよい。

フラックスとしては、生成スラグの成分条件を満足する
ように、用い友クロム鉱石や炭材の組成に応じて、石灰
、さらには必要に応じて珪石、または、ＣａＯとＳ　ｘ
　Ｏ２を含有するスラグ（例えばステンレス製鋼工程で
発生するもの）を溶融還元炉に添加する。これらの７ラ
ツクスの添加は、クロムベレットの添加量にほぼ比例し
て加えていくか、あるいは滓化に要する時間を考慮して
クロムベレット添加量に比例するよシは先行して添加す
る。

これらの７ラツクスはホラ・ぐ−２６から溶融還元炉に
直接投入してもよいが、ロータリーキルンを通して予熱
してから投入することもできる。特に石灰源として石灰
石を用いてキルン内で焙焼して、予熱された生石灰を溶
融還元炉に供給することもできる。

ただし、キルン内でクロムベレットと７ラツクスが反応
して低融点化し、キルンに付着物を生ずるおそれがある
時は、フシックス類はスクープフィーダ３３を通してキ
ル／の炉尻近くで加えるか、あるいはフラックスの予熱
あるいは焙焼用に、別の予熱装置を用いてもよい。

なお、ロータリーキルンの操業は、貯留槽が大きい場合
、あるいは二基の溶融還元炉が操業サイクルをづらせて
運転していてそれらへのペレットの供給量の和がほぼ時
間的に一定の場合には定常状態に近い操業を行う。それ
以外の場合には、溶融還元炉から要求される原料供給・
ぐり二ンに合せるように非定常操業を行う。

溶融還元炉は、立ち上げる場合には他の溶解炉で得た鉄
あるいは鉄−クロム系溶湯を装入するか、あるいはコー
クスと型銑あるいは固体フェロクロムを装入して吹酸し
てメタルを溶解して種湯とする。２ヒート目以降は、例
えば前ヒートで生成したスラグの８０％以上と高クロム
溶湯の約２／３を出湯し、定格溶湯量の約１／３を炉内
に種湯として残す方式で操業を続ける。

一溶融還元製錬第１期− 前述の種湯に底吹羽口２３から酸素を含むガスを吹き込
んで攪拌しつつ、上吹ランス２４から酸素上吹し、ロー
タリーキルン２１から予熱、予備還元したクロムベレッ
ト、コークスのような炭材、フラックスを供給する。炭
材の酸化発熱（Ｃ→ＣＯあるいはＣＯ□）と、炭素（固
体炭材あるいはメタル中に溶けた炭素）によるクロムあ
るいは鉄の欲化物の還元反応、およびクロムベレット中
のＭｇＯ１ＳｉＯ□、　ｈｔ２ｏ、分、炭材中の灰分お
よびフラックスとして加えたＣａＯ（場合によっては５
ｌｏ２も）による造滓が進む。諸原料を添加していくに
つれ、溶融スラグ及び溶融メタルの量がふえてくる。こ
の間、メタル温度は凝固開始温度以上、１６５０℃以下
になるように、原料併給速度と上、底吹吹酸速度、ラン
ス高さなどを制御する。メタル温度を凝固開始温度以上
にするのは本発明の遂行にとって重要な底吹羽口の閉塞
を防止するためである。

また、本発明の必要条件である強攪拌条件下では、メタ
ルとスラグの温度差は小さく、メタル温度を１６５０℃
以下に管理すれば、スラグによる耐火物の侵食を抑制で
きる。メタルの温度は、数分おきに浸漬型熱電対で測定
してもよいが底吹羽口管内の圧力を連続測定する方法に
よってもある程度推定できる。これは、メタル温度が低
下すると羽口先付着物（凝固したメタルおよびクロム系
の酸化物）の量が増加するため羽口管内圧力が増加する
という現象があることに基く。羽口内圧力とメタル温度
の関係は、羽口条件、底吹吹酸条件、メタル成分がきめ
られるとほぼ決定されるので、あらかじめ両者の関係を
求めておければ、以後はその関係式にもとづいて羽口内
圧力測定値からメタル温度を推定することができる。

溶融還元炉に供給すべき全酸素ガス量は、供給される諸
原料の成分、温度条件、排ガスのＣＯ／ＣＯ２比（これ
もＣＯ／ＣＯ２が０．３以上では任意に定めることがで
きる）などにもとづいて定められる。必要全酸素ガス量
を溶融還元製錬第１期の時間で割れば平均吹酸速度がき
まる。このうち、一部は後述の底吹を行うとして除くと
平均上吹吹酸速度が定められる。排ガスのＣＯ／ＣＯ２
比を所定の値に合せるには、上吹ランスノズル形状、ラ
ンス高さなどを調整すればよい。

底吹ガスは、スラグ、メタルの主な攪拌動力として、本
発明では重要である。酸化物の還元反応の速度を大にす
るため、溶融メタル、スラグの温度を極力均一化して、
耐火物損傷の原因となる局所高温の程度を小さくするた
めである。底吹ガス吹込みによる溶融メタル、スラグの
攪拌は生成したガスの膨張と上昇によりてなされる。攪
拌強さをあられす・ぐラメータとして、Ｓ　（Ｎｔ／ｍ
ｉｎ、ｔ）をとると、ノ臂うメータ：Ｓと溶融還元製錬
第１期の耐火物原単位指数との関係を示すと、第３図の
ようになる。攪拌強さ、すなわちパラメータ：Ｓの値が
小さすぎると、スラグ温度が局所的に高くなり耐火物に
悪影響を与えること、鉄およびクロム酸化物の還元速度
がおそ＜、ＦｅＯを含むスラグと長時間接触することな
どによシ、耐火物原単位は急増する。一方、Ｓが大きす
ぎると、還元速度はもはや攪拌力によらずに一定になり
、−万、スラグ攪拌がふえることによシ耐大物の損傷が
ふえるために、再び耐火物原単位が増加する。したがっ
て、Ｓは次の条件を満足する範囲にあることが必要であ
る。

１００　（Ｎｔ／ｍｉｎ、ｔ）≦Ｓ≦２５００　（ＮＬ
／ｍｉｎ、ｔ）　　　（２）−溶融還元製錬第２期− 所定量のクロム酸化物を含む原料（半還元クロムペレッ
ト）の供給を終了すると、スラグ中のクロム含有量を所
定の値まで低下するための仕上げ還元を目的とする溶融
還元製錬第２期に移行する。

この時期では、ペレットの供給をとめ、上底吹吹酸を続
は温度を制御し、かつ、還元剤としての遊離炭材量を制
御して、耐火物に過度の負荷を与えずに、極力短い時間
にクロムの還元を進め１所定のスラグ中クロム含有量に
低下することが課題である。

まず、メタル＠度を凝固開始温度以上、１６５０℃以下
に制御すること、及びその理由は溶融還元製錬第１期と
同じである。８度は、上吹吹酸条件（吹酸速度、ランス
ハイドなど）によって制御される。

底吹ガスによるスラブの強攪拌は溶融還元製錬第１期と
同様に重要である。第３図に示すものとほぼ同様の関係
が溶融還元製錬第２期に対しても成立する。さらに溶融
還元製錬第２期終了時点のスラグ中のメタル粒の量は第
４図に示すように、吹込ガス量と関係がある。これは、
攪拌か弱すぎると、微細なりロムスピネルから生成した
微細な（数μ径）のメタル粒が合体する機会が少ないの
でなかなか沈降せず、一方、攪拌が強すぎると浴のメタ
ルをスラグ中に吹きあげて再びメタル粒を増加せしめる
ためである。このようなスラグ中のメタル粒は、出盛前
の沈静では完全に分離できず、回収のためには凝固後の
スラグの粉砕、磁選などの処理を必要とする。

第３図及び第４図の関係より、・９ラメータ；Ｓは １００　（ＮＡ／ｍｌ　ｎ−ｔ　）≦Ｓ≦１８００（Ｎ
ｔ／ｍ１ｎ−ｔ）　　　（３）の関係を満足していなけ
ればならない。

さらに、この期の還元反応速度は基礎実験結果から遊離
炭材量に依存する。実際には、溶融還元炉に供給される
炭素分としては、ペレットの中に内装炭として入ってい
たものと、ペレットとは別に炭材として加えたものの２
種がある。前者は、量的にはほぼ還元されたメタル中に
溶は込んだ分と等しい。したがって、近似的に、遊離炭
材量は溶融還元炉に供給された炭材中の炭素分から、Ｃ
ＯあるいはＣＯ２ガスになって炉外に逸散した炭素分を
差引いたものであられされる。後者は、吹酸量と排ガス
のｃｏ　、　ｃｏ２分析値よシ計算できる。

実際に、遊離炭材量を（４）式で定義し、各時間後のス
ラグの（Ｔ、Ｃｒ％）との関係を示すと第５図のように
なる。十分に低いスラグ中クロム含有量を得るためには
、遊離炭材量は（５）式の条件を満足することが望貰し
いことがわかる。

すなわち、吹酸によシ遊離炭材が減少するので必要に応
じて（５）式を満足するように、例えば炭材ホラ−４’
−２６から溶融還元炉に炭材を供給する。

この期の還元反応速度（すなわちスラグのＴ、Ｃｒの低
下速度）を犬にするには、スラグ成分を及び（Ａｔ２０
３％）≦２２チ　　　　　（６）の条件を満足させなけ
ればならない。溶融還元製錬第２期を通してこの成分条
件を満足させるためには遅くとも溶融還元製錬第１期の
末期にはこの成分争件を満足するスラグ組成になるよう
に溶融還元製錬第１期フラックス添加量が調整されてい
なければならない。

以上のような条件が満足されると、必要な時間、処理を
続けることによりて、スラグ中のクロム含有量を所定の
値まで低下することができる。例えばスラグのＴ、Ｃｒ
　ｔ−０，５％以下にまで低下することも可能である。

スラグ中のクロム含有量を所定の値まで低下できると排
滓する。さらにメタルも出湯する。その際、生成したメ
タルの約見は次ヒートの種湯として残される。なお、出
滓後、メタルの排出作業を省略し、再び溶融還元製錬第
１期、第２期をくシ返し、２ヒ一ト分の生成メタルを排
出してもよい。

排出されたメタルは通常７エロクロムのように一旦凝固
後、破砕して成品としてもよいが、溶融状態のｔ″！製
鋼工場に運び、顕熱も利用して、ステンレス製鋼コスト
を低下することもできる。排出されたスラグは自然凝固
させるか、あるいは水砕によって急冷し、必要に応じて
粉砕、磁選を行りてメタル粒を回収してからそれぞれの
用途、例えば埋立材、路盤材、土壌改良剤などにふシむ
けられる。

発明者等は、上に述べたプロセスにおいて、溶融還元製
錬第２期（仕上げ還元製錬）後に、スラブ中に浮遊する
フェロクロム微粒を、メタル浴に移行させる手段につい
て研究し九結果、ｓｉを２０〜７５重量％の範囲で含有
する８１合金、たとえばフェロシリコンを反応容器にお
ける溶融スラグ上から添加し、溶融し、この溶融物によ
ってスラグ中に浮遊しているフェロクロムを捕捉し、メ
タル浴へ沈降させると、極めて高効率下にスラグ中のメ
タル微粒を金属浴中に移行させ得ることを知見した。

本発明において、溶融スラブ上から添加するＳｔ合金の
ｓｉ含有量を２０〜７５％の範囲としたのは、この範囲
において、融点が１３００Ｃ以下であシ、この発明にな
るプロセスにおいて、容易に溶融し、溶融スラグ中を沈
降し、その過程で金属微粒を捕捉しメタル浴中に移行さ
せ得るからである。

Ｓｔ合金を溶融スラグ上から添加、溶融するときの、上
底吹転炉型反応容器におけるクロム酸化物の還元の程度
は、溶融還元製錬第２期（仕上げ製錬）が完了し、溶融
スラグ中の酸化物含有量が１チ以下、好ましくは、０．
５％以下となるまでスラブ中の酸化物の還元を進行させ
ておくことがクロム酸化物を高くするという観点から、
必要である。

（実施例） 定格溶融金ｆｆｉ量（すなわち出湯直前の溶湯量）が５
０ｔの上底吹転炉を２基、反応容器として用い、半還元
クロムペレットを原料として、生成したフェロクロムの
２／３（約３３ｔ）は出湯し、２を残して半連続的に操
業を行った。溶融還元炉の炉底には、底吹羽口（内管径
２０鵡の二重管）４本が取付けられておシ、内管は純酸
素、外管はプロ・々ンガスを保護ガスとして流す。上吹
ランスのノズルは全部で７孔（中心に１孔、周囲に６孔
）である。

溶融還元の主原料であるクロム鉱石は、コークスととも
に混合粉枠抜造粒して被レフトにし、乾燥後ロータリー
キルンに装入し溶融還元炉から出る高温ガスを加熱源と
して、予備還元、予熱を行った。溶融還元炉に供給され
る炭材の８０％は、ロータリーキルンに外装炭として装
入し、半還元ペレットの還元率の向上と溶融還元炉に供
給する炭材の予熱を行う。ロータリーキルンは定常操業
を行う。（キルン回転数０．４　ｒ、ｐｌｍ−１＜レッ
ト定常連続排出）。ペレットは分配装置を用いて、２つ
の溶融還元炉のいずれか一方に供給される。

溶融還元炉へ供給される半還元クロムペレットの平均成
分、温度は次の通シである。

Ｔ、Ｃｒ　：　３５％、Ｔ、Ｆｅ：２３％、Ｃｒ分還元
率＝６６％、鉄分還元率：９２チ、ＭｇＯ：　１０　％
、Ａｔ２０．　：　１０％。

５ｉｎ２：　９チ、温度：　１３００℃。

−溶融還元製錬第１期− 残し湯１７ｔに酸素を含むガスを上底吹しながら、予熱
された予熱還元被レッドと炭材、石火を装入する。

吹ｅ速ｖは、上吹１４００ＯＮｍ３／ｈｒ　、底吹１６
ｏ。

Ｎｍ　３／ｈ　ｒ　Ｘ　４である。溶融合金相の温度が
１５８０〜１６３０℃の間にコントロールされるように
、予備還元ベレットの装入速度を調整する。

４５分で半還元ペレット６４ｔ、炭材２０ｔ、石炭７．
Ｏ５を装入する。この期に装入する炭材のこの期の・ぐ
ラメータ：Ｓは５００〜７００の范囲にあり、式（２）
の条件を満足しているうこの間、吹酸遠回をコントロー
ルして、二次燃焼率を４０係に維持した・ この期の終点でのスラグ成分、量及び温度は次の通シで
ある。

ＣａＯ：　２５％、ＳｌＯ□：２６％、ＭｇＯ：　１９
　％、Ａｔ２０３：　１９　％、Ｔ、Ｃｒ　：　６．８
％、Ｔ、Ｆｅ：１．１％、スラグ量：３６ｔ、＠度：１
６３０℃。

メタル量は４５ｔ１遊離炭材量は３ｔである。

二溶融還元製錬第２期− 半還元ペレットの供給を止め、炭材を炭材供給ホラ・ぜ
−よシ溶融還元炉に、３分おきに１００１＃づつ投入す
る。底吹酸素量は一定に保ち、上吹吹酸量は、５分おき
に、８５００　Ｎｍ’／ｈｒ、４００　ＯＮｍ’／ｈ　
ｒ　、　ＯＮｍ’／ｈ　ｒと変化させ、スラグ中のＣｒ
分の還元を進める。メタル温度は１６００〜１６３０℃
の範囲に維持した。・母うメータ：Ｓは１２００〜１５
００の範囲にあシ、式（３〉の条件を満足している。

遊離炭材量／溶融スラグ量＝６０〜１．０　Ｏｋ！ｉ’
／ｌの範囲にあシ式（５）の条件を満足している。

溶融還元炉の最終スラグ組成は、Ｃａｂ：２８％、ｓｔ
ｏ□：２８％、ＭｇＯ：　２０チ、Ａｔ２０３：２０％
、Ｔ、Ｃｒ　：　０．６　％、Ｔ、Ｆｅ：　０．７％で
あった。

この期を通してのスラグは （Ｓｉｏ２％）＋１．ｔ　ｓ　（％Ａｚ２ｏ、）Ａｔ２
０．＝１８〜２０％ の範囲にアシ、式（６）の条件を満足している。この間
、二次燃焼率を４０チに維持した。

溶融還元製錬第２期を進行させて、スラグ中のクロム分
が０．５％となりた時、上底吹吹酸を止め、フェロシリ
コンを５００に５１溶融スラグ上から添加し、溶融させ
スラグ中を沈降せしめスラグ中に浮遊しているフェロク
ロム微粒を捕捉、共にメタル浴へ移行させた。

出湯された金属の成分は、次の通シである。

Ｃｒ　：　５３％、Ｆｅ：３７％、Ｃ：　６．５　％、
Ｓｔ　：１．０％、Ｓ：０．０１５チ、Ｐ：０．０３５
％。

このように溶融還元製錬第１期は４５分で、一方、溶融
還元製錬第２期が１５分、脱炭期２０分、出滓、出＠１
０分であシ、各溶融還元炉へのペレットの供給を行う時
間は４５分、ベレットの供給を行わない時間が４５分と
なっており、ロータリーキルン１基と、溶融還元炉２基
の操業がマツチングしている。

（発明の効果） 以上のように本発明は、従来高価な電力をエネルギーと
して用いる方法で行われてきたフェロクロムの製造を、
安価な炭材と酸素を熱源とする溶融還元法で、クロム回
収歩留りも従来の電気炉法よシも高くできるようにした
もので、従来法に比して安価なフェロクロムを供給でき
るようにした点で工業的な効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施するときの装置の一例を示す図
、第２図はこの発明の一実施例における速度定数に、＃
ｋｌと°温度の関係を示す図、第３図は耐火物溶損指数
におよぼす・母うメータ５（Ｓ＝底吹発生ガス量／（溶
融メタル量＋溶融スラグ量）ＮＡ／ｍ１ｎ−ｔ　）の影
響を示す図、第４図は溶融還元製錬第２期（仕上げ還元
期）におけるスラグ中のメタル粒の存在量におよぼす・
ぐラメータＳの影響を示す図、第５図は溶融還元製錬第
２期でのスラグ中のクロムの減少過程におよぼす（遊離
炭材量）／（溶融スラグＪｌ）の影響を示す図（遊離炭
材量は、溶融還元炉に装入された炭材中の炭素分からＣ
ｏ或はＣＯ２ｆｆスとなった炭素分を差引い次位として
定義される）、である。 手続補正帯（自発） 昭和５９年１２月２０日 特許庁長官　志　賀　　　学　殿 １、　事件の表示 昭和５９年特許願第１９０６３７号 ２、　発明の名称 フェロクロムの溶融還元による製造方法３、補正をする
者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 （６６５）新日本製鐵株式會社　ほか１名代表者　武　
　１）　　　豊 ４・代理人〒１００ 東京都千代田区丸の内二丁目４番１号 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の掴及び図面（１）明細書９
頁５〜６行「クロム分の７０係」を「クロム分の５０チ
」に補正する。 （２）同１２頁７行「ｃｏ７ｃｏ２≧０．３」をｌ’−
Ｃｏ／ＣＯ２≧０．１」に補正する。 （３）同１７頁１３行ｒ　Ｃｏ／ＣＯ２カ０．３以上」
を「ＣＯ／ＣＯ２が０．１以上」に補正する。 （４）同２１頁下から４行「スラグの（Ｔ、Ｃｒ％）と
の関係」を「スラグ中の酸化物として存在するクロム量
との関係」に補正する。 （７）同２２頁３行ｒ　Ｃｒ　：遊離炭材量−」を「Ｃ
ｆ二遊離炭材量勤」に補正する。 （８）同２２頁下から３行〜２行「及び・・・なければ
ならない。」を「及び（Ａｔｚｅｓ）≦Ｏ，０８Ｔ−１
０５（６）の条件を満足することが望ましい。」に補正
する。 （９）同２３頁８行「スラグのＴ　、Ｃｒを」を「スラ
グ中の酸化物として存在するクロム量を」に補正する。 （ト）同２５頁５〜８行「溶融スラグ・・・必要でるも
」を「溶融スラグ中の酸化物として存在するクロム量が
１ａＩｂ以下、好ましくは、０．５チ以下となるまで還
元を進行させておくことが、本発明の目的にｓｉ含有合
金を有効に用いる観点から必要である。」に補正する。 （ロ）第５図を別紙の通シ補正する。 第５図 ゼゴ禽會崖材量／スラク゛量（ｋｇ／ｌ）手続補正書　
（自発） 昭和６０年９月２１日 昭和５９年特許願第１９０６３７号 ２、発明の名称 ７エロクロムの溶融還元による製造方法３、補正をする
者 ５、補正命令の日付　昭和　　年　　月　　日（１）特
許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２７明細書６頁下から３行「溶鉄、」を「クロム鉱石
或は」に補正する。 （３）同６頁末行「スラグ中の酸化物含有」を「スラグ
中の酸化物として存在するクロム」に補正する。 特許請求の範囲 酸素を含有するガスを上底吹きできる反応容器融し、７
エロクロムを製造するにあたり、スラグある状態まで還
元を進行させた後、Ｓｉを２０〜７５％の範囲で含有す
るＳｔ金合金スラグ上から添加し溶融し、この溶融物に
よってスラグ中に存在するフェロクロム微粒を捕捉し、
反応容器中の金属浴中へ沈降させることを特徴とするフ
ェロクロムの溶融還元による製造方法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸素を含有するガスを上底吹きできる反応容器に、溶鉄
   、予備還元クロム鉱石の粒塊状物、炭材および酸素を供
   給して酸化物を還元、溶融し、フェロクロムを製造する
   にあたり、スラグ中の酸化物含有量が１％以下である状
   態まで還元を進行させた後、Ｓｉを２０〜７５％の範囲
   で含有するＳｉ合金をスラグ上から添加し溶融し、この
   溶融物によってスラグ中に存在するフェロクロム微粒を
   捕捉し、反応容器中の金属浴中へ沈降させることを特徴
   とするフェロクロムの溶融還元による製造方法。