JPS6187847A - クロム鉱石の還元法 - 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） この発明は、クロム鉱石を流動層予備還元炉で予備還元
するとともに、上底吹転炉型反応容器で溶融還元するプ
ロセスに関する。

（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、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。

（リ　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Ｃｒ％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Ｇ’ＦＪ、石融還元法を開発し
、さらに、そのプロセスにおいてスラグ中のクロム含有
ｉｔ　ｋ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。

而して発明者等は、電力を熱源として使用しないクロム
鉱石の溶融還元プロセスを特願昭５３−６６９３９号（
特開昭５４−１５８３２０号公報）にて提案した。

一方、前述の溶融還元プロセスに先立つ予備還元プロセ
スには種々のプロセスが適用され得る。

たトエは、ロータリキルンによって、クロム鉱石粉と炭
材を粘結剤の存在下に塊成化し、さらに外装炭を加えて
、加熱、還元するプロセス（固相還元〕がある。

一方、特開昭５９−２５９５１号公報に開示されている
ように、予備還元対象のクロム鉱石粒粉体を還元ガスの
存在下に流動層還元するゾロセスがある。

この流動層還元プロセスは、還元温度がロータリキルン
によるプロセスより低い等の点ですぐれており、これを
クロム鉱石の溶融還元プロセスに結合できれば、その工
業上の価値は極めて高く、多くの効果をもたらす。

また、予備還元クロム鉱石奮浴融瓜元するプロセスとし
て種々のゾロセスがあるけれども安定した操業下に安価
な一次エネルギ（コークス（））を熱源および班元剤と
してオリ用し得る点で、酸素を含有するガスを溶湯中に
上底吹きできる反応容器に、溶鉄、予備還元クロム鉱石
、炭材および「ソ不を供給して予備還元クロム鉱石ｆｆ
：溶融４元するプロセスがすぐれている。

而して、この両者を有機的に結合すればエネルギ利用効
率、生産性の面で極めてすぐれたプロセスとすることが
できる。

かかるゾロセスは、第２図に示す如きフローを採るプロ
セスとなる。即ち、上底吹転炉型反応容器による射融還
元過程で発生する高温の排ガス全、流動層反応炉におけ
る流動層の加熱、還元反応に利用するプロセスとなる。

（発明が解決しようとする問題点） 第２図に示すプロセスにおいて、本来パッチ型の操業形
態を採る上底吹転炉型反応容器による溶融還元プロセス
と、本来連続操業型の流動層反応炉による予備還元プロ
セスを結合するときの問題点、即ち ｌ）流動層反応炉に供給される溶融還元炉からの高温排
ガスは、流動層反応炉におけるクロム鉱石の還元率等の
関係から１３５０℃以下の温度であって、ＣＯ□含有率
が１０％未満であることが必要である。溶融還元炉から
の排ガスは、１５００℃以上であり、ＣＯ２濃度は平均
値として４０チである。

前述の要求を如何にして満足させるか、２）上底吹転炉
型反応容器による溶融還元製錬が終了し、出湯するとき
には溶融還元炉からの高温排ガスの供給が止まる。従っ
て流動層反応炉の操業を止めることになるが、そのとき
の焼結防止ならびに、流動層の温度低下（ヒートショ、
り）を如何にして防止するか、 を解決することが、この発ＢＡＫおける技術的課題であ
る。

（問題点を解決するための手段） この発明の要旨とする処は、クロム鉱石を流動層で予備
還元する工程と、酸素を含有するガス全上底吠できる反
応容器に前記予備還元工程で得られる予備還元クロム鉱
石、炭材およびｉ！２素含有ガスを供給して酸化物の溶
融と工火元を行なう工程の組合せからなるゾロセスであ
って、溶融還元工程から排出されるガスの組成および温
度を検出し、この検出結果に基づいて前記排ガス中に粉
状炭材および／または炭化水素流体を吹込んで反応を行
なわせ、前記排ガスの温度ｔ１３５０℃以下、Ｃ０２含
有量を１０％以下に調整した後、予備還元工程に供給す
ることを特徴とするクロム鉱石の還元法にある。

以下に、こめ発明の詳細な説明する。

発明者等は、上に述べた流動層反応炉に、上底吹転炉型
反応容器から供給する高温排ガスの８度。

組成（成分）を調整する手段として炭材或は炭化水素若
しくはそＡ’ｅ含有する流体を吹込んで吸鍬等反応を生
せしめることを着想した。

また、上底吹転炉型反応容器による溶融還元プロセスの
過渡（非定常）状態における流動層反応の操業を円滑な
らしめる手段として、予め流動層における炭材の混合比
率を高めて流動が止まったときの固着を防止するととも
に、上底吹転炉型反応容器からの高温排ガスの温度２胆
成（成分）を調整したものを貯留するリザーバを系に織
込むことにした。

第１図に、この発明になるプロセスのフローダイヤグラ
ムを示す。

先ず、上底吹転炉型反応容器における予備還元クロム鉱
石の溶融還元が定常的に行なわれている状態における操
業について説明すると、上底吹転炉型反応容器からの高
温排ガスの温度ｔｌ−１３５０℃以下とし、Ｃ０２含有
率を１０＋％未満とするために、上底吹転炉型反応容器
（溶融還元炉）からの高温排ガスのガス温度、ＣＯ／Ｃ
Ｏ□を検出し、この検出結果に基づいて粉状のコークス
若しくは石炭或は炭化水素若しくはそれを含む流体の制
御された流量を高温排ガス中に吹込み、ＣＯ□＋Ｃ→２
ＣＯなる吸熱反応によってＣＯ２含有率ならびに排ガス
温度を降下させ、温度、ガス組成の調整を行なう。

このようなシステムによって、溶融還元炉から流動層反
応炉（予備還元炉）に導入きれる高温排ガスは、Ｔく１
３５０℃かつＣＯ□（１０％の温度および成分をもつ。

次に上底吹転炉型反応容器（溶融還元炉）による溶融還
元が終了するとき、つまシ非定常状態における手段につ
いて述べる。

第一に、上底吹転炉型反応容器による溶融還元が終了す
る前に、コークス粉等炭材の混合率を高め、流動層にお
ける流動が止まったときの固着を防止するようにする。

一方、上底吹転炉型反応容器からの高温排ガスを流動層
反応炉に導く管路の途中にリザーバを設け、ダム的機能
を果さしめる。

而して、上底吹転炉型反応容器からの高温排ガスを成分
調整したがスがりザーパへ貯留される。

そこで上底吹転炉型反応容器におけるｒ８　ｍ　ｍ元が
止まる前にコークス粉（炭材）の混合比率全高め、原料
の流動が止まったときの固ｇｌ　１防止する。

かつ、前述のリザーバからガス全供給し燃焼させる。そ
の際、コークスの混合比率を高めであるので流動層の中
で ＣＯ□＋Ｃ→２ＣＯ の反応を生じ、予備還元鉱石の再酸化を防止する。

（実施例） 定格ｆ存融金桟鼠（すなわち出湯直前の溶湯量）が５０
ｔの上底吹転炉を反応容器として用い、半還元クロムベ
レ、トｔ−原料として、生成したフェロクロムの２／３
（約３３ｔ）は出湯し、１／３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２
０ｍの二重管）４本が取付けられており、内管は純酸素
、外管はゾロノやンガスを保設ガスとして流す。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。

一廖融還元製錬第１期− １′８融還元炉で発生する高温ガス（１７５０℃。

ＣＯ％／Ｃ０２％＝８５／１５　）に、溶融還元炉の出
口で粉コークスｔ　５６　ｇ／Ｎｍ３の割合で吹込み、
冷却した上で（１２５０℃＃　Ｃｏ２＝　４％）、予備
還元炉に導入する。

溶融還元過程における主原料である粉状クロム鉱石（粒
径：１簡以下）は、粉状炭材とともに予備還元炉に供給
（供給速度：１ｔ／分、炭材／鉱石比＝０．３（溶融還
元製錬第１期終了前には０．５に増大する））する一方
、羽口からメタン’ｉ５３０ＯＮｍ３／ｈｒの割合で予
備還元炉に吹込み、溶融還元炉から導入したＩスを加熱
源にして、予備還元、予熱を行なう。

予備還元したクロム鉱石は、連続的に尚融債元炉に供給
され、予備還元炉で発生する排ガス（８００℃、ＣＯ：
９５％、Ｈ２：　５％）（７）一部Ｈ、リザーバに貯留
され、残りは、ディジで潜熱が回収される。

予備還元鉱石の平均成分、排石温度は次の通りである。

Ｔ−Ｃｒ：３３％、Ｔ−Ｆｅ：２２％、Ｃｒ還元率：２
５％。

Ｆｅ分還元率：６０％、　ＭｇＯ：　１０％、　Ａｔ２
０３：　１３チ、　５ｈｏ２：　４％、排石己度９００
℃。

一方、溶融還元炉では、残し湯１７ｔに酸素を含むガス
を上底吹しながら、予熱された予備還元鉱石と粉状炭材
２石灰を装入する。塊状版材は、炭材ホ、ノぞ−より約
２０　ｔ／ｈｒの割合で連続的に装入する。吹酸速度は
、上吹３００００　Ｎｍ　／ｈｒ、底吹１６０ＯＮ＋ｎ
　／ｈｒＸ　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、予備還元鉱石の装入速度を訓梵す
る。

６０分間で予備還元鉱石６０ｔ、炭材１８ｔを゛装入す
る。

この溶融還元製錬第１期の間、二次燃焼率を約１５％と
すべく、上吹ランスからの吹酸量および炭材供給量全制
御した。

この期の終点でのスラグ成分、＃および温度は次の通り
である。

ＣｓＯ二　２５　％　、　８１０２　　：　　２　６　
　％　　、　ＭｇＯ：　　１　９　　％　　。

Ａｔ２０．：　１９予、Ｔ−Ｃｒ　：６．８％、　Ｔ−
Ｆｅ　：　１．１％ｌスラグ量：３ｏｔｌ懸度：　１６
３０℃。

メタル上（は４５ｔ１遊離炭材量は５ｔである。

−醪融還元製錬第２期− 子（’ｉｎ　還元炉へのクロムｐ、石、コークスおよび
メタンの供給を中止する。予イ９還元炉へのき、大ガス
は、浴融還元炉発生ガスの減少に合せてリデーパの火；
す料ガスに切換え、最低量３０００ＯＮｍ／ｈｒをＣつ
”保する。

溶融還元炉へは、炭材を炭材供給ホッパーから３分間お
きに１００　ｋｇづつ投入する。底吹（：２　Ｆ　Ｊ、
；は一定に保ち、上吹吹酸量は、５分間おきに８５０Ｏ
Ｎｍ’／ｈｒ　、　４００ＯＮｍ３／ｈｒ　、　ＯＮｍ
’／ｈｒと液化させ、スラグ中のＣｒ分の還元を進める
。メタル湯度は１６００〜１６３０℃の範囲内に維持し
た。

この溶融還元製錬第２期の間、二次燃焼率を約１５チと
すべく、上吹ランスからの送配量を制御した。

遊離炭材清／溶融スラグ量＝６０〜１００に！７／ｌの
範囲でちる。

溶融還元炉における最（１サスラグ組成は、ＣａＯ：２
８　％　、　Ｓｉｎ□：　２８％、　ｒ、Ｉｇｏ　：　
２０％、　Ａｔ２０．：２０％。

Ｔ−Ｃｒ　：　０．６　％　、　Ｔ’Ｆｅ　二Ｏ，７，
１でちった。

この期’＜　；ｆＨｌｌ、てのスラグの組Ｅ４はＡｔ２
０３＝　１８〜２０％ の範囲でちる。

出湯された金りの成分は、仄の通シである。

Ｃｒ：５３％−Ｆｅ：３７％、Ｃ：６．５％、　Ｓｉ：
　０．２チ、Ｓ：０．０１５％、Ｐ：０．０３５％。

（発明の効果） この発明は、以上述べたように枯成しかつ作用せしめる
ようにし７ｈから、流動層反応炉によるクロム鉱石の予
１’ｉ１ｉ　：＋・ｄ元ノロセス（」−続操業）と上１
１支吹転炉型反応容器による０健還元プロセス（ノマツ
チａ！業）とをよく有機的に結合せしめ得、エネルギ的
にも高効率の、クロム鉱石溶融還元トータルプロセスと
することかできる。

４、図１ｒｉｒのｈｊ糸な説明 第１し１はこの発明になるクロム鉱石の溶融還元トータ
ルプロセスを・示す、グロックダイアグラム、第２図は
流動層反応炉によるクロム鉱石の予（）１５還元プロセ
スと、上底吹転炉型反応容器による溶融還元プロセスと
を結合するときに考えられるブロックダイアダラムであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クロム鉱石を流動層で予備還元する工程と、酸素を含有
   するガスを上底吹できる反応容器に前記予備還元工程で
   得られる予備還元クロム鉱石、炭材および酸素含有ガス
   を供給して酸化物の溶融と還元を行なう工程の組合せか
   らなるプロセスであって、溶融還元工程から排出される
   ガスの組成および温度を検出し、この検出結果に基づい
   て前記排ガス中に粉状炭材および／または炭化水素流体
   を吹込んで反応を行なわせ、前記排ガスの温度を１３５
   ０℃以下、ＣＯ＿２含有量を１０％以下に調整した後、
   予備還元工程に供給することを特徴とするクロム鉱石の
   還元法。