JPS62287042A - 高炭素フェロクロムの製造方法および装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 この発明は電気炉によらない高炭素フェロクロムの製造
技術に係り、より詳しくはコークス充填層を使用した向
流移動層型製錬炉によってＪＩＳ規格のりん含有量（Ｐ
≦０．０４％、　ＪＩＳ　Ｇ　２３０３）を満足するよ
うな低Ｐ高炭素フェロクロムを製造する方法および装置
に関する。

従来技術 高炭素フェロクロムは特殊鋼、特にステンレス鋼のクロ
ム添加剤として広く使用されているが、クロム鉱石を製
錬する際に１６００℃以上の高温を必要とするため、一
般には電気炉により製造されている。なお、高炉法によ
る製造もかつて初期段階で試みられたことがあるが、フ
ェロクロムの製造に必要な１６００℃以上の高温域を羽
口近傍のごく一部の領域にしか形成することができず、
高炭素フェロクロムの製造には不適当とされている。

しかしながら、電気炉法では電力原単位が非常に高くつ
くため、最近電気炉によらないフェロクロムの製造法が
開発されている。例えば、上下吹転炉法（特開昭５４−
１５８３２０等）、コークス充填層法（特開昭５８−１
１７８５２　、特開昭５９−１８４５２　）等が知られ
ている。これらの方法は、コークスあるいは石炭を還元
剤とすると同時に空電、酸素により燃焼させ、その際に
得られる熱によりクロム鉱石の溶解および還元（吸熱反
応）に必要な熱量を供給するものであり、電力原単位の
大幅低減によるコスト低減を目指している。

しかるに、上下吹転炉法の場合、その方式上連続運転が
難しくバッチ型操業とならざるを得ない上、１６００℃
以上でかつクロム酸化物、鉄酸化物を多量に含んだスラ
グが炉壁耐大物と直接接触するため耐火物の損耗が大き
い等の問題がある。これに対し、コークス充填層法の場
合は、連続運転が可能であること、コークス充填層内を
溶融金属並びに溶融スラグが降下するため炉壁耐大物と
の直接接触による耐火物の損耗が少ない等の利点を有す
る。

コークス充填層法のうち、特開昭５９−１８４５２に記
載の方法は、コークス充填竪型炉と流動層予備還元炉の
２つのプロセスの組合せ番りよる方法であるが、この方
法の場合、２つのプロセスを円滑に連続運転することが
容易でなく、また流動層予備還元炉の制御性等にも難点
がある。

一方、特開昭５８−１１７８５２に記載の方法は、内部
にガスと溶融金属および溶滓が向流で通過できる空隙を
備え、その上部に塊成化したクロム鉱石を保持するコー
クス充填層の下部において酸素と必要に応じて水蒸完と
により、炭素および水素を主成分とする燃料をガス化し
て一酸化炭素と水素を主成分とする還元性の高温ガスを
生成させ、コークス充填層内を上昇せしめてクロム鉱石
類を加熱溶解し、還元させる方法である。この方法は、
羽口近傍において燃料を酸素により燃焼させることによ
りコークス充填層製錬帯の温度を高炭素フエロクロム製
錬に必要な１６００℃以上の高温に保持スルコトができ
、単一プロセスでクロム鉱石から高炭素フェロクロムを
製錬できる上、炉上部から装入されるクロム鉱石類と炉
下部から上昇する高温ガスとの間で充分な熱交換がなさ
れるためエネルギー効率が高く、コークス充填層法の利
点を充分に生かした方法と考えられる。また、副生ガス
として、有用な還元性のものを回収でき、高炭素フエロ
クロム製造コストを大幅に低減できる。

発明が解決しようとする問題点 前記した通り、クロム鉱石の製錬は１６００℃以上の高
温を有する上、クロム酸化物、鉄酸化物の還元反応は大
きな吸熱反応であるため、前記上下吹転炉法やコークス
充填層法のように製錬に必要な熱量をコークス、石炭等
の炭材燃料の燃焼により供給する方法では、従来法の電
気炉法に比べ炭材の原単位が大幅に増加する。すなわち
、電気炉法では製錬に必要な熱量を電力により供給して
いるため、必要な炭材量は基本的に還元と滲炭に要する
量であり、炭材（コークス）原単位は５００ｋｆ／）ン
程度であるのに対し、例えば特開昭５８−１１７８５２
号の方法では炭材（コークスおよび石炭）原単位として
は２０００　ｋｇ／　）ン近い量を必要とする。このた
め、製造されるフェロクロム中のＰ含有量が必要以上に
高くなるという問題があった。

一方、主にステンレス鋼のクロム添加剤として使用され
る高炭素フエロクロム中のＰ含有量に対する規制は厳し
く、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｇ　２３０３　）によってＰ
含有量は０．０４％以下と制限されている。

高炭素フェロクロムの製錬を行なうような強い還元性雰
囲気では、供給されたＰ酸化物はほぼすべて還元されメ
タル中に移行する。Ｐの供給源としてはクロム鉱石、副
原料（造滓剤）および炭材（コークス、石炭）が考えら
れる。クロム鉱石中のＰ含有量は０．００１〜０．００
５％と低く、また副原料中にもほとんど含まれていない
。一方、コークス、石炭等の炭材中にはＰ含有量として
０１０２〜０．０７％程度含まれており、高炭素フエロ
クロム製錬において主なＰ供給源は炭材と考えてよい。

コークス、石炭等の炭材に含まれているＰは主にそれら
炭材の灰分中に酸化物の形態で存在している。この炭材
が羽目近傍で燃焼する際、燃え残った灰分は高温にさら
されスラグ化し、滴下帯あるいは炉床湯溜部においてメ
タル（高炭素フエロクロム溶湯）と接触し、スラグ−メ
タル間反応によりスラブ中に含まれるＰ酸化物は還元さ
れメタル中に移行する。

従って、炭材原単位として２０００ｋｇ／）ン近い特開
昭５８−１１７８５２号の方法では、Ｐ含有量０．０２
％以下の低Ｐ炭材を使用しないとＪＩＳ規格を満足する
ような低Ｐの高炭素フェロクロムを製造できないことに
なる。なお、Ｐ含有ｔｏ、０２％以下の低Ｐ炭材（石炭
、コークス等）は一般ｌこ入手し難く、また入手できた
としても高価であるためコスト高となることを免れない
。

発明の目的 この発明は、従来の前記問題点を解決するためになされ
たもので、コークス充填層法の長所を生かした前記特開
昭５８−１１７８５２による方法で高炭素フェロクロム
を製造するに際し、羽口近傍においてコークス、石炭等
の燃料の燃焼により発生する灰分由来のスラブを、クロ
ム鉱石類を溶解・還元して生成した溶融フェロクロムお
よび溶滓と混合しないよう分離して抽出することにより
、Ｐ含有量の低い高炭素フェロクロムを製造する方法お
よび装置を提案することを目的とするものである。

発明の構成 この発明に係る高炭素フェロクロムの製造方法は、内部
にガスと溶融金属および溶滓とが向流で通過できる空間
を備え、その上部に未溶解のクロム鉱石を保持するコー
クス充填層の下部において酸素と必要に応じ水蒸気とに
より炭素および／または水素を主成分とする燃料を燃焼
ガス化して一酸化炭素および／または水素を主成分とす
る還元性高温ガスを生成させ、該高温ガスをコークス充
填層内を上昇せしめて前記クロム鉱石を加熱・昇温、溶
解させた後炉体上部から回収するとともに、溶融クロム
鉱石を上昇高温ガスと向流で前記コークス充填層内で滴
下させ、滴下の過程でコークスにより還元し生成した溶
融フェロクロムおよび溶滓を前記コークスおよび燃料の
燃焼ガス化により生成した灰分由来のスラグと混合しな
いようコークス充填層下部に収集して抽出することを特
徴とするものである。

また、その装置は、炉体上部にクロム鉱石、副原料およ
びコークスを装入するための装入口とガス取出し口を備
え、炉体中央部にガスと溶融金属および溶滓とが向流で
通過できる空隙を有しその上部に未溶解のクロム鉱石を
保持するコークス充填層を備え、前記コークス充填層下
部の炉体側壁に酸素および必要に応じて水蒸気並びに炭
素および／または水素を主成分とする燃料を吹込む羽口
を備え、さらに前記コークス充填層下部の炉床部にクロ
ム鉱石を溶解・還元し生成した溶融フヱロクロム七溶滓
を収集する炉床湯溜部と、コークスおよび吹込み燃料の
灰分由来のスラブを収集するスラグ溜り部を分離した形
で有し、かつそれぞれの排出口を別々に備えたことを特
徴とするものである。

以下、この発明の一実施態様を図面に基づいて説明する
。

第１図はこの発明方法を実施するための好ましい装置例
を示すもので、装置本体は上部径小部と下部径大部とか
らなる炉体（１）の炉頂部にクロム鉱石００、コークス
（１１）、副原料０２等の装入口（２）とガス取出し口
（３）を備え、径大部側壁に酸素＜１３、および必要に
より燃料０→、水蒸気ＯＱ１造滓剤０６等を吹込むため
の羽口（４）を適当数備え、炉体下部に出湯序口Ｃ５）
ぢよび出滓口（６）を有している。この炉体（月の内部
には中央部にコークス充填層（ｂ）があり、その上にク
ロム鉱石および珪石、石灰石等の造滓剤等の副原料、コ
ークスからなるクロム鉱石充填層（溶解層）（ａ）があ
り、コークス充填層（ｂ）下部の炉底部はクロム鉱石を
溶解・還元し生成した溶湯（ｄ）および溶滓（Ｃ）と、
羽目（４）前方の燃焼室（ｆ）において燃焼したコーク
スおよび微粉炭中の灰分由来の溶滓（Ｃ）と混合させな
いための分離用堰（７）によって分離されている。

羽口（４）前方の燃焼室（ｆ）はコークス充填層（１）
）のＦ部好ましくはその周縁部に形成されており、ここ
で生じたガスがコークス充填層（ｂ）の空隙を通って上
昇するようになっている。この燃焼室（ｆ）への燃料お
よび酸素は羽目（４）から吹込まれ、ここで酸素（至）
により炭素および水素を主成分とする燃料α姿が燃焼ガ
ス化されるとともに高温の還元性ガス、すなわち−酸化
炭素および水素を主成分とするガスが生成する。羽目（
４）より吹込まれる炭素および水素を主成分とする燃料
としては、微粉炭、粉コークス等の固形粉末燃料、重油
、タール等の液体燃料、および天然ガス等の気体燃料を
包含し、これらの混焼であってもよい。酸素としては、
０．９０％以上のものがよく、実用的には０，９６〜９
７％の工業用酸素が好ましい。０．濃度の低いものは、
Ｎ！等により稀釈され回収ガス中のＮ７等の濃度が高く
なり、還元性ガスとしては稀釈化されることになり好ま
しくない。酸素は常温でもよいが、必要に応じ予熱して
用いる。また、必要に応じて羽目（４）から水蒸気αｅ
を吹込んで温度調節を行なう。また、燃焼室（ｆ）で生
成するコークス、微粉炭等の灰分由来の溶滓（ｅ）の流
動性をよくし排滓を容易にするため、石灰石粉、ドロマ
イト粉等の造滓剤α・を羽目（４）より吹込む。

燃焼室（ｆ）で生成するガスは１８００〜２８００℃以
上になり、コークス充填層（ｂ）を上昇しつつ該コーク
ス充填層をその顕熱により加熱して、クロム鉱石充填層
（ａ）すなわち溶解部を通って加熱、溶解を約１６５０
℃以上の温度にて行なう。そこで生成したクロム鉱石溶
融物はコークスを伝って滴下の際高温の還元性ガスと向
流で熱交換され、コークスにより還元されるとともに、
溶湯は浸炭される。このようにして生成したフェロクロ
ム溶湯（ｄ）および溶滓（Ｃ）は燃焼室（ｆ）において
生成する炭材中灰分由来の溶滓（ｅ）と分離して貯溜さ
れ、出湯序口（５）より抽出される。一方、溶滓（ｅ）
は出滓口（６）より抽出される。

クロム鉱石を加熱、溶解した後還元性ガスはなお還元性
を保持する一酸化炭素および水素を主成分とするガス（
至）として回収される。この回収ガスの組成は、燃料と
して石炭（微粉炭）を用いた場合、凡そＣ０６０〜７５
％、　Ｃ０，５％以下、Ｈ２２５〜３５％、Ｎ、１％で
あるが、燃料によって多少変動する。

なお、この発明におけるクロム鉱石ａｑとしては塊鉱石
、ブリケット鉱、焼結鉱、ベレ・ソト等いずれも使用可
能である。溶解部のクロム鉱石、副原料およびコークス
は層状装入、混合装入のいずれでもよいが、層状装入が
好適である。また、コークスα力としては通常、粒度２
０ｆ１以上の塊状のものを用い、半乾留コークスその他
、強度の低いコ−クスを用いることもできる。また、副
原料（２）は珪石、石灰石、ドロマイト等の造滓剤であ
る。

以下に、この発明の実施例を示す。

実　　　施　　　例 第１図に示す装置と同様の構造で、炉体上部径小部の内
径的１ｍ、下部径大部の内径約３ｍ１炉底からストック
レベルまでの高さが約５ｍの炉体で、径大部側壁に４個
の羽口を有する試験炉を用い操業を行なった。

操業はまず、分離用堰のない状態で一定期間行ない、し
かる後充分冷却してから炉内容物をかき出して炉底部に
分離用堰を設置するための改修工事を行なった後操業を
行なった。

本実施例では、第１表に示すような組成を有するクロム
鉱石ペレット（粒度１０〜２５ｆｌ）を使用し、コーク
スは第２表に示す性状を有するもの（粒度２０〜４０１
１）を使用した。また、羽目から吹込む燃料としては、
第２表に示す性状を有する微粉炭（粒度１００メツシユ
以下）を使用した。上記コークス中のＰ含有量は約０．
０５７％、微粉炭中のＰ含有意は約０．０４８％であっ
た。

操業結果の代表例を第３表に示す。なお、両方の操業と
も炉頂圧力は１．５ｈ−Ｇ／−で実施した。

第３表より、分離用堰のない場合とある場合とも使用原
燃料、操業諸元、炉温等は同様であったが、得られた高
炭素フエロクロム中のＰ含有量は、分離用堰のない場合
は０．１３３％であるのに対し、分離用堰のある場合（
本発明）は０．０３１％にも低下した。分離用堰のない
場合、羽目近傍で燃焼したコークスおよび微粉炭の灰分
由来のスラグを出滓し、分析した古ころ、多量のＰが含
有されていることが判明した。すなわち、分離用堰のな
い場合は、原燃料中に含有されるＰ成分のほとんど全部
が高炭素フエロクロム溶湯中に移行するのに対し、分離
用堰を設置した本発明の場合は、原料（クロム鉱石ペレ
ット）、副原料（石灰石、珪石）中に含有される少量の
Ｐ成分と、クロム鉱石の還元と生成メタル中の滲炭に消
費されるコークス中のＰ成分のみが高炭素フエロクロム
中に移行し、燃料炭材（コークスおよび微粉炭）中に含
有されるＰ成分の大半は高炭素フエロクロム中に移行す
ることなく分離したスラグ中に含有された形で排出され
るため、Ｐ含有量の少ない高炭素フェロクロムが製造可
能になったと考えられる。

第　　　１　　　表　（％） （クロム鉱石ベレット） 第２表 （コークス、微粉炭） 第３表　操業結果 発明の詳細 な説明したごとく、この発明はクロム鉱石を溶解・還元
して生成した高炭素フエロクロム溶湯および溶滓と、羽
口前方の燃焼室において燃焼した燃料炭材中の灰分由来
の溶滓とが混合しないように炉床部に分離して収集する
とともに、それぞれを別々に抽出することを可能ならし
めたことにより、Ｐ含有量が０．０２〜０．０７％程度
の通常入手される石炭、コークス等の廉価な戻材を用い
ても充分ＪＩＳ規格を満足し、電気炉法による高戻素フ
ェロクロム製品と同様な低Ｐ（０，０４％以下）高炭素
フェロクロムを製造することができるとともに、副生ガ
スとして有用な還元性のものを回収することにより高炭
素フェロクロムの製造コストを大幅に低減できる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例装置を示す概略図である。 １・・・炉体、２・・・装入口、３・・・取出し口、４
・・・羽口、５・・・出湯原註、６・・・出滓口、１０
・・・クロム鉱石、１１・・・コークス、１２・・・副
原料、１３・・・酸素、１４・・・燃料、１５・・・水
蒸究、１６・・・造滓剤、ａ・・・クロム鉱石充填層、
ｂ・・・コークス充填層、Ｃ・・・溶滓、ｄ・・・溶湯
、ｅ・・・溶滓、ｆ・・・燃焼室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内部にガスと溶融金属および溶滓とが向流で通過で
   きる空間を備え、その上部に未溶解のクロム鉱石を保持
   するコークス充填層の下部において酸素と必要に応じ水
   蒸気とにより炭素および／または水素を主成分とする燃
   料を燃焼ガス化して一酸化炭素および／または水素を主
   成分とする還元性高温ガスを生成させ、該高温ガスをコ
   ークス充填層内を上昇せしめて前記クロム鉱石を加熱・
   昇温、溶解させた後炉体上部から回収するとともに、溶
   融クロム鉱石を上昇高温ガスと向流で前記コークス充填
   層内で滴下させ、滴下の過程でコークスにより還元し生
   成した溶融フェロクロムおよび溶滓を前記コークスおよ
   び燃料の燃焼ガス化により生成した灰分由来のスラグと
   混合しないようコークス充填層下部に収集して抽出する
   ことを特徴とする高炭素フェロクロムの製造方法。 ２　炉体上部にクロム鉱石、副原料およびコークスを装
   入するための装入口およびガス取出し口を備え、炉体中
   央部にガスと溶融金属および溶滓とが向流で通過できる
   空隙を有しその上部に未溶解のクロム鉱石を保持するコ
   ークス充填層を備え、前記コークス充填層下部の炉体側
   壁に酸素および必要に応じて水蒸気並びに炭素および／
   または水素を主成分とする燃料を吹込む羽口を備え、さ
   らに前記コークス充填層下部の炉床部にクロム鉱石を溶
   解・還元し生成した溶融フェロクロムと溶滓を収集する
   炉床湯溜り部と、コークスおよび吹込み燃料の灰分由来
   のスラグを収集するスラグ溜り部を分離した形で有し、
   かつそれぞれの排出口を別々に備えたことを特徴とする
   高炭素フェロクロムの製造装置。