JPS6335723A - 溶融還元製錬におけるフオ−ミング抑制方法 - 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〕 本発明は、鉄鉱石等の酸化物系原料を溶融還元して鉄系
合金溶湯を製造する際、メタル浴上に生成するスラグの
フォーミングを抑制する方法に関する。

〔従来の技術〕

最近、高炉・転炉法に代わる製鋼技術として溶融還元製
錬決が注目を浴びている。この方決で使用する溶融還元
炉は、使用する原料に制約を受けることなく、より小規
模な設備により鉄系合金溶湯を製造することを口約とし
て１１ｎ発されたものである。

このような溶融還元炉の一つとして、本発明者等は先に
第４図に示す形式の炉を提案したく特願昭６１−２２８
９５号）、この炉は、固定式の縦型炉部１と該縦型炉部
１に対して着脱可能に設けられた容器部２を備えている
。容器部２は、台車３に載置されており、別の容器部２
と容易に交換することを可能にしている。

容器部２は、主としてメタル浴８等からなる溶融物を収
容するものであり、酸素ガス及びプロパン、微粉炭等の
燃料を溶融物に吹き込む底吹き羽口１１が底壁に設けら
れている。底吹き羽口１１を介し゛ζ容器部２内に吹き
込まれたガスは、メタル浴Ｂ中を気泡１０となって上昇
し、投入原料に対する還元反応を進める。

また、容器部２の下部にはタップホール１２！１３２い
はスライディングゲートが設けられており、ごのタップ
ホール１２或いはスライディングゲートを介して任意の
時間にン容融金属、スラグ等の溶融物が炉外に排出され
る。

他方、縦型炉部ｌは、垂直円筒状或いは部分的に径大化
した円筒状の形状をもつ。該縦型炉部１の下部は容器部
２に密着・離脱自在にされており、その上部は排ガス１
３を排ガス利用系に送るためのダクトにつながっている
。該縦型炉部１の下部は、フォーミングしたスラグ層９
の一部に？ｌ　？ＩＪされている。

この縦型炉部１には、垂直上方からランス４及び斜め上
方又は横方向から複数のランス５が挿入されるようにな
っている。これらランス４．５から、酸素ガス等のガス
及び／又は鉱石１石炭等の粉体が炉内に吹き込まれる。

更に、この縦型炉部ｌには、鉱石又はその成形物、塊状
炭材等の塊状物を投入するための塊状物投入装置１１ｆ
６が設けられている。

この溶融還元炉においては、炭材が懸濁しているスラグ
層９とメタル浴８との接触を充分に行うことにより、そ
の界面における製錬反応を促進させる。また、スラグ層
９中でもＣ＋　Ｆｅ０−Ｆｅ　＋　Ｃｏの反応を行って
いる。更に、このスラグ層９には、ダストを落とすフィ
ルターとしての機能も果ださ一部ている。このようなこ
とから、スラグＮ９の厚みをある程度大きくする必要が
ある。逆に、スラグ層９があまりフォーミングし過ぎる
と、掻業性が悪くなる。したがって、スラグ層９の盪を
常に最適値に維持することが必要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような溶融還元法においてスラグを適正
な看に維持するための有効な手段は、これまで提案され
ていなかった。

たとえば、転炉操業においてスラグがフォーミングして
くると、粉コークスを吹き付けてフォーミングを抑制す
る方法が知られている。しかし、溶融還元法は、二次燃
焼率（Ｃｏｔ＋１１□０）　／　（Ｃｏ□＋ＣＯ＋ＩＩ
！Ｏ＋Ｈヨ）を高くして大きな熱発生量を得ることを一
つの目的としている。そのため、炭材の添加によりフォ
ーミングの抑制は図られるものの、二次燃焼率の低下が
生じ、熱発生層が大きくならない。

このような問題は、第４図に示した上下分離型の溶融還
元炉に限ったものではなく、その他の種々の形式の溶融
還元炉においても生じる共通した問題である。

そこで、本発明は、粉コークスの添加によらずフォーミ
ングを適正量に維持し、熱発生量が大きく生産性に優れ
たン容還元元法を実現することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のフォーミング抑制方法は、その目的を達成する
ため、操業時において溶融還元炉内のメタル浴表面に浮
遊するスラグのフォーミングが著しくなったとき、アル
ミナ及びマグネシアの添加により前記スラグに含まれて
いるシリカ１を３５％以下とし、且つ前記スラグの塩基
度（Ｃａｂ／５ｉｎ２）を０．５〜２．０の範囲に維持
することを特徴とする。

〔作用〕

フォーミングは、スラグの表面張力が低下し、気泡が生
じ易くなるときに顕著になる。この表面張力を低下させ
る要因としては、ＳｉＯ□及び塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ
２）がある。すなわち、Ｓｉｎ、含有量が３５％を越え
るときに、表面張力の低下に起因したフォーミングが盛
んになる。そこで、本発明においては、このＳｉＯ□含
有量の調整をアルミナ及びマグネシアの添加により行っ
ている。

使用されるアルミナ源としては、ボーキサイト。

赤泥等がある。これら資源のうち、Ｓｉｎｇ含有盪が５
％未満であり、Ａｔ　ｘ　Ｏｓ含有量が５０〜６０％の
ものは豊富に産出され、しかも安価に入手することがで
きる。更に、ＦｅＪｌを２５％程度含有しているアルミ
ナ源もある。この高Ｆｅｇ０３含有量のものは、鉄源と
しても利用されるので、アルミナ添加による生産コスト
の上昇は、それほどでもない。

また、マグネシア源としては、ドロマイト等がある。こ
のマグネシー？は、フォーミング抑制作用の外に、溶融
還元炉の炉体を構成する耐火物を保護する面からも有効
な材料である。

第１図は、これらアルミナ及びマグネシア添加がフォー
ミングの抑制に与える効果を示すグラフである。

この図の○印で示されているように、コークス／スラグ
比を大きくすると、フォーミング比は低下し、安定操業
が可能な領域になる。しかし、ここでいう安定操業は、
二次燃焼率に対する検討を除いてフォーミングの抑制を
主眼においたものである。そし′ζ、コークス／スラグ
比を大きくすることは、前述したように二次燃焼率の低
下を招くので好ましくない。

そこで、本発明においては、スラグ組成を検討し、低い
コークス／スラグ比でもフォーミング比が小さく、安定
した丘業が行えるようにしたものである。すなわち、第
１図の・印で示されるよう番こ、アルミナ及びマグネシ
アをそれぞれ２０％近くまで増量させ、その分だけシリ
カ含有量を低下させるとき、コークス／スラグ比とフォ
ーミング比との関係を表す曲線が伏せた状態になる。こ
のことは、コークス／スラグ比が低いにも拘らず、スラ
グのフォーミングが抑；ＩＩＩＩされていることを示す
ものである。そして、コークス／スラグ比をこのように
低くするとき、添加されたコークスの酸化反応が充分に
行われ、高い二次燃焼率が得られることになる。このよ
うに、フォーミングを抑制するに存効なスラグ中におけ
るアルミナ及びマグネシアの４度は、それぞれ１５〜３
０％及び１５〜３０％である。また、第２図は、アルミ
ナ及びマグネシアの添加により低下したシリカ含有量と
フォーミング比との関係を示すグラフである。

なお、第１図に示したフォーミング比は、静止スラグ高
さに対する操業時のスラグ高さを指数として表したもの
である。すなわち、静止スラグに比較して、操業時にス
ラグが何倍に膨張しているかを示す指標である。

また、塩基度（ＣａＯ／５ｉＯｚ）が低いと、Ｓ　ｉ　
Ｏｚ　ｆＨ度が高くなり、表面張力が小さく、フォーミ
ングし易くなる。逆に、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ□）が
高すぎるときには、スラグの融点が上がり、ＣａＯが完
全に溶解上ず、未溶解ＣａＯがガス発生サイトとなって
、フォーミングを引き起こす。このため、塩基度（Ｃａ
０／Ｓ１０□）を０．５〜２．０の範囲に維持すること
が必要である。

なお、アルミナ及びマグネシア４度が高くなるに従って
スラグの融点が上昇する。そこで、この融点上昇を防止
するため、塩基度（ＣａＯ／５ｉＯｚ）を上記の範囲内
の低めに維持することが好ましい。たとえば、アルミナ
及びマグネシアの合計濃度が４０％近くになるとき、ス
ラグの融点を１５００℃に維持するため、塩基度（Ｃａ
Ｏ／５ｉＯｚ）を１．５以下に抑えることがＩＩ奨され
る。

第３図は、この塩基度（Ｃａ０／Ｓ１０□）がフォーミ
ングに与える影響を示したグラフである。この図から明
らかなように、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ□）が０．５以
下のときには、フォーミングが著しくなる。また、２．
２近傍のときにも、同様にフォーミングが盛んになる。

これに対して、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ□）が１．２及
び１，８の例では、スラグは安定した性状になっている
。なお、第３図では、高Ｕ、Ｏ，，高ＭｇＯ組成のスラ
グを併せ示している。この高Ａｌｚ（ｈ、高ＭｇＯ徂成
のスラグは、）Ａ・−ミング比が小さいものの前述した
ように融点が高くなる欠点がある。

このように、炭材の添加によることなく、スラグのフォ
ーミングを抑；ｌ＋ｌすることができるので、高い熱発
生壇でしかも操業性に優れた溶融還元が可能となる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。

容１１トンの上吹き転炉型の溶融還元炉を使用して、操
業温度１５００℃で溶融還元を行った。このとき、溶融
還元炉の炉底には二重管（ｌζ造の底吹き羽目を取り付
けていた。該底吹き羽目の内管は、径４１であり純酸素
を流した。他方、外管には、冷却用にアルゴンガスを流
した。また、上吹きランスとしては、中心にある１個の
孔の周りに６個の孔が配置されている７孔弐のものを使
用した。

この溶融１元炉に炭素含０遣が飽和状態にある冷銑６０
０ｋｇを装入して、上下方向から吹酸しながら、所定■
成のスラグが得られるように配合したＣａＯ−５ｉＯ□
−ＡｌｚＣｈ−’ＡＰ、Ｏの４元系フラックスをｌｑ入
して造滓を行った。この造滓時の吹酸速度は、上吹きが
１３０ＯＮ　６　／分で底吹きが２０ＯＮｌ／分とした
。

また、スラグｌは、１５０〜２００ｋｇとした。

コークスの添加は、造滓時に７０ｋｇを添加した以外に
は、行わなかった。したがって、この添加されたコーク
スは、製錬時間の経過に従い燃焼及び鉱石の還元に消費
され、スラグに懸濁する量は徐々に減少する。このとき
のコークス／スラグ比とフォーミング比との関係をグラ
フ化したものが第１図である。

また、第３図は、この製錬過程におけるスラグの塩基度
（ＣａＯ／ＳｉＯ□）がフォーミングに与えた影響を示
したものである。

これらの図から明らかなように、炭材の添加を必要とす
ることなく、スラグ組成の調整によりフォーミングを抑
制することができた。

なお、溶融還元炉内のスラグのフォーミングを判定する
には、溶融還元炉内のスラグレベルを音波、光等により
検出する手段を設けることが好ましい。そして、その検
出値に応じて前記したスラグの調整を行うようにすると
、フォーミングを所定の範囲に治めることが自動的に行
われる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、スラグのシ
リカ含有量及び塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ＊）を調整する
ことにより、フォーミングの抑制を行っている。また、
このようなスラグの調整を行うとき、低いコークス／ス
ラグ比にあっても、スラグのフォーミングを効果的に抑
制することができる。このため、スラグに添加された炭
材を裔率で二次燃焼させることができ、熱発生遣の大き
く、操業性に優れた溶融還元法が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図はコークス／スラグ比、アルミナ、マグネシア及
びフォーミング比の関係を示したグラフであり、第２図
はシリカ含有量とフォーミング比との関係を示したグラ
フであり、第３図は塩基度（Ｃａｂ／５ｉｆｔ）とフォ
ーミング比との関係を示したグラフである。また、第４
図は、本発明者等が先に開発した上下分離型の溶融還元
炉を示す。 第４図 １３−排ガス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、操業時において溶融還元炉内のメタル浴表面に浮遊
   するスラグのフォーミングが著しくなったとき、アルミ
   ナ及びマグネシアの添加により前記スラグに含まれてい
   るシリカ量を３５％以下とし、且つ前記スラグの塩基度
   （ＣａＯ／ＳｉＯ＿２）を０．５〜２．０の範囲に維持
   することを特徴とする溶融還元製錬におけるフォーミン
   グ抑制方法。