JPH10251729A - クロム鉱石の溶融還元方法 - Google Patents
クロム鉱石の溶融還元方法Info
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Abstract
いてクロム還元歩留と炭材歩留の向上を可能にするクロ
ム鉱石の溶融還元方法を提案する。 【解決手段】 上底吹き機能を有する転炉型溶融還元炉
にクロム鉱石を炭素含有物質とともに添加し、酸素を供
給することによりクロム含有溶湯を溶製する際に、炭素
含有物質として水素と炭素の原子数の比、H/C値が0.
5 以下でかつ固定炭素量が85%以上の物質を使用し、さ
らに底吹き酸素流量を0.3 〜0.8 Nm3/min・t とする。
Description
含有物質を添加してクロム鉱石を溶融還元するクロム鉱
石の溶融還元方法に関する。
等を電気炉にて炭素還元して製造したフェロクロムを用
いて行われているが、高価な電力を使用するためフェロ
クロムのコストが高く、その結果、ステンレス鋼の製造
コストを高いものにしていた。この問題を解決するため
に、クロム鉱石を予備還元した半還元クロムペレットを
上底吹き転炉を用いて、電力を使わずに炭素還元してク
ロム含有溶湯を溶製する方法が従来から知られている。
またそれをさらに進めてクロム鉱石を直接還元してクロ
ム含有溶湯を得る方法も提案されている。(特開昭58-9
959 号公報、特開昭55-91913号公報参照) また、特開平7-41872 号公報には、熱崩壊性のある炭材
を用いて、炭材にメタル粒が付着することを防止するこ
とによりメタルロスを低減するとともに、還元反応速度
を増大させる方法が開示されている。
の溶融還元法は、クロムペレット製造のための設備が必
要となり、直接クロム鉱石を溶融還元する方法に比べて
コストが高くなるという問題があった。一方、クロム鉱
石の溶融還元法は、半還元クロムペレットを用いた従来
法に比べて、同一クロム量当たりの酸化物(Cr2O3, Fe
O)の投入速度が大きくなるため、単位時間当たりのク
ロム還元量を従来法と同一にするためには還元反応速度
を大きくしなければならないという問題がある。これに
対しては、主たる還元反応界面である炭素含有物質表面
積を増やすことが効果的であるが、従来と同一の炭素含
有物質を用いた場合には炭素含有物質添加量の増加が必
要となる。この炭素含有物質添加量の増加は、添加量の
増加自体がコストアップの要因となるばかりでなく、処
理後のスラグ中に炭素含有物質が残留することとなり、
スラグの再利用に悪影響を及ぼす点からも有害で、クロ
ム鉱石の溶融還元法のメリットを大きく減殺するもので
ある。
大を伴わずに炭素含有物質表面積を増大させ、高い還元
反応速度を得るクロム鉱石の溶融還元方法を提供するこ
とを目的とする。上記の目的は粒径の微細な炭材の使用
により解決可能ではあるが、この種の微細な炭材の使用
に当たってはその添加歩留りが低く、ダスト発生量が増
大するという問題があった。これに対して特開平7-4187
2 号公報では、炭材表面温度が800 ℃以下の状態で、ス
ラグあるいはメタルに到達するように投入方法を調整す
ることにより、炭材の熱崩壊前にスラグ中あるいはメタ
ル中に巻き込ませる方法が示されている。
させて実験を行ったところ、表面温度800 ℃以下を保て
る条件の下でも炭材の歩留りには変化がなく、単に排ガ
ス流量の増加に合わせて炭材歩留りが低下する傾向が見
られた。さらに、実験中の炉口付近には炉内圧力の脈動
に伴って炭材粉の吹き出しが認められ、また、実験後の
炉内の観察およびスラグのサンプリング結果からはスラ
グ上部に多量の炭材の存在が認められた。これらの結果
から、炉内に投入された炭材の一部はスラグおよびメタ
ル中に巻き込まれるものの、その大部分はスラグ上に浮
いているかあるいは炉内の空間に懸濁しているものと推
定された。このため、投入途中に熱崩壊をさせないよう
な処置を行った場合にも炭材の飛散が減少しないものと
考えられる。
は添加歩留りが低いという問題点がある。
いた溶融還元工程におけるクロム還元歩留と炭材歩留の
向上を目的に、鋭意検討した結果、クロム還元歩留は添
加する炭素含有物質(炭材) の種類に大きく影響され、
ある種の炭素含有物質を用いるとクロム還元歩留が飛躍
的に向上すること、および、炭材歩留は底吹き酸素流量
に大きく影響され、最適な底吹き酸素流量の範囲が存在
することを知見した。
説明する。5ton 試験転炉で、転炉にクロム鉱石と各種
炭素含有物質を添加し、酸素を供給してクロム鉱石の溶
融還元を行い、クロム鉱石の還元率を調査した。その結
果、図2に示すように、添加した炭素含有物質が炉内添
加時に細粒化するものの場合に限り、高いクロム鉱石還
元率が得られることを見いだした。なお、予め、添加す
る炭素含有物質を、30kg級小型溶解炉内の炭素飽和溶銑
上に投入して、これら物質の崩壊性を調査し、添加した
炭素含有物質は投入時に瞬時に細粒化し、図4のように
粒度分布が変化するものとほとんど細粒化しないものと
に2分されることを確認している。
含有物質の特性を調査し、炉内投入時の炭素含有物質の
崩壊性が同物質に含有される水素と炭素の原子数の比、
H/C値と、固定炭素量とに密接に関係していることを
知見した。すなわち、図1に示すように、H/C値が0.
5 以下でかつ固定炭素量が85%以上の範囲を有する炭素
含有物質は炉内投入時に細粒化するが、上記範囲外の炭
素含有物質では、ほとんど細粒化しない。
で、クロム鉱石と炭素含有物質(炭材)を転炉内に投入
して、全酸素供給流量を一定とし、底吹き酸素流量を種
々変化して溶融還元を行い、炭材歩留とクロム還元歩留
を調査した。その結果、図3に示すように、底吹き酸素
流量をある範囲内に調整することによりクロム還元歩留
と炭材歩留がともに高くできることを見いだした。すな
わち、図3から、底吹き酸素流量を0.3 〜0.8 Nm3/min
・t の範囲内とすることにより炭材歩留とクロム還元歩
留がともに85%以上と高くなる。
たものである。すなわち、本発明は、上底吹き機能を有
する転炉型溶融還元炉にクロム鉱石を炭素含有物質とと
もに添加し、酸素を供給することによりクロム含有溶湯
を溶製するクロム鉱石の溶融還元方法において、前記炭
素含有物質として水素と炭素の原子数の比、H/C値が
0.5 以下でかつ固定炭素量が85%以上の物質を使用し、
さらに底吹き酸素流量を0.3 〜0.8 Nm3/min ・t とする
ことを特徴とするクロム鉱石の溶融還元方法である。
る転炉型溶融還元炉を用いる。転炉にクロム鉱石を炭素
含有物質とともに添加し、上底吹きで酸素を供給するこ
とにより炭素含有物質を燃焼し、その燃焼熱でクロム鉱
石の溶融と還元を行い、クロム含有溶湯を溶製する。
量の酸素ガスを供給し高生産性の溶融還元を可能にし、
また、底吹きガスによる強力な攪拌によりスラグ中の金
属酸化物の還元反応速度を高める意味からも有効であ
る。本発明では、転炉に添加する炭素含有物質として、
含有する水素と炭素の原子数の比、H/C値が0.5 以下
でかつ固定炭素量が85%以上の物質を使用する。
と、炭素含有物質が炉内に投入された場合に瞬時に細粒
化しないため、炭素含有物質の反応界面積が増加せず、
還元反応速度が低く、したがってクロム鉱石還元率が低
下する。このため、添加する炭素含有物質の含有する水
素と炭素の原子数の比、H/C値を0.5 以下に限定し
た。さらに、添加する炭素含有物質のH/C値が0.5 以
下でも固定炭素量が85%未満では、炭素含有物質の崩壊
性が低く炉内に投入されたときに細粒化しにくい。この
ため、添加する炭素含有物質の含有する水素と炭素の原
子数の比、H/C値を0.5 以下としかつ固定炭素量を85
%以上に限定した。また、炭素含有物質中の水素と炭素
の原子数の比および固定炭素量と炭素含有物質の細粒化
傾向との関係は炭素含有物質内部の構造と密接に関係す
ることが推察できるが詳細については不明である。
煙炭、半無煙炭等が例示でき、なかでも無煙炭が好適で
ある。これらの物質は含有する水素と炭素の原子数の
比、H/C値が0.5 以下でかつ固定炭素量が85%以上を
満足することは言うまでもない。本発明では、投入する
炭素含有物質を上記のように限定するとともに、底吹き
酸素流量を0.3 〜0.8 Nm3/min ・t とする。
は、炭材のスラグ、メタルへの巻き込みが十分でなく、
還元が十分に進行せずクロム還元歩留が低下するとも
に、炭材の飛散が増して炭材歩留も低下する。一方、底
吹き酸素流量が0.8 Nm3/min ・t を超えるとスピッティ
ング量が増大しクロム還元歩留が低下する。このため、
底吹き酸素流量は0.3 〜0.8 Nm3/min ・t とした。
素を底吹きするとともに、上吹きする。本発明では、酸
素の上吹き条件についてはとくに規定する必要はない
が、上吹き酸素は、炭材の一次燃焼と、生成したCOガス
をCO2 までにする二次燃焼を考慮して制御するのが望ま
しい。二次燃焼を利用すれば、炭材の使用量を増加させ
ることなく、多大のエネルギーを得ることができ、転炉
の生産性を高めることができる。二次燃焼効率を向上さ
せるためには、上吹きランス高さの上昇、上吹き酸素、
流速の低下等が知られている。これらの方法は本発明に
おいても好適に利用できることは言うまでもない。
融還元炉を用いて、表1に示す水素と炭素の原子量の比
(H/C比)と固定炭素量を有する炭素含有物質を添加
し、表1に示す流量で酸素を上底吹きして、クロム鉱石
を溶融還元しクロム含有溶湯を得た。なお、操業中は、
上吹きランス高さを調節し、二次燃焼率(CO2 /CO2+CO
) を20%と一定にした。
重量と、添加したクロム鉱石量とから、クロム還元歩留
を求め、また、ダスト成分発生量と添加した炭素含有物
質とから炭材歩留を求め表1に示す。
使用し、本発明範囲の底吹き酸素流量で操業した実施例
(試験No.1、No.2)は、いずれもクロム鉱石の還元歩留
が90%以上、炭材歩留りも98%以上と高い。一方、本発
明範囲外の炭素含有物質を使用した比較例(試験No.3、
No.4)、および本発明範囲外の底吹き酸素流量で操業し
た比較例(試験No.5、No.6)は、いずれもクロム鉱石の
還元歩留が60〜70%と著しく低く、また、試験No.5、N
o.6では炭材歩留りも85〜88%と低い。
崩壊前後での粒度分布の1例を図4に示す。崩壊により
細粒となっているのがわかる。
物質が微細化し、炭材の添加量を増加せず炭材の表面積
が増加し還元反応速度を高めることができ、さらに、ス
ピッティングも抑制でき、これらにより高いクロム還元
歩留が得られるとともに、高い炭材歩留が得られるクロ
ム鉱石の溶融還元操業を可能にするという産業上多大の
効果を奏する。
数の比、H/C値と細粒化の関係を示す図である。
関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 上底吹き機能を有する転炉型溶融還元炉
にクロム鉱石を炭素含有物質とともに添加し、酸素を供
給することによりクロム含有溶湯を溶製するクロム鉱石
の溶融還元方法において、前記炭素含有物質として水素
と炭素の原子数の比、H/Cが0.5 以下でかつ固定炭素
量が85%以上の物質を使用し、さらに底吹き酸素流量を
0.3 〜0.8 Nm3/min ・t とすることを特徴とするクロム
鉱石の溶融還元方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06308897A JP3718945B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | クロム鉱石の溶融還元方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06308897A JP3718945B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | クロム鉱石の溶融還元方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10251729A true JPH10251729A (ja) | 1998-09-22 |
JP3718945B2 JP3718945B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=13219231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06308897A Expired - Fee Related JP3718945B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | クロム鉱石の溶融還元方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3718945B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011006745A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Jfe Steel Corp | 溶融還元方法 |
-
1997
- 1997-03-17 JP JP06308897A patent/JP3718945B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011006745A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Jfe Steel Corp | 溶融還元方法 |
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