JP2010111941A - Method for producing ferrovanadium - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing ferrovanadium highly efficiently at a low cost without using a vanadium ore or the like. <P>SOLUTION: The method for producing ferrovanadium includes a mixing step (S1) wherein vanadium pentoxide as a vanadium precursor, an iron oxide feeding material as an iron precursor, a carbonaceous reduction agent and a slug formation agent are mixed; a melting step (S2) wherein the resultant mixture is thermally melted to obtain a melt and then ferrovanadium generated in the melt is agglutinated; and a separation step (S3) wherein slug generated by cooling the melt formed by agglutinating ferrovanadium is separated from ferrovanadium. In the melting step (S2), heating temperature is controlled at 1,350-1,650&deg;C. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、五酸化バナジウムからフェロバナジウムを製造するフェロバナジウムの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing ferrovanadium which produces ferrovanadium from vanadium pentoxide.

従来、フェロバナジウムの製造方法としては、主にテルミット法と電気炉法があり、現在ではテルミット法が主な製造方法として用いられている。
ここで、フェロバナジウムの製造原料は、含チタンバナジウム磁鉄鉱等から抽出された五酸化バナジウムであり、この五酸化バナジウムを得るには、まず、含チタンバナジウム磁鉄鉱にコークスと石灰石を混合しロータリーキルンで予備還元し、電気精錬炉で還元してバナジウムを含む銑鉄を製造する。その後、酸化精錬してバナジウムを含むスラグを炭酸ナトリウムや塩化ナトリウムを混合して酸化焙焼した後、水を加えてバナジン酸ソーダ液を得る。そして、さらにPH調整と塩化アンモニウムを加えてバナジン酸アンモニウムとし、乾燥と溶融して五酸化バナジウムとする。
Conventionally, as a method for producing ferrovanadium, there are mainly a thermite method and an electric furnace method, and the thermite method is currently used as a main production method.
Here, the raw material for producing ferrovanadium is vanadium pentoxide extracted from titanium-containing vanadium magnetite or the like. To obtain this vanadium pentoxide, first, coke and limestone are mixed into titanium-containing vanadium magnetite and preliminarily used in a rotary kiln. Reduced and reduced in an electric smelting furnace to produce pig iron containing vanadium. Thereafter, the slag containing vanadium is oxidatively refined and mixed with sodium carbonate and sodium chloride and oxidative roasted, and then water is added to obtain a sodium vanadate solution. Further, pH adjustment and ammonium chloride are added to obtain ammonium vanadate, and then dried and melted to obtain vanadium pentoxide.

そして、テルミット法によるフェロバナジウムの製造方法では、例えば、酸化バナジウム、鉄源、還元剤(フェロシリコン粉およびアルミニウム粒)、および媒溶剤(鉄鉱石、ミルスケール等)との混合物を混合して混合物とし、テルミット反応炉を用いてフェロバナジウムが製造される(非特許文献1参照)。   In the method for producing ferrovanadium by the thermite method, for example, a mixture of vanadium oxide, an iron source, a reducing agent (ferrosilicon powder and aluminum particles), and a solvent (iron ore, mill scale, etc.) is mixed. And ferrovanadium is produced using a thermite reactor (see Non-Patent Document 1).

また、電気炉法は、現在あまり用いられていないが、電気炉法では、フェロバナジウムは、バナジウム原料、鉄源、還元剤および媒溶剤を混合して混合物とし、電気炉を用いてフェロバナジウムを製造する。ここで、還元するときにフェロシリコン、アルミニウム等の還元剤を用い、スラグ分を分離させるために微振動を与えることが提案されている(特許文献1参照)。   In addition, although the electric furnace method is not widely used at present, in the electric furnace method, ferrovanadium is mixed with a vanadium raw material, an iron source, a reducing agent, and a solvent, and ferrovanadium is converted using an electric furnace. To manufacture. Here, it has been proposed to use a reducing agent such as ferrosilicon or aluminum when reducing to give a slight vibration to separate the slag (see Patent Document 1).

また、その他の製造方法として、還元剤として炭素質物質を使用し、これを酸化バナジウムと共にプラズマアークトーチ内に導入し、ここでトーチの陽極と陰極との間のアークの存在下に還元を進める方法(特許文献2参照)や、酸化バナジウムと炭素を混合し、この混合物を真空条件下で高温保持する方法が提案されている(特許文献3参照)。   As another manufacturing method, a carbonaceous substance is used as a reducing agent, which is introduced into a plasma arc torch together with vanadium oxide, and the reduction proceeds in the presence of an arc between the anode and the cathode of the torch. There have been proposed a method (see Patent Document 2) and a method of mixing vanadium oxide and carbon and maintaining this mixture at a high temperature under vacuum conditions (see Patent Document 3).

さらに、原料としてバナジウムを含む廃棄物から合金鉄を製造する方法として、使用済石油脱硫触媒等の各種廃棄物からV、Mo、Ni等の有用金属を回収する方法が提案されている。この方法では、一旦、ペトコーク焚きボイラーより発生する燃焼灰等の廃棄物と還元剤および鉄源を混合して、必要に応じてブリケット等に成形し、1150℃から1350℃で還元する。さらに混合物もしくは成形物は炉底出鋼型電気炉に装入して、通電・溶融し、使用済触媒中あるいは燃焼灰中のNi、Mo分は燃焼灰中のカーボンおよび別途装入されたスクラップ等の鉄源により優先還元され、Ni−Mo合金鉄となる。そして、回収されたスラグを還元してFe−V合金鉄を得る(特許文献4参照)。   Furthermore, as a method for producing iron alloy from waste containing vanadium as a raw material, a method for recovering useful metals such as V, Mo, Ni from various wastes such as used petroleum desulfurization catalyst has been proposed. In this method, waste such as combustion ash generated from a petcoke-fired boiler is mixed with a reducing agent and an iron source, formed into briquettes or the like as necessary, and reduced at 1150 to 1350 ° C. In addition, the mixture or molded product is charged into a furnace bottomed steel electric furnace, energized and melted, and Ni and Mo in the spent catalyst or combustion ash are carbon in the combustion ash and scrap that is charged separately. Is reduced preferentially by an iron source such as Ni—Mo alloy iron. And the collect | recovered slag is reduced and Fe-V alloy iron is obtained (refer patent document 4).

特開昭54−46116号公報JP 54-46116 A 特開昭52−145316号公報JP-A-52-145316 特開昭60−128230号公報JP-A-60-128230 特開2004−270036号公報JP 2004-270036 A

日本鉄鋼協会編、鉄鋼便覧、第3版、第2巻、発行所:日本鉄鋼協会、平成14年7月30日発行、第7章第3節第5項Edited by Japan Iron and Steel Institute, Steel Handbook, 3rd edition, Volume 2, Issued by: Japan Iron and Steel Institute, issued July 30, 2002, Chapter 7 Section 3 Section 5

しかしながら、前記したフェロバナジウムを製造する方法では、以下に示す問題がある。
非特許文献1に記載のテルミット法では、テルミット反応後のフェロバナジウムの冷却処理や破砕処理に費用がかかることが指摘されており、経済性に劣るという問題がある。また、ロータリーキルンは、ダスト発生量が多く、キルン内にダムリングが生起しやすいという問題や、原料の滞留時間にばらつきが生じるため、過剰な処理搬送路の長さを必要とし、設備の設置面積が大きくなるという問題、キルンの表面積が大きくなり、熱放散量が多いため、燃料消費量が高くなる等の問題もある。
However, the above-described method for producing ferrovanadium has the following problems.
In the thermite method described in Non-Patent Document 1, it is pointed out that the cooling and crushing treatment of ferrovanadium after the thermite reaction is expensive, and there is a problem that it is inferior in economic efficiency. In addition, the rotary kiln has a large amount of dust generation, dam ring is likely to occur in the kiln, and the residence time of the raw material varies. There is also a problem that the fuel consumption increases because the surface area of the kiln increases and the amount of heat dissipation increases.

特許文献1に記載の製造方法では、還元に高価なフェロシリコンやアルミニウムを使用し、また、得ようとするフェロバナジウムを溶融させるため、電気炉で高温にして処理する必要があり、製造コストが高くなる問題がある。特許文献2に記載の製造方法は、プラズマアークの高温を利用して五酸化バナジウムを分解し、鉄と反応させてフェロバナジウムを得るものである。この方法においても、五酸化バナジウムの部分還元により、混合物の融点が高くなり、アーク炉で高温にして処理する必要があるため、製造コストが高くなる問題がある。   In the manufacturing method described in Patent Literature 1, expensive ferrosilicon or aluminum is used for reduction, and the ferrovanadium to be obtained is melted. There is a problem of getting higher. In the production method described in Patent Document 2, vanadium pentoxide is decomposed using the high temperature of a plasma arc and reacted with iron to obtain ferrovanadium. Even in this method, the melting point of the mixture becomes high due to partial reduction of vanadium pentoxide, and it is necessary to treat it at a high temperature in an arc furnace.

特許文献3に記載の製造方法では、バナジウムの酸化物を対象とし、真空下で処理を行うもののため、連続的に処理することができないことから、バッチ式での処理を前提としたものであり、製造効率が悪いという問題がある。   In the manufacturing method described in Patent Document 3, vanadium oxide is used as a target, and since processing is performed under vacuum, continuous processing cannot be performed. There is a problem that production efficiency is poor.

また、近年のバナジウム鉱石の高騰により、バナジウム鉱石を原料としないフェロバナジウムの製造方法が求められ、従来のバナジウム鉱石等を使用する製造方法では、経済性に劣り、前記要求を満足できないという問題がある。   In addition, due to the recent surge in vanadium ore, a method for producing ferrovanadium that does not use vanadium ore as a raw material is required, and the production method using conventional vanadium ore is inferior in economic efficiency and cannot satisfy the above requirements. is there.

特許文献4に記載の製造方法は、使用済石油脱硫触媒等の各種廃棄物からフェロバナジウムを製造するものであるが、この製造方法は、一旦還元を行った後、溶解をすることから、工程が複雑で、キルンや回転炉床炉と電気炉を用いる必要があるという問題がある。   The production method described in Patent Document 4 is for producing ferrovanadium from various wastes such as a spent petroleum desulfurization catalyst. This production method is a process since it is dissolved after being reduced once. However, there is a problem that it is necessary to use a kiln, a rotary hearth furnace, and an electric furnace.

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バナジウム鉱石等を原料とせず、フェロバナジウムを高効率、かつ安価に製造するフェロバナジウムの製造方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is not to use vanadium ore etc. as a raw material, but to provide the manufacturing method of ferrovanadium which manufactures ferrovanadium highly efficiently and cheaply.

本発明者らはフェロバナジウムの製造を効率的、経済的に行う方法に関し、鋭意研究を重ねた結果、バナジウム原料として、五酸化バナジウムを用いたフェロバナジウムの製造方法を発明するに至った。   As a result of intensive studies on the method for efficiently and economically producing ferrovanadium, the present inventors have invented a method for producing ferrovanadium using vanadium pentoxide as a vanadium raw material.

すなわち、請求項1に係るフェロバナジウムの製造方法は、バナジウム原料として五酸化バナジウム、鉄原料として酸化鉄供給物質、炭素質還元剤、およびスラグ形成剤を混合する混合工程と、前記混合工程で混合した混合物を、加熱、溶融して溶融物とし、当該溶融物中に、生成したフェロバナジウムを凝集させる溶融工程と、前記フェロバナジウムを凝集させた溶融物を冷却して生成したスラグと、フェロバナジウムとを分離する分離工程と、を含み、前記溶解工程において、加熱温度を1350〜1650℃に制御することを特徴とする。なお、ここでの酸化鉄供給物質とは、酸化鉄を含有する物質の他、酸化鉄そのものや、その他のFeの酸化物のことをいう。   That is, the method for producing ferrovanadium according to claim 1 includes a mixing step of mixing vanadium pentoxide as a vanadium raw material, an iron oxide supply material, a carbonaceous reducing agent, and a slag forming agent as an iron raw material, and mixing in the mixing step. The resulting mixture is heated and melted to form a melt, and a melting step for aggregating the produced ferrovanadium in the melt, a slag produced by cooling the melt obtained by agglomerating the ferrovanadium, and ferrovanadium And a separation step of separating the two, wherein the heating temperature is controlled to 1350 to 1650 ° C. in the dissolution step. In addition, the iron oxide supply substance here refers to iron oxide itself and other oxides of Fe in addition to a substance containing iron oxide.

このような製造方法によれば、混合工程において、五酸化バナジウム(V)、酸化鉄供給物質、炭素質還元剤、およびスラグ形成剤が混合される。そして、溶融工程において、酸化鉄、Vが、炭素質還元剤の炭素によって、一旦金属鉄と金属バナジウムに転換され、その後さらに炭素と反応することによってFe−V−Cを生成し、その後、温度の上昇によってCを含んだフェロバナジウムが凝集する。そして、分離工程において、生成したスラグと、フェロバナジウムとが分離され、フェロバナジウムが製造される。また、混合物を融点(1350℃)以上に加熱することで、混合物が溶融し、生成したスラグが溶融状態となり、フェロバナジウム粒子の凝集を阻害することがない。また、加熱温度を1650℃以下に制御することで、使用電力量の増大が防止される。さらに、溶融工程で、炭素質の保持容器を用いた場合、容器の炭素が反応することで、保持容器が溶解する(フェロバナジウムに含まれるC濃度が上昇する)ことが防止され、保持容器の損耗(溶損)が防止される。 According to such a manufacturing method, vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), an iron oxide supply substance, a carbonaceous reducing agent, and a slag forming agent are mixed in the mixing step. In the melting step, iron oxide, V 2 O 5 is once converted into metallic iron and metallic vanadium by carbon of the carbonaceous reducing agent, and then further reacted with carbon to produce Fe-V-C. Thereafter, ferrovanadium containing C aggregates as the temperature rises. In the separation step, the generated slag and ferrovanadium are separated to produce ferrovanadium. Further, by heating the mixture to the melting point (1350 ° C.) or higher, the mixture is melted, and the generated slag is in a molten state, and does not inhibit aggregation of ferrovanadium particles. Further, by controlling the heating temperature to 1650 ° C. or less, an increase in power consumption is prevented. Furthermore, when a carbonaceous holding container is used in the melting step, the carbon in the container reacts to prevent the holding container from being dissolved (the C concentration contained in ferrovanadium increases). Wear (melting damage) is prevented.

請求項2に係るフェロバナジウムの製造方法は、前記スラグ形成剤としてCaO供給物質、SiO供給物質、およびMgO供給物質を用い、前記混合物中のCaOとSiOの比率(CaO/SiO)が質量比で1.0〜1.65、かつ、前記混合物中のMgOとCaOの比率(MgO/CaO)が、質量比で0.1〜1.5であることを特徴とする。 The method for producing ferrovanadium according to claim 2 uses a CaO supply substance, a SiO 2 supply substance, and a MgO supply substance as the slag forming agent, and the ratio of CaO and SiO 2 in the mixture (CaO / SiO 2 ) is The mass ratio is 1.0 to 1.65, and the ratio of MgO to CaO (MgO / CaO) in the mixture is 0.1 to 1.5 by mass ratio.

このような製造方法によれば、混合物中のCaOとSiOの比率(CaO/SiO)を質量比で1.0〜1.65とすることで、混合物が溶融し、生成したスラグが溶融状態となり、フェロバナジウム粒子が凝集しやすくなる。また、Sの固定効果が発揮される。さらに、前記混合物中のMgOとCaOの比率(MgO/CaO)が質量比で0.1〜1.5とすることで、混合物が溶融し、生成したスラグが溶融状態となり、フェロバナジウム粒子が凝集しやすくなる。なお、MgO供給物質により、スラグの融点が低下し、SiO供給物質により、スラグが形成されると共に、スラグにSが固定される。また、ここでのCaO供給物質とは、CaOを含有する物質の他、CaOそのものや、その他のCaの酸化物のことをいい、ここでのMgO供給物質とは、MgOを含有する物質の他、MgOそのものや、その他のMgの酸化物のことをいう。さらに、SiO供給物質とは、SiOを含有する物質の他、SiOそのものや、その他のSiの酸化物のことをいう。 According to such a manufacturing method, the ratio of CaO to SiO 2 in the mixture (CaO / SiO 2 ) is 1.0 to 1.65 by mass ratio, so that the mixture is melted and the generated slag is melted. Thus, the ferrovanadium particles tend to aggregate. Moreover, the fixing effect of S is exhibited. Furthermore, when the ratio of MgO to CaO (MgO / CaO) in the mixture is 0.1 to 1.5 in terms of mass ratio, the mixture is melted, the generated slag is in a molten state, and ferrovanadium particles are aggregated. It becomes easy to do. Note that the melting point of the slag is lowered by the MgO supply material, the slag is formed by the SiO 2 supply material, and S is fixed to the slag. In addition, the CaO supply substance here refers to CaO itself and other oxides of Ca in addition to a substance containing CaO. The MgO supply substance here refers to a substance other than a substance containing MgO. , MgO itself and other Mg oxides. Further, the SiO 2 feed materials, other materials containing SiO 2, SiO 2 itself and refers to the oxides of other Si.

請求項3に係るフェロバナジウムの製造方法は、前記スラグ形成剤がLiO供給物質を含み、当該LiO供給物質が、酸化リチウム、炭酸リチウム、および水酸化リチウムのうちの少なくとも1種であり、前記形成スラグ中のLiOが、0.05〜5.0質量%であることを特徴とする。 In the method for producing ferrovanadium according to claim 3, the slag forming agent includes a Li 2 O supply substance, and the Li 2 O supply substance is at least one of lithium oxide, lithium carbonate, and lithium hydroxide. Yes, Li 2 O in the formed slag is 0.05 to 5.0 mass%.

このような製造方法によれば、スラグ形成剤としてLiOを供給(配合)することで、生成するスラグの融点が低下し、スラグへの硫黄分配が向上する。これにより、生成するスラグ分にSが固定されやすくなり、生成するフェロバナジウム中のS濃度が低減される。 According to such a manufacturing method, by supplying (compounding) Li 2 O as a slag forming agent, the melting point of the slag to be generated is lowered, and sulfur distribution to the slag is improved. Thereby, S becomes easy to be fixed to the generated slag, and the S concentration in the generated ferrovanadium is reduced.

請求項4に係るフェロバナジウムの製造方法は、前記混合物中の炭素量と酸化鉄および五酸化バナジウムに含まれる酸素量の比率(C/O)がモル比で1以上であり、かつ、前記炭素質還元剤に含まれる炭素が、生成するフェロバナジウム中に、6質量%以下残留するように、前記炭素質還元剤を配合することを特徴とする。   In the method for producing ferrovanadium according to claim 4, a ratio (C / O) of the amount of carbon in the mixture and the amount of oxygen contained in iron oxide and vanadium pentoxide is 1 or more in terms of molar ratio, and the carbon The carbonaceous reducing agent is blended so that carbon contained in the carbonaceous reducing agent remains in an amount of 6% by mass or less in the ferrovanadium to be generated.

このような製造方法によれば、酸化鉄および五酸化バナジウムを還元するのに必要な炭素量が供給されると共に、比率(C/O)がモル比で1を超えた場合に、生成したフェロバナジウムに炭素が浸炭することで、金属としての融点が低下する。また、溶融工程で、炭素質の保持容器を用いた場合、容器の炭素が反応することで、保持容器が溶解することが防止され、保持容器の損耗(溶損)が防止される。   According to such a production method, the amount of carbon necessary for reducing iron oxide and vanadium pentoxide is supplied, and when the ratio (C / O) exceeds 1 in molar ratio, When carbon is carburized into vanadium, the melting point as a metal is lowered. Further, when a carbonaceous holding container is used in the melting step, the carbon in the container reacts to prevent the holding container from being melted, and the holding container is prevented from being worn (melted).

請求項5に係るフェロバナジウムの製造方法は、前記CaO供給物質として、炭酸カルシウムおよび生石灰のうちの少なくとも1種を用いることを特徴とする。
このような製造方法によれば、CaO供給物質として炭酸カルシウムおよび生石灰のうちの少なくとも1種を用いることで、効率よくCaOを供給することができ、また、経済性が向上する。
The method for producing ferrovanadium according to claim 5 is characterized in that at least one of calcium carbonate and quicklime is used as the CaO supply substance.
According to such a manufacturing method, CaO can be efficiently supplied by using at least one of calcium carbonate and quicklime as a CaO supply substance, and economic efficiency is improved.

請求項6に係るフェロバナジウムの製造方法は、前記MgO供給物質として、炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうちの少なくとも1種を用いることを特徴とする。
このような製造方法によれば、MgO供給物質として炭酸マグネシウムを用いることで、効率よくMgOを供給することができ、また、MgO供給物質としてドロマイトを用いることで、効率よくCaOおよびMgOを供給することができる。さらに、これらを用いることで経済性が向上する。
The method for producing ferrovanadium according to claim 6 is characterized in that at least one of magnesium carbonate and dolomite is used as the MgO supply substance.
According to such a manufacturing method, MgO can be efficiently supplied by using magnesium carbonate as the MgO supply substance, and CaO and MgO can be efficiently supplied by using dolomite as the MgO supply substance. be able to. Furthermore, economic efficiency improves by using these.

請求項7に係るフェロバナジウムの製造方法は、前記溶融工程において、前記混合物を溶融するための保持容器に炭素質材料を用いることを特徴とする。
このような製造方法によれば、保持容器からのスラグの取り出しが容易になる。
The method for producing ferrovanadium according to claim 7 is characterized in that, in the melting step, a carbonaceous material is used for a holding container for melting the mixture.
According to such a manufacturing method, it becomes easy to take out the slag from the holding container.

請求項8に係るフェロバナジウムの製造方法は、前記溶解工程において、前記混合物を溶融するために回転炉床炉を用いることを特徴とする。
このような製造方法によれば、ダスト等の発生を抑制でき、また、設備費、設置面積を節減できるため、より効率的にフェロバナジウムを製造することができる。
The method for producing ferrovanadium according to claim 8 is characterized in that, in the melting step, a rotary hearth furnace is used to melt the mixture.
According to such a manufacturing method, generation | occurrence | production of dust etc. can be suppressed and an installation cost and an installation area can be reduced, Therefore Ferrovanadium can be manufactured more efficiently.

請求項9に係るフェロバナジウムの製造方法は、前記溶融工程において、前記混合物を前記回転炉床炉の炉床上へ装入する前に、当該炉床上に炭素質粉末を敷いておくことを特徴とする。
このような製造方法によれば、炉床上に炭素質粉末を敷いておくことで、炉床に用いる耐火物素材の溶損が防止され、また、炉内が高い還元ポテンシャルに維持され、金属化率が一段と高まる。
The method for producing ferrovanadium according to claim 9 is characterized in that, in the melting step, carbonaceous powder is spread on the hearth before charging the mixture onto the hearth of the rotary hearth furnace. To do.
According to such a manufacturing method, by laying the carbonaceous powder on the hearth, the refractory material used for the hearth is prevented from being melted, and the inside of the furnace is maintained at a high reduction potential, and the metallization is performed. The rate will increase further.

請求項10に係るフェロバナジウムの製造方法は、前記炭素質粉末を、前記炉床上に2mm以上の厚みで敷いておくことを特徴とする。
このような製造方法によれば、炉床上に炭素質粉末を敷いておくことによる作用がより向上する。
The method for producing ferrovanadium according to claim 10 is characterized in that the carbonaceous powder is laid on the hearth with a thickness of 2 mm or more.
According to such a manufacturing method, the effect | action by laying carbonaceous powder on a hearth improves more.

本発明の請求項1に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、V濃度の高いフェロバナジウムを安定して、高効率、かつ経済的に(安価に)製造することができる。また、保持容器の溶損も起こすことなく製造を可能とする。請求項2に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、フェロバナジウム中のS濃度を抑制することができ、混合物が溶融しやすくなることで、フェロバナジウムが凝集しやすくなり、フェロバナジウムが高効率で製造できる。   According to the method for producing ferrovanadium according to claim 1 of the present invention, ferrovanadium having a high V concentration can be produced stably, efficiently and economically (cheaply). Further, the production can be performed without causing melting of the holding container. According to the method for producing ferrovanadium according to claim 2, since the S concentration in ferrovanadium can be suppressed and the mixture is easily melted, ferrovanadium is easily aggregated, and ferrovanadium is highly efficient. Can be manufactured.

請求項3に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、フェロバナジウム中のS濃度を抑制することができ、また、フェロバナジウムの凝集効果が高まる。請求項4に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、酸化鉄および五酸化バナジウムを還元するのに必要な炭素量が供給されることで、フェロバナジウムが高効率で製造できる。また、余分に炭素を配合することで、金属としての融点が低下し、低温でモリブデン濃度の高いフェロバナジウムを製造することができる。さらに、保持容器の溶損も、起きにくくなる。   According to the method for producing ferrovanadium according to claim 3, the S concentration in ferrovanadium can be suppressed, and the ferrovanadium aggregation effect is enhanced. According to the method for producing ferrovanadium according to claim 4, ferrovanadium can be produced with high efficiency by supplying the amount of carbon necessary to reduce iron oxide and vanadium pentoxide. Further, by adding extra carbon, the melting point as a metal is lowered, and ferrovanadium having a high molybdenum concentration can be produced at a low temperature. Furthermore, the melting loss of the holding container is less likely to occur.

請求項5に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、効率的、経済的にCaOを供給することができる。請求項6に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、効率的、経済的にMgOを供給することができる。請求項7に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、スラグを保持容器から容易に取り出すことができる。   According to the method for producing ferrovanadium according to claim 5, CaO can be supplied efficiently and economically. According to the ferrovanadium production method of claim 6, MgO can be supplied efficiently and economically. According to the ferrovanadium manufacturing method of the seventh aspect, the slag can be easily taken out from the holding container.

請求項8に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、効率的、経済的にフェロバナジウムを製造することができる。請求項9に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、炉床に用いられる耐火物素材の溶損が防止されると共に、金属化率を向上させることができる。請求項10に係るフェロバナジウムの製造方法によれば、耐火物素材の溶損の防止効果や、金属化率をより向上させることができる。   According to the method for producing ferrovanadium according to claim 8, ferrovanadium can be produced efficiently and economically. According to the method for producing ferrovanadium according to the ninth aspect, the refractory material used for the hearth can be prevented from being melted and the metallization rate can be improved. According to the method for producing ferrovanadium according to the tenth aspect, the effect of preventing the refractory material from being melted and the metallization rate can be further improved.

(a)は、フェロバナジウムの製造方法のフローを示す図であり、(b)は、各工程における物質のフローを示す図である。(A) is a figure which shows the flow of the manufacturing method of ferrovanadium, (b) is a figure which shows the flow of the substance in each process. 回転炉床式加熱還元炉を模式的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a rotary hearth type heating reduction furnace typically.

次に、図面を参照して本発明に係るフェロバナジウムの製造方法およびこの製造方法で製造されたフェロバナジウムについて詳細に説明する。   Next, a ferrovanadium production method according to the present invention and ferrovanadium produced by this production method will be described in detail with reference to the drawings.

≪フェロバナジウムの製造方法≫
図1(a)に示すように、フェロバナジウムの製造方法は、混合工程(S1)と、溶融工程(S2)と、分離工程(S3)と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
≪Method for producing ferrovanadium≫
As shown in FIG. 1 (a), the method for producing ferrovanadium includes a mixing step (S1), a melting step (S2), and a separation step (S3).
Hereinafter, each step will be described.

<混合工程>
混合工程(S1)は、図1(b)に示すように、バナジウム原料として五酸化バナジウム、鉄原料として酸化鉄供給物質、炭素質還元剤、およびスラグ形成剤(以下、適宜「原料」ともいう)を混合する工程である。
<Mixing process>
As shown in FIG. 1B, the mixing step (S1) includes vanadium pentoxide as a vanadium raw material, an iron oxide supply material, a carbonaceous reducing agent, and a slag forming agent (hereinafter also referred to as “raw material” as appropriate). ).

[五酸化バナジウム]
五酸化バナジウムは、製造されるフェロバナジウムに含有されるバナジウム原料となるものであり、五酸化バナジウム原料(バナジウム原料)としては、例えば、工業的に製造された純粋な五酸化バナジウムやオイルコークス等の重油質燃料を燃焼した際に発生する灰に含まれる五酸化バナジウムを用いることができる。
[Vanadium pentoxide]
Vanadium pentoxide is a vanadium raw material contained in ferrovanadium to be produced. Examples of the vanadium pentoxide raw material (vanadium raw material) include industrially produced pure vanadium pentoxide and oil coke. Vanadium pentoxide contained in the ash generated when this heavy oil fuel is burned can be used.

[酸化鉄供給物質]
酸化鉄供給物質(酸化鉄含有物質)中の酸化鉄は、鉄源として使用するためのものであり、酸化鉄供給物質としては、混合物中に酸化鉄を供給(配合)できる物質であれば特に限定されるものではなく、鉄鉱石(鉄鉱石粉)やスケール(ミルスケール)等を用いることができる。
酸化鉄供給物質の量は、所望のバナジウム濃度(目標V濃度)から計算される五酸化バナジウム中のバナジウムと鉄の比に対して供給(配合)する酸化鉄に基づいて定める。ここで、鉄鉱石を用いる場合には、目標V濃度=五酸化バナジウム中のバナジウム量×五酸化バナジウムの配合量/(五酸化バナジウム中のバナジウム量×五酸化バナジウムの配合量+鉄鉱石中に含まれる鉄の量×鉄鉱石の配合量)である。
[Iron oxide supply material]
The iron oxide in the iron oxide supply substance (iron oxide-containing substance) is for use as an iron source, and as the iron oxide supply substance, any substance that can supply (compound) iron oxide into a mixture is particularly useful. It is not limited, Iron ore (iron ore powder), a scale (mill scale), etc. can be used.
The amount of iron oxide supply material is determined based on the iron oxide supplied (blended) with respect to the ratio of vanadium to iron in the vanadium pentoxide calculated from the desired vanadium concentration (target V concentration). Here, when iron ore is used, target V concentration = vanadium amount in vanadium pentoxide × amount of vanadium pentoxide / (amount of vanadium in vanadium pentoxide × amount of vanadium pentoxide + in iron ore The amount of iron contained × the amount of iron ore blended).

[炭素質還元剤]
炭素質還元剤は、酸化鉄および五酸化バナジウムを還元するものであり、炭素質還元剤としては、固定炭素を含むものであればよく、石炭、コークス、木炭、廃トナー、バイオマスの炭化物等を用いることができ、また、これらを適宜混合して用いてもよい。
混合物中における炭素質還元剤の配合率は、所望のバナジウム濃度(目標V濃度)から計算される五酸化バナジウム中のバナジウムと鉄の比に対して配合された酸化鉄を、加熱炉内で還元するのに必要な炭素量以上となるように決定する。
[Carbonaceous reducing agent]
The carbonaceous reducing agent reduces iron oxide and vanadium pentoxide. The carbonaceous reducing agent only needs to contain fixed carbon, such as coal, coke, charcoal, waste toner, biomass carbide, etc. These may be used, and these may be mixed as appropriate.
The compounding ratio of the carbonaceous reducing agent in the mixture is the reduction of iron oxide blended with respect to the vanadium pentoxide ratio calculated from the desired vanadium concentration (target V concentration) in the heating furnace. Decide to be more than the amount of carbon needed to do.

また、配合する炭素質還元剤(固定炭素質)の量は、前記の物質(石炭等)に含まれる固定炭素質量を考慮して配合すればよいが、前記混合物中の炭素量と酸化鉄および五酸化バナジウムに含まれる酸素量の比率(C/O)がモル比で1以上であり、かつ、前記炭素質還元剤に含まれる炭素が、生成するフェロバナジウム中に、6質量%以下(0質量%を含む)、好ましくは、0.2質量%以下残留するように、炭素質還元剤を配合するのが好ましい。なお、比率(C/O)がモル比で1、炭素が0質量%残留の場合には、生成するフェロバナジウム中に炭素が残留していない状態である。   The amount of carbonaceous reducing agent (fixed carbonaceous) to be blended may be blended in consideration of the mass of fixed carbon contained in the substance (coal etc.), but the amount of carbon in the mixture and iron oxide and The ratio (C / O) of the amount of oxygen contained in vanadium pentoxide is 1 or more in terms of molar ratio, and the carbon contained in the carbonaceous reducing agent is 6% by mass or less (0 The carbonaceous reducing agent is preferably blended so as to remain at 0.2% by mass or less. When the ratio (C / O) is 1 in terms of molar ratio and 0% by mass of carbon remains, no carbon remains in the produced ferrovanadium.

これにより、酸化鉄および五酸化バナジウムを還元するのに必要な炭素量が供給される。さらに、生成したフェロバナジウムに炭素が浸炭することで、金属としての融点が低下することから、ある程度の炭素が浸炭できるよう余分に炭素を配合しておくことが好ましい。これにより、得られるフェロバナジウムに炭素が移行して金属としての融点が下がることで、低温でバナジウム濃度の高いフェロバナジウムを製造することが可能となる。また、既に炭素がフェロバナジウム中に存在することから、炭素質の保持容器を用いても、保持容器の炭素がフェロバナジウムと反応することが無くなり、保持容器の溶損を防止することが可能となる。   This provides the amount of carbon necessary to reduce iron oxide and vanadium pentoxide. Furthermore, since carbon is carburized into the produced ferrovanadium, the melting point as a metal is lowered, so it is preferable to add extra carbon so that a certain amount of carbon can be carburized. Thereby, ferrovanadium with a high vanadium concentration can be produced at a low temperature by transferring carbon to the obtained ferrovanadium and lowering the melting point as a metal. In addition, since carbon already exists in ferrovanadium, even if a carbonaceous holding container is used, carbon in the holding container does not react with ferrovanadium, and it is possible to prevent melting of the holding container. Become.

酸素量のモル比(C/O)が1未満では、酸化鉄および五酸化バナジウムが還元されにくくなり、また、炭素質還元剤に含まれる炭素がフェロバナジウムに移行しない。一方、1350〜1650℃で加熱、溶融させる際には、生成するフェロバナジウム中に、炭素が6質量%を超えるように炭素質還元剤を配合しても、これ以上、炭素がフェロバナジウム中に溶解(浸炭)できないため、6質量%を超えるように配合する必要はない。   When the molar ratio (C / O) of the oxygen amount is less than 1, iron oxide and vanadium pentoxide are difficult to be reduced, and carbon contained in the carbonaceous reducing agent does not migrate to ferrovanadium. On the other hand, when heating and melting at 1350 to 1650 ° C., even if a carbonaceous reducing agent is blended in the produced ferrovanadium so that the carbon exceeds 6% by mass, the carbon is further contained in the ferrovanadium. Since it cannot be dissolved (carburized), it is not necessary to add more than 6% by mass.

[スラグ形成剤]
スラグ形成剤は、スラグを形成させるためのものであり、また、スラグにSを固定化するために配合するものであり、CaO供給物質(CaO含有物質)、SiO供給物質(SiO含有物質)および、MgO供給物質(MgO含有物質)を用いることが好ましい。さらには、LiO供給物質(LiO含有物質)を所定量含むことが好ましい。
[Slag forming agent]
The slag forming agent is for forming slag, and is compounded to immobilize S in the slag, and includes a CaO supply substance (CaO-containing substance), a SiO 2 supply substance (SiO 2 -containing substance). ) And a MgO supply substance (MgO-containing substance) are preferably used. Furthermore, it is preferable to include a predetermined amount of a Li 2 O supply substance (Li 2 O-containing substance).

(CaO供給物質)
CaO供給物質としては、混合物中にCaOを供給(配合)できる物質であれば特に限定されるものではないが、効率性、経済性の観点から、炭酸カルシウム(石灰)および生石灰のうちの少なくとも1種を用いることが好ましく、消石灰等を用いてもよい。また、不純物としてSiOやMgOを含んでもよい。さらに、SiOやMgO以外の不純物を含むものであれば、CaOの含有量を考慮して、配合量を決定する。なお、これらは、混合して用いてもよい。なお、CaO供給物質としては、炭酸カルシウムや生石灰を用いるのが好ましいが、これらは、CaO供給物質としては、どちらも同等である。
(CaO supply substance)
The CaO supply substance is not particularly limited as long as it is a substance capable of supplying (compounding) CaO in the mixture, but at least one of calcium carbonate (lime) and quicklime from the viewpoint of efficiency and economy. It is preferable to use seeds, and slaked lime or the like may be used. Moreover, SiO 2 and MgO may be included as impurities. Furthermore, if it contains impurities other than SiO 2 and MgO, the blending amount is determined in consideration of the CaO content. In addition, you may use these, mixing. In addition, although it is preferable to use calcium carbonate and quicklime as a CaO supply substance, these are equivalent as a CaO supply substance.

また、配合量を決定する際には、炭素質還元剤(炭素供給物質)に不純物として含まれる量や、後記するドロマイトを使用する場合に、ドロマイトに含まれるCaO等も考慮して配合量を決定する。   In addition, when determining the amount, the amount included as an impurity in the carbonaceous reducing agent (carbon supply substance), and when using dolomite described later, the amount of CaO included in dolomite is also taken into consideration. decide.

(SiO供給物質)
SiO供給物質としては、混合物中にSiOを供給(配合)できる物質であれば特に限定されるものではないが、けい石やけい砂等を用いることができる。また、不純物としてCaOやMgOを含んでもよい。なお、これらの使用においては、100μm程度以下に粉砕する必要がある。
また、CaOおよびSiOを同時に含有する鉱物として、Wollasteniteも使用することができる。なお、SiOは、CaOと反応させることで、溶融工程(S2)での加熱温度で混合物をスラグとして溶融させるために配合するものである。
(SiO 2 supply substance)
The SiO 2 supply substance is not particularly limited as long as it is a substance capable of supplying (compounding) SiO 2 in the mixture, and silica stone, silica sand, or the like can be used. Moreover, CaO and MgO may be included as impurities. In addition, in these uses, it is necessary to grind | pulverize to about 100 micrometers or less.
Wollastite can also be used as a mineral containing CaO and SiO 2 at the same time. Incidentally, SiO 2, by reaction with CaO, is intended to be blended in order to melt the mixture as a slug at a heating temperature in the melting step (S2).

なお、前記した五酸化バナジウム、酸化鉄供給物質、炭素質還元剤等には、不純物としてSiOが含まれるが、以下に述べるように、混合物中のCaOとSiOの比率(CaO/SiO)が質量比で1.0〜1.65となるように、不純物として含まれるSiOに加えて、さらにSiO供給物質を配合することが好ましい。 The vanadium pentoxide, the iron oxide supply substance, the carbonaceous reducing agent, and the like contain SiO 2 as an impurity. As described below, the ratio of CaO to SiO 2 in the mixture (CaO / SiO 2). ) In a mass ratio of 1.0 to 1.65, it is preferable to further mix a SiO 2 supply substance in addition to SiO 2 contained as an impurity.

(MgO供給物質)
MgO供給物質としては、混合物中にMgOを供給(配合)できる物質であれば特に限定されるものではないが、効率性、経済性の観点から、炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうちの少なくとも1種を用いることが好ましい。また、不純物としてSiOやCaOを含んでもよい。なお、MgO供給物質としては、炭酸マグネシウムやドロマイトを用いるのが好ましいが、これらは、MgO供給物質としては、どちらも同等である。
また、MgOは、CaOよりも反応能力が劣るため、通常はCaO供給物質の配合の一部をMgO供給物質に取り替えて配合する。しかしMgOをCaOに取り替えることにより、スラグの融点が低下するため、より低い温度で全体の溶融が進みやすくなる。
(MgO supply material)
The MgO supply material is not particularly limited as long as it is a material that can supply (formulate) MgO in the mixture, but at least one of magnesium carbonate and dolomite is used from the viewpoint of efficiency and economy. It is preferable. Further, SiO 2 may be contained or CaO as an impurity. As the MgO supply substance, it is preferable to use magnesium carbonate or dolomite, but these are the same as the MgO supply substance.
In addition, since MgO has a lower reaction capacity than CaO, usually, a part of the blend of the CaO supply substance is replaced with the MgO supply substance. However, by replacing MgO with CaO, the melting point of the slag is lowered, so that the entire melting is likely to proceed at a lower temperature.

ここで、五酸化バナジウム、酸化鉄供給物質および炭素質還元剤中に、CaO供給物質、MgO供給物質およびSiO供給物質を添加する場合、混合物中のCaOとSiOの比率(CaO/SiO)が質量比で1.0〜1.65となるように配合することで全体の配合率を決定する。質量比が1.0未満であると、Sをスラグ中に固定しにくくなるのに加え、スラグの融点が上昇し、混合物が溶融(溶解)しにくくなる。一方、CaOとSiOの比率(CaO/SiO)は、大きいほどSを固定する能力が大きくなるため、大きな値となるよう配合することが好ましいが、1.65を超えると、1.0未満の場合と同様、スラグの融点が上昇し、混合物が溶融(溶解)しにくくなる。 Here, when the CaO supply material, the MgO supply material and the SiO 2 supply material are added to the vanadium pentoxide, the iron oxide supply material and the carbonaceous reducing agent, the ratio of CaO and SiO 2 in the mixture (CaO / SiO 2 ) Is blended so that the mass ratio is 1.0 to 1.65. If the mass ratio is less than 1.0, it is difficult to fix S in the slag, and the melting point of the slag increases, and the mixture is difficult to melt (dissolve). On the other hand, the larger the ratio of CaO to SiO 2 (CaO / SiO 2 ), the larger the ability to fix S, so it is preferable to blend so as to have a large value. As in the case of less than this, the melting point of the slag rises and the mixture becomes difficult to melt (dissolve).

また、混合物中のMgOとCaOの質量比(MgO/CaO)が0.1〜1.5となるように、CaO供給物質およびMgO供給物質の配合量を調整するのが好ましい。MgOを所定量含有することで、スラグの融点が低下するが、質量比(MgO/CaO)が1.5を超えると、逆にスラグの融点が高くなり、スラグが溶融しにくくなる。なお、(MgO/CaO)が0.1未満では、MgOを用いる効果が小さい。   Moreover, it is preferable to adjust the compounding quantity of a CaO supply substance and a MgO supply substance so that the mass ratio (MgO / CaO) of MgO and CaO in a mixture may be 0.1-1.5. By containing MgO in a predetermined amount, the melting point of the slag is lowered, but when the mass ratio (MgO / CaO) exceeds 1.5, the melting point of the slag is increased and the slag is hardly melted. If (MgO / CaO) is less than 0.1, the effect of using MgO is small.

さらに、混合物中にCaOおよびMgOや、SiOを少量しか含まない場合には、CaOおよびMgO、またはSiOの一方、あるいはCaOおよびMgOと、SiOとの両方を配合し、得られるフェロバナジウム量の質量に対してスラグの質量が0.1倍以上となるようにしてスラグを副生成させて、原料中に含まれるS分を固定化させることが好ましい。なお、得られるフェロバナジウム量とは、配合した五酸化バナジウム中のバナジウム量と配合した鉄鉱石等に含まれる鉄分の合計である。 Furthermore, and CaO and MgO in the mixture, when containing only a small amount of SiO 2 is, CaO and MgO or one of SiO 2,, or blended with CaO and MgO, both the SiO 2, the resulting ferrovanadium It is preferable that the slag is by-produced so that the mass of the slag is 0.1 times or more with respect to the mass of the amount, and the S content contained in the raw material is fixed. The amount of ferrovanadium obtained is the total amount of iron contained in the iron ore and the like mixed with the amount of vanadium in the compounded vanadium pentoxide.

(LiO供給物質)
LiO供給物質としては、加熱によりLiOを生成するものであればよく、酸化リチウム(LiO)、炭酸リチウム(LiCO)、および水酸化リチウム(LiOH)のうちの少なくとも1種を用いることができる。LiO供給物質を配合する場合、副生成するスラグ(形成スラグ)中のLiO含有量が、0.05〜5.0質量%となるように配合する。LiO含有量が0.05質量%以上となるように配合することで、生成するスラグの融点が低下し、スラグへの硫黄分配が向上する。これにより、スラグ中にSを固定することが可能となり、生成するフェロバナジウム中のS濃度を低減させることができる。さらに、生成するスラグの融点が低下するため、生成するフェロバナジウムの凝集効果を高めることが可能となる。なお、5.0質量%を超えるように配合しても、加熱時に蒸発してしまうため、5.0質量%を超えるように配合する必要はない。なお、LiO供給物質としては、LiO、LiCO、LiOHを用いるが、LiO供給物質としては、どれも同等である。
(Li 2 O supply material)
The Li 2 O supply substance may be any substance that generates Li 2 O by heating, and is at least one of lithium oxide (Li 2 O), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), and lithium hydroxide (LiOH). One type can be used. When blending the Li 2 O feed materials, Li 2 O content in the slag (formed slag) by-product is formulated to be 0.05 to 5.0 mass%. By the content of Li 2 O is formulated to be 0.05 mass% or more, the melting point of the resulting slag is lowered, thereby improving the sulfur distribution to the slag. This makes it possible to fix S in the slag and reduce the S concentration in the ferrovanadium to be generated. Furthermore, since the melting point of the generated slag is lowered, it is possible to enhance the aggregation effect of the generated ferrovanadium. In addition, even if it mix | blends so that it may exceed 5.0 mass%, since it will evaporate at the time of a heating, it is not necessary to mix | blend so that it may exceed 5.0 mass%. As the Li 2 O feed materials, Li 2 O, but using Li 2 CO 3, LiOH, as the Li 2 O feed materials, which are equally.

ここで、図1(b)に示すように、五酸化バナジウム、酸化鉄供給物質、炭素質還元剤、およびスラグ形成剤を混合するには混合機(例えば、スクリュー型ミキサー)を用いる。また、混合した混合物は造粒機で塊成化することが好ましい。混合物を塊成化することにより、加熱炉からのダスト発生量が減ると共に、加熱炉内における混合物(塊成物)内部の反応の結果生成するCOガスが移動しやすくなり、このCOガスによって原料がダストとなることが防止できるためである。造粒機としては、ブリケットプレス等の圧縮成形機やパンペレタイザー等の転動造粒機のほか押出成形機を用いてもよい。
なお、原料中に水分を多く含む場合は、事前に乾燥しておくことが好ましい。乾燥の度合いは混合工程での混合手段(本実施の形態では混合機)を考慮して決定し、原料中の水分が10質量%以下となることが好ましい。また、造粒後の混合物(塊成物)の水分が高い場合は加熱炉に装入する前に乾燥してもよい。
Here, as shown in FIG. 1B, a mixer (for example, a screw-type mixer) is used to mix the vanadium pentoxide, the iron oxide supply substance, the carbonaceous reducing agent, and the slag forming agent. Moreover, it is preferable to agglomerate the mixed mixture with a granulator. By agglomerating the mixture, the amount of dust generated from the heating furnace is reduced, and the CO gas generated as a result of the reaction inside the mixture (agglomerate) in the heating furnace becomes easy to move. It is because it can prevent that becomes dust. As the granulator, in addition to a compression molding machine such as a briquette press and a rolling granulator such as a pan pelletizer, an extrusion molding machine may be used.
In addition, when a raw material contains much water | moisture content, it is preferable to dry beforehand. The degree of drying is determined in consideration of the mixing means in the mixing step (mixer in the present embodiment), and the water content in the raw material is preferably 10% by mass or less. Moreover, when the water | moisture content of the mixture (aggregate) after granulation is high, you may dry before charging to a heating furnace.

<溶融工程>
溶融工程(S2)は、混合工程(S1)で混合した混合物を加熱、溶融して溶融物とし、この溶融物中に、生成したフェロバナジウムを凝集させる工程であり、また、還元反応を起こす工程でもある。
図1(b)に示すように、混合機で混合した混合物または造粒機で造粒した塊成物は、加熱炉に装入して加熱、溶融する。加熱炉としては抵抗加熱炉、誘導加熱炉等のるつぼを備えた炉を使用することができる。また、この他の加熱炉としては、回転炉床炉(RHF)や直線炉、多段炉等が使用でき、これらの移動炉床炉は、被加熱物である混合物(塊成物)が炉床上に静置されるため、ダスト等の発生が少なく、また、いずれの炉もコンパクトであり、ロータリーキルンに比べて設備費、設置面積を節減できる。
<Melting process>
The melting step (S2) is a step in which the mixture mixed in the mixing step (S1) is heated and melted to form a melt, and the produced ferrovanadium is agglomerated in the melt and a reduction reaction is caused. But there is.
As shown in FIG.1 (b), the mixture mixed with the mixer or the agglomerate granulated with the granulator is charged into a heating furnace and heated and melted. As a heating furnace, a furnace equipped with a crucible such as a resistance heating furnace or an induction heating furnace can be used. As other heating furnaces, rotary hearth furnaces (RHF), linear furnaces, multi-stage furnaces, etc. can be used. In these moving hearth furnaces, the mixture (agglomerate) to be heated is on the hearth. Therefore, all the furnaces are compact and can save equipment costs and installation area compared to rotary kilns.

次に、溶融工程(S2)における還元反応の一例として、酸化鉄供給物質中の酸化鉄の酸化形態がFeの場合について説明する。本発明の反応は次式で示される。
xFe+yV+(3x+5y)C→x2Fe+y2V+(x+y)CO
Next, as an example of the reduction reaction in the melting step (S2), a case where the oxidized form of iron oxide in the iron oxide supply substance is Fe 2 O 3 will be described. The reaction of the present invention is represented by the following formula.
xFe 2 O 3 + yV 2 O 5 + (3x + 5y) C → x2Fe + y2V + (x + y) CO

なお、スラグ形成剤として使用するCaO、MgO、SiO、LiO等は、炭素によって還元することが困難なため、加熱時にも酸化物としての形態をとどめており、スラグとして存在する。 It should be noted that CaO, MgO, SiO 2 , Li 2 O, and the like used as the slag forming agent are difficult to be reduced by carbon, and therefore remain in the form of oxides even during heating and exist as slag.

ここで、Vはバナジウム原料としての五酸化バナジウム、Feは鉄原料としての酸化鉄、Cは炭素質還元剤である。 Here, V 2 O 5 is vanadium pentoxide as a vanadium raw material, Fe 2 O 3 is iron oxide as an iron raw material, and C is a carbonaceous reducing agent.

この反応過程においては、原料に含まれるFe、Vは、炭素によって一旦金属鉄と金属バナジウムに転換され、その後さらに炭素と反応するによってFe−V−Cとなり、一段の加熱処理により歩留りを下げることなく炭素を含んだフェロバナジウムが製造される。 In this reaction process, Fe 2 O 3 and V 2 O 5 contained in the raw material are once converted into metal iron and metal vanadium by carbon, and then further reacted with carbon to become Fe—V—C. Ferrovanadium containing carbon is produced without reducing the yield by the treatment.

また、混合物(塊成物)を溶融させるためには、融点以上に加熱する必要がある。このため、加熱温度(最高加熱温度)は1350℃以上であることが必要である。ただし、混合物を溶融するにあたって、加熱に保持する物体が必要である電気炉等を用いる場合には、炭素質の成型体を用いなければ、溶融後保持容器から溶融物を取り出すことが困難である。また、使用電力量の増大を防止する観点から、あるいは、後記するように、炭素質材料の保持容器で加熱した場合、温度を上げると、生成したフェロバナジウムが、容器の炭素と反応してフェロバナジウムに含まれるC濃度が上昇する(容器が溶損する)ことから、1650℃以下で加熱する。また、スラグ形成剤がSiOを含む場合には、加熱温度が高いと、フェロバナジウムと共存するスラグに含まれるSiOが、保持容器の炭素で還元される。その結果、フェロバナジウム中にSiが歩留まって、フェロバナジウムのSi濃度が上昇する。したがって、1650℃以下で加熱する。 Moreover, in order to melt a mixture (agglomerated material), it is necessary to heat more than melting | fusing point. For this reason, the heating temperature (maximum heating temperature) needs to be 1350 ° C. or higher. However, in the case of using an electric furnace or the like that requires an object to be held for heating when melting the mixture, it is difficult to take out the melt from the holding container after melting unless a carbonaceous molded body is used. . From the viewpoint of preventing an increase in the amount of power used or as described later, when heated in a carbonaceous material holding container, when the temperature is raised, the generated ferrovanadium reacts with the carbon in the container to react with ferro Since the concentration of C contained in vanadium increases (the container melts), heating is performed at 1650 ° C. or lower. Further, when the slag forming agent contains SiO 2 , if the heating temperature is high, SiO 2 contained in the slag coexisting with ferrovanadium is reduced with carbon in the holding container. As a result, Si yields in ferrovanadium, and the Si concentration of ferrovanadium increases. Therefore, it heats at 1650 degrees C or less.

なお、本発明で製造するフェロバナジウムは、溶融したスラグ内にフェロバナジウム粒子として生成するものであるが、前記加熱温度の範囲においては、このフェロバナジウム粒子は固体もしくは液体である。このため、加熱温度で保持している間に、フェロバナジウム粒子は溶融しているスラグと共存しながら凝集し、フェロバナジウムが塊となってスラグとフェロバナジウムが物理的に分離した状態となる。すなわち、保持容器を使用する場合には、溶融物を所定時間、保持容器内で経過させることで、移動炉床炉を使用する場合には、炉床を移動させることで、生成したフェロバナジウムを凝集させる。なお、保持容器を使用する場合は、通常、前記加熱温度で、30分から1時間保持することが好ましい。また、副生成させるスラグは、処理温度において溶融していなければ、生成したフェロバナジウム粒子が凝集するのをスラグが阻害し、スラグとフェロバナジウムを分離することができない。   The ferrovanadium produced in the present invention is produced as ferrovanadium particles in the molten slag, and in the range of the heating temperature, the ferrovanadium particles are solid or liquid. For this reason, while being held at the heating temperature, the ferrovanadium particles coagulate while coexisting with the molten slag, and the ferrovanadium is agglomerated and the slag and ferrovanadium are physically separated. That is, when using a holding vessel, let the melt flow in the holding vessel for a predetermined time, and when using a moving hearth furnace, move the hearth to remove the generated ferrovanadium. Aggregate. In addition, when using a holding | maintenance container, it is usually preferable to hold | maintain at the said heating temperature for 30 minutes to 1 hour. In addition, if the slag to be produced is not melted at the processing temperature, the slag inhibits aggregation of the generated ferrovanadium particles, and the slag and ferrovanadium cannot be separated.

次に、加熱炉で混合物(塊成物)を溶融(溶解)する場合の一例として、回転炉床式加熱還元炉(回転炉床炉)を用いた場合について説明する。
図2は、回転炉床式加熱還元炉を模式的に示す模式図である。図2に示すように、回転炉床式加熱還元炉10では、まず、混合工程で混合した混合物が原料投入ホッパー1を通して、回転炉床2上へ連続的に装入される。なお、混合物の装入に先立って、原料投入ホッパー1から回転炉床2上に粉粒状の炭素質物質を装入して敷き詰めておき、その上に混合物を装入するようにしてもよい。回転炉床式加熱還元炉10のように保持容器を用いない場合、回転炉床2に耐火物素材を用い、その上に粉末上の炭素含有物質を積層させ、その上に混合物を置いて加熱する事で、耐火物素材が溶損することを防止できる。また、炭素質粉末の作用によって炉内を高い還元ポテンシャルに維持することができ、金属化率が一段と高められる。なお、この場合、炭素質粉末は、炉床上に2mm以上の厚みで敷いておくことが好ましい。厚みを2mm以上とすることで、前記効果が発揮されやすくなる。一方、厚すぎると、混合物を回転炉床2上に封入しにくくなり、また、前記効果が飽和するため、上限は、7.5mm以下とすることが好ましい。
Next, as an example of melting (dissolving) a mixture (agglomerate) in a heating furnace, a case where a rotary hearth type heating reduction furnace (rotary hearth furnace) is used will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a rotary hearth-type heat reduction furnace. As shown in FIG. 2, in the rotary hearth type heating reduction furnace 10, first, the mixture mixed in the mixing step is continuously charged onto the rotary hearth 2 through the raw material charging hopper 1. Prior to the charging of the mixture, a granular carbonaceous material may be charged and spread on the rotary hearth 2 from the raw material charging hopper 1 and the mixture may be charged thereon. When a holding vessel is not used as in the rotary hearth type heating reduction furnace 10, a refractory material is used for the rotary hearth 2, a carbon-containing substance on the powder is laminated thereon, and a mixture is placed on the material and heated. By doing so, the refractory material can be prevented from melting. Further, the inside of the furnace can be maintained at a high reduction potential by the action of the carbonaceous powder, and the metallization rate is further increased. In this case, the carbonaceous powder is preferably laid on the hearth with a thickness of 2 mm or more. By setting the thickness to 2 mm or more, the above effect is easily exhibited. On the other hand, if it is too thick, it becomes difficult to enclose the mixture on the rotary hearth 2 and the effect is saturated. Therefore, the upper limit is preferably set to 7.5 mm or less.

そして、回転炉床2は反時計方向に回転し、操業条件によって異なるが、通常は8分から16分程度で1周する。回転炉床2の上方側壁および/または天井部には燃焼バーナー3が複数個設けられており、燃料を供給することで燃焼させた燃焼バーナーの燃焼熱あるいはその輻射熱によって炉床部に熱が供給される。   Then, the rotary hearth 2 rotates counterclockwise and normally makes one turn in about 8 to 16 minutes, depending on the operating conditions. A plurality of combustion burners 3 are provided on the upper side wall and / or the ceiling of the rotary hearth 2, and heat is supplied to the hearth by the combustion heat of the combustion burner burned by supplying fuel or its radiant heat. Is done.

耐火物素材で構成された回転炉床2上に装入された混合物は、回転炉床2上で還元炉10内を周方向へ移動する際に、燃焼バーナー3からの燃焼熱や輻射熱によって加熱され、当該還元炉10内の加熱帯を通過する間に、混合物内の五酸化バナジウムおよび酸化鉄は固体還元された後、副生する溶融スラグと共存しながら、かつ残余の炭素質還元剤による浸炭を受けて軟化しながら粒状に凝集してフェロバナジウム粒子となり、フェロバナジウムの塊とスラグの塊が互いに密着した状態の金属塊(還元固化物)4となる。なお、還元炉10の操業温度は1350〜1650℃の範囲とする。そして、この金属塊4は、還元炉10の下流側ゾーンで冷却固化された後、回転炉床2の上部に配置されたスクリュー等の排出装置5によって、回転炉床2上から掻き出されることで、排出ホッパー6へ排出される。なお、回転炉床2上から排出ホッパー6へ排出した後に冷却してもよい。このようにして生成したスラグとフェロバナジウムからなる金属塊4は、後記するように、分離工程(S3)で、スラグとフェロバナジウムに分離する。なお、還元炉10内に発生した排ガスは、排ガスダクト7から排出される。   The mixture charged on the rotary hearth 2 made of the refractory material is heated by the combustion heat and radiant heat from the combustion burner 3 when moving in the reduction furnace 10 on the rotary hearth 2 in the circumferential direction. While passing through the heating zone in the reduction furnace 10, the vanadium pentoxide and iron oxide in the mixture are solid-reduced, and coexist with the by-product molten slag, and by the remaining carbonaceous reducing agent. While being carburized and softened, the particles aggregate and become ferrovanadium particles, and the ferrovanadium lump and the slag lump 4 become a metal lump (reduced solidified product) 4 in close contact with each other. In addition, the operating temperature of the reduction furnace 10 shall be the range of 1350-1650 degreeC. And after this metal lump 4 is cooled and solidified in the downstream zone of the reduction furnace 10, it is scraped off from the rotary hearth 2 by a discharge device 5 such as a screw arranged at the upper part of the rotary hearth 2. Then, it is discharged to the discharge hopper 6. In addition, you may cool after discharging | emitting from the rotary hearth 2 to the discharge hopper 6. FIG. The metal block 4 made of slag and ferrovanadium thus produced is separated into slag and ferrovanadium in the separation step (S3), as will be described later. The exhaust gas generated in the reduction furnace 10 is discharged from the exhaust gas duct 7.

<分離工程>
分離工程(S3)は、フェロバナジウムを凝集させた溶融物を冷却して生成したスラグ(形成スラグ)と、フェロバナジウムとを分離する工程である。
図1(b)に示すように、加熱炉内で溶融、還元された溶融物である溶融混合物(還元混合物)は、加熱終了後冷却して、るつぼ(保持容器)もしくは炉床から排出する。なお、冷却は、保持容器を使用する場合には、溶融物を所定時間、保持容器内で経過させることにより、移動炉床炉を使用する場合には、炉に設けられた冷却機構により行えばよい。また、保持容器や炉床上から排出した後に冷却してもよい(冷却手段)。この冷却した還元混合物である還元固化物を、破砕機により破砕し、篩により、フェロバナジウム(メタル)とスラグに篩い分ける(分離手段)。この破砕や篩による分離は、人力で行うのに加え、スクリーンを用いて行うこともできる。得られたスラグはコンクリート用骨材等に利用できる。なお、分離されたスラグからは、必要に応じてさらに磁選、浮選等の手段によりフェロバナジウム分を回収することができる。
<Separation process>
The separation step (S3) is a step of separating slag (formation slag) generated by cooling the melt obtained by agglomerating ferrovanadium and ferrovanadium.
As shown in FIG. 1 (b), the molten mixture (reduced mixture), which is a melt that has been melted and reduced in the heating furnace, is cooled after the heating, and discharged from the crucible (holding container) or the hearth. In addition, when using a holding vessel, the cooling is performed by allowing the melt to elapse in the holding vessel for a predetermined time. When using a moving hearth furnace, the cooling may be performed by a cooling mechanism provided in the furnace. Good. Moreover, you may cool after discharging | emitting from a holding container or a hearth (cooling means). The reduced solidified product, which is a cooled reduction mixture, is crushed by a crusher and sieved to ferrovanadium (metal) and slag by a sieve (separation means). This separation by crushing and sieving can be performed using a screen in addition to being performed manually. The obtained slag can be used for aggregates for concrete. In addition, the ferrovanadium content can be further recovered from the separated slag by means such as magnetic separation and flotation as necessary.

本発明は、以上説明したとおりであるが、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、例えば、各原料を粉砕する原料粉砕工程や、ごみ等の不要物を除去する不要物除去工程や、得られたフェロバナジウムを収容する収容工程等、他の工程を含めてもよい。   The present invention is as described above, but in carrying out the present invention, within a range that does not adversely affect the respective steps, for example, a raw material pulverizing step of pulverizing the respective raw materials between or before and after the respective steps, Other processes such as an unnecessary object removing process for removing unnecessary substances such as garbage and an accommodating process for accommodating the obtained ferrovanadium may be included.

≪フェロバナジウム≫
前記記載の製造方法により、例えば、V含有量が29.1質量%以上79.6質量%以下であり、S含有量が0.031質量%以上0.159質量%以下であり、C含有量0.31質量%以上6.15質量%以下であり、残部がFeおよび不可避的不純物とするフェロバナジウムを得ることができる。
≪Ferovanadium≫
According to the production method described above, for example, the V content is 29.1% by mass or more and 79.6% by mass or less, the S content is 0.031% by mass or more and 0.159% by mass or less, and the C content Ferrovanadium that is 0.31 mass% or more and 6.15 mass% or less with the balance being Fe and inevitable impurities can be obtained.

また、スラグ形成剤にLiO供給物質を配合することにより、S含有量がさらに低減されて、例えば、V含有量が48.1質量%以上48.9質量%以下であり、S含有量が0.005質量%以上0.052質量%以下であり、C含有量3.19質量%以上3.50質量%以下であり、残部がFeおよび不可避的不純物とするフェロバナジウムを得ることができる。 Further, by blending the Li 2 O feed material to the slag forming agent, and the S content is further reduced, eg, V content is not more than 48.1 mass% or more 48.9 wt%, S content Is 0.005 mass% or more and 0.052 mass% or less, C content is 3.19 mass% or more and 3.50 mass% or less, and ferrovanadium with the balance being Fe and inevitable impurities can be obtained. .

次に、本発明に係るフェロバナジウムの製造方法について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。   Next, the method for producing ferrovanadium according to the present invention will be specifically described by comparing an example satisfying the requirements of the present invention with a comparative example not satisfying the requirements of the present invention.

[第1実施例]
本発明の混合原料の還元状況を把握するため、実験室規模の小型加熱炉を用いて以下の還元実験を実施した。
[First embodiment]
In order to grasp the reduction state of the mixed raw material of the present invention, the following reduction experiment was performed using a small-scale laboratory heating furnace.

配合原料としては、五酸化バナジウム、酸化鉄の原料として、酸化鉄供給物質であるヘマタイト系の鉄鉱石、炭素質還元剤としてコークス粉(固定炭素分86.3質量%)(関西熱化学社製)、およびスラグ形成剤として、副生成するスラグの組成を調整するため、炭酸カルシウム(石灰石)、けい砂、ドロマイトを混合した。また、一部については、炭酸リチウムを配合した。用いた五酸化バナジウム、酸化鉄供給物質、炭素質還元剤、スラグ形成剤の成分を表1に示す。   As raw materials, vanadium pentoxide, iron oxide as raw material, hematite iron ore as iron oxide supply substance, carbonaceous reducing agent as coke powder (fixed carbon content 86.3 mass%) (manufactured by Kansai Thermal Chemical Co., Ltd.) ), And calcium carbonate (limestone), silica sand, and dolomite were mixed in order to adjust the composition of by-product slag as a slag forming agent. Moreover, about some, lithium carbonate was mix | blended. Table 1 shows the components of the vanadium pentoxide, the iron oxide supply material, the carbonaceous reducing agent, and the slag forming agent used.

配合は、五酸化バナジウムに含まれるV量に対して鉄鉱石に含まれる鉄分の比(目標V濃度)が表2、3の値となるように配合した。すなわち、五酸化バナジウム中のバナジウム量×五酸化バナジウムの配合量/(五酸化バナジウム中のバナジウム濃度×五酸化バナジウムの配合量+鉄鉱石中に含まれる鉄の濃度×鉄鉱石の配合量)=表2、3に示す目標V濃度ということである。   The formulation was such that the ratio of iron content (target V concentration) contained in the iron ore to the amount of V contained in vanadium pentoxide was the values shown in Tables 2 and 3. That is, the amount of vanadium in vanadium pentoxide × the amount of vanadium pentoxide / (the concentration of vanadium in vanadium pentoxide × the amount of vanadium pentoxide + the concentration of iron contained in iron ore × the amount of iron ore) = This is the target V concentration shown in Tables 2 and 3.

コークス粉は、混合物中の炭素量と酸化鉄および五酸化バナジウムに含まれる酸素量の比率(C/O)がモル比で1以上であり、かつ、生成するフェロバナジウム中に残留する炭素質量が、計算上、表2、3の値となるように配合した(目標C濃度)。ただし、−5.0以上0.0未満の場合は、酸化鉄および五酸化バナジウムに含まれる酸素との比率がモル比で等量未満の配合量である。炭酸カルシウム、けい砂、ドロマイトは、混合物中のCaOとSiOの比率(CaO/SiO)、および、混合物中のMgOとCaOの比率(MgO/CaO)が、質量比で表2、3の値となるように配合した。炭酸リチウムは、スラグ(形成スラグ)中のLiO含有量(濃度)が、表3の値となるように配合した。 Coke powder has a molar ratio (C / O) of the amount of carbon in the mixture to the amount of oxygen contained in iron oxide and vanadium pentoxide of 1 or more, and the carbon mass remaining in the ferrovanadium produced is In the calculation, they were blended so as to have the values shown in Tables 2 and 3 (target C concentration). However, when it is -5.0 or more and less than 0.0, it is the compounding quantity with the ratio with the oxygen contained in iron oxide and vanadium pentoxide being less than equivalent by molar ratio. Calcium carbonate, silica sand and dolomite have a mass ratio of the ratio of CaO to SiO 2 in the mixture (CaO / SiO 2 ) and the ratio of MgO to CaO in the mixture (MgO / CaO) as shown in Tables 2 and 3. It mix | blended so that it might become a value. Lithium carbonate was blended so that the Li 2 O content (concentration) in the slag (formed slag) was the value shown in Table 3.

混合は、適量の水分を添加して直径600mmの小型パンペレタイザーで造粒し、直径約13mmのペレットを作製した。このペレットを105℃で24時間乾燥したもの1000gを、炭素質からなる内径130mm、深さ150mmである坩堝を備えた小型誘導加熱炉中にバッチ装入した後、雰囲気温度一定の下で保持時間30分間の加熱を行い、還元溶融後、冷却しスラグ分とフェロバナジウム分を分離した。得られたフェロバナジウムを化学分析して、V、C、Sの含有量(濃度)を求めた。雰囲気は窒素雰囲気とし、加熱温度(最高加熱温度)は、表2、3に示す7水準として、加熱を開始し、最高加熱温度に到達後30分間温度を保持した(焼成)。この加熱実験で得られた結果を表2、3に示す。   For mixing, an appropriate amount of water was added and granulated with a small pan pelletizer with a diameter of 600 mm to produce pellets with a diameter of about 13 mm. After 1000 grams of the pellets dried at 105 ° C. for 24 hours are charged into a small induction furnace equipped with a carbonaceous crucible having an inner diameter of 130 mm and a depth of 150 mm, the holding time is maintained at a constant ambient temperature. The mixture was heated for 30 minutes, reduced and melted, cooled, and the slag and ferrovanadium were separated. The obtained ferrovanadium was chemically analyzed to determine the content (concentration) of V, C, and S. The atmosphere was a nitrogen atmosphere, and the heating temperature (maximum heating temperature) was 7 levels shown in Tables 2 and 3. Heating was started and the temperature was maintained for 30 minutes after reaching the maximum heating temperature (firing). Tables 2 and 3 show the results obtained in this heating experiment.

なお、表2、3において、目標C濃度は、生成するフェロバナジウム中に残留する炭素の質量であり、CaO/SiOは、含有されるCaO質量とSiO質量の比であり、MgO/CaOは、含有されるMgO質量とCaO質量の比であり、フェロバナジウム回収率は、回収フェロバナジウム量×V濃度/装入V量である。なお、装入V量とは、五酸化バナジウム中に含まれるV濃度×配合割合×処理量である。 In Tables 2 and 3, the target C concentration is the mass of carbon remaining in the generated ferrovanadium, and CaO / SiO 2 is the ratio of the contained CaO mass to SiO 2 mass, and MgO / CaO Is the ratio of the contained MgO mass to CaO mass, and the ferrovanadium recovery rate is recovered ferrovanadium amount × V concentration / charge V amount. The amount of charge V is V concentration contained in vanadium pentoxide × mixing ratio × treatment amount.

評価としては、フェロバナジウム回収率を求め、フェロバナジウム回収率が80%以上のものを優良、50%以上80%未満のものを良好、50%未満のものを不良とした。また、焼成後のサンプルの溶融状態を調べた。溶融状態は焼成後サンプルが溶融状態を呈しているものを○(優良)、溶融状態を呈しているがスラグとフェロバナジウムが容易に分離しないものを△(良好)、溶融していないものを×(不良)とした。さらに、炭素質容器の溶損発生が全く認められなかったものを◎(優良)、使用後の容器の壁面が5mm以下浸食したものを○(極めて良好)、5mmを超えて10mm以下浸食したものを△(良好)、10mmを超えて浸食したものを×(不良)とした。
なお、表1〜3において、成分を含有していないもの、または、混合物が溶融せずフェロバナジウムとスラグが分離できずに成分を測定できなかったものについては「−」で示す。また、本発明の構成を満たさないもの等については、数値に下線を引いて示す。
As an evaluation, the ferrovanadium recovery rate was determined, and those having a ferrovanadium recovery rate of 80% or more were determined to be excellent, those having 50% or more and less than 80% were good, and those having less than 50% were determined to be poor. Moreover, the molten state of the sample after baking was investigated. The melted state is ○ (excellent) when the sample is in a melted state after firing, △ (good) when the slag and ferrovanadium are not easily separated but is not melted, and × (Defect). In addition, ◎ (excellent) for the case where no erosion of the carbonaceous container was observed, ○ (excellent) for the case where the wall surface of the container after use was eroded 5 mm or less, and eroded 10 mm or less exceeding 5 mm △ (good), and eroded over 10 mm was evaluated as x (defect).
In Tables 1 to 3, those that do not contain components, or those that could not be measured because the mixture did not melt and ferrovanadium and slag could not be separated, are indicated by “−”. Moreover, about what does not satisfy | fill the structure of this invention, it shows by underlining a numerical value.

Figure 2010111941
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表2、3の結果から、実施No.1〜70は本発明の要件を満たす実施例であって、フェロバナジウムの回収率が優良または良好であった。また、焼成後のサンプルの溶融状態についても優良または良好であった。さらに、No.1〜61は、炭素質の配合量が、酸化鉄および五酸化バナジウムに含まれる酸素との比率がモル比で等量以上であるため、目標C濃度が炭素質容器の溶損発生についても、全く認められなかったか、認められても5mm以下浸食であり、保持容器の溶損を防止することができた。   From the results in Tables 2 and 3, the implementation No. Examples 1 to 70 satisfy the requirements of the present invention, and the recovery rate of ferrovanadium was excellent or good. Moreover, the molten state of the sample after firing was excellent or good. Furthermore, no. 1 to 61, the amount of carbonaceous compound is equal to or greater than the molar ratio of oxygen contained in iron oxide and vanadium pentoxide. Even though it was not recognized at all, it was eroded by 5 mm or less, and it was possible to prevent melting of the holding container.

なお、実施No.56〜58は、(MgO/CaO)の値が上限値を超えるため、スラグの融点が高くなり、混合物は溶融状態を呈していたが、スラグとフェロバナジウムが容易に分離せず、フェロバナジウムの回収率は優良とはならず、良好であった。
また、No.59は、CaO/SiOの値が下限値未満であり、No.60、61は、CaO/SiOの値が上限値を超えるため、スラグの融点が高くなり、混合物は溶融状態を呈していたが、スラグとフェロバナジウムが容易に分離せず、フェロバナジウムの回収率は優良とはならず、良好であった。
Implementation No. 56-58, since the value of (MgO / CaO) exceeded the upper limit, the melting point of slag was high and the mixture was in a molten state, but slag and ferrovanadium were not easily separated, and ferrovanadium The recovery was not good but good.
No. No. 59 has a CaO / SiO 2 value of less than the lower limit. In Nos. 60 and 61, since the CaO / SiO 2 value exceeded the upper limit, the melting point of the slag was high, and the mixture was in a molten state, but the slag and ferrovanadium were not easily separated, and ferrovanadium was recovered. The rate was not good but good.

また、No.62〜64は、炭素質の配合量が、酸化鉄および五酸化バナジウムに含まれる酸素との比率がモル比で等量未満であるため、フェロバナジウムの回収率は優良だったものの、炭素質容器の溶損発生について、使用後の容器の壁面が5mmを超えて10mm以下浸食し、保持容器の壁面の侵食が、実施No.1〜61に比べて大きかった。   No. Nos. 62 to 64 are carbonaceous containers, although the amount of carbonaceous compound is less than an equivalent amount in terms of molar ratio to oxygen contained in iron oxide and vanadium pentoxide, so that the recovery rate of ferrovanadium was excellent. As for the occurrence of melting damage of the container, the wall surface of the container after use exceeds 5 mm and erodes by 10 mm or less. It was larger than 1-61.

実施No.65〜70は、LiO供給物質として、炭酸リチウムを配合したものであり、実施No.41のものに対して、スラグ(形成スラグ)中のLiO含有量が0.05〜5.0となるように配合したものである。そのため、スラグ中にSを固定する効果がより発揮され、フェロバナジウム中のS濃度がさらに低下した。また、この場合でも、保持容器の侵食はなく、フェロバナジウムの回収率も向上した。 Implementation No. 65 to 70 as Li 2 O feed material is obtained by blending a lithium carbonate, performed No. 41 to that of, Li 2 O content in the slag (formation slag) is what was blended so that 0.05 to 5.0. Therefore, the effect of fixing S in the slag was further exhibited, and the S concentration in ferrovanadium further decreased. Also in this case, there was no erosion of the holding container, and the recovery rate of ferrovanadium was improved.

一方、実施No.71〜76は本発明の要件を満たさない比較例であって、No.71〜73は、加熱温度が下限値未満のため、混合物が溶融せず、フェロバナジウムがスラグ分離できないため、フェロバナジウムを回収できず、フェロバナジウムの回収率は不良であった。なお、実施No.71〜73は、フェロバナジウムを分離できなかったため、成分は測定できなかった。No.74〜76は、加熱温度が上限値を超えるため、炭素質容器の炭素がフェロバナジウムと反応し、容器の壁面に10mmを超える侵食が認められ、炭素質容器の溶損を防止することができなかった。さらに、使用電力量が増大し、経済性に劣った。   On the other hand, the implementation No. Nos. 71 to 76 are comparative examples that do not satisfy the requirements of the present invention. In Nos. 71 to 73, since the heating temperature was less than the lower limit, the mixture did not melt and ferrovanadium could not be separated into slag, so ferrovanadium could not be recovered, and the ferrovanadium recovery rate was poor. Implementation No. Since 71-73 could not isolate | separate ferrovanadium, the component could not be measured. No. In 74 to 76, since the heating temperature exceeds the upper limit value, carbon in the carbonaceous container reacts with ferrovanadium, and erosion exceeding 10 mm is recognized on the wall surface of the container, and the carbonaceous container can be prevented from being damaged. There wasn't. In addition, the amount of power used increased and the economy was inferior.

[第2実施例]
次に、図2に示す回転炉床式加熱還元炉を用いて以下の実験を実施した。
配合原料は、第1実施例と同様のものを使用した。ただし、炭酸リチウムは配合していない。
配合は五酸化バナジウムに含まれるV量に対して鉄鉱石に含まれる鉄分の比(目標V濃度)を同等とし、生成するフェロバナジウム中のバナジウム濃度が50質量%となるように配合した。さらに、混合物中のCaOとSiOの比率(CaO/SiO)が、質量比で1.5、および、混合物中のMgOとCaOの比率(MgO/CaO)が、質量比で0.2となるように、炭酸カルシウム、けい砂、ドロマイトを配合した。
[Second Embodiment]
Next, the following experiment was conducted using the rotary hearth type heating reduction furnace shown in FIG.
The same raw materials as in the first example were used. However, lithium carbonate is not blended.
The blending was performed so that the ratio of iron contained in iron ore (target V concentration) was equal to the amount of V contained in vanadium pentoxide, and the vanadium concentration in the ferrovanadium to be produced was 50% by mass. Further, the ratio of CaO to SiO 2 in the mixture (CaO / SiO 2 ) is 1.5 by mass ratio, and the ratio of MgO to CaO in the mixture (MgO / CaO) is 0.2 by mass ratio. As such, calcium carbonate, silica sand, and dolomite were blended.

混合は、適量の水分を添加して直径600mmの小型パンペレタイザーで造粒し、直径約13mmのペレットを作製した。このペレットを105℃で24時間乾燥したもの1000gを使用した。回転炉床式加熱還元炉において、ペレットを装入する前に、炉床上に粉末状の石炭を厚さ2mmとなるように敷いてからペレットを装入し、炉内の最高温度を1450℃として12分間の加熱処理をした後、炉外へ排出して冷却し、スクリーンでスラグとフェロバナジウムを分離回収した。この結果、フェロバナジウムの回収率は98%であった。   For mixing, an appropriate amount of water was added and granulated with a small pan pelletizer with a diameter of 600 mm to produce pellets with a diameter of about 13 mm. 1000 g of the pellets dried at 105 ° C. for 24 hours were used. In the rotary hearth heating and reducing furnace, before charging the pellets, powdery coal is laid on the hearth to a thickness of 2 mm, and then the pellets are charged. The maximum temperature in the furnace is 1450 ° C. After heat treatment for 12 minutes, it was discharged outside the furnace and cooled, and slag and ferrovanadium were separated and recovered by a screen. As a result, the recovery rate of ferrovanadium was 98%.

以上、本発明に係るフェロバナジウムの製造方法について最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されるものではない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することができることはいうまでもない。   As mentioned above, although the best embodiment and the Example were shown and demonstrated in detail about the manufacturing method of the ferrovanadium which concerns on this invention, the meaning of this invention is not limited to an above-described content. Needless to say, the contents of the present invention can be widely modified and changed based on the above description.

1 原料投入ホッパー
2 回転炉床
3 燃焼バーナー
4 金属塊(還元固化物)
5 排出装置
6 排出ホッパー
7 排ガスダクト
10 回転炉床式加熱還元炉(還元炉)
S1 混合工程
S2 溶融工程
S3 分離工程
1 Raw material charging hopper 2 Rotary hearth 3 Combustion burner 4 Metal lump (reduced solidified product)
5 Discharge device 6 Discharge hopper 7 Exhaust gas duct 10 Rotary hearth heating reduction furnace (reduction furnace)
S1 mixing process S2 melting process S3 separation process

Claims (10)

バナジウム原料として五酸化バナジウム、鉄原料として酸化鉄供給物質、炭素質還元剤、およびスラグ形成剤を混合する混合工程と、
前記混合工程で混合した混合物を、加熱、溶融して溶融物とし、当該溶融物中に、生成したフェロバナジウムを凝集させる溶融工程と、
前記フェロバナジウムを凝集させた溶融物を冷却して生成したスラグと、フェロバナジウムとを分離する分離工程と、を含み、
前記溶融工程において、加熱温度を1350〜1650℃に制御することを特徴とするフェロバナジウムの製造方法。
A mixing step of mixing vanadium pentoxide as a vanadium raw material, an iron oxide supply substance, a carbonaceous reducing agent, and a slag forming agent as an iron raw material;
The mixture mixed in the mixing step is heated and melted to form a melt, and in the melt, a melting step of aggregating the produced ferrovanadium,
A slag produced by cooling the melt obtained by agglomerating the ferrovanadium, and a separation step of separating the ferrovanadium,
In the melting step, the heating temperature is controlled to 1350 to 1650 ° C., A method for producing ferrovanadium.
前記スラグ形成剤としてCaO供給物質、SiO供給物質、およびMgO供給物質を用い、前記混合物中のCaOとSiOの比率(CaO/SiO)が質量比で1.0〜1.65、かつ、前記混合物中のMgOとCaOの比率(MgO/CaO)が、質量比で0.1〜1.5であることを特徴とする請求項1に記載のフェロバナジウムの製造方法。 A CaO supply substance, a SiO 2 supply substance, and a MgO supply substance are used as the slag forming agent, and the ratio of CaO to SiO 2 (CaO / SiO 2 ) in the mixture is 1.0 to 1.65 by mass ratio, and 2. The method for producing ferrovanadium according to claim 1, wherein the ratio of MgO to CaO (MgO / CaO) in the mixture is 0.1 to 1.5 in terms of mass ratio. 前記スラグ形成剤がLiO供給物質を含み、当該LiO供給物質が、酸化リチウム、炭酸リチウム、および水酸化リチウムのうちの少なくとも1種であり、前記形成スラグ中のLiOが、0.05〜5.0質量%であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフェロバナジウムの製造方法。 The slag forming agent includes a Li 2 O supply substance, and the Li 2 O supply substance is at least one of lithium oxide, lithium carbonate, and lithium hydroxide, and Li 2 O in the formed slag includes: It is 0.05-5.0 mass%, The manufacturing method of the ferrovanadium of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記混合物中の炭素量と酸化鉄および五酸化バナジウムに含まれる酸素量の比率(C/O)がモル比で1以上であり、かつ、前記炭素質還元剤に含まれる炭素が、生成するフェロバナジウム中に、6質量%以下残留するように、前記炭素質還元剤を配合することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のフェロバナジウムの製造方法。   The ratio of the amount of carbon in the mixture to the amount of oxygen contained in iron oxide and vanadium pentoxide (C / O) is 1 or more in terms of molar ratio, and the carbon contained in the carbonaceous reducing agent produces ferro The method for producing ferrovanadium according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbonaceous reducing agent is blended so as to remain in vanadium at 6 mass% or less. 前記CaO供給物質として、炭酸カルシウムおよび生石灰のうちの少なくとも1種を用いることを特徴とする請求項2に記載のフェロバナジウムの製造方法。   The method for producing ferrovanadium according to claim 2, wherein at least one of calcium carbonate and quicklime is used as the CaO supply substance. 前記MgO供給物質として、炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうちの少なくとも1種を用いることを特徴とする請求項2に記載のフェロバナジウムの製造方法。   The method for producing ferrovanadium according to claim 2, wherein at least one of magnesium carbonate and dolomite is used as the MgO supply substance. 前記溶融工程において、前記混合物を溶融するための保持容器に炭素質材料を用いることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のフェロバナジウムの製造方法。   The method for producing ferrovanadium according to any one of claims 1 to 6, wherein a carbonaceous material is used for a holding container for melting the mixture in the melting step. 前記溶解工程において、前記混合物を溶融するために回転炉床炉を用いることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のフェロバナジウムの製造方法。   The method for producing ferrovanadium according to any one of claims 1 to 6, wherein in the melting step, a rotary hearth furnace is used to melt the mixture. 前記溶融工程において、前記混合物を前記回転炉床炉の炉床上へ装入する前に、当該炉床上に炭素質粉末を敷いておくことを特徴とする請求項8に記載のフェロバナジウムの製造方法。   9. The method for producing ferrovanadium according to claim 8, wherein, in the melting step, carbonaceous powder is spread on the hearth before charging the mixture onto the hearth of the rotary hearth furnace. . 前記炭素質粉末を、前記炉床上に2mm以上の厚みで敷いておくことを特徴とする請求項9に記載のフェロバナジウムの製造方法。   The method for producing ferrovanadium according to claim 9, wherein the carbonaceous powder is laid on the hearth with a thickness of 2 mm or more.
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