JP2803558B2 - 金属酸化物の溶融還元方法 - Google Patents
金属酸化物の溶融還元方法Info
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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- C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
- C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はニッケル鉱石やクロム鉱
石などの金属酸化物を溶融還元する方法に関する。
石などの金属酸化物を溶融還元する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ニッケル鉱石やクロム鉱石などを溶融還
元する場合には、例えば、図１に示すような溶融還元炉
が使用されている。この図において、１はマグネシア系
耐火物がライニングされた溶融還元炉、２は上吹き酸素
ランス、３は攪拌ガスを吹き込むための底吹き羽口であ
り、１０は溶湯、１１は溶融スラグを示す。 この炉を使
用する操業においては、溶銑を装入し、ランス２から酸
素を吹き込み、底吹き羽口３から攪拌ガスを吹き込みな
がら、溶銑中にニッケルやクロムなどの鉱石、コークス
などの炭材、および石灰などの造滓材を装入する。そし
て、溶銑中の炭素及び装入した炭材によって鉱石を溶融
還元し、溶湯１０を生成させる。この際、生成したＣＯ
ガスを炉内で燃焼（二次燃焼）させ、熱の供給を効率的
に行っている。
元する場合には、例えば、図１に示すような溶融還元炉
が使用されている。この図において、１はマグネシア系
耐火物がライニングされた溶融還元炉、２は上吹き酸素
ランス、３は攪拌ガスを吹き込むための底吹き羽口であ
り、１０は溶湯、１１は溶融スラグを示す。 この炉を使
用する操業においては、溶銑を装入し、ランス２から酸
素を吹き込み、底吹き羽口３から攪拌ガスを吹き込みな
がら、溶銑中にニッケルやクロムなどの鉱石、コークス
などの炭材、および石灰などの造滓材を装入する。そし
て、溶銑中の炭素及び装入した炭材によって鉱石を溶融
還元し、溶湯１０を生成させる。この際、生成したＣＯ
ガスを炉内で燃焼（二次燃焼）させ、熱の供給を効率的
に行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の溶融還
元技術においては、炉体耐火物の損耗が激しく、その損
耗がコスト面でも無視出来ないと言う問題がある。炉体
耐火物の損耗は、主に、炉体耐火物と溶融スラグとの界
面における溶融スラグの流動によって、炉体耐火物中の
マグネシアがスラグ中に溶解する現象、所謂溶損による
ものである。
元技術においては、炉体耐火物の損耗が激しく、その損
耗がコスト面でも無視出来ないと言う問題がある。炉体
耐火物の損耗は、主に、炉体耐火物と溶融スラグとの界
面における溶融スラグの流動によって、炉体耐火物中の
マグネシアがスラグ中に溶解する現象、所謂溶損による
ものである。
【０００４】この際、炉体耐火物の溶損が激しい理由と
しては、溶融還元製錬の操業が転炉による一般の鋼の精
錬における操業に比べて溶銑装入から出鋼まで（１タッ
プ）の処理時間が長いために、炉体耐火物と溶融スラグ
の接触時間が長いこと、及び炉内でＣＯガスを二次燃焼
させるのでスラグの温度が溶湯の温度よりも高くなるこ
と等が挙げられる。更に、溶融還元製錬においては、多
量のスラグが生成するので、炉体耐火物と溶融スラグの
接触面積が広くなり、炉体耐火物の損耗度合が一層大き
くなる。
しては、溶融還元製錬の操業が転炉による一般の鋼の精
錬における操業に比べて溶銑装入から出鋼まで（１タッ
プ）の処理時間が長いために、炉体耐火物と溶融スラグ
の接触時間が長いこと、及び炉内でＣＯガスを二次燃焼
させるのでスラグの温度が溶湯の温度よりも高くなるこ
と等が挙げられる。更に、溶融還元製錬においては、多
量のスラグが生成するので、炉体耐火物と溶融スラグの
接触面積が広くなり、炉体耐火物の損耗度合が一層大き
くなる。
【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、炉体耐火物の損耗を抑制することができる金属酸化
物の溶融還元方法を提供するものである。
し、炉体耐火物の損耗を抑制することができる金属酸化
物の溶融還元方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明においては、溶銑を昇温させると
共に初期造滓を行なう昇温・造滓期（以下、単に昇温・
造滓期という）では、スラグへの溶解速度の速いマグネ
シア含有物質を添加すると共に、金属酸化物を装入して
還元する溶融還元期では、前記マグネシア含有物質を含
むマグネシア含有物質を添加し、昇温・造滓期から溶融
還元期を通じてスラグ中のマグネシア含有率が、その期
のスラグ中のマグネシアの飽和溶解度よりも１％〜２０
％過剰になるようにする。その際に、昇温・造滓期に添
加するマグネシア含有物質は、マグネシアクリンカー、
マグネシア煉瓦屑、軽焼マグネサイト、及び軽焼ドロマ
イトのうちから選定された１種又は２種以上とすること
が好ましい。
成するために、本発明においては、溶銑を昇温させると
共に初期造滓を行なう昇温・造滓期（以下、単に昇温・
造滓期という）では、スラグへの溶解速度の速いマグネ
シア含有物質を添加すると共に、金属酸化物を装入して
還元する溶融還元期では、前記マグネシア含有物質を含
むマグネシア含有物質を添加し、昇温・造滓期から溶融
還元期を通じてスラグ中のマグネシア含有率が、その期
のスラグ中のマグネシアの飽和溶解度よりも１％〜２０
％過剰になるようにする。その際に、昇温・造滓期に添
加するマグネシア含有物質は、マグネシアクリンカー、
マグネシア煉瓦屑、軽焼マグネサイト、及び軽焼ドロマ
イトのうちから選定された１種又は２種以上とすること
が好ましい。
【０００７】本発明においては、スラグ中に溶解してい
るマグネシアの含有率を、常に、飽和領域に維持する。
このため、スラグ中に多量のマグネシア含有物質を添加
し、スラグ中のマグネシア含有率が飽和溶解度を超える
範囲になるように、換言すれば、スラグ中に固体のマグ
ネシア含有物質が存在するようにする。このようにし
て、スラグ中のマグネシア含有率を、常時、過飽和領域
にしておくと、炉体耐火物からのマグネシアの溶出が抑
制され、マグネシアの溶出に起因する炉体耐火物の溶損
が大幅に緩和される。
るマグネシアの含有率を、常に、飽和領域に維持する。
このため、スラグ中に多量のマグネシア含有物質を添加
し、スラグ中のマグネシア含有率が飽和溶解度を超える
範囲になるように、換言すれば、スラグ中に固体のマグ
ネシア含有物質が存在するようにする。このようにし
て、スラグ中のマグネシア含有率を、常時、過飽和領域
にしておくと、炉体耐火物からのマグネシアの溶出が抑
制され、マグネシアの溶出に起因する炉体耐火物の溶損
が大幅に緩和される。
【０００８】本発明におけるスラグ中のマグネシア含有
率は、飽和溶解度よりも１％〜２０％過剰の範囲に維持
されるが、この値を概念的に示せば、図２の斜線を付し
た範囲となる。すなわち、スラグ中のマグネシア含有率
は、ニッケル鉱石の精錬では３１％〜５０％（飽和溶解
度３０％の場合）、クロム鉱石の精錬では１８％〜３７
％（飽和溶解度１７％の場合）となる。なお、マグネシ
アの飽和溶解度はスラグ組成や温度によって変わるの
で、図２においては、本発明におけるスラグ中のマグネ
シア含有率の一例を示した。
率は、飽和溶解度よりも１％〜２０％過剰の範囲に維持
されるが、この値を概念的に示せば、図２の斜線を付し
た範囲となる。すなわち、スラグ中のマグネシア含有率
は、ニッケル鉱石の精錬では３１％〜５０％（飽和溶解
度３０％の場合）、クロム鉱石の精錬では１８％〜３７
％（飽和溶解度１７％の場合）となる。なお、マグネシ
アの飽和溶解度はスラグ組成や温度によって変わるの
で、図２においては、本発明におけるスラグ中のマグネ
シア含有率の一例を示した。
【０００９】スラグ中のマグネシア含有率が飽和溶解度
よりも２０％以上高い状態になると、スラグ中に固体の
まま存在するマグネシア含有物質の量が多くなって（固
相率が高くなって）スラグの流動性が悪くなり、還元不
足やスロッピングなど操業上のトラブルが発生する。
又、そのマグネシア含有率が飽和溶解度に対し１％未満
になると、耐火物の溶損速度が急激に大きくなる。
よりも２０％以上高い状態になると、スラグ中に固体の
まま存在するマグネシア含有物質の量が多くなって（固
相率が高くなって）スラグの流動性が悪くなり、還元不
足やスロッピングなど操業上のトラブルが発生する。
又、そのマグネシア含有率が飽和溶解度に対し１％未満
になると、耐火物の溶損速度が急激に大きくなる。
【００１０】炉体耐火物の溶損を抑制するためには、金
属酸化物を溶融還元する前の段階である昇温・造滓期に
おいても、スラグ中のマグネシア含有率を飽和溶解度以
上にしなければならない。このため、溶銑の昇温開始
後、短時間の間に、スラグ中のマグネシア含有率を飽和
濃度まで上昇させなければならない。
属酸化物を溶融還元する前の段階である昇温・造滓期に
おいても、スラグ中のマグネシア含有率を飽和溶解度以
上にしなければならない。このため、溶銑の昇温開始
後、短時間の間に、スラグ中のマグネシア含有率を飽和
濃度まで上昇させなければならない。
【００１１】そこで、各種マグネシア含有物質の溶解試
験を行なった。この溶解試験は、マグネシア含有物質を
添加した際に、マグネシアの飽和溶解度が３３％になる
ように組成を調整したスラグに、マグネシア含有物質と
して、マグネシアクリンカー、マグネシアを主成分とす
るマグネシア煉瓦屑、軽焼マグネサイト、軽焼ドロマイ
ト、マグカーボン煉瓦屑、及びマグクロ煉瓦屑を個別に
添加し、それぞれのスラグ中のマグネシア含有率を２５
％にした。次いで、これらのスラグをカーボンるつぼに
入れて１６５０℃で溶解させた。更に、マグネシアが飽
和状態に維持されるように、逐次マグネシア含有物質を
少量ずつ添加し、所定時間毎の溶解度を求めた。なお、
各マグネシア含有物質は直径１０〜１５mmに整粒したも
のを使用した。この試験の結果は図３に示す。
験を行なった。この溶解試験は、マグネシア含有物質を
添加した際に、マグネシアの飽和溶解度が３３％になる
ように組成を調整したスラグに、マグネシア含有物質と
して、マグネシアクリンカー、マグネシアを主成分とす
るマグネシア煉瓦屑、軽焼マグネサイト、軽焼ドロマイ
ト、マグカーボン煉瓦屑、及びマグクロ煉瓦屑を個別に
添加し、それぞれのスラグ中のマグネシア含有率を２５
％にした。次いで、これらのスラグをカーボンるつぼに
入れて１６５０℃で溶解させた。更に、マグネシアが飽
和状態に維持されるように、逐次マグネシア含有物質を
少量ずつ添加し、所定時間毎の溶解度を求めた。なお、
各マグネシア含有物質は直径１０〜１５mmに整粒したも
のを使用した。この試験の結果は図３に示す。
【００１２】この図によれば、軽焼マグネサイト、マグ
ネシアクリンカー、マグネシア煉瓦屑、軽焼ドロマイト
は溶解速度が速く、短時間で飽和濃度又はその近傍に達
したが、マグカーボン煉瓦屑、マグクロ煉瓦屑は溶解速
度が遅く、飽和濃度に達するのに長時間を要することが
分かった。
ネシアクリンカー、マグネシア煉瓦屑、軽焼ドロマイト
は溶解速度が速く、短時間で飽和濃度又はその近傍に達
したが、マグカーボン煉瓦屑、マグクロ煉瓦屑は溶解速
度が遅く、飽和濃度に達するのに長時間を要することが
分かった。
【００１３】従って、昇温・造滓期に添加するマグネシ
ア含有物質としては、マグネシアクリンカー、マグネシ
ア煉瓦屑、軽焼マグネサイト、及び軽焼ドロマイトのう
ちから選定されたものを使用するのがよい。これらのマ
グネシア含有物質の添加に際しては、上記マグネシア含
有物質群のうちの１種を単独で使用してもよく、又、２
種以上を使用してもよい。
ア含有物質としては、マグネシアクリンカー、マグネシ
ア煉瓦屑、軽焼マグネサイト、及び軽焼ドロマイトのう
ちから選定されたものを使用するのがよい。これらのマ
グネシア含有物質の添加に際しては、上記マグネシア含
有物質群のうちの１種を単独で使用してもよく、又、２
種以上を使用してもよい。
【００１４】
【実施例】本発明の方法によってニッケル鉱石及びクロ
ム鉱石の溶融還元を実施した結果について説明する。
ム鉱石の溶融還元を実施した結果について説明する。
【００１５】まず、ニッケル鉱石についての実施例を説
明する。 （実施例１） 図１と同様の構成で、マグカーボン煉瓦でライニングさ
れた溶融還元炉１に、初期溶銑として脱硫及び脱燐の予
備処理がなされた溶銑６０ｔを装入し、底吹き羽口３か
ら攪拌ガスとして窒素ガスを吹き込み、上吹き酸素ラン
ス２から酸素を吹き込んで溶銑を昇温させると共に、初
期造滓材を添加した。この昇温・造滓期に、マグネシア
クリンカーの粉砕品を添加し、この段階で生成するスラ
グ中のマクネシア含有率が３８％に維持されるようにし
た。なお、この昇温・造滓期のスラグにおけるマグネシ
アの飽和溶解度は、温度が１５２０℃の場合、３３％で
あった。
明する。 （実施例１） 図１と同様の構成で、マグカーボン煉瓦でライニングさ
れた溶融還元炉１に、初期溶銑として脱硫及び脱燐の予
備処理がなされた溶銑６０ｔを装入し、底吹き羽口３か
ら攪拌ガスとして窒素ガスを吹き込み、上吹き酸素ラン
ス２から酸素を吹き込んで溶銑を昇温させると共に、初
期造滓材を添加した。この昇温・造滓期に、マグネシア
クリンカーの粉砕品を添加し、この段階で生成するスラ
グ中のマクネシア含有率が３８％に維持されるようにし
た。なお、この昇温・造滓期のスラグにおけるマグネシ
アの飽和溶解度は、温度が１５２０℃の場合、３３％で
あった。
【００１６】溶銑の温度が１５２０℃まで上昇した段階
で、ニッケル鉱石（Ｎｉ含有率２％）を１．７〜１．８
ｔ／min 、炭材としてコークスを０．７ｔ／min の装入
速度で原料装入を行い、ニッケル鉱石を溶融還元させ
た。この原料装入に伴ってスラグ中のマグネシア含有率
が低下するので、原料と共にマグネシアクリンカー及び
マグカーボン煉瓦屑の粉砕品を添加し、スラグ中のマグ
ネシア含有率が３８％に維持されるようにした。なお、
上記溶融還元期におけるスラグのマグネシア飽和溶解度
は３３％であった。上述のような操業を５タップした
後、炉腹部における耐火物の損耗を調べたところ、平均
の損耗速度は０．０６mm／時であり、極めて良好な結果
であった。
で、ニッケル鉱石（Ｎｉ含有率２％）を１．７〜１．８
ｔ／min 、炭材としてコークスを０．７ｔ／min の装入
速度で原料装入を行い、ニッケル鉱石を溶融還元させ
た。この原料装入に伴ってスラグ中のマグネシア含有率
が低下するので、原料と共にマグネシアクリンカー及び
マグカーボン煉瓦屑の粉砕品を添加し、スラグ中のマグ
ネシア含有率が３８％に維持されるようにした。なお、
上記溶融還元期におけるスラグのマグネシア飽和溶解度
は３３％であった。上述のような操業を５タップした
後、炉腹部における耐火物の損耗を調べたところ、平均
の損耗速度は０．０６mm／時であり、極めて良好な結果
であった。
【００１７】上記実施例の昇温・造滓期及び溶融還元期
の各期の操業においては、昇温・造滓期には造滓材など
の装入量に基づいて生成スラグの組成を算定し、又、溶
融還元期には原料及び造滓材などの装入量に基づいて生
成スラグの組成を算定し、それぞれの期におけるスラグ
組成と操業管理温度に基づいてマグネシアの飽和溶解度
を求めた。そして、この飽和溶解度に操業上の余裕値を
加算してマグネシアの予定含有率を求め、このマグネシ
アの予定含有率に基づいてマグネシアクリンカー及びマ
グカーボン煉瓦屑の装入量を決定した。
の各期の操業においては、昇温・造滓期には造滓材など
の装入量に基づいて生成スラグの組成を算定し、又、溶
融還元期には原料及び造滓材などの装入量に基づいて生
成スラグの組成を算定し、それぞれの期におけるスラグ
組成と操業管理温度に基づいてマグネシアの飽和溶解度
を求めた。そして、この飽和溶解度に操業上の余裕値を
加算してマグネシアの予定含有率を求め、このマグネシ
アの予定含有率に基づいてマグネシアクリンカー及びマ
グカーボン煉瓦屑の装入量を決定した。
【００１８】そして、操業終了後に、定期的に試料採取
しておいたスラグ中のマグネシア含有率を分析し、その
分析値及び操業温度から、マグネシア含有率が飽和溶解
度以上になっていたことを確認した。又、採取したスラ
グの顕微鏡観察を行なった結果、固体マグネシアの微細
な粒子が存在していることも確認した。
しておいたスラグ中のマグネシア含有率を分析し、その
分析値及び操業温度から、マグネシア含有率が飽和溶解
度以上になっていたことを確認した。又、採取したスラ
グの顕微鏡観察を行なった結果、固体マグネシアの微細
な粒子が存在していることも確認した。
【００１９】上記実施例において、マグネシアクリンカ
ー及びマグカーボン煉瓦屑の装入量を決定する元となる
マグネシアの飽和溶解度は、次のようにして求めた。図
４はＭｇＯ−ＦｅＯ−ＳｉＯ2 の３元系状態図である。
この図において、例えば、ＦｅＯが１０％、操業温度が
１５２０℃である場合、ＭｇＯが飽和するスラグの組成
はＡ点であって、Ａ点におけるＭｇＯは約３３％とな
る。そして、このＡ点のＭｇＯ値を操業時におけるマグ
ネシアの飽和溶解度であるものとし、操業開始時のマグ
ネシアクリンカー及びマグカーボン煉瓦屑の装入量を算
定した。
ー及びマグカーボン煉瓦屑の装入量を決定する元となる
マグネシアの飽和溶解度は、次のようにして求めた。図
４はＭｇＯ−ＦｅＯ−ＳｉＯ2 の３元系状態図である。
この図において、例えば、ＦｅＯが１０％、操業温度が
１５２０℃である場合、ＭｇＯが飽和するスラグの組成
はＡ点であって、Ａ点におけるＭｇＯは約３３％とな
る。そして、このＡ点のＭｇＯ値を操業時におけるマグ
ネシアの飽和溶解度であるものとし、操業開始時のマグ
ネシアクリンカー及びマグカーボン煉瓦屑の装入量を算
定した。
【００２０】なお、スラグ中のマグネシア含有率を飽和
溶解度よりも過剰にするために、操業中にスラグ分析等
の測定を行い、この測定に基づいて逐次マグネシアクリ
ンカー及びマグカーボン煉瓦屑の装入量を調節すれば、
より精度の高い制御が可能になるが、マグネシアの予定
含有率とその飽和溶解度の差が大きい場合には、このよ
うな調節は必ずしも必要ではなく、所定量のマグネシア
クリンカー及びマグカーボン煉瓦屑を装入するだけで
も、マグネシア含有率が飽和溶解度を下回る状態になる
ことはない。
溶解度よりも過剰にするために、操業中にスラグ分析等
の測定を行い、この測定に基づいて逐次マグネシアクリ
ンカー及びマグカーボン煉瓦屑の装入量を調節すれば、
より精度の高い制御が可能になるが、マグネシアの予定
含有率とその飽和溶解度の差が大きい場合には、このよ
うな調節は必ずしも必要ではなく、所定量のマグネシア
クリンカー及びマグカーボン煉瓦屑を装入するだけで
も、マグネシア含有率が飽和溶解度を下回る状態になる
ことはない。
【００２１】（比較例１） 実施例１と同じ溶融還元炉１を使用し、原料装入も実施
例１と同じ装入速度で行い、ニッケル鉱石を溶融還元さ
せた。但し、昇温・造滓期には、マグネシア含有物質の
添加は行なわなかった。この時点におけるスラグ中のマ
グネシア含有率は２５％で、飽和溶解度には達していな
かった。そして、原料装入時には、１０〜１５分毎に
０．２tonの割合でマグカーボン煉瓦屑の粉砕品を添加
した。この溶融還元期におけるスラグ中のマグネシア含
有率は約２７％であり、飽和溶解度（３３％）に達して
いなかった。この操業を５タップした後、炉腹部におけ
る耐火物の損耗を調べたところ、平均損耗速度は０．５
mm／時であり、実施例の場合の約８倍であった。
例１と同じ装入速度で行い、ニッケル鉱石を溶融還元さ
せた。但し、昇温・造滓期には、マグネシア含有物質の
添加は行なわなかった。この時点におけるスラグ中のマ
グネシア含有率は２５％で、飽和溶解度には達していな
かった。そして、原料装入時には、１０〜１５分毎に
０．２tonの割合でマグカーボン煉瓦屑の粉砕品を添加
した。この溶融還元期におけるスラグ中のマグネシア含
有率は約２７％であり、飽和溶解度（３３％）に達して
いなかった。この操業を５タップした後、炉腹部におけ
る耐火物の損耗を調べたところ、平均損耗速度は０．５
mm／時であり、実施例の場合の約８倍であった。
【００２２】（比較例２） 実施例１と同じ溶融還元炉１を使用し、原料装入も実施
例１と同じ装入速度で行い、ニッケル鉱石を溶融還元さ
せた。但し、昇温・造滓期には、マグネシア含有物質の
添加は行なわなかった。造滓終了時点におけるスラグ中
のマグネシア含有率は２５％で、飽和溶解度（３３％）
には達していなかった。そして、原料装入時には、マグ
カーボン煉瓦屑の粉砕品を添加し、スラグ中のマグネシ
ア含有率が３８％（飽和溶解度は３３％）になるように
した。
例１と同じ装入速度で行い、ニッケル鉱石を溶融還元さ
せた。但し、昇温・造滓期には、マグネシア含有物質の
添加は行なわなかった。造滓終了時点におけるスラグ中
のマグネシア含有率は２５％で、飽和溶解度（３３％）
には達していなかった。そして、原料装入時には、マグ
カーボン煉瓦屑の粉砕品を添加し、スラグ中のマグネシ
ア含有率が３８％（飽和溶解度は３３％）になるように
した。
【００２３】この操業を５タップした後、炉腹部におけ
る耐火物の損耗を調べたところ、平均損耗速度は０．１
２mm／時であり、この値は比較例１の値よりも良好であ
ったが、実施例１の値に対しては２倍であった。
る耐火物の損耗を調べたところ、平均損耗速度は０．１
２mm／時であり、この値は比較例１の値よりも良好であ
ったが、実施例１の値に対しては２倍であった。
【００２４】次に、クロム鉱石の実施例について説明す
る。 （実施例２） 図１と同様の構成で、マグカーボン煉瓦でライニングさ
れた溶融還元炉１に、初期溶銑として脱硫及び脱燐の予
備処理がなされた溶銑９０ｔを装入し、底吹き羽口３か
ら攪拌ガスとして窒素ガスを吹き込み、上吹き酸素ラン
ス２から酸素を吹き込んで溶銑を昇温させると共に、初
期造滓材を添加した。この昇温・造滓期に、マグネシア
クリンカーの粉砕品を添加し、この段階で生成するスラ
グ中のマクネシア含有率が２２％になるようにした。
る。 （実施例２） 図１と同様の構成で、マグカーボン煉瓦でライニングさ
れた溶融還元炉１に、初期溶銑として脱硫及び脱燐の予
備処理がなされた溶銑９０ｔを装入し、底吹き羽口３か
ら攪拌ガスとして窒素ガスを吹き込み、上吹き酸素ラン
ス２から酸素を吹き込んで溶銑を昇温させると共に、初
期造滓材を添加した。この昇温・造滓期に、マグネシア
クリンカーの粉砕品を添加し、この段階で生成するスラ
グ中のマクネシア含有率が２２％になるようにした。
【００２５】なお、この昇温・造滓期におけるスラグの
マグネシア飽和溶解度は、温度が１６３０℃の場合、１
８％であった。溶銑温度が１６３０℃まで上昇した段階
で、溶融還元期に移行し、クロム鉱石（Ｃｒ含有率３０
％）を０．６〜０．７ｔ／min 、炭材としてコークスを
０．７ｔ／min の装入速度で原料装入を行った。この原
料装入に伴ってマグネシア含有率が低下するので、マグ
ネシアクリンカー及びマグカーボン煉瓦屑の粉砕品を添
加し、スラグ中のマグネシア含有率が２２％になるよう
にした。なお、このスラグにおけるマグネシアの飽和溶
解度は１８％であった。
マグネシア飽和溶解度は、温度が１６３０℃の場合、１
８％であった。溶銑温度が１６３０℃まで上昇した段階
で、溶融還元期に移行し、クロム鉱石（Ｃｒ含有率３０
％）を０．６〜０．７ｔ／min 、炭材としてコークスを
０．７ｔ／min の装入速度で原料装入を行った。この原
料装入に伴ってマグネシア含有率が低下するので、マグ
ネシアクリンカー及びマグカーボン煉瓦屑の粉砕品を添
加し、スラグ中のマグネシア含有率が２２％になるよう
にした。なお、このスラグにおけるマグネシアの飽和溶
解度は１８％であった。
【００２６】上述のような操業を５タップした後、炉腹
部における耐火物の損耗を調べたところ、平均の損耗速
度は０．１６mm／時であり、この値はクロム鉱石を溶融
還元した際の結果としては、極めて良好な値であった。
部における耐火物の損耗を調べたところ、平均の損耗速
度は０．１６mm／時であり、この値はクロム鉱石を溶融
還元した際の結果としては、極めて良好な値であった。
【００２７】（比較例３） 実施例２と同じ溶融還元炉１を使用し、原料装入も実施
例２と同じ装入速度で行い、クロム鉱石を溶融還元させ
た。但し、昇温・造滓期には、マグネシア含有物質の添
加は行なわなかった。この時点におけるスラグ中のマグ
ネシア含有率は１６％で、飽和溶解度（１８％）には達
していなかった。そして、原料装入時には、１０〜１５
分毎に０．２tonの割合でマグカーボン煉瓦屑の粉砕品
を添加した。この溶融還元期におけるスラグ中のマグネ
シア含有率は約１６％で、飽和溶解度（１８％）には達
していなかった。この操業を５タップした後、炉腹部に
おける耐火物の損耗を調べたところ、平均損耗速度は
１．２mm／時であり、実施例２の場合の７．５倍であっ
た。
例２と同じ装入速度で行い、クロム鉱石を溶融還元させ
た。但し、昇温・造滓期には、マグネシア含有物質の添
加は行なわなかった。この時点におけるスラグ中のマグ
ネシア含有率は１６％で、飽和溶解度（１８％）には達
していなかった。そして、原料装入時には、１０〜１５
分毎に０．２tonの割合でマグカーボン煉瓦屑の粉砕品
を添加した。この溶融還元期におけるスラグ中のマグネ
シア含有率は約１６％で、飽和溶解度（１８％）には達
していなかった。この操業を５タップした後、炉腹部に
おける耐火物の損耗を調べたところ、平均損耗速度は
１．２mm／時であり、実施例２の場合の７．５倍であっ
た。
【００２８】（比較例４） 実施例１と同じ溶融還元炉１を使用し、原料装入も実施
例１と同じ装入速度で行い、クロム鉱石を溶融還元させ
た。但し、昇温・造滓期には、マグネシア含有物質の添
加は行なわなかった。この時点におけるスラグ中のマグ
ネシア含有率は１５％で、飽和溶解度（１８％）には達
していなかった。そして、原料装入時には、原料と共に
マグネシアクリンカー及びマグカーボン煉瓦屑の粉砕品
を添加し、スラグ中のマグネシア含有率が２２％（飽和
溶解度は１８％）になるようにした。この操業を５タッ
プした後、炉腹部における耐火物の損耗を調べたとこ
ろ、平均損耗速度は０．３２mm／時であり、実施例２の
場合の２倍であった。
例１と同じ装入速度で行い、クロム鉱石を溶融還元させ
た。但し、昇温・造滓期には、マグネシア含有物質の添
加は行なわなかった。この時点におけるスラグ中のマグ
ネシア含有率は１５％で、飽和溶解度（１８％）には達
していなかった。そして、原料装入時には、原料と共に
マグネシアクリンカー及びマグカーボン煉瓦屑の粉砕品
を添加し、スラグ中のマグネシア含有率が２２％（飽和
溶解度は１８％）になるようにした。この操業を５タッ
プした後、炉腹部における耐火物の損耗を調べたとこ
ろ、平均損耗速度は０．３２mm／時であり、実施例２の
場合の２倍であった。
【００２９】上記の実施例及び比較例の結果をまとめる
と、次の如くである。昇温・造滓期及び溶融還元期の全
期にわたって、スラグ中のマグネシア含有率を飽和溶解
度以上にして操業した実施例１及び実施例２において
は、炉体耐火物の損耗速度が非常に小さく、極めて良好
の結果が得られた。
と、次の如くである。昇温・造滓期及び溶融還元期の全
期にわたって、スラグ中のマグネシア含有率を飽和溶解
度以上にして操業した実施例１及び実施例２において
は、炉体耐火物の損耗速度が非常に小さく、極めて良好
の結果が得られた。
【００３０】これに対し、昇温・造滓期及び溶融還元期
の何れの期にも、スラグ中のマグネシア含有率が飽和溶
解度に達しない状態で操業した比較例１及び比較例３に
おいては、炉体耐火物の損耗速度は非常に大きな値とな
った。
の何れの期にも、スラグ中のマグネシア含有率が飽和溶
解度に達しない状態で操業した比較例１及び比較例３に
おいては、炉体耐火物の損耗速度は非常に大きな値とな
った。
【００３１】又、溶融還元期におけるスラグ中のマグネ
シア含有率だけを飽和溶解度以上にして操業した比較例
２及び比較例４においては、炉体耐火物の損耗速度は上
記比較例１及び比較例３の場合よりもかなり小さくなっ
たが、実施例１及び実施例２に対しては約２倍程度の値
になった。このことは、昇温・造滓期における炉体耐火
物の損耗抑制策が大きな効果を上げていることを示して
いる。
シア含有率だけを飽和溶解度以上にして操業した比較例
２及び比較例４においては、炉体耐火物の損耗速度は上
記比較例１及び比較例３の場合よりもかなり小さくなっ
たが、実施例１及び実施例２に対しては約２倍程度の値
になった。このことは、昇温・造滓期における炉体耐火
物の損耗抑制策が大きな効果を上げていることを示して
いる。
【００３２】次に、煉瓦屑の添加量だけを種々変え、上
記実施例、比較例と同様の条件でニッケル鉱石の溶融還
元を行った結果を図５に示す。図５によれば、スラグ中
のマグネシア含有率が高くなるに従って、耐火物の損耗
速度は小さくなるが、その含有率が飽和溶解度に達する
までの範囲においては、損耗速度の低下度合はあまり大
きくない。又、その含有率が飽和溶解度を超えていて
も、飽和点の近傍においては、耐火物の損耗速度は急激
に低下するものの、未だかなり大きな値になっている。
記実施例、比較例と同様の条件でニッケル鉱石の溶融還
元を行った結果を図５に示す。図５によれば、スラグ中
のマグネシア含有率が高くなるに従って、耐火物の損耗
速度は小さくなるが、その含有率が飽和溶解度に達する
までの範囲においては、損耗速度の低下度合はあまり大
きくない。又、その含有率が飽和溶解度を超えていて
も、飽和点の近傍においては、耐火物の損耗速度は急激
に低下するものの、未だかなり大きな値になっている。
【００３３】しかし、スラグ中のマグネシア含有率が飽
和溶解度よりも１％以上大きくなると、耐火物の損耗速
度は非常に小さくなり、更に、この値が３％以上になる
と、損耗速度は極めて小さくなると共に略一定になる。
このように、マグネシア含有率が飽和点に達していて
も、その近傍における損耗速度がなお大きいのは、次の
ような理由によるものと思われる。
和溶解度よりも１％以上大きくなると、耐火物の損耗速
度は非常に小さくなり、更に、この値が３％以上になる
と、損耗速度は極めて小さくなると共に略一定になる。
このように、マグネシア含有率が飽和点に達していて
も、その近傍における損耗速度がなお大きいのは、次の
ような理由によるものと思われる。
【００３４】すなわち、マグネシア含有率が飽和点の近
傍である場合には、固体状態で存在するマグネシア含有
物質の量が僅かであるので、スラグ組成の変化や温度変
化などによるマグネシア溶解度の変動に対応したマグネ
シアの供給が速やかに行われないためであろうと思われ
る。
傍である場合には、固体状態で存在するマグネシア含有
物質の量が僅かであるので、スラグ組成の変化や温度変
化などによるマグネシア溶解度の変動に対応したマグネ
シアの供給が速やかに行われないためであろうと思われ
る。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、昇温・造滓期には、マグネシ
アクリンカー等のように、速やかに溶解するマグネシア
含有物質をスラグ中に添加すると共に、溶融還元期でも
スラグ中にマグネシア含有物質を添加し、昇温・造滓期
から溶融還元期を通じて、スラグ中のマグネシア含有率
を飽和溶解度よりも過剰の状態に維持する金属酸化物の
溶融還元方法である。
アクリンカー等のように、速やかに溶解するマグネシア
含有物質をスラグ中に添加すると共に、溶融還元期でも
スラグ中にマグネシア含有物質を添加し、昇温・造滓期
から溶融還元期を通じて、スラグ中のマグネシア含有率
を飽和溶解度よりも過剰の状態に維持する金属酸化物の
溶融還元方法である。
【００３６】本発明を実施すれば、昇温・造滓期でもス
ラグ中の溶解マグネシアの量が速やかに飽和状態になる
と共に、昇温・造滓期から溶融還元期を通じて、常に、
スラグ中の溶解マグネシアの量が飽和状態になるように
維持されるので、炉体耐火物からのマグネシアの溶出が
極めて僅かになり、マグネシアの溶出に起因する耐火物
の損耗が著しく減少し、その結果、炉体の寿命が飛躍的
に長くなる。
ラグ中の溶解マグネシアの量が速やかに飽和状態になる
と共に、昇温・造滓期から溶融還元期を通じて、常に、
スラグ中の溶解マグネシアの量が飽和状態になるように
維持されるので、炉体耐火物からのマグネシアの溶出が
極めて僅かになり、マグネシアの溶出に起因する耐火物
の損耗が著しく減少し、その結果、炉体の寿命が飛躍的
に長くなる。
【図１】溶融還元炉の一例を示す図である。
【図２】本発明におけるスラグ中のマグネシア含有率の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】各種マクネシア含有物質の溶解試験結果を示す
図である。
図である。
【図４】ＭｇＯ−ＦｅＯ−ＳｉＯ2 の３元系状態図であ
る。
る。
【図５】スラグ中のマグネシア含有率と炉体耐火物の損
耗速度との関係を示す図である。
耗速度との関係を示す図である。
１ 溶融還元炉 ２ 上吹き酸素ランス ３ 底吹き羽口 １０ 溶湯 １１ 溶融スラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水上 秀昭 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 渡辺 敦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 加藤 久樹 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 田辺 治良 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−34144（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22B 5/10 C21B 11/00 C21C 5/36 C22B 23/02
Claims (2)
- 【請求項１】 マグネシア系耐火物がライニングされた
溶融還元炉を使用し、この溶融還元炉中の溶湯に酸素を
吹き込みながら金属酸化物を炭材と共に装入して還元す
る金属酸化物の溶融還元方法において、 溶銑を昇温させると共に初期造滓を行なう昇温・造滓期
では、スラグへの溶解速度の速いマグネシア含有物質を
添加すると共に、金属酸化物を装入して還元する溶融還
元期では、前記マグネシア含有物質を含むマグネシア含
有物質を添加し、昇温・造滓期から溶融還元期を通じて
スラグ中のマグネシア含有率が、その期のスラグ中のマ
グネシアの飽和溶解度よりも１％〜２０％過剰になるよ
うにすることを特徴とする金属酸化物の溶融還元方法。 - 【請求項２】 昇温・造滓期に添加するマグネシア含有
物質を、マグネシアクリンカー、マグネシア煉瓦屑、軽
焼マグネサイト、及び軽焼ドロマイトのうちから選定さ
れた１種又は２種以上とすることを特徴とする請求項１
に記載の金属酸化物の溶融還元方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6029595A JP2803558B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 金属酸化物の溶融還元方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6029595A JP2803558B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 金属酸化物の溶融還元方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07238309A JPH07238309A (ja) | 1995-09-12 |
| JP2803558B2 true JP2803558B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=12280439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6029595A Expired - Fee Related JP2803558B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 金属酸化物の溶融還元方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803558B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4330257B2 (ja) * | 2000-08-09 | 2009-09-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 金属鉄の製法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3254831B2 (ja) * | 1993-07-20 | 2002-02-12 | 日本鋼管株式会社 | 金属酸化物の溶融還元方法 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP6029595A patent/JP2803558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07238309A (ja) | 1995-09-12 |
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|---|---|---|---|
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